JP2000110716A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

ピストン式圧縮機

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JP2000110716A
JP2000110716A JP10282744A JP28274498A JP2000110716A JP 2000110716 A JP2000110716 A JP 2000110716A JP 10282744 A JP10282744 A JP 10282744A JP 28274498 A JP28274498 A JP 28274498A JP 2000110716 A JP2000110716 A JP 2000110716A
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piston
sliding surface
swash plate
sprayed layer
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Manabu Sugiura
学 杉浦
Takayuki Kato
崇行 加藤
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Toyota Industries Corp
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0873Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0878Pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12Coating

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンのスムーズな往復直線運動を長きに
渡って維持することが可能な構成のピストン式圧縮機を
提供すること。 【解決手段】 斜板20の回転運動が、シュー23を介
してピストン22の往復直線運動に変換されることで、
冷媒ガスの圧縮が行われる。ピストン22の首部36に
おいて、シュー23の凸球面23aと摺動されるシュー
座面36aには、金属材料よりなる溶射層が形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両空調
装置に用いられ、冷媒ガスの圧縮を行なうピストン式圧
縮機に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】前記ピ
ストン式圧縮機は、斜板にシューを介してピストンが連
結されている。斜板は、車両エンジン等の外部駆動源に
より回転駆動され、この回転運動がシューを介してピス
トンの往復直線運動に変換されることで、冷媒ガスの圧
縮が行われる。従って、シューにおいて斜板との摺動
面、同じくシューにおいてピストンとの摺動面、及びピ
ストンにおいてシューとの摺動面は、各部材間にガタつ
きが生じることを防止するために、ひいてはピストンの
スムーズな往復直線運動を維持するために、耐摩耗性の
向上を図る必要があった。
【0003】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、ピスト
ンのスムーズな往復直線運動を長きに渡って維持するこ
とが可能な構成のピストン式圧縮機を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明では、シューにおいてカムプレートと
の摺動面、シューにおいてピストンとの摺動面、及びピ
ストンにおいてシューとの摺動面の少なくとも一個所
に、金属材料よりなる溶射層を形成してなるピストン式
圧縮機である。
【0005】前記溶射層は、表面が多孔質のため潤滑油
が良く浸透し、素地よりも摩擦係数が小さい。従って、
溶射層が施された、シューにおいてカムプレートとの摺
動面、シューにおいてピストンとの摺動面、或いはピス
トンにおいてシューとの摺動面は耐摩耗性に優れること
となり、カムプレートとシュー或いはシューとピストン
との間にガタつきが生じることを防止できて、ピストン
のスムーズな往復直線運動を長きに渡って維持できる。
【0006】請求項2の発明では、前記溶射層は固体潤
滑材料を含有している。従って、シューにおいてカムプ
レートとの摺動面、シューにおいてピストンとの摺動
