| 【発明の名称】 |
ピストン式容量可変型圧縮機 |
| 【発明者】 |
【氏名】横町 尚也
【氏名】八木 聖史
【氏名】小出 達也
【氏名】鈴木 潤也
【氏名】藤井 俊郎
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成で、運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができるピストン式容量可変型圧縮機を提供する。
【解決手段】クランク機構が配置されたクランク室５において、ハウジングの周壁部の前記クランク機構の上方に、吐出室２２からの冷媒を供給する給気通路２８の出口２８Ａを開口させる。給気通路２８の途中に制御弁２９を設け、給気通路２８を経由してクランク室５に供給する冷媒流量を調節できるようにする。冷媒中にはミスト状の潤滑油が混在されており、前記冷媒流量が少ないときでも、クランク室５が良好に潤滑される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハウジングにクランク室を区画形成し、駆動軸の回転運動を冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行うためのピストンの往復運動に変換すると共に前記クランク室の内圧に基づき前記ピストンのストロークを変更するクランク機構を前記クランク室に配置し、前記クランク室に高圧領域からの冷媒を供給する給気通路の出口を前記クランク室の前記クランク機構の上方に開口させたピストン式容量可変型圧縮機。
【請求項２】 前記給気通路に、該給気通路から前記クランク室への冷媒供給量を変更する制御弁が設けられている請求項１に記載のピストン式容量可変圧縮機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン式容量可変型圧縮機に係り、例えば、クランク室の潤滑構造に特徴を有するピストン式容量可変型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ピストン式容量可変型圧縮機は、外部駆動源により回転される駆動軸と、該駆動軸の回転運動に基づいて冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行うピストンとを備えている。前記駆動軸の回転運動は、クランク室に備えられたクランク機構によって、ピストンの往復運動に変換される。このクランク機構は、前記クランク室の内圧に基づいて前記ピストンのストロークを変更する容量可変機構としても機能する。このようなクランク機構は複数の部品から構成され、各部品が摺動し合う摺動部も多数存在する。そのため、このクランク機構を良好に機能させるために、前記摺動部の良好な摺動状態を確保することが必要となる。その確保を行うための構成として、圧縮機内を流れる冷媒ガスに潤滑油をミスト状にして混在させ、このミスト状の潤滑油で前記圧縮機内を潤滑する構成が多く採用されている。この例として、特開平１０−２９９６４７公報に開示された構成があげられる。この構成では、クランク室と該クランク室よりも高圧な領域（例えば吐出室）との間に配設されたシリンダブロックに、前記クランク室と前記高圧領域とを繋ぐ連通路を設けている。さらに、この連通路と前記クランク室の油溜まり部とを繋ぐ潤滑油吸い上げ通路を形成し、前記高圧領域から前記クランク室に向かってこの連通路を通過する冷媒ガスの圧力により前記油溜まり部から前記潤滑油吸い上げ通路を介して吸い上げた潤滑油を前記クランク室内に噴霧させるようにしている。この構成では、斜板の傾角を変更可能にするヒンジ機構が前記斜板を挟んで前記シリンダブロックとは反対側に配置されるようになっている。前述の潤滑油は、前記斜板の前記シリンダブロック側に向けて噴霧される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公報に開示された構成では、前記連通路をシリンダブロックに形成しているため、該シリンダブロックに形成されている各シリンダボア間にその形成箇所が限られてしまう。また、この構成では、ヒンジ機構が斜板を挟んでシリンダブロックとは反対側に配置されているために、前記連通路から噴霧された潤滑油が前記ヒンジ機構に行き渡りにくくなっている。更に、この構成では、前記連通路の冷媒ガスの出口が前記駆動軸よりも下方に配置されているため、前記クランク室全体へ潤滑油を行き渡らせることが更に困難になっている。特に、前記連通路を通過する冷媒ガスの流量が少ないときなどは、この傾向が顕著に現れる虞がある。
