JP2005264835A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサにおける駆動軸の加工を簡単に行うことができ、フロントヘッドの変形を抑制することができ、駆動軸の油潤滑を円滑且つ確実に行う。
【解決手段】コンプレッサ１は、ハウジング２のフロントヘッド２ａによって駆動軸１１の回転を支持することにより駆動軸１１がハウジング２のクランク室６内で回転し、この回転に伴ってピストン２１がハウジング２内を往復動することにより、ガスを吸入し、圧縮して吐出する。駆動軸１１とフロントヘッド２とが球状化黒鉛鋳鉄によって形成され、駆動軸１１の回転を支持する滑り軸受２３がフロントヘッド２ａに設けられると共に、フロントヘッド２ａにおける滑り軸受２３との隣接部位に油溜まり部２４が設けられており、油溜まり部２４とクランク室６とを連結する油路２８が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用エアコン等に用いられるコンプレッサに関し、特に、駆動軸の軸受部分の潤滑性を向上させると共に、駆動軸のシール性を向上させた構造のコンプレッサに関する。

自動車用エアコンに用いられるコンプレッサにおいては、近年、冷媒としてのフロンガスに代えて炭酸ガスを用いることが行われている。炭酸ガスは、作動時に高温高圧となるため、これに対応する構造としたコンプレッサが特許文献１に開示されている。

上記公報に記載されているコンプレッサは、ハウジングのクランク室内で冷媒を吸入、圧縮及び吐出するピストンを駆動軸に連結し、駆動軸の回転によってピストンを往復動させるものであり、駆動軸をハウジングのフロントヘッドに回転可能に支持すると共に、駆動軸の回転をハウジングとの間に配置したニードルベアリングによって支持する構造となっている。このコンプレッサでは、冷媒としての炭酸ガスに対応するため、駆動軸を鋼材によって形成している。

このコンプレッサでは、鋼材からなる駆動軸の表面を高周波焼き入れ或いは浸炭焼き入れすることにより耐摩耗性を付与している。また、駆動軸の回転を支持するニードルベアリングは、ハウジングのフロントヘッドに圧入により装着されて使用される。さらに、クランク室とニードルベアリングとを連通する連通孔がフロントヘッドに形成されており、シール潤滑を終了した油がクランク室内に戻る際に、ニードルベアリングに供給されることによりニードルベアリングへの油潤滑を行う構造となっている。
特開２０００−５４９５８号公報

上述したコンプレッサでは、駆動軸に耐摩耗性を付与するために、表面を焼き入れ処理する必要があり、駆動軸の加工工程が多く、その加工性が劣るものとなっている。また、ニードルベアリングをフロントヘッドに圧入する必要があるため、圧入時にフロントヘッドが変形し、この変形がコンプレッサが他の部材の精度に悪影響を及ぼす問題を有している。

さらに、コンプレッサの停止時においては、ニードルベアリングの油膜保持が困難であり、長期放置や冷媒移動後におけるニードルベアリングの潤滑性が低下している。これに加えて、油膜保持が困難なことから、冷媒洩れが発生したり、起動時の円滑な潤滑性が得られない問題を有している。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、駆動軸の加工を簡単に行うことができ、フロントヘッドの変形を抑制することができ、さらには、駆動軸の油潤滑を円滑且つ、確実に行うことが可能なコンプレッサを手供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ハウジングのフロントヘッドによって駆動軸の回転を支持することにより駆動軸がハウジングのクランク室内で回転し、この回転に伴ってピストンがハウジング内を往復動することにより、ガスを吸入し、圧縮して吐出するコンプレッサであって、前記駆動軸とフロントヘッドとが球状化黒鉛鋳鉄によって形成され、駆動軸の回転を支持する滑り軸受がフロントヘッドに設けられると共に、フロントヘッドにおける滑り軸受との隣接部位に油溜まり部が設けられており、油溜まり部とクランク室とを連結する油路が形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンプレッサであって、前記フロントヘッドと駆動軸とが同一の球状化黒鉛鋳鉄により形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のコンプレッサであって、前記フロントヘッドと駆動軸とがＦＣＤ８００以上の球状化黒鉛鋳鉄によって形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のコンプレッサであって、前記フロントヘッドにおける駆動軸の上部に油排出溝が軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のコンプレッサであって、前記駆動軸の回転方向と反対方向のスパイラル溝がフロントヘッドにおける滑り軸受部分または駆動軸の被支持部分の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、駆動軸と、フロントヘッドとが球状化黒鉛鋳鉄によって形成されるため、これらの間の摩耗を抑制することができ、耐久性が向上する。

