(57)【要約】【課題】揺動部材がヒンジ機構を介してスムーズに揺動する。【解決手段】駆動軸４に固定されたロータ１１と、ロータ１１にヒンジ機構３０を介して支持され、ヒンジ機構３０を支点として揺動し、傾斜角度が可変される揺動部材１３と、揺動部材１３の揺動によって往復移動し、且つ、揺動部材１３の傾斜角度の応じて往復ストロークが可変されるピストンとを備えたコンプレッサであって、ヒンジ機構３０は、ロータ１１に設けられたカム凹部３１と、揺動部材１３に設けられたカム突起部３２と、カム凹部３１とカム突起部３２の互いに対向する一対の側面の間に配置されたほぼ半球形状の一対のシュー３３を備え、揺動部材１３に設けられたカム突起部３２の一対の側面には、球面溝３２ｂがそれぞれ設けられ、各球面溝３２ｂにシュー３３が配置され、カム凹部３１とカム突起部３２の互いに対向する側面間が隙間ｄを介して配置された。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（４）に固定されたロータ（１１）と、前記ロータ（１１）にヒンジ機構（３０）を介して支持され、前記ヒンジ機構（３０）を支点として揺動することによって傾斜角度が可変される揺動部材（１３）と、前記揺動部材（１３）の揺動によって往復移動し、且つ、前記揺動部材（１３）の傾斜角度の応じて往復ストロークが可変されるピストン（９）とを備えたコンプレッサ（１）であって、
前記ヒンジ機構（３０）は、前記ロータ（１１）と前記揺動部材（１３）のいずれか一方に設けられたカム凹部（３１）と、前記ロータ（１１）と前記揺動部材（１３）の他方に設けられ、前記カム凹部（３１）に挿入されたカム突起部（３２）と、前記カム凹部（３１）と前記カム突起部（３２）の互いに対向する一対の側面の間に配置され、外面に球面を有する一対のシュー（３３）とを備え、
前記揺動部材（１３）に設けられた前記カム凹部（３１）又は前記カム突起部（３２）の一対の側面には、球面溝（３２ｂ）がそれぞれ設けられ、前記各球面溝（３２ｂ）に前記シュー（３３）が配置され、前記各シュー（３３）によって前記カム凹部（３１）と前記カム突起部（３２）の側面が隙間を介して配置されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
【請求項２】
請求項１記載のコンプレッサ（１）であって、
前記カム凹部（３１）は前記ロータ（１１）に設けられ、前記カム突起部（３２）は前記揺動部材（１３）に設けられ、前記球面溝（３２ｂ）は前記カム突起部（３２）に設けられたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のコンプレッサ（１）であって、
前記各シュー（３３）は、鋼材にて形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板の傾斜角度を可変することによって冷媒の吐出容量を可変できるコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のコンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。このコンプレッサ１００は、図５に示すように、内部にクランク室１０１とこれに連通する複数のシリンダボア１０２が形成されたハウジング１０３を有する。このハウジング１０３のクランク室１０１には駆動軸１０４が回転自在に配置され、駆動軸１０４にはロータ１０５が固定されている。ロータ１０５にはヒンジ機構１０６を介して揺動部材である斜板１０７の一端が支持されている。斜板１０７は、ヒンジ機構１０６の摺動ガイド面１１０ｂにガイドされて揺動することによって傾斜角度が可変できるように構成されている。ヒンジ機構１０６の構成は、下記に詳述する。斜板１０７の外周には、それぞれ一対のシュー１０８を介してピストン１０９が複数係合されている。各ピストンはハウジング１０３内のシリンダボア１０２に往復移動自在に配置されている。
【０００３】
ヒンジ機構１０６は、図５及び図６に示すように、ロータ１０５に設けられたカム凹部１１０と、斜板１０７に設けられ、カム凹部１１０に挿入されたカム突起部１１１とから構成されている。カム凹部１１０の内面には、一対のロータ側摺動面１１０ａと摺動ガイド面１１０ｂが形成されている。カム突起部１１１の外面には、摺動ガイド面１１０ｂに当接する被ガイド面１１１ａと一対のロータ側摺動面１１０ａに当接する揺動側摺動面１１１ｂがそれぞれ形成されている。
【０００４】
上記構成において、駆動軸１０４が回転すると、この回転がロータ１０５及びヒンジ機構１０６を介して斜板１０７に伝達され、斜板１０７が揺動しつつ回転する。この斜板１０７の揺動によってピストン１０９がシリンダボア１０２内を往復移動し、冷媒が圧縮される。斜板１０７の傾斜角度はクランク室１０１の圧力によって可変可能であり、斜板１０７の傾斜角度が可変されると、ピストン１０９のストロークが可変され、これによって冷媒の吐出容量が可変される。
【０００５】
