(57)【要約】【課題】運転状態において振動や騒音の発生を低減可能な容量可変型斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】容量可変型斜板式圧縮機１０のヒンジ機構２６は、拘束ヒンジ６０と非拘束ヒンジ７０とからなる。拘束ヒンジ６０は、ピストン３１の上死点位置に対応する斜板２５のトップ位置Ａと駆動軸１６の軸芯Ｏ１とで仮想される切替平面ＣＰに対して吸入側に位置し、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束するとともに、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束する。非拘束ヒンジ７０は、切替平面ＣＰに対して吐出側に位置し、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束しない。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されて該シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸と同期回転可能に支承されたラグプレートと、該クランク室内で該ラグプレートとヒンジ機構とを介して該駆動軸と同期回転かつ傾動可能に支承され、該ピストンをシューを介して往復従動させる斜板と、該クランク室内の圧力を制御する制御機構とを備え、該制御機構によって該斜板の傾角に基づく該ピストンの往復動による該圧縮室から該吐出室への吐出容量を変更可能な容量可変型斜板式圧縮機において、
前記ヒンジ機構は、前記ピストンの上死点位置に対応する前記斜板のトップ位置と前記駆動軸の軸芯とで仮想される切替平面に対して吸入側に位置し、前記ラグプレートと該斜板との相対回転を拘束するとともに、該斜板が該ラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する拘束ヒンジと、該切替平面に対して吐出側に位置し、該斜板が該ラグプレートから離れる方向に移動することを拘束しない非拘束ヒンジとからなることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記拘束ヒンジは、前記ラグプレート及び前記斜板の一方に形成され、断面が円形をなすガイド穴が貫設された支持アームと、他方に形成され、該ガイド穴内を摺動する球部をもつガイドピンとからなることを特徴とする請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記非拘束ヒンジは、前記ラグプレートと前記斜板との相対回転を拘束しないものであることを特徴とする請求項１又は２記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記非拘束ヒンジは、前記ラグプレート及び前記斜板の一方に形成され、他方側に開く第１ガイド面と、該他方に形成され、該一方側に開いて該第１ガイド面と当接し得る第２ガイド面とからなることを特徴とする請求項３記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記ヒンジ機構は、前記駆動軸の軸芯を含んで前記切替平面と直交するように仮想される枢軸面に対して前記トップ位置側に位置し、
前記斜板の前記ラグプレートと向き合う面には、該切替平面に対して吸入側であって該枢軸面に対して該トップ位置とは逆側に位置し、該斜板が最大傾角となるときに該ラグプレートと当接して該斜板が最大傾角を超えないように規制する受承面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項６】
前記受承面は、前記斜板に設けられたウェイトの一部に形成されていることを特徴とする請求項５記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項７】
前記受承面は、前記ラグプレートと当接し得る範囲において、前記駆動軸の軸芯から最も離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項８】
前記外部駆動源の駆動中、常に前記駆動軸が駆動されるものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項９】
前記斜板は、前記駆動軸の外周面を二面幅により受承する貫通孔を有するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容量可変型斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の容量可変型斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機という。）が特許文献１に開示されている。この圧縮機は、内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、シリンダボア内に往復動可能に収容されてシリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、ハウジングに回転可能に支承された駆動軸とを備えている。また、この圧縮機は、クランク室内で駆動軸と同期回転可能に支承されたラグプレートと、クランク室内でラグプレートとヒンジ機構とを介して駆動軸と同期回転かつ傾動可能に支承され、ピストンをシューを介して往復従動させる斜板とを備えている。斜板の中央には、駆動軸を挿通して駆動軸の外周面を二面幅により受承する貫通孔が設けられている。また、この圧縮機は、クランク室内の圧力を制御する制御機構を備えている。
【０００３】
