(57)【要約】【課題】スリーブレス構造であって、揺動部材のガタ付きに起因する異音の発生を防止できる容量可変コンプレッサを提供する。【解決手段】各ピストンの背圧であるクランク室圧を調整することによって、ジャーナル１３と斜板１５からなる揺動部材１２が連結リンク１４を中心として揺動することで傾斜角度が可変され、斜板１５の傾斜角度の可変によって各ピストンの往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサにおいて、ロータ１１にカム面１８ａが、ジャーナル１３にカム面１８ａに追従して移動するカム摺動部１９が設けられ、カム面１８ａは、駆動軸貫通孔１７の内面で、且つ、連結リンク１４より遠い側が全ての傾斜角度の状態で駆動軸４の外周面に当接するよう揺動部材１２の揺動軌跡を規制する面形状に設定された。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２）内に複数のシリンダボア（８）とこれに連通するクランク室（１０）とが設けられ、前記ハウジング（２）には前記クランク室（１０）を貫通する駆動軸（４）が回転自在に設けられ、前記駆動軸（４）にロータ（１１）が固定され、前記駆動軸（４）に挿入される駆動軸貫通孔（１７）を有し、前記クランク室（１０）に配置された揺動部材（１２）が設けられ、前記揺動部材（１２）と前記ロータ（１１）間を連結する連結手段（１４）が設けられ、前記揺動部材（１２）の揺動によって複数の前記シリンダボア（８）内を往復移動する複数のピストン（９）が設けられ、
前記各ピストン（９）の背圧であるクランク室圧を調整することによって、前記斜板（１５）が前記連結手段（１４）を中心として揺動することで傾斜角度が可変され、前記揺動部材（１２）の傾斜角度の可変によって前記各ピストン（９）の往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサ（１）において、
前記ロータ（１１）と前記揺動部材（１２）のいずれか一方にカム面（１８ａ）が、他方に前記カム面（１８ａ）に追従して移動するカム摺動部（１９）が設けられ、前記カム面（１８ａ）は、前記駆動軸貫通孔（１７）の内面で、且つ、前記連結手段（１４）より遠い側が全ての傾斜角度の状態で前記駆動軸（４）の外周面に当接するよう前記揺動部材（１２）の揺動軌跡を規制する面形状に設定されていることを特徴とする可変容量コンプレッサ（１）。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量コンプレッサ（１）であって、
前記揺動部材（１２）は、前記駆動軸貫通孔（１７）を有するジャーナル（１３）と、前記ジャーナル（１３）の外周に固定された斜板（１５）とから構成されていることを特徴とする可変容量コンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動部材の傾斜角によってピストンの吐出容量を可変する可変容量コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の可変容量コンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この可変容量コンプレッサ１００は、図６に示すように、ハウジング１０１を有する。ハウジング１０１は、シリンダブロック１０１ａと、シリンダブロック１０１ａの一端側に配置されたフロントヘッド１０１ｂと、シリンダブロック１０１ａの他端側に弁プレート１０２を介して配置されたリアヘッド１０１ｃとが組み付けされることによって主に構成されている。
【０００４】
シリンダブロック１０１ａとフロントヘッド１０１ｂの中心には駆動軸１０３が配置されている。駆動軸１０３の両端側は、ラジアル軸受部１０４とラジアル軸受部１０５によって回転自在に支持されている。
【０００５】
シリンダブロック１０１ａ内には、駆動軸１０３を中心とする円周上に複数のシリンダボア１０６が形成されており、この各シリンダボア１０６内にピストン１０７がそれぞれ摺動自在に配置されている。フロントヘッド１０１ｂ内には、複数のシリンダボア１０６に連通するクランク室１０８が形成されている。このクランク室１０８には、駆動軸１０３の外周に固定されたロータ１０９と、駆動軸１０３に挿入された揺動部材である斜板１１３とが設けられている。この斜板１１３の外周部に一対のシュー１１４を介して各ピストン１０７が係合されている。
【０００６】
斜板１１３の一端には、第１バネＳ１が配置され、この第１バネＳ１のバネ力によって、運転停止後に斜板１１３が初期駆動位置に戻される。
【０００７】
