(57)【要約】【課題】より簡単、軽量な構造でピストンの回転を抑制できるようにし、斜板式圧縮機の製造工数・製造コストを削減する。【解決手段】斜板式圧縮機１は、ドライブシャフト５と、ドライブシャフト５に一体回転可能に連結され、ドライブシャフト５と直交する面に対する傾斜角が調整可能なジャーナル１２と、ジャーナル１２に回転自在に支持される斜板１８と、ピストン２１を備える。ピストン２１は、斜板１８の周縁部を収容するとともにジャーナル１２がドライブシャフト５と直交する状態で斜板１８の外周端が底面に接触する深さの保持凹部２１ｓを有するピストンヘッド２１ａと、ピストンヘッド２１ａからジャーナル１２の回転方向にのみ突出し斜板１８の外周端に接触することでピストン２１の回転を規制する回転規制部２１ｒと、ピストンヘッド２１ａに連結するピストン本体２１ｂとを備える。【選択図】図１
2008215297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブシャフト（５）と、
前記ドライブシャフト（５）に一体回転可能に連結され、前記ドライブシャフト（５）と直交する面に対する傾斜角が調整可能なジャーナル（１２）と、
前記ジャーナル（１２）に回転自在に支持される斜板（１８）と、
前記斜板（１８）の周縁部を収容するとともに前記ジャーナル（１２）が前記ドライブシャフト（５）と直交する状態で前記斜板（１８）の外周端（１８ｅ）が底面に接触する深さの保持凹部（２１ｓ）を有するピストンヘッド（２１ａ）、前記ピストンヘッド（２１ａ）から前記ジャーナル（１２）の回転方向にのみ突出し前記斜板（１８）の外周端（１８ｅ）に接触することでピストン（２１）の回転を規制する回転規制部（２１ｒ）、及び、前記ピストンヘッド（２１ａ）に連結するピストン本体（２１ｂ）からなるピストン（２１）と、
を備えたことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の斜板式圧縮機において、前記ピストン（２１）が片頭ピストンであることを特徴とする斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は斜板式圧縮機に関し、特に、そのピストンの回転を規制する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の斜板式圧縮機においては、ドライブシャフトに直交する面に対して傾斜した状態で斜板がドライブシャフトに固定されており、ドライブシャフトが回転すると斜板が一体となって回転するとともにその周縁部がドライブシャフトの軸方向に揺動運動する。周縁部の揺動運動はシューを介してピストンに伝達され、これによってピストンがドライブシャフトの軸方向に往復動し、作動流体の圧縮を行う。
【０００３】
しかしながら、このような構成では、斜板とシューが相対回転するため摩擦が大きく、圧縮機の損失を増大させる原因となっていた。
【０００４】
そこで、特許文献１が開示する斜板式圧縮機では、ドライブシャフトに直交する面に対してドライブプレートを傾斜して取り付け、このドライブプレートにベアリングを介して斜板を回転自在に支持することで、斜板にドライブプレートの揺動運動のみが伝達されるようにし、斜板の回転を抑制するようにしている。
【特許文献１】特開2004-293388公報
【特許文献２】特開平6-346844号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構成によれば斜板の回転を連れ回り程度に抑制することが可能である。しかしながら、斜板が多少なりとも回転するとその回転がシューを介してピストンに伝達され、ピストンが斜板の回転方向に回転するので、上記特許文献１の構成であってもピストンの回転防止するための構造を設ける必要がある。
【０００６】
上記特許文献１はピストンの回転を防止するための機構については言及していないが、一般的には、特許文献２に開示されるように、変速機ケース内周面に沿ってピストンヘッドの背面から両側に延びる回転規制部を設け、この回転規制部を圧縮機ケースの内周面と接触させることでピストンの回転を規制する。
【０００７】
