(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダを有するハウジングと、
このハウジング内に往復摺動可能に配設されたピストンと、
このピストンと係合しピストンを前記シリンダ内で往復移動させる斜板と、
外部から回転力を受けて前記ハウジング内で回転するシャフトと、
このシャフトと一体回転するとともに、前記斜板と係合し、前記シャフトと前記斜板との傾斜角度を可変するプレートと、
前記ハウジング内で前記シャフトの外周位置に配設され、前記斜板を前記シャフトと前記斜板との傾斜角が小さくなる方向に荷重するフロント側スプリングと、
前記ハウジング内で前記シャフトの外周位置に配設され、前記斜板を前記斜板と前記シャフトとの傾斜角が大きくなる方向に荷重するリヤ側スプリングとを備え、
前記斜板のフロント側およびリヤ側の両側より前記フロント側スプリングおよびリヤ側スプリングで前記斜板を挟持するとともに、
最小容量運転時であっても、前記リヤ側スプリングと前記斜板との荷重点が、前記斜板に対して回転モーメントを発生させるように偏っており、前記リヤ側スプリングは、前記斜板の傾斜角度が所定角度以下に減少したとき初めて荷重を斜板に与えるように配置されていることを特徴とする可変容量式斜板型圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量式斜板型圧縮機において、前記リヤ側スプリングには、前記リヤ側スプリングのたわみを規制するリングが前記リヤ側スプリングに近接して配設されており、前記リヤ側スプリングは自身のたわみが規制されることにより、前記斜板に対して回転モーメントを生じさせることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１に記載の可変容量式斜板型圧縮機において、前記リヤ側スプリングと前記斜板との当接部には、前記リヤ側スプリングを前記プレートに対して偏当りさせるような偏当り部材が形成されていることを特徴とする。
【請求項４】
前記偏当り部材は、前記プレートから前記リヤ側スプリングに対して突出形成された突起部材であることを特徴とする請求項３記載の可変容量式斜板型圧縮機。
【請求項５】
前記偏当り部材は、前記リヤ側スプリングの一部分が前記プレートに対して接触しないようにする窪みよりなることを特徴とする請求項３記載の可変容量式斜板型圧縮機。
【請求項６】
前記リングは前記リヤ側スプリングの内周部に近接配置されていることを特徴とする請求項２記載の可変容量式斜板型圧縮機。
【請求項７】
前記偏当り部材は、前記リヤ側スプリングと前記斜板との間の部位に形成されていることを特徴とする請求項３記載の可変容量式斜板型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は容量を連続的に可変することが出来る可変容量式斜板型圧縮機に関し、例えば自動車空調装置用の冷媒圧縮機として用いて有効である。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来ハウジング内に複数のシリンダを設け、このシリンダを斜板により往復移動させ、かつこの斜板とシャフトとの傾斜角を可変することにより、ピストンの往復ストロークを可変させ、もって容量を連続的に変化させる圧縮機は知られている。特に、このような圧縮機において、最小容量を０容量近くまで少なくすることにより、常時シャフトを回転させるようにした圧縮機が、自動車空調装置の冷媒圧縮機として用いられるようになってきた。
【０００３】
ところが、このような可変容量式斜板型圧縮機において、容量を最小容量にしたような状態で異音が発生することが確かめられた。本発明者らが、この異音発生について種々検討したところ、自動車空調装置用の冷媒圧縮機として用いる場合には、エンジンのトルク変動があった場合や、エンジンにより駆動される他の補機例えばオルタネータ等の駆動トルクに変動があったような場合に、圧縮機の異音発生が顕著になることが確かめられた。
【０００４】
しかも、本発明者らが異音の発生場所について検討したところ、異音は、斜板とシャフトとの間もしくはプレートと斜板との間で発生することが確かめられた。図２に示すように斜板１０１はシャフト１００に対して傾斜角度が可変となるよう適度なクリアランスを
