(57)【要約】【課題】圧縮機本体の大型化やピストンの強度低下を来すことなく摺動部材の外径を大きくすることができるとともに、摺動部材の摺動不良や脱落を確実に防止することのできる斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】ピストン１０の各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄを側壁部１０ｃまで延在するように形成したので、側壁部１０ｃ側に偏位するシュー１２の球面部１２ａを側壁部１０ｃ側の接触面１０ｄに接触させながら摺動させることができ、外径の大きいシューを用いた場合でも、接触面１０ｄの形状や寸法を変更する必要はない。また、シュー１２が側壁部１０ｃ側に偏位しても、接触面１０ｄからの反力を球面部１２ａの全体で均一に受けることができるので、斜板１１の傾斜角度が大きい場合でもシュー１２を接触面１０ｄに沿って常に円滑に摺動させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体の一端側に互いに周方向に間隔をおいて設けられた複数のシリンダと、各シリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、各ピストンの一端側に摺動自在に係合する斜板と、斜板を回転させる駆動軸とを備え、各ピストンの一端側には、斜板を間にして対向する一対の係合部と、一方の係合部の一側部から他方の係合部の一側部に亘って形成された側壁部とを設け、各係合部と斜板との間にはそれぞれ斜板に摺動自在に接触する一対の摺動部材を介在させ、各係合部にはそれぞれ摺動部材の球面部と摺動自在に接触する接触面を設けた斜板式圧縮機において、
前記各係合部の接触面を前記側壁部まで延在するように形成した
ことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記接触面を側壁部を介して一方の係合部から他方の係合部に亘って形成した
ことを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記接触面を連続的に設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記接触面を摺動部材の球面部と同一曲率の球面によって形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記各ピストンによって圧縮される流体として二酸化炭素冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用空気調和装置の冷凍回路に用いられる斜板式圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の斜板式圧縮機としては、例えば図１０に示すように、圧縮機本体１の一端側に互いに周方向に間隔をおいて設けられた複数のシリンダ２と、各シリンダ２内をそれぞれ往復動する複数のピストン３と、各ピストン３の一端側に摺動自在に係合する斜板４と、斜板４を回転させる駆動シャフト５とを備え、駆動シャフト５の一端に取付けられたプーリ６に外部からの駆動力を入力することにより、駆動シャフト５を回転させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この圧縮機では、斜板４を駆動シャフト５と一体に回転するロータ７にヒンジ７ａを介して連結することにより、斜板４が傾動可能に回転するようになっている。この場合、斜板４は駆動シャフト５に巻回されたコイルスプリング７ｂによって各ピストン３側に付勢されている。
【０００４】
また、図１１に示すように、各ピストン３の一端側には、斜板４を間にして対向する一対の係合部３ａ，３ｂと、一方の係合部３ａの一側部から他方の係合部３ｂの一側部に亘って形成された側壁部３ｃが設けられている。この場合、各係合部３ａ，３ｂと斜板４との間にはそれぞれ斜板４に摺動自在に接触する摺動部材としての一対のシュー８が介在しており、各係合部３ａ，３ｂにはそれぞれシュー８の球面部８ａと摺動自在に接触する接触面３ｄが設けられている。尚、図１１に示すピストン３は二酸化炭素冷媒用として外径を小さく形成したものである。
【０００５】
前記圧縮機においては、プーリ６に入力された動力によって駆動シャフト５が回転すると、駆動シャフト５と共に斜板４が回転し、斜板４の傾斜によって各ピストン３が軸方向にそれぞれ往復動する。これにより、シリンダヘッド９の冷媒吸入室９ａから各シリンダ２内に冷媒が吸入され、シリンダヘッド９の冷媒吐出室９ｂに吐出される。その際、冷媒吸入室９ａと圧縮機本体１のクランク室１ａとの間に生ずる差圧により、各ピストン３の背面側（クランク室１ａ側）に加わる圧力に応じて斜板４の傾斜角度が変化し、ピストン３の吐出量が変わるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３１０４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記圧縮機を用いた車両用空気調和装置等においては、環境保全の関係上、二酸化炭素冷媒が使用される傾向にある。この場合、フロン冷媒に比べると、圧縮機の吐出量は１／６〜１／８となるため、例えば図９に示すようにピストン３には外径の小さいものが用いられる。しかし、二酸化炭素冷媒を用いる場合は作動圧力がフロン冷媒の約１０倍となるため、斜板４に作用するピストン３からの荷重はフロン冷媒の場合よりも２０〜３０％程度大きくなる。