この圧縮機におけるヒンジ機構は、ピストンの上死点位置に対応する斜板のトップ位置と駆動軸の軸芯とで仮想される切替平面（以下、単に切替平面という。）上のトップ位置側付近に位置し、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束しない非拘束ヒンジとしてのアームと係合溝とからなる。アームは、斜板に形成され、ラグプレート側に開く第１ガイド面を有する。他方、係合溝は、ラグプレートに形成され、斜板側に開いて第１ガイド面と当接し得る第２ガイド面を有する。また、この非拘束ヒンジは、係合溝内にアームの先端が挟まれるように構成されており、これによりラグプレートと斜板との相対回転を拘束することが可能とされている。
【０００４】
このような構成である特許文献１の圧縮機は、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等とともに例えば自動車の冷凍回路を構成する。そして、この圧縮機では、外部駆動源としてのエンジン等による駆動軸の駆動に伴って、斜板が所定の傾角で回転すると、ピストンがシリンダボア内で往復動される。これにより、冷媒ガスは、吸入室からシリンダボア内の圧縮室に吸入され、圧縮された後、吐出室へ吐出される。そして、制御機構によるクランク室内の圧力調整により、斜板の傾角が変化し、これにより吐出室へ吐出される冷媒ガスの吐出容量が制御される。こうして、吐出容量に応じた冷房能力が冷凍回路により実現される。
【０００５】
このとき、ピストン及びシューを介した冷媒ガスの圧縮反力及び吸引力により、斜板には、斜板と切替平面との交線を軸として駆動軸に対して傾くモーメントが作用する。係合溝内にアームの先端が挟まれる非拘束ヒンジにおいては、係合溝の両端の壁面にアームの両端面が当接することにより、このモーメントを受承する。また、斜板の中央に設けられた貫通孔も、二面幅によりこのモーメントを受承する。
【０００６】
また、上記のような構成のヒンジ機構とは別の構成のヒンジ機構を備えた圧縮機が特許文献２に開示されている。
【０００７】
この圧縮機において、ヒンジ機構は、上述の非拘束ヒンジとしてのアーム及び係合溝の代わりに、切替平面に対して吸入側及び吐出側に位置し、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束するとともに、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する一対の拘束ヒンジからなる。これらの拘束ヒンジは、ラグプレートに形成され、断面が円形をなすガイド穴が貫設された支持アームと、斜板に形成され、ガイド穴内を摺動する球部をもつガイドピンとからなる。
【０００８】
このような構成である特許文献２開示の圧縮機では、特許文献１開示のものと同様に、制御機構によるクランク室内の圧力調整により、斜板の傾角が変化し、これにより吐出室へ吐出される冷媒ガスの吐出容量が制御される。
【０００９】
このとき、この圧縮機では、斜板と切替平面との交線を軸として駆動軸に対して傾くモーメントを一対の拘束ヒンジが受承する。また、斜板の中央に設けられた貫通孔も、二面幅によりこのモーメントを受承する。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２０３３７７号公報
【特許文献２】特許２９１７７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記従来の圧縮機では、運転状態において振動や騒音の発生を低減することに関し、下記のような不具合が生じるおそれを有していた。
【００１２】
すなわち、特許文献１開示の圧縮機では、例えば、冷媒ガスが冷凍回路内で不足した状態で、高回転かつ高容量で運転される場合、ピストンは大きなストロークかつ高速で往復動するが、冷媒ガスの不足により吐出圧力が予定以上に高くならないため、慣性力が圧縮反力を上回る傾向となり、斜板には、傾角をさらに大きくしようとするモーメントが作用する。ここで、特許文献１開示の圧縮機のヒンジ機構は、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束しない非拘束ヒンジであるため、過大な慣性力により斜板をさらに傾けようとするモーメントをそのヒンジ機構が受承できず、斜板の傾角が最大傾角を超えてしまうこととなる。この場合には、ピストンが最大ストロークを超えて往復動してしまい、ピストンヘッドが圧縮室内の上壁に相当する吸入弁と干渉して、振動や騒音を発生させるという不具合が生じるおそれがある。
【００１３】
これに対して、特許文献２開示の圧縮機において、ヒンジ機構は、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する一対の拘束ヒンジであるため、上記のような場合でも、過大な慣性力により斜板をさらに傾けようとするモーメントをそのヒンジ機構が受承できる。このため、この圧縮機では、斜板の傾角が最大傾角を超えてしまうことによる振動や騒音の懸念を生じない。
【００１４】
しかしながら、特許文献２開示の圧縮機では、一対の拘束ヒンジがそれぞれラグプレートと斜板との相対回転を拘束するとともに、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する構成であるため、スムーズな動作を実現するために各拘束ヒンジ自体のクリアランスをある程度大きくせざるを得ない。その理由は、圧縮機が大量生産品ゆえに、拘束ヒンジ自体のクリアランスを小さくしつつ、各拘束ヒンジ間の位置決め精度を高くすることが製造コストや生産性の面から制約されるからである。この場合には、拘束ヒンジ自体のクリアランスに起因し、斜板とシューとの間、シューとピストンとの間等にがたつきが生じることとなる。そして、吐出容量を最小にして運転される場合には、斜板に作用する圧縮反力や吸引力も最小になることから、これらの間で振動や騒音が生じるおそれがあるのである。このため、例えば、この圧縮機が自動車に搭載された場合には、搭乗者に不快感を生じさせるおそれがある。
