(57)【要約】【課題】  軽量化して製造コストを抑えることができる可変容量圧縮機を図る。【解決手段】  圧縮機１は、駆動軸１０と、駆動軸１０に固定されて一体的に回転する回転部材２１と、回転部材２１から突設され該駆動軸１０を包む筒状のスリーブ部７１と、スリーブ部７１に形成された回転トルク伝達面７１ｃと、スリーブ部７１の装着され且つ回転トルク伝達面７１ｃと係合することで駆動軸１０の軸心に対して傾斜自在で且つ回転部材２１と一体的に回転する傾動部材２４と、回転部材２１および傾動部材２４の一方（この例では２４）から突設されたアーム４３と、回転部材２１および傾動部材２４の他方（この例では２１）に設けられ且つアーム４３が摺動自在に当接しピストン２９の圧縮反力によって傾動部材２４に加わる軸方向荷重をアーム４３から受圧する軸方向荷重受圧面７３と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（１０）と、
前記駆動軸（１０）に圧入固定されて前記駆動軸と一体に回転する回転部材（２１）と、
前記回転部材（２１）から前記駆動軸（１０）に沿って突設され該駆動軸（１０）を包むように筒状に形成されたスリーブ部（７１）と、
前記スリーブ部（７１）に形成された回転トルク伝達面（７１ｃ）と、
前記スリーブ部（７１）の装着され且つ前記回転トルク伝達面（７１ｃ）と係合することで前記駆動軸（１０）の軸心に対して傾斜自在で且つ前記回転部材（２１）と一体的に回転する傾動部材（２４）と、
前記傾動部材（２４）の回転運動に伴ってシリンダボア（３）内を往復動するピストン（２９）と、
前記回転部材（２１）および前記傾動部材（２４）の一方から突設されたアーム（４３）と、
前記回転部材（２１）および前記傾動部材（２４）の他方に設けられ且つ前記アーム（４３）が摺動自在に当接することで前記アーム（４３）の摺動に伴って前記傾動部材（２４）の傾角を変更させつつ前記ピストン（２９）の圧縮反力によって前記傾動部材（２４）に加わる軸方向荷重を前記アーム（４３）から受圧する軸方向荷重受圧面（７３）と、を備えることを特徴とする可変容量圧縮機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式の可変容量圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示される可変容量圧縮機（以下の特許文献１の説明においてはカッコ内の符号番号は特許文献１中の符号番号と一致する）は、駆動軸と、駆動軸に固定されて駆動軸と一体的に回転するロータと、駆動軸に対して傾斜角度を可変自在に取り付けられた斜板（カムプレート）と、ロータと斜板とを連結するヒンジ機構と、を備えてなり、斜板の傾斜角を変化させることでピストンストロークを変化させることができる。
【０００３】
ヒンジ機構は、ロータ（１７）から斜板（１８）に向けて突設されたロータ側突起（４３）と、斜板（１８）からロータ（１７）に向けて突設された斜板側突起（４４）と、を備えている。ロータ側突起（４３）と斜板側突起（４４）とは回転方向に互いに重なり合うことで、ロータ（１７）からの回転トルクが斜板（１８）に伝達されるようになっている。ロータ側突起（４３）の基端には、斜板側突起（４４）が摺動可能に当接することで斜板（１８）に作用する軸方向荷重を受圧する軸方向荷重受圧面（４５）が設けられている。この受圧面（４５）は、斜板側突起（４４）のスライドに伴って斜板（１８）の傾角を変更ガイドする機能も果たす。
【特許文献１】特開２００４−０６８７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような前記従来構造では、ロータの回転トルクを斜板に伝達するため、ロータ側突起（４３）と斜板側突起（４４）とがトルク伝達方向（回転方向）で重なり合うように両突起（４３、４４）が大きく突設された構造であり、またこれら大きな突起に対応して斜板およびロータには大きなバランサー（錘）が設けられている。そのため、斜板およびロータは大型重量化し、圧縮機の製造コストが高くなってしまう。
【０００５】
