(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の回転が揺動板を有した変換機構を介してシリンダボア内のピストンの往復運動に変換され、このピストンの往復運動により流体の吸入圧縮を行う揺動板式圧縮機において、
前記変換機構は、
前記揺動板と前記ピストンとの間を連結し、前記揺動板に対しては球継手を介して結合された一端を有する連接ロッドと、
前記連接ロッドからピストンを介して前記シリンダボアの内周壁に至る受力経路内にて、前記揺動板の揺動に伴う前記連接ロッドの首振り運動を許容する自由度を確保しつつ、前記揺動板の引摺り回転力を受け止める手段と
を具備することを特徴とする揺動板式圧縮機。
【請求項２】
前記手段は、前記連接ロッドの首振り運動を許容する隙間を含むことを特徴とする請求項１の揺動板式圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンは前記連接ロッドの他端を受け入れ可能な中空形状をなし、前記隙間は前記ピストン内にて前記ピストンの内周面と前記連接ロッドとの間に確保されていることを特徴とする請求項２に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項４】
前記連接ロッドの他端は前記ピストン内にて、前記ピストンに球継手を介して結合されていることを特徴とする請求項３に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項５】
前記連接ロッドの他端は前記ピストン内にて、前記ピストンにピンを介して結合されていることを特徴とする請求項３に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項６】
前記手段は、前記ピストン内に配置され、前記連接ロッドを囲むスリーブと、このスリーブと前記連接ロッドとの間に確保された前記隙間とを含むことを特徴とする請求項４に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項７】
前記手段は、前記連接ロッドに形成された拡径部と、この拡径部と前記ピストンの内周面との間に確保された前記隙間とを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項８】
前記隙間は、前記シリンダボアの内周壁と前記ピストンとの間に確保されていることを特徴とする請求項２に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項９】
前記手段は、前記ピストン内に前記連接ロッドを囲むスリーブを含み、このスリーブは可撓性材料から形成され、前記スリーブ自身により前記連接ロッドの首振り運動を許容する自由度が確保されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項１０】
前記手段は、前記連接ロッドの首振り運動を許容する自由度を可撓性材料から形成した前記ピストンにより確保することを特徴とする請求項１に記載の揺動板式圧縮機。
【請求項１１】
前記シリンダボア、前記連接ロッド及び前記球継手は、前記主軸の回りに等間隔を存して複数配置され、
前記シリンダボアの中心の配列ピッチ円半径をＲＣ、前記球継手の球心の配列ピッチ円半径をＲＰ、前記揺動板の最大傾斜角をαとしたとき、ほぼ
ＲＣ＝（（１＋cos α）×ＲＰ）)／２
の関係が満たされることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の揺動板式圧縮機。
【請求項１２】
前記シリンダボア、前記連接ロッド及び前記球継手は、前記主軸の回りに等間隔を存して複数配置され、
前記連接ロッドの首振り角度をβ、前記球継手の球心の配列ピッチ円半径をＲＰ、前記連接ロッドのリンク長をＬ、前記揺動板の最大傾斜角をαとしたとき、
β＝２×sin−１｛（（１−cos α）×ＲＰ）)／（２×Ｌ）｝
の関係を満たす前記首振り角度βが前記連接ロッドの首振り運動を許容する自由度として与えられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の揺動板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は揺動板式圧縮機に係わり、特に、車両用冷凍回路の冷媒を吸入圧縮する揺動板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
