JPWO2003067087A1

JPWO2003067087A1 - Variable capacity swash plate compressor

Info

Publication number: JPWO2003067087A1
Application number: JP2003566411A
Authority: JP
Inventors: 壱田畑; 孝則寺屋; 石田　欣之; 欣之石田; 裕通田邊
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: WO2003067087A1; JP4314405B2

Abstract

シャフトに傾斜可能に装着され、シャフトと一体に回転する斜板１０と、この斜板１０を挟むように配置される一対のシュー６０，６１を介して斜板１０に連結されるピストンとを備え、斜板１０の傾斜角に応じてピストンのストローク量が決まる可変容量型斜板式圧縮機において、一方のシュー６０の平面部６０ａが接触する斜板１０のフロント側摺動面１０ａの中心部側領域に環状の溝１０ｃを形成した。これにより、斜板１０の傾斜角が最大のときシュー６０の平面部６０ａとの接触面積を最大にし、斜板１０の傾斜角が最小のときシュー６０の平面部６０ａとの接触面積を最小にした。A swash plate 10 that is tiltably mounted on the shaft and rotates integrally with the shaft, and a piston that is coupled to the swash plate 10 via a pair of shoes 60 and 61 disposed so as to sandwich the swash plate 10. In the variable displacement swash plate compressor, the stroke amount of the piston is determined according to the inclination angle of the swash plate 10, the center side of the front side sliding surface 10 a of the swash plate 10 in contact with the flat portion 60 a of one shoe 60. An annular groove 10c was formed in the region. Thereby, when the inclination angle of the swash plate 10 is maximum, the contact area with the flat portion 60a of the shoe 60 is maximized, and when the inclination angle of the swash plate 10 is minimum, the contact area with the flat portion 60a of the shoe 60 is minimized. did.

Description

技術分野
この発明は可変容量型斜板式圧縮機に関する。
背景技術
従来の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機は、斜板とピストンとを備えている。
斜板はシャフトに傾斜可能に装着され、シャフトと一体に回転する。ピストンは斜板を挟むように配置される一対のシューを介して斜板に連結される。この可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機では、斜板の傾斜角に応じてピストンのストローク量が決まる。
可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機では最小吐出容量のとき、斜板の傾斜角がほぼ０°の状態になる。
斜板の傾斜角がほぼ０°のときの可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機各部の消費動力を測定したところ、シューが斜板上を相対的に摺動するときの潤滑油の粘性抵抗による消費動力が、全体の消費動力の半分近くを占めることが判明した。
この消費動力を低減するには次の３つの手段が考えられる。
▲１▼シューのサイズを小さくしてシューの斜板に対する接触面積を減らす。
▲２▼シューと斜板との間のクリアランスを大きくする。
▲３▼斜板にシューの直径よりも幅の狭い環状帯を形成し、その環状帯の外側及び内側にそれぞれ環状凹部を形成して、環状帯の部分だけがシューと接触するようにし、斜板のシューに対する接触面積を減らす。
しかし、これらの手段では次のような問題が生じる。
▲１▼の手段では最大吐出容量時のシューの摺動面にかかる面圧が通常の大きさのシューの摺動面にかかる面圧よりも高くなるので、シューの摺動面が傷み易く、シューの信頼性が低下する。
▲２▼の手段では斜板の摺動面とピストンのシュー受け面との間でシューがばたついて異音が発生するとともに、またシューが損傷する等の問題が生じる。
▲３▼の手段では環状帯の面積の設定が困難である。例えば、最小吐出容量時の消費動力をより小さくするために環状帯の面積を小さくすると、最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧が高くなり、シューや斜板に悪影響をおよぼす。反対に最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧を下げるために環状帯の面積を大きくすると、最小吐出容量時の消費動力を十分に低減することができない。
▲３▼の手段に近似する発明が特開平８−１５９０２４号公報に開示されている。この公報に開示される発明は固定容量型斜板式圧縮機用に関するのものであり、最小吐出容量時の消費動力の低減については一切考慮されていない。この公報には、単に斜板とシューとの間の潤滑性を良くし、その発明の副次的な効果として、消費動力の低減効果が開示されている。この効果は、環状帯の外側部分を彫った分だけ斜板の厚みが薄くなり、斜板の外周面と両頭ピストンとの接触面積が小さくなることによって生じるものである。したがって、この公報に開示された発明を単に可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機に適用しても最小吐出容量時の動力低減効果をそれ程得られない。最小吐出容量時の潤滑油の粘性抵抗による消費動力を低減するには、やはり環状帯の面積を狭くしなければならないが、そのようにすると上述のように最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧が高くなる。