また、フロントヘッドに駆動軸が回転を支持する滑り軸受が形成されるため、駆動軸を支持するための軸受をフロントヘッドに圧入する必要がなくなる。これにより、フロントヘッドの変形を防止することができると共に、組み立て工数を削減することが可能となる。

さらに、油溜まり部が滑り軸受との隣接部位に設けられ、油溜まり部とクランク室とを油路によって連結しているため、油溜まり部に潤滑油を円滑に供給することができる。これにより、滑り軸受による駆動軸の回転を確実に支持することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、駆動軸とフロントヘッドとが同一の球状化黒鉛鋳鉄により形成されるため、これらの間の摩耗をさらに良好に防止することができる。

請求３記載の発明によれば、請求項１及び２記載の発明の効果に加えて、駆動軸とフロントヘッドとがＦＣＤ８００以上の球状化黒鉛鋳鉄によって形成されるため、焼き入れ等の表面処理が不要となり、工程数を削減することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３記載の発明の効果に加えて、油排出溝がフロントヘッドに形成されるため、油溜まり部内の潤滑油を円滑に排出することができ、油溜まり部からの潤滑油の漏洩を防止することができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４記載の発明の効果に加えて、スパイラル溝が形成されるため、油溜まり部内の潤滑油を駆動軸の回転に伴って排出することができ、油溜まり部からの潤滑油の漏洩を防止することができる。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施形態を示し、図１は全体の縦断面図、図２はフロントヘッド部分の拡大縦断面図、図３は図２におけるＭ−Ｍ線断面図である。

この実施形態のコンプレッサ１は、自動車用エアコンに用いられるものであり、図１に示すように、フロントハウジング２とリアハウジング３とがバルブプレート４を介して接合されている。

フロントハウジング２におけるリアハウジング３側には、円周方向に等間隔で配置された複数のボア５が形成されている。また、フロントハウジング２におけるボア５の隣接部分にはクランク室６が形成されている。

リアハウジング３には、冷媒の吸入室７及び吐出室８が形成されており、吸入室７に吸入された冷媒がバルブプレート４を介してボア５に吸入され、ボア５内で圧縮された冷媒がバルブプレート４を介して吐出室８に吐出するようになっている。このような冷媒の吸入及び吐出を行うための吸入孔及び吐出孔がバルブプレート４に形成されている。この実施形態において、冷媒としては炭酸ガスが用いられる。

フロントハウジング２の中心部分には、軸受９，１０を介して駆動軸１１が回転可能に軸支されている。軸受９，１０は駆動軸１１におけるリアハウジング３側の端部を回転可能に軸支するものであり、駆動軸１１におけるこれらの軸受９，１０との反対側は、後述する滑り軸受２３によって回転支持されるようになっている。この滑り軸受２３は、フロントハウジング２におけるフロントヘッド２ａに設けられるものである。

駆動軸１１には、クランク室６内に延びるドライブプレート１２が固定されると共に、軸方向への摺動可能なスリーブ１３が取り付けられている。ドライブプレート１２には、連結ピン１５を介してジャーナル１６が取り付けられており、このジャーナル１６に軸受１７を介してウォッブルプレート（斜板）１８が連結されている。

ウォッブルプレート１８は、回転が拘束された状態で駆動軸１１の軸方向への揺動が可能となっている。このウォッブルプレート１８には、フロントハウジング２のボア５内に収容された状態でボア５内を摺動するピストン２１が連結されている。これにより、駆動軸１１が回転するとジャーナル１６が回転し、ジャーナル１６の回転揺動に伴ってウォッブルプレート１８は回転拘束状態で軸線方向に揺動し、この揺動に伴ってピストン２１がボア５内を往復動する。このピストン２１の往復動により、冷媒は吸入室７→バルブプレート４の吸入孔→ボア５へと吸入されて圧縮され、その後、ボア５→バルブプレート４の吐出孔→吐出室８へ吐出される。

駆動軸１１の回転は、エンジン等の駆動系に連結されたプーリ３１から回転力が伝達されることにより行われる。プーリ３１は、フロントハウジング２のフロントヘッド２ａの外側に位置するように設けられており、このため、フロントヘッド２ａには、プーリ３１を取り付けるための筒状のスカート部２ｂが軸方向に一体的に延びている。プーリ３１は、筒状の伝達ディスク３２を有しており、伝達ディスク３２が駆動軸１１と螺合することにより駆動軸１１が回転するようになっている。

