等速ジョイント及びそれを用いた揺動斜板型圧縮機
【課題】 摺動部の面圧上昇を招くことなく、摺動部の潤滑状態を良好に保ち、信頼性の向上した等速ジョイントを回り止め機構として用いた揺動斜板型圧縮機を提供する。
【解決手段】 内輪７３、外輪７１、ボール７４及びケージ７２より構成される等速ジョイント７の内輪とケージ又はケージと外輪との間の非摺動部である球面摺接部の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を設けることで、ケージと内・外輪との摺動状態を良好にしており、この改善された等速ジョイントを揺動斜板型圧縮機１００の回り止め機構として採用し、外輪７１をワッブルプレート６に嵌合固定し、内輪７３を中心軸８に移動可能に支持させている。これにより、信頼性の高い圧縮機が得られる。
【解決手段】 内輪７３、外輪７１、ボール７４及びケージ７２より構成される等速ジョイント７の内輪とケージ又はケージと外輪との間の非摺動部である球面摺接部の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を設けることで、ケージと内・外輪との摺動状態を良好にしており、この改善された等速ジョイントを揺動斜板型圧縮機１００の回り止め機構として採用し、外輪７１をワッブルプレート６に嵌合固定し、内輪７３を中心軸８に移動可能に支持させている。これにより、信頼性の高い圧縮機が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイント及びそれを回り止め機構として用いた、容積型ポンプや空調装置の冷媒圧縮に用いられる圧縮機、特に揺動斜板型の圧縮機に関するものであって、バス等の大容量を必要とする揺動斜板型圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、揺動斜板（ワッブルプレート）の回り止め機構として等速ジョイントを用い、これを揺動斜板の中央に配置する構造は、よく知られている。この場合、等速ジョイントはグリス潤滑中で使用されるのが一般的であるが、圧縮機に使用する場合グリス潤滑では使用できないので、信頼性を確保するために、特許文献１に記載されているように摺動部に油貯めを設けることが知られている。
【０００３】
【特許文献１】実願昭５７−２８４５１号（実開昭５８−１３２２２６号）のマイクロフィルム
【０００４】
即ち、この特許文献１に示される等速ジョイントでは、内輪の外周面と外輪の内周面とに摺接状態で介装されたボールを支持するケージの内周面か若しくは内輪の外周面の少なくとも一方と、ケージの外周面か若しくは外輪の内周面の少なくとも一方とにそれぞれ油貯めを形成している。このように、この等速ジョイントでは内輪の外周面、外輪の内周面又はケージの内外周面に、非摺動部、摺動部に関係なく油貯めが形成されているものである。
【０００５】
しかしながら、この特許文献１による等速ジョイントの構成では、摺動部に油貯めが形成されているので、摺動部の面圧の上昇、或いは摺動部にエッジができて摺動部を引っ掻いてしまい、摺動面が荒れて良好な摺動状態を保つことができず、圧縮機の回り止め機構の信頼性が悪化し、最終的には摺動部の焼付きが発生し、圧縮機がロックして停止してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、摺動部の面圧の上昇を招くことなく、かつ摺動部に余分なエッジ形状を形成して本来の摺動状態を阻害することがなく、摺動部の潤滑状態を良好に保ち、信頼性の向上した等速ジョイント及びこの等速ジョイントを回り止め機構として用いた揺動斜板型圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の等速ジョイント及び揺動斜板型圧縮機を提供する。
請求項１に記載の等速ジョイントは、内輪７３、外輪７１、ボール７４及びケージ７２により構成されていて、内輪７３とケージ７２との間、又はケージ７２と外輪７１との間の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を設けたものであり、これにより、内輪７３とケージ７２及びケージ７２と外輪７１との接触面積を大きくとれ、面圧の上昇を防止でき、かつ摺動部に溝等がなく、引っ掻きの心配がなく、安定した摺動状態が得られる。
【０００８】
請求項２の等速ジョイントは、ケージ７２が内輪７３と外輪７１との間に摺接状態で介装されて球面摺接部を形成していて、この球面摺接部のうちの非摺動部にオイル保持溝７５を設けるようにしたものであり、これにより、摺動部に余分なエッジ形状を形成して本来の摺動状態を阻害することなく、摺動部の潤滑状態を良好に保つことができる。
請求項３の等速ジョイントは、球面摺接部が、内輪７３の外周面とケージ７２の内周面及び外輪７１の内周面とケージ７２の外周面とで形成されていて、この球面摺接部を形成しているいずれか一方の内又は外周面にオイル保持溝７５を設けたものであり、オイル保持溝７５の形成される部位を具体的に特定したものである。
請求項４の等速ジョイントは、オイル保持溝７５の溝形状を、凸球面を平面状にカットした形状にしたものであり、これにより、溝加工が容易であると共に、オイルのケージ７２と内・外輪７３，７１との摺動部への供給がスムーズに行われる。
請求項５の等速ジョイントは、オイル保持溝７５の縁部７５ａを、エッジを形成することなくＲ（丸み）形状としたものであり、これにより、ケージ７２と内・外輪７３，７１の摺動部を引っ掻くこともなく、摺動面の荒れも防止でき、良好な摺動を行うことができる。
【０００９】
請求項６に記載の揺動斜板型圧縮機は、ワッブルプレート６の回り止め機構として請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速ジョイント７を使用したものであり、これにより、回り止め機構として採用した等速ジョイント７の摺動部の潤滑不足を解消でき、その焼付きを防止でき、圧縮機１００の信頼性の向上が図れる。
請求項７の揺動斜板型圧縮機は、可変容量型の圧縮機に適用したものであり、これにより、圧縮機１００の吐出量を変えることができ、エンジンより動力を得ている圧縮機に好適である。
【００１０】
請求項８の揺動斜板型圧縮機は、オイルセパレータ３５が内蔵されていて、このオイルセパレータ３５によって分離したオイルを等速ジョイント７の揺動部に直接給油できるようにしたものであり、これにより、摺動部を狙ってオイルセパレータ３５で分離したオイルを積極的に給油でき、回り止め機構の良好な摺動状態を得ることができる。
請求項９の揺動斜板型圧縮機は、等速ジョイント７を支持する中心軸８を、一端が自由端で、他端がハウジング２に固定されている片持ち支持にしたものであり、このように中心軸８をハウジングの一部を構成しているシリンダブロック２の中心部に圧入固定することで、片持ち支持であっても中心軸８の十分な剛性を確保することができる。
【００１１】
請求項１０の揺動斜板型圧縮機は、等速ジョイント７を支持する中心軸８を、その一端が駆動軸４に配置したベアリング４４で支持され、他端がハウジング２に回転不能に支持されている両持ち支持にしたものであり、これにより、中心軸８に作用する荷重を両側で受けることができ、信頼性の向上、振動・騒音を低減することが可能である。
請求項１１の揺動斜板型圧縮機は、フロン系冷媒であるＨＦＣ１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保できるようにしたものであり、これにより、バス等の大型車両の空調装置に適用可能な大容量の圧縮機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の等速ジョイント及びそれを使用した揺動斜板型圧縮機について説明する。図１は、最大の吐出容量（１００％容量）をもたらす運動状態における第１実施形態の回り止め機構として等速ジョイントを使用した揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図であり、図２は、図１の圧縮機の最小吐出容量（０％容量）をもたらす運転状態を示している。これらの図面において、符号１は圧縮機１００のフロントハウジングを、符号３は圧縮機１００のリアハウジングを示しており、フロントハウジング１とリアハウジング３との間に挟まれる形でミドルハウジングとしてのシリンダブロック２が配置され、これらは図示しないスルーボルトのような締結手段によって一体化されて、圧縮機１００のハウジングを形成している。シリンダブロック２には、図１において横方向（後述の駆動軸の軸方向）に複数個（例えば５個）のシリンダボア２１が、中心線の周りに概ね均等に配置されるように形成されている。リアハウジング３の後部の外周部分には、概ね環状の空間としての吐出室３１が形成されていると共に、中心部分の空間には吸入室３２が形成されている。また、このリアハウジング３には、後述するオイルセパレータ及び高圧貯油室が設けられている。
【００１３】