持って配設されている。またシャフト１００の回転を斜板１０１に与えるためのプレート１１０と斜板の駆動ピン１０２との当接面１１１にも、斜板１０１の傾斜角度を変えるのに十分なクリアランスが形成されている。そのため、圧縮機の圧縮作業時のように、斜板及びピストンに常に所定方向の負荷がかかっているときであれば、これらのクリアランスも一定に保たれているが、最小容量時にあっては、斜板１０１を所定位置に保持させようとする力が極めて少なく、このクリアランス内での移動が生じ易いことになる。特に、エンジンや補機の駆動トルクが変動したような場合には、その変動に基づき斜板１０１が揺れ、この揺れによって斜板１０１とシャフト１００との間及び斜板の係合ピン１０２とプレート１１０との間で異音が生じることが確かめられた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、斜板の傾斜角を、圧縮容量が０近くになるまで小さくできるようにする可変容量式斜板型圧縮機であっても、その最小容量時にも、斜板やプレートの位置を確実に保持し、多少のトルク変動が生じた場合でも、斜板が簡単には振動しないようにすることを目的とする。これにより、本発明の可変容量式斜板型圧縮機では、最小容量運転時であっても異音が発生しないようにすることを目的とする。
【０００６】
【構成及び作動】
上記目的を達成するため、本発明の可変容量式斜板型圧縮機では、斜板の両側よりフロント側スプリング及びリヤ側スプリングで挟持する構造を採用する。ここで、フロント側スプリングは、シャフトに対する斜板の傾斜角を小さくする方向の荷重を斜板に与えるものである。逆にリヤ側スプリングは、シャフトに対する斜板の傾斜角を大きくする方向の荷重を斜板に対して与える。
【０００７】
さらに、本発明では、このリヤ側スプリングと斜板との当接状態について特に工夫をし、シャフト軸方向の荷重が、最小容量運転時には斜板前後でほぼバランスするようにしつつ、かつ斜板に最小容量運転時であっても一定方向に回転モーメントを与えることが出来るよう
な構成とする。
【０００８】
また、本発明では、リヤ側スプリングは、斜板の傾斜角度が所定角度以下に減少したとき初めて荷重を斜板に与えるように配置されている。また、請求項２記載の発明では、このような回転モーメントを生じさせるための手段として、リヤ側スプリングに近接するリングを設け、リヤ側スプリングのたわみを規制することによって、リヤ側スプリングと斜板との当接位置を特定の位置に偏らせるようにし、この偏荷重により回転モーメントを生じさせるようにする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、回転モーメントを生じさせるようにするため、リヤ側スプリングと斜板との当接部位にリヤ側スプリングが偏荷重をもって斜板に当接するような偏当り部材を配設するようにしている。
【００１０】
請求項４記載の発明では、この偏当り部材として、斜板側よりリヤ側スプリングに向かって突出する突起を形成するようにしている。逆に請求項５記載の発明では、偏当り部材として斜板側に窪みを形成するようにしている。
【００１１】
さらに請求項６及び請求項７記載の発明では、上述の偏当り部材および窪みをリヤ側スプリングに設けるようにしている。
【００１２】
本発明の可変容量式斜板型圧縮機では、上述の構成を採用した結果、スプリングによるシャフト軸方向の変位は、従来と同様の荷重とし、従来同様最小容量から最大容量まで幅広く容量可変を出来るようにする。更にその上で、本発明の請求項１ないし請求項７に係わる可変容量式斜板型圧縮機では、リヤ側スプリングと斜板との間の係合状態を、工夫して、斜板の傾斜角度が所定角度以下に減少したとき初めて斜板に回転モーメントを与えるようにした結果、シャフト軸方向に荷重がほぼバランスする最小容量運転時であっても、斜板には所定の回転モーメントが加わり、この回転モーメントによって、斜板の位置が確実に保持される。その結果、最小容量運転時にトルクの変更と斜板に加わる力に外乱が生じたとしても、斜板が容易に振動することがなくなり、従来認められた様な異音が発生しなくなる。
【００１３】
【実施例の説明】
以下本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【００１４】
図１中１３０はアルミニウム合金製のリヤハウジングで、内部にシリンダ１３１が複数形成されている。本実施例においてはシリンダ１３１は６ヶ所に同心円上に等間隔離れて配置されている。このシリンダ１３１内にはピストン１３２が摺動自在に配置されている。ピストンは、シリンダ１３１との間で良好な摺動が生じるよう、表面処理されている。
【００１５】