【０００４】本発明の目的は、簡単な構成で、運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができるピストン式容量可変型圧縮機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングにクランク室を区画形成し、駆動軸の回転運動を冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行うためのピストンの往復運動に変換すると共に前記クランク室の内圧に基づき前記ピストンのストロークを変更するクランク機構を前記クランク室に配置し、前記クランク室に高圧領域からの冷媒を供給する給気通路の出口を前記クランク室の前記クランク機構の上方に開口させたことを要旨とする。
【０００６】これにより、出口をシリンダブロックに開口するように配置した場合に比較して、該出口の配置についての自由度が増す。ピストンの圧縮反力を多く受ける部品など、充分な潤滑を必要とする部分が前記シリンダブロックから離間して配置されている場合などには特に有用な構成となる。また、前記出口をクランク機構の上方に開口させたことにより、冷媒中に混在するミスト状の潤滑油が前記クランク室の全体に行き渡りやすくなり、該クランク室が良好に潤滑され、特に、前記クランク機構が効率よく潤滑される。例えば、前記給気通路を経由して前記クランク室に供給される冷媒流量が少ない状態においても、前記クランク機構の上方から前記潤滑油が供給されることで、該クランク機構に供給される潤滑油量は比較的多くなる。また、前記出口をハウジングのクランク室側に設けるといった簡単な構成により前述の効果を奏するようにしたため、コストダウン効果も期待できる。
【０００７】なお、本発明におけるクランク機構の上方とは、駆動軸を通る水平面より上側で、クランク機構以外の領域を指している。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記給気通路に、該給気通路から前記クランク室への冷媒供給量を変更する制御弁が設けられていることを要旨とする。
【０００８】これにより、給気通路を、制御弁によってクランク室の内圧を調節するための圧力調節孔として兼用することができる。したがって、該給気通路とは別に前述の圧力調節孔を形成する必要がなくなるため、構造を簡単にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１に従って説明する。なお、本実施形態においては、図１の上側を圧縮機の上方、左側を前方としている。
【００１０】図１に示すように圧縮機Ｃは、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備えている。これらシリンダブロック１、フロントハウジング２、弁形成体３及びリヤハウジング４は、複数本の通しボルト１０（図１では一本のみ図示）により相互に接合固定されて圧縮機Ｃのハウジングを構成する。シリンダブロック１とフロントハウジング２とに囲まれた領域にはクランク室５が区画されている。クランク室５内には駆動軸６が前後一対のラジアル軸受け８Ａ，８Ｂによって回転可能に支持されている。シリンダブロック１の中央に形成された収容凹部内には、バネ７及び後側スラスト軸受け９Ｂが配設されている。他方、クランク室５において駆動軸６上にはラグプレート１１が一体回転可能に固定され、ラグプレート１１とフロントハウジング２の内壁面との間には前側スラスト軸受け９Ａが配設されている。一体化された駆動軸６及びラグプレート１１は、バネ７で前方付勢された後側スラスト軸受け９Ｂと前側スラスト軸受け９Ａとによってスラスト方向（駆動軸軸線方向）に位置決めされている。
【００１１】駆動軸６の前端部は、動力伝達機構ＰＴを介して外部駆動源としての車輌エンジンＥに作動連結されている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気制御によって動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機構（例えば電磁クラッチ）であってもよく、又は、そのようなクラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよい。尚、本実施形態では、クラッチレスタイプの動力伝達機構を採用している。
