JP2009221968A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】回転支持ピンを介してジャーナルに回転自在に支持されるスリーブにあって、スリーブの軽量化と摺動抵抗の低減化を図る。
【解決手段】駆動軸４に固定されたロータと、駆動軸４に貫通され、ロータに揺動自在に連結されたジャーナル１２と、ジャーナル１２と共に傾斜され、傾斜角度に応じたストロークでピストンを往復動させる斜板と、駆動軸４の軸方向に摺動自在で、且つ、ジャーナル１２に回転自在に支持され、ジャーナル１２の傾斜角度の変更をガイドするスリーブ１３とを備えたコンプレッサであって、スリーブ１３は、互いに間隔を開けた状態で駆動軸４の互いに対向する位置に配置され、且つ、ジャーナル１２に回転支持ピン３０ｄを介してそれぞれ回転自在に支持される一対の分割スリーブ体３０から構成された。
【選択図】図３

Description

本発明は、斜板の傾斜角度を調整してピストンのストロークを可変し、これによって冷媒の吐出容量を可変するコンプレッサに関する。

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１０に示すように、ハウジング１０１を有し、このハウジング１０１内にはクランク室１０２とこれに連通する複数のシリンダボア１０３が形成されている。ハウジング１０１にはクランク室１０２を貫通する駆動軸１０５が回転自在に支持されている。この駆動軸１０５にはロータ１０６が固定されている。このロータ１０６にはガイド孔１０６ａと連結ピン１０７を介してジャーナル１０８の一端側が連結されている。ジャーナル１０８の中心には駆動軸１０５を貫通する貫通孔１０８ａが設けられている。この貫通孔１０８ａ内には、駆動軸１０５に摺動自在に支持されたスリーブ１０９が配置されている。

スリーブ１０９とジャーナル１０８は、回転支持ピン１２０を介して回転自在に連結されている。つまり、ジャーナル１０８は、連結ピン１０７がガイド孔１０６ａを移動できる範囲内で、連結ピン１０７を支点としてスリーブ１０８にガイドされつつ揺動する。これによって、ジャーナル１０８及び下記する斜板１１０の傾斜角度を可変できる。ジャーナル１０８の外周には斜板１１０が固定され、この斜板１１０にはそれぞれ一対のシュー１１１を介して複数のピストン１１２が係合されている。

上記構成において、駆動軸１０５が回転すると、ロータ１０６と共にジャーナル１０８及び斜板１１０が揺動しつつ回転する。この斜板１１０の揺動回転によってピストン１１２がシリンダボア１０３内を往復移動し、冷媒が圧縮される。ジャーナル１０８及び斜板１１０の傾斜位置は、クランク室１０２の圧力によって可変可能であり、ジャーナル１０８及び斜板１１０の傾斜角度が可変されるとピストン１１２のストロークが可変され、これによって冷媒の吐出容量を可変することができる。

ところで、前記スリーブ１０９及び回転支持ピン１２０は、揺動するジャーナル１０８と駆動軸１０５間のガタ付きをほぼ確実に防止してガタ付きによる異音、振動等の発生を防止するために設けられている。
特開平１１−１２５１７６号公報

しかしながら、前記従来例のスリーブ１０９は、駆動軸１０５を貫通する貫通孔１０９ａを有し、駆動軸１０５の全外周に亘って配置されている。そのため、前記従来例のスリーブ１０９は、重量が重いという問題があった。又、スリーブ１０９は、駆動軸１０５の全外周面を摺動するため、摺動抵抗が大きいという問題があった。

尚、回転支持ピン１２０を用いないでジャーナル１０８に対して回転自在とするスリーブ１０９も提案されており、このような構成のスリーブ１０９は全体として回転支持ピン１２０の重量分だけ軽量化が可能である。しかし、回転支持ピン１２０を用いない場合には、スリーブ１０９の外面とジャーナル１０８の内面をそれぞれ球面として形成しなければならず、非常に高精度に加工してもガタ付きを確実に防止することはできない。

そこで、本発明は、回転支持ピンを介してジャーナルに回転自在に支持されるスリーブにあって、スリーブの軽量化と摺動抵抗の低減化を図ることができるコンプレッサを提供することを目的とする。

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、駆動軸に貫通され、ロータに揺動自在に連結されたジャーナルと、ジャーナルと共に傾斜され、傾斜角度に応じたストロークでピストンを往復動させる斜板と、駆動軸の軸方向に摺動自在で、且つ、ジャーナルに回転自在に支持され、ジャーナルの傾斜角度の変更をガイドするスリーブとを備えたコンプレッサであって、スリーブは、互いに間隔を開けた状態で駆動軸の互いに対向する位置に配置され、且つ、ジャーナルに回転支持ピンを介してそれぞれ回転自在に支持される一対の分割スリーブ体から構成されたことを特徴とする。