【０００８】
そこで、ピストン３からの高荷重に対応するため、斜板４に接触するシュー８には外径の大きなものを用いる必要があるが、シュー８の外径が大きくなると、ピストン３の側壁部３ｃをピストン３の側方に拡大させなければならず、圧縮機本体１が大型化するという問題点があった。この場合、ピストン３の側壁部３ｃにはシュー８の周縁部を非接触で受容する凹部３ｅが設けられているが、側壁部３ｃを拡大させずに凹部３ｅを深く形成すると、側壁部３ｃの肉厚が薄くなり、ピストン３の強度を低下させるという問題点があった。
【０００９】
また、ピストン３が上死点または下死点に達したときのように、斜板４の傾斜角度が大きくなると、ピストン３の径方向への各シュー８の偏位量も大きくなり、各シュー１２の球面部８ａの一部が係合部３ａ，３ｂの接触面３ｄの外部まで移動する場合がある。この場合、シュー８の球面部８ａと係合部３ａ，３ｂの接触面３ｄとの接触面積が小さくなるため、シュー８と係合部３ａ，３ｂの円滑な摺動が妨げられるなど、シュー８の摺動不良を生じたり、場合によってはシュー８が斜板４と係合部３ａ，３ｂとの間から脱落するおそれもあった。
【００１０】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機本体の大型化やピストンの強度低下を来すことなく摺動部材の外径を大きくすることができるとともに、摺動部材の摺動不良や脱落を確実に防止することのできる斜板式圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、圧縮機本体の一端側に互いに周方向に間隔をおいて設けられた複数のシリンダと、各シリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、各ピストンの一端側に摺動自在に係合する斜板と、斜板を回転させる駆動軸とを備え、各ピストンの一端側には、斜板を間にして対向する一対の係合部と、一方の係合部の一側部から他方の係合部の一側部に亘って形成された側壁部とを設け、各係合部と斜板との間にはそれぞれ斜板に摺動自在に接触する一対の摺動部材を介在させ、各係合部にはそれぞれ摺動部材の球面部と摺動自在に接触する接触面を設けた斜板式圧縮機において、前記各係合部の接触面を前記側壁部まで延在するように形成している。これにより、各係合部の接触面に接触する摺動部材が側壁部側に偏位すると、摺動部材の球面部が側壁部まで連続する接触面に接触しながら摺動することから、例えば外径の大きい摺動部材を用いた場合でも、大径化した分は接触面と接触する摺動部材の球面部が大きくなるだけで、各係合部の接触面の形状や寸法を変更する必要がない。この場合、摺動部材が側壁部側に偏位しても、摺動部材の球面部と係合部の接触面との接触面積が小さくなることがないため、摺動部材が接触面から受ける反力が球面部の全体に均一に加わる。
【００１２】
また、請求項２では、請求項１記載の斜板式圧縮機において、前記接触面を側壁部を介して一方の係合部から他方の係合部に亘って形成している。これにより、請求項１の作用に加え、各係合部の接触面が一方の係合部から他方の係合部に亘って形成されていることから、摺動部材の大径化のみならず、摺動部材の摺動範囲が大きい場合にも対応可能となる。この場合、側壁部に接触面が形成されている分、ピストンが軽量化する。また、接触面が各係合部間に連続的に形成されていることにより、各摺動部材間の接触面に潤滑油を保持される。
【００１３】
また、請求項３では、請求項１または２記載の斜板式圧縮機において、前記接触面を連続的に設けている。これにより、請求項１または２の作用に加え、接触面が連続的に設けられていることから、接触面を容易に成形することが可能となる。
【００１４】
また、請求項４では、請求項１、２または３記載の斜板式圧縮機において、前記接触面を摺動部材の球面部と同一曲率の球面によって形成している。これにより、請求項１、２または３の作用に加え、接触面が摺動部材の球面部と同一曲率の球面によって形成されていることから、接触面を切削加工等により容易に成形することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５では、請求項１、２、３または４記載の斜板式圧縮機において、前記各ピストンによって圧縮される流体として二酸化炭素冷媒を用いている。これにより、請求項１、２、３または４の作用に加え、二酸化炭素冷媒を用いることにより、環境保全に有利な冷凍回路の実現が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５は本発明の一実施形態を示すもので、図１は圧縮機の要部側面断面図、図２はピストンの正面図、図３はその側面図、図４及び図５はピストンの側面断面図である。また、図６及び図７は比較例を示すピストンの側面断面図である。尚、従来例と同等の構成部分には同一の符号を付して示すとともに、同図に示す部分以外の構成は従来例と同等であるため図１０及び図１１を参照するものとする。