【００１５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、運転状態において振動や騒音の発生を低減可能な容量可変型斜板式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されて該シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸と同期回転可能に支承されたラグプレートと、該クランク室内で該ラグプレートとヒンジ機構とを介して該駆動軸と同期回転かつ傾動可能に支承され、該ピストンをシューを介して往復従動させる斜板と、該クランク室内の圧力を制御する制御機構とを備え、該制御機構によって該斜板の傾角に基づく該ピストンの往復動による該圧縮室から該吐出室への吐出容量を変更可能な容量可変型斜板式圧縮機において、
前記ヒンジ機構は、前記ピストンの上死点位置に対応する前記斜板のトップ位置と前記駆動軸の軸芯とで仮想される切替平面に対して吸入側に位置し、前記ラグプレートと該斜板との相対回転を拘束するとともに、該斜板が該ラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する拘束ヒンジと、該切替平面に対して吐出側に位置し、該斜板が該ラグプレートから離れる方向に移動することを拘束しない非拘束ヒンジとからなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の容量可変型斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機という。）において、ヒンジ機構は、切替平面に対して吸入側に位置する拘束ヒンジと、切替平面に対して吐出側に位置する非拘束ヒンジとからなる。ヒンジ機構としての拘束ヒンジ及び非拘束ヒンジは、斜板が所定の傾角となるようにラグプレートとの間で斜板を支承するものである。拘束ヒンジは、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束するとともに、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する。他方、非拘束ヒンジは、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束しない。なお、非拘束ヒンジには、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束する部分があってもよく、なくてもよい。非拘束ヒンジにラグプレートと斜板との相対回転を拘束する部分がある場合でも、その部分は拘束ヒンジに対して補助的に作用すればよい。
【００１８】
上記の構成により、非拘束ヒンジは、拘束ヒンジとともに斜板が所定の傾角となるように支承する部分のみを高い精度で製作すればよくなっている。また、拘束ヒンジに対する非拘束ヒンジの位置決め精度の要求も低くなっている。その結果、拘束ヒンジは、特許文献２開示の圧縮機における一対の拘束ヒンジのように、拘束ヒンジ自体のクリアランスを大きくする必要がない。このため、拘束ヒンジは、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束する部分と、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する部分とについて、クリアランスを小さくして高い精度で製作することが可能となっている。このため、拘束ヒンジ及び非拘束ヒンジと斜板との支承に関して、がたつきを小さくすることが可能となっている。
【００１９】
このようなヒンジ機構を備える本発明の圧縮機は、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等とともに例えば自動車の冷凍回路を構成する。そして、この圧縮機では、外部駆動源としてのエンジン等による駆動軸の駆動に伴い、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束する拘束ヒンジを介して、斜板が所定の傾角で回転する。その結果、斜板の動きがシューを介してピストンに伝達され、ピストンがシリンダボア内で往復動される。これにより、冷媒ガスは、吸入室からシリンダボア内の圧縮室に吸入され、圧縮された後、吐出室へ吐出される。そして、制御機構によるクランク室内の圧力調整により、斜板の傾角が変化し、これにより吐出室へ吐出される冷媒ガスの吐出容量が制御される。こうして、吐出容量に応じた冷房能力が冷凍回路により実現される。
【００２０】
このとき、ピストン及びシューを介した冷媒ガスの圧縮反力及び吸引力により、斜板には、斜板と切替平面との交線を軸として駆動軸に対して傾くモーメントが作用する。より詳しくは、このモーメントは、切替平面に対して吸入側では、前記吸引力により斜板をラグプレートから離そうとするものであり、切替平面に対して吐出側では、前記圧縮反力により斜板をラグプレートに押し付けようとするものである。
【００２１】
ここで、切替平面に対して吸入側に位置する拘束ヒンジは、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する。このため、切替平面に対して吸入側で前記吸引力により斜板をラグプレートから離そうとする前記モーメントを受承する。
【００２２】
他方、切替平面に対して吐出側に位置する非拘束ヒンジは、切替平面に対して吐出側で前記圧縮反力により斜板をラグプレートに押し付けようとする前記モーメントを受承する。つまり、非拘束ヒンジには、前記吸引力により斜板をラグプレートから離そうとするモーメントは作用せず、斜板がラグプレートから離れる方向に移動することを拘束する必要がないのである。その結果、この圧縮機が例えば冷媒ガスが冷凍回路内で不足した状態で、高回転かつ高容量で運転されて、上述した通り、ピストンの慣性力が圧縮反力よりも過大に大きくなり、斜板に傾角をさらに大きくしようとするモーメントが作用する場合でも、ヒンジ機構の拘束ヒンジは、前記モーメントを受承できる。このため、この圧縮機では、斜板の傾角が最大傾角を超えてしまうことによる振動や騒音を生じない。
