(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、
このシリンダブロックの中心部に回転可能に支持された回転軸と、
この回転軸の回転につれて回転する斜板と、
この斜板が収容されたクランク室と、
一対のシューを介して前記斜板に連結され、前記斜板の回転につれて前記シリンダボア内を摺動するピストンとを備え、
前記ピストンが前記シリンダボア内を摺動する円筒部と前記一対のシューを転動可能に支持するブリッジ部とで構成され、
前記ブリッジ部が前記円筒部のボトム部から前記シリンダブロックの半径方向外方へ延びる連結部によって前記円筒部より半径方向外方に突出している斜板式圧縮機において、
前記シリンダブロックのフロント側端面の中央部に、前記連結部と干渉しない範囲で前記クランク室側に突出する突出部が形成されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記突出部が側面視でほぼ円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記突出部が側面視でほぼ円錐台状であることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記円筒部のボトム側端部の一部を、前記連結部と半径方向で対向する位置まで延ばしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンの円筒部に常に前記シリンダボアの内周面と半径方向に対向する環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に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】
この発明は、斜板式圧縮機に関し、特にＣＯ2（二酸化炭素）を冷媒として用いる車両用圧縮機として好適な斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の斜板式圧縮機の断面図である。
【０００３】
斜板式圧縮機は、複数のシリンダボア１０６を有するシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の中心部に回転可能に支持されたシャフト１０５と、このシャフト１０５の回転につれて回転する斜板１１０と、この斜板１１０を収容するクランク室１０８と、斜板１０８に一対のシュー１６０，１６１を介して連結され、斜板１１０の回転につれてシリンダボア１０６内を摺動するピストン１０７とを備えている。
【０００４】
ピストン１０７は、シリンダボア１０６内を摺動する円筒部１０７ａと一対のシュー１６０，１６１を転動可能に支持するブリッジ部１０７ｂとを備えている。
【０００５】
ブリッジ部１０７ｂは円筒部１０７ａのボトム部からシリンダブロック１０１の半径方向外方へ延びる連結部１０７ｃによって円筒部１０７ａより半径方向外方に突出している。
【０００６】
シャフト１０５が回転すると、斜板１１０もシャフト１０５の回転につれて回転する。斜板１１０の回転によりシュー１６０，１６１が斜板１１０の摺動面１１０ａ，１１０ｂ上を相対回転し、斜板１１０の回転力はピストン１０７の直線往復運動に変換される。
【０００７】
その結果、シリンダボア１０６内の圧縮室１２２の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行われ、斜板の傾斜角に応じた容量の冷媒ガスが吐出される。
【０００８】
このとき、ピストン１０７の直線往復運動による冷媒ガスの圧縮反力を傾斜した斜板１１０で受けるので、ピストン１０７には図示のように倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２が発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２は、図示の寸法Ｌ１，Ｌ２によって決まり、Ｌ１が長く（Ｌ２が短く）なるほど小さくなる。なお、Ｌ１はピストン１０７のトップ側の倒れ荷重Ｒ１の作用点とボトム側の倒れ荷重Ｒ２の作用点との距離を、Ｌ２はボトム側の倒れ荷重Ｒ２の作用点と斜板の圧縮反力作用点との距離をそれぞれ示す。
【００１０】
なお、ＣＯ2 を冷媒として用いる圧縮機の場合、高低圧差が非常に大きい（最大１５ＭＰａ程度）ため、圧縮の際生じる圧縮反力は従来のフロンを冷媒として用いた圧縮機より大きい。
【００１１】
更に、ＣＯ2 を冷媒として用いる圧縮機の場合、従来のフロンを冷媒として用いた圧縮機に比し吐出量は１／６〜１／１０程度であり、シリンダボアの径は１／３〜１／２と小さいため、面圧が非常に大きくなる。
【００１２】
また、倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２によって発生するピストン１０７とシリンダボア１０６との摺動摩擦に起因してピストン１０７及びシリンダボア１０６に摩耗が発生する。
【００１３】
更に、ピストン１０７のエッジ部分（トップ面の外周縁）でシリンダボア１０６に付着している潤滑油が除去され、その結果ピストン１０７の油膜切れによってピストン１０７が焼付いてしまうおそれがある。