上記滑り軸受２３は、フロントハウジング２のフロントヘッド２ａにおける内面部分に形成されており、滑り軸受２３との隣接部位には、油溜まり部２４が形成されている。油溜まり部２４は、フロントヘッド２ａに連設するスカート部２ｂの孔径を大きくすることにより形成するものであり、これにより油溜まり部２４の加工が容易となっている。

油溜まり部２４の内部には、軸シール部材２５が設けられている。軸シール部材２５は、弾性部材により形成されており、フロントヘッド２ａの滑り軸受２３との反対側に位置するように配置されることにより、油溜まり部２４内の潤滑油２６が駆動軸１１の軸方向に沿って漏出することを防止する。この軸シール部材２５は、スカート部２ｂに嵌め込まれた抜け止めリング２７によって抜け止め状態となっている。

この実施形態において、油溜まり部２４とクランク室６とを連結する油路２８が形成される。油路２８は、駆動軸１１の上部に位置するようにフロントハウジング２のフロントヘッド２ａに形成されるものであり、クランク室６側が高く、油溜まり部２４側が低くなる傾斜を有している。これにより、クランク室６内の潤滑油２６が油路２８を介して油溜まり部２４に供給され、油溜まり部２４から滑り軸受２３を潤滑するように作用する。

以上に加えて、この実施形態では、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａが共に球状化黒鉛鋳鉄によって形成されるものである。この場合、フロントヘッド２ａがフロントハウジング２の一部を構成していることから、フロントハウジング２の全体を球状化黒鉛鋳鉄によって形成することにより、フロントヘッド２ａを同鋳鉄とすることができる。

このような実施形態では、駆動軸１１をフロントヘッド２ａの滑り軸受２３によって回転支持するため、軸受の数を削減することができ、組み立てが容易となると共に、小径化することが可能となる。

また、滑り軸受２３がフロントヘッド２ａに一体的に形成されるため、駆動軸１１の芯出し等の組み付け精度が向上すると共に、この部分にスラストベアリング等の軸受を圧入する必要がなく、圧入に起因したフロントヘッド２ａの変形がなくなる。

さらに、駆動軸１１及び滑り軸受２３を有するフロントヘッド２ａが球状化黒鉛鋳鉄により形成されることにより、これらが同程度の硬度となっている。これにより、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａの摩耗を抑制することができ、耐久性を付与することができる。この場合、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａの球状化黒鉛鋳鉄としては、同一の材料を用いることができる。このように同一の球状化黒鉛鋳鉄を用いることにより、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａの硬度が同じとなるため、自己潤滑性が向上し、摩耗をさらに抑制することが可能となるメリットがある。

さらに、また、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａに用いる同一の球状化黒鉛鋳鉄としては、ＦＣＤ８００〜ＦＣＤ１２００等のＦＣＤ８００以上の黒鉛鋳鉄を用いることが良好である。ＦＣＤ８００以上の球状化黒鉛鋳鉄では、表面を焼き入れする必要なく用いることができる。このため、加工工数を削減することができ、コスト低減が可能となる。

また、さらにコンプレッサ１の停止時においては、油溜まり部２４に潤滑油２６が溜まるため、潤滑油２６による油膜が軸シール部材２５に形成されるため、冷媒のシール性が向上すると共に、コンプレッサ１の起動時における潤滑性能が向上する。

図３において、符号２９は油排出溝である。この油排出溝２９は、駆動軸１１の上部で、且つ油路２８の下部に位置するようにフロントヘッド２ａに形成されるものであり、フロントヘッド２ａにおける上記部位を切り欠くことにより設けられている。このような位置に設けられることにより、油排出溝２９は油溜まり部２４からの潤滑油２６をクランク室６に戻すように作用すると共に、駆動軸１１への潤滑油の給油口として作用する。このように油排出溝２９が潤滑油２６をクランク室６に戻すように作用することにより、油溜まり部２４に必要以上の潤滑油２６が溜まることを防止することができ、油溜まり部２４からの潤滑油の漏洩を防止することができる。