この発明は、最大吐出容量時のシュー及び斜板にかかる面圧を高くせずに、最小吐出容量時の消費動力を低減できる可変容量型斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
発明の開示
前述の目的を解決するためにこの発明は、シャフトに傾斜可能に装着され、前記シャフトと一体に回転する斜板と、この斜板を挟むように配置される一対のシューを介して前記斜板に連結されるピストンとを備え、前記斜板の傾斜角に応じて前記ピストンのストローク量が決まる可変容量型斜板式圧縮機において、少なくとも前記一対のシューのうちの一方のシューの平面部が接触する前記斜板のフロント側摺動面に、前記斜板の傾斜角が最大のとき前記一方のシューの平面部との接触面積を最大にし、前記斜板の傾斜角が最小のとき前記一方のシューの平面部との接触面積を最小にする溝を形成した。
斜板の傾斜角が最大のとき一方のシューの平面部との接触面積が最大になり、斜板の傾斜角が最小のとき一方のシューの平面部との接触面積が最小になる。
このため、最大吐出容量時はシューの平面部と斜板との接触面積が大きくなり、最小吐出容量時はシューの平面部と斜板との接触面積が小さくなるので、最大吐出容量時のシュー及び斜板にかかる面圧を高くさせずに最小吐出容量時の消費動力を低減することができる。
好ましくは、前記溝が前記斜板の中心点を中心とする環状の溝であり、この溝が前記斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置していることを特徴とする。
上述のように溝を斜板の中心点を中心とする環状の溝とし、この溝を斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置させれば、斜板の傾斜角が最大のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最大にすることができ、斜板の傾斜角が最小のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最小にすることができる。
このため、溝を斜板の中心点を中心とする環状の溝とし、この溝を斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置させれば、斜板の傾斜角が最大のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最大にすることができ、斜板の傾斜角が最小のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最小にすることができるので、簡単な構成で所期の効果を奏することができる。
好ましくは、圧縮機がクラッチレス圧縮機である。
発明を実施するための最良の形態
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明の第１実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機を示す縦断面図、第２図は斜板及びシューの断面図、第３図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図（ａ）はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図（ｂ）はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、第４図は斜板の傾斜角が最小のときの第２図のＡ部の拡大断面図、第５図は斜板の傾斜角が最大のときの第２図のＡ部の拡大断面図である。
この可変容量型斜板式クラッチレス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。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。
シリンダブロック１には、シャフト５を中心とする円周に沿って一定間隔おきにシリンダボア６が形成されている。
また、第１図に示すように、シリンダブロック１の中央部には中央孔１ａが形成されている。この中央孔１ａはシリンダブロック１の厚さ方向へ貫通している。また後述するスラスト軸受２４及びラジアル軸受２５は中央孔１ａに収容されている。
各シリンダボア６内にはピストン７が摺動可能に挿入されている。ピストン７の一端部には、後述する２つ一組のシュー６０，６１を転動可能に支持する凹面部５０ａ，５０ｂが形成されている。
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、フロントヘッド４の先端部にはシャフトシール１９が設けられている。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。
吸入室１３には圧縮室２２に供給する低圧の冷媒ガスが溜まる。吐出室１２は吸入室１３の周囲に位置している。吐出室１２には圧縮室２２から高圧の冷媒ガスが吐出される。
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の他端部はラジアル軸受２５及びスラスト軸受２４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。
スラストフランジ４０は、シャフト５に固定され、シャフト５と一体に回転する。
斜板１０は、リンク機構４１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。
斜板１０は、ヒンジボール９を介してシャフト５に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。
斜板１０はフロント側摺動面１０ａ及びリヤ側摺動面１０ｂを有する。第３図に示すように、フロント側摺動面１０ａには環状の溝１０ｃが形成されており、リヤ側摺動面１０ｂには溝が形成されていない。溝１０ｃは斜板１０のシュー６０に対する接触面積を小さくするために形成され、フロント側摺動面１０ａ上のシュー６０の環状の摺動領域Ｆ（第３図（ａ）の２つの２点鎖線の間に形成される領域）よりも小さい。この実施形態では、最小吐出容量時、後述するシュー６０の平面部６０ａのおよそ１／３の部分が溝１０ｃ上に位置している。フロント側摺動面１０ａ上のシュー６０の環状の摺動領域Ｆよりも外側の部分には溝は形成されていない。なお、リヤ側摺動面１０ｂ上のシュー６１の環状の摺動領域を第３図（ｂ）においてＦ´で示す。