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、各分割スリーブ体には、回転支持ピンが一体に設けられたことを特徴とする。

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、各分割スリーブ体の外面とジャーナルの内面には、回転支持ピンの軸中心線に直交する平坦面がそれぞれ設けられ、双方の平坦面同士が当接されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２記載のコンプレッサであって、各分割スリーブ体の外面とジャーナルの内面には、回転支持ピンの軸中心線を通る中心点を中心とする球面がそれぞれ設けられ、双方の球面同士が当接されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一対の分割スリーブ体は、駆動軸の全外周に亘って配置されないため、従来例のスリーブに比べて軽量化が可能であり、摺動面積も小さい。従って、回転支持ピンを介してジャーナルに回転自在に支持されるスリーブにあって、スリーブの軽量化と摺動抵抗の低減化を図ることができる。

又、スリーブとジャーナルは回転支持ピンを介して連結されるため、ガタ付きを確実に防止できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、分割スリーブ体と回転支持ピンを別体として構成する場合に比べて部品点数を削減でき、これによって部品管理、組み付け作業等も容易となる。

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、分割スリーブ体の外面とジャーナルの内面に平坦面を作成すれば良いため、加工が容易である。

請求項４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、分割スリーブ体とジャーナル間は回転支持ピンによって回転がガイドされると共に球面同士でも回転がガイドされるため、より確実なガイドを行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（一実施形態）
図１〜図４は本発明の一実施形態を示し、図１はコンプレッサの全体断面図、図２はスリーブと駆動軸の斜視図、図３はスリーブを揺動自在にガイドする箇所の要部斜視図、図４はスリーブを揺動自在にガイドする箇所の断面図である。

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の他方の側面に弁体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。

シリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂには、下記するクランク室１０を貫通するよう駆動軸４が配置されている。駆動軸４の両端側は、ラジアル軸受部５，６を介してシリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂに回転自在に支持されている。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の回転を受けるプーリ７が固定されている。駆動軸４は、このように一端側に固定されたプーリ７より駆動力を受けて回転するよう構成されている。

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。

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が設けられている。このロータ１１にはガイド孔１１ａと連結ピン１９を介してジャーナル１２の一端側が連結されている。ジャーナル１２の中心には駆動軸４を貫通する貫通孔１２ａが設けられている。この貫通孔１２ａ内には、駆動軸４に摺動自在に支持されたスリーブ１３が配置されている。スリーブ１３の詳しい構成は、下記する。つまり、ジャーナル１２は、連結ピン１９がガイド孔１１ａを移動できる範囲内で、連結ピン１９を支点としてスリーブ１３にガイドされつつ揺動する。これによって、ジャーナル１２の傾斜角度を可変できる。ジャーナル１２の外周には斜板１５が固定されている。この斜板１５の外周部には、一対のシュー１６を介して各ピストン９の後端側が係合されている。

スリーブ１３の一端側にはバネＳ１が配置されている。このバネＳ１のバネ力によって、運転停止後に斜板１５が初期駆動位置に戻される。

駆動軸４が回転すると、ロータ１１及びジャーナル１２によって斜板１５に回転が伝達され、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の傾斜角度によって各ピストン９のストロークが可変され、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。

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、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、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に弁体３を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁体３の箇所には、吸入弁付きの吸入孔（図示せず）と吐出弁付きの吐出孔２２がそれぞれ形成されている。

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２３が形成されている。給気通路２３には圧力制御弁２４が配置されている。圧力制御弁２４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。

次に、スリーブ１３の構成を説明する。図２〜図４に示すように、スリーブ１３は、一対の分割スリーブ体３０から構成されている。一対の分割スリーブ体３０は、互いに間隔を開けた状態で駆動軸４の互いに対向する位置に配置されている。つまり、一対の分割スリーブ体３０は、全体として駆動軸４の全周に亘って配置されていない。各分割スリーブ体３０は、その内面が凹状の円周面３０ａに形成されており、この円周面３０ａの全域に亘って駆動軸４の外周面に当接されている。各分割スリーブ体３０は、その外面が球面３０ｂとこの球面３０ｂより突出する平坦面３０ｃに形成され、平坦面３０ｃの中心には回転支持ピン３０ｄが一体に形成されている。平坦面３０ｃは、回転支持ピン３０ｄの軸中心線に直交する向きに形成されている。

