特許 6470086 揺動板式可変容量圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6470086

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】揺動板式可変容量圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 27/12 20060101AFI20190204BHJP

   F04B 27/18 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   F04B27/12 M

   F04B27/18

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-71563(P2015-71563)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-191347(P2016-191347A)

(43)【公開日】2016年11月10日

【審査請求日】2018年3月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】杉野 健二

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５３５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−６０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３６９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１５０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−９９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−５１０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ２７／１２

Ｆ０４Ｂ ２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端側と後端側がハウジングに回転自在に軸支された回転主軸と、前記回転主軸と共に回転し前記回転主軸に対して傾斜可能な斜板と、前記斜板の回転に伴って前記回転主軸に対して揺動してシリンダボア内のピストンを往復動させる揺動板と、前記回転主軸の中間部に設けられ前記回転主軸の回転時に前記揺動板の回転を阻止する揺動板回転阻止機構と、を備え、前記回転主軸に対する前記斜板の傾角を可変して前記ピストンのストローク量を変化させる揺動板式可変容量圧縮機であって、
前記揺動板回転阻止機構は、
前記回転主軸の軸方向に移動可能で軸回りの回転が阻止されるように前記ハウジングのガイド孔内周面に対して外周面が支持される第１支持部を有するガイド部材と、
前記ガイド部材に対して前記揺動板が揺動可能に且つ前記ガイド部材の回転阻止力が伝達するように前記揺動板と前記ガイド部材を連結する連結機構と、を備え、
前記ガイド部材は、前記回転主軸を内周面で支持する第２支持部を更に有し、
前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記回転主軸の軸方向において重複していることを特徴とする揺動板式可変容量圧縮機。

【請求項2】

前記第１支持部と前記第２支持部は、前記回転主軸の軸方向において前記斜板の最小傾角から最大傾角までの範囲で重複する請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。

【請求項3】

前記揺動板と前記ガイド部材を連結する前記連結機構は、等速ジョイントである請求項１又は２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。

【請求項4】

前記連結機構は、動力伝達用のボールをガイドするため前記ガイド部材に形成された複数のガイド溝と、前記ガイド部材の各ガイド溝と対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し外周に前記揺動板を固定支持し且つ前記斜板を軸受を介して回転可能に支持する支持部材と、互いに対向する前記ガイド溝によって保持され両ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、前記支持部材を揺動可能に支持すると共に前記回転主軸上を前記ガイド部材と共に軸方向に移動可能に前記ガイド部材と係合しその内周面で前記回転主軸を支持するスリーブと、を備えて構成された請求項３に記載の揺動板式可変容量圧縮機。

【請求項5】

前記揺動板と前記ガイド部材を連結する前記連結機構は、ユニバーサルジョイントである請求項１又は２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転主軸の回転に伴って揺動する揺動板によりピストンを往復動させる揺動板式可変容量圧縮機に関し、特に、車両エアコンシステム等の冷媒循環装置に使用される揺動板式可変容量圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の揺動板式可変容量圧縮機として、特許文献１に記載されたものが提案されている。特許文献１に記載された揺動板式可変容量圧縮機は、先端側と後端側が軸受を介してハウジングに回転自在に軸支された主軸と共に回転する斜板の回転に伴ってピストンサポートを揺動させてピストンをシリンダボア内で往復動させる。そして、ピストンサポートの回転阻止機構を主軸の中間部に設け、回転阻止機構の構造を工夫することによって、圧縮機駆動時に生じる主軸の振れ回り振動や騒音を抑制するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−９９１３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載された揺動板式可変容量圧縮機の回転阻止機構は、主軸に対して軸方向に移動可能で主軸と一体に回転するように組み込まれた斜板スリーブの外周に、この斜板スリーブと相対回転自在にサポートスリーブが挿入され、このサポートスリーブは、シリンダブロック（ハウジングの一部を構成する）内のガイド孔に主軸の軸方向にのみ移動可能に支持されている。即ち、サポートスリーブの内周面で斜板スリーブを介して主軸を支持し、このサポートスリーブをシリンダブロックのガイド孔で支持する構成となっている。しかしながら、主軸を支持するサポートスリーブの支持部とシリンダブロックのガイド孔で支持されるサポートスリーブの支持部とが、主軸の軸方向において重複していないため、圧縮機駆動時に生じる主軸の振れ回り振動等に対してサポートスリーブの支持が片持ち梁構造となり、主軸の振れ回り振動の抑制効果が十分ではない。

【0005】

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、回転阻止機構の取付け構造を工夫することにより、回転主軸の振れ回り振動を十分に抑制できる揺動板式可変容量圧縮機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】