本発明はこのような従来技術をもとに為されたもので、その目的は、軽量化して製造コストを抑えることができる可変容量圧縮機の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明の圧縮機は、駆動軸と、前記駆動軸に圧入固定されて前記駆動軸と一体に回転する回転部材と、前記回転部材から前記駆動軸に沿って突設され該駆動軸を包むように筒状に形成されたスリーブ部と、前記スリーブ部に形成された回転トルク伝達面と、前記スリーブ部の装着され且つ前記回転トルク伝達面と係合することで前記駆動軸の軸心に対して傾斜自在で且つ前記回転部材と一体的に回転する傾動部材と、前記傾動部材の回転運動に伴ってシリンダボア内を往復動するピストンと、前記回転部材および前記傾動部材の一方から突設されたアームと、回転部材および前記傾動部材の他方に設けられ且つ前記アームが摺動自在に当接することで前記アームの摺動に伴って前記傾動部材の傾角を変更させつつ前記ピストンの圧縮反力によって前記傾動部材に加わる軸方向荷重を前記アームから受圧する軸方向荷重受圧面と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、従来のようにトルク伝達方向（回転方向）で重なり合うように回転部材および傾動部材の双方から大きなアームを突設する必要がないので、アームの一方を小さくでき、またこれに伴い該アームに対応するバランサー（錘）を小さくできる。これにより、斜板またはロータの一方が軽量化するとともに構造が簡素化して、圧縮機の製造コストが削減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態にかかる可変容量圧縮機およびこれに用いるヒンジ機構を図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
まず、図１、２を参照しつつ可変容量圧縮機の概略を説明する。なお、図１はフルストロークの状態を示し、図２はデストロークの状態を示している。
【００１０】
図１、２に示すように、可変容量圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントハウジング４とリアハウジング６とは、複数のスルーボルトＢによって締結固定される。
【００１１】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。
【００１２】
バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉する図示せぬ弁機構が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬ弁機構が設けられている。バルブプレート９とリアハウジング６との間にはガスケットが介在し、吸入室７と吐出室８の密閉性が維持されている。
【００１３】
シリンダブロック２およびフロントハウジング４の中心の支持孔１９、２０には軸受１７、１８を介して駆動軸１０が軸支され、この駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となっている。
【００１４】
クランク室５内には、前記駆動軸１０に固設された「回転部材」としてのロータ２１と、駆動軸１０およびロータ２１と一体的に回転し且つ駆動軸１０に対して傾動自在な「傾動部材」としての斜板２４と、が設けられている。
【００１５】
ロータ２１には、駆動軸１０に沿って突設され該駆動軸１０の外周を包むように筒状に形成されたスリーブ部７１が一体成形されている。スリーブ部７１の外周面には、回転トルク伝達面７１ｃとしての平面部が設けられ、また、斜板２４の貫通孔２５ｂの内周面には前記スリーブ部７１のトルク伝達面７１ｃと密着する回転トルク伝達面２５ｃとしての平面部が設けられており、これらトルク伝達面７１ｃ、２５ｃの係合により、ロータ２１の回転トルクが斜板２４に伝達されるようになっている。また、斜板２４は、前記トルク伝達面７１ｃ、２５ｃに沿ってつまり駆動軸１０およびスリーブ部７１の軸方向ＸＹに沿って摺動自在である。また、斜板２４の貫通孔２５ｂが軸方向ＸＹ両側に向けて拡開する傾斜面２５ｄ、２５ｅを有することで、斜板２４は駆動軸１０およびスリーブ部７１の軸心１０ｓに対して傾動自在となっている。なお、斜板２４は、後述するロータ２１のスリーブ部７１を介して駆動軸１０に装着されるハブ２５と、このハブ２５のボス部２５ａに固定された斜板本体２６と、を備えてなる。
