(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する回転駆動体と、前記回転駆動体の周縁に係留され、前記回転駆動体の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンと、前記ピストンの往復摺動により前記シリンダボアに選択的に連通する吸入室および吐出室とを有し、前記回転駆動体の傾斜角を変更することで吐出容量を制御するようにしている斜板式圧縮機において、
前記回転駆動体は、２本のリンクピンを介して前記シャフトと傾動可能に連結されると共に、径方向への移動が前記開口部の内壁と前記シャフトとを点接触又は線接触させることによって規制されており、
前記回転駆動体に、一端が前記開口部に開口し他端が外周に向って形成された２つの保持孔を設け、
前記リンクピンを、前記保持孔に摺動可能に且つ前記回転駆動体の傾動を許容しうるように挿入し、また、前記保持孔の内面に摺接可能に形成された球体状の頭部を有する円柱状に形成し、
前記頭部と前記保持孔の内面とのクリアランスを、回転方向後側のリンクピンにおいてより小さく設定したことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記保持孔の中心軸は、前記シャフトの中心軸と前記ピストンを上死点に位置させる前記回転駆動体の上死点対応部位とを含む平面に対して平行である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】
前記リンクピンの頭部の中心同士を結ぶ線は、前記シャフトの中心軸と前記ピストンを上死点に位置させる前記回転駆動体の上死点対応部位とを含む平面に対して垂直な線上にあることを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記リンクピンの頭部の中心同士を結ぶ線は、前記シャフトの中心軸からの距離が前記ピストンのピッチ円半径と略等しいことを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記開口部の内壁が点接触又は線接触する前記シャフトの部分は、前記回転駆動体が前記シャフトと垂直な面に対する傾斜角を小さくするに伴い移動する方向に向かって径が徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項６】
前記リンクピンに対するカウンタウエイトは、前記シャフトの軸線に対して前記リンクピンと反対側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項７】
前記シャフトと前記回転駆動体との間にスリーブを介在させ、前記回転駆動体は、径方向への移動が前記開口部の内壁と前記スリーブとを点接触又は線接触させることによって規制されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランク室に収容されてシャフトの回転に伴って回動する回転駆動体と、この回転駆動体の周縁に係留され、回転駆動体の回転に伴ってシリンダボア内を往復摺動するピストンとを備え、回転駆動体の傾斜角を変化させて吐出容量を制御する斜板式圧縮機に関し、特に、シャフトと回転駆動体がリンク機構を介して連結されている圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の圧縮機は、回転軸（シャフト）と、この回転軸に傾動可能に支持された斜板（回転駆動体）と、回転軸に止着された回転支持体と、この回転支持体と斜板との間に設けられて斜板の傾動を案内するリンク機構とを備え、斜板の傾角を調節することで吐出容量を変化させるように構成されており、例えば、特許文献１においては、ガイド孔を有する連結片を回転支持体に設けると共にガイドピンを有する一対の支持アームを斜板に設け、ガイドピンの球面部をガイド孔に係合させることで、斜板のシャフトに対する傾動と軸方向への移動とを可能にした構成が開示されている。
【特許文献１】
特開平８−３３８３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の構成においては、斜板角に応じてピストンのトップクリアランスが変動するので、デッドボリュームを常に最小に設定することができなくなり、体積効率を高い状態に維持することができない不都合がある。また、上述の構成においては、シャフトに固装された回転支持体をクランク室のフロント側に配置し、この回転支持体と斜板との間にリンク機構を設けるようにしているので、クランク室の軸方向のスペースを大きく確保する必要があり、圧縮機の全長を短くすることは困難であった。
【０００４】