【００１７】
本実施形態のピストン１０は二酸化炭素冷媒用として外径を小さく形成されたもので、その一端側には、斜板１１に係合する対向一対の係合部１０ａ，１０ｂと、一方の係合部１０ａの一側部から他方の係合部１０ｂの一側部に亘って形成された側壁部１０ｃとを有している。各係合部１０ａ，１０ｂと斜板１１との間にはそれぞれ斜板１１に摺動自在に接触する摺動部材としての一対のシュー１２が介在しており、各係合部１０ａ，１０ｂにはそれぞれシュー１２の球面部１２ａと摺動自在に接触する接触面１０ｄが設けられている。接触面１０ｄは側壁部１０ｃまで延在するように形成されるとともに、側壁部１０ｃを介して一方の係合部１０ａから他方の係合部１０ｂに亘って連続的に形成されている。この場合、接触面１０ｄはシュー１２の球面部１２ａと同一曲率の球面によって形成されている。また、斜板１１は、従来例よりも厚さ寸法が大きく形成されており、二酸化炭素冷媒の使用による高荷重に対応可能な強度を有している。
【００１８】
前記圧縮機においては、駆動シャフト５によって斜板１１が回転すると、斜板１１に係合する各ピストン１０がシリンダ２内を往復動する。また、斜板１１は各シュー１２の平面部１２ｂに接触しながら摺動するとともに、各シュー１２は球面部１２ａを各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄに接触させながら接触面１０ｄに沿って摺動する。
【００１９】
この場合、ピストン１０が上死点または下死点に達したときのように、斜板１１の傾斜角度が大きくなると、各シュー１２の偏位量も大きくなるが、本実施形態では各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄが側壁部１０ｃまで連続的に形成されているため、図４に示すように側壁部１０ｃ側に偏位するシュー１２の球面部１２ａは側壁部１０ｃ側の接触面１０ｄに接触しながら摺動する。従って、図中一点鎖線に示すように外径の大きいシュー１２′を用いた場合でも、大径化した分は接触面１０ｄと接触する球面部１２ａが大きくなるだけで、接触面１０ｄの形状や寸法を変更する必要がない。
【００２０】
これに対し、図６の比較例に示すピストン１３のように、各係合部１３ａ，１３ｂ間に側壁部１３ｃを有するとともに、各係合部１３ａ，１３ｂのみに接触面１３ｄを設け、側壁部１３ｃにシュー１２の側縁部を非接触で受容する凹部１３ｅを設けた場合には、図中一点鎖線に示すように外径の大きいシュー１２′を用いると、凹部１３ｅを深く形成しなければシュー１２′の側縁部と干渉するため、側壁部１３ｃをピストン１３の側方に拡大させる必要があり、その分だけ圧縮機本体１が大型化する。また、側壁部１３ｃをピストン１３の側方に拡大させずに凹部１３ｅを深く形成すると、側壁部１３ｃの肉厚が薄くなり、ピストン１３の強度が低下する。
【００２１】
また、本実施形態では、図５に示すようにシュー１２が側壁部１０ｃ側に偏位しても、シュー１２の球面部１２ａと係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄとの接触面積が小さくなることがないため、図中矢印で示すようにシュー１２が接触面１０ｄから受ける反力が球面部１２ａの全体に均一に加わる。
【００２２】
これに対し、図７の比較例に示すように側壁部１３ｃにシュー１２の側縁部を非接触で受容する凹部１３ｅを設けた場合には、側壁部１３ｃ側に偏位したシュー１２の球面部１２ａの一部が係合部１３ａ，１３ｂの接触面１３ｄの外部まで移動するため、シュー１２の球面部１２ａと係合部１３ａ，１３ｂの接触面１３ｄとの接触面積が小さくなる。このため、図中矢印で示すようにシュー１２が接触面１３ｄから受ける反力が球面部１２ａの一部のみに加わり、シュー１２の摺動不良や脱落を生ずるおそれがある。
【００２３】
このように、本実施形態の圧縮機によれば、各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄを側壁部１０ｃまで連続的に形成したので、側壁部１０ｃ側に偏位するシュー１２の球面部１２ａを側壁部１０ｃ側の接触面１０ｄに接触させながら摺動させることができ、外径の大きいシュー１２′を用いた場合でも、接触面１０ｄの形状や寸法を変更する必要はない。従って、側壁部１０ｃをピストン１０の側方に拡大させたり、側壁部１０ｃの肉厚を薄くする必要がなく、圧縮機本体１の大型化やピストン１０の強度低下を来すことないという利点がある。
【００２４】
また、シュー１２が側壁部１０ｃ側に偏位しても、接触面１０ｄからの反力を球面部１２ａの全体で均一に受けることができるので、斜板１１の傾斜角度が大きい場合でもシュー１２を接触面１０ｄに沿って常に円滑に摺動させることができる。従って、シュー１２の摺動不良や脱落を確実に防止することができるとともに、接触面１０ｄからの反力を分散させて局部摩耗を防止することができるので、耐久性の向上においても有利である。
【００２５】