しかしながら、このような構造では、回転規制部が接触することなる圧縮機ケースの内周面を機械加工する必要がある。ピストンは上記の通り往復動するため、回転規制部が接触する部位は広範囲に渡り、機械加工を広範囲に渡って行う必要があり、圧縮機の製造工数、製造コストを増大させる要因となっていた。また、回転規制部がピストンヘッド背面の両側に設けられるため、ピストンの重量増の原因となっていた。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、斜板式圧縮機において、より簡単、軽量な構造でピストンの回転を抑制できるようにし、圧縮機の製造工数・製造コストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明による斜板式圧縮機は、ドライブシャフトと、前記ドライブシャフトに一体回転可能に連結され、前記ドライブシャフトと直交する面に対する傾斜角が調整可能なジャーナルと、前記ジャーナルに回転自在に支持される斜板と、ピストンとを備え、ピストンが、前記斜板の周縁部を収容するとともに前記ジャーナルが前記ドライブシャフトと直交する状態で前記斜板の外周端が底面に接触する深さの保持凹部を有するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドから前記ジャーナルの回転方向にのみ突出し前記斜板の外周端に接触することでピストンの回転を規制する回転規制部と、前記ピストンヘッドに連結するピストン本体とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明による斜板式圧縮機において、前記ピストンが片頭ピストンであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、回転規制部と斜板の外周端との接触によりピストンの回転が規制されるので、従来必要とされた圧縮機ケースの内周面の機械加工が不要になり、圧縮機の製造工数、製造コストを低減することができる。また、ジャーナルがドライブシャフトと直交する状態で斜板の外周端が保持凹部の底面と接触するようにしたので、斜板が傾斜したときの斜板の外周端と保持凹部の底面との距離（クリアランス）が最小限に抑えられ、ピストンの回転をより一層抑制することができる。また、回転規制部をジャーナルの回転方向にのみ設けるようにしたので、回転規制部を両側に設ける従来の構成に比べてピストンを軽量化することができる。
【００１２】
また、第１の発明の構成は、ピストンが両頭ピストン、片頭ピストンいずれにも適用できるが、第２の発明のように、圧縮工程でのピストンの回転が増大する傾向のある片頭ピストンに設けるのが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１、図２は本発明に係る斜板式圧縮機１の断面を示し、図１はフルストローク状態（吐出量最大）、図２はディストローク状態（吐出量ゼロ）を示している。圧縮機１は例えばカーエアコンのコンプレッサとして用いられる。
【００１５】
圧縮機ケースは、図示しない複数のボルトで連結されるフロントヘッド２、シリンダボディ３及びリヤヘッド４で構成される。
【００１６】
フロントヘッド２の内部にはニードルベアリング６、７を介してドライブシャフト５が回転自在に支持されており、ドライブシャフト５は図示しないエンジン、モータ等の動力源によって回転駆動される。図中８はドライブシャフト５が貫通するフロントヘッド２の開口部を封止するためのリップシールである。
【００１７】
ドライブシャフト５の途中には鍔状のラグプレート１０が固定されており、ラグプレート１０はドライブシャフト５と一体回転する。ラグプレート１０とフロントヘッド２の間にはスラストベアリング１１が設けられており、スラストベアリング１１はドライブシャフト５に作用する軸方向力を支持する。
【００１８】
ドライブシャフト５の途中には、さらに円筒状のジャーナル１２が傾転可能に外嵌されている。ジャーナル１２は、リンクピン１３ａ、１３ｂ、リンク１４及びラグプレート１０上のブラケット１０ａからなるリンク機構を介してラグプレート１０に連結され、ドライブシャフト５と一体回転する。さらに、ジャーナル１２は、リンク機構により、ドライブシャフト５に直交する面に対する傾斜角（以下、単に「ジャーナル１２の傾斜角」という）を自由に変更することができる。ジャーナル１２の傾斜角の変更は、フロントヘッド２内に画成されるクランク室１５内の圧力を調整することによって行われる。
【００１９】
また、ジャーナル１２の内部を貫通する孔は内周面が開口端に向けて傾斜し、ドライブシャフト５に対するジャーナル１２の傾転を許容するようになっている。
【００２０】
なお、ここではリンク機構によりジャーナル１２をドライブシャフト５に連結しているが、ジャーナル１２とドライブシャフト５を連結するための機構はこれに限らず、例えば、特許文献１に開示されるように、ピンとスリットを組み合わせたスライド機構等を利用しても構わない。
【００２１】
また、ジャーナル１２の外周にはボールベアリング１７を介して斜板１８が回転自在に支持される。ドライブシャフト５に直交する面に対する斜板１８の傾斜角（以下、単に「斜板１８の傾斜角」という）はジャーナル１２の傾斜角に等しい。スラストベアリング２０は、ジャーナル１２と斜板１８の相対回転を許容しつつ、ピストン２１から斜板１８に作用するスラスト力を支持する。斜板１８の周縁部はその厚さ方向両側から一対の略半球状のシュー２２で挟まれ、これらシュー２２とともにピストンヘッド２１ａに形成される保持凹部２１ｓに収容される。