【００１６】
駆動軸１０が回転するとこの駆動軸１０と一体にロータ２１が回転し、このロータ２１の回転がスリーブ部７１を介して斜板２４に伝達される。斜板２４の回転は半球状の一対のピストンシュー３０、３０を介してピストン２９の往復動に変換され、ピストン２９がシリンダボア３内を往復動する。このピストン２９の往復動により、吸入室７内の冷媒（被圧縮媒体）がバルブプレート９の吸入孔１１を通じてシリンダボア３内に吸入されたのち圧縮され、バルブプレート９の吐出孔１２を通じて吐出室８へと吐出される。
【００１７】
可変容量の制御
冷媒の吐出容量を変化させるには、斜板２４の傾斜角を変化させてピストンストロークを変化させることで行われる。具体的には、ピストン２９の後面側のクランク室圧Ｐｃとピストン２９の前面側の吸入室圧Ｐｓの差圧（圧力バランス）を調整することで、斜板２４の傾角が変化させ、ピストンストロークを変化させている。これを実現するため、可変容量圧縮機１には、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路３１（図１、２中仮想線で示した矢印）およびクランク室５と吐出室８とを連通する給気通路３２（図１、２中仮想線で示した矢印）およびこの給気通路の途中に設けられ給気通路を開閉制御する制御弁３３を有する圧力制御機構が設けられられている。なお、抽気通路３１の一部（入口側の部分）は、駆動軸１０に径方向に向けて設けられた径方向通路３１ｂと、駆動軸１０の軸心に沿って設けられ前記径方向通路３１ｂと連通する軸方向通路３１ｃと、によって形成されている。駆動軸１０の後端に設けられた軸方向通路３１ｃの出口３１ｄは、シリンダブロック２の中央孔１９と、バルブプレート９に設けられた図示せぬ通路と、リアハウジングに設けられた図示せぬ通路と、を介して図１、２中仮想線の如く制御弁３３に連通している。
【００１８】
ヒンジ機構
次にヒンジ機構について説明する。
【００１９】
ヒンジ機構４０は、回転部材としてのロータ２１と傾動部材としての斜板２４との間に介在し、斜板２４の傾角の変動をガイドするものである。ヒンジ機構４０は、図３〜７に示すように、斜板２４からロータ２１に向けて突設されたアーム４３と、ロータ２１に設けられ且つ斜板のアーム４３の先端部７５が摺動自在に当接する軸方向荷重受圧面７３と、を備えている。軸方向荷重受圧面７３は、所定の形状（直線状または曲線状）に設定され、アーム４３の先端部７５の摺動に伴って斜板２４の傾角を変更させる摺動ガイド面であり、また、ピストン２９の圧縮反力によって斜板２４に加わる軸方向荷重Ｆｐをアーム４３の先端部７５を介して受圧する受圧面である。なお、斜板２４のアーム４３は、ロータ２１とは回転方向においては一切干渉しておらずロータ２１と斜板２４との間のトルク伝達には関与していない。
【００２０】
斜板２４がシリンダブロック２側に近接移動すると、軸方向荷重受圧面７３のガイドによって斜板のアーム４３が駆動軸１０側に近接していき、斜板２４の傾斜角が減少する。一方、斜板２４がシリンダブロック２から離れる方向に移動すると、軸方向荷重受圧面７３のガイドによって斜板のアーム４３が駆動軸１０から離反していき、斜板２４の傾斜角が増大する。
【００２１】
「効果」
以上のような構成によりこの実施形態によれば以下のような効果がある。
【００２２】
（１）この実施形態の圧縮機１は、駆動軸１０と、駆動軸１０に圧入固定されて駆動軸と一体に回転する回転部材２１と、回転部材２１から駆動軸１０に沿って突設され該駆動軸１０を包むように筒状に形成されたスリーブ部７１と、スリーブ部７１に形成された回転トルク伝達面７１ｃと、スリーブ部７１の装着され且つ回転トルク伝達面７１ｃと係合することで駆動軸１０の軸心に対して傾斜自在で且つ回転部材２１と一体的に回転する傾動部材２４と、回転部材２１および傾動部材２４の一方（この例では傾動部材２４）から突設されたアーム４３と、回転部材２１および傾動部材２４の他方（この例では回転部材２１）に設けられ且つアーム４３が摺動自在に当接することでアーム４３の摺動に伴って傾動部材２４の傾角を変更させつつピストン２９の圧縮反力によって傾動部材２４に加わる軸方向荷重Ｆｐをアーム４３から受圧する軸方向荷重受圧面７３と、を備えた構造である。そのため、従来のようにトルク伝達方向（回転方向）に重なり合うように回転部材および傾動部材の双方から大きなアームを突設する必要がなく、一方のアーム（この例では回転部材２１のアーム）を廃止または小さくできるとともに、該アームに対応するバランサーを廃止または小さくできる。これにより、斜板２４またはロータ２１の一方が軽量化するとともに構造が簡素化して、圧縮機１の製造コストが削減される。なお、図中符号４４は斜板２４のアーム４３に対応するバランサー４４である。