【0006】

このため、本発明の揺動板式可変容量圧縮機は、先端側と後端側がハウジングに回転自在に軸支された回転主軸と、前記回転主軸と共に回転し前記回転主軸に対して傾斜可能な斜板と、前記斜板の回転に伴って前記回転主軸に対して揺動してシリンダボア内のピストンを往復動させる揺動板と、前記回転主軸の中間部に設けられ前記回転主軸の回転時に前記揺動板の回転を阻止する揺動板回転阻止機構と、を備え、前記回転主軸に対する前記斜板の傾角を可変して前記ピストンのストローク量を変化させる揺動板式可変容量圧縮機であって、前記揺動板回転阻止機構は、前記回転主軸の軸方向に移動可能で軸回りの回転が阻止されるように前記ハウジングのガイド孔内周面に対して外周面が支持される第１支持部を有するガイド部材と、前記ガイド部材に対して前記揺動板が揺動可能に且つ前記ガイド部材の回転阻止力が伝達するように前記揺動板と前記ガイド部材を連結する連結機構と、を備え、前記ガイド部材は、前記回転主軸を内周面で支持する第２支持部を更に有し、前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記回転主軸の軸方向において重複していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の揺動板式可変容量圧縮機によれば、圧縮機の運転時に発生する回転主軸の振れ回り振動を抑制できる。これにより、揺動板回転阻止機構の各部の接触状態が改善でき、揺動板回転阻止機構の異常摩耗等が改善でき、揺動板式可変容量圧縮機の耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る揺動板式可変容量圧縮機の構成例を示す断面図である。

【図2】図１の揺動板式可変容量圧縮機の別の運転状態における断面図である。

【図3】図１の揺動板式可変容量圧縮機の揺動板回転阻止機構を含む要部の分解斜視図である。

【図4】図１の揺動板式可変容量圧縮機の一形態例を示し、（Ａ）は部分断面図、（Ｂ）は部分正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機の一実施形態の構成例について図１〜図４を参照して説明する。

【0010】

図１は、本実施形態の揺動板式可変容量圧縮機の構成の一例であり、斜板の傾角が最大となる最大吐出容量時の運転状態を示している。図２は、図１の揺動板式可変容量圧縮機における斜板の傾角が最小となる最小吐出容量時の運転状態を示している。図３は、図１の揺動板式可変容量圧縮機における揺動板回転阻止機構を含む要部の分解斜視図を示している。図４は、図１の揺動板式可変容量圧縮機における揺動板回転阻止機構の一形態例を示している。

【0011】

この揺動板式可変容量圧縮機１は、回転主軸と共に回転する斜板の回転主軸に対する傾角を可変して、斜板の回転に伴って回転主軸に対して揺動する揺動板の揺動幅を変更することにより、ピストンのストローク量を変更してシリンダボアからの冷媒吐出容量を可変するものである。

【0012】

図１において、揺動板式可変容量圧縮機１は、中央部に配置されたシリンダブロック２と、その両側に配置されたフロントハウジング３及びリアハウジング４によりハウジングが形成され、外部から回転駆動力が入力される回転主軸５が、フロントハウジング３からシリンダブロック２部分まで貫通して設けられている。回転主軸５は、先端側がフロントハウジング３に軸受３３（ラジアル軸受）を介して、後端側がシリンダブロック２内の固定壁に軸受２２（ラジアル軸受）を介して、それぞれ回転可能に軸支されている。回転主軸５には、ロータ６が一体回転可能に固定されており、ロータ６とフロントハウジング３との間にはスラスト軸受３２が介装されている。ロータ６には、ヒンジ機構７を介して斜板８が回転主軸５に対して傾斜可能に且つ回転主軸５と共に回転可能に連結されている。シリンダブロック２の内部周縁部に配置された各シリンダボア９内には、それぞれピストン１０が往復動可能に挿入されており、ピストン１０は、コネクティングロッド１１を介して揺動板１２に連結されている。揺動板１２と斜板８との間にはスラスト軸受３１が介装され、揺動板１２が斜板８の回転に伴って揺動することにより、コネクティングロッド１１を介してピストン１０が往復動される。このピストン１０の往復動に伴って、リアハウジング４の内部周縁部に形成された吸入室１３から被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が、バルブプレート１４に形成された吸入孔１５（吸入弁は図示省略）を通してシリンダボア９に吸入され、吸入された被圧縮流体は圧縮された後、吐出孔１６（吐出弁は図示省略）を通してリアハウジング４の内部中央部に形成された吐出室１７内に吐出され、そこから外部回路へと送られる。