【００２２】
ピストン２１はドライブシャフト５の周囲に複数（例えば、６個）配置され、シリンダボディ３に複数形成されるシリンダ２４内に収装される。ピストン２１は、軽量化のためピストン本体２１ｂの内部が空洞になった中空ピストンである。
【００２３】
また、シリンダボディ３とリヤヘッド４の間には弁板２５が挟持される。弁板２５には、リヤヘッド４内に画成される吸入室２７とシリンダ２４内を連通する吸入口２８、及び、リヤヘッド４内に画成される吐出室２９とシリンダ２４内を連通する吐出口３０が形成される。
【００２４】
吸入口２８のシリンダ側開口には吸入弁３１が取り付けられている。吸入弁３１はピストン２１が吸入工程にあるときに開き、吸入室２７の作動流体をシリンダ２４内に吸い込ませる。また、吐出口３０の吐出室側開口には吐出弁３２が取り付けられている。吐出弁３２はピストン２１が圧縮工程にあるときに開いて、シリンダ２４内で圧縮された作動流体を吐出室２９に吐出する。弁板２５の中央にはリヤ側に反ったリテーナ３３がボルト３４で固定されており、吐出弁３２が開くときに吐出弁３２を背面から支持する。
【００２５】
図３（ａ）、（ｂ）はピストン２１の構成を示している。ピストン２１はピストンヘッド２１ａと、これに連結されるピストン本体２１ｂから構成される。
【００２６】
ピストンヘッド２１ａの中央には略Ｕ字状の保持凹部２１ｓが形成され、保持凹部２１ｓ内の上下の面にはシュー２２を保持する球面窪み２１ｃが形成される。斜板１８の周縁部は保持凹部２１ｓ内に収容され、球面窪み２１ｃに保持される一対のシュー２２によって挟持される。
【００２７】
保持凹部２１ｓの深さは、圧縮機１が図２に示すディストローク状態（ジャーナル１２及び斜板１８がドライブシャフト５に対して垂直な状態）にあるときに、斜板１８の外周端１８ｅが保持凹部２１ｓの底面に接触するように設定される。
【００２８】
また、ピストン２１の回転を抑制するための回転規制部２１ｒが、ピストンヘッド２１ａから側方に突出している。この回転規制部２１ｒは、連れ周りによって斜板１８が回転する方向、すなわちジャーナル１２の回転方向にのみ形成される。
【００２９】
フロントヘッド２の内周面と対向する回転規制部２１ｒの外側の面は、ピストン本体２１ｂの外周面とほぼ等しい曲率半径で湾曲し、回転規制部２１ｒとフロントヘッド２の内周面との干渉を防止する。また、斜板１８の外周端１８ｅと対向する回転規制部２１ｒの内側の面は、斜板１８の外周端１８ｅとほぼ等しい曲率半径で湾曲し、ピストン２１が定位置にあるときに回転規制部２１ｒが斜板１８の外周端１８ｅと接触しないようにする。
【００３０】
続いて上記構成の斜板式圧縮機１の動作について説明する。
【００３１】
ドライブシャフト５が回転するとラグプレート１０及びリンク１４を介してジャーナル１２に回転が伝達され、ジャーナル１２が回転する。ジャーナル１２が図１に示すようにドライブシャフト５に直交する面に対して傾斜する状態（図１は傾斜角最大のフルストローク状態）では、ジャーナル１２の周縁部はドライブシャフト５の軸方向に揺動する。この揺動運動は斜板１８、シュー２２を介してピストン２１に伝達され、これによってピストン２１が往復動し、圧縮機１は作動流体を圧縮する。
【００３２】
一方、ジャーナル１２が図２に示すようにドライブシャフト５と直交するディストローク状態では、ジャーナル１２の周縁部はドライブシャフト５の軸方向に揺動することはなく、ピストン２１は往復動しない。したがって、この状態では、圧縮機１は作動流体を圧縮しない。
【００３３】
上記の通り、ジャーナル１２と斜板１８の間には、ボールベアリング１７及びスラストベアリング２０が介装され、ジャーナル１２の回転が斜板１８に伝達されないようになっているので、斜板１８の回転は連れ周り程度に抑制することができる。
【００３４】
連れ周りによって斜板１８が回転すると、回転がシュー２２を介してピストン２１に伝達され、ピストン２１も同じ方向に回転しようとするが、上記の通り、ピストン２１のピストンヘッド２１ａから回転規制部２１ｒが側方に突出しており、ピストン２１が回転すると回転規制部２１ｒが斜板１８の外周端１８ｅに接触し、ピストン２１がそれ以上回転するのを阻止する。
【００３５】
図４は回転規制部２１ｒによってピストン２１の回転が規制される様子を示している。図４（ａ）に示すディストローク状態では、斜板１８の外周端１８ｅが保持凹部２１ｓの底面に接触し、ピストン２１の回転は完全に抑えられる。上記構成の圧縮機１ではジャーナル１２と斜板１８の相対回転が許容されるので、このように斜板１８の外周端１８ｅが保持凹部２１ｓの底面と接触しても問題はない。
【００３６】
