(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シャフトと、
このシャフト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し、前記円筒部より半径方向外方に突出するブリッジ部とで構成され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、前記シリンダボアを軸方向に延長させるように前記クランク室側へ突出する突出部が形成され、
前記ピストンの円筒部の外周面に、前記突出部のエッジ部との干渉を回避する溝が前記ピストンの摺動方向に沿って形成されている
ことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記溝が前記ピストンの円筒部の外周面の所定位置に２つ形成されていることを特徴とする請求項１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空調装置の冷媒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】
斜板式圧縮機は、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シャフトと、このシャフト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、斜板の回転につれてシリンダボア内を摺動するピストンとを備えている。
【０００３】
ピストンは、シリンダボア内を摺動する円筒部と、一対のシューを転動可能に支持し、円筒部より半径方向外方に突出するブリッジ部とで構成されている。
【０００４】
シャフトが回転すると、斜板もシャフトの回転につれて回転する。斜板の回転によりシューが斜板の摺動面上を相対回転し、斜板の回転力はピストンの直線往復運動に変換される。
【０００５】
その結果、シリンダボア内の圧縮室の容積が変化し、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。
【０００６】
このとき、ピストン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で受けるので、ピストンには倒れ荷重が発生する。
【０００７】
ところで、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。
【０００８】
そのため、ピストンには非常に大きな倒れ荷重が作用し、ピストンがシリンダボア内を摺動するとき、この倒れ荷重に起因してピストンの外周面に著しい摩耗が生じる。
【０００９】
これを防ぐため、従来、シリンダブロックのフロント側端面の中央部に、シリンダボアを軸方向へ延長させるようにクランク室側へ突出する突出部を形成した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、突出部はシリンダボアの一部だけをクランク室側へ突出させた構造にすぎないので、突出部にピストンの摺動方向と平行なエッジ部が形成される。
【００１１】
斜板の回転につれてピストンがシリンダボア内を摺動したとき、このエッジ部がピストンの円筒部外周面のボトム側に接触するため、円筒部外周面のボトム側が摩耗したり傷付いたりし、圧縮機の耐久性や信頼性を低下させてしまうという問題がある。
【００１２】
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の外周面とエッジ部との接触を防いで斜板式圧縮機の耐久性・信頼性を向上させることである。
【００１３】
【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シャフトと、このシャフト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し、前記円筒部より半径方向外方に突出するブリッジ部とで構成され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、前記シリンダボアを軸方向に延長させるように前記クランク室側へ突出する突出部が形成され、前記ピストンの円筒部の外周面に、前記突出部のエッジ部との干渉を回避する溝が前記ピストンの摺動方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１４】
ピストンの円筒部の外周面に、突出部のエッジ部との干渉を回避する溝がピストンの摺動方向に沿って形成されているので、ピストンが摺動したとき、エッジ部にピストンの円筒部の外周面を接触させないようにすることができる。
【００１５】
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、前記溝が前記ピストンの円筒部の外周面の所定位置に２つ形成されていることを特徴とする。
【００１６】
溝がピストンの円筒部の外周面に２つ形成されているので、シャフトの回転方向がいずれの場合にもエッジ部に円筒部の外周面を接触させないようにすることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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で軸方向に一体的に結合されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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６ａ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６ａから吐出された高圧の冷媒ガスが収容される。
【００２５】
シャフト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。
【００２６】
シャフト５にはスラストフランジ４０が固定され、スラストフランジ４０はシャフト５と一体に回転する。
【００２７】
シャフト５には斜板１０が傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。
【００２８】
斜板１０は、リンク機構５０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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
バルブプレート２には、圧縮室６ａと吐出室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室６ａ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。
【００３２】
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により固定されている。
【００３３】
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。
【００３４】
シャフト５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４の内壁面に回転可能に支持されている。
【００３５】
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５０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。