図１中１３３はリヤハウジング１３０に対してＯリングを介して気密配置されるフロントハウジングである。このフロントハウジングもアルミニウム合金より形成されており、内部に斜板１０１を保持する制御圧室１３４を形成している。シャフト１００はこのフロントハウジング１３３及びリヤハウジング１３０にそれぞれベアリング１３５及び１３６を介して回転自在に保持されている。シャフト１００の一端はフロントハウジング１３３のボス部１３７より外方に露出しており、この露出部には、プーリ１３８のハブ１３９がボルト１４０により固定されている。プーリ１３８は、上述のフロントハウジング１３３のボス部１３７の外面にベアリング１４１を介して回転自在に配置されている。このプーリ１３８は図示しないポリＶベルトを介して自動車走行用エンジンの回転力を受けるようになっている。したがって、フロント及びリヤハウジング１３３、１３０も、自動車走行用エンジン側面に取り付けられている。
【００１６】
鉄製のシャフト１００に対して鉄製のプレート１１０が圧入固定されており、従ってプレート１１０はシャフトと一体にフロントハウジング１３３の制御圧室１３４内で回転するようになっている。このプレート１１０は、スラストベアリング１４２により支持されており、したがってこのスラストベアリング１４２を介して軸方向の荷重をフロントハウジング１３３で受けつつ、制御圧室１３４内で回転することとなる。
【００１７】
斜板１０１は、図１に示すように、シャフト１００の外周にその傾斜角度θを可変にすることが出来る様に取り付けられている。具体的には斜板１０１の駆動ピン１０２が、プレート１１０の駆動面１１１に接触して、プレートの回転を斜板１０１に伝達されるようになっている。そして、斜板１０１とシャフト１００との間には所定のクリアランスが形成されており、このクリアランスを利用してシャフト１００の外面に沿って斜板１０１が移動できるようになっている。
【００１８】
フロントハウジング１３３と斜板１０１との間にはフロント側スプリング１５０が配設されており、このフロント側スプリング１５０は斜板の傾斜角θ（図４図示）を小さくする方向、換言すれば斜板が立ち上がりピストン１３２の往復ストロークが小さくなる方向の荷重を付勢する。
【００１９】
逆に、リヤハウジング１３０と斜板１０１との間にはリヤ側スプリング１５１が配設されている。このリヤ側スプリング１５１は、斜板１０１の傾斜角θを大きくする方向、換言すれば斜板１０１がシャフト１００に対して傾斜してピストン１３２の往復ストロークが大きくなる方向の荷重を付勢している。
【００２０】
図１中１５２はリヤハウジング１３０の後方に配置されたエンドハウジングで、内部に吸入通路１５３が形成されている。またこのエンドハウジング１５２内には、制御圧室１３４内の圧力を切替制御する電磁弁１５４が配置されている。すなわち、図示しないが制
御圧室１３４と電磁弁との間には制御圧通路が形成されており、この制御圧通路を介して制御圧室１３４へ供給される圧力を、吸入通路１５３側の吸入圧と、吐出室１５４側の吐出圧との間で切り替えるようになっている。
【００２１】
上述した斜板１０１とピストン１３２との間は球面シュー１６０、１６１により動力伝達が行われる。球面シュー１６０、１６１は斜板１０１の両側を挟持し、この両側に配置された状態で両球面シュー１６０、１６１の外形が球になるようになっている。従って、斜板１０１とピストン１３２との間の傾斜角が可変しても、斜板１０１の往復ストロークは、球面シュー１６０、１６１を介して確実にピストン１３２に伝わるようになる。また球面シュー１６０、１６１の斜板１０１側の面にはテーパー部１６２、１６３が形成されており、球面シュー１６０、１６１と斜板１０１との間に潤滑油が良好に供給されるようになっている。
【００２２】
またシャフト１００の内部には通路穴１７０が形成されており、この通路穴１７０は、フロント側ベアリング１３５近傍に開口した連通口１７１を介して制御圧室１３４とつながっている。また通路穴１７０の端面は吸入圧室１７２に開口している。したがって、制御圧室１３４内の冷媒はこの通路穴を介して吸入室１７２側に吸引される。ただ、この冷媒吸引が過大とならないよう制御圧室１３４と連通穴１７１との間は通路が絞られている。
【００２３】
リヤ側スプリング１５１と斜板１０１との間には、リヤ側スプリングの荷重が部分的にシャフト１０１に当たるように偏当り部材１８０が配置されている。この偏当り部材の状態を図３で図示すると、スプリング端面のうち、一部分のみが偏当り部材１８０を介して斜板１
０１に当接できるようになっている。
【００２４】