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。
各ピストン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。
第４図及び第５図に示すように、シュー６０，６１はそれぞれ平面部６０ａ，６１ａ及び球面部６０ｂ，６１ｂを有する。平面部６０ａ，６１ａはそれぞれ斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂに接触する。球面部６０ｂ，６１ｂは前述のようにそれぞれピストン７の凹面部５０ａ，５０ｂに転動可能に支持される。
バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出室１２とを連通させる吐出ポート１５と、圧縮室２２と吸入室１３とを連通させる吸入ポート１６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。
吐出ポート１５は吐出弁１７により開閉され、吸入ポート１６は吸入弁２１により開閉される。
シャフト５のフロント側端部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。
スラストフランジ４０にリンク機構４１を介して連結されている斜板１０はシャフト５と直角な面に対して傾斜可能である。
次に、この可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の作動を説明する。
図示しない車載エンジンの回転力がシャフト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からリンク機構４１を介して斜板１０に伝達され、斜板１０がシャフト５を中心として回転する。この斜板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からの回転力はピストン７の直線往復運動に変換される。
ピストン７はシリンダボア６内を往復運動し、その結果シリンダボア６内の圧縮室２２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、斜板１０の傾斜角に応じた容量の高圧冷媒ガスが吐出される。
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２２へ低圧の冷媒ガスが吸入され、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。
クランク室８内の圧力が増加したとき、斜板１０はデストローク方向（斜板１０の傾斜角が小さくなる方向）へ動き、その結果ピストン７のストローク量が少なくなって吐出容量が減少する。
反対にクランク室８内の圧力が減少したとき、斜板１０はストローク方向（傾斜角が大きくなる方向）へ動き、その結果ピストン７のストローク量が増えて吐出容量が多くなる。
シュー６０，６１はピストン７の凹面部５０ａ，５０ｂによって転動可能に保持されているので、シュー６０，６１はピストン７とともにシャフト５の軸線ａと平行な方向へ直線的に動く。一方、斜板１０はヒンジボール９に転動可能に取り付けられているので、斜板１０が傾くとき斜板１０の外周部はヒンジボール９を中心にして円弧を描く。このようなシュー６０，６１の動きと斜板１０の外周部の動きとの違いにより、斜板１０の傾斜角が大きくなるほどシュー６０，６１は斜板１０の外周部の方へ相対的に移動する。
第４図に示すように、斜板１０の傾斜角度が最小のとき、溝１０ｃの外周縁はシュー６０の中心部近くに位置しており、シュー６０の斜板１０に対する接触面積Ａ２はシュー６０の平面部６０ａの面積Ａ１のおよそ２／３程度になっている。
第４図に示す状態から第５図に示す状態（斜板１０の傾斜角が最大の状態）になるとき、シュー６０，６１は斜板１０の外周部の方へ相対的に移動する。この結果、溝１０ｃの外周縁はシュー６０の外周縁近くに移動し、これに伴いシュー６０の斜板１０に対する接触面積Ａ３はシュー６０の平面部６０ａの面積Ａ１よりも僅かに小さい程度になる。
以上のように、最小吐出容量時にはシュー６０の接触面積Ａ２が小さくなるので、消費動力を低減することができる。
また、最大吐出容量時にはシュー６０、の接触面積Ａ３が最小吐出容量時よりも大きくなるので、シュー６０にかかる面圧を下げることができる。
第６図はこの発明の第２実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の斜板及びシューの断面図、第７図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図（ａ）はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図（ｂ）はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、第８図は斜板の傾斜角が最小のときの第６図のＢ部の拡大断面図、第９図は斜板の傾斜角が最大のときの第６図のＢ部の拡大断面図である。
第２実施形態の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機は一部を除いて第１実施形態の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機と同じ構成であるので、同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。以下、第１実施形態と構成の異なる部分についてだけ説明する。
第１実施形態では斜板１０のフロント側摺動面１０ａだけに溝１０ｃを形成してあるが、第２実施形態では、斜板２１０のリヤ側摺動面１０ｂにも環状の溝２１０ｄが形成してある。この溝２１０ｄの内径は溝１０ｃの内径と等しいが、溝２１０ｄの外径は溝１０ｃの外径よりも小さくした。このため、最小吐出容量時には、第８図に示すように、溝２１０ｄの外周縁はシュー６１の外周縁の内側に位置しているが、最大吐出容量時には、第９図に示すように、溝２１０ｄの外周縁はシュー６１の外周縁にほぼ一致する。このように構成するのは、リヤ側摺動面１０ｂにはフロント側摺動面１０ａよりも強く圧縮反力が作用するので、最大吐出容量時にシュー６１にかかる面圧を高くしないようにするためである。