【００２３】
また、回転部材２１の重量は、スリーブ部７１によって回転軸心の近傍に集まるため、重量バランスがよくなり、高速運転などの過酷な運転に適する。
【００２４】
（２）ここで、複数のシリンダボア３を有する圧縮機１（複数気筒の圧縮機１）においては、斜板２４の上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとを通る線Ｃ（図３参照）に対して左右対称に圧縮反力Ｆｐがかからない（これはピストン２９の圧縮行程において圧縮行程終点の上死点よりも手前で圧縮反力が最大となって被圧縮冷媒が吐出されることによる）。そのため、斜板２４には常に捻れモーメントが加わることになるが、この実施形態によれば駆動軸１０の捻れモーメントはスリーブ部７１に吸収され駆動軸１０には加わらずにすむ。これにより、駆動軸１０の耐久年数が延びるか、または、従来と同一の耐久年数に設定した場合は駆動軸１０を小径軽量化することができる。
【００２５】
（３）またこの実施形態によれば、斜板２４の捻れモーメントによってヒンジ機構で極めて大きな摺動抵抗が発生するのを防げる。つまり、斜板２４の上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとを通る線Ｃに対して左右対称ではない圧縮反力Ｆｐ（図３参照）により、圧縮機１を長年使用していると部材の接触面が経時的にすり減りたり凹んだりして、斜板２４が線Ｃに対して傾いてしまう（図１５参照）。図１３〜図１４に示す従来構造では斜板１０１のアーム１０２をロータ１０３のアーム１０４に狭持しているため、図１５のように最終的に斜板２４が線Ｃに対して傾いてしまうと、斜板１０１のアーム１０２の２つの角部Ｋ、Ｋがそれぞれロータ１０３のアーム１０４の内側面に食い込み、斜板１０１の傾角を変更する際には極めて摺動抵抗が大きくなってしまう。
【００２６】
しかしながら、この実施形態では、従来のように一方のアームで他方のアームを狭持する構造ではないため、圧縮機１を長年使用しても上述のような極めて大きな摺動抵抗が発生することが防止される。これにより、圧縮機１の寿命も延びる。
【００２７】
以上要するに本発明によれば、駆動軸に圧入固定されて前記駆動軸と一体に回転する回転部材と、前記回転部材から前記駆動軸に沿って突設され該駆動軸を包むように筒状に形成されたスリーブ部と、前記スリーブ部に形成された回転トルク伝達面と、前記スリーブ部の装着され且つ前記回転トルク伝達面と係合することで前記駆動軸の軸心に対して傾斜自在で且つ前記回転部材と一体的に回転する傾動部材と、前記回転部材および前記傾動部材の一方から突設されたアームと、回転部材および前記傾動部材の他方に設けられ且つ前記アームが摺動自在に当接することで前記アームの摺動に伴って前記傾動部材の傾角を変更させつつ前記ピストンの圧縮反力によって前記傾動部材に加わる軸方向荷重を前記アームから受圧する軸方向荷重受圧面と、を備えた構造であるため、従来のようにトルク伝達方向（回転方向）で重なり合うように回転部材および傾動部材の双方から突設されたアームの一方が不要となるとともに、該アームに対応するバランサー（錘）が不要とある。これにより、斜板またはロータの一方が軽量化するとともに構造が簡素化して、圧縮機の製造コストが削減される。
【００２８】
なお、スリーブ部はこの実施形態の形状に限定されず例えば次のような変形例がある。
【００２９】
図９に示す第１の変形例のスリーブ部７１Ｂは、トルク伝達面７１ｃに切欠部８１を備える。この第１の変形例のスリーブ部７１Ｂを用いれば、切欠部８１を通じて両トルク伝達面７１ｃ、２５ｃ間に潤滑オイルなどを供給しやすい構造にできる。
【００３０】