上記動作過程にあって、ロータ１０５からの回転は、カム凹部１１０のロータ側摺動面１１０ａがカム突起部１１１の揺動側摺動面１１１ｂを押圧することによって斜板１０７に伝達される。又、斜板１０７は、カム凹部１１０の摺動ガイド面１１０ｂにカム突起部１１１の被ガイド面１１１ａがガイドされることによって揺動し、この揺動時にはカム凹部１１０の摺動ガイド面１１０ｂ及び一対のロータ側摺動面１１０ａとカム突起部１１１の被ガイド面１１１ａ及び一対の揺動側摺動面１１１ｂ間が摺動する。
【特許文献１】特開２００４−６８７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来例では、カム凹部１１０の各ロータ側摺動面１１０ａとカム突起部１１１の各揺動側摺動面１１１ｂの間には、製造公差、摺動面間の摩耗などによって隙間が発生する。すると、この隙間によるこじりによって斜板１０７がスムーズに揺動されないという問題がある。又、こじりが発生しない場合でも、カム凹部１１０とカム突起部１１１間はロータ側摺動面１１０ａが揺動側摺動面１１１ｂとが面接触した状態で摺動するため、摺動抵抗が大きく斜板１０７がスムーズに揺動されないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、揺動部材がヒンジ機構を介してスムーズに揺動できるコンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する請求項１の発明は、駆動軸に固定されたロータと、ロータにヒンジ機構を介して支持され、ヒンジ機構を支点として揺動することによって傾斜角度が可変される揺動部材と、揺動部材の揺動によって往復移動し、且つ、揺動部材の傾斜角度の応じて往復ストロークが可変されるピストンとを備えたコンプレッサであって、ヒンジ機構は、ロータと揺動部材のいずれか一方に設けられたカム凹部と、ロータと揺動部材の他方に設けられ、カム凹部に挿入されたカム突起部と、カム凹部とカム突起部の互いに対向する一対の側面の間に配置され、外面に球面を有する一対のシューとを備え、揺動部材に設けられたカム凹部又はカム突起部の一対の側面には、球面溝がそれぞれ設けられ、各球面溝にシューが配置され、各シュー３３によってカム凹部とカム突起部の側面が隙間を介して配置されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のコンプレッサであって、カム凹部はロータに設けられ、カム突起部は揺動部材に設けられ、球面溝はカム突起部に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコンプレッサであって、各シューは、鋼材にて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、カム凹部とカム突起部がそれぞれシューを介して接触するため、摺動面積が小さく、しかも、揺動部材がシューの球面で回転するため、回転運動の摺動抵抗自体も小さい。従って、揺動部材がヒンジ機構を介してスムーズに揺動できる。
【００１２】
又、カム凹部の内側面とカム突起部の外側面の間はシューによって隙間を介して対向し、揺動部材が正規の位置から傾斜してもカム凹部の内側面とカム突起部の外側面の間にこじりが発生しないため、こじりによって揺動部材がスムーズに揺動できないという不具合がない。
【００１３】
更に、カム凹部とカム突起部間がガタ付かない寸法のシューを選択可能であり、このようなシューを使用することによってガタ付きによる異音の発生を防止できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、シューの摺動による摩耗を極力防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示し、図１はコンプレッサの断面図、図２（ａ）はヒンジ機構の側面図、図２（ｂ）はヒンジ機構の断面図、図３は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４はこじりが発生しない理由を説明するためのヒンジ機構の要部概略図である。
【００１８】
図１に示すように、コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、シリンダブロック２ａと、このシリンダブロック２ａの一方の側面に配置されたフロントヘッド２ｂと、シリンダブロック２ａの他方の側面に弁プレート３を介して配置されたリアヘッド２ｃとが組み付けられることによって構成されている。
【００１９】
ハウジング２の中心には駆動軸４が配置されている。駆動軸４は、両側の軸受部５ａ，５ｂによってハウジング２に回転自在に支持されている。この駆動軸４は、その一端側がフロントヘッド２ｂより外に突出し、この突出した箇所にエンジンからの回転力を受けるプーリ（図示せず）が設けられている。
【００２０】
シリンダブロック２ａには複数のシリンダボア８が形成されている。複数のシリンダボア８は、駆動軸４を中心とする円周上に等間隔に形成されている。各シリンダボア８には、ピストン９が摺動自在に配置されている。
【００２１】