第２実施形態によれば、最小吐出容量時の消費動力をより一層低減することができる。
なお、第１及び第２実施形態では、溝１０ｃ，２１０ｄは１つの環状溝であるが、溝はこれに限らず、例えば、同一円周上に複数の円弧状の溝を設けるようにしてもよい。
また、第１実施形態では、斜板１０のフロント側摺動面１０ａにだけ溝１０ｃを形成し、第２実施形態では、斜板２１０のフロント側摺動面１０ａ及びリヤ側摺動面１０ｂにそれぞれ溝１０ｃ，２１０ｄを設けてあるが、斜板１０のリヤ側摺動面１０ｂにだけ溝を設けるようにしてもよい。
また、第１及び第２実施形態は、可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機であるが、この発明は可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機に限られず、クラッチを備えるタイプの可変容量型斜板式圧縮機にも適用できる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機は乗用車、バス又はトラック等の車両に搭載されるエアコンの冷媒圧縮機として有用であり、特に冷房能力の必要量に応じて冷媒ガスの吐出量をコントロールする圧縮機として適している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機を示す縦断面図である。
第２図は斜板及びシューの断面図である。
第３図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図（ａ）はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図（ｂ）はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図である。
第４図は斜板の傾斜角が最小のときの第２図のＡ部の拡大断面図である。
第５図は斜板の傾斜角が最大のときの第２図のＡ部の拡大断面図である。
第６図はこの発明の第２実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の斜板及びシューの断面図である。
第７図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図（ａ）はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図（ｂ）はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図である。
第８図は斜板の傾斜角が最小のときの第６図のＢ部の拡大断面図である。
第９図は斜板の傾斜角が最大のときの第６図のＢ部の拡大断面図である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a variable displacement swash plate compressor.
BACKGROUND ART A conventional variable displacement swash plate type clutchless compressor includes a swash plate and a piston.
The swash plate is tiltably attached to the shaft and rotates integrally with the shaft. The piston is connected to the swash plate via a pair of shoes arranged so as to sandwich the swash plate. In this variable displacement swash plate type clutchless compressor, the stroke amount of the piston is determined according to the inclination angle of the swash plate.
In the variable capacity swash plate type clutchless compressor, when the discharge capacity is the minimum, the inclination angle of the swash plate is almost 0 °.
When the power consumption of each part of the variable capacity swash plate type clutchless compressor when the inclination angle of the swash plate is almost 0 ° was measured, it was determined that the viscosity of the lubricating oil when the shoe slides relatively on the swash plate. It was found that power consumption accounted for nearly half of the total power consumption.
The following three means can be considered to reduce the power consumption.
(1) Reduce the shoe contact area with the swash plate by reducing the shoe size.
(2) Increase the clearance between the shoe and the swash plate.
(3) An annular band narrower than the diameter of the shoe is formed on the swash plate, and annular recesses are formed on the outer side and the inner side of the annular band so that only the annular band part is in contact with the shoe. Reduce the contact area of the plate with the shoe.
