JP2007002849A - 球面軸受を備えたスワッシュリング圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機を頑丈にすることができるよう圧縮機用のピンとスワッシュリングのインターフェイスの設計を改良する。
【解決手段】可変容量圧縮機はハウジング内で回転可能なシャフト（12）を有する。ピン（40）が円筒形の遠位端部（42）を有する。スリーブ（22）がシャフト周りに摺動自在に取り付けられ、シャフトと共に回転する。スワッシュリング（30）がこれに回転自在に係合する１対の支承ピン（32）によって回動自在に支持される。スワッシュリングは球形ポケット（44）を有する。球面支承インサート（46）がポケット内に位置決めされ、ピン（40）の遠位端部はこのインサートに摺動自在に係合する。スワッシュリングは、シャフトの長手方向軸線と調節可能な角度をなす。付勢部材（28）が、スリーブに係合してスリーブをシャフトに沿って付勢する。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、スワッシュリング構造を有する可変容量圧縮機に関する。特に、本発明は、球面支承体又は軸受を備えた可変容量形スワッシュリング圧縮機に関する。

空調方式を搭載した自動車両又は自動車では、圧縮機が、車両の冷房を行うために冷却剤を空調システム中へ圧送するために用いられる。大抵の場合、圧縮機は、車両の蛇行ベルトによって駆動され、それ故、圧縮機の速度は、車両の速度によって制御される。空調システムの首尾一貫した作動を得るために、可変容量圧縮機が開発されてこの圧縮機があらゆる車両速度において一定の性能を発揮できるようになっている。可変容量圧縮機では、車両がアイドリング状態にあり又は低速で走行しているときには多い押し退け量が必要である。車両が高速で走行しているとき、圧縮機は、極めて迅速にサイクル動作を行い、したがって、少ない押し退け量で同等の性能を発揮できる。

典型的な自動車用空調圧縮機は、冷却剤をシステム中へ圧送するために多数のピストンを用いている。これらピストンは、回転シャフトに取り付けられたプレート又はリングによって圧縮機内で前後に駆動される。プレート又はリングは、シャフトに対して角度をなして取り付けられていて、ピストンの各々に係合する。リングの角度によって、リングの周囲に沿う半径方向位置は、圧縮機内で様々な軸方向位置を有する。ピストンは、圧縮機ハウジング内に半径方向に固定されていて、シャフト及びリングが回転すると、ピストンがリングの周囲に沿って摺動し、それによりシャフト及びリングの回転により前後に軸方向に動かされるようになっている。押し退け量の変化は、ピストンの行程を制限することにより達成される。可変容量圧縮機は、３つの基本的なタイプで入手でき、かかる基本的なタイプは、１）ウォブルプレート圧縮機、２）スワッシュプレート圧縮機又は３）スワッシュリング圧縮機である。本発明は、スワッシュリング圧縮機に関する。

スワッシュリング圧縮機では、圧縮機内のピストンは、スワッシュリングにより駆動される。ピストンの行程を制限することによって行われていた押し退け量の変化は、回転シャフトに対するスワッシュリングの角度を変化することにより達成される。米国特許第６，１６４，２５２号明細書は、可変容量形スワッシュリング圧縮機の構造を記載しており、この米国特許を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。

この特許文献１では、スリーブは、圧縮機のシャフトに沿う限定された軸方向運動を行うように摺動自在に取り付けられ、スワッシュリングは、スリーブに回動自在に取り付けられている。シャフト内に剛性的に取り付けられると共にシャフトから延びるピンが、スワッシュリングとスリーブの回動連結部から軸方向距離を置いたところでスワッシュリングに係合する。スリーブがシャフトに沿って摺動するにつれて、スワッシュリングは、回動連結部のところでスリーブと共に軸方向に動くが、ピンがスワッシュリングに係合している箇所では軸方向には動くことができない。これにより、スワッシュリングは、ピンがスワッシュリングに係合している箇所回りに回動し、それによりシャフトに対するスワッシュリングの角度を変化させる。

米国特許第６，１６４，２５２号明細書

ピンが回転をスワッシュリングに伝える結果として、ピンは、非常に大きな応力を受け、したがって非常に堅固な材料で作られている。ピンとスワッシュリング内に形成されたポケットの接触は一般に、点接触であり、したがって非常に高い応力がその箇所に生じ、それが原因となって摩耗の促進が生じる。

上述のことから分かるように、圧縮機を頑丈にすることができるように圧縮機用のピン／スワッシュリングインターフェイスの設計を改良する必要がある。

先行技術の欠点は、ピンをスワッシュリングに結合する球面支承インサートを備えた可変容量形スワッシュリング圧縮機を提供することによって解決される。球面支承インサートを用いることにより、荷重がスワッシュリング内のポケットの広い領域に全体にわたって分散し、それにより点荷重及び応力が減少する。