符号４は外部の動力源（例えばエンジン）から回転動力を受け入れるための駆動軸であり、この駆動軸４と直交するように円板部４０が一体的に形成されている。また、円板部４０の外周寄りの一部から所定の間隔をあけて平行に２枚のアーム４１が後方に向かって突出するように形成されている。この駆動軸４は、２個のラジアルベアリング１１及び１３を介してハウジングの一部であるフロントハウジング１によって軸承されていると共に、円板部４０の背面を支持するスラストベアリング１４を介して、軸方向にもフロントハウジング１によって軸承されている。また、ラジアルベアリング１１及び１３の間には、軸封装置１２が設けられて、駆動軸４の周囲から流体が外部へ漏洩するのを防止している。なお、ラジアルベアリング１１，１３は、サークリップ１５及び１７により、また軸封装置１２は、サークリップ１６によって軸方向に移動しないようにそれぞれ固定されている。
【００１４】
符号５は、概ね円環状のドライブプレートであって、その一部が前方に突出するアーム部分５０を備えている。アーム部分５０には、カムとして作動する所定の形状の長孔５１が設けられていて、駆動軸４側の平行な２枚のアーム４１を橋絡するようにそれらの間に取り付けられたピン４２が、長孔５１内に挿入されて係合している。このように駆動軸４のアーム４１とドライブプレート５のアーム部分５０とが、２面幅で嵌合してピン４２によって連結されることによってリンク機構を形成しており、ドライブプレート５が駆動軸４と共に回転することができると共に、駆動軸４やその円板部４０に対して角度可変の状態で傾斜する（揺動する）ことができる。ドライブプレート５には、後述の手段によって回転を阻止されて揺動のみをする概ね円環状のワッブルプレート（揺動斜板）６が、ラジアルベアリング５２とスラストベアリング５３を介して支持されている。なお、上述したリンク機構は、それと同等の作用する斜面とアーム、球座と球などの他のリンク機構によって置き換えることができることは言うまでもない。
【００１５】
ワッブルプレート６の開口６１には、後に詳述する回り止め機構として採用した等速ジョイント７の構成の一部である概ね円筒形の外輪７１が嵌合していて、ワッブルプレート６と一体化されていると共に、外輪７１の小径部分７１ａでラジアルベアリング５２を支持している。また、ラジアルベアリング５２は、円環状のドライブプレート５の開口内面によって支持され、かしめ等で固定されている。外輪７１の小径部分７１ａの図１における左端部には螺子部が形成されていて、それに螺合するナット５４及びワッシャ５５によって、ラジアルベアリング５２が外輪７１に取り付けられている。
【００１６】
このようにして、ラジアルベアリング５２がドライブプレート５と外輪７１及びワッブルプレート６とを相対回転可能に結合していると共に、前述のスラストベアリング５３がドライブプレート５とワッブルプレート６との間に挟み込まれているので、これらの構成によって、ワッブルプレート６と外輪７１とがドライブプレート５と共に揺動運動はするものの、ドライブプレート５の回転運動とは無関係に回転をしないで停止していることが可能である。
【００１７】
外輪７１とワッブルプレート６の回転運動を阻止する回り止め機構として、本実施形態においては、それ自体は公知の等速ジョイント７を使用しているが、この回り止め機構及びその周辺の構成は、本実施形態の特徴をなすものであるので、後に詳述する。
【００１８】
ドライブプレート５及びワッブルプレート６を支持する中心軸８は、駆動軸４の延長線上において回転しないようにシリンダブロック２によって固定支持される。そのため、例えば、シリンダブロック２の中心部に軸方向のスプライン溝を有する穴２２を形成する一方、それに挿入される中心軸８の外面にも対応するスプライン突条を形成してそれらを噛み合わせるとか、中心軸８及びシリンダブロック２の穴２２の断面形状を正方形その他の多角形にするとか、或いは中心軸８とシリンダブロック２の穴２２をキー２３とキー溝によって連結するというように、それ自体は公知の様々な手段を利用することができる。このようにして、本実施形態の圧縮機１００においては、等速ジョイント７と回転を阻止された中心軸８とによって、ワッブルプレート６のための回り止め機構が構成される。
【００１９】
ワッブルプレート６の周辺部には、前述のシリンダボア２１と同数の球形の窪み６２が形成されており、それに対して同数のコネクティングロッド９１の一端に形成された球形端部９１ａが係合している。また、それぞれのシリンダボア２１内に摺動可能に挿入されているピストン９にも球形の窪み９２が形成されていて、それらに対してコネクティングロッド９１の他端に形成された球形端部９１ｂが係合している。
【００２０】
なお、ワッブルプレート６の球形の窪み６２は、コネクティングロッド９１の球形端部９１ａの周りにかしめ加工されることにより抜け止めを施されており、同様に、ピストン９の球形の窪み９２もまた、球形端部９１ｂの周りにかしめ加工されることによって抜け止めを施されている。なお、本実施形態においては、ワッブルプレート６及びピストン９をかしめ加工によってコネクティングロッド９１の球形端部９１ａ，９１ｂに連結しているが、本発明におけるこの部分の連結手段が「かしめ加工」のみに限定される訳ではなく、それ以外の連結手段を採る場合もあり得る。
【００２１】
符号１９は厚板からなるバルブプレートであって、各シリンダボア２１に対応する位置において、バルブプレート１９を貫通するように少なくとも１個ずつ吐出口１９ａと吸入口１９ｂが開口している。バルブプレート１９の各吸入口１９ｂには、１枚の薄いばね鋼板からなる吸入バルブ（図示せず）の各一部に形成されたリード弁状の吸入バルブによって、シリンダボア２１の側から閉塞されている。また、各吐出口１９ａには、同様に薄いばね鋼板からなるリード弁状の吐出バルブ（図示せず）が配置され、吐出室３１の側から閉塞されている。バルブプレート１９、吸入バルブ、吐出バルブは、シリンダブロック２とリアハウジング３とが図示しない手段によって固定されて一体化されるときに、それらの間に挟み込まれて固定される。なお、吐出バルブのリフト量を規制するストッパ（図示せず）がボルト等によってバルブプレート４１に取り付けられている。また、バルブプレート１９がシリンダブロック２とリアハウジング３とによって挟持固定される際には、ガスケット２０も一緒に挟持される。なお、ガスケットは、フロントハウジング１とシリンダブロック２との間、シリンダブロック２とバルブプレート１９との間及びバルブプレート１９とリアハウジング３との間の３個所に使用されている。
【００２２】
リアハウジング３の後端には制御弁３３が取り付けられており、図示しない電子式制御装置によって制御されて、吸入室３２にある流体（冷媒）の圧力、即ち吸入圧と、吐出室３１にある流体（冷媒）の圧力、即ち吐出圧との間の任意の高さの流体圧を作り出して、それを制御圧としてドライブプレート５やワッブルプレート６のある制御圧室（クランク室）１８へ供給している。この制御圧室１８内に導入される制御圧によって、ワッブルプレート６の傾斜が制御される。
【００２３】
次に本実施形態の特徴である回り止め機構とその周囲の構成について詳述する。本実施形態においては、回り止め機構として自動車用又は産業機械用の等速ジョイント７を使用している。等速ジョイント７は、外輪７１、ケージ７２、内輪７３及び複数個のボール７４とで構成されている。等速ジョイント７の外輪７１は、ワッブルプレート６の開口６１に一体的に嵌合し、また内輪７３は、前記した中心軸８に軸方向に移動可能に取り付けられている。中心軸８は、一端側が自由端で、他端側がシリンダブロック２に固定されていて、回転しないだけでなく軸方向にも移動しない。従って、中心軸８の自由端の外周面に形成されたスプライン突条８１が、等速ジョイント７の内輪７３に形成されたスプライン溝にスプライン係合して、等速ジョイント７の軸方向における移動を許すと共に、内輪７３を介してワッブルプレート６の回転を阻止するようになっている。
【００２４】
図３〜６に示されるように、一方の揺動側であるワッブルプレート６に取り付けられた、等速ジョイント７の外輪７１の球面状の内周面には、中心軸８と平行に複数のボール溝７１ａが形成されており、他方の軸側である中心軸８に支持された内輪７３の球面状の外周面には、球面状の内周面の前記複数のボール溝７１ａに対応した、中心軸８と平行な複数のボール溝７３ａが形成されている。これら外輪７１と内輪７３とは、外輪７１の内周面と内輪７３の外周面に摺接する球環状のケージ７２を介すると共にこのケージ７２に保持された複数のボール７４がボール溝７１ａ，７３ａに接触する状態で連結されている。即ち、等速ジョイント７は、外輪７１と内輪７３とがケージ７２の内外周面を内輪７３の外周面及び外輪７１の内周面と極めて小さなクリアランスのもとに摺接嵌合されている。そして、図３に示すようにワッブルプレート６の傾斜に伴い、ボール７４はボール溝７１ａ，７３ａを往復転動すると共にケージ７２は外輪７１と内輪７３との間を摺動し、常にその位置関係を維持するように相互間に相対的運動がなされる。
【００２５】
この場合、ケージ７２と外輪７１及び内輪７３とが主に摺動する摺動部は、ケージ７２の内外周面の軸方向の両側部であり、軸方向略中央部は、ほとんど摺動が行われない非摺動部である。そこで、本実施形態では、この非摺動部にオイル保持溝７５を形成している。即ち、図５に示すものでは、内輪７３の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成すると共に、ケージ７２の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成している。オイル保持溝７５の溝形状は、図４に拡大して示すように、内輪７３の外周面の凸球面及びケージ７２の外周面の凸球面を平面状にカットした形状をしている。この場合、オイル保持溝７５の両縁部７５ａは、球面から平面に移行する部分にエッジを形成しないようにＲ（丸み）形状にされている。なお、オイル保持溝７５は、ケージ７２の内周面の軸方向略中央部及び外輪７１の内周面の軸方向略中央部に設けるようにしてもよい。この場合は、両者の内周面は凹球面であるので、適宜の形状のオイル保持溝７５を形成する。