However, these means have the following problems.
In the method (1), the surface pressure applied to the sliding surface of the shoe at the maximum discharge capacity is higher than the surface pressure applied to the sliding surface of the shoe of the normal size, so that the sliding surface of the shoe is easily damaged. The reliability of the shoe is reduced.
In the method (2), the shoe flutters between the sliding surface of the swash plate and the shoe receiving surface of the piston, and noise is generated and the shoe is damaged.
With the means (3), it is difficult to set the area of the annular band. For example, if the area of the annular band is reduced in order to reduce the power consumption at the minimum discharge capacity, the surface pressure applied to the annular band at the maximum discharge capacity is increased, which adversely affects the shoe and the swash plate. Conversely, if the area of the annular band is increased in order to reduce the surface pressure applied to the annular band at the maximum discharge capacity, the power consumption at the minimum discharge capacity cannot be reduced sufficiently.
An invention approximating the means (3) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-159024. The invention disclosed in this publication relates to a fixed displacement swash plate compressor, and does not consider any reduction in power consumption at the minimum discharge capacity. This publication simply improves the lubricity between the swash plate and the shoe, and discloses a reduction effect of power consumption as a secondary effect of the invention. This effect is caused by the thickness of the swash plate being reduced by the amount of the outer portion of the annular band, and the contact area between the outer peripheral surface of the swash plate and the double-headed piston being reduced. Therefore, even if the invention disclosed in this publication is simply applied to a variable displacement swash plate type clutchless compressor, the power reduction effect at the minimum discharge capacity cannot be obtained so much. In order to reduce the power consumption due to the viscous resistance of the lubricating oil at the minimum discharge capacity, the area of the annular band must still be reduced. However, as described above, the surface pressure applied to the annular band at the maximum discharge capacity is as described above. Becomes higher.
It is an object of the present invention to provide a variable displacement swash plate compressor that can reduce power consumption at the minimum discharge capacity without increasing the surface pressure applied to the shoe and swash plate at the maximum discharge capacity.
DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned object, the present invention is provided through a swash plate that is tiltably attached to a shaft and rotates integrally with the shaft, and a pair of shoes arranged so as to sandwich the swash plate. A variable displacement swash plate compressor including a piston coupled to the swash plate, wherein a stroke amount of the piston is determined according to an inclination angle of the swash plate, and a plane of at least one shoe of the pair of shoes When the inclination angle of the swash plate is the maximum, the contact area with the flat portion of the one shoe is maximized and the inclination angle of the swash plate is the minimum A groove for minimizing the contact area with the flat portion of the one shoe was formed.
When the inclination angle of the swash plate is maximum, the contact area with the flat portion of one shoe is maximized, and when the inclination angle of the swash plate is minimum, the contact area with the flat portion of one shoe is minimum.
For this reason, the contact area between the flat part of the shoe and the swash plate increases at the maximum discharge capacity, and the contact area between the flat part of the shoe and the swash plate decreases at the minimum discharge capacity. In addition, power consumption at the minimum discharge capacity can be reduced without increasing the surface pressure applied to the swash plate.
Preferably, the groove is an annular groove having a center point of the swash plate as a center, and the groove is located only in a center side region of the front sliding surface of the swash plate. .
As described above, if the groove is an annular groove centered on the center point of the swash plate, and if this groove is positioned only in the center side region of the front sliding surface of the swash plate, the inclination angle of the swash plate is maximized. In this case, the contact area between the flat part of one shoe and the swash plate can be maximized, and the contact area between the flat part of one shoe and the swash plate can be minimized when the inclination angle of the swash plate is minimum. Can do.
For this reason, if the groove is an annular groove centered on the center point of the swash plate, and this groove is positioned only in the center side region of the front side sliding surface of the swash plate, the inclination angle of the swash plate is maximum. Sometimes the contact area between the flat part of one shoe and the swash plate can be maximized, and when the inclination angle of the swash plate is minimum, the contact area between the flat part of one shoe and the swash plate can be minimized. Therefore, the desired effect can be achieved with a simple configuration.