【００１４】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はピストンに作用する倒れ荷重を低減して、耐久性、信頼性の高い斜板式圧縮機を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの中心部に回転可能に支持された回転軸と、この回転軸の回転につれて回転する斜板と、この斜板が収容されたクランク室と、一対のシューを介して前記斜板に連結され、前記斜板の回転につれて前記シリンダボア内を摺動するピストンとを備え、前記ピストンが前記シリンダボア内を摺動する円筒部と前記一対のシューを転動可能に支持するブリッジ部とで構成され、前記ブリッジ部が前記円筒部のボトム部から前記シリンダブロックの半径方向外方へ延びる連結部によって前記円筒部より半径方向外方に突出している斜板式圧縮機において、前記シリンダブロックのフロント側端面の中央部に、前記連結部と干渉しない範囲で前記クランク室側に突出する突出部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
シリンダブロックのフロント側端面の中央部に、連結部と干渉しない範囲でクランク室側に突出する突出部が形成されているので、ピストンを倒そうとする倒れ荷重のボトム側の作用点がフロントヘッド側へずれて、トップ側の倒れ荷重の作用点からボトム側の倒れ荷重の作用点までの距離が長くなる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の斜板式圧縮機において、前記突出部が側面視でほぼ円筒状であることを特徴とする。
【００１８】
突出部が側面視でほぼ円筒状であるので、加工し易い。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の斜板式圧縮機において、前記突出部が側面視でほぼ円錐台状であることを特徴とする。
【００２０】
突出部が側面視でほぼ円錐台状であるので、加工の際発生するバリを除去し易い。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機において、前記円筒部のボトム側端部の一部を、前記連結部と半径方向で対向する位置まで延ばしたことを特徴とする。
【００２２】
円筒部のボトム側端部の一部を、連結部と半径方向で対向する位置まで延ばしたので、ピストンのボトム側端部が上死点付近でもシリンダ内に完全に入り込むことがない。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機において、前記ピストンの円筒部に常に前記シリンダボアの内周面と半径方向に対向する環状溝が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
ピストンの円筒部に常にシリンダボアの内周面と半径方向に対向する環状溝が形成されているので、潤滑油を環状溝に保持することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１はこの発明の一実施形態に係る斜板式圧縮機を示す縦断面図である。
【００２７】
この斜板式圧縮機はＣＯ2 （二酸化炭素）を冷媒とする冷凍装置の一構成部品として用いられる。この斜板式圧縮機のシリンダブロック１の一端面にはバルブプレート２を介してリヤヘッド３が、他端面にはフロントヘッド４が配置されている。フロントヘッド４、シリンダブロック１、バルブプレート２及びリヤヘッド３は通しボルト３１とナット３２とで軸方向に一体的に結合されている。
【００２８】
シリンダブロック１に形成されたシリンダボア６内にはピストン７が摺動可能に挿入されている。
【００２９】
フロントヘッド４には、後述する斜板１０やスラストフランジ４０等を収容するクランク室８が形成されている。また、リヤヘッド３には吸入室１３と吐出室１２とが形成されている。吸入室１３は吐出室１２の周囲に位置している。吸入室１３には圧縮室２２に供給する低圧の冷媒ガスが収容される。吐出室１２には圧縮室２２から吐出された高圧の冷媒ガスが収容される。
【００３０】
シャフト（回転軸）５の一端部はラジアル軸受２６を介してフロントヘッド４に回転可能に支持され、シャフト５の他端部はスラスト軸受２４及びラジアル軸受２５を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されている。
【００３１】
スラストフランジ４０は、シャフト５に固定され、シャフト５と一体に回転する。斜板１０は、シャフト５に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。また、斜板１０は、リンク機構４１を介してスラストフランジ４０に連結され、スラストフランジ４０の回転につれて一体に回転する。
【００３２】
斜板１０の周縁部とピストン７の一端部とはシュー６０，６１を介して連結されている。シュー６０，６１は凸面（球面）６０ａ，６１ａと平面６０ｂ，６１ｂとを有している。
【００３３】
ピストン７に対してそれぞれ一組のシュー６０，６１が斜板１０のを挟むように配置され、シュー６０，６１はシャフト５の回転につれて斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転する。斜板１０の回転によりピストン７がシリンダボア６内を往復運動する。