【００２６】
図３は、（ａ）ワッブルプレート６が右側に傾斜した場合と、（ｂ）略垂直状態にある場合、（ｃ）左側に傾斜した場合における摺動部へのオイルの補給状況を示している。即ち、ワッブルプレート６が右側の傾斜（ａ）から左側の傾斜（ｃ）に移行するとき、ケージ７２の外周面側の外側摺動部Ａは、外輪７１から外れた部分のオイルで潤滑されるようになり、ケージ７２の内周面側の内側摺動部Ｂは、オイル保持溝７５に保持されたオイルがこの摺動部Ｂに供給され潤滑されるようになる。また、ワッブルプレート６が左側の傾斜（ｃ）から右側の傾斜（ａ）に移行するときは、ケージ７２の外周面側の外側摺動部Ａは、オイル保持溝７５に保持されたオイルで潤滑されるようになり、ケージ７２の内周面側の内側摺動部Ｂは、ケージ７２から外れた部分の内輪７３のオイルで潤滑されるようになる。
【００２７】
このように、本実施形態では、等速ジョイント７のオイル保持溝７５を、ケージ７２と外輪７１及び内輪７３との球面摺接部の非摺動部に相当する軸方向略中央部に設けることにより、摺動部の接触面積を大きくすることができる。また、球面摺接部の摺動部に相当する部分に溝等がないので、引っ掻き等の恐れがなく、安定した摺動状態が得られる。
【００２８】
中心軸８は、シリンダブロック２に固定される側は、大径に形成され、等速ジョイント７の内輪７３を摺動自在に嵌合する側は、小径に形成されていて、その移行部分に段差８２が形成され、これが最小容量規制部分８２として機能する。これにより、内輪７３がこの最小容量規制部分８２に当接することでワッブルプレート６の傾斜角度を規制し、図２に示すように圧縮機１００の最小容量を規制している。
【００２９】
また最小容量規制部分８２に隣接した中心軸８の大径部分に止められてバネ等の付勢部材８３が軸上に設けられ、ワッブルプレート６を最大容量側に付勢する。この付勢部材８３は、容量復帰時の制御をアシストする。他方で、中心軸８のシリンダブロック２に固定支持された側と反対の自由端側の端面に止められて、バネ等の付勢部材８４が軸上に設けられ、等速ジョイント７の内輪７３をリア側に押している。この付勢部材８４によって、圧縮機運転時は、圧縮機容量の最小側への制御をアシストし、圧縮機停止時は常に容量の少ない側にワッブルプレート６を保つ役割をし、再起動時の動力を低減することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態では、リアハウジング３には、吐出室３１の下流に、これと連通する垂直円筒室３４が設けられている。この垂直円筒室３４には、オイルセパレータ３５が圧入され、図７に示すように吐出室３１から垂直円筒室３４に入ってくるオイルと冷媒ガスとの混合流体を遠心分離して、オイルと冷媒ガスとに分離される。分離された冷媒ガスは、オイルセパレータ３５上方から冷凍サイクル内に排出され、オイルはリアハウジング３とシリンダブロック２間に跨がって設けられた高圧貯油室３６に蓄えられる。
【００３１】
この高圧貯油室３６内に蓄えられたオイルは、図７に示すようにリアハウジング３とバルブプレート１９の間に配置されたガスケット２０に設けられた溝（図示せず）を介して、中心軸８に設けられたオイル導入路８５を通って、等速ジョイント７の摺動部に向かってオイルを噴出する。即ち、オイル導入路８５は、中心軸８の略中央部分をシリンダブロック２側から延在し、段差８２近辺で制御圧室１８に開口している。このように、オイルセパレータ３５で分離したオイルを、等速ジョイント７の摺動部を狙って積極的に噴出することで、等速ジョイント７の良好な摺動状態を得ることができる。
【００３２】
上記構成よりなる本実施形態の揺動斜板型圧縮機１００の作動について説明する。圧縮機１００の最も好適な用途は車両用空調装置の冷媒圧縮機として使用されることであるから、この場合も圧縮機１００が車両用空調装置に使用されるものとして説明する。
【００３３】
駆動軸４が車両に搭載された内燃機関やモータのような外部の動力源によって、ベルト、伝動装置等を介して、或いは直接に回転駆動されると、駆動軸４の円板部４０に対してアーム４１、ピン４２、長孔５１、アーム部分５０を介して連結されるドライブプレート５が駆動軸４と共に回転する。しかし、ワッブルプレート６はドライブプレート５に対しラジアルベアリング５２及びスラストベアリング５３を介して連結されているのと、中心部が等速ジョイント７を介して回転しない中心軸８によって支持されているので回転することはなく、駆動軸４と直交している仮想の平面に対してドライブプレート５が傾斜している場合には、その傾斜角度に応じた大きさの振幅を有する揺動運動のみをする。それによって、ワッブルプレート６に対してコネクティングロッド９１を介して連結されている複数個のピストン９がそれぞれのシリンダボア２１内で往復運動をする。
【００３４】
その結果、複数個のピストン９の頂面にそれぞれ形成される作動室の中でも吸入行程にあるものは拡大して低圧となるので、その中へ吸入室３２内にある圧縮すべき冷媒がバルブプレート１９の吸入口１９ｂに設けられた吸入バルブを押し開いて流入する。これと反対に、圧送行程にあるピストン９の頂面に形成される作動室は縮小するため、その内部にある冷媒は圧縮されて高圧となり、バルブプレート１９の吐出口１９ａに設けられた吐出バルブを押し開いて吐出室３１に吐出される。駆動軸４の１回転当りの圧縮機１００の吐出量は、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θによって決まるピストン９のストローク長さに概ね比例している。
【００３５】
このように、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θを変化させると圧縮機１００の吐出容量が変化するので、吐出容量を制御するために、本実施形態の圧縮機１００においては、全てのピストン９の背圧となる制御圧室１８内の圧力を制御弁３３によって図示しない制御装置が指令する任意の高さに変化させる。制御圧室１８内には、吐出室３１内の高圧と吸入室３２内の低圧との中間の任意の高さの圧力が制御弁３３から導入される。
【００３６】
例えば、制御圧室１８内の圧力、即ちピストン９の背圧を高めると、各ピストン９の頂面に形成される作動室内の圧力との釣り合い状態が変化するので、新たな釣り合い状態が得られるところまで、複数個のピストン９に共通な下死点の位置がバルブプレート１９に近い位置に向かって移動する。それに伴ってワッブルプレート６の揺動中心もバルブプレート１９に近い位置に向かって移動するため、ワッブルプレート６とドライブプレート５の傾斜角度θ（θの定義：中心軸に対して垂直な線をθ＝０とする。そのため１００％容量時の図１がθ最大、最小容量時の図２がθ最小）が小さくなって、全てのピストン９のストロークが一斉に小さくなるので、圧縮機１００の吐出容量が無段階に減少する。
【００３７】
図２は、制御圧室１８内の圧力が最大とされることによって、ピストン９の下死点がバルブプレート１９に最も接近した位置において上死点と概ね一致して、ピストン９のストロークが実質的に零になる結果、吐出容量が実質的に零になった状態を示している。この場合は、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θが実質的に０度になっているから、ドライブプレート５が駆動軸４と共に回転しても、ワッブルプレート６が回転は勿論揺動運動もしないで実質的に静止している。そのため、全てのピストン９が実質的に上死点の位置にあって、シリンダボア２１内で実質的に往復運動をすることがない。しかし、本実施形態では、中心軸８の最小容量規制部分８２を等速ジョイント７の内輪７３に当接すると共に、最小容量規制部分８２に隣接して付勢部材８３を設けることによって、傾斜角度θが厳密な０度になるのを防止し、吐出容量を完全に零（０％容量）にはしないで僅かに残して、次の制御の応答性を高めている。
【００３８】
これと反対に、図示しない制御装置によって制御弁３３を作動させて制御圧室１８内の圧力を吸入圧までの任意の高さまで低下させると、ピストン９に作用する背圧が小さくなるために、作動室内で冷媒を圧縮することにより発生する圧縮反力によって、全てのピストン９の往復運動の下死点が、ピストン９の背圧（制御圧室１８内の圧力）による軸方向力が圧縮反力による軸方向力に釣り合う位置まで、バルブプレート１９から遠ざかる方向へ移動する。
【００３９】
その結果、ワッブルプレート６とドライブプレート５の傾斜角度θが大きくなると共に揺動運動の振幅が大きくなるので、全てのピストン９のストロークが一斉に大きくなって、圧縮機１００の吐出容量が無段階に大きくなる。図１は、制御圧室１８内の圧力を最小とすることによって、ドライブプレート５とワッブルプレート６の傾斜角度θが大きくなって、ピストン９のストロークと圧縮機１００の吐出容量が最大（１００％容量）となった状態を示している。
【００４０】
