JP2007023937A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動軸を短尺化して製造コストを削減しつつも摺動部品の摺動性を確保できる圧縮機の提供を目的とする。
【解決手段】 圧縮機は、駆動軸１０と、駆動軸１０の外周に設けられた摺動面１０ｓに装着され駆動軸１０の軸方向に摺動自在な摺動部品２２と、駆動軸１０内に設けられた通路３９と、摺動部品２２の摺動範囲Ｓ内において開口する前記通路３９の開口部と、を備える。この通路３９の開口部は、駆動軸１０の摺動面１０ｓよりも凹設され且つ摺動部品２２の摺動面２２ｓとの間に隙間ｄが生じる凹設部分４５に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は圧縮機に関する。

例えば特許文献１に開示される圧縮機は、内部にクランク室および吸入室および吐出室およびシリンダボアを有するハウジングと、ハウジングに回動自在に軸支されクランク室内で回転駆動する駆動軸と、駆動軸の外周面に軸方向に摺動自在に装着されたボールジョイントと、ボールジョイントに装着され駆動軸に対する傾斜角がボールジョイントの摺動位置に伴って可変する回転斜板と、回転斜板に連結され駆動軸の回転に伴いシリンダボア内で往復動するピストンと、を備えている。

駆動軸内には、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路が設けられている。抽気通路の入口部は駆動軸に径方向に沿って設けられ駆動軸の外周面に開口している。
特開平２００３−３４３４４０号公報

ここで、抽気通路の入口部は、ボールジョイントの摺動範囲内かまたは摺動範囲外のいずれかに設けられる。

抽気通路の入口部をボールジョイントの摺動範囲外に設けた場合は、摺動性を良好に保てるがその分、駆動軸を長くする必要があるため、ボールジョイントの摺動範囲内に設けた方が製造コスト削減の観点から好ましい。しかし、抽気通路の入口部をボールジョイントの摺動範囲内に設けた場合は、抽気通路の入口部をドリル加工する際に生じるバリにより、ボールジョイントの摺動性が低下する虞がある。ここで、バリ取りのために研磨加工などを追加すると、研磨屑が抽気通路内などに入り込んでしまうため研磨屑を取り除くため工程が増え、製造コストが嵩んでしまう。

本発明は、このような従来技術をもとに為されたもので、駆動軸を短尺化して製造コストを削減しつつも駆動軸に装着される摺動部品の摺動性を確保できる圧縮機の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明の圧縮機は、駆動軸と、前記駆動軸の外周に設けられた摺動面に装着され前記駆動軸の軸方向に摺動自在な摺動部品と、前記駆動軸内に設けられた通路と、前記摺動部品の摺動範囲内において開口する前記通路の開口部と、を備え、前記通路の開口部は、前記駆動軸の摺動面よりも凹設され且つ前記摺動部品の摺動面との間に隙間が生じる凹設部分に、設けれていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮機であって、前記通路の開口部は、前記駆動軸の摺動面から面取りされた面取部に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮機であって、前記通路の開口部は、前記駆動軸の摺動面よりも小径の小径部に設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機であって、前記通路は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路の一部（入口部）を構成していることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機であって、前記駆動軸の外周面に設けられた摺動面に軸方向に摺動自在に装着されたボールジョイントと、前記ボールジョイントに装着され前記駆動軸に対する傾斜角が前記ボールジョイントの摺動位置に伴って可変する傾角変動部材と、前記傾角変動部材に連結され前記駆動軸の回転に伴い前記シリンダボア内で往復動し、この往復動により吸入室から被圧縮媒体を吸入して圧縮し吐出室へ吐出させるピストンと、を備え、前記摺動部品は前記ボールジョイントであることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、駆動軸内に設けられた通路の開口部が、摺動部品の摺動範囲内に設けられるため摺動範囲外に設けられるよりも、駆動軸を短尺化できる。また、通路の開口部が、摺動部品が摺動する摺動面よりも凹設されて摺動部品の摺動面との間に隙間が生じる凹設部分に開口しているため、通路をドリルなどで形成する際に生じるバリを取り除く研磨加工などを施さなくとも、バリが摺動部品と干渉せず、摺動部品の摺動性が確保される。

請求項２に記載の発明によれば、簡素な構成で、凹設部分を構成される。

請求項３に記載の発明によれば、簡素な構成で、凹設部分を構成できる。また、請求項２のように面取り工程を付加するまでもなく、駆動軸の外周面の加工の際に凹設部分としての小径部を同時に加工できる利点もある。

請求項４に記載の発明によれば、通路がクランク室と吸入室とを連通する抽気通路の一部を構成しているため、クランク室から抽気通路にブローバイガスとともに流れ込もうとするミスト状のオイルが、駆動軸の回転運動による遠心力によってクランク室に押し戻される。そのため、クランク室内の部品の潤滑のためにクランク室内に留めておくべきオイルが、クランク室から抽気通路を通じて吸入室に流出することを極力抑えることができる。

請求項５に記載の発明によれば、摺動部品がボールジョイントである構造において、請求項１〜４の効果を発揮できる。なお、本発明では摺動部品はボールジョイントのみに限定解釈されるものではない。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