ジャーナル１２には、貫通孔１２ａの内面に開口するピン挿入孔１２ｂが形成されており、このピン挿入孔１２ｂに回転支持ピン３０ｄが挿入されている。この回転支持ピン３０ｄを介してジャーナル１２が回転自在に支持されている。又、ジャーナル１２の貫通孔１２ａの内面で、且つ、ピン挿入孔１２ｂの周囲には、回転支持ピン３０ｄの軸中心線に直交する方向の平坦面１２ｃが形成されており、この平坦面１２ｃにスリーブ１３の平坦面３０ｃが当接されている。

上記構成において、駆動軸４が回転すると、この回転力により斜板１５が回転し、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。

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内の冷媒ガスが断熱圧縮される。この圧縮された高温高圧の冷媒ガスが吐出孔２２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。

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、クランク室１０の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及びバネ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の前面圧による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１２の一体部材に対し連結ピン１９を中心として斜板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傾斜位置を可変し、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。

又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及びバネ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の前面圧による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１２の一体部材に対し連結ピン１９を中心として斜板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傾斜角度を可変し、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。

上記したコンプレッサ１の動作過程にあって、斜板１５の傾斜角度を変更する移動時には、一対の分割スリーブ体３０が駆動軸４の外周面上を摺動し、且つ、ジャーナル１２の回転位置を可変しつつガイドすることによって、ジャーナル１２の傾斜角度が可変される。

このような動作を行うスリーブ１３は、互いに間隔を開けた状態で駆動軸４の互いに対向する位置に配置され、且つ、ジャーナル１２に回転支持ピン３０ｄを介してそれぞれ回転自在に支持される一対の分割スリーブ体３０から構成されている。従って、一対の分割スリーブ体３０は、駆動軸４の全外周に亘って配置されないため、従来例のスリーブに比べて軽量化が可能であり、又、摺動面積も小さい。従って、回転支持ピン３０ｄを介してジャーナル１２に回転自在に支持されるスリーブ１３にあって、スリーブ１３の軽量化と摺動抵抗の低減化を図ることができる。又、スリーブ１３とジャーナル１２は回転支持ピン３０ｄを介して連結されるため、ほとんどガタ付きがなく、ガタ付きによる異音、振動等がない。

この実施形態では、各分割スリーブ体３０には、回転支持ピン３０ｄが一体に設けられている。従って、分割スリーブ体３０と回転支持ピン３０ｄを別体として構成する場合に比べて部品点数を削減でき、これによって部品管理、組み付け作業等も容易となる。

この実施形態では、各分割スリーブ体３０の外面とジャーナル１２の内面には、回転支持ピン３０ｄの軸中心線に直交する平坦面３０ｃ，１２ｃがそれぞれ設けられ、双方の平坦面３０ｃ，１２ｃ同士が当接されている。従って、分割スリーブ体３０の外面とジャーナル１２の内面に平坦面３０ｃ，１２ｃを作成すれば良いため、加工が容易である。

（スリーブの第１変形例）
図５〜図７にはスリーブの第１変形例が示され、図５はスリーブと駆動軸の斜視図、図６はスリーブを揺動自在にガイドする箇所の要部斜視図、図７はスリーブを揺動自在にガイドする箇所の断面図である。

図５〜図７に示すように、この第１変形例のスリーブ１３Ａは、前記実施形態と同様に一対の分割スリーブ体３０Ａから構成されているが、各分割スリーブ体３０Ａの構成が若干相違する。つまり、第１変形例の分割スリーブ体３０Ａには、前記実施形態のものと比較して回転支持ピンが一体に設けられておらず、その代わりにピン挿入孔３０ｅが形成されている。この第１変形例では、分割スリーブ体３０Ａとは別体に一対の回転支持ピン３１を有し、この各回転支持ピン３１が各分割スリーブ体３０Ａとジャーナル１２のピン挿入孔３０ｅ，１２ｂに挿入されている。

他の構成は、前記実施形態のものと同様であるため、図面の同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

（スリーブの第２変形例）
図８は第２変形例のスリーブと駆動軸の斜視図である。この第２変形例のスリーブ１３Ｂは、前記実施形態と同様に一対の分割スリーブ体３０Ｂから構成されているが、各分割スリーブ体３０Ｂの構成が若干相違する。つまり、第２変形例の分割スリーブ体３０Ｂには、前記実施形態のものと比較して平坦面が設けられておらず、外面が球面３０ｂのみから形成され、この球面３０ｂの中心に回転支持ピン３０ｄが突設されている。

ジャーナル（図示せず）の貫通孔の内面も、前記球面３０ｂに対応する球面（図示せず）に形成されており、各分割スリーブ体３０Ｂの外面とジャーナル（図示せず）の内面は、双方の球面３０ｂ，（図示せず）同士が当接されている。