面、或いはピストンにおいてシューとの摺動面の低摩擦
摺動性が向上される。
【0007】請求項3の発明では、前記溶射層が形成さ
れる摺動面素地には粗面処理が施されている。溶射前処
理として、粗面処理が摺動面素地に施されて面粗度が高
められている。従って、摺動面素地に対する溶射層の密
着性が増し、溶射層の剥がれ等を防止できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、可変容量型ピス
トン式圧縮機において具体化した一実施形態について説
明する。
【0009】図1に示すように、フロントハウジング1
1はシリンダブロック12の前端に接合固定されてい
る。リヤハウジング13は、シリンダブロック12の後
端に弁・ポート形成体14を介して接合固定されてい
る。クランク室15は、フロントハウジング11とシリ
ンダブロック12とに囲まれて区画形成されている。
【0010】回転軸16は、クランク室15を貫通する
ようにして、フロントハウジング11とシリンダブロッ
ク12との間に回転可能に架設支持されている。回転軸
16は、図示しない外部駆動源としての車両エンジン
に、電磁クラッチ等のクラッチ機構を介して連結されて
いる。従って、回転軸16は、車両エンジンの動作時に
おいてクラッチ機構の接続により回転駆動される。
【0011】回転支持体19は、クランク室15におい
て回転軸16に止着されている。カムプレートとしての
斜板20は、アルミニウム系の金属材料よりなる。斜板
20は、回転軸16に対してその軸線L方向へスライド
移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構
21は回転支持体19と斜板20との間に介在されてい
る。斜板20は、ヒンジ機構21の介在により、回転軸
16に対して傾動可能でかつ回転軸16と一体的に回転
可能となっている。斜板20の半径中心部がシリンダブ
ロック12側に移動すると斜板20の傾斜角が減少さ
れ、逆に回転支持体19側に移動すると斜板20の傾斜
角が増大される。
【0012】複数のシリンダボア12aは、シリンダブ
ロック12において軸線L回りに所定間隔で貫設形成さ
れている。複数の片頭型のピストン22は、円柱状をな
す頭部35が、対応するシリンダボア12aにそれぞれ
収容され、首部36がシュー23を介して斜板20の外
周部に係留されている。
【0013】図2に示すように、摺動面としての一対の
シュー座面36aは、首部36の内側において対向形成
されている。両シュー座面36aは、一つの球体表面の
一部を構成する凹球面状に形成されている。一対のほぼ
半球状をなすシュー23は、シュー座面36aと斜板2
0の外周との間に介装され、その凸球面23aがシュー
座面36aに合致して受けられるとともに、平面23b
が斜板20に当接されている。ピストン22は、アルミ
ニウム系の金属材料によって鋳造や鍛造等により製作さ
れている。シュー23は、鉄系の金属材料によって鋳造
や鍛造等により製作されている。そして、車両エンジン
の駆動により、回転軸16を介して斜板20が回転駆動
され、この回転運動がシュー23を介してピストン22
の往復直線運動に変換される。
【0014】吸入室24及び吐出室25は、リヤハウジ
ング13にぞれぞれ区画形成されている。吸入ポート2
6、吸入弁27、吐出ポート28及び吐出弁29は、そ
れぞれ弁・ポート形成体14に形成されている。そし
て、吸入室24の冷媒ガスは、ピストン22の上死点側
から下死点側への移動により、吸入ポート26及び吸入
弁27を介してシリンダボア12aに吸入される。シリ
ンダボア12aに吸入された冷媒ガスは、ピストン22
の下死点側から上死点側への移動により所定の圧力にま
で圧縮されるとともに、吐出ポート28及び吐出弁29
を介して吐出室25へ吐出される。
【0015】抽気通路30は、回転軸16の軸心に形成
された通路30aと、シリンダブロック12及び弁・ポ
ート形成体14に形成された通孔30bとからなる。抽
気通路30はクランク室15と吸入室24とを接続す
る。給気通路31は吐出室25とクランク室15とを接
続する。電磁弁である容量制御弁32は、給気通路31
上に介在されている。容量制御弁32は、ソレノイド3
2aと、ソレノイド32aの励磁・消磁により給気通路
31を開閉する弁体32bとを備えている。ソレノイド
32aは、冷房負荷等に応じた図示しないコンピュータ
の制御によって励磁・消磁される。従って、給気通路3
1の開度が弁体32bにより調節され、クランク室15
の圧力が変更されて、ピストン22の前後に作用するク