【００１２】図１に示すように、クランク室５内にはカムプレートとしての斜板１２が収容されている。斜板１２の中央部には挿通孔が貫設され、この挿通孔を貫通して駆動軸６が配置されている。斜板１２は、ヒンジ機構１３を介してラグプレート１１及び駆動軸６に作動連結されている。ヒンジ機構１３は、ラグプレート１１のリヤ面から突設された二つの支持アーム１４（一つのみ図示）と、斜板１２のフロント面から突設された二本のガイドピン１５（一本のみ図示）とから構成されている。支持アーム１４とガイドピン１５との連係および斜板１２の中央挿通孔内での駆動軸６との接触により、斜板１２はラグプレート１１及び駆動軸６と同期回転可能であると共に駆動軸６の軸方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸６に対し傾動可能となっている。
【００１３】ラグプレート１１と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には傾角減少バネ１６が設けられている。この傾角減少バネ１６は斜板１２をシリンダブロック１に接近する方向（傾角減少方向）に付勢する。又、駆動軸６に固着された規制リング１８と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には復帰バネ１７が設けられている。この復帰バネ１７は、斜板１２が大傾角状態（二点鎖線で示す）にあるときには駆動軸６に単に巻装されるのみで斜板その他の部材に対していかなる付勢作用も及ぼさないが、斜板１２が小傾角状態（実線で示す）に移行すると、前記規制リング１８と斜板１２との間で圧縮されて斜板１２をシリンダブロック１から離間する方向（傾角増大方向）に付勢する。なお、本件では、斜板１２の傾斜角度（傾角）を、駆動軸６に直交する仮想平面と斜板１２とがなす角度としている。
【００１４】シリンダブロック１には、駆動軸６を取り囲んで複数のシリンダボア１ａ（図１では一つのみ図示）が形成され、各シリンダボア１ａのリヤ側端は前記弁形成体３で閉塞されている。各シリンダボア１ａには片頭型のピストン２０が往復動可能に収容されており、各シリンダボア１ａ内にはピストン２０の往復動に応じて体積変化する圧縮室が区画されている。各ピストン２０の前端部は一対のシュー１９を介して斜板１２の外周部に係留され、これらのシュー１９を介して各ピストン２０は斜板１２に作動連結されている。このため、斜板１２が駆動軸６と同期回転することで、斜板１２の回転運動がその傾角に対応するストロークでのピストン２０の往復直線運動に変換される。
【００１５】なお、前側スラスト軸受け９Ａ、ラグプレート１１、斜板１２、支持アーム１４、ガイドピン１５及びシュー１９によって、駆動軸６の回転運動をピストン２０の往復運動に変換するとともにピストン２０のストロークを変更するクランク機構が構成される。
【００１６】更に弁形成体３とリヤハウジング４との間には、中心域に位置する低圧領域としての吸入室２１と、それを取り囲む高圧領域としての吐出室２２とが区画形成されている。弁形成体３は、吸入弁形成板、ポート形成板、吐出弁形成板およびリテーナ形成板を重合してなるものである。この弁形成体３には各シリンダボア１ａに対応して、吸入ポート２３及び同ポート２３を開閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポート２５及び同ポート２５を開閉する吐出弁２６が形成されている。吸入ポート２３を介して吸入室２１と各シリンダボア１ａとが連通され、吐出ポート２５を介して各シリンダボア１ａと吐出室２２とが連通される。
【００１７】吸入室２１とクランク室５とは、シリンダブロック１及び弁形成体３を貫通するように形成された抽気通路２７で接続されている。また、吐出室２２とクランク室５とは、給気通路２８で接続されており、給気通路２８の途中には制御弁２９が設けられている。給気通路２８は前記ハウジングの周壁部に形成されており、クランク室５側の開口部である出口２８Ａが前記周壁部において前記クランク機構の上方に開口するように配置されている。
【００１８】制御弁２９は、例えば、図示しない制御コンピュータからの信号に基づいて給気通路２８の開度を調節するようになっている。給気通路２８の開度を調節することで給気通路２８を介したクランク室５への高圧ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室５からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク圧Ｐｃ（クランク室の内圧）が決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、ピストン２０を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダボア１ａの内圧との差が変更され、斜板１２の傾角が変更される結果、ピストン２０のストロークすなわち吐出容量が調節される。