このように作動する圧縮機１００においては、圧縮機１００内の様々な摺動部、例えば、ピストン９とピストンボア２１、コネクティングロッド９１の球形端部９１ａとワッブルプレート６の窪み６２、等速ジョイント７の外輪７１とケージ７２及び内輪７３とケージ７２等、を潤滑するためのオイルが内蔵されていて、冷媒と一緒になって運ばれ各摺動部に供給されるようになっている。
【００４１】
本実施形態においては、等速ジョイント７の外輪７１の内周面及びケージ７２の外周面、或いはケージ７２の内周面及び内輪７３の外周面とで形成される球面摺接部の軸方向略中央部の非摺動部にオイル保持溝７５を形成している。即ち、図５では、内輪７３の凸状球面の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成し、またケージ７２の凸状球面の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成している。したがって、オイル保持溝７５に保持されたオイルが、球面摺接部の軸方向略中央部を挟んでいる両側部の摺動部に供給されるようになり、内・外輪７３，７１及びケージ７２との良好な摺動状態が得られる。
【００４２】
また、本実施形態においては、リアハウジング３にオイルセパレータ３５を備えた垂直円筒室３４を設けると共に、リアハウジング３とシリンダブロック２間に跨がって高圧貯油室３６を設けていて、圧縮機１００から吐出されるオイルと冷媒ガスの混合流体を遠心分離してオイルと冷媒ガスとを分離して、このオイルを高圧貯油室３６からオイル導入路８５を通って等速ジョイント７の摺動部に噴出するようにしているので、等速ジョイント７の摺動性を高めることができる。
【００４３】
図８は、最大の吐出容量（１００容量）をもたらす運転状態における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、図９は、最小の吐出容量をもたらす運転状態における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。この第２実施形態では、駆動軸４の中心軸８に面する側の中央部に凹部４３を形成し、この凹部４３内にラジアルベアリング（すべり軸受）４４を配置し、ここに中心軸８の端部を挿入し支持するようにしたものである。即ち、第１実施形態では、中心軸８がシリンダブロック（ハウジング）２によって一端側のみが固定・支持された片持ち支持であったのに対し、第２実施形態では、中心軸８は、一端側がシリンダブロック２によって、他端側が駆動軸４によって支持されている両持ち支持構造にしたものである。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
このように中心軸８を両端側で支持することにより、中心軸８に作用する荷重を両側で受けることができ、片持ち支持よりも剛性が高くなり、信頼性が一層向上し、また振動・騒音の一層の低減を図ることができる。なお、中心軸８を支持するベアリング（軸受）としては、ラジアルベアリング４４ではなくボールベアリング（転がり軸受）にしてもよい。
【００４５】
以上説明した本実施形態では、フロン系冷媒であるＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保できるようにすることが好ましい。これにより、バス等の空調装置に適用可能な大容量の圧縮機が得られる。なお、ＨＦＣ１３４ａの冷媒換算で３００cc以上とは、例えばＣＯ2冷媒の場合、１００cc以上である。
また、上記説明においては、揺動斜板型可変容量圧縮機を例として説明しているが、本発明は可変容量型に限定するものではなく、固定容量型の圧縮機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、その１００％（最大）容量時を示している。
【図２】最小容量時における第１実施形態の揺動斜板型圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の揺動斜板型圧縮機に用いている等速ジョイントの作用を説明する図である。
【図４】等速ジョイントのオイル保持溝の拡大図である。
【図５】等速ジョイントの内輪とケージの斜視図である。
【図６】等速ジョイントを軸方向から見た図である。
【図７】等速ジョイントの摺動部へのオイルの噴出を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の１００％（最大）容量時の縦断面図である。
【図９】最小容量時における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ フロントハウジング
２ シリンダブロック
３ リアハウジング
３１ 吐出室
３２ 吸入室
３３ 制御弁
３４ 垂直円筒室
３５ オイルセパレータ
３６ 高圧貯油室
４ 駆動軸
４３ 凹部
４４ ラジアルベアリング
５ ドライブプレート
６ ワッブルプレート（揺動斜板）
７ 等速ジョイント（回り止め機構）
７１ 外輪
７２ ケージ
７３ 内輪
７４ ボール
７５ オイル保持溝
８ 中心軸
８３，８４ 付勢部材
８５ オイル導入路
９ ピストン
９１ コネクティングロッド
１８ 制御圧室（クランク室）
１９ バルブプレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイント及びそれを回り止め機構として用いた、容積型ポンプや空調装置の冷媒圧縮に用いられる圧縮機、特に揺動斜板型の圧縮機に関するものであって、バス等の大容量を必要とする揺動斜板型圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、揺動斜板（ワッブルプレート）の回り止め機構として等速ジョイントを用い、これを揺動斜板の中央に配置する構造は、よく知られている。この場合、等速ジョイントはグリス潤滑中で使用されるのが一般的であるが、圧縮機に使用する場合グリス潤滑では使用できないので、信頼性を確保するために、特許文献１に記載されているように摺動部に油貯めを設けることが知られている。
【０００３】
【特許文献１】実願昭５７−２８４５１号（実開昭５８−１３２２２６号）のマイクロフィルム
【０００４】
即ち、この特許文献１に示される等速ジョイントでは、内輪の外周面と外輪の内周面とに摺接状態で介装されたボールを支持するケージの内周面か若しくは内輪の外周面の少なくとも一方と、ケージの外周面か若しくは外輪の内周面の少なくとも一方とにそれぞれ油貯めを形成している。このように、この等速ジョイントでは内輪の外周面、外輪の内周面又はケージの内外周面に、非摺動部、摺動部に関係なく油貯めが形成されているものである。
【０００５】
しかしながら、この特許文献１による等速ジョイントの構成では、摺動部に油貯めが形成されているので、摺動部の面圧の上昇、或いは摺動部にエッジができて摺動部を引っ掻いてしまい、摺動面が荒れて良好な摺動状態を保つことができず、圧縮機の回り止め機構の信頼性が悪化し、最終的には摺動部の焼付きが発生し、圧縮機がロックして停止してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、摺動部の面圧の上昇を招くことなく、かつ摺動部に余分なエッジ形状を形成して本来の摺動状態を阻害することがなく、摺動部の潤滑状態を良好に保ち、信頼性の向上した等速ジョイント及びこの等速ジョイントを回り止め機構として用いた揺動斜板型圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の等速ジョイント及び揺動斜板型圧縮機を提供する。
請求項１に記載の等速ジョイントは、内輪７３、外輪７１、ボール７４及びケージ７２により構成されていて、内輪７３とケージ７２との間、又はケージ７２と外輪７１との間の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を設けたものであり、これにより、内輪７３とケージ７２及びケージ７２と外輪７１との接触面積を大きくとれ、面圧の上昇を防止でき、かつ摺動部に溝等がなく、引っ掻きの心配がなく、安定した摺動状態が得られる。
【０００８】
請求項２の等速ジョイントは、ケージ７２が内輪７３と外輪７１との間に摺接状態で介装されて球面摺接部を形成していて、この球面摺接部のうちの非摺動部にオイル保持溝７５を設けるようにしたものであり、これにより、摺動部に余分なエッジ形状を形成して本来の摺動状態を阻害することなく、摺動部の潤滑状態を良好に保つことができる。
請求項３の等速ジョイントは、球面摺接部が、内輪７３の外周面とケージ７２の内周面及び外輪７１の内周面とケージ７２の外周面とで形成されていて、この球面摺接部を形成しているいずれか一方の内又は外周面にオイル保持溝７５を設けたものであり、オイル保持溝７５の形成される部位を具体的に特定したものである。
請求項４の等速ジョイントは、オイル保持溝７５の溝形状を、凸球面を平面状にカットした形状にしたものであり、これにより、溝加工が容易であると共に、オイルのケージ７２と内・外輪７３，７１との摺動部への供給がスムーズに行われる。
請求項５の等速ジョイントは、オイル保持溝７５の縁部７５ａを、エッジを形成することなくＲ（丸み）形状としたものであり、これにより、ケージ７２と内・外輪７３，７１の摺動部を引っ掻くこともなく、摺動面の荒れも防止でき、良好な摺動を行うことができる。
【０００９】