ロータ１０９と斜板１１３間は連結手段１１５によって連結されている。連結手段１１５は、ロータ１０９に設けられたガイド孔１１５ａと、斜板１１３に設けられ、ガイド孔１１５ａに挿入されたガイド球体１１５ｂとから構成されている。この連結手段１１５によってロータ１０９の回転が斜板１１３に伝達され、且つ、斜板１１３の傾斜角度が可変できる。
【０００８】
駆動軸１０３が回転すると、ロータ１０９、斜板１１３等によって各ピストン１０７がシリンダボア１０６内を往復移動し、斜板１１３の傾斜角によって各ピストン１０７の往復ストロークが可変される。
【０００９】
リアヘッド１０１ｃ内には、吸入室１２０と吐出室１２１がそれぞれ形成されている。
【００１０】
シリンダブロック１０１ａとリアヘッド１０１ｃの間に介在された弁プレート１０２は、複数のシリンダボア１０６と吸入室１２０及び吐出室１２１との間を仕切っている。
【００１１】
上記構成において、駆動軸１０３が回転駆動されると、斜板１１３が揺動して各ピストン１０７が往復運動する。各ピストン１０７の吸入行程では、吸入室１２０から冷媒がシリンダボア１０６内に供給され、供給された冷媒がピストン１０７の圧縮行程で圧縮されて吐出室１２１に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１００に戻ってくる。
【００１２】
このような可変容量コンプレッサ１００の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、クランク室１０８の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと各ピストン１０７の前面圧による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１１３が図６のａ矢印方向に傾斜し、斜板１１３の傾斜角度が大きくなる。斜板１１３の傾斜角度が大きくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。
【００１３】
又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０８の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと各ピストン１０７の前面圧による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１１３が図６のｂ矢印方向に傾斜し、斜板１１３の傾斜角度が小さくなる。斜板１１３の傾斜角度が小さくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１００は、このような運転によって省動力化が図られる。
【００１４】
前記従来の可変容量コンプレッサ１００では、駆動軸１０３を摺動させるスリーブを設けることなく斜板１１３を揺動させる構造、すなわち、スリーブレス構造であるため、部品点数の削減、装置の軽量化等となるという利点がある。
【００１５】
ところで、図７（ａ）は前記従来例の可変容量コンプレッサ１００における斜板１１３の最小傾斜角度の状態を示し、最小傾斜角度の状態では、駆動軸１０３の規制突起１０３ａに斜板１１３の規制受け面１１３ａが当接することによって最小傾斜角度未満の角度にならないようになっている。
【００１６】
図７（ｂ）は前記従来例の可変容量コンプレッサ１００における斜板１１３の最大傾斜角度の状態を示し、最大傾斜角度の状態では、ロータ１０９の規制面１０９ａに斜板１１３の規制面１１３ｂが当接することによって最大傾斜角度を超える角度にならないようになっている。そして、図７（ａ）に示す最小傾斜角度の状態や図７（ｂ）に示す最大傾斜角度の状態では、斜板１１３の駆動軸貫通孔１１６の内面は、駆動軸１０３の外周面に当接しないように設定されている。従って、最小傾斜角度と最大傾斜角度の間の中間状態でも駆動軸１０３の外周面に当接しない。
【特許文献１】特開平１１−２５７２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図７（ａ）に示す最小傾斜角度の状態や図７（ｂ）に示す最大傾斜角度の状態では、斜板１１３の規制受け面１１３ａや規制面１１３ｂがロータ１０９や駆動軸１０３に当接しているため、斜板１１３のガタ付きが軽減されるが、それ以外の状態では、斜板１１３はロータ１０９や駆動軸１０３に当接していないために斜板１１３のガタ付きが抑制されず、ガタ付きによる異音が発生するという問題がある。
【００１８】
又、図８（ａ）に示す最小傾斜角度の状態や図８（ｂ）に示す最大傾斜角度の状態にあって、斜板１１３の駆動軸貫通孔１１６の内面（図面上で１１６ａで示す箇所と１１６ｂで示す箇所）が駆動軸１０３の外周面に当接するよう駆動軸貫通孔１１６の形状を設定した従来例も提案されている。しかし、このように駆動軸貫通孔１１６の形状を設定すると、その中間の傾斜角度の状態にあって斜板１１３の駆動軸貫通孔１１６の内面と駆動軸１０３の外周面との間に隙間ができる。図８（ｃ）に示す中間傾斜角度の状態にあっては、特に隙間が大きくなる。従って、全ての傾斜角度の状態において、斜板１１３のガタ付きによる異音の発生を防止することができない。