【００３４】
バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室２２と吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞれ周方向に沿って一定間隔おきに設けられている。吐出ポート１６は吐出弁１７により開閉され、吐出弁１７はバルブプレート２のリヤヘッド側端面に弁押さえ１８とともにボルト１９及びナット２０により固定されている。また、吸入ポート１５は吸入弁２１により開閉され、吸入弁２１はバルブプレート２のフロント側端面に配設されている。
【００３５】
シャフト５のフロント側端部に固定されたスラストフランジ４０はスラスト軸受３３を介してフロントヘッド３０の内壁面に回転可能に支持されている。前述のようにスラストフランジ４０と斜板１０とはリンク機構４１を介して連結され、斜板１０はシャフト５と直角な面に対して傾斜可能である。リンク機構４１は、斜板１０の摺動面１０ａ側に設けられたブラケット１０ｃと、ブラケット１０ｃに形成された直線的なガイド溝１０ｄと、スラストフランジ４０に圧入されたロッド４３とで構成される。ガイド溝１０ｄの長手軸は斜板１０の摺動面１０ａに対して所定角度傾いている。ロッド４３の球状の先端部４３ａはガイド溝１０ｄに相対摺動可能に嵌合している。
【００３６】
スラストフランジ４０と斜板１０との間には巻バネ４７が装着され、この巻バネ４７の付勢力により斜板１０がリヤ側へ付勢され、スラスト軸受２４と斜板１０との間には巻バネ４８が装着され、この巻バネ４８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。
【００３７】
図２はシリンダブロックのフロント側端面図、図３はシリンダブロックの斜視図である。
【００３８】
シリンダブロック１には、シャフト５を挿通するための孔１ａを中心とする円周に沿って一定間隔おきに８つのシリンダボア６が形成されている。シリンダボア６の外側には、８つのボルト通し孔３０が形成されている。
【００３９】
また、シリンダブロック１のフロント側端面の中央には、ピストン７の連結部７ｃ（後述）と干渉しない範囲でクランク室８側に寸法Ｌだけ突出する側面視でほぼ円筒状の突出部１１が形成されている。突出部１１の外周縁は各シリンダボア６の中心を結ぶ円周上にある。
【００４０】
図４はピストンの斜視図である。
【００４１】
ピストン７は円筒部７ａとブリッジ部７ｂと連結部７ｃとで構成される。
【００４２】
円筒部７ａはシリンダボア６内に摺動可能に挿入される。この円筒部７ａのトップ側には環状溝７ｄが形成されている。この環状溝７ｄは常にシリンダボア６の内周面と半径方向に対向する。
【００４３】
円筒部７ａのボトム側端部には、一組のシュー６０，６１を転動可能に支持するシューポケット５１ａ，５１ｂ（図１参照）が形成されている。
【００４４】
また、円筒部７ａのボトム側端部は、連結部７ｃと半径方向で対向する位置まで延出されている。この延出部分は円弧状断面であり、この延出部分の半径をＲ、円筒部７ａの直径をＤとしたとき、延出部分の半径Ｒと円筒部７ａの直径との間にはＲ＝Ｄ／２の関係がある。
【００４５】
ブリッジ部７ｂは円筒部７ａのボトム部から半径方向外方へ延びる連結部７ｃによって円筒部７ａよりシリンダブロック１の半径方向外方に突出している。なお、連結部７ｃの厚さをＬ３としたとき、連結部７ｃの厚さＬ３と突出部１１の突出寸法Ｌとの間にはＬ３＞Ｌの関係がある。
【００４６】
次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動を説明する。
【００４７】
図示しない車載エンジンの回転動力がシャフト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラストフランジ４０、リンク機構４１を経て斜板１０に伝達され、斜板１０が回転する。
【００４８】
斜板１０の回転によりシュー６０，６１が斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転し、斜板１０からの回転力がピストン７の直線往復運動に変換される。
【００４９】
ピストン７がシリンダボア６内を往復運動すると、シリンダボア６内の圧縮室２２の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行なわれ、揺動板１０の傾斜角度に応じた容量の高圧の冷媒ガスが吐出される。
【００５０】
吸入時、吸入弁２１が開き、吸入室１３からシリンダボア６内の圧縮室２２へ低圧の冷媒が吸入され、吐出時、吐出弁１７が開き、圧縮室２２から吐出室１２へ高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出室１２内の高圧の冷媒ガスは吐出口３ａから図示しない冷却器側へ吐出される。
【００５１】
圧縮時、ピストン７の圧縮反力は斜板１０に作用する。冷媒がＣＯ2 であるため、前述のように冷媒がフロンのときに比べピストン７の圧縮反力は大きい。
【００５２】
しかし、この実施形態では寸法Ｌ１が従来例に比し長くなっているので、図５及び図６に示すように倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２は小さくなる。