そこで、この発明においては、上述した点に鑑みてなされたものであり、圧縮機の高効率化と小型化を図ることが可能な斜板式圧縮機を提供することを主たる課題としている。また、回転駆動体の重心をシャフトの軸線上に保つことで、回転駆動体の高速回転時における安定性を図ることをも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、この発明に係る斜板式圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する回転駆動体と、前記回転駆動体の周縁に係留され、前記回転駆動体の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンと、前記ピストンの往復摺動により前記シリンダボアに選択的に連通する吸入室および吐出室とを有し、前記回転駆動体の傾斜角を変更することで吐出容量を制御するようにしている斜板式圧縮機において、前記回転駆動体は、２本のリンクピンを介して前記シャフトと傾動可能に連結されると共に、径方向への移動が前記開口部の内壁と前記シャフトとを点接触又は線接触させることによって規制されており、前記回転駆動体に、一端が前記開口部に開口し他端が外周に向って形成された２つの保持孔を設け、前記リンクピンを、前記保持孔に摺動可能に且つ前記回転駆動体の傾動を許容しうるように挿入し、また、前記保持孔の内面に摺接可能に形成された球体状の頭部を有する円柱状に形成し、前記頭部と前記保持孔の内面とのクリアランスを、回転方向後側のリンクピンにおいてより小さく設定したことを特徴としている。
【０００６】
したがって、このような構成によれば、回転駆動体が２本のリンクピンを介してシャフトに連結されているので、従来の圧縮機のようにシャフトに固装された回転支持体が不要となり、圧縮機の軸方向寸法を短くすることが可能となる。また、リンクピンが回転駆動体の保持孔に摺動可能に且つ回転駆動体の傾動を許容しうるように挿入されていることから回転駆動体はリンクピンと係合する部位を中心に傾動することとなり、回転駆動体の傾斜角に拘わらずピストンのトップクリアランスを一定に保って圧縮効率の低下を防ぐことが可能となる。
【０００７】
また、回転駆動体は、径方向への移動が前記開口部の内壁と前記シャフトとを点接触又は線接触させることによって規制されており、また、前記特許文献１のように斜板にガイドピンを有する一対の支持アームを設ける必要もないので、回転駆動体の重心を傾斜角に拘わらず概ねシャフトの軸線上に置くことが可能となり、高速回転時においても安定した傾転特性を得ることが可能となる。
【０００８】
さらに、リンクピンが２本設けられているので、リンクピンに作用する荷重を分散させることが可能となり、また、シャフト軸に直交する軸回りのモーメント（以下、ひねりモーメントという）に対して該駆動体の回転を防止することが可能となる。
【０００９】
尚、前記保持孔の中心軸は、前記シャフトの中心軸と前記ピストンを上死点に位置させる前記回転駆動体の上死点対応部位とを含む平面に対して平行に形成するとよい。
【００１０】
また、回転駆動体が２本のリンクピンを介してシャフトと傾動可能に連結される構成において、リンクピンの頭部の中心同士を結ぶ線は、シャフトの中心軸と前記ピストンを上死点に位置させる回転駆動体の上死点対応部位とを含む平面に対して垂直な線上にあることが望ましく、リンクピンの頭部の中心同士を結ぶ線は、シャフトの中心軸からの距離がピストンのピッチ円半径と略等しくすることが望ましい。
【００１１】
さらに、回転駆動体の重心を傾斜角に拘わらず完全にシャフトの軸線上に置くために、開口部の内壁が点接触又は線接触するシャフトの部分は、回転駆動体がシャフトと垂直な面に対する傾斜角を小さくするに伴い移動する方向に向かって径を徐々に大きくしてもよい。
【００１２】
また、上述の構成においては、リンクピンに対するカウンタウエイトを、シャフトの軸線に対してリンクピンと反対側に設けることが動アンバランスを低減する上で好ましい。
【００１３】
以上の構成に対して、シャフトと回転駆動体との間にスリーブを介在させ、回転駆動体の径方向への移動を前記開口部の内壁と前記スリーブとを点接触又は線接触させることによって規制するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたようにこの発明によれば、ピストンが周縁に係留された回転駆動体を２本のリンクピンを介してシャフトに連結する斜板式圧縮機において、回転駆動体の径方向への移動を開口部の内壁とシャフトとを点接触又は線接触させることによって規制し、回転駆動体に、一端が開口部に開口し他端が外周に向って形成された２つの保持孔を設け、２本のリンクピンのそれぞれを、回転駆動体の保持孔に摺動可能に且つ回転駆動体の傾動を許容しうるように挿入したので、圧縮機の軸方向寸法を短くすることが可能となり、圧縮機の小型化が図ることが可能となる。また、回転駆動体の傾斜角に拘わらずピストンのトップクリアランスを一定に保つことが可能となるので、圧縮効率の高効率化を図ることが可能となる。