【００２３】
したがって、本発明の圧縮機は、運転状態において振動や騒音の発生を低減することができる。
【００２４】
本発明の圧縮機において、前記拘束ヒンジは、前記ラグプレート及び前記斜板の一方に形成され、断面が円形をなすガイド穴が貫設された支持アームと、他方に形成され、該ガイド穴内を摺動する球部をもつガイドピンとからなり得る。
【００２５】
この場合、拘束ヒンジとしての支持アームのガイド穴とガイドピンとが円と球との接触によって角当りをしないものであることから、優れた耐久性を発揮する。また、この場合、ガイド穴の軸及びガイドピンの軸の方向並びにガイド穴及び球部の径の精度を確保することにより、ガイド穴とガイドピンとのクリアランスを容易に小さくすることができる。このため、この圧縮機は、上述の効果をより確実に奏することができる。
【００２６】
本発明の圧縮機において、前記非拘束ヒンジは、前記ラグプレートと前記斜板との相対回転を拘束しないものであることが好ましい。
【００２７】
この場合、非拘束ヒンジは、ラグプレートと斜板との相対回転を拘束する部分が不要となるので、上述の効果をより確実に奏することができる。また、これにより、軽量化も実現できる。また、軽量化に伴って、駆動軸の回転速度の変動に対する追従性等の制御性も向上する。
【００２８】
本発明の圧縮機において、前記非拘束ヒンジは、前記ラグプレート及び前記斜板の一方に形成され、他方側に開く第１ガイド面と、該他方に形成され、該一方側に開いて該第１ガイド面と当接し得る第２ガイド面とからなり得る。
【００２９】
この場合、非拘束ヒンジは、第１ガイド面と第２ガイド面のみを高精度に製作するだけでよく、製作が比較的容易になる。このため、この圧縮機は、製造コストをさらに低廉化することが可能となる。
【００３０】
本発明の圧縮機において、前記ヒンジ機構は、前記駆動軸の軸芯を含んで前記切替平面と直交するように仮想される枢軸面に対して前記トップ位置側に位置し、
前記斜板の前記ラグプレートと向き合う面には、該切替平面に対して吸入側であって該枢軸面に対して該トップ位置とは逆側に位置し、該斜板が最大傾角となるときに該ラグプレートと当接して該斜板が最大傾角を超えないように規制する受承面が形成されていることが好ましい。
【００３１】
ヒンジ機構は、通常、駆動軸の軸芯を含んで切替平面と直交するように仮想される枢軸面に対してトップ位置側に位置している。そして、本発明の圧縮機では、トップ位置側の切替平面に対して吸入側が拘束ヒンジによって拘束されており、斜板の中心は二面幅やスリーブによって拘束され得る。つまり、拘束ヒンジの中心と斜板の中心とを結ぶ線を中心軸線とすれば、斜板はその中心軸線周りの動きが拘束されていない。切替平面の吐出側には圧縮反力と慣性力との合力が作用しており、低速回転時にはトップ位置側にその合力が働く。このため、斜板には、中心軸線周りに対して、非拘束ヒンジ側で斜板をラグプレート側に押し付ける方向に力が作用し、斜板がふらつくことはない。例えば、非拘束ヒンジが前述の第１ガイド面と第２ガイド面とからなる場合には、斜板は中心軸線周りに対して第１ガイド面と第２ガイド面とを互いに押し付ける方向に力が作用し、斜板がふらつくことはない。しかし、４０００〜５０００ｒｐｍを超えるような高速運転時には、合力は枢軸面に対してトップ位置とは逆側のボトム位置側に移動する。そして、中心軸線に対してボトム側に合力が作用するような回転数に達すると、斜板には、中心軸線周りに対して、非拘束ヒンジ側で斜板とラグプレートとを互いに離間させる方向へ動こうとする力が働く。例えば、非拘束ヒンジが前述の第１ガイド面と第２ガイド面とからなる場合には、斜板には中心軸線周りに対して第１ガイド面と第２ガイド面とを互いに離間させる方向へ動こうとする力が働く。このため、斜板のラグプレートと向き合う面に受承面が形成され、この受承面が切替平面に対して吸入側であって枢軸面に対してボトム位置に位置すれば、斜板が最大傾角となるときに受承面がラグプレートに押し付けられ、斜板が中心軸線周りに対してラグプレートから離間する方向へ動くことを規制することができる。
【００３２】
なお、受承面は、斜板からラグプレートに対して突出するように形成されていてもよいし、その逆であってもよい。また、受承面は、上記の範囲内であれば、できる限り、面積を小さくすることが好ましい。面積を大きくしても、組み付け誤差により、実際には、限られた面積しか当接せず、高精度加工により製造コストが上昇するだけだからである。
【００３３】
本発明の圧縮機において、前記受承面は、前記斜板に設けられたウェイトの一部に形成されていることが好ましい。この場合、一般的にラグプレート側に向けて膨らむように設けられたウェイトの一部として、受承面を容易に形成することができるので、製造コストの低廉化に寄与することとなる。
【００３４】
本発明の圧縮機において、前記受承面は、前記ラグプレートと当接し得る範囲において、前記駆動軸の軸芯から最も離れた位置に形成されていることが好ましい。すなわち、受承面は上記中心軸線に立てた垂線が許容される範囲で最も長くなる位置に形成されていることが好ましい。この場合、中心軸線周りに対して第１ガイド面と第２ガイド面とが互いに離間する方向へ斜板が動こうとする力を好適に支えることができる。
【００３５】
本発明の圧縮機は、前記外部駆動源の駆動中、常に前記駆動軸が駆動されるものであり得る。
【００３６】
この場合には、この圧縮機が例えば自動車に搭載されると、外部駆動源としてのエンジン等の駆動中、常に駆動軸が駆動される。このため、吐出容量を最小にして運転される場合も多くなり、振動や騒音を低減するという本発明の効果を一層享受することができる。このため、搭乗者に一層不快感を生じさせ難くなっている。
【００３７】