【００３６】
リンク機構５０は、スラストフランジ４０に設けられた突起部４５と、突起部４５に設けられたリンクピン４７と、斜板１０のブラケット１０ｃに設けられた直線的なガイド溝４６とで構成されている。
【００３７】
ガイド溝４６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。リンクピン４７はガイド溝４６に摺動可能に嵌合されている。
【００３８】
スラストフランジ４０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がリヤ側へ付勢され、ストッパ５１と斜板１０との間には皿バネ４９が装着され、この皿バネ４９の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。
【００３９】
図２はシリンダブロックの斜視図である。
【００４０】
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。
【００４１】
シリンダブロック１のシリンダボア６の外側には、通しボルト３１を挿通するための８つのボルト通し孔３０が形成されている。
【００４２】
また、シリンダブロック１のフロント側端面の中央には、シリンダボア６の軸方向へ延長させるようにクランク室８側へ所定寸法だけ突出するほぼ円筒状の突出部１１が形成されている。
【００４３】
突出部１１の外周部には８つの円弧部Ａが形成され、円弧部Ａの内周面の周方向両端（突出部１１の外周面と円弧部Ａの内周面との境界部）にはエッジ部１１ａ，１１ｂが形成されている。また、エッジ部１１ａ，１１ｂには面取りが施されている。
【００４４】
なお、突出部１１のフロント側端面と円弧部Ａの内周面との境界部１１ｃと、シリンダブロック１のフロント側端面とシリンダボア６の内周面との境界部１１ｄとにも面取りが施されている。
【００４５】
図３はピストンの斜視図、図４（ａ）は図３のＡ矢視図、図４（ｂ）は図３のＢ矢視図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【００４６】
ピストン７は円筒部７ａとブリッジ部７ｂと連結部７ｃと支持部７ｄとで構成される。
【００４７】
円筒部７ａの外周面には突出部１１のエッジ部１１ａとの干渉を回避する溝７ｅがピストン７の摺動方向に沿って形成されている。
【００４８】
溝７ｅは、斜板１０の回転方向の前側でエッジ部１１ａと対向する位置にある。
【００４９】
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に設けられ、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。
【００５０】
支持部７ｄはブリッジ部７ｂの先端部に設けられている。
【００５１】
円筒部７ａのボトム側端部と支持部７ｄとには、中心軸方向に対向し、半球状のシュー６０，６１を転動可能に支持する支持穴７ｆ，７ｇが形成されている。
【００５２】
次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動を説明する。
【００５３】
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５０を経て斜板１０に伝達され、斜板１０が回転する。
【００５４】
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。
【００５５】
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６ａ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。
【００５６】
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６ａ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。
【００５７】
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。
【００５８】
図５はピストンの倒れ荷重を説明する断面図である。
【００５９】
倒れ荷重Ｎ１、Ｎ２は図示の寸法Ｌ１、Ｌ２よって決まり、Ｌ２が短くなるほど小さくなる。
【００６０】
ここで、Ｌ１はピストン７のトップ側の倒れ荷重Ｎ１の作用点とボトム側の倒れ荷重Ｎ２の作用点との距離であり、Ｌ２はボトム側の倒れ荷重Ｎ２の作用点と斜板１０の圧縮反力Ｆの作用点との距離である。
【００６１】
したがって、シリンダブロック１に突出部１１を形成しているこの実施形態では、シリンダブロック１に突出部１１を形成していない構成に比べてボトム側の倒れ荷重Ｎ２の作用点が圧縮反力Ｆの作用点に近づき、距離Ｌ２が短くなるので、ピストン７のボトム側に作用する倒れ荷重Ｎ２が低減される。
【００６２】
なお、点線で示した矢印はシリンダブロック１に突出部１１が形成されていないときの倒れ荷重の作用点を示す。
【００６３】
この実施形態によれば、ピストン７とエッジ部１１ａとの干渉を回避することができるため、ピストン７の円筒部７ａの外周面の摩耗や傷を抑制でき、耐久性が向上する。
【００６４】
また、ピストン７のボトム側に作用する倒れ荷重Ｎ２が低減され、摺動特性が向上するので、圧縮機の駆動力を低減でき、信頼性が向上する。
【００６５】
更に、溝７ｅによって潤滑油の保持能力が向上するので、ピストン７の油膜切れが起こり難くなり、ピストン７の焼付を防止することができる。
【００６６】
なお、突出部１１の外周縁は各シリンダボア６の中心を結ぶ仮想円上にある必要はなく、その仮想円より外側であってもよい。
【００６７】
また、この実施形態では溝７ｅをエッジ部１１ａと周方向に対向する側に１本だけに形成したが、この溝７ｅの他にエッジ部１１ｃと対向する側にも溝を形成し、回転方向が逆の圧縮機にも適用できるようにしてもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
【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、ピストンとエッジ部との干渉を回避することができるため、ピストンの外周面の摩耗や傷を抑制でき、耐久性が向上する。また、ピストンのボトム側に作用する倒れ荷重が低減され、摺動特性が向上するので、圧縮機の駆動力を低減でき、信頼性が向上する。
【００７０】
請求項２記載の発明の斜板式圧縮機によれば、シャフトの回転方向を考慮することなくピストンを使用することができる。
【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斜視図である。
【図３】図３はピストンの斜視図である。
【図４】図４はシリンダブロックとピストンとの嵌合状態を示す断面図である。
【図５】図５はピストンの倒れ荷重を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダブロック
５  シャフト
６  シリンダボア
７  ピストン
７ａ  円筒部
７ｂ  ブリッジ部
７ｅ  溝
８  クランク室
１０  斜板
１１  突出部
１１ａ  エッジ部
【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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