図１０に示す第２の変形例のスリーブ部７１Ｃは、外周から係合子としての突起８３が径方向に突設されておりこの突起８３が斜板２４（ハブ２５）の内周面に設けられた係合溝８５と係合するものである。このような第２変形例のスリーブ部７１Ｃを用いても上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３１】
図１１に示す第３の変形例のスリーブ部７１Ｄは、駆動軸１０の径方向通路３１ａ、３１ｂのうちスリーブ部７１Ｄに覆われた部位の径方向通路３１ａと連通する径方向通路８９を備えるものである。この第３変形例のスリーブ部７１Ｄを用いれば、駆動軸１０がスリーブ部７１Ｄに覆われた部位でも抽気通路３１を形成することができる。
【００３２】
図１２に示す第４の変形例のスリーブ部７１Ｅは、第３の変形例と同様に駆動軸１０の径方向通路３１ａ、３１ｂのうちスリーブ部７１Ｅに覆われた部位の径方向通路３１ａと連通する径方向通路８９を備えるものであり、且つ、径方向通路８９がトルク伝達面７１ｃ、２５ｃ間に臨んで設けられたものである。この第４の変形例のスリーブ部７１Ｅを用いれば、第１の変形例のように切欠部８１を設けずに両トルク伝達面７１ｃ、２５ｃ間に潤滑オイルなどを供給しやすい構造にできる。なお、図１２中符号９１は径方向通路８９とクランク室５とを連通する通路である。
【００３３】
また、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはない。
【００３４】
例えば上述の実施形態では、斜板にアーム４３が設けられ且つロータ４１に軸方向荷重受圧面７３が設けられているが、本発明では、ロータにアームが設けられ且つ斜板に軸方向荷重受圧面が設けられてもよい。
【００３５】
また上述の実施形態では別部材の斜板本体２６とハブ２５とを組み合わせて斜板２４を構成しているが、本発明では斜板本体とハブとが分割されていない一体成形された斜板であってもよい。
【００３６】
また、上述実施形態ではスワッシュ式の斜板を用いているが本発明ではウォボル式の斜板を用いてもよいし、本発明の技術的範囲に属する限りその他の種々の態様で本発明は実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明の一実施形態にかかる可変容量圧縮機のフルストローク状態の断面図。
【図２】図２は同可変容量圧縮機のデストローク状態の断面図。
【図３】図３は同可変容量圧縮機の駆動軸とロータと斜板とのアッセンブリを示す図であって、フルストローク状態に対応する斜視図。
【図４】図４は同可変容量圧縮機の駆動軸とロータと斜板とのアッセンブリを示す図であって、フルストローク状態に対応する側面図。
【図５】図５は同可変容量圧縮機の駆動軸とロータと斜板とのアッセンブリを示す図であって、デストローク状態に対応する側面図。
【図６】図６は図４の縦断面図。
【図７】図７は図５の縦断面図。
【図８】図８は図４中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。
【図９】図９はスリーブ部の第１の変形例を示す図８に対応する断面図。
【図１０】図１０はスリーブ部の第２の変形例を示す図８に対応する断面図。
【図１１】図１１はスリーブ部の第３の変形例を示す図８に対応する断面図。
【図１２】図１２はスリーブ部の第４の変形例を示す図８に対応する断面図。
【図１３】図１３は従来の可変容量圧縮機の図４相当の図。
【図１４】図１４は図１３中ＸＩＶ−ＸＩＶ矢示方向からの側面図。
【図１５】図１５は同従来の可変容量圧縮機を長年使用した場合の状態を示す図１４に対応する図。
【符号の説明】
【００３８】
１…可変容量圧縮機
３…シリンダボア
１０…駆動軸
２１…ロータ（回転部材）
２４…斜板（傾動部材）
２５ｃ…回転トルク伝達面
２９…ピストン
４０…ヒンジ機構
４３…アーム
７１、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄ、７１Ｅ…スリーブ部
７１ｃ…回転トルク伝達面
７３…軸方向荷重受圧面
７５…先端部
Ｆｐ…圧縮反力（軸方向荷重）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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