【００１６】
さらに、回転駆動体は、径方向への移動が前記開口部の内壁と前記シャフトとを点接触又は線接触させることによって規制されているので、回転駆動体の重心を傾斜角に拘わらずシャフトの軸線上に保つことが可能となり、回転駆動体の高速回転時においても安定した傾転特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  図１は、本発明にかかる斜板式圧縮機の構成例を示す断面図である。
【図２】  図２は、図１で示す圧縮機のシャフトとこれにリンクピンを介して連結された回転駆動体とを示す断面図である。
【図３】  図３は、図１で示す圧縮機のシャフトとこれにリンクピンを介して連結された回転駆動体との部分を拡大した断面図である。
【図４】  図４は、回転駆動体の開口部の内壁と接触するシャフトの部分を改良した斜板式圧縮機の構成例を示す断面図である。
【図５】  図５は、斜板式圧縮機の参考構成例を示す断面図である。
【図６】  図６は、図５で示す圧縮機のシャフトとこれにリンクピンを介して連結された回転駆動体とを示す断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
４  クランク室
６  シャフト
１２  シリンダボア
１３  ピストン
１５  リンクピン
１５ａ  頭部
１６  回転駆動体
１６ａ  開口部
１６ｃ  保持孔
２６  吸入室
２７  吐出室
３０  スリーブ
３１  ガイド壁
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１において、斜板式圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のリア側（図中、右側）にバルブプレート２を介して組み付けられたリアヘッド３と、シリンダブロック１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられてクランク室４を画成するフロントヘッド５とを有して構成されているもので、これらフロントヘッド５、シリンダブロック１、バルブプレート２、及び、リアヘッド３は、締結ボルトにより軸方向に締結され、圧縮機のハウジングを構成している。
【００２１】
フロントヘッド５とシリンダブロック１とによって画設されるクランク室４には、一端がフロントヘッド５から突出してプーリなどの図示しない動力伝達部材が固定されるシャフト６が収容されている。このシャフト６の一端側は、フロントヘッド５の中央部を外方へ突出するボス部５ａを挿通するように設けられており、ボス部５ａの内面に設けられたラジアル軸受７と、フロントヘッド５の内面に設けられたスラスト軸受８を介して回転自在に支持されている。また、シャフト６の他端は、シリンダブロック１の中央に形成された凹部９にラジアル軸受１０を介して回転自在に支持されている。尚、この例においては、スラスト軸受８の転動子は径方向に複数列（２列）とし、圧縮機の高速化、小型化に対応している。
【００２２】
シリンダブロック１には、シャフト６を支持する前記凹部９とこの凹部９を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１２が形成されている。そして、それぞれのシリンダボア１２内には、片頭ピストン１３が往復摺動可能に挿入されている。
【００２３】
シャフト６は、図２及び図３にも示されるように、リンクピン１５を介して回転駆動体１６と傾動可能に連結され、この回転駆動体１６の周縁部分に一対のシュー１７を介してクランク室４に突出したピストン１３の尾部１３ａが係留されている。したがって、シャフト６が回転すると、これに同期して回転駆動体１６が一体に回転し、この回転運動１６がシュー１７を介してピストン１３の往復直線運動に変換され、ピストン１３の往復動により、シリンダボア１２内においてピストン１３とバルブプレート２との間に形成された圧縮室１８の容積が変更されるようになっている。
【００２４】
前記リンクピン１５は、シャフト６のクランク室４に表出する中間部分に一体に形成された拡径部６ａに設けられている。この拡径部６ａは、シャフトの径を拡大することによって円柱状に形成されているもので、フロント側の端部が前記スラスト軸受８を介してフロントヘッド５の内面に回転自在に支持されている。リンクピン１５は、拡径部６ａの外周のシリンダブロック側においてシャフト６の軸芯を含む平面に対して平行且つ対称的に２つ固設されており、拡径部６ａに形成された挿着孔６ｂに挿着される基部１５ａと、この基部１５ａに続いて形成された小径部１５ｂと、小径部１５ｂに続く自由端において径を拡大して形成された頭部１５ｃとを有する円柱状のピンによって構成されている。また、リンクピン１５の頭部１５ｃは、頂部が平坦に形成された球体状をなし、小径部１５ｂに続く頭部１５ｃの周面が球面の一部をなす曲面に形成されている。