図４は、本発明の別の実施形態の断面図を示す。

この実施形態では、油溜まり部２４がハウジング２のフロントヘッド２ａによって封鎖された構造となっている。すなわち、フロントヘッド２ａの略中心部分に対し、駆動軸１１が挿入される支持孔３５を形成するが、この支持孔３５を軸方向に沿って深くなるように形成するものである。これにより、支持孔３５を駆動軸１１の滑り軸受２３とすると共に、駆動軸１１が達することのない支持孔３５の残余部分を油溜まり部２４としている。

この油溜まり部２４には、クランク室６からの油路２８が連通状態となって連結されている。油路２８は、駆動軸１１の上部に位置するようにフロントヘッド２ａに対し斜め方向に形成されるものであり、クランク室６内の潤滑油２６を油溜まり部２４に供給することができる。なお、この実施形態においても、駆動軸１１及びフロントヘッド２ａを球状化黒鉛鋳鉄によって形成するものである。

このような実施形態では、図１〜図３に示す実施形態と同様に作用することができる。これに加えて、油溜まり部２４を封鎖する軸シール部材２５やその抜け止めを防止する抜け止めリング２７を設ける必要がないため、加工が容易となるメリットがある。

図５は、本発明のさらに別の実施形態を示す。

この実施形態では、駆動軸１１の外面にスパイラル溝３７を形成するものである。スパイラル溝３７は、駆動軸１１の回転方向Ｒと反対方向となるように駆動軸１１の外面に形成されるものである。また、スパイラル溝３７は、駆動軸１１がフロントヘッド２ａによって支持される被支持部分（フロントヘッド２ａにおける滑り軸受形成部分）に形成されるものである。

かかるスパイラル溝３７は、駆動軸１１を成形する際に、駆動軸１１の回転方向Ｒとの逆ねじ方向に切削することにより形成することができる。従って、スパイラル溝３７は駆動軸１１の成形と同時に成形されるものであり、スパイラル溝３７の成形のための工程が付加されることがない。なお、スパイラル溝３７は５〜１０μｍ程度の深さとなるように形成されるものであり、その切削加工が容易となっている。

このようなスパイラル溝３７を形成することにより、駆動軸１１がＲ方向に回転する際に潤滑油を排出することができる。従って、油溜まり部２４内の潤滑油を駆動軸１１の回転に伴って排出することができるため、油溜まり部２４に必要以上の潤滑油が溜まることを防止でき、油溜まり部２４からの潤滑油の漏洩を防止することが可能となる。

なお、スパイラル溝３７は、駆動軸１１の外面に形成することなく、フロントヘッド２ａにおける滑り軸受２３の内面に対し、同方向に形成しても良いものである。

本発明の一実施形態のコンプレッサを示す縦断面図である。 図１におけるフロントヘッド部分の拡大断面図である。 図２におけるＭ−Ｍ線断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

１ コンプレッサ
２ フロントハウジング
２ａ フロントヘッド
２ｂ スカート部
３ リアハウジング
６ クランク室
１１ 駆動軸
２１ ピストン
２３ 滑り軸受
２４ 油溜まり部
２５ 軸シール部材
２６ 潤滑油
２８ 油路
２９ 油排出溝
３７ スパイラル溝

Claims (5)

1. ハウジング（２）のフロントヘッド（２ａ）によって駆動軸（１１）の回転を支持することにより駆動軸（１１）がハウジング（２）のクランク室（６）内で回転し、この回転に伴ってピストン（２１）がハウジング（２）内を往復動することにより、ガスを吸入し、圧縮して吐出するコンプレッサ（１）であって、
   前記駆動軸（１１）とフロントヘッド（２ａ）とが球状化黒鉛鋳鉄によって形成され、駆動軸（１１）の回転を支持する滑り軸受（２３）がフロントヘッド（２ａ）に設けられると共に、フロントヘッド（２ａ）における滑り軸受（２３）との隣接部位に油溜まり部（２４）が設けられており、油溜まり部（２４）とクランク室（６）とを連結する油路が形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
2. 請求項１記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記フロントヘッド（２ａ）と駆動軸（１１）とが同一の球状化黒鉛鋳鉄により形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
3. 請求項１または２記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記フロントヘッド（２ａ）と駆動軸（１１）とがＦＣＤ８００以上の球状化黒鉛鋳鉄によって形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記フロントヘッド（２ａ）における駆動軸（１１）の上部に油排出溝（２８）が軸方向に沿って形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記駆動軸（１１）の回転方向と反対方向のスパイラル溝（３７）がフロントヘッド（２ａ）における滑り軸受（２３）部分または駆動軸（１１）の被支持部分の少なくとも一方に形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。

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