請求項６に記載の揺動斜板型圧縮機は、ワッブルプレート６の回り止め機構として請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速ジョイント７を使用したものであり、これにより、回り止め機構として採用した等速ジョイント７の摺動部の潤滑不足を解消でき、その焼付きを防止でき、圧縮機１００の信頼性の向上が図れる。
請求項７の揺動斜板型圧縮機は、可変容量型の圧縮機に適用したものであり、これにより、圧縮機１００の吐出量を変えることができ、エンジンより動力を得ている圧縮機に好適である。
【００１０】
請求項８の揺動斜板型圧縮機は、オイルセパレータ３５が内蔵されていて、このオイルセパレータ３５によって分離したオイルを等速ジョイント７の揺動部に直接給油できるようにしたものであり、これにより、摺動部を狙ってオイルセパレータ３５で分離したオイルを積極的に給油でき、回り止め機構の良好な摺動状態を得ることができる。
請求項９の揺動斜板型圧縮機は、等速ジョイント７を支持する中心軸８を、一端が自由端で、他端がハウジング２に固定されている片持ち支持にしたものであり、このように中心軸８をハウジングの一部を構成しているシリンダブロック２の中心部に圧入固定することで、片持ち支持であっても中心軸８の十分な剛性を確保することができる。
【００１１】
請求項１０の揺動斜板型圧縮機は、等速ジョイント７を支持する中心軸８を、その一端が駆動軸４に配置したベアリング４４で支持され、他端がハウジング２に回転不能に支持されている両持ち支持にしたものであり、これにより、中心軸８に作用する荷重を両側で受けることができ、信頼性の向上、振動・騒音を低減することが可能である。
請求項１１の揺動斜板型圧縮機は、フロン系冷媒であるＨＦＣ１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保できるようにしたものであり、これにより、バス等の大型車両の空調装置に適用可能な大容量の圧縮機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の等速ジョイント及びそれを使用した揺動斜板型圧縮機について説明する。図１は、最大の吐出容量（１００％容量）をもたらす運動状態における第１実施形態の回り止め機構として等速ジョイントを使用した揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図であり、図２は、図１の圧縮機の最小吐出容量（０％容量）をもたらす運転状態を示している。これらの図面において、符号１は圧縮機１００のフロントハウジングを、符号３は圧縮機１００のリアハウジングを示しており、フロントハウジング１とリアハウジング３との間に挟まれる形でミドルハウジングとしてのシリンダブロック２が配置され、これらは図示しないスルーボルトのような締結手段によって一体化されて、圧縮機１００のハウジングを形成している。シリンダブロック２には、図１において横方向（後述の駆動軸の軸方向）に複数個（例えば５個）のシリンダボア２１が、中心線の周りに概ね均等に配置されるように形成されている。リアハウジング３の後部の外周部分には、概ね環状の空間としての吐出室３１が形成されていると共に、中心部分の空間には吸入室３２が形成されている。また、このリアハウジング３には、後述するオイルセパレータ及び高圧貯油室が設けられている。
【００１３】
符号４は外部の動力源（例えばエンジン）から回転動力を受け入れるための駆動軸であり、この駆動軸４と直交するように円板部４０が一体的に形成されている。また、円板部４０の外周寄りの一部から所定の間隔をあけて平行に２枚のアーム４１が後方に向かって突出するように形成されている。この駆動軸４は、２個のラジアルベアリング１１及び１３を介してハウジングの一部であるフロントハウジング１によって軸承されていると共に、円板部４０の背面を支持するスラストベアリング１４を介して、軸方向にもフロントハウジング１によって軸承されている。また、ラジアルベアリング１１及び１３の間には、軸封装置１２が設けられて、駆動軸４の周囲から流体が外部へ漏洩するのを防止している。なお、ラジアルベアリング１１，１３は、サークリップ１５及び１７により、また軸封装置１２は、サークリップ１６によって軸方向に移動しないようにそれぞれ固定されている。
【００１４】
符号５は、概ね円環状のドライブプレートであって、その一部が前方に突出するアーム部分５０を備えている。アーム部分５０には、カムとして作動する所定の形状の長孔５１が設けられていて、駆動軸４側の平行な２枚のアーム４１を橋絡するようにそれらの間に取り付けられたピン４２が、長孔５１内に挿入されて係合している。このように駆動軸４のアーム４１とドライブプレート５のアーム部分５０とが、２面幅で嵌合してピン４２によって連結されることによってリンク機構を形成しており、ドライブプレート５が駆動軸４と共に回転することができると共に、駆動軸４やその円板部４０に対して角度可変の状態で傾斜する（揺動する）ことができる。ドライブプレート５には、後述の手段によって回転を阻止されて揺動のみをする概ね円環状のワッブルプレート（揺動斜板）６が、ラジアルベアリング５２とスラストベアリング５３を介して支持されている。なお、上述したリンク機構は、それと同等の作用する斜面とアーム、球座と球などの他のリンク機構によって置き換えることができることは言うまでもない。
【００１５】
ワッブルプレート６の開口６１には、後に詳述する回り止め機構として採用した等速ジョイント７の構成の一部である概ね円筒形の外輪７１が嵌合していて、ワッブルプレート６と一体化されていると共に、外輪７１の小径部分７１ａでラジアルベアリング５２を支持している。また、ラジアルベアリング５２は、円環状のドライブプレート５の開口内面によって支持され、かしめ等で固定されている。外輪７１の小径部分７１ａの図１における左端部には螺子部が形成されていて、それに螺合するナット５４及びワッシャ５５によって、ラジアルベアリング５２が外輪７１に取り付けられている。
【００１６】
このようにして、ラジアルベアリング５２がドライブプレート５と外輪７１及びワッブルプレート６とを相対回転可能に結合していると共に、前述のスラストベアリング５３がドライブプレート５とワッブルプレート６との間に挟み込まれているので、これらの構成によって、ワッブルプレート６と外輪７１とがドライブプレート５と共に揺動運動はするものの、ドライブプレート５の回転運動とは無関係に回転をしないで停止していることが可能である。
【００１７】
外輪７１とワッブルプレート６の回転運動を阻止する回り止め機構として、本実施形態においては、それ自体は公知の等速ジョイント７を使用しているが、この回り止め機構及びその周辺の構成は、本実施形態の特徴をなすものであるので、後に詳述する。
【００１８】
ドライブプレート５及びワッブルプレート６を支持する中心軸８は、駆動軸４の延長線上において回転しないようにシリンダブロック２によって固定支持される。そのため、例えば、シリンダブロック２の中心部に軸方向のスプライン溝を有する穴２２を形成する一方、それに挿入される中心軸８の外面にも対応するスプライン突条を形成してそれらを噛み合わせるとか、中心軸８及びシリンダブロック２の穴２２の断面形状を正方形その他の多角形にするとか、或いは中心軸８とシリンダブロック２の穴２２をキー２３とキー溝によって連結するというように、それ自体は公知の様々な手段を利用することができる。このようにして、本実施形態の圧縮機１００においては、等速ジョイント７と回転を阻止された中心軸８とによって、ワッブルプレート６のための回り止め機構が構成される。
【００１９】
ワッブルプレート６の周辺部には、前述のシリンダボア２１と同数の球形の窪み６２が形成されており、それに対して同数のコネクティングロッド９１の一端に形成された球形端部９１ａが係合している。また、それぞれのシリンダボア２１内に摺動可能に挿入されているピストン９にも球形の窪み９２が形成されていて、それらに対してコネクティングロッド９１の他端に形成された球形端部９１ｂが係合している。
【００２０】
なお、ワッブルプレート６の球形の窪み６２は、コネクティングロッド９１の球形端部９１ａの周りにかしめ加工されることにより抜け止めを施されており、同様に、ピストン９の球形の窪み９２もまた、球形端部９１ｂの周りにかしめ加工されることによって抜け止めを施されている。なお、本実施形態においては、ワッブルプレート６及びピストン９をかしめ加工によってコネクティングロッド９１の球形端部９１ａ，９１ｂに連結しているが、本発明におけるこの部分の連結手段が「かしめ加工」のみに限定される訳ではなく、それ以外の連結手段を採る場合もあり得る。
【００２１】
符号１９は厚板からなるバルブプレートであって、各シリンダボア２１に対応する位置において、バルブプレート１９を貫通するように少なくとも１個ずつ吐出口１９ａと吸入口１９ｂが開口している。バルブプレート１９の各吸入口１９ｂには、１枚の薄いばね鋼板からなる吸入バルブ（図示せず）の各一部に形成されたリード弁状の吸入バルブによって、シリンダボア２１の側から閉塞されている。また、各吐出口１９ａには、同様に薄いばね鋼板からなるリード弁状の吐出バルブ（図示せず）が配置され、吐出室３１の側から閉塞されている。バルブプレート１９、吸入バルブ、吐出バルブは、シリンダブロック２とリアハウジング３とが図示しない手段によって固定されて一体化されるときに、それらの間に挟み込まれて固定される。なお、吐出バルブのリフト量を規制するストッパ（図示せず）がボルト等によってバルブプレート４１に取り付けられている。また、バルブプレート１９がシリンダブロック２とリアハウジング３とによって挟持固定される際には、ガスケット２０も一緒に挟持される。なお、ガスケットは、フロントハウジング１とシリンダブロック２との間、シリンダブロック２とバルブプレート１９との間及びバルブプレート１９とリアハウジング３との間の３個所に使用されている。