【0013】

前記揺動板１２は、回転主軸５の中間部に設けられた搖動板回転阻止機構２１によって回転が阻止された状態で揺動運動する。以下に、この揺動板回転阻止機構２１について説明する。

【0014】

揺動板回転阻止機構２１は、回転主軸５の軸方向に移動可能で後述する内輪回転阻止機構によって回転主軸５回りの回転が阻止されている。揺動板回転阻止機構２１は、ガイド部材として内輪２７と、揺動板１２と内輪２７とを連結する連結機構とを備える。内輪２７は、回転主軸５の軸方向に移動可能で軸回りの回転が阻止されるようにシリンダブロック２のガイド孔２Ａ内周面に対して外周面が支持される第１支持部５２と、内周面で当該内周面に取付けられたすべり軸受５１を介して回転主軸５を支持する第２支持部５３とを有する。また、前記連結機構は、いわゆる等速ジョイントとして構成されている。前記連結機構は、動力伝達用の（複数の）ボール２５をガイドするため内輪２７に形成された複数のガイド溝２６と、内輪２７の各ガイド溝２６と対向する位置にボール２５をガイドするための複数のガイド溝２８を有し、外周部に揺動板１２を固定支持し且つ斜板８を軸受２９（ラジアル軸受）を介して回転可能に支持する支持部材としての外輪３０と、内輪２７及び外輪３０に形成された互いに対向するガイド溝２６，２８によって保持され、両ガイド溝２６，２８間で圧縮されることにより動力伝達を行う前述の複数のボール２５と、軸受２３（ラジアル軸受）を介して回転主軸５を支持して回転主軸５に対し相対回転可能及び軸方向移動可能に設けられ、外輪３０を揺動可能に支持すると共に回転主軸５上を内輪２７と共に軸方向に移動可能に内輪２７と係合するスリーブ２４と、を備えて構成されている。そして、外輪３０は、互いのガイド溝２６，２８とボール２５との球面接触を介して内輪２７に対してスリーブ２４を中心に揺動可能である。また、内輪２７側からの回転阻止力がガイド溝２６，２８とボール２５との球面接触を介して外輪３０側に伝達される。

【0015】

前述した内輪回転阻止機構は、回転主軸５の回転時に、シリンダブロック２内のガイド孔２Ａと内輪２７の外周面とを互いに当接させる当接構造により構成されている。具体的には、内輪２７の外周面が、隣り合う周面と周面のなす角が６０°の略三角形状に形成された３つの周面から構成されている。また、シリンダブロック２内のガイド孔２Ａも、内輪２７の外周面に対応させて隣り合う周面と周面のなす角が６０°の略三角形状に形成された３つの周面から構成されている。そして、回転主軸５の回転に伴って内輪２７がシリンダブロック２に対して回動したとき、内輪２７の各周面の端縁部がシリンダブロック２内のガイド孔２Ａの各周面に当接して内輪２７の回転が阻止される。

【0016】

尚、本実施形態の揺動板回転阻止機構２１における内輪回転阻止機構としては、上述した当接構造に限らず、キーやスプライン等の一般的な回転規制機構でもよい。

【0017】

図４は、揺動板回転阻止機構２１において、内、外輪２７，３０の相対角度がゼロの状態を示している。図４（Ａ）に示すように、揺動板回転阻止機構２１の内輪２７及び外輪３０に形成されるガイド溝２６，２８が回転主軸５の中心軸に対して相対角度（３０°〜６０°の範囲内の相対角度）をもって配置されている。そして、一つのボールガイド４１を構成し、互いに対向する、内輪２７に形成されたガイド溝２６（ガイド溝２６の軸は４２で表示）と外輪３０に形成されたガイド溝２８（ガイド溝２８の軸は４３で表示）とが、内輪２７の軸と外輪３０の軸との相対角度がゼロの状態にて回転主軸５に垂直で且つ揺動板１２の揺動中心を通る平面４４に対し対称形態になるように配置されている。このガイド溝２６の軸４２とガイド溝２８の軸４３との交点上にボール２５が規制、支持される。また、図４（Ｂ）に示すように、揺動板回転阻止機構２１の複数のボールガイド４１のうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、この一対のボールガイド４５におけるそれぞれのボールガイド４１が、換言すれば、この部分における内、外輪に形成されたガイド溝の軸４６が、互いに平行に配置されている構成とすることができる。この構成により、前述の如く、揺動板回転阻止機構部の回転方向ガタは、内、外輪２７，３０に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まるため、クリアランスの設定、管理が容易となり、適正なクリアランスの設定によりガタを小さく抑えることが可能となる。そして、複数のボール２５は、各ボール２５を挟み込んで向き合ったガイド溝２６，２８間で圧縮方向に支持され動力伝達を行う。ボール２５は、向き合ったガイド溝２６，２８に抱き抱えられるように保持されて両ガイド溝２６，２８に接触するので、ボール２５とそれぞれのガイド溝２６，２８間の接触面積を十分に大きく確保できるようになり、接触面圧を低減することが可能になって、信頼性、振動、静粛性の面で極めて有利な構造となる。また、ボール２５の球径を小さくすることも可能で、揺動板回転阻止機構２１全体の小型化が可能となる。