【００１９】
そこで、本発明は、スリーブレス構造であって、揺動部材のガタ付きに起因する異音の発生を防止できる可変容量コンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する請求項１の発明は、ハウジング内に複数のシリンダボアとこれに連通するクランク室とが設けられ、ハウジングにはクランク室を貫通する駆動軸が回転自在に設けられ、駆動軸にロータが固定され、駆動軸に挿入される駆動軸貫通孔を有し、クランク室に配置された揺動部材が設けられ、揺動部材とロータ間を連結する連結手段が設けられ、揺動部材の揺動によって複数のシリンダボア内を往復移動する複数のピストンが設けられ、各ピストンの背圧であるクランク室圧を調整することによって、斜板が連結手段を中心として揺動することで傾斜角度が可変され、揺動部材の傾斜角度の可変によって各ピストンの往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサにおいて、ロータと揺動部材のいずれか一方にカム面が、他方にカム面に追従して移動するカム摺動部が設けられ、カム面は、駆動軸貫通孔の内面で、且つ、連結手段より遠い側が全ての傾斜角度の状態で駆動軸の外周面に当接するよう揺動部材の揺動軌跡を規制する面形状に設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１記載の可変容量コンプレッサであって、揺動部材は、駆動軸貫通孔を有するジャーナルと、ジャーナルの外周に固定された斜板とから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、揺動部材が最大傾斜角度の状態及び最小傾斜角度の状態のみならず、中間傾斜角度の状態でも揺動部材の駆動軸貫通孔の内面が駆動軸の外周面に当接するため、全ての傾斜角度の状態で駆動軸と揺動部材間に隙間が発生しない。従って、スリーブレス構造の容量可変コンプレッサにあって、揺動部材のガタ付きに起因する異音の発生を防止できる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１〜図５は本発明の一実施形態を示し、図１は可変容量コンプレッサの全体断面図、図２（ａ）はロータの側面図、図２（ｂ）はジャーナルの断面図、図２（ｃ）はカム傾斜部の拡大図、図３は斜板が最小傾斜角度状態の要部断面図、図４は斜板が中間傾斜角度状態の要部断面図、図５は斜板が最大傾斜角度状態の要部断面図である。
【００２６】
図１に示すように、可変容量コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、シリンダブロック２ａと、このシリンダブロック２ａの一方の側面に配置されたフロントヘッド２ｂと、シリンダブロック２ａの他方の側面に弁体３を介して配置されたリアヘッド２ｃとが組み付けられることによって構成されている。
【００２７】
シリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂには、下記するクランク室１０を貫通する駆動軸４が配置されている。駆動軸４は、その両端側がラジアル軸受部５，６によって支持されることによりシリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂに回転自在に支持されている。駆動軸４は、その一端側がフロントヘッド２ｂより外に突出し、この突出した箇所にエンジンの回転を受けるプーリ（図示せず）が固定されている。駆動軸４は、このように一端側に固定されたプーリより駆動力を受けて回転するよう構成されている。
【００２８】
シリンダブロック２ａには複数のシリンダボア８が形成されている。複数のシリンダボア８は、駆動軸４を中心とする円周上に等間隔に形成されている。各シリンダボア８には、ピストン９が摺動自在に配置されている。
【００２９】
フロントヘッド２ｂには、複数のシリンダボア８に連通するクランク室１０が形成されている。クランク室１０には、駆動軸４の外周に固定されたロータ１１と、駆動軸４に貫通状態で配置された揺動部材１２と、ロータ１１と揺動部材１２間を連結する連結手段である連結リンク１４とが設けられている。
【００３０】
揺動部材１２は、駆動軸４に挿入された駆動軸貫通孔１７を有するジャーナル１３と、このジャーナル１３の外周に固定された斜板１５とから構成されている。ジャーナル１３の両端側には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１５が初期駆動位置（吐出容量５％〜１０％程度の位置）に戻される。斜板１５の外周には、一対のシュー１６を介して各ピストン９の後端側が係合されている。