揺動板式圧縮機は、主軸により回転される斜板と、この斜板の回転により揺動される揺動板と、揺動板とピストンとを連結する連接ロッドとを備え、揺動板の揺動が連接ロッドを介してピストンの往復運動に変換されることで、冷媒を吸入圧縮を行う（例えば、特許文献１）。
この種の揺動板式圧縮機にあっては、斜板の回転が揺動板の揺動に変換される際、揺動板は斜板の回転に伴う引摺り回転力を受けるため、その自転を阻止する回転阻止機構が必要不可欠となる。具体的には、回転阻止機構として、圧縮機には傘歯車を組み合わせた方式や、特許文献１に開示されているようなレールガイド方式等の機構が組み込まれている。
【特許文献１】特開昭61-218783号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
傘歯車方式やレールガイド方式の回転阻止機構は何れも、揺動板の揺動に伴う連接ロッドの首振り運動が拘束されているから、主軸の回転に対して揺動板の回転が不等速となる。このため、圧縮機の高速運転時、上述の回転阻止機構は大きな騒音や、異常振動を発生させてしまう。
また、傘歯車方式やレールガイド方式の回転阻止機構は何れも、圧縮機全体の部品点数を増加させることから、圧縮機のコスト上昇を招いている。
【０００４】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは揺動板の回転を阻止するためのみの機構を必要とせず、しかも、騒音や振動をも低減可能な揺動板式圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明は上述した揺動板式圧縮機において、揺動板の揺動をシリンダボア内のピストンの往復運動に変換する変換機構は、揺動板とピストンとの間を連結し、揺動板に対しては球継手を介して結合された一端を有する連接ロッドと、連接ロッドからピストンを介してシリンダボアの内周壁に至る受力経路内にて、揺動板の揺動に伴う連接ロッドの首振り運動を許容する自由度を確保しつつ、揺動板の引摺り回転力を受け止める手段とを備える（請求項１）。
【０００６】
ここで、シリンダボア、連接ロッド及び球継手が主軸の回りに等間隔を存して配置されている場合、揺動板側の球継手の球心の首振り運動（円運動）の半径Ｃ、揺動板の中心から連接ロッド側の球継手の球心までの半径距離（配列ピッチ円半径）をＲＰ、揺動板の最大傾斜角をαとすれば、半径Ｃは、
Ｃ＝（（１−cos α）×ＲＰ）／２        …(1)
で示され、そして、連接ロッドのリンク長をＬとすれば、前記(1)式から連接ロッドの首振り角度βは、
β＝２×sin−１（Ｃ／Ｌ）              …(2)
で表される。
【０００７】
従って、連接ロッドの首振り運動を許容する自由度として、前記(2)で表される首振り角度βを確保すればよい（請求項１２）。
なお、上述した自由度を得るためには、シリンダボアの中心と主軸の軸線との間の半径距離（配列ピッチ円半径）がＲＣで表されるとき、
ＲＣ＝ＲＰ−Ｃ            …(3)
の関係をほぼ満たすことが推奨され、この関係は、シリンダボアの中心軸線を主軸の軸線と平行にする（請求項１１）。
【０００８】
上述した本発明の揺動板圧縮機によれば、主軸の回転により揺動板が揺動されるとき、揺動板の揺動は連接ロッドを首振り運動させながらピストンの往復運動に変換され、一方、揺動板の引摺り回転力は連接ロッドからピストンを介してシリンダボアの内周壁に受け止められ、この結果、揺動板の自転が阻止される。
具体的には、上述の手段は、連接ロッドの首振り運動を許容する隙間を含み（請求項２）、この隙間は、ピストンが連接ロッドの他端を受け入可能な中空形状をなしている場合、ピストン内にて、ピストンの内周面と連接ロッドとの間に確保される（請求項３）。
【０００９】
この場合、連接ロッドの他端はピストン内にて、ピストンに球継手を介して結合されるか（請求項４）、又は、ピンを介して結合される（請求項５）。
更に、前記手段は、ピストン内に配置され、連接ロッドを囲むスリーブと、このスリーブと連接ロッドとの間に確保された前記隙間とから構成されてもよいし（請求項６）、また、連接ロッドに形成された拡径部と、この拡径部とピストンの内周面との間に確保された前記隙間とから構成されていてもよい（請求項７）。