【００２２】
リアハウジング３の後端には制御弁３３が取り付けられており、図示しない電子式制御装置によって制御されて、吸入室３２にある流体（冷媒）の圧力、即ち吸入圧と、吐出室３１にある流体（冷媒）の圧力、即ち吐出圧との間の任意の高さの流体圧を作り出して、それを制御圧としてドライブプレート５やワッブルプレート６のある制御圧室（クランク室）１８へ供給している。この制御圧室１８内に導入される制御圧によって、ワッブルプレート６の傾斜が制御される。
【００２３】
次に本実施形態の特徴である回り止め機構とその周囲の構成について詳述する。本実施形態においては、回り止め機構として自動車用又は産業機械用の等速ジョイント７を使用している。等速ジョイント７は、外輪７１、ケージ７２、内輪７３及び複数個のボール７４とで構成されている。等速ジョイント７の外輪７１は、ワッブルプレート６の開口６１に一体的に嵌合し、また内輪７３は、前記した中心軸８に軸方向に移動可能に取り付けられている。中心軸８は、一端側が自由端で、他端側がシリンダブロック２に固定されていて、回転しないだけでなく軸方向にも移動しない。従って、中心軸８の自由端の外周面に形成されたスプライン突条８１が、等速ジョイント７の内輪７３に形成されたスプライン溝にスプライン係合して、等速ジョイント７の軸方向における移動を許すと共に、内輪７３を介してワッブルプレート６の回転を阻止するようになっている。
【００２４】
図３〜６に示されるように、一方の揺動側であるワッブルプレート６に取り付けられた、等速ジョイント７の外輪７１の球面状の内周面には、中心軸８と平行に複数のボール溝７１ａが形成されており、他方の軸側である中心軸８に支持された内輪７３の球面状の外周面には、球面状の内周面の前記複数のボール溝７１ａに対応した、中心軸８と平行な複数のボール溝７３ａが形成されている。これら外輪７１と内輪７３とは、外輪７１の内周面と内輪７３の外周面に摺接する球環状のケージ７２を介すると共にこのケージ７２に保持された複数のボール７４がボール溝７１ａ，７３ａに接触する状態で連結されている。即ち、等速ジョイント７は、外輪７１と内輪７３とがケージ７２の内外周面を内輪７３の外周面及び外輪７１の内周面と極めて小さなクリアランスのもとに摺接嵌合されている。そして、図３に示すようにワッブルプレート６の傾斜に伴い、ボール７４はボール溝７１ａ，７３ａを往復転動すると共にケージ７２は外輪７１と内輪７３との間を摺動し、常にその位置関係を維持するように相互間に相対的運動がなされる。
【００２５】
この場合、ケージ７２と外輪７１及び内輪７３とが主に摺動する摺動部は、ケージ７２の内外周面の軸方向の両側部であり、軸方向略中央部は、ほとんど摺動が行われない非摺動部である。そこで、本実施形態では、この非摺動部にオイル保持溝７５を形成している。即ち、図５に示すものでは、内輪７３の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成すると共に、ケージ７２の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成している。オイル保持溝７５の溝形状は、図４に拡大して示すように、内輪７３の外周面の凸球面及びケージ７２の外周面の凸球面を平面状にカットした形状をしている。この場合、オイル保持溝７５の両縁部７５ａは、球面から平面に移行する部分にエッジを形成しないようにＲ（丸み）形状にされている。なお、オイル保持溝７５は、ケージ７２の内周面の軸方向略中央部及び外輪７１の内周面の軸方向略中央部に設けるようにしてもよい。この場合は、両者の内周面は凹球面であるので、適宜の形状のオイル保持溝７５を形成する。
【００２６】
図３は、（ａ）ワッブルプレート６が右側に傾斜した場合と、（ｂ）略垂直状態にある場合、（ｃ）左側に傾斜した場合における摺動部へのオイルの補給状況を示している。即ち、ワッブルプレート６が右側の傾斜（ａ）から左側の傾斜（ｃ）に移行するとき、ケージ７２の外周面側の外側摺動部Ａは、外輪７１から外れた部分のオイルで潤滑されるようになり、ケージ７２の内周面側の内側摺動部Ｂは、オイル保持溝７５に保持されたオイルがこの摺動部Ｂに供給され潤滑されるようになる。また、ワッブルプレート６が左側の傾斜（ｃ）から右側の傾斜（ａ）に移行するときは、ケージ７２の外周面側の外側摺動部Ａは、オイル保持溝７５に保持されたオイルで潤滑されるようになり、ケージ７２の内周面側の内側摺動部Ｂは、ケージ７２から外れた部分の内輪７３のオイルで潤滑されるようになる。
【００２７】
このように、本実施形態では、等速ジョイント７のオイル保持溝７５を、ケージ７２と外輪７１及び内輪７３との球面摺接部の非摺動部に相当する軸方向略中央部に設けることにより、摺動部の接触面積を大きくすることができる。また、球面摺接部の摺動部に相当する部分に溝等がないので、引っ掻き等の恐れがなく、安定した摺動状態が得られる。
【００２８】
中心軸８は、シリンダブロック２に固定される側は、大径に形成され、等速ジョイント７の内輪７３を摺動自在に嵌合する側は、小径に形成されていて、その移行部分に段差８２が形成され、これが最小容量規制部分８２として機能する。これにより、内輪７３がこの最小容量規制部分８２に当接することでワッブルプレート６の傾斜角度を規制し、図２に示すように圧縮機１００の最小容量を規制している。
【００２９】
また最小容量規制部分８２に隣接した中心軸８の大径部分に止められてバネ等の付勢部材８３が軸上に設けられ、ワッブルプレート６を最大容量側に付勢する。この付勢部材８３は、容量復帰時の制御をアシストする。他方で、中心軸８のシリンダブロック２に固定支持された側と反対の自由端側の端面に止められて、バネ等の付勢部材８４が軸上に設けられ、等速ジョイント７の内輪７３をリア側に押している。この付勢部材８４によって、圧縮機運転時は、圧縮機容量の最小側への制御をアシストし、圧縮機停止時は常に容量の少ない側にワッブルプレート６を保つ役割をし、再起動時の動力を低減することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態では、リアハウジング３には、吐出室３１の下流に、これと連通する垂直円筒室３４が設けられている。この垂直円筒室３４には、オイルセパレータ３５が圧入され、図７に示すように吐出室３１から垂直円筒室３４に入ってくるオイルと冷媒ガスとの混合流体を遠心分離して、オイルと冷媒ガスとに分離される。分離された冷媒ガスは、オイルセパレータ３５上方から冷凍サイクル内に排出され、オイルはリアハウジング３とシリンダブロック２間に跨がって設けられた高圧貯油室３６に蓄えられる。
【００３１】
この高圧貯油室３６内に蓄えられたオイルは、図７に示すようにリアハウジング３とバルブプレート１９の間に配置されたガスケット２０に設けられた溝（図示せず）を介して、中心軸８に設けられたオイル導入路８５を通って、等速ジョイント７の摺動部に向かってオイルを噴出する。即ち、オイル導入路８５は、中心軸８の略中央部分をシリンダブロック２側から延在し、段差８２近辺で制御圧室１８に開口している。このように、オイルセパレータ３５で分離したオイルを、等速ジョイント７の摺動部を狙って積極的に噴出することで、等速ジョイント７の良好な摺動状態を得ることができる。
【００３２】
上記構成よりなる本実施形態の揺動斜板型圧縮機１００の作動について説明する。圧縮機１００の最も好適な用途は車両用空調装置の冷媒圧縮機として使用されることであるから、この場合も圧縮機１００が車両用空調装置に使用されるものとして説明する。
【００３３】
駆動軸４が車両に搭載された内燃機関やモータのような外部の動力源によって、ベルト、伝動装置等を介して、或いは直接に回転駆動されると、駆動軸４の円板部４０に対してアーム４１、ピン４２、長孔５１、アーム部分５０を介して連結されるドライブプレート５が駆動軸４と共に回転する。しかし、ワッブルプレート６はドライブプレート５に対しラジアルベアリング５２及びスラストベアリング５３を介して連結されているのと、中心部が等速ジョイント７を介して回転しない中心軸８によって支持されているので回転することはなく、駆動軸４と直交している仮想の平面に対してドライブプレート５が傾斜している場合には、その傾斜角度に応じた大きさの振幅を有する揺動運動のみをする。それによって、ワッブルプレート６に対してコネクティングロッド９１を介して連結されている複数個のピストン９がそれぞれのシリンダボア２１内で往復運動をする。
【００３４】
その結果、複数個のピストン９の頂面にそれぞれ形成される作動室の中でも吸入行程にあるものは拡大して低圧となるので、その中へ吸入室３２内にある圧縮すべき冷媒がバルブプレート１９の吸入口１９ｂに設けられた吸入バルブを押し開いて流入する。これと反対に、圧送行程にあるピストン９の頂面に形成される作動室は縮小するため、その内部にある冷媒は圧縮されて高圧となり、バルブプレート１９の吐出口１９ａに設けられた吐出バルブを押し開いて吐出室３１に吐出される。駆動軸４の１回転当りの圧縮機１００の吐出量は、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θによって決まるピストン９のストローク長さに概ね比例している。