ランク室15の圧力とシリンダボア12aの圧力との差
が調整される。その結果、斜板20の傾斜角が変更さ
れ、ピストン22のストローク量が変更されて、吐出容
量が調整される。
【0016】つまり、ソレノイド32aが消磁されると
弁体32bによって給気通路31が開かれ、吐出室25
とクランク室15とが連通される。従って、吐出室25
の高圧冷媒ガスが給気通路31を介してクランク室15
へ供給され、クランク室15の圧力が上昇される。クラ
ンク室15の圧力が上昇すると斜板20の傾斜角が最小
となり、ピストン22のストローク量が小さくなって、
吐出容量が最小となる。
【0017】ソレノイド32aが励磁されると弁体32
bによって給気通路31が閉じられ、クランク室15の
圧力が抽気通路30を介した放圧に基づいて低下してゆ
く。クランク室15の圧力が低下すると斜板20の傾斜
角が最大となり、ピストン22のストローク量が大きく
なって吐出容量が最大となる。
【0018】さて、本実施形態においては、ピストン2
0素地の首部36において両シュー座面36aには、金
属溶射(メタリコン)が施されている。金属溶射は、溶
融状態の金属を圧風により噴霧化して、シュー座面36
a素地に吹き付けるものである。高速度で吹き付けられ
た金属の微粒子は、溶体のままでシュー座面36a素地
に達して凝固し、次々と付着して被膜金属層(溶射層)
Yを形成する。金属溶射に用いられる金属としては、例
えば、アルミニウム系金属材料、銅系金属材料或いは鉄
系金属材料等が挙げられる。なお、溶射層Yは、一方の
シュー座面36aについてのみが図2において網掛けに
て示してあるが、他方のシュー座面36aについても同
様である。
【0019】金属溶射に用いられる金属には、固体潤滑
材料が添加されている。従って、シュー座面36a素地
に形成された溶射層には、固体潤滑材料が含有されるこ
ととなる。固体潤滑材料としては、二硫化モリブデン、
カーボングラファイト、ポリテトラフルオロエチレン等
のフッ素樹脂、スズ、鉛等が挙げられる。
【0020】前記溶射層Yのシュー座面36a素地に対
する密着性には、シュー座面36a素地の面粗度が大き
な影響をもっている。溶射層Yの密着性を増すために
は、シュー座面36a素地の面粗度を高めておくことが
必要である。従って、溶射前処理として、シュー座面3
6a素地に対して、粗面処理としてのショットブラスト
処理が施されている。ショットブラストとしては、鋼砕
粒、鋼丸粒或いは研磨剤等をシュー座面36a素地に対
して吹き付けるショットピーニングや、研磨剤を混合し
た液体をシュー座面36a素地に対して吹き付ける液体
ホーニング等が挙げられる。
【0021】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 (1)溶射層Yは、表面が多孔質のため潤滑油が良く浸
透し、シュー座面36a素地よりも摩擦係数が小さい。
従って、溶射層が施されたシュー座面36aは耐摩耗性
に優れ、ピストン22とシュー23との間にガタつきが
生じることを防止できて、ピストン22のスムーズな往
復直線運動を長きに渡って維持できる。なお、冷媒ガス
中には潤滑油がミスト状として含まれており、従って、
クランク室15には、ブローバイガスや、給気通路31
を介して導入される容量制御用の冷媒ガスによって潤滑
油が供給されている。
【0022】(2)固体潤滑材料が溶射層Yに含有さ
れ、従って、シュー座面36aの低摩擦摺動性が向上さ
れて、シュー座面36aの耐摩耗性がさらに向上され
る。 (3)溶射前処理として、シュー座面36a素地に対し
てショットブラスト処理が施され、シュー座面36a素
地の面粗度が高められている。従って、シュー座面36
a素地に対する溶射層Yの密着性が増し、溶射層Yの剥
がれ等を防止できる。
【0023】本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、例え
ば、以下の態様でも実施できる。 ○上記実施形態において溶射層Yは、シュー座面36a
にのみ形成されていた。これを変更し、シュー23の凸
球面23aにのみ形成すること。或いは、シュー座面3
6aとシュー23の凸球面23aにそれぞれ形成するこ
と。このようにすれば、溶射層が施された凸球面23a
は耐摩耗性に優れ、ピストン22とシュー23との間に
ガタが生じることを防止できて、ピストン22のスムー
ズな往復直線運動を長きに渡って維持できる。
【0024】○上記実施形態において溶射層Yは、シュ
ー座面36aにのみ形成されていた。これを変更し、シ