【００１０】
更には、前記隙間は、シリンダボアの内周壁とピストンとの間に確保することも可能である。（請求項８）、
そして、前記手段は、前記スリーブを可撓性材料から形成し、このスリーブ自身により連接ロッドの首振り運動を許容する自由度を確保してもよいし（請求項９）、又は、ピストンを可撓性材料から形成され、ピストン自身により連接ロッドの首振り運動を許容する自由度を確保してもよい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜１２の揺動板式圧縮機は何れも、揺動板とピストンとの間を連結する連接ロッドにその首振り運動を許容しているから、主軸の回転に対して揺動板の等速回転が可能となり、圧縮機が高速運転されても、圧縮機から騒音や異常振動が発生することはなく、高速運転での静粛性や耐久性に優れたものとなる。
そして、揺動板の引摺り回転力が連接ロッド及びピストンを経てシリンダボアの内周壁に最終的に受け止められるから、シリンダボアの内周壁にて揺動板の回転が阻止されるこになり、その回転阻止のみのための部品を必要とせず、この結果、圧縮機の部品点数が大幅に低減され、小形で軽量、そして安価な圧縮機の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、第１実施例の揺動板式圧縮機を示す。
圧縮機は円筒形状のハウジング２を備え、このハウジング２は図１でみて左側からエンドプレート４、シリンダブロック６及びシリンダヘッド８からなる。これらエンドプレート４、シリンダブロック６及びシリンダヘッド８は複数の連結ボルト（図示しない）を介して互いに連結されている。
【００１３】
シリンダブロック６はエンドプレート４に向けて延びる中空の円筒部６ａを有し、この円筒部６ａ内にて、エンドプレート４とシリンダブロック６との間にクランク室１０が形成されている。
クランク室１０内には主軸１２が配置され、この主軸１２はエンドプレート４からシリンダブロック６に延び、これらエンドプレート４及びシリンダブロック６にニードル軸受１４，１６を介して回転自在に支持されている。主軸１２の一端はエンドプレート４のボス４ａからシール１８を介して突出し、この突出端に回転動力が入力されるようになっている。
【００１４】
クランク室１０内にはロータ２０が配置されている。このロータ２０は主軸１２に取付けられて、主軸１２と一体に回転し、そして、スラスト軸受２２を介してエンドプレート４に回転自在に支持されている。
また、クランク室１０内にはロータ２０に隣接して斜板２４が配置されている。この斜板２４は主軸１２に対して傾動自在に取付けられる一方、リンク２６を介してロータ２０に連結されている。リンク２６は斜板２４の傾動を許容しつつ、ロータ２０の回転を斜板２４に伝達し、これにより、斜板２４はロータ２０、即ち、主軸１２と一体に回転される。
【００１５】
斜板２４はその中央にボス２４ａを有しており、このボス２４ａにニードル軸受２７を介して揺動板２８が取付けられ、また、この揺動板２８は斜板２４に対しスラスト軸受３０を介して支持されている。
一方、シリンダブロック６内には複数のシリンダボア３２がシリンダブロック６の周方向に等間隔を存して形成され、これらシリンダボア３２は主軸１２と平行に延び、シリンダブロック６を貫通している。なお、図１にはシリンダボア３２が１個のみ示されている。
【００１６】
各シリンダボア３２内にはピストン３４が収容され、これらピストン３４は変換機構を介して揺動板２８に連結されている。より詳しくは、ピストン３４はそのヘッドを除いて中空形状をなし、各ピストン３４のヘッドと揺動板２８との間に連接ロッド３６がそれぞれ延びている。連接ロッド３６はその両端が球継手を介して揺動板２８及びピストン３４のヘッドにそれぞれ結合されている。即ち、連接ロッド３６の両端にはボール３８ａ，３８ｂがそれぞれ形成され、一方、揺動板２８及びピストン３４のヘッド内端には対応するボール３８ａ，３８ｂを揺動自在に受ける球面座４０をそれぞれ有する。
【００１７】
なお、図示されているように、ピストン３４はピストンリング４２や潤滑のための潤滑孔４４を有していてもよく、更には、その外表面に潤滑性を改善する種々のコーティングを有するものであってもよい。