本発明の圧縮機は、駆動軸と斜板との間にスリーブを設けていてもよく、設けていなくてもよい。スリーブは、例えば特開平６−１２３２８１号公報に開示されているように、駆動軸の外周面を軸芯と平行に摺動可能であるとともに、ヒンジ機構による方向と同一方向に斜板を傾動可能に支承する。このスリーブを設ければ、斜板に、斜板と切替平面との交線を軸として駆動軸に対して傾くモーメントが作用する場合、そのモーメントをスリーブによっても受承することができる。
【００３８】
本発明の圧縮機は、駆動軸と斜板との間にスリーブを設けていないことがコスト面において好ましい。この場合、本発明の圧縮機において、前記斜板は、前記駆動軸の外周面を二面幅により受承する貫通孔を有するものであり得る。
【００３９】
この場合、斜板の貫通孔の二面幅は、前記圧縮反力及び前記吸引力により、斜板と切替平面との交線を軸として、斜板を駆動軸に対して傾けようとするモーメントの一部を受承するが、前記モーメントの大半は、上述の通り、拘束ヒンジと非拘束ヒンジとが主体的に受承する。このため、貫通孔の二面幅と駆動軸との間では、角当たりやこじりがおき難くなり、摩耗も抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を具体化した実施例１を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１に示すように、実施例１の容量可変型斜板式圧縮機１０（以下、単に圧縮機という。）は、ハウジング１と、ピストン３１と、駆動軸１６と、ラグプレート２４と、斜板２５と、制御機構４とを備えている。
【００４２】
ハウジング１は、シリンダブロック１１と、その前端（図１において、左側をいう。以下、同様。）に接合されるフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁複合板１４を介して接合されるリヤハウジング１３とで構成されている。シリンダブロック１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１３は、図示しない複数本の通しボルトによって相互に固定されている。シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とに囲まれた領域にはクランク室１５が形成されている。
【００４３】
駆動軸１６は、シリンダブロック１１及びフロントハウジング１２に回転可能に支承されている。具体的には、シリンダブロック１１の中央に形成された軸孔８０内にコイルバネ１７及びスラスト軸受１８が配設されており、駆動軸１６の後端はコイルバネ１７で前方に付勢されたスラスト軸受１８によって支承されている。また、駆動軸１６の前方はフロントハウジング１２の軸孔８１内に配設されたラジアル軸受１９によって支承され、ラジアル軸受１９のより前方にはシール装置２０が設けられている。さらに、駆動軸１６の先端には、フロントハウジング１２との間に軸受９０を介してプーリー２１が一体回転可能に連結され、ベルト９１を介して、外部駆動源としての車両のエンジン等に作動連結されている。このため、この圧縮機１０は、エンジンの駆動中、常に駆動軸１６が駆動されるようになっている。
【００４４】
クランク室１５内では、駆動軸１６にラグプレート２４が圧入されている。このラグプレート２４は、フロントハウジング１２の内壁面との間にスラスト軸受２７を介して設けられている。斜板２５は、ラグプレート２４との間に後述するヒンジ機構２６を介し、かつ自己の貫通孔２２内に駆動軸２２を挿通させて設けられている。貫通孔２２は、斜板２５の中央に貫設されており、駆動軸１６の外周面を図３及び図４に示す二面幅２３により受承するようになっている。
【００４５】
図１に示すように、ラグプレート２４と斜板２５との間に位置する駆動軸１６上には、傾角減少バネ２８が設けられている。傾角減少バネ２８は、斜板２５をシリンダブロック１１に接近する方向、即ち傾角減少方向に付勢する。また、斜板２５よりも後方の駆動軸１６上にはサークリップ２９が固定され、サークリップ２９と斜板２５との間には復帰用バネ３０が設けられている。復帰用バネ３０は、斜板２５による押圧を受けると、それに抗して斜板２５をシリンダブロック１１から離れる方向、即ち傾角増大方向に付勢する。
【００４６】
シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１ａ（一つのみ図示）が駆動軸１６を等角度間隔にて取り囲むように形成されている。各シリンダボア１１ａは、駆動軸１６と平行に延びており、その内部に片頭型のピストン３１が往復動可能に収容されている。各ピストン３１の前端は、一対のシュー３２を介して斜板２５の外周部に係留されている。各シュー３２は、ピストン３１と接するほぼ球面と、斜板２５と接するほぼ平坦面とを有しており、一対のシュー３２が斜板２５を挟んで球状になるように形成されている。
【００４７】
各シリンダボア１１ａ内において、各ピストン３１の後端側のピストンヘッドと弁複合板１４との間には、圧縮室３３が区画されている。そして、傾斜状態の斜板２５が駆動軸１６と共に回転すると、それに伴う斜板２５の波打ち運動がシュー３２を介して各ピストン３１の往復運動を生じさせる。こうして、斜板２５及びシュー３２は、駆動軸１６の回転を各ピストン３１の往復運動に変換することが可能とされている。
【００４８】
リヤハウジング１３内には、吐出室３４と、吐出室３４を取り囲むほぼ環状の吸入室３５とがそれぞれ区画形成されている。吸入室３５は、吸入通路３６を介して冷凍回路３７の下流側に接続されている。他方、吐出室３４は、吐出口３８を介して冷凍回路３７の上流側に接続されている。冷凍回路３７は、凝縮器３９、膨張弁４０及び蒸発器４１を備えている。
【００４９】
弁複合板１４には各圧縮室３３毎に吸入ポート４２及び吐出ポート４３が形成され、これら各ポート４２、４３に対応して、吸入弁４２ａ及び吐出弁４３ａが形成されている。ピストン３１の吸入動作に伴い、吸入室３５内の冷媒ガスが吸入弁４２ａを押し開けて圧縮室３３内に吸入され、ピストン３１の圧縮動作に伴い、圧縮された冷媒ガスが吐出弁４３ａを押し開けて吐出室３４に吐出される。