ュー23の平面23bにのみ形成すること。或いは、シ
ュー座面36aとシュー23の平面23bにそれぞれ形
成すること。このようにすれば、溶射層が施された平面
23bは耐摩耗性に優れ、斜板20とシュー23との間
にガタが生じることを防止できて、ピストン22のスム
ーズな往復直線運動を長きに渡って維持できる。
【0025】○溶射層を、シュー座面36a、凸球面2
3a及び平面23bの全てに形成すること。 ○金属溶射に用いられる金属材料に、アルミニウム系金
属材料を採用した場合、シリコンを含有させると、好ま
しくは10重量%以上含有させると、溶射層Yの高強度
化、つまり、剥がれ難さや損傷し難さの点で有利とな
る。
【0026】○ピストン22を鉄系金属材料製とするこ
と。 ○シュー23をアルミニウム系金属材料製とすること。 ○斜板20を鉄系金属材料製とすること。
【0027】○ウエーブカム式圧縮機において具体化す
ること。この場合、シューにおいて、カムプレートとし
てのウエーブカムとの摺動面、シューにおいてピストン
との摺動面、及びピストンにおいてシューとの摺動面の
少なくとも一個所に、溶射層を形成する。
【0028】○両頭ピストン式圧縮機において具体化す
ること。この場合、シューにおいて斜板との摺動面、シ
ューにおいて両頭ピストンとの摺動面、及び両頭ピスト
ンにおいてシューとの摺動面の少なくとも一個所に、溶
射層を形成する。
【0029】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 (1)カムプレート20の回転運動をシュー23を介し
てピストン22の往復直線運動に変換することでガスの
圧縮を行なうピストン式圧縮機のピストンにおいて、前
記シュー23との摺動面36aに金属材料よりなる溶射
層を形成してなるピストン。
【0030】このようにすれば、ピストン22のスムー
ズな往復直線運動を長きに渡って維持することが可能と
なる。 (2)カムプレート20の回転運動をシュー23を介し
てピストン22の往復直線運動に変換することでガスの
圧縮を行なうピストン式圧縮機のシューにおいて、前記
カムプレート20との摺動面23b及びピストン22と
の摺動面23aの少なくとも一個所に、金属材料よりな
る溶射層を形成してなるシュー。
【0031】このようにすれば、ピストン22のスムー
ズな往復直線運動を長きに渡って維持することが可能と
なる。
【0032】
【発明の効果】上記構成の本発明によれば、溶射層によ
って、カムプレートとシューとの摺動面間、或いはシュ
ーとピストンとの摺動面間にガタが生じることを防止で
きて、ピストンのスムーズな往復直線運動を長きに渡っ
て維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 可変容量型ピストン式圧縮機の縦断面図。
【図2】 要部を拡大して示す斜視図。
【符号の説明】
20…カムプレートとしての斜板、22…ピストン、2
3…シュー、36a…摺動面としてのシュー座面、Y…
溶射層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H003 AA03 AB07 AC03 AD01 BD00 CB00 CE04 3H076 AA06 BB26 CC20 CC33 CC34 4K031 AA02 AA08 AB08 BA01 CB21 CB35 CB37 CB39 CB50 CB51

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カムプレートの回転運動をシューを介し
    てピストンの往復直線運動に変換することでガスの圧縮
    を行なうピストン式圧縮機において、 前記シューにおいてカムプレートとの摺動面、シューに
    おいてピストンとの摺動面、及びピストンにおいてシュ
    ーとの摺動面の少なくとも一個所に、金属材料よりなる
    溶射層を形成してなるピストン式圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記溶射層は固体潤滑材料を含有する請
    求項1に記載のピストン式圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記溶射層が形成される摺動面素地には
    粗面処理が施されている請求項1又は2に記載のピスト
    ン式圧縮機。
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