Preferably, the compressor is a clutchless compressor.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a variable capacity swash plate type clutchless compressor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a swash plate and a shoe, and FIG. 3 is a sliding surface of the swash plate. (A) is a conceptual diagram showing the positional relationship between the front side sliding surface and the shoe, (b) is a conceptual diagram showing the positional relationship between the rear side sliding surface and the shoe, 4 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2 when the inclination angle of the swash plate is minimum, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2 when the inclination angle of the swash plate is maximum. is there.
A rear head 3 is disposed on one end surface of the cylinder block 1 of the variable capacity swash plate clutchless compressor via a valve plate 2 and a front head 4 is disposed on the other end surface. The front head 4, the cylinder block 1, the valve plate 2, and the rear head 3 are integrally coupled in the axial direction by through bolts 31.
Cylinder bores 6 are formed in the cylinder block 1 at regular intervals along the circumference around the shaft 5.
Further, as shown in FIG. 1, a central hole 1a is formed in the central portion of the cylinder block 1. The central hole 1a passes through the cylinder block 1 in the thickness direction. Further, a thrust bearing 24 and a radial bearing 25 described later are accommodated in the central hole 1a.
A piston 7 is slidably inserted into each cylinder bore 6. Concave surfaces 50a and 50b are formed at one end of the piston 7 to support a pair of shoes 60 and 61, which will be described later, so as to allow rolling.
The front head 4 is formed with a crank chamber 8 that houses a swash plate 10 and a thrust flange 40, which will be described later. A shaft seal 19 is provided at the tip of the front head 4. The rear head 3 is formed with a suction chamber 13 and a discharge chamber 12.
Low-pressure refrigerant gas supplied to the compression chamber 22 is accumulated in the suction chamber 13. The discharge chamber 12 is located around the suction chamber 13. High-pressure refrigerant gas is discharged from the compression chamber 22 into the discharge chamber 12.
One end of the shaft 5 is rotatably supported on the front head 4 via a radial bearing 26, and the other end of the shaft 5 is rotatably supported on the cylinder block 1 via a radial bearing 25 and a thrust bearing 24. .
The thrust flange 40 is fixed to the shaft 5 and rotates integrally with the shaft 5.
The swash plate 10 is connected to the thrust flange 40 via the link mechanism 41 and rotates integrally with the rotation of the thrust flange 40.
The swash plate 10 is attached to the shaft 5 via a hinge ball 9 so as to be inclined and slidable.
The swash plate 10 has a front side sliding surface 10a and a rear side sliding surface 10b. As shown in FIG. 3, an annular groove 10c is formed on the front side sliding surface 10a, and no groove is formed on the rear side sliding surface 10b. The groove 10c is formed to reduce the contact area of the swash plate 10 with the shoe 60, and is an annular sliding area F of the shoe 60 on the front sliding surface 10a (two two-dot chain lines in FIG. 3 (a)). Smaller than the area formed between the two. In this embodiment, at the time of the minimum discharge capacity, approximately 1/3 of a flat portion 60a of the shoe 60 described later is located on the groove 10c. No groove is formed on the outer side of the annular sliding area F of the shoe 60 on the front sliding surface 10a. An annular sliding area of the shoe 61 on the rear side sliding surface 10b is indicated by F ′ in FIG. 3 (b).
The peripheral edge of the swash plate 10 and one end of the piston 7 are connected via shoes 60 and 61.
A pair of shoes 60 and 61 are arranged with respect to each piston 7 so as to sandwich the swash plate 10, and the shoes 60 and 61 rotate relative to the sliding surfaces 10 a and 10 b of the swash plate 10 as the shaft 5 rotates. .
As shown in FIGS. 4 and 5, the shoes 60 and 61 have flat portions 60a and 61a and spherical portions 60b and 61b, respectively. The flat portions 60a and 61a are in contact with the sliding surfaces 10a and 10b of the swash plate 10, respectively. As described above, the spherical surface portions 60b and 61b are supported by the concave surface portions 50a and 50b of the piston 7 so as to be able to roll.
The valve plate 2 is provided with a discharge port 15 that allows the compression chamber 22 and the discharge chamber 12 to communicate with each other and a suction port 16 that allows the compression chamber 22 and the suction chamber 13 to communicate with each other at regular intervals along the circumferential direction. It has been.
The discharge port 15 is opened and closed by a discharge valve 17, and the suction port 16 is opened and closed by a suction valve 21.