【００２５】
回転駆動体１６は、所定の厚みを有する円板状に形成されているもので、中央には、シャフト６の拡径部６ａを所定のクリアランスを持たせて収容しうる開口部１６ａが形成されている。この開口部１６ａの内壁には、開口断面を狭めるように内側に突出するエッジ部１６ｂが中程に設けられ、このエッジ部１６ｂによりシャフト６の拡径部６ａに対して回転駆動体１６が点接触又は線接触するようになっている。
【００２６】
また、回転駆動体１６には、該回転駆動体１６の軸芯を含み、同回転駆動体１６の上死点対応部位（最もシリンダブロック１に近接する部位）を過ぎる平面と平行に形成されると共に、一端が開口部１６ａに開口し、他端が外周に開口する保持孔１６ｃが形成されている。この例において保持孔１６ｃは、前記回転駆動体１６の軸芯と上死点対応部位とを含む平面に対して対称的に２つ形成され、それぞれの保持孔１６ｃに、リンクピン１５が摺動可能に且つ回転駆動体１６の傾動を許容しうるように挿入されている。即ち、保持孔１６ｃは、リンクピン１５の基部１５ａよりも径が大きく形成されると共に、リンクピン１５の頭部１５ｃとの間に所定のクリアランスが確保されているもので、頭部１５ｃが内面に摺接可能に当接し、この頭部１５ｃを中心として回転駆動体１６の傾動を許容している。そして、シャフト６の周囲には、一端がスラスト軸受８に接触する拡径部６ａのフランジ部６ｆに当接し、他端が回転駆動体１６に当接してピストン１３をデストロークさせる方向に付勢するデストローキングスプリング２０が配設されている。
【００２７】
尚、上述の実施例において、リンクピンの頭部の中心同士を結ぶ線は、シャフトの中心軸とピストンを上死点に位置させる回転駆動体の上死点対応部位とを含む平面に対して垂直な線上にあり、また、リンクピン１５の頭部１５ｃの中心又は２つのリンクピン１５の頭部１５ｃの中心同士を結ぶ線は、シャフト６の軸線からの距離がピストン１３のピッチ円半径と略等しく設定され、さらに、リンクピン１５の頭部１５ｃと保持孔１６ｃの内面とのクリアランスは、回転方向後側のリンクピン１５においてより小さく設定されている。
【００２８】
また、拡径部６ａのリンクピン１５の近傍、例えば、リンクピン１５のフロント側に肉盗み６ｄを施すことで、シャフト６の軸線に対してリンクピン１５と反対側にカウンタウエイト６ｅを構成するようにしている。
【００２９】
前記リアヘッド３には、吸入室２１とこの吸入室２１の周囲に連続的に形成された吐出室２２とが画成され、バルブプレート２には、吸入室２１と圧縮室１８とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔２３と、吐出室２２と圧縮室１８とを図示しない吐出弁を介して連通する吐出孔２４とが形成されている。また、リアヘッド３には、吐出室２２とクランク室４との連通状態、及び、クランク室４と吸入室２１との連通状態を制御する図示しない圧力制御弁が装着されており、この圧力制御弁によってクランク室圧が調節されるようになっている。
【００３０】
したがって、シャフト６が回転すると、その回転動力はリンクピン１５の頭部１５ｃ（この場合、クリアランスの小さい回転方向後方のリンクピンの頭部）を介して回転駆動体１６に伝達されるので、回転駆動体１６が回転し、ピストン１３がシリンダボア１２内を往復摺動する。このため、ピストン１３の下降行程においては吸入室２１内の作動流体が吸入孔２３を介して圧縮室１８へ吸入され、上昇行程においては圧縮室内の作動流体が加圧されると共に加圧された作動流体が吐出孔２４を介して吐出室２２へ吐出されることとなる。
【００３１】
そして、圧力制御弁によりクランク室圧を減少させると、クランク室圧とピストン１３の背圧（圧縮室圧）との圧力差が大きくなり、デストローキングスプリング２０のばね力に抗して回転駆動体１６がフロント側へ移動すると共に、リンクピン１５の頭部１５ｃを中心として回動し、シャフト６と垂直な面に対する傾斜角度が大きくなる。このため、ピストンストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。これに対して、圧力制御弁によりクランク室圧を増加させると、クランク室圧とピストン１３の背圧（圧縮室圧）との圧力差が小さくなり、デストローキングスプリング２０のばね力により回転駆動体１６がシリンダブロック１側へ移動すると共に、リンクピン１５の頭部１５ｃを中心として回動し、シャフト６と垂直な面に対する回転駆動体１６の傾斜角度が小さくなる。このため、ピストンストロークが小さくなって吐出容量が小さくなる。
【００３２】