次に、上記構成よりなる圧縮機の作動を説明する。図示しない自動車走行用エンジンが回転駆動すると、その回転を図示しないポリＶベルトを介してプーリ１３８が受ける。このプーリ１３８の回転はハブ１３９を介してシャフト１００に伝達され、シャフトはハウジング１３３、１３０内でベアリング１３５及び１３６に支持されて回転する。この回転はシャフト１００に圧入されたプレート１１０に伝達され、プレートも制御圧室１３４内で回転することになる。このプレートの回転が当接面１１１及び駆動ピン１０２を介して斜板１０１に伝達され、斜板も制御圧室１３４内を回転する。
【００２５】
この斜板の回転は、球面シュー１６０及び１６１を介してピストン１３２に伝達される。斜板１０１の周方向の動きは、球面シュー１６０及び１６１が斜板外周を滑動することにより逃がされ、斜板１０１がシャフト１００に対して傾斜している結果生じる往復ストロークのみがピストン１３２に伝達される。この結果、ピストン１３２は斜板１０１の傾斜角θに応じた往復ストロークでシリンダ１３１内を往復動することになる。
【００２６】
この往復動に伴い、自動車空調装置の図示しないエバポレータ側より吸入された低温低圧の冷媒が吸入通路１５３吸入室１７２を経てシリンダ１３２内に吸入される。
【００２７】
ピストン１３２の往復ストロークに伴いシリンダ内の冷媒が圧縮され、冷媒圧力が吐出室１５４側の圧力よりも高くなると図示しない吐出弁を開いて冷媒が吐出室１５４側に吐出される。
【００２８】
ここで、斜板１０１の傾斜角θは、もっぱら制御圧室１３４の圧力によりコントロールされることになる。制御圧室１３４内の圧力が高くなると、ピストン１３２が制御圧室１３４側へ移動するので圧力バランス上移動しづらくなる。すなわち、制御圧室１３４内の圧力が高くなれば、ピストン１３２の往復ストロークは小さくなり、逆に制御圧室１３４内の圧力が低くなればピストン１３２の往復ストロークが大きくなって斜板１０１の傾斜角は大きくなる。
【００２９】
このように制御圧室１３４内の圧力を制御することで、斜板１０１の傾斜角ひいてはピストン１３２の往復ストロークが制御できる。制御圧室１３４内の圧力制御は、電磁弁１５４によって行われる。この電磁弁はノーマルオープンタイプの電磁弁を用いており、電磁弁１５４が励磁しない状態では、吐出室１５４側の高圧が制御圧室１３４に供給されることになる。すなわち、電磁弁１５４が励磁しない状態では制御圧室１３４内の圧力が高まり斜板１０１の傾斜角が小さくなってピストンは最小容量運転を行う。
【００３０】
電磁弁１５４が励磁することにより吸入圧室１７２と制御圧室１３４が連通する。これにより制御圧室１３４内の圧力を低下させ、斜板１０１の傾斜角を大きくするとともにピストンの往復ストロークを大きくし、圧縮機の容量を増大させる。図４は、制御圧室１３４内の圧力を低下させることにより、斜板１０１の傾斜角θを大きくして圧縮機吐出容量を最大とした状態を示す。
【００３１】
上述の例では、もっぱら制御圧室１３４内の圧力制御により斜板１０１の傾斜角ひいては圧縮機の吐出容量を可変する旨説明したが、実際にはフロント側スプリング１５０及びリヤ側スプリング１５１もこの圧力バランスに寄与している。図５は、フロント側スプリング１５０及びリヤ側スプリング１５１と圧縮機容量との関係を示す。図５において実線２００はフロント側スプリング１５０にかかる荷重を示す。このように、フロント側スプリング１５０は圧縮機の最小容量時に３６ｋｇ程度の荷重を与え、圧縮機の容量が大きくなるほど斜板１０１に加わる圧力が高くなるように配置されている。
【００３２】
一方、図５の実線２０１はリヤ側スプリング１５１にかかる荷重を示す。上述のフロント側スプリング１５０が圧縮機の最小容量から最大容量まで全ての領域において斜板に荷重を与えていたのに対し、リヤ側スプリング１５１は斜板の傾斜角が所定値以下となった状態すなわち圧縮機の容量が１３％程度以下に減少したとき初めて荷重を斜板１０１に与えるようになっている。また図５より明らかなように、最小容量時には７０ｋｇ程度と、フロント側スプリング２００に比べて大きな荷重をシャフト１０１に与えるようになっている。
【００３３】
図５において折れ線２０２は、このフロント側スプリング１５０とリヤ側スプリング１５１の荷重特性を合成したものである。図５の特性では、フロント側スプリング１５０とリヤ側スプリングのバランスする点は必ずしも最小容量ではなく、圧縮容量が７％程度の
あたり（２０３）となっている。しかしながら、圧縮機が小容量運転を行っているときでも、圧縮反力や斜板の遠心力は依然働いており、このような力により斜板１０１が傾斜する様になっている。そして、ピストンの圧縮反力や斜板の遠心力を全て考慮した状態では、圧縮機の最小容量時（２０４）に、斜板に加わる軸方向荷重がほぼバランスするようになる。