【0018】

また、回転主軸５を中心としたモーメントとして与えられるボール２５にかかる負荷は、実接触面の垂直抗力として発生する。モーメントの方向に対する接触面法線の傾きが小さいほど、接触荷重が小さくなり、上記の如く平行に配置された一対のボールガイド４５が、回転主軸５の中心軸５ａを含む平面に対し対称に配置されていることにより、換言すれば、内、外輪２７，３０に形成された２組のガイド溝の軸４６が回転主軸５の中心軸５ａを含む平面に対し対称に配置されていることにより、回転方向を選ばない揺動板回転阻止機構として、ボール接触荷重を最小とすることが可能である。

【0019】

上述のように構成された揺動板回転阻止機構２１において、シリンダブロック２のガイド孔２Ａ内周面に対して外周面が支持される第１支持部５２を有する内輪２７は、回転主軸５を内周面で支持する第２支持部５３を更に有している。そして、内輪２７の第１支持部５２と第２支持部５３とは回転主軸５の軸方向において重複するように構成され、揺動板回転阻止機構２１は、回転主軸５の振れ回り振動を抑制する機能を担っている。具体的には、本実施形態では、斜板８が回転主軸５に対して直交するときの斜板８の傾角を０°としたとき、図２に示す斜板８の最小傾角から図１に示すように斜板８がロータ６に当接することにより規制される斜板８の最大傾角までの範囲で第１支持部５２と第２支持部５３とが回転主軸５に軸方向で重複するように構成されている。但し、これに限るものではない。第１支持部５２と第２支持部５３とは、少なくとも斜板８の最小傾角のときに重複していればよく、例えば斜板８の最大傾角のときに重複しなくともよい。

【0020】

かかる構成の揺動板式可変容量圧縮機１によれば、第１支持部５２と第２支持部５３が回転主軸５の軸方向で重複していることにより、回転主軸５の中間部の支持構造が従来のような片持ち梁構造とならず、圧縮機駆動時に生じる回転主軸５の振れ回り振動を有効に抑制できる。これにより、回転主軸５の回転が滑らかになり、揺動板回転阻止機構２１の各部の接触状態が改善され、揺動板回転阻止機構２１の異常摩耗等が改善され、揺動板式可変容量圧縮機１の耐久性を向上できる。また、本実施形態では、スリーブ２４でも回転主軸５が支持されているので、より一層回転主軸５の振れ回り振動を抑制でき、揺動板式可変容量圧縮機１の耐久性をより向上できる。

【0021】

尚、本実施形態では、揺動板１２と内輪２７とを連結する連結機構として、傾角が変化しても伝達される回転速度が変化しない等速ジョイントを適用したが、これに限るものではなく、例えば、傾角が変化すると伝達される回転速度が変化するユニバーサルジョイントを適用してもよい。

【0022】

また、本実施形態では、スリーブ２４と回転主軸５との間に軸受２３を介在させる構成であるが、軸受２３を省略してスリーブ２４が回転主軸５を直接支持する構成としてもよい。

【0023】

また、本実施形態では、内輪２７と回転主軸５との間にすべり軸受５１を介在させる構成としたが、すべり軸受５１を省略して内輪２７の内周面で回転主軸５を直接支持する構成としてもよい。

【0024】

なお、複数の分割部材、例えば２つの分割部材を組付けて内輪２７を形成する場合が考えられる。この場合、複数（例えば２つ）の分割部材が回転主軸とガイド孔との間に配置され、各分割部材の内面で回転主軸を支持することになる。このような各分割部材の内面すなわち、回転主軸と対向する面も「内周面」に含まれる。

【符号の説明】

【0025】

１ 揺動板式可変容量圧縮機
２ シリンダブロック
２Ａ ガイド孔
５ 回転主軸
６ ロータ
８ 斜板
９ シリンダボア
１０ ピストン
１２ 揺動板
２１ 揺動板回転阻止機構
２２，３３ ラジアル軸受
２４ スリーブ
２５ ボール
２６ ガイド溝（内輪側）
２７ 内輪
２８ ガイド溝（外輪側）
３０ 外輪
５１ すべり軸受
５２ 第１支持部
５３ 第２支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】