【００１９】吸入室２１と吐出室２２とは、外部冷媒回路３０で接続されている。外部冷媒回路３０は、凝縮器３１、膨張弁３２及び蒸発器３３を備えている。外部冷媒回路３０と圧縮機Ｃとで、車両空調装置の冷凍回路が構成されている。
【００２０】なお、圧縮機Ｃ内を流れる冷媒ガス中にはミスト状の潤滑油が混在しており、該ミスト状の潤滑油によって圧縮機Ｃ内の各可動部品の摺動部分が潤滑されるようになっている。
【００２１】次に、前述のように構成された圧縮機の作用について説明する。車輌エンジンＥから動力伝達機構ＰＴを介して駆動軸６に動力が供給されると、駆動軸６とともに斜板１２が回転する。斜板１２の回転に伴って各ピストン２０が斜板１２の傾角に対応したストロークで往復動され、各シリンダボア１ａにおいて冷媒の吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。外部冷媒回路３０から吸入室２１に供給された冷媒ガスは、吸入ポート２３を介してシリンダボア１ａに吸入され、ピストン２０の移動による圧縮作用を受けた後、吐出ポート２５を介して吐出室２２に吐出されて外部冷媒回路３０に送り出される。
【００２２】冷房負荷が大きい場合には、制御弁２９は給気通路２８の開度が小さくなるように調節される。これにより、吐出室２２から給気通路２８を経由してクランク室５へ供給される高圧冷媒ガスの量が少なくなり、クランク室５の圧力が低下し、斜板１２の傾角が大きくなって、圧縮機Ｃの吐出容量が大きくなる。給気通路２８が全閉した状態となると、クランク室５の圧力が大きく低下し、斜板１２の傾角が最大となって圧縮機Ｃの吐出容量は最大となる。
【００２３】逆に、冷房負荷が小さい場合には、制御弁２９は給気通路２８の開度が大きくなるように調節される。これにより、クランク室５の圧力が上昇し、斜板１２の傾角が小さくなって、圧縮機Ｃの吐出容量が小さくなる。給気通路２８が全開した状態となると、クランク室５の圧力が大きく上昇し、斜板１２の傾角が最小となって圧縮機Ｃの吐出容量は最小となる。
【００２４】前述の給気通路２８からの冷媒ガスは、出口２８Ａを介して前記クランク機構の上方からクランク室５に供給される。このとき、前記冷媒ガスに混在するミスト状の潤滑油も同様に出口２８Ａからクランク室５に供給され、同クランク機構を中心的に、クランク室５内やシリンダブロック１側の各可動部品の摺動部分を潤滑する。
【００２５】本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１） 出口２８Ａを含む給気通路２８を圧縮機ハウジングの周壁部に設けた。これにより、出口２８Ａの配置についての自由度が増す。例えば、給気通路２８をシリンダブロック１及び弁形成体３を貫通するように形成して出口２８Ａをシリンダブロック１に開口するように配置した場合に比較して、出口２８Ａを、斜板１２を挟んでシリンダブロック１とは反対側に開口するように配置することが容易になる。ピストン２０が圧縮作用時に受ける反力は前記クランク機構及び駆動軸６を圧縮機Ｃの前方側に押し付けようとする方向に大きく作用するため、前側スラスト軸受け９Ａやヒンジ機構１３がその反力を多く受けることになる。そのため、これらの部品や機構の円滑な作動の確保や部品寿命の延長のために、その摺動部分を円滑に摺動させるための充分な潤滑が必要となる。出口２８Ａを圧縮機ハウジングの周壁部に設けたことで、斜板１２を挟んでシリンダブロック１とは反対側に配置されている前側スラスト軸受け９Ａやヒンジ機構１３を効率よく潤滑する箇所に該出口２８Ａを配置することが可能になり、ひいては、圧縮機Ｃの良好な作動の確保や寿命の延長が可能になる。また、出口２８Ａを圧縮機ハウジングの周壁部に設けるといった簡単な構成により前述の効果を奏するようにしたため、コストダウン効果も期待できる。
【００２６】（２） 出口２８Ａを圧縮機Ｃのハウジングの周壁部において前記クランク機構の上方に開口させた。これにより、ミスト状の潤滑油がクランク室５の全体に行き渡りやすくなり、クランク室５が良好に潤滑される。特に、前記クランク機構が効率よく潤滑される。例えば、給気通路２８を経由してクランク室５に供給される冷媒流量が少ない状態においても、前記クランク機構の上方から前記潤滑油が供給されることで、該クランク機構に供給される潤滑油量は比較的多くなる。