【００５０】
シリンダブロック１１、弁複合板１４及びリヤハウジング１３には、クランク室１５と吐出室３４とを連通する給気通路４４と、クランク室１５と吸入室３５とを連通し、オリフィスを途中に備えた抽気通路４５とが形成されている。給気通路４４の途中には、容量制御弁４６が設けられている。この容量制御弁４６は、例えば、特開２００３−２３９８５７号公報に開示された容量制御弁と同様に構成されたものである。給気通路４４、抽気通路４５及び容量制御弁４６により、クランク室１５内の圧力を制御する制御機構４が構成されている。
【００５１】
この制御機構４は、吸入室３５の圧力変化に応じて容量制御弁４６により給気通路４４の開閉を制御し、クランク室１５の内圧を増減させることで圧縮機１０の吐出容量を可変調節する。すなわち、冷房負荷が小さく、吸入室３５の圧力が低い場合、容量制御弁４６の弁開度が大きくなってクランク室１５の内圧が高め誘導され、斜板２５の傾角が小さくなる。その結果、各ピストン３１のストロークが小さくなって、圧縮機１０の吐出容量が減少する。他方、冷房負荷が大きく、吸入室３５の圧力が高い場合、容量制御弁４６の弁開度が小さくなって、クランク室１５の内圧が低め誘導され、斜板２５の傾角が大きくなる。その結果、各ピストン３１のストロークが大きくなって、圧縮機１０の吐出容量が増大する。また、車両の加速等の運転状態により、容量制御弁４６は外部的に弁開度を変更することも可能になっている。斜板２５のラグプレート２４と向き合う面には、後述する受承面２５ａが形成されている。そして、斜板２５の最大傾角は、受承面２５ａがラグプレート２４に当接することで規制される。
【００５２】
次に、ヒンジ機構２６の構成をより詳しく説明する。
【００５３】
実施例１の圧縮機１０において、駆動軸１６の回転方向は、図１に示すように、矢印Ｚの方向とされている。そして、「ピストン３１の上死点位置に対応する斜板２５のトップ位置Ａと駆動軸１６の軸芯Ｏ１とで仮想される切替平面（以下、単に切替平面という。）ＣＰ」は、斜板２５における図１に示された断面を含む平面である。そして、「駆動軸１６の軸芯Ｏ１を含んで切替平面ＣＰと直交するように仮想される枢軸面（以下、単に枢軸面という。）ＳＰ」が図４に示すように決定される。なお、図１に示された斜板２５は、最大傾角の状態である。そして、図１に示された圧縮機１０の縦断面図は、切替平面ＣＰに対して吸入側に位置する部分が図示されたものである。それに対して、図２に示された圧縮機１０の要部縦断面図は、切替平面ＣＰに対して吐出側に位置する部分が図示されたものである。
【００５４】
ヒンジ機構２６は、図１に示すように、切替平面ＣＰに対して吸入側に位置する拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１及びガイドピン６２と、図２に示すように、切替平面ＣＰに対して吐出側に位置する非拘束ヒンジ７０としての第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２とからなる。ガイドピン６２及び第２ガイド面７２は、図３及び図４に示すように、斜板２５における駆動軸１６の前端側の面上に各々付設されている。他方、支持アーム６１及び第１ガイド面７１は、図１及び図２に示すように、ラグプレート２４における斜板２５と相対する後端側の面上であって、ガイドピン６２及び第２ガイド面７２と相対する位置に各々一体に形成されている。
【００５５】
拘束ヒンジ６０において、支持アーム６１には、断面が円形をなすガイド穴６１ａが貫設されており、ガイドピン６２の先端に設けられた球部６２ａがガイド穴６１ａ内を摺動可能とされている。このため、拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１及びガイドピン６２は、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束するとともに、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束することが可能とされている。
【００５６】
他方、非拘束ヒンジ７０において、第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２は、双方が他方側に開き、かつ当接し得るようにされている。なお、非拘束ヒンジ７０には、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束するための側壁が設けられておらず、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束するための側壁も設けられていない。このため、非拘束ヒンジ７０としての第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２は、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束せず、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転も拘束しない。
【００５７】