この状態から斜板１８の傾斜角が大きくなると、斜板１８の外周端１８ｅと保持凹部２１ｓの底面との距離（クリアランス）が増大するが、図４（ｂ）に示すフルストローク状態となっても回転規制部２１ｒによってピストン２１の回転は十分小さく抑えられる。これは、ディストローク時に斜板１８の外周端１８ｅが保持凹部２１ｓの底面に接触するようにしたことで、斜板１８が傾斜した時のクリアランスが最小限に抑えられるからである。
【００３７】
このように上記構成の斜板式圧縮機１では、ピストンヘッド２１ａから回転規制部２１ｒを側方に突出させ、ピストン２１が回転する場合にはこの回転規制部２１ｒを斜板１８の外周端１８ｅに接触させてピストン２１の回転を規制するようにしたことにより、従来必要とされた圧縮機ケースの内周面の機械加工が不要になり、製造工数、製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、回転規制部２１ｒを斜板１８の連れ回り方向、すなわち、ジャーナル１２の回転方向にのみ設けるようにしたことにより、回転規制部２１ｒを両側に設ける構成に比べてピストン２１を軽量化することができる。
【００３９】
また、ジャーナル１２及び斜板１８がドライブシャフト５と直交する状態で斜板１８の外周端１８ｅが保持凹部２１ｓの底面と接触するようにしたことにより、斜板１８が傾斜したときの斜板１８の外周端１８ｅと保持凹部２１ｓの底面との距離を最小限に抑えることができ、ピストン２１の回転をより効果的に抑制することができる。
【００４０】
なお、上記構成の回転規制部２１ｒは、本実施形態のようにピストンヘッド２１ａの片側にのみピストン本体２１ｂが連結される片頭ピストンの他、ピストンヘッドの両側にピストン本体が連結される両頭ピストンにも設けることができるが、圧縮工程でのピストンの回転が増大する傾向のある片頭ピストンに設けるのが好適である。
【００４１】
なお、上記実施形態の構成は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々の改変が可能である。
【００４２】
例えば、図５（ａ）、（ｂ）はピストン２１の変形例を示している。この構成では、図３（ａ）、（ｂ）に示した構成に対し、ピストンヘッド２１ａの上面と背面との間の角を面取りして傾斜面２２ｄを形成している。この構成によれば、ピストン２１の強度低下を抑えつつ、ピストン２１をさらに軽量化することができる。
【００４３】
また、図６（ａ）、（ｂ）はピストン２１の別の変形例を示している。この構成では、図３（ａ）、（ｂ）に示した構成に対し、回転規制部２１ｒをさらにピストンヘッド２１ａの側方に延長し、ピストン本体２１ｂの外径よりも外側に回転規制部２１ｒの先端が配置されるようにしている。また、回転規制部２１ｒとピストンヘッド２１ａの内周面との干渉を防止するために、回転規制部２１ｒはピストンヘッド２１ａの内周面から離れる方向に延びるようにする。
【００４４】
この構成によっても図７（ａ）に示すディストローク状態ではピストン２１の回転が完全に抑えられ、また、図７（ｂ）に示すフルストローク状態では、図３（ａ）、（ｂ）に示した構成に比べてより小さなピストン２１の回転角で回転規制部２１ｒが斜板１８の外周端１８ｅに接触し、ピストン２１の回転をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る斜板式圧縮機の断面図であり、フルストローク状態を示している。
【図２】同じく本発明に係る斜板式圧縮機の断面図であり、ディストローク状態を示している。
【図３】ピストンを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図４】回転規制部によってピストンの回転が規制される様子を示しており、（ａ）はディストローク状態、（ｂ）はフルストローク状態を示す。
【図５】ピストンの一部変形例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図６】ピストンの一部変形例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図７】回転規制部によってピストンの回転が規制される様子を示しており、（ａ）はディストローク状態、（ｂ）はフルストローク状態を示す。
【符号の説明】
【００４６】
５      ドライブシャフト
１２    ジャーナル
１４    リンク
１７    ボールベアリング
１８    斜板
２１    ピストン
２１ｓ  保持凹部
２２    シュー
【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１】
2008215297.tif 000008
【図２】
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