斜板２４が回転されたとき、斜板２４の回転は揺動板２８を揺動させ、この揺動が連接ロッド３６を介してピストン３４に伝達されることで、ピストン３４は往復運動する。この際、揺動板２８は斜板２４の回転による引摺り回転力を受けるが、この引摺り回転力は後述する手段より打ち消され、揺動板２８が自転することはない。
【００１８】
上述したピストン３４の往復運動により流体の吸入及び圧縮を行うため、圧縮機はシリンダブロック６とシリンダヘッド８との間に挟み込まれたバルブプレート４６を備え、そして、シリンダヘッド８内にはその中央に吐出室４８、そして、この吐出室４８の外側に吐出室４８を囲む吸入室５０がそれぞれ形成されている。本実施例の圧縮機が冷凍回路の冷媒の圧縮に使用される場合、吸入室５０は冷凍回路の蒸発器に接続され、そして、吐出室４８は冷凍回路の凝縮器に接続される。
【００１９】
一方、バルブプレート４６には各シリンダボア３２毎に割り当てて吸入孔５２及び吐出孔５４を有し、これら吸入孔５２及び吐出孔５４は吸入室５０及び吐出室４８に対し、吸入弁及び吐出弁を介してそれぞれ接続可能となっている。なお、吸入弁及び吐出弁は図示されていないが、図１中には吐出弁の開度を規制するバルブリテーナ５５のみが示されている。
【００２０】
ピストン３４がバルブプレート４６との間の圧縮室の容積を増加させる方向に復動されるされると、吸入弁が開弁され、吸入室５０から吸入孔５２を通じて圧縮室内に冷媒が吸入される。この後、ピストン３４が圧縮室の容積を減少する方向に往動し、圧縮室内の冷媒は吐出弁の締切圧を越えて圧縮されると、吐出弁が開弁され、圧縮室内の圧縮冷媒は吐出孔を通じて吐出室４８内に吐出される。
【００２１】
なお、ピストン３４の往復ストロークは斜板２４の傾斜角により決定され、そして、斜板２４の傾斜角はクランク室１０の圧力により調整される。この調整を可能にするため、例えば、クランク室１０と吸入室５０とはオリフィス通路（図示しない）を介して常時され、そして、吐出室４８とクランク室１０との間は例えば電磁制御弁等の弁手段を備えた連通路（図示しない）を通じて互いに連通されている。従って、電磁制御弁の開度により吐出室４８からクランク室１０に供給される吐出冷媒量を制御することで、クランク室１０内の圧力、即ち、斜板２４の傾斜角が調整される。
【００２２】
上述したように揺動板２８の揺動運動中、引摺り回転力による揺動板２８の自転を阻止するため、本実施例の圧縮機は、各ピストン３４内に収容されたスリーブ５６を備えている。このスリーブ５６は連接ロッド３６を囲み、ピストン３４の開口端からボール３８ｂまで延び、このボール３８ｂとの当接面が球面座として形成されている。そして、ピストン３４の開口端縁はかしめによりストッパ５８として形成され、このストッパ５８ピストン３４からのスリーブ５６の抜止めをなす。従って、スリーブ５６は、球面座４０からのボール３８ｂの外れを防止するリテーナとしても機能する。
【００２３】
そして、スリーブ５６と連接ロッド３６との間には隙間６０が確保されている。具体的には、隙間６０はスリーブ５６の内周面を前記ボール３８ｂに向けて先細となる雌テーパ面に形成することで確保されている。
なお、スリーブ５６は、圧入、溶着、接着等の種々の固定方式によりピストン３４に対して固定されていてもよく、また、スリーブ５６は分割構造を有するものであってもよい。
【００２４】
上述した隙間６０は、揺動板２８の揺動に伴い、前記ボール３８ｂを中心とした連接ロッド３６の首振り運動を許容する自由度をもたらし、この結果、揺動板２８は主軸１２の回転に対し等速に回転可能となる。
一方、スリーブ５６は、連接ロッド３６の首振り運動を案内することで、揺動板２８の引摺り回転力が連接ロッド３６からスリーブ５６及びピストン３４を介してシリンダボア３２の内周壁に受け止められることになり、この結果、揺動板２８の自転が阻止される。
【００２５】
ここで、首振り運動の自由度に関して説明を追加すれば、図１に示されるように揺動板２８（主軸１２）の中心からボール３８ａまで半径（即ち、ボール３８ａの配列ピッチ円半径）をＲＰ、揺動板２８の最大傾斜角をα、連接ロッド３６のリンク長（即ち、本実施例の場合にはボール３８ａ，３８ｂの球心間距離で表される揺動長）をＬとしたとき、前記ボール３８ａの球中心の首振り運動の半径Ｃ、首振り角度β、シリンダボア３２の中心（軸線）の配列ピッチ円半径ＲＣは下式によりそれぞれ表される。
【００２６】
Ｃ＝（（１−cos α）×ＲＰ）／２
β＝２×sin−１（Ｃ／Ｌ）
ＲＣ＝ＲＰ−Ｃ
従って、連接ロッド３６における首振り運動の自由度は首振り角βで与えられる。