一特徴では、本発明は、圧縮機内に回転自在に設けられたシャフトを有する圧縮機である。スリーブが、シャフト上に摺動自在に支持されている。スワッシュリングが、スリーブに回動自在に取り付けられて、スワッシュリングがシャフトに対して角度的に調節可能であるようになっている。ピンが、シャフトにしっかりと取り付けられると共にこのシャフトから延びており、このピンは、円筒形遠位端部を有する。スワッシュリングは、半径方向内方に開口した球形ポケットを有する。球面支承インサートが、ポケット内に位置決めされ、ピンの円筒形遠位端部は、球面支承インサートに摺動自在に係合し、ピンの遠位端部がスワッシュリングに回動自在に結合されるようになっている。スワッシュリングのピンの連結により、スワッシュリングをシャフトに対して角度的に調節できるようにしながら、スワッシュリングがシャフトと共に回転するようになる。スリーブは更に、ばねによりシャフトに沿って付勢され、ばねの位置は、可変であるのがよい。

本発明の別の特徴では、球面支承インサートは、これを貫通して延びる円筒形オリフィスを有し、ピンの円筒形遠位端部は、球面支承インサートの円筒形オリフィス内に受け入れられている。

本発明の上述の利点並びに他の利点は、添付の図面の記載に照らして好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むと当業者には容易に明らかになろう。

可変容量形スワッシュリング圧縮機の包括的な説明は、米国特許第６，１６４，２５２号明細書に見られ、上述したように、この米国特許を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。

今図１を参照すると、本発明の可変容量形ピストン圧縮機が、全体を１０で示されている。圧縮機１０は、第１の端部１４及び第２の端部１６を備えた非駆動シャフト１２を有する。シャフト１２の第１の端部１４及び第２の端部１６は、軸受又は支承要素２０により圧縮機ハウジング１８内に支持されている。シャフト１２は、圧縮機ハウジング１８内で回転運動ができるようになっている。代表的には、シャフト１２は、端部１４，１６のうちの一方に取り付けられたプーリ（図示せず）を有するであろう。プーリは、自動車両の蛇行ベルトに係合する。ただし、本発明の思想は、シャフト１２が他の手段によって駆動される圧縮機で役立つ。

次に図２及び図３も又参照すると、スリーブ２２が、シャフト１２上に摺動自在に支持され、このスリーブは、その反対側の端部に第１のカラー部分２４及び第２のカラー部分２６を有している。第１のカラー部分２４及び第２のカラー部分２６は、シャフト１２上にスリーブ２２を摺動自在に支持している。ばね２８が、以下に詳細に説明するスワッシュリングの調節目的で、スリーブ２２をシャフト１２に沿って付勢するようシャフト１２に取り付けられている。

ばね２８をスリーブ２２のカラー部分２４，２６のうちの一方を圧縮機１０の構造部分との間に位置決めするのがよい。図示のように、図３では、シャフト１２にはスナップリング溝が形成されている。スナップリング５２は、ばね２８を支持する停止部となるようスナップリング溝５０内に位置決めされている。

図６を参照すると、スワッシュリング３０は、スリーブ２２に回動自在に取り付けられている。スリーブ２２は、１対の軸方向に整合した支承ピン３２を有している。支承ピン３２は、スリーブ２２の直径方向反対側の側部から半径方向外方に延びている。スワッシュリング３０は、支承ピン３２の遠位端部３４上に回動自在に支持されていて、スワッシュリング３０が支承ピン３２を長手方向に通って延びる軸線３６回りに回動すると共にシャフト１２の中心軸線３８に垂直に且つこれを通って回動するようになっている。スワッシュリング３０とスリーブ２２の回動連結により、シャフト１２に対するスワッシュリング３０の角度を調節できる。

再び図２及び図３を参照すると、ピン４０が、シャフト１２内に設けられていて、このシャフトから延びている。ピン４０の遠位端部４２は、全体として円筒形である。スワッシュリング３０は、半径方向内方に開口したポケット４４を有している。図４及び図５を参照すると、ポケット４４は、形状が全体として球形であり、このポケットは、球面支承インサート４６を収納すると共に保持するように寸法決めされている。球面支承インサート４６は、これを貫通して延びる円筒形オリフィス４８を有している。ピン４２の遠位端部４０は、球面支承インサート４６内部のオリフィス４８に摺動自在に係合する。球面支承インサート４６により、スワッシュリングに対するピンの回動運動が可能になり、したがって、スワッシュリング３０がピン４０の遠位端部４２回りに回動するようになっている。しかしながら、ピン４０の遠位端部４２とスワッシュリング３０の連結により、スワッシュリング３０がシャフト２２と共に回転するようになる。