この際、回転駆動体１６は、リンクピン１５の頭部１５ｃを中心として傾動すると共に保持孔１６ｃの軸方向に摺動しつつシャフト上を軸方向に移動する。このため、リンクピン１５の頭部１５ｃと回転駆動体１６との係合部位をピストン１３のトップクリアランスが最小となる位置に設定しておけば、回転駆動体１６の傾斜角が変更された場合でもピストン１３のトップクリアランスは変更することがないので、ピストントップクリアランスを最小状態で一定に保つことが可能となり、吐出容量に拘わらず体積効率を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、回転駆動体１６は、その開口部１６ａに収容されたシャフト６の拡径部６ａに対してリンクピン１５を介して連結されているので、シャフト６の軸方向の寸法を抑えることが可能となり、圧縮機の小型化を図ることが可能となる。しかも、回転駆動体１６は、傾斜角の変化に伴い、開口部１６ａの内壁に形成されたエッジ部１６ｂがシャフト６の拡径部６ａの周面と当接しつつ軸方向に移動できるようになっているので、径方向への移動は開口部１６ａのエッジ部１６ｂが点接触又は線接触することによって規制されている。このため、回転駆動体１６の重心を傾斜角に拘わらず概ねシャフト６の軸線上に置くことが可能となり、高速回転時においても安定した傾転特性を得ることが可能となる。
【００３４】
尚、上述の構成において、回転駆動体１６のエッジ部１６ｂが当接する拡径部６ａの部分を、図４に示されるように、シリンダブロック側に向かうにつれて（図中右方へ向かうにつれて）径を大きくしてもよい。
【００３５】
拡径部６ａのエッジ部１６ｂが当接する部分でシャフト６の径が均一である場合には、回転駆動体１６の傾斜角（シャフト６の中心軸と垂直になる面に対する角度）が小さくなると、回転駆動体１６の重心がエッジ部１６ｂ側へ僅かに移動することになるが、図４に示すような構成とすることで、回転駆動体１６の重心を傾斜角に拘わらず完全にシャフトの軸線上に置くことが可能となる。
【００３６】
以上の構成は、回転駆動体１６が２つのリンクピン１５の頭部１５ｃの中心間を結ぶ線の回りに回動するようリンクピン１５の頭部１５ｃを回転駆動体１６の保持孔に係合する構成であったが、回転駆動体１６とシャフト６とは１つのリンクピン１５によって連結することも考えられる。
【００３７】
図５及び図６において、そのような構成例が参考として示されており、以下、この参考構成例について説明すると、シャフト６の拡径部６ａには、スリーブ３０が外嵌されており、このスリーブ３０の周囲に回転駆動体１６が配設されている。この回転駆動体１６は、シャフト６に固装されたリンクピン１５をスリーブ３０に形成されたスリット３０ａを介して回転駆動体１６の支持孔１６ｃに係合するようにしているもので、開口部１６ａの内壁に形成されたエッジ部１６ｂをスリーブ３０の周面に点接触又は線接触させるようにしている。
【００３８】
この例においては、リンクピン１５は、シャフト６の軸芯を含む平面に対してオフセットして平行に設けられ、また、回転駆動体１６に形成される保持孔１６ｃも、該回転駆動体１６の軸芯と同斜板の上死点対応部位を含む平面に対してオフセットして平行に形成されている。
【００３９】
また、この構成例においては、回転駆動体１６に、その傾斜端面からフロント側及びリア側へ突出してスリーブの周面に摺接するガイド壁３１が設けられている。このガイド壁３１は、この例においては、保持孔１６ｃに対して平行に設けられている。そして、デストローキングスプリング２０をガイド壁３１とスラスト軸受８に接触する拡径部６ａのフランジ部６ｆとの間に弾装し、ガイド壁３１を介して斜板１６にピストン１３のデストローク方向への付勢力を常時付加するようになっている。
尚、その他の構成については、前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
【００４０】
このような構成においては、上述した作用効果に加え、リンクピン１５を１本にした場合でも回転駆動体１６の傾転をガイド壁３１により滑らかにすることが可能となる。前記構成例においては、回転駆動体１６とシャフト６とが２本のリンクピン１５により連結されていたので、ひねりモーメントに対して該駆動体の回転を防止することが可能であったが、１本のリンクピン１５で連結する場合には、ひねりモーメントによる回転駆動体１６の回転が懸念される。しかしながら、圧縮力の偏作用に起因するひねりモーメントをガイド壁３１を介してスリーブ３０で受けることが可能となり、回転駆動体３０の傾転を安定させることが可能となる。
【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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