本発明は上述した第１実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、図２〜図６を参照しながら、他の実施例について以下に説明する。なお、他の実施例を説明するにあたり、第１実施例又は先に説明した実施例と同様な機能を発揮する部材及び部位は同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図２は第２実施例の揺動板式圧縮機を示す。
第２実施例の場合、圧縮機は図１の可変容量型ではなく、斜板２４やリング２６を省略した固定容量型である。第２実施例の場合、隙間６０はピストン３４の外周面とシリンダボア３２の内周壁との間に確保され、この場合、ピストン３４の外周面は揺動板２８に向けて先細となる雄テーパ面により形成されているが、他の手段としてシリンダボアの内周面をテーパ面として形成してよい。また、第２実施例の連接ロッド３６は揺動板２８側の一端のみにボール３８ａを有し、連接ロッド３６の他端は中実のピストン６２内に圧入されることで、ピストン６２に固定されている。なお、図２の圧縮機の場合、エンドプレート４とシリンダブロック６とは一体化して示されている。
【００２８】
図３は第３実施例の揺動板式圧縮機を示す。
第３実施例の圧縮機は、その主軸１２が電動モータ６４の出力軸からなり、電動モータ６４はハウジング２に連なるモータハウジング６６内に、その出力軸に取付けられたロータ６８及びこのロータ６８を囲むステータ／コイル７０を有する。
そして、第３実施例の場合、ピストン３４内のスリーブ７２は可撓性材料からなり、スリーブ７２は自身の撓みにより、連接ロッド３６の首振り運動を許容する自由度が確保される。
【００２９】
図４は、第４実施例での連接ロッド３６を示す。
連接ロッド３６は、前述したスリーブ５６，７２の機能を発揮する拡径部７６を有し、この拡径部７６とピストン３４の内周面との間に前述した隙間６０が確保されている。この場合、連接ロッド３６のボール３８ｂはピストン３４をかしめることで保持されている。
【００３０】
図５は、第５実施例での連接ロッド３６を示す。
連接ロッド３６のボール３８ｂは、ピン８０を介してピストン３４に固定されている。この場合、連接ロッド３６の首振り運動はピン８０の軸線回りのみにしか許容されないものの、揺動板２８の等速性を十分に改善することができる。
図６は、第６実施例でのピストン８２を示す。
【００３１】
ピストン８２は可撓性材料から形成され、連接ロッド３６と一体化されている。この場合、ピストン８２自身の撓みにより、連接ロッド３６の首振り運動を許容する自由度が確保される。
上述した第２〜第６実施例の場合にも、揺動板２８の引摺り回転力は第１実施例の場合と同様に連接ロッド及びピストンを介してシリンダボア３２の内周壁に受け止められるから、揺動板２８の回転を阻止するための構成を別に設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施例の揺動板式圧縮機を示した断面図である。
【図２】第２実施例の揺動板式圧縮機を示した断面図である。
【図３】第３実施例の揺動板式圧縮機を示した断面図である。
【図４】第４実施例での連接ロッドをピストンとともに示した図である。
【図５】第５実施例での連接ロッドをピストンとともに示した図である。
【図６】第６実施例でのピストンを連接ロッドとともに示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１２              主軸
２８              揺動板
３２              シリンダボア
３４，６２，８２  ピストン
３６              連接ロッド（変換機構）
３８ａ，３８ｂ    ボール（球継手）
４０              球面座（球継手）
５６，７２        スリーブ（手段）
６０              隙間（手段）
７６              拡径部
【図１】
0004592557.tif 000002
【図２】
0004592557.tif 000003
【図３】
0004592557.tif 000004
【図４】
0004592557.tif 000005
【図５】
0004592557.tif 000006
【図６】
0004592557.tif 000007