フロントヘッド２ｂには、複数のシリンダボア８に連通するクランク室１０が形成されている。クランク室１０には、駆動軸４の外周に固定されたロータ１１と、駆動軸４の外周に軸方向に移動自在に配置されたスリーブ１２と、ロータ１１と共に回転するようヒンジ機構３０を介して支持された揺動部材１３とがそれぞれ設けられている。
【００２２】
揺動部材１３は、スリーブ１２の外周側に配置されたジャーナル１４と、このジャーナル１４の外周に固定された斜板１５とから構成されている。ジャーナル１４は、スリーブ１２に回転自在に支持され、ヒンジ機構３０を支点としてスリーブ１２に案内されながら揺動できるようになっている。ヒンジ機構３０の詳しい構成は、下記に詳述する。
【００２３】
スリーブ１２の両端には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１５が初期駆動位置に戻される。斜板１５の外周には、一対のシュー１６を介してピストン９が係合されている。
【００２４】
駆動軸４が回転すると、ロータ１１からヒンジ機構３０を介してジャーナル１４及び斜板１５に回転が伝達され、これによってジャーナル１４及び斜板１５が揺動しつつ回転する。この斜板１５の揺動によって各ピストン９がシリンダボア８内を往復移動する。又、斜板１５は、ヒンジ機構３０を支点として傾斜角度が可変され、これによって各ピストン９のストロークが可変されて冷媒の吐出容量が可変される。斜板１５の傾斜角度が調整されるメカニズムについては、作用の箇所で説明する。
【００２５】
リアヘッド２ｃには、冷媒ガスの吸入室２０と吐出室２１とが形成されている。吸入室２０は、吸入ポート（図示せず）を介して冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。吐出室２１は、吐出ポート（図示せず）を介して冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。又、吸入室２０と吐出室２１は、各シリンダボア８に弁プレート３を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁プレート３の箇所には、吸入弁付きの吸入孔２３と吐出弁付きの吐出孔２４がそれぞれ形成されている。
【００２６】
また、クランク室１０と吸入室２０との間には、常時連通する抽気通路（図示せず）が形成されている。クランク室１０と吐出室２１との間には、給気通路（図示せず）が形成されている。給気通路には圧力制御弁（図示せず）が配置されている。圧力制御弁の開度を制御することによってクランク室１０の圧力を調整できるよう構成されている。
【００２７】
次に、ヒンジ機構３０を説明する。図２（ａ）、（ｂ）及び図３に示すように、ヒンジ機構３０は、ロータ１１に一体に設けられたカム凹部３１と、ジャーナル１４に設けられ、カム凹部３１に挿入されたカム突起部３２と、カム凹部３１の内側面とカム突起部３２の外側面の間に配置された一対のシュー３３とから構成されている。カム凹部３１，カム突起部３２及びシュー３３は、それぞれ鋼にて形成されている。
【００２８】
カム凹部３１の一対の内側面には、一対のシュー摺動面３１ａが形成されている。カム凹部３１の内面の奥面には、摺動ガイド面３１ｂに形成されている。カム突起部３２の挿入先端面には、摺動ガイド面３１ｂが当接される被ガイド面３２ａが形成されており、摺動ガイド面３１ｂにガイドされることによってジャーナル１４が所望の軌跡に沿って揺動する。カム突起部３２の外側面は、一対のシュー摺動面３１ａに対向し、カム突起部３２の外側面には球面溝３２ｂがそれぞれ形成されている。
【００２９】
各シュー３３は、ほぼ半球形状であり、その外面は球面とフラット面とから構成されている。各シュー３３は、その球面がカム突起部３２の球面溝３２ｂの内面に当接された状態で収容され、フラット面がカム凹部３１のシュー摺動面３１ａに当接されている。カム凹部３１のシュー摺動面３１ａとカム突起部３２の外側面との間には、シュー３３によって隙間ｄが形成される。
【００３０】
上記構成において、駆動軸４が回転すると、この回転力によりジャーナル１３が回転し、このジャーナル１３の回転によって斜板１５が回転することなく揺動する。この斜板１５の揺動によって、複数のピストン９がシリンダボア８内を往復動する。そして、ピストン９の吸入行程（上死点から下死点に移動する行程）では、シリンダボア８内の減圧によって吸入孔（図示せず）が開口する。これによって、冷媒ガスが吸入室２０よりシリンダボア８に供給される。
【００３１】
ピストン９の圧縮行程（下死点から上死点に移動する行程）では、吸入孔（図示せず）が閉口し、ピストン９によってシリンダボア８内の冷媒ガスが圧縮される。この圧縮された高温高圧の冷媒ガスが吐出孔２４より吐出室２１に排出される。吐出室２１に吐出された高温高圧の冷媒は、吐出ポート（図示せず）よりコンプレッサ１外に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再びコンプレッサ１に戻ってくる。
【００３２】