他の構成は、前記実施形態のものと同様であるため、図面の同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

この第２変形例では、分割スリーブ体３０Ｂとジャーナル間は回転支持ピン３０ｄによって回転がガイドされると共に球面３０ｂ，（図示せず）同士でも回転がガイドされるため、より確実なガイドを行うことができる。

この第２変形例では、各分割スリーブ体３０Ｂには、回転支持ピン３０ｄが一体に設けられている。従って、分割スリーブ体３０と回転支持ピン３０ｄを別体として構成する場合に比べて部品点数を削減でき、これによって部品管理、組み付け作業等も容易となる。

（スリーブの第３変形例）
図９は第３変形例のスリーブと駆動軸の斜視図である。この第３変形例のスリーブ１３Ｃは、前記第２変形例と同様に一対の分割スリーブ体３０Ｃから構成されているが、各分割スリーブ体３０Ｃの構成が若干相違する。つまり、第３変形例の分割スリーブ体３０Ｃには、前記第２変形例のものと比較して回転支持ピン３０ｄが設けられておらず、その代わりにピン挿入孔３０ｅが形成されている。この第３変形例では、前記第１変形例と同様に、分割スリーブ体３０Ｃとは別体に一対の回転支持ピン３１を有し、この各回転支持ピン３１が各分割スリーブ体３０Ｃとジャーナル（図示せず）のピン挿入孔３０ｅ，（図示せず）に挿入されている。

他の構成は、前記実施形態のものと同様であるため、図面の同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

この第３変形例でも、分割スリーブ体３０Ｃとジャーナル（図示せず）間は回転支持ピン３１によって回転がガイドされると共に球面３０ｂ，（図示せず）同士でも回転がガイドされるため、より確実なガイドを行うことができる。

本発明の一実施形態を示し、コンプレッサの全体断面図である。 本発明の一実施形態を示し、スリーブと駆動軸の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、スリーブを揺動自在にガイドする箇所の要部斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、スリーブを揺動自在にガイドする箇所の断面図である。 第１変形例のスリーブと駆動軸の斜視図である。 第１変形例のスリーブを揺動自在にガイドする箇所の要部斜視図である。 第１変形例のスリーブを揺動自在にガイドする箇所の断面図である。 第２変形例のスリーブと駆動軸の斜視図である。 第３変形例のスリーブと駆動軸の斜視図である。 従来例のコンプレッサの全体断面図である。

符号の説明

１ コンプレッサ
４ 駆動軸
９ ピストン
１１ ロータ
１２ ジャーナル
１２ｃ 平坦面
１３，１３Ａ〜１３Ｃ スリーブ
１５ 斜板
３０，３０Ａ〜１３Ｃ 分割スリーブ体
３０ｂ 球面
３０ｃ 平坦面
３１ 回転支持ピン

Claims (4)

1. 駆動軸（４）に固定されたロータ（１１）と、前記駆動軸（４）に貫通され、前記ロータ（１１）に揺動自在に連結されたジャーナル（１２）と、前記ジャーナル（１２）と共に傾斜され、傾斜角度に応じたストロークでピストン（９）を往復動させる斜板（１５）と、前記駆動軸（４）の軸方向に摺動自在で、且つ、前記ジャーナル（１２）に回転自在に支持され、前記ジャーナル（１２）の傾斜角度の変更をガイドするスリーブ（１３）とを備えたコンプレッサ（１）であって、
   前記スリーブ（１３）は、互いに間隔を開けた状態で前記駆動軸（４）の互いに対向する位置に配置され、且つ、前記ジャーナル（１２）に回転支持ピン（３０ｄ），（３１）を介してそれぞれ回転自在に支持される一対の分割スリーブ体（３０），（３０Ａ），（３０Ｂ），（３０Ｃ）から構成されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
2. 請求項１記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記各分割スリーブ体（３０），（３０Ａ）には、前記回転支持ピン（３０ｄ）が一体に設けられたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
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、
   前記各分割スリーブ体（３０），（３０Ａ）の外面と前記ジャーナル（１２）の内面には、前記回転支持ピン（３０ｄ），（３１）の軸中心線に直交する平坦面（３０ｃ），（１２ｃ）がそれぞれ設けられ、双方の前記平坦面（３０ｃ），（１２ｃ）同士が当接されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
4. 請求項１又は請求項２記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記各分割スリーブ体（３０Ｂ，（３０Ｃ）の外面と前記ジャーナル（１２）の内面には、前記回転支持ピン（３０ｄ），（３１）の軸中心線を通る中心点を中心とする球面（３０ｂ）がそれぞれ設けられ、双方の前記球面（３０ｂ）同士が当接されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。

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