A thrust flange 40 fixed to the front end of the shaft 5 is rotatably supported on the inner wall surface of the front head 4 via a thrust bearing 33.
The swash plate 10 connected to the thrust flange 40 via the link mechanism 41 can be inclined with respect to a plane perpendicular to the shaft 5.
Next, the operation of the variable capacity swash plate type clutchless compressor will be described.
When the rotational force of the vehicle engine (not shown) is transmitted to the shaft 5, the rotational force of the shaft 5 is transmitted from the thrust flange 40 to the swash plate 10 via the link mechanism 41, and the swash plate 10 rotates about the shaft 5. . The rotation of the swash plate 10 causes the shoes 60 and 61 to rotate relative to each other on the sliding surfaces 10 a and 10 b of the swash plate 10, and the rotational force from the swash plate 10 is converted into a linear reciprocating motion of the piston 7.
The piston 7 reciprocates in the cylinder bore 6, and as a result, the volume of the compression chamber 22 in the cylinder bore 6 changes. By this volume change, the refrigerant gas is sucked, compressed, and discharged sequentially, and the inclination angle of the swash plate 10 is increased. A corresponding volume of high-pressure refrigerant gas is discharged.
During suction, the suction valve 21 is opened, and a low-pressure refrigerant gas is drawn from the suction chamber 13 into the compression chamber 22 in the cylinder bore 6. Is discharged.
When the pressure in the crank chamber 8 increases, the swash plate 10 moves in the destroke direction (the direction in which the inclination angle of the swash plate 10 decreases). As a result, the stroke amount of the piston 7 decreases and the discharge capacity decreases.
On the contrary, when the pressure in the crank chamber 8 decreases, the swash plate 10 moves in the stroke direction (direction in which the inclination angle increases). As a result, the stroke amount of the piston 7 increases and the discharge capacity increases.
Since the shoes 60 and 61 are rotatably held by the concave portions 50 a and 50 b of the piston 7, the shoes 60 and 61 move linearly in a direction parallel to the axis a of the shaft 5 together with the piston 7. On the other hand, since the swash plate 10 is attached to the hinge ball 9 so as to be able to roll, the outer peripheral portion of the swash plate 10 draws an arc around the hinge ball 9 when the swash plate 10 tilts. Due to the difference between the movement of the shoes 60 and 61 and the movement of the outer peripheral portion of the swash plate 10, the shoes 60 and 61 move relatively toward the outer peripheral portion of the swash plate 10 as the inclination angle of the swash plate 10 increases. To do.
As shown in FIG. 4, when the inclination angle of the swash plate 10 is minimum, the outer peripheral edge of the groove 10c is located near the center of the shoe 60, and the contact area A2 of the shoe 60 with respect to the swash plate 10 is the shoe 60. It is about 2/3 of the area A1 of the flat portion 60a.
When the state shown in FIG. 4 is changed to the state shown in FIG. 5 (the state in which the inclination angle of the swash plate 10 is maximum), the shoes 60 and 61 move relatively toward the outer peripheral portion of the swash plate 10. As a result, the outer peripheral edge of the groove 10c moves close to the outer peripheral edge of the shoe 60, and accordingly, the contact area A3 of the shoe 60 with the swash plate 10 is slightly smaller than the area A1 of the flat portion 60a of the shoe 60. .
As described above, since the contact area A2 of the shoe 60 is reduced at the minimum discharge capacity, power consumption can be reduced.
Further, since the contact area A3 of the shoe 60 becomes larger at the maximum discharge capacity than at the minimum discharge capacity, the surface pressure applied to the shoe 60 can be lowered.
FIG. 6 is a sectional view of a swash plate and a shoe of a variable capacity swash plate type clutchless compressor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a sliding surface of the swash plate and a shoe. FIG. 8A is a conceptual diagram showing the positional relationship between the front sliding surface and the shoe, FIG. 8B is a conceptual diagram showing the positional relationship between the rear sliding surface and the shoe, and FIG. 8 is the inclination angle of the swash plate. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 6 when the angle is minimum, and FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 6 when the inclination angle of the swash plate is maximum.