このようなコンプレッサ１の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、圧力制御弁によって給気通路を介してクランク室１０に送られる冷媒量が減らされ、クランク室１０の圧力が低圧側に調整される。すると、図１において、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで揺動する。この揺動によって斜板１５の傾斜角度が大きくなる。斜板１５の傾斜角度が大きくなると、各ピストン９の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。
【００３３】
又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、圧力制御弁によって給気通路を介してクランク室１０に送られる冷媒量が増やされ、クランク室１０の圧力が高圧側に調整される。すると、図１において、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで揺動する。この揺動によって斜板１５の傾斜角度が小さくなる。斜板１５の傾斜角度が小さくなると、各ピストン９の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。コンプレッサ１は、このような運転によって省動力化が図られる。
【００３４】
上記動作過程にあって、ロータ１１からの回転は、カム凹部３１のシュー摺動面３１ａがシュー３３を介してカム突起部３２の球面溝３２ｂを押圧することによってジャーナル１４に伝達される。又、ジャーナル１４及び斜板１５は、カム凹部３１の摺動ガイド面３１ｂにカム突起部３２の被ガイド面３２ａがガイドされることによって揺動し、この揺動時にはカム凹部３１のシュー摺動面３１ａとシュー３３のフラット面間と、シュー３３の球面とカム突起部３２の球面溝３２ｂ間のみが摺動する。
【００３５】
以上、説明したように、ヒンジ機構３０は、ロータ１１に設けられたカム凹部３１と、ジャーナル１４に設けられ、カム凹部３１に挿入されたカム突起部３２と、カム凹部３１とカム突起部３２の互いに対向する一対の側面の間に配置され、外面に球面を有する一対のシュー３３を備え、ジャーナル１４に設けられたカム突起部３２の一対の外側面には、球面溝３２ｂがそれぞれ設けられ、各球面溝３２ｂにシュー３３が配置され、各シュー３３によってカム凹部３１とカム突起部３２の側面が隙間ｄを介して配置されている。従って、カム凹部３１とカム突起部３２がそれぞれシュー３３を介して接触するため、摺動面積が小さく、しかも、ジャーナル１４がシュー３３の球面で回転するため、回転運動の摺動抵抗自体も小さい。従って、揺動部材１３がヒンジ機構３０を介してスムーズに揺動できる。
【００３６】
又、カム凹部３１のシュー摺動面（内側面）３１ａとカム突起部３２の外側面の間はシュー３３によって隙間ｄを介して対向するため、図４にて仮想線で示すように、揺動部材１３が正規の位置から傾斜してもカム凹部３１のシュー摺動面（内側面）３１ａとカム突起部３２の外側面の間にこじりが発生しないため、こじりによって揺動部材１３がスムーズに揺動できないという不具合がない。
【００３７】
更に、カム凹部３１のシュー摺動面（内側面）３１ａとカム突起部３２の球面溝３２ｂの間に隙間なく配置される寸法のシュー３３を選択可能であり、このようなシュー３３を使用することによってガタ付きによる異音の発生を防止できる。
【００３８】
この実施形態では、カム凹部３１はロータ１１に設けられ、カム突起部３２はジャーナル１４に設けられ、カム突起部３２の内側面に球面溝３２ｂが設けられているが、カム凹部３１をジャーナル１４に、カム突起部３２をロータ１１に設けると共にカム凹部３１の内側面に球面溝３２ｂを設けても良い。
【００３９】
この実施形態では、各シュー３３は、鋼材にて形成されているので、シュー３３の摺動による摩耗を極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示し、コンプレッサの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、（ａ）はヒンジ機構の側面図、（ｂ）はヒンジ機構の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、こじりが発生しない理由を説明するためのヒンジ機構の要部概略図である。
【図５】従来例のコンプレッサの断面図である。
【図６】従来例のヒンジ機構の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  コンプレッサ
４  駆動軸
９  ピストン
１１  ロータ
１３  揺動部材
３０  ヒンジ機構
３１  カム凹部
３２  カム突起部
３２ｂ  球面溝
３３  シュー
【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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