【００３４】
換言すれば、図５において最小容量値（２０４）では、リヤ側スプリング１５１側からの荷重が４０ｋｇ程度生じることになるが、この荷重とピストン１３２の圧縮反力及び斜板１０１の遠心力がバランスするようになっている。したがって、この状態で、自動車走行用エンジンの駆動トルクに変動が生じたり、エンジンにより駆動される他の補機例えばオルタネータ等のトルクに変動が生じたりした場合には、図示しないポリＶベルトを介してプーリ１３８に伝達される伝達力が変動することになり、この変動に伴い斜板１０１等が大きな変動をし、図６に示すような振動及び異音を発生させるという問題があった。
【００３５】
それに対して、本発明の圧縮機では、シャフト軸方向の荷重バランスは、ほとんどバランスしているものの、偏当り部材１８０によって、リヤ側スプリング１５１からの回転モーメントが斜板１０１に伝達されることになる。この回転モーメントによりシャフト１０１
は軸方向荷重はバランスさせつつかつその位置を所定位置に保持出来ることになる。図７は、本発明の偏当り部材を用いた場合の圧縮機状態を示すが、このように、最小運転時であっても振動が低く抑えられ異音の発生が防止できている。
【００３６】
なお上述の例では、偏当り部材として、図３に図示したように斜板より部分的に突出させる形状としたが、図８に示すように、リヤ側スプリング１５１の形状を保持するようなリング２１０を用いてもよい。ここで、スプリングは本来的には螺旋巻きされているので、スプ
リングがシャフト１００と平行に配置されていればリヤ側スプリングと斜板１０１との当接点は部分的な偏当りとなる。それが、リヤ側スプリング荷重が全面的に斜板１０１に伝達されるのは、リヤ側スプリング１５１が斜板１０１の傾斜に合わせてたわむからである。それに対し、図８図示例のようにリングを用い、スプリング１５１のたわみを防止すれば、当接面を特別に工夫しなくても所定の回転モーメントを斜板１０１に与えることができる。
【００３７】
また図３で示した偏当り部材は斜板１０１側からは部分的にリヤ側スプリング１５１側に突出した形状となっているが、逆にリヤ側スプリング１５１の当接面を除いて他の面を削ることによっても部分的偏当りは出来る。
【００３８】
上述の例では偏当り部材１８０やリング２１０をリヤ側のスプリング１５１に設定した。これは、図５より分かるように、最小容量状態ではリヤ側スプリング１５１の荷重の方がフロント側スプリング１５０の荷重より大きいので、偏当りによる回転モーメントがより良好に発揮できるためである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の可変容量式斜板型圧縮機によれば、斜板１０１を保持するリヤ側スプリング１５１によって、特に最小容量時軸方向の荷重はバランスさせつつ、かつ斜板に所定の回転モーメントを付与するようにした。その結果、多少のトルク変動でも振動が生じ易く異音発生の原因となる圧縮機の最小容量運転時であっても、斜板１０１を常に所定状態に保持することができ、異音の発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明圧縮機の一実施例を示す断面図
【図２】  従来の圧縮機の異音発生状態を示す模式図
【図３】  本発明図１図示の圧縮機のスプリング当接部を示す模式図
【図４】  図１図示の圧縮機の最大容量運転時を示す断面図
【図５】  フロント側スプリング及びリヤ側スプリングの荷重を示すグラフ
【図６】  従来の圧縮機の振動及び音圧レベルを示すグラフ
【図７】  図１図示圧縮機の振動及び音圧レベルを示すグラフ
【図８】  本発明の他の実施例を示す模式図
【符号の説明】
１００    シャフト
１０１    斜板
１３０    ハウジング
１３１    シリンダ
１３２    ピストン
１３３    ハウジング
１５０    フロント側スプリング
１５１    リヤ側スプリング
【図１】
0003644351.tif 000002
【図２】
0003644351.tif 000003
【図３】
0003644351.tif 000004
【図４】
0003644351.tif 000005
【図５】
0003644351.tif 000006
【図６】
0003644351.tif 000007
【図７】
0003644351.tif 000008
【図８】
0003644351.tif 000009