【００５３】
図５は回転軸の回転角度に対するピストントップ側の倒れ荷重の関係を示す曲線図、図６は回転軸の回転角度に対するピストンボトム側の倒れ荷重の関係を示す曲線図である。なお、実線は実施形態を、点線は従来例をそれぞれ示している。
【００５４】
ピストンのトップ側では、実施形態の倒れ荷重Ｒ１の最大値が従来例に比し２５％程度減少する。また、実施形態の倒れ荷重Ｒ１はピストン７が上死点（１８０°）に近づくにしたがって速やかに減少し、従来例より格段に小さくなる。
【００５５】
更に、ピストン７のボトム側においても、実施例の倒れ荷重Ｒ２の最大値が従来例に比し８％程度減少するとともに、上死点（１８０°）における倒れ荷重Ｒ２も従来例より小さくなる。
【００５６】
熱負荷が小さくなり、クランク室８内の圧力が増加すると、斜板１０の傾斜角度が小さくなるので、ピストン７のストローク量が少なくなって吐出容量が減少する。これに対し、熱負荷が大きくなり、クランク室８内の圧力が減少すると、斜板１０の傾斜角度が大きくなるので、ピストン７のストローク量が増えて吐出容量が増加する。
【００５７】
この実施形態によれば、Ｌ１が長くなるので、倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２、特にピストン７のトップ側の倒れ荷重Ｒ１が大幅に低減し、シリンダボア６とピストン７との摺動摩擦に起因する摩耗が減少し、耐久性が向上する。
【００５８】
また、摩擦損失が低減して摺動特性が向上するので、圧縮機の駆動力を低減でき、性能や信頼性が向上する。
【００５９】
更に、ピストン７のボトム側端部が上死点付近でもシリンダボア６内に完全に入り込まないので、ピストン７が上死点に近づくに従って倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２が次第に小さくなる。
【００６０】
また、環状溝７ｄによって潤滑油の保持能力が向上するので、ピストン７の油膜切れが起きず、ピストン７の焼付を防止することができる。
【００６１】
なお、前述の実施形態では突出部１１を側面視で円筒状としたが、円筒状に限るものではなく、例えば側面視でほぼ円錐台状としてもよい。この形状にすることによって、加工の際のバリ取りが容易となる。
【００６２】
また、突出部１１の外周縁は各シリンダボア６の中心を結ぶ円周上にある必要はなく、各シリンダボア６の中心を結ぶ円周より外側であってもよい。
【００６３】
更に、環状溝７ｄの位置はシリンダボア６の内周面と半径方向で常に対向できる位置であればピストン７のトップ側に限るものではない。
【００６４】
また、環状溝７ｄは実施形態のように１本に限るものではなく、複数本としてもよい。環状溝７ｄを複数本にすると、潤滑油の保持能力をより向上させることができる。
【００６５】
更に、上記実施形態では、斜板式圧縮機として可変容量型斜板式圧縮機を一例として示したが、例えば固定容量型斜板式圧縮機に本願発明を適用することもできる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明の斜板式圧縮機によれば、倒れ荷重が低減され、ピストン及びシリンダの摩耗が減少して耐久性が向上するとともに、摩擦損失が低減して摺動性が向上し、圧縮機の駆動力を低減でき、性能や信頼性が向上する。
【００６７】
請求項２記載の発明の斜板式圧縮機によれば、形状が単純であり、加工し易い。
【００６８】
請求項３記載の発明の斜板式圧縮機によれば、加工作業の効率が向上する。
【００６９】
請求項４記載の発明の斜板式圧縮機によれば、ピストンが上死点に近づくに従って倒れ荷重が次第に小さくなる。
【００７０】
請求項５記載の発明の斜板式圧縮機によれば、ピストンの油膜切れが起きず、ピストンの焼付を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容量型斜板式圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図２はシリンダブロックのフロント側端面図である。
【図３】図３はシリンダブロックの斜視図である。
【図４】図４はピストンの斜視図である。
【図５】図５は回転軸の回転角度に対するピストントップ側の倒れ荷重の関係を示す曲線図である。
【図６】図６は回転軸の回転角度に対するピストンボトム側の倒れ荷重の関係を示す曲線図である。
【図７】図７は従来の斜板式圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダブロック
５  シャフト（回転軸）
６  シリンダボア
７  ピストン
７ａ  円筒部
７ｂ  ブリッジ部
７ｃ  連結部
７ｄ  環状溝
８  クランク室
１０  斜板
１１  突出部
６０，６１  シュー
【図１】
0004431912.tif 000002
【図２】
0004431912.tif 000003
【図３】
0004431912.tif 000004
【図４】
0004431912.tif 000005
【図５】
0004431912.tif 000006
【図６】
0004431912.tif 000007
【図７】
0004431912.tif 000008