【００３１】
連結リンク１４は、第１回転支点部１４ａによってロータ１１に、第２回転支点部１４ｂによってジャーナル１３にそれぞれ回転自在に連結されている。
【００３２】
駆動軸４が回転すると、ロータ１１、連結リンク１４及びジャーナル１３によって斜板１５に回転が伝達され、各ピストン９がシリンダボア８内を往復移動する。又、斜板１５の傾斜角度によって各ピストン９のストロークが可変され、冷媒の吐出容量が可変される。斜板１５の傾斜角度が調整されるメカニズムについては、作用の箇所で説明する。
【００３３】
リアヘッド２ｃには、冷媒ガスの吸入室２０と吐出室２１とが形成されている。吸入室２０は、冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。吐出室２１は、冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。又、吸入室２０と吐出室２１は、各シリンダボア８に弁体３を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁体３の箇所には、吸入弁付きの吸入孔（図示せず）と吐出弁付きの吐出孔２２がそれぞれ形成されている。
【００３４】
また、クランク室１０と吸入室２０との間には、常時連通する抽気通路（図示せず）が形成されている。クランク室１０と吐出室２１との間には、給気通路（図示せず）が形成されている。給気通路には圧力制御弁２４が配置されている。圧力制御弁２４の開度を制御することによってクランク室１０の圧力を調整できるよう構成されている。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）に詳しく示すように、ロータ１１には、ジャーナル１３側に向かって突設するカム傾斜部１８が一体に設けられている。ジャーナル１３には、ロータ１１側に向かって突設するカム摺動部１９が設けられている。カム傾斜部１８のカム面１８ａにカム摺動部１９が当接されている。揺動部材１２は、斜板１５び傾斜角度を変更する揺動過程で、カム摺動部１９がカム面１８ａに追従して移動する。カム面１８ａは、駆動軸貫通孔１７の内面で、且つ、連結リンク１４より遠い側（図面では下面側）が全ての傾斜角度の状態で駆動軸４の外周面に当接するよう揺動部材１２の揺動軌跡を規制する面形状に設定されている。具体的には、図２（ｃ）に示すように、フラット面（図２（ｃ）にて一点鎖線で示す）に対して外側に円弧状に突出する曲面に形成されている。
【００３６】
ここで、駆動軸貫通孔１７の内面加工とカム面１８ａの曲面加工について説明する。先ず、駆動軸貫通孔１７は、以下のように加工する。つまり、図３〜図５に示すように、連結リンク１４に近い側（図面の上半分側）は、揺動部材１２の全ての傾斜角度の状態にあって駆動軸４との間に隙間ができる径寸法に加工する。連結リンク１４より遠い側（図面の下半分側）は、最小傾斜角度の状態にあって第１当接面１７ａが当接し、最大傾斜角度の状態にあって第２当接面１７ｂが当接する径寸法に加工する。これにより、第１当接面１７ａと第２当接面１７ｂの境界には、エッジ状の中間当接面１７ｃが形成される。
【００３７】
次に、カム面１８ａは、斜板１５の最小傾斜角度の状態と最大傾斜角度の状態では駆動軸４が駆動軸貫通孔１７の第１当接面１７ａと第２当接面１７ｂにそれぞれ当接するのを許容し、且つ、最小傾斜角度の状態と最大傾斜角度の状態の全ての中間状態では、駆動軸４が駆動軸貫通孔１７の中間当接面１７ｃに当接するような曲面に加工する。
【００３８】
上記構成において、駆動軸４が回転すると、この回転力により斜板１５が回転し、複数のピストン９がシリンダボア８内を往復動する。そして、ピストン９の吸入行程（上死点から下死点に移動する行程）では、シリンダボア８内の減圧によって吸入孔（図示せず）が開口する。これによって、冷媒ガスが吸入室２０よりシリンダボア８に供給される。
【００３９】
ピストン９の圧縮行程（下死点から上死点に移動する行程）では、吸入孔（図示せず）が閉口し、ピストン９によってシリンダボア８内の冷媒ガスが圧縮される。この圧縮された高温高圧の冷媒ガスが吐出孔２２より吐出室２１に排出される。吐出室２１に吐出された高温高圧の冷媒は、吐出ポート（図示せず）より可変容量コンプレッサ１外に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１に戻ってくる。
【００４０】