【００２７】なお、前述の給気通路２８を経由してクランク室５に供給される冷媒流量が少ないという状態は、制御弁２９によって給気通路２８の開度が小さくなるように調節された場合の他に、斜板１２の傾角が小さい（吐出容量が少ない）状態が長く継続された場合によっても引き起こされる。吐出容量が少ない状態での運転が長く継続されると、吐出室２２の内圧が徐々に低下してクランク圧Ｐｃとの差が小さくなるためである。この吐出容量の少ない状態は、前述の制御弁２９によって給気通路２８の開度が小さくなるように調節されている状態に比較して、冬期のＯＦＦ運転時など、長時間にわたるケースが多い。そのため、この吐出容量の少ない状態においては、潤滑効率の向上によるメリットが大きくなる。
【００２８】（３） 給気通路２８に制御弁２９を設けた。これにより、給気通路２８を、制御弁２９によってクランク室５の内圧を調節するための圧力調節孔として兼用することができる。したがって、給気通路２８とは別に前記圧力調節孔を形成する必要がなくなるため、構造を簡単にすることができる。
【００２９】実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
○ 圧縮機Ｃを、揺動板等と駆動軸６とが一体回転しないタイプ、例えば、揺動（ワッブル）式としてもよい。
【００３０】○ 給気通路２８に制御弁２９を設ける代わりに、抽気通路２７に制御弁を設けてもよい。この場合、この制御弁が抽気通路２７の開度を調節することで抽気通路２７を介したクランク室５からの冷媒ガスの導出量と給気通路２８を介した冷媒ガスの導入量とのバランスが制御され、クランク圧Ｐｃが変更される。
【００３１】○ 制御弁２９を、外部側からの制御によって開度調節を行う外部制御タイプではなく、自身の自立的な制御によって開度調節を行う内部制御タイプとしてもよい。ただし、前述の実施形態に記載したようなクラッチレスタイプの圧縮機においては、制御弁２９は外部制御タイプとした方が好ましい。
【００３２】次に、前記実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、その効果とともに以下に記載する。
（１） 請求項１または２に記載の発明において、ピストン式容量可変圧縮機を、斜板と駆動軸とが一体回転するタイプとする。この場合、斜板と駆動軸とが一体回転するタイプのピストン式容量可変圧縮機において簡単な構成で運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができる。
【００３３】（２） 請求項１または２に記載の発明において、ピストン式容量可変圧縮機を、斜板と駆動軸とが一体回転しないタイプとする。この場合、斜板と駆動軸とが一体回転しないタイプのピストン式容量可変圧縮機において簡単な構成で運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができる。
【００３４】（３） 請求項１または２に記載の発明において、前記出口を、前記クランク機構の前記駆動軸方向についての支持を行うスラスト軸受け及び／または前記ピストンのストロークを変更するためのヒンジ機構に向けて形成する。この場合、前記スラスト軸受けや前記ヒンジ機構が効率よく潤滑される。
【００３５】（４） 請求項１に記載の発明において、前記クランク室から低圧領域へ冷媒を導出する抽気通路を設け、該抽気通路に、前記クランク室から前記低圧領域への冷媒導出量を変更する制御弁を設ける。この場合、抽気通路を、制御弁によってクランク室の内圧を調節するための圧力調節孔として兼用することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記載の発明によれば、ピストン式容量可変型圧縮機において、簡単な構成で、運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
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| 【出願日】 |
平成１２年６月１４日（２０００．６．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５５５７０（Ｐ２００１−３５５５７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７８３９７（Ｐ２０００−１７８３９７） |
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