【００３５】
このように、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θを変化させると圧縮機１００の吐出容量が変化するので、吐出容量を制御するために、本実施形態の圧縮機１００においては、全てのピストン９の背圧となる制御圧室１８内の圧力を制御弁３３によって図示しない制御装置が指令する任意の高さに変化させる。制御圧室１８内には、吐出室３１内の高圧と吸入室３２内の低圧との中間の任意の高さの圧力が制御弁３３から導入される。
【００３６】
例えば、制御圧室１８内の圧力、即ちピストン９の背圧を高めると、各ピストン９の頂面に形成される作動室内の圧力との釣り合い状態が変化するので、新たな釣り合い状態が得られるところまで、複数個のピストン９に共通な下死点の位置がバルブプレート１９に近い位置に向かって移動する。それに伴ってワッブルプレート６の揺動中心もバルブプレート１９に近い位置に向かって移動するため、ワッブルプレート６とドライブプレート５の傾斜角度θ（θの定義：中心軸に対して垂直な線をθ＝０とする。そのため１００％容量時の図１がθ最大、最小容量時の図２がθ最小）が小さくなって、全てのピストン９のストロークが一斉に小さくなるので、圧縮機１００の吐出容量が無段階に減少する。
【００３７】
図２は、制御圧室１８内の圧力が最大とされることによって、ピストン９の下死点がバルブプレート１９に最も接近した位置において上死点と概ね一致して、ピストン９のストロークが実質的に零になる結果、吐出容量が実質的に零になった状態を示している。この場合は、ドライブプレート５及びワッブルプレート６の傾斜角度θが実質的に０度になっているから、ドライブプレート５が駆動軸４と共に回転しても、ワッブルプレート６が回転は勿論揺動運動もしないで実質的に静止している。そのため、全てのピストン９が実質的に上死点の位置にあって、シリンダボア２１内で実質的に往復運動をすることがない。しかし、本実施形態では、中心軸８の最小容量規制部分８２を等速ジョイント７の内輪７３に当接すると共に、最小容量規制部分８２に隣接して付勢部材８３を設けることによって、傾斜角度θが厳密な０度になるのを防止し、吐出容量を完全に零（０％容量）にはしないで僅かに残して、次の制御の応答性を高めている。
【００３８】
これと反対に、図示しない制御装置によって制御弁３３を作動させて制御圧室１８内の圧力を吸入圧までの任意の高さまで低下させると、ピストン９に作用する背圧が小さくなるために、作動室内で冷媒を圧縮することにより発生する圧縮反力によって、全てのピストン９の往復運動の下死点が、ピストン９の背圧（制御圧室１８内の圧力）による軸方向力が圧縮反力による軸方向力に釣り合う位置まで、バルブプレート１９から遠ざかる方向へ移動する。
【００３９】
その結果、ワッブルプレート６とドライブプレート５の傾斜角度θが大きくなると共に揺動運動の振幅が大きくなるので、全てのピストン９のストロークが一斉に大きくなって、圧縮機１００の吐出容量が無段階に大きくなる。図１は、制御圧室１８内の圧力を最小とすることによって、ドライブプレート５とワッブルプレート６の傾斜角度θが大きくなって、ピストン９のストロークと圧縮機１００の吐出容量が最大（１００％容量）となった状態を示している。
【００４０】
このように作動する圧縮機１００においては、圧縮機１００内の様々な摺動部、例えば、ピストン９とピストンボア２１、コネクティングロッド９１の球形端部９１ａとワッブルプレート６の窪み６２、等速ジョイント７の外輪７１とケージ７２及び内輪７３とケージ７２等、を潤滑するためのオイルが内蔵されていて、冷媒と一緒になって運ばれ各摺動部に供給されるようになっている。
【００４１】
本実施形態においては、等速ジョイント７の外輪７１の内周面及びケージ７２の外周面、或いはケージ７２の内周面及び内輪７３の外周面とで形成される球面摺接部の軸方向略中央部の非摺動部にオイル保持溝７５を形成している。即ち、図５では、内輪７３の凸状球面の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成し、またケージ７２の凸状球面の外周面の軸方向略中央部にオイル保持溝７５を形成している。したがって、オイル保持溝７５に保持されたオイルが、球面摺接部の軸方向略中央部を挟んでいる両側部の摺動部に供給されるようになり、内・外輪７３，７１及びケージ７２との良好な摺動状態が得られる。
【００４２】
また、本実施形態においては、リアハウジング３にオイルセパレータ３５を備えた垂直円筒室３４を設けると共に、リアハウジング３とシリンダブロック２間に跨がって高圧貯油室３６を設けていて、圧縮機１００から吐出されるオイルと冷媒ガスの混合流体を遠心分離してオイルと冷媒ガスとを分離して、このオイルを高圧貯油室３６からオイル導入路８５を通って等速ジョイント７の摺動部に噴出するようにしているので、等速ジョイント７の摺動性を高めることができる。
【００４３】
図８は、最大の吐出容量（１００容量）をもたらす運転状態における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、図９は、最小の吐出容量をもたらす運転状態における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。この第２実施形態では、駆動軸４の中心軸８に面する側の中央部に凹部４３を形成し、この凹部４３内にラジアルベアリング（すべり軸受）４４を配置し、ここに中心軸８の端部を挿入し支持するようにしたものである。即ち、第１実施形態では、中心軸８がシリンダブロック（ハウジング）２によって一端側のみが固定・支持された片持ち支持であったのに対し、第２実施形態では、中心軸８は、一端側がシリンダブロック２によって、他端側が駆動軸４によって支持されている両持ち支持構造にしたものである。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
このように中心軸８を両端側で支持することにより、中心軸８に作用する荷重を両側で受けることができ、片持ち支持よりも剛性が高くなり、信頼性が一層向上し、また振動・騒音の一層の低減を図ることができる。なお、中心軸８を支持するベアリング（軸受）としては、ラジアルベアリング４４ではなくボールベアリング（転がり軸受）にしてもよい。
【００４５】
以上説明した本実施形態では、フロン系冷媒であるＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保できるようにすることが好ましい。これにより、バス等の空調装置に適用可能な大容量の圧縮機が得られる。なお、ＨＦＣ１３４ａの冷媒換算で３００cc以上とは、例えばＣＯ2冷媒の場合、１００cc以上である。
また、上記説明においては、揺動斜板型可変容量圧縮機を例として説明しているが、本発明は可変容量型に限定するものではなく、固定容量型の圧縮機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、その１００％（最大）容量時を示している。
【図２】最小容量時における第１実施形態の揺動斜板型圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の揺動斜板型圧縮機に用いている等速ジョイントの作用を説明する図である。
【図４】等速ジョイントのオイル保持溝の拡大図である。
【図５】等速ジョイントの内輪とケージの斜視図である。
【図６】等速ジョイントを軸方向から見た図である。
【図７】等速ジョイントの摺動部へのオイルの噴出を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の１００％（最大）容量時の縦断面図である。
【図９】最小容量時における第２実施形態の揺動斜板型圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ フロントハウジング
２ シリンダブロック
３ リアハウジング
３１ 吐出室
３２ 吸入室
３３ 制御弁
３４ 垂直円筒室
３５ オイルセパレータ
３６ 高圧貯油室
４ 駆動軸
４３ 凹部
４４ ラジアルベアリング
５ ドライブプレート
６ ワッブルプレート（揺動斜板）
７ 等速ジョイント（回り止め機構）
７１ 外輪
７２ ケージ
７３ 内輪
７４ ボール
７５ オイル保持溝
８ 中心軸
８３，８４ 付勢部材
８５ オイル導入路
９ ピストン
９１ コネクティングロッド
１８ 制御圧室（クランク室）
１９ バルブプレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸側に支持された内輪（７３）と、
揺動部材に支持され、前記内輪（７３）の周囲に配置された外輪（７１）と、
前記内輪（７３）の外周面と前記外輪（７１）の内周面とに形成された複数対のボール溝に介装されたボール（７４）と、
前記内輪（７３）の外周面と前記外輪（７１）の内周面との間に配置され、前記ボール（７４）を支持するケージ（７２）と、
から構成されている等速ジョイント（７）において、
前記内輪（７３）と前記ケージ（７２）との間、又は前記ケージ（７２）と前記外輪（７１）との間の軸方向略中央部にオイル保持溝（７５）を設けたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