このような可変容量コンプレッサ１の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、クランク室１０の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し第２回転支点部１４ｂを中心として斜板１５の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１５が図１のａ矢印方向に傾斜し、斜板１５の傾斜角度が大きくなる。斜板１５の傾斜角度が大きくなると、各ピストン９の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。
【００４１】
又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し第２回転支点部１４ｂを中心として斜板１５の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１５が図１のｂ矢印方向に傾斜し、斜板１５の傾斜角度が小さくなる。斜板１５の傾斜角度が小さくなると、各ピストン９の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１は、このような運転によって省動力化が図られる。
【００４２】
上記した斜板１５の揺動過程にあって、ジャーナル１３のカム摺動部１９がロータ１１のカム面１８ａに沿って移動しつつ斜板１５の傾斜角度が可変される。そして、図３に示す最小傾斜角度の状態、図４に示す中間傾斜角度の状態、図５に示す最大傾斜角度の状態の全てにおいて、ジャーナル１３の駆動軸貫通孔１７の内面が駆動軸４の外周面に当接し、全ての傾斜角度の状態で駆動軸４と揺動部材１２間に隙間が発生しない。従って、スリーブレス構造の可変容量コンプレッサ１にあって、揺動部材１２のガタ付きに起因する異音の発生を防止できる。
【００４３】
又、カム面１８ａは、駆動軸貫通孔１７の内面で、且つ、連結リンク１４より遠い側、つまり、図面上の下半分側が全ての傾斜角度の状態で駆動軸４の外周面に当接するよう揺動部材１２の揺動軌跡を規制する面形状に設定されている。従って、ジャーナル１３の駆動軸貫通孔１７の内面の内で下半分側が駆動軸４に当接するが、上半分側は駆動軸４に当接しないため、駆動軸貫通孔１７の内面の内の下半分側のみを表面加工すれば良い。
【００４４】
この実施形態では、揺動部材１２は、駆動軸貫通孔１７を有するジャーナル１３と、ジャーナル１３の外周に固定された斜板１５とから構成されているが、揺動部材１２は、従来例のように単体の斜板であっても良い。
【００４５】
この実施形態では、ロータ１１にカム面１８ａを、揺動部材１２にカム摺動部１９を設けたが、逆に、揺動部材１２にカム面１８ａを、ロータ１１にカム摺動部１９を設けても良い。
【００４６】
この実施形態では、連結手段は連結リンク１４であるが、ロータ１１と揺動部材１２のいずれか一方にガイド溝を設け、他方にガイド溝内を移動するガイドピンを設けた構造（キドニー式）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示し、可変容量コンプレッサの全体断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、（ａ）はロータの側面図、（ｂ）はジャーナルの断面図、（ｃ）はカム傾斜部の拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、斜板が最小傾斜角度状態の要部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、斜板が中間傾斜角度状態の要部断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示し、斜板が最大傾斜角度状態の要部断面図である。
【図６】従来例の可変容量コンプレッサの全体断面図である。
【図７】従来例を示し、（ａ）は斜板が最小傾斜角度状態の要部断面図、（ｂ）は斜板が最大傾斜角度状態の要部断面図である。
【図８】他の従来例を示し、（ａ）は斜板が最小傾斜角度状態の要部断面図、（ｂ）は斜板が最大傾斜角度状態の要部断面図、（ｃ）は斜板が中間傾斜角度状態の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  可変容量コンプレッサ
２  ハウジング
４  駆動軸
８  シリンダボア
９  ピストン
１０  クランク室
１１  ロータ
１２  揺動部材
１３  ジャーナル
１４  連結リンク（連結手段）
１５  斜板
１７  駆動軸貫通孔
１８ａ  カム面
１９  カム摺動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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