The variable capacity swash plate type clutchless compressor of the second embodiment has the same configuration as the variable capacity type swash plate type clutchless compressor of the first embodiment except for a part thereof. The description is omitted. Hereinafter, only different parts from the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the groove 10c is formed only on the front side sliding surface 10a of the swash plate 10, but in the second embodiment, an annular groove 210d is also formed on the rear side sliding surface 10b of the swash plate 210. It is. The inner diameter of the groove 210d is equal to the inner diameter of the groove 10c, but the outer diameter of the groove 210d is smaller than the outer diameter of the groove 10c. Therefore, at the minimum discharge capacity, as shown in FIG. 8, the outer peripheral edge of the groove 210d is located inside the outer peripheral edge of the shoe 61. At the maximum discharge capacity, as shown in FIG. The outer peripheral edge of 210 d substantially coincides with the outer peripheral edge of the shoe 61. This is because the compression reaction force acts stronger on the rear sliding surface 10b than on the front sliding surface 10a, so that the surface pressure applied to the shoe 61 is not increased at the maximum discharge capacity. It is.
According to the second embodiment, the power consumption at the minimum discharge capacity can be further reduced.
In the first and second embodiments, the grooves 10c and 210d are one annular groove, but the groove is not limited to this. For example, a plurality of arc-shaped grooves may be provided on the same circumference. Good.
In the first embodiment, the groove 10c is formed only on the front sliding surface 10a of the swash plate 10, and in the second embodiment, the front sliding surface 10a and the rear sliding surface 10b of the swash plate 210 are formed. Although the grooves 10c and 210d are provided, the grooves may be provided only on the rear side sliding surface 10b of the swash plate 10.
The first and second embodiments are variable displacement swash plate type clutchless compressors, but the present invention is not limited to variable displacement swash plate type clutchless compressors, and a variable displacement swash plate type of a type having a clutch. It can also be applied to a compressor.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the variable capacity swash plate compressor according to the present invention is useful as a refrigerant compressor for an air conditioner mounted on a vehicle such as a passenger car, a bus or a truck, and particularly needs a cooling capacity. It is suitable as a compressor for controlling the discharge amount of refrigerant gas according to the amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a variable capacity swash plate type clutchless compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the swash plate and the shoe.
FIG. 3 shows the sliding surface of the swash plate and the shoe, FIG. 3 (a) is a conceptual diagram showing the positional relationship between the front side sliding surface and the shoe, and FIG. 3 (b) shows the rear side sliding surface. It is a conceptual diagram which shows the positional relationship with a shoe.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2 when the inclination angle of the swash plate is minimum.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of part A of FIG. 2 when the inclination angle of the swash plate is maximum.
FIG. 6 is a sectional view of a swash plate and a shoe of a variable capacity swash plate type clutchless compressor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows the sliding surface of the swash plate and the shoe, FIG. 7 (a) is a conceptual diagram showing the positional relationship between the front side sliding surface and the shoe, and FIG. 7 (b) shows the rear side sliding surface. It is a conceptual diagram which shows the positional relationship with a shoe.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 6 when the inclination angle of the swash plate is minimum.
FIG. 9 is an enlarged sectional view of part B of FIG. 6 when the inclination angle of the swash plate is maximum.

Claims

A swash plate that is tiltably attached to the shaft and rotates integrally with the shaft;
A piston connected to the swash plate via a pair of shoes arranged so as to sandwich the swash plate,
In the variable capacity swash plate compressor, the stroke amount of the piston is determined according to the inclination angle of the swash plate.
At least the front surface sliding surface of the swash plate with which the flat portion of one shoe of the pair of shoes comes into contact has a contact area with the flat portion of the one shoe when the inclination angle of the swash plate is maximum. A variable capacity swash plate compressor characterized in that a groove is formed to maximize and minimize the contact area with the flat portion of the one shoe when the inclination angle of the swash plate is minimum.

The groove is an annular groove having a center point of the swash plate as a center, and the groove is located only in a center side region of the front sliding surface of the swash plate. A variable capacity swash plate compressor according to claim 1.

2. The variable capacity swash plate compressor according to claim 1, wherein the compressor is a clutchless compressor.

3. The variable capacity swash plate compressor according to claim 2, wherein the compressor is a clutchless compressor.