ポケット４４及び球面支承インサート４６の形状が両方共全体として球形なので、ポケット４４と球面支承インサート４６の嵌合は、ポケットの表面積の大部分にわたる。この係合領域が広いことにより、ピン４０とスワッシュリング３０との間で伝えられる荷重が接触領域全体にわたって分散され、それにより、ピン４０、支承インサート４６及びスワッシュリング３０の受ける点荷重が減少する。受ける荷重が小さいので、球面支承インサート４６を軟質の合金、例えば銅合金で作ることができる。球面支承インサート４６を用いると、スワッシュリング３０及びピン４０の受ける全体的な摩耗及び裂け易さが減少することになり、それにより圧縮機１０の寿命が延びる。

上記は、本発明の好ましい実施形態及びその変形例を開示すると共に説明している。当業者であれば、かかる説明並びに添付の図面及び特許請求の範囲の記載から容易に認識されるように、特許請求の範囲に記載された本発明の真の精神及び公正な範囲から逸脱しないで本発明の変更及び改造を行うことができる。本発明を例示的に説明したが、用いた用語は、本発明を限定するものではなく性質上、説明の用語であることは理解されるべきである。

本発明のスワッシュリング圧縮機の断面図である。 図１の圧縮機のシャフト、スワッシュリング及びスリーブの斜視図である。 図２の３−３線矢視断面図である。 図３に「図４」と表示された円によって指示されている図３の拡大部分を示す図である。 スワッシュリング及びスリーブの側面図であり、ピンと球面支承インサート及びスワッシュリングの係合状態を示す図である。 図２の６−６線矢視断面図である。

符号の説明

１０ 可変容量形ピストン圧縮機
１２ 駆動シャフト
１８ ハウジング
２０ 軸受又は支承要素
２２ スリーブ
２４，２６ カラー部分
２８ ばね
３０ スワッシュリング
３２ 支承ピン
４０ ピン
４６ 支承インサート
５２ スナップリング

Claims (7)

1. 可変容量圧縮機であって、
   ハウジングと、
   シャフトとを有し、該シャフトは、このシャフトを長手方向に通って延びる軸線を中心に回転運動することができるように前記ハウジング内に支持され、
   前記シャフトから全体として外方へ延び、全体として円筒形の遠位端部を備えるピンをと、
   前記シャフトの周りに取り付けられ、前記シャフトに沿って摺動自在で、前記シャフトと共に回転されるスリーブと、
   １対の支承ピンによって前記スリーブ上に回動自在に支持されたスワッシュリングとを有し、前記支承ピンは、互いに軸方向に整合され、前記スリーブの直径方向に対向した側部から半径方向外方に延び、前記スワッシュリングに回動自在に係合し、前記スワッシュリングは、前記支承リングを通って長手方向に延びる軸線を中心に、且つ、前記シャフトの前記軸線を通って垂直に回動され、前記スワッシュリングは、前記シャフトと共に回転され、半径方向内方に開口した球形ポケットを更に有し、
   前記ポケット内に位置決めされた球面支承インサートを有し、前記ピンの前記円筒形遠位端部は、前記球面支承インサートに摺動自在に係合し、これにより、前記スワッシュリングを前記ピンの前記遠位端部に回動自在に結合し、前記スワッシュリングは、更に、前記シャフトの前記長手方向に対して或る角度を構成し、該角度は、前記軸線に対して調節可能であり、
   前記ハウジング内に支持されたピストンを有し、該ピストンは前記スワッシュリングに結合され、前記スワッシュリングの回転により前記ピストンの軸方向往復運動が引き起こされ、
   前記スリーブに係合し、該スリーブを前記シャフトに沿って付勢する付勢部材を有する、
   可変容量圧縮機。
2. 前記付勢部材は、前記スリーブと前記圧縮機の構造部分との間に位置決めされている、請求項１記載の可変容量圧縮機。
3. 前記シャフトは、スナップリングが収納位置決めされたスナップリング溝を有し、前記付勢部材は、前記スリーブと前記スナップリングとの間に位置決めされている、請求項１記載の可変容量圧縮機。
4. 前記付勢部材はばねである、請求項１記載の可変容量圧縮機。
5. 前記球面支承インサートは、該インサートを貫通して延びる円筒形オリフィスを有し、前記ピンの前記円筒形遠位端部は、前記球面支承インサートの前記円筒形オリフィス内に受け入れられている、請求項１記載の可変容量圧縮機。
6. 前記球面支承インサートは銅合金で作られている、請求項１記載の可変容量圧縮機。
7. 前記スワッシュリングは非鉄系合金で作られ、前記球面支承インサートは鉄系合金で作られている、請求項１記載の可変容量圧縮機。

Images