上記の構成により、非拘束ヒンジ７０は、拘束ヒンジ６０とともに斜板２５が所定の傾角となるように支承する第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２のみを高い精度で製作すればよくなっている。また、拘束ヒンジ６０に対する第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２の位置決め精度の要求も低くなっている。その結果、拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１及びガイドピン６２は、特許文献２開示の圧縮機における一対の拘束ヒンジのように、拘束ヒンジ自体のクリアランスを大きくする必要がなくなっており、ガイド穴６１ａとガイドピン６２とについて、クリアランスを小さくして高い精度で製作することが可能となっている。具体的には、ガイド穴６１ａの軸及びガイドピン６２の軸の方向並びにガイド穴６１ａ及び球部６２ａの径の精度を確保することにより、ガイド穴６１ａとガイドピン６２とのクリアランスを容易に小さくすることができる。その結果、拘束ヒンジ６０及び非拘束ヒンジ７０と斜板２５との支承に関して、がたつきを小さくすることが可能となっている。
【００５８】
こうして、ヒンジ機構２６としての拘束ヒンジ６０及び非拘束ヒンジ７０は、斜板２５が所定の傾角となるようにラグプレート２４との間で斜板２５を支承することが可能とされている。例えば、斜板２５が最小傾角となった場合には、図５及び図６に示すように、拘束ヒンジ６０のガイドピン６２及び非拘束ヒンジ７０の第２ガイド面７２が所定の位置に摺動することにより、ヒンジ機構２６が斜板２５を支承するのである。
【００５９】
また、非拘束ヒンジ７０には、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束するための側壁が設けられておらず、不要な部分をそぎ落として軽量化が図られている。
【００６０】
次に、受承面２５ａについて、より詳しく説明する。図１〜４に示すように、ヒンジ機構２６が枢軸面ＳＰに対してトップ位置Ａ側に位置しているのに対して、斜板２５のラグプレート２４と向き合う面には、切替平面ＣＰに対して吸入側であって枢軸面ＳＰに対してトップ位置Ａとは逆側のボトム位置Ｂに位置するように受承面２５ａが形成されている。この受承面２５ａは、斜板２５からラグプレート２４側に向けて膨らむように設けられたウェイト２５ｂの一部が小さな面積で平滑に切削加工されることにより形成されている。さらに、受承面２５ａは、ラグプレート２４と当接し得る範囲において、駆動軸１６の軸芯Ｏ１から最も離れた位置、つまり中心軸線Ｏ２に立てた垂線Ｏ３が許容される範囲で最も長くなる位置に形成されている。こうして、受承面２５ａは、図１に示すように、斜板２５が最大傾角となるときにラグプレート２４と当接して斜板２５が最大傾角を超えないように規制するようになっている。
【００６１】
このような構成である実施例１の圧縮機１０は、凝縮器３９、膨張弁４０及び蒸発器４１等とともに例えば自動車の冷凍回路３７を構成する。そして、この圧縮機１０では、外部駆動源としてのエンジン等による駆動軸１６の駆動に伴い、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束する拘束ヒンジ６０を介して、斜板２５が所定の傾角で回転する。その結果、斜板２５の動きがシュー３２を介してピストン３１に伝達され、ピストン３１がシリンダボア１１ａ内で往復動される。これにより、冷媒ガスは、吸入室３５からシリンダボア１１ａ内の圧縮室３３に吸入され、圧縮された後、吐出室３４へ吐出される。そして、給気通路４４、抽気通路４５及び容量制御弁４６によるクランク室１５内の圧力調整により、斜板２５の傾角が変化し、これにより吐出室３４へ吐出される冷媒ガスの吐出容量が制御される。こうして、吐出容量に応じた冷房能力が冷凍回路３７により実現される。
【００６２】
この間、図７に示すように、ピストン３１及びシュー３２を介した冷媒ガスの圧縮反力Ｐ１及び吸引力Ｐ２により、斜板２５には、斜板２５と切替平面ＣＰとの交線を軸として駆動軸１６に対して傾くモーメントＭが作用する。より詳しくは、このモーメントＭは、切替平面ＣＰに対して吸入側では、吸引力Ｐ２により斜板２５をラグプレート２４から離そうとするものであり、切替平面ＣＰに対して吐出側では、圧縮反力Ｐ１により斜板２５をラグプレート２４に押し付けようとするものである。
【００６３】
ここで、切替平面ＣＰに対して吸入側に位置する拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１及びガイドピン６２は、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束する。このため、切替平面ＣＰに対して吸入側で吸引力Ｐ２により斜板２５をラグプレート２４から離そうとするモーメントＭを受承する。
【００６４】
他方、切替平面ＣＰに対して吐出側に位置する非拘束ヒンジ７０としての第１ガイド面７１及び第２ガイド面７２は、切替平面ＣＰに対して吐出側で圧縮反力Ｐ１により斜板２５をラグプレート２４に押し付けようとするモーメントＭを受承する。つまり、非拘束ヒンジ７０には、吸引力Ｐ２により斜板２５をラグプレート２４から離そうとするモーメントは作用せず、斜板２５がラグプレート２４から離れる方向に移動することを拘束する必要がないのである。その結果、この圧縮機１０が例えば冷媒ガスが冷凍回路３７内で不足した状態で、高回転かつ高容量で運転されて、上述した通り、ピストン３１の慣性力が圧縮反力Ｐ１よりも過大に大きくなり、斜板２５に傾角をさらに大きくしようとするモーメントＭが作用する場合でも、ヒンジ機構２６の拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１及びガイドピン６２は、モーメントＭを受承できる。このため、この圧縮機１０では、斜板２５の傾角が最大傾角を超えてしまうことによる振動や騒音を生じないのである。
【００６５】
したがって、実施例１の圧縮機１０は、運転状態において振動や騒音の発生を低減することができている。
【００６６】