更に、各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄを側壁部１０ｃを介して一方の係合部１０ａから他方の係合部１０ｂに亘って形成するようにしたので、各シュー１２の大径化のみならず、各シュー１２の摺動範囲が大きい場合にも確実に対応することができ、汎用性の向上を図ることができる。この場合、側壁部１０ｃに接触面１０ｄが切削形成されている分、ピストン１０の軽量化を図ることができるので、ピストン１０の慣性力を小さくしたい場合に有利である。また、接触面１０ｄが各係合部１０ａ，１０ｂ間に連続的に形成されていることにより、図５に示すように各シュー１２間の接触面１０ｄに潤滑油Ａを保持することができるので、各シュー１２に潤滑油Ａを確実に供給することができ、各シュー１２の焼付き防止等に極めて効果的である。
【００２６】
また、接触面１０ｄを連続的に設けたことにより、接触面１０ｄの加工を容易に行うことができる。この場合、接触面１０ｄを各シュー１２の球面部１２ａと同一曲率の球面によって形成するようにしたので、接触面１０ｄを切削加工等により容易に成形することができ、生産性の向上を図ることができる。
【００２７】
更に、前述のように圧縮機本体１の大型化やピストン１０の強度低下を来すことなく耐久性の向上を図ることができるので、作動圧力の高い二酸化炭素冷媒を用いることができる。従って、二酸化炭素冷媒を用いることにより、環境保全に有利な冷凍回路を実現することができ、車両用空気調和装置等に用いる場合に極めて有利である。
【００２８】
尚、前記実施形態では、各係合部１０ａ，１０ｂの接触面１０ｄを一方の係合部１０ａから他方の係合部１０ｂまで連続的に形成したものを示したが、このように連続したものに限らず、例えば図８に示すように各係合部１０ａ，１０ｂからそれぞれ側壁部１０ｃの一部まで形成するようにしてもよく、また、図９に示すように接触面１０ｄが溝１０ｅで分断されているものであってもよい。
【００２９】
また、前記実施形態では、駆動シャフト５に対する斜板１１の傾斜角度を任意に変化させることにより、可変容量型の圧縮機を構成するようにしたものを示したが、斜板１１及びロータ７に相当する部材を一体に構成することにより、駆動シャフト５に対して所定の固定された傾斜角度をなす斜板を用いた固定容量型の圧縮機を構成するようにしてもよい。
【００３０】
更に、本発明は、前記実施形態に示したような片頭ピストンタイプのものに限定されるものではなく、両頭ピストンを用いた斜板式圧縮機にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の斜板式圧縮機によれば、外径の大きい摺動部材を用いた場合でも、ピストン側の接触面の形状や寸法を変更する必要がないので、ピストンの側壁部をピストンの側方に拡大させたり、側壁部の肉厚を薄くする必要がなく、圧縮機本体の大型化やピストンの強度低下を来すことないという利点がある。また、斜板の傾斜角度が大きい場合でも摺動部材を接触面に沿って常に円滑に摺動させることができるので、摺動部材の摺動不良や脱落を確実に防止することができるとともに、接触面からの反力を分散させて局部摩耗を防止することができるので、耐久性の向上においても有利である。
【００３２】
また、請求項２の斜板式圧縮機によれば、請求項１の効果に加え、摺動部材の大径化のみならず、摺動部材の摺動範囲が大きい場合にも確実に対応することができるので、汎用性の向上を図ることができる。この場合、ピストンの軽量化を図ることもできるので、ピストンの慣性力を小さくしたい場合に有利である。また、各摺動部材間の接触面に潤滑油を保持することもできるので、各摺動部材に潤滑油を確実に供給することができ、各摺動部材の焼付き防止等に極めて効果的である。
【００３３】
また、請求項３の斜板式圧縮機によれば、請求項１または２の効果に加え、前記接触面を容易に成形することができるので、生産性の向上を図ることができる。
【００３４】
また、請求項４の斜板式圧縮機によれば、請求項１、２または３の効果に加え、前記接触面を切削加工等により容易に成形することができるので、生産性をより一層向上させることができる。
【００３５】
また、請求項５の斜板式圧縮機によれば、請求項１、２、３または４の効果に加え、環境保全に有利な冷凍回路を実現することができるので、車両用空気調和装置等に用いる場合に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態を示す斜板式圧縮機の要部側面断面図
【図２】ピストンの正面図
【図３】ピストンの側面図
【図４】ピストンの側面断面図
【図５】ピストンの側面断面図
【図６】比較例を示すピストンの側面断面図
【図７】比較例を示すピストンの側面断面図
【図８】変形例を示すピストンの正面図
【図９】他の変形例を示すピストンの正面図
【図１０】従来例を示す斜板式圧縮機の側面断面図
【図１１】従来例を示す斜板式圧縮機の要部側面断面図
【符号の説明】
１…圧縮機本体、２…シリンダ、１０…ピストン、１０ａ，１０ｂ…係合部、１０ｃ…側壁部、１０ｄ…接触面、１１…斜板、１２，１２′…シュー、１２ａ…球面部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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