前記ケージ（７２）が、前記内輪（７３）と前記外輪（７１）との間に摺接状態で介装されて球面摺接部を形成しており、前記球面摺接部のうちの非摺動部に前記オイル保持溝（７５）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項３】
前記球面摺接部が、前記内輪（７３）の外周面と前記ケージ（７２）の内周面及び前記外輪（７１）の内周面と前記ケージ（７２）の外周面とで形成されていて、前記球面摺接部を形成しているいずれか一方の内又は外周面に前記オイル保持溝（７５）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の等速ジョイント。
【請求項４】
前記オイル保持溝（７５）の溝形状が、凸球面を平面状にカットした形状をしていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の等速ジョイント。
【請求項５】
前記オイル保持溝（７５）の縁部（７５ａ）が、エッジを形成することなくＲ（丸み）形状となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項６】
ベアリングを介してハウジングによって軸承されて動力源からの回転動力を受け入れる駆動軸（４）と、
前記駆動軸（４）に連結されて回転すると共に、前記駆動軸（４）に対して傾斜することができるドライブプレート（５）と、
ベアリング（５２，５３）を介して前記ドライブプレート（５）に連結され、前記ドライブプレート（５）と同じ傾斜角度をとるが、回り止め機構により回転は阻止されるワッブルプレート（６）と、
前記ワッブルプレート（６）に連結されて前記駆動軸（４）の軸方向に往復運動をすると共に、前記ハウジング内に形成されたシリンダボア（２１）内に挿入されて流体を吸入及び圧縮するピストン（９）と、
前記ドライブプレート（５）と前記ワッブルプレート（６）を支持するために、前記駆動軸（４）の延長線上において前記ハウジング（２）に支持される中心軸（８）と、
を備えている揺動斜板型圧縮機（１００）が、
前記回り止め機構として請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速ジョイント（７）を使用していて、前記等速ジョイント（７）の外輪（７１）が前記ワッブルプレート（６）に固定され、内輪（７３）が前記中心軸（８）に支持されていることを特徴とする揺動斜板型圧縮機。
【請求項７】
前記揺動斜板型圧縮機が可変容量型であることを特徴とする請求項６に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項８】
前記揺動斜板型圧縮機には、オイルセパレータ（３５）が内蔵されており、前記オイルセパレータによって分離したオイルを前記等速ジョイント（７）の揺動部に直接給油していることを特徴とする請求項６又は７に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項９】
前記等速ジョイント（７）を支持する前記中心軸（８）が、一端が自由端で、他端が前記ハウジング（２）に固定されている片持ち支持であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項１０】
前記等速ジョイント（７）を支持する前記中心軸（８）が、その一端が前記駆動軸（４）に配置されたベアリング（４４）で支持され、他端が前記ハウジング（２）に回転不能に支持されている両持ち支持であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項１１】
フロン系冷媒であるＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保することができることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項１】
軸側に支持された内輪（７３）と、
揺動部材に支持され、前記内輪（７３）の周囲に配置された外輪（７１）と、
前記内輪（７３）の外周面と前記外輪（７１）の内周面とに形成された複数対のボール溝に介装されたボール（７４）と、
前記内輪（７３）の外周面と前記外輪（７１）の内周面との間に配置され、前記ボール（７４）を支持するケージ（７２）と、
から構成されている等速ジョイント（７）において、
前記内輪（７３）と前記ケージ（７２）との間、又は前記ケージ（７２）と前記外輪（７１）との間の軸方向略中央部にオイル保持溝（７５）を設けたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
前記ケージ（７２）が、前記内輪（７３）と前記外輪（７１）との間に摺接状態で介装されて球面摺接部を形成しており、前記球面摺接部のうちの非摺動部に前記オイル保持溝（７５）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項３】
前記球面摺接部が、前記内輪（７３）の外周面と前記ケージ（７２）の内周面及び前記外輪（７１）の内周面と前記ケージ（７２）の外周面とで形成されていて、前記球面摺接部を形成しているいずれか一方の内又は外周面に前記オイル保持溝（７５）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の等速ジョイント。
【請求項４】
前記オイル保持溝（７５）の溝形状が、凸球面を平面状にカットした形状をしていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の等速ジョイント。
【請求項５】
前記オイル保持溝（７５）の縁部（７５ａ）が、エッジを形成することなくＲ（丸み）形状となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項６】
ベアリングを介してハウジングによって軸承されて動力源からの回転動力を受け入れる駆動軸（４）と、
前記駆動軸（４）に連結されて回転すると共に、前記駆動軸（４）に対して傾斜することができるドライブプレート（５）と、
ベアリング（５２，５３）を介して前記ドライブプレート（５）に連結され、前記ドライブプレート（５）と同じ傾斜角度をとるが、回り止め機構により回転は阻止されるワッブルプレート（６）と、
前記ワッブルプレート（６）に連結されて前記駆動軸（４）の軸方向に往復運動をすると共に、前記ハウジング内に形成されたシリンダボア（２１）内に挿入されて流体を吸入及び圧縮するピストン（９）と、
前記ドライブプレート（５）と前記ワッブルプレート（６）を支持するために、前記駆動軸（４）の延長線上において前記ハウジング（２）に支持される中心軸（８）と、
を備えている揺動斜板型圧縮機（１００）が、
前記回り止め機構として請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速ジョイント（７）を使用していて、前記等速ジョイント（７）の外輪（７１）が前記ワッブルプレート（６）に固定され、内輪（７３）が前記中心軸（８）に支持されていることを特徴とする揺動斜板型圧縮機。
【請求項７】
前記揺動斜板型圧縮機が可変容量型であることを特徴とする請求項６に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項８】
前記揺動斜板型圧縮機には、オイルセパレータ（３５）が内蔵されており、前記オイルセパレータによって分離したオイルを前記等速ジョイント（７）の揺動部に直接給油していることを特徴とする請求項６又は７に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項９】
前記等速ジョイント（７）を支持する前記中心軸（８）が、一端が自由端で、他端が前記ハウジング（２）に固定されている片持ち支持であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項１０】
前記等速ジョイント（７）を支持する前記中心軸（８）が、その一端が前記駆動軸（４）に配置されたベアリング（４４）で支持され、他端が前記ハウジング（２）に回転不能に支持されている両持ち支持であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【請求項１１】
フロン系冷媒であるＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）１３４ａの冷媒換算で３００cc以上の能力を確保することができることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の揺動斜板型圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３３６５６２（Ｐ２００６−３３６５６２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６３０５４（Ｐ２００５−１６３０５４）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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