また、実施例１の圧縮機１０において、拘束ヒンジ６０は、ラグプレート２４に形成され、断面が円形をなすガイド穴６１ａが貫設された支持アーム６１と、斜板２５に形成され、ガイド穴６１ａ内を摺動する球部６２ａをもつガイドピン６２とからなっている。このため、この圧縮機１０は、拘束ヒンジ６０としての支持アーム６１のガイド穴６１ａとガイドピン６２とが円と球との接触によって角当りをしないものであることから、優れた耐久性を発揮することができる。また、この場合、ガイド穴６１ａの軸及びガイドピン６２の軸の方向並びにガイド穴６１ａ及び球部６２ａの径の精度を確保することにより、ガイド穴６１ａとガイドピン６２とのクリアランスを容易に小さくすることができている。このため、この圧縮機１０は、上述の効果をより確実に奏することができている。
【００６７】
さらに、実施例１の圧縮機１０において、非拘束ヒンジ７０は、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束しないものであり、ラグプレート２４と斜板２５との相対回転を拘束する部分が不要となっている。このため、上述の効果をより確実に奏することができていることに加えて、軽量化も実現できている。また、軽量化に伴って、駆動軸１６の回転速度の変動に対する追従性等の制御性も向上している。
【００６８】
また、実施例１の圧縮機１０において、非拘束ヒンジ７０は、ラグプレート２４に形成され、斜板２５側に開く第１ガイド面７１と、斜板２５に形成され、ラグプレート２４側に開いて第１ガイド面７１と当接し得る第２ガイド面７２とからなっている。このため、非拘束ヒンジ７０は、第１ガイド面７１と第２ガイド面７２とのみを高精度に製作するだけでよく、製作が比較的容易になっている。このため、この圧縮機１０は、製造コストをさらに低廉化することも可能となっている。
【００６９】
さらに、実施例１の圧縮機１０において、ヒンジ機構２６は枢軸面ＳＰに対してトップ位置Ａ側に位置している。このため、ピストン３１の上死点位置を斜板２５の傾角にかかわらずに一定にしやすく、これによって上死点に位置するピストンヘッドで区画される圧縮室３３の容量（トップクリアランス）を小さくし、冷媒ガスの再膨張を抑制している。
【００７０】
そして、斜板２５のラグプレート２４と向き合う面には、切替平面ＣＰに対して吸入側であって枢軸面ＳＰに対してボトム位置に位置する受承面２５ａが形成されている。このため、駆動軸１６の回転速度が上昇して（例えば、回転数として、４０００〜５０００ｒｐｍ以上）斜板２５が最大傾角に達しても、上記の範囲内に形成されている受承面２５ａがラグプレート２４に押し付けられ、拘束ヒンジ６０の中心と斜板２５の中心とを結ぶ線を中心軸線Ｏ２とすれば、斜板２５が中心軸線Ｏ２周りに対してラグプレート２４から離間する方向へ動くことを規制することができる。
【００７１】
また、実施例１の圧縮機１０において、受承面２５ａは、斜板２５に設けられたウェイト２５ｂの一部に比較的容易に形成されているので、製造コストの低廉化に寄与している。
【００７２】
さらに、実施例１の圧縮機１０において、受承面２５ａは、ラグプレート２４と当接し得る範囲において、駆動軸１６の軸芯Ｏ１から最も離れた位置に形成されているので、中心軸線Ｏ２周りに対して第１ガイド面７１と第２ガイド面７２とが互いに離間する方向へ斜板２５が動こうとする力を好適に支えることができる。
【００７３】
また、実施例１の圧縮機１０は、車両に搭載され、外部駆動源の駆動中、常に駆動軸１６が駆動されるものであるため、吐出容量を最小にして運転される場合も多くなる。このため、この圧縮機１０は、振動や騒音を低減するという本発明の効果を一層享受することができている。
【００７４】
さらに、実施例１の圧縮機１０において、斜板２５は、駆動軸１６の外周面を二面幅２３により受承する貫通孔２２を有するものであるので、駆動軸１６と斜板２５との間にスリーブを設ける場合に比べて、コストの低廉化が図れている。また、この場合、斜板２５の貫通孔２２の二面幅２３は、圧縮反力Ｐ１及び吸引力Ｐ１により斜板２５と切替平面との交線を軸として、斜板２５を駆動軸１６に対して傾けようとするモーメントＭの一部を受承するが、モーメントＭの大半は、上述の通り、拘束ヒンジ６０と非拘束ヒンジ７０とが主体的に受承する。このため、貫通孔２２の二面幅２３と駆動軸１６との間では、角当たりやこじりがおき難くなり、摩耗も抑制されている。
【００７５】
以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は容量可変型斜板式圧縮機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施例１の圧縮機の縦断面図である。
【図２】実施例１の圧縮機の要部縦断面図である。
【図３】実施例１の圧縮機における斜板の正面図である。
【図４】実施例１の圧縮機における斜板の下面図である。
【図５】実施例１の圧縮機の要部縦断面図である。
【図６】実施例１の圧縮機の要部縦断面図である。
【図７】ラグプレートと斜板との相対関係を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０…容量可変型斜板式圧縮機
１…ハウジング（１１…シリンダブロック、１２…フロントハウジング、１３…リヤハウジング）
１１ａ…シリンダボア
１５…クランク室
１６…駆動軸
２２…貫通孔
２３…二面幅
２４…ラグプレート
２５…斜板
２５ａ…受承面
２５ｂ…ウェイト
２６…ヒンジ機構（６０…拘束ヒンジ（６１…支持アーム、６１ａ…ガイド穴、６２…ガイドピン、６２ａ…球部）、７０…非拘束ヒンジ（７１…第１ガイド面、７２…第２ガイド面））
３１…ピストン
３２…シュー
３３…圧縮室
３４…吐出室
３５…吸入室
４…制御機構（４４…給気回路、４５…抽気回路、４６…容量制御弁）
Ａ…トップ位置
Ｏ１…軸芯
ＣＰ…切替平面
ＳＰ…枢軸面
【図１】
2006242120.tif 000003
【図２】
2006242120.tif 000004
【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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