第１実施形態
図１〜図３を参照しつつ本発明の第１実施形態を説明する。図１、２に示すように、第１実施形態の圧縮機は、斜板式の可変容量圧縮機であり、例えば車両用空調装置の冷凍サイクルの圧縮機などに用いられる。この圧縮機は、複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６と、を備える。

これらシリンダブロック２、フロントハウジング４およびリアハウジング６は、スルーボルトによって締結固定されて、圧縮機のハウジング１を構成している。

バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備える。

バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔を開閉する図示せぬ吸入弁が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬ吐出弁と、該吐出弁を保持するとともに吐出弁の開限を規制するリテーナ１５と、が設けられている。

シリンダブロック２およびフロントハウジング４の中心部には、駆動軸１０が配置されている。駆動軸１０に一端側は、シリンダブロック２のシャフト支持孔１７にラジアルベアリング１８を介して回転自在に支持され、駆動軸１０の他端側は、フロントハウジング４のシャフト支持孔１９にラジアルベアリング２０を介して回転自在に支持されている。なお、符号３５、３７はスラストベアリングである。

駆動軸１０の圧入面１０ｆには、回転部材としてのドライブプレート２１が圧入固定されており、駆動軸１０と一体的に回転するようになっている。

また、駆動軸１０の摺動面１０ｓには、摺動部品としてのボールジョイント２２が軸方向に摺動自在に装着されている。ボールジョイント２２は、略球形の外周面を有しており、このボールジョイント２２には傾角変動部材としての斜板２３が装着され、この斜板２３はボールジョイント２２に対して回転自在に且つ駆動軸１０に対して傾斜角を変更自在になっている。なお、本実施形態の斜板２３は、ボールジョイント２２に直接装着されるジャーナル２４と、ジャーナル２４のボス部２４ｂに固定される斜板本体２５と、を備えてなる。

ドライブプレート２１と斜板２３のジャーナル２４とは、そのヒンジアーム２１ｈ、２４ｈが弧状の長孔２７とピン２８とを介して連結されている。これにより、駆動軸１０と一体的にドライブプレート２１が回転すると、両ヒンジアーム２１ｈ、２４ｈを介して斜板２３が回転する。このとき、ボールジョイント２２をシリンダボア３側（図中矢示Ａ方向）に移動させると、図１のように斜板２３の傾斜角は減少して、斜板２３が回転した際の斜板２３の揺動運動は小さくなる。逆に、ボールジョイント２２をシリンダボア３とは反対側（図中矢示Ｂ方向）に移動させると、図２に示すように斜板２３の傾斜角は増大し、斜板２３が回転した際の斜板２３の揺動運動が大きくなる。

各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、斜板本体２５を挟んだ一対のシュー３０を介して斜板本体２５に連結されていて、駆動軸１０の回転運動により（斜板２３の揺動運動により）往復動する。つまり、斜板２３は回転運動を往復動に変換するカム部材である。

圧縮機の基本機能は、このピストン２９の往復動により、吸入室７→バルブプレート９の吸入孔→シリンダボア３内へと吸入した被圧縮媒体としての冷媒を圧縮し、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８と吐出するものである。

この実施形態では、吐出容量を可変とすべくピストンストロークを変更するためにつまり斜板２３の傾斜角を変更するために、クランク室５の圧力（つまりピストン２９の背面圧）を調整する圧力制御機構が設けられている。圧力制御機構は、クランク室５と吸入室７とを常時連通しクランク室５内の冷媒ガスを吸入室７へ抽出する抽気通路３１（図１中矢示）と、クランク室５と吐出室８とを連通し吐出室８の高圧冷媒をクランク室５に供給する給気通路３２（図１中矢示）と、該給気通路３２を開閉する制御弁としての電磁弁３３と、を備える。つまり、電磁弁３３により給気通路３２を開閉制御することで、吐出室８からクランク室５への高圧冷媒の流量を調整して、クランク室５の圧力を調節し、ピストンストロークを変化させることができるようになっている。具体的には、弁３３を開いてクランク室５の圧力を高めれば、ピストン２９の前後差圧により斜板２３の傾斜角が小さくなってピストンストロークが減少する一方、弁３３を閉じてクランク室５の圧力を低くすれば、ピストン２９の前後差圧により斜板２３の傾斜角が大きくなってピストンストロークが増大する。

ここで、駆動軸１０の内部には、抽気通路３１の入口部分（一部）を構成する通路３９が設けられている。この抽気通路３１内の通路３９は、互いに連通する軸方向通路４１と径方向通路４３と、を備える。

軸方向通路４１は、駆動軸１０の軸方向一端部（図中右端）から他端側（図中左側）に向けてドリル加工により形成され、一端４１ａ（図中右端）が開口し且つ他端（図中左端）が閉塞している。一方、径方向通路４３は、駆動軸１０の外周面から軸心方向に向けてドリル加工により形成され、一端４３ａ（図中上端）が駆動軸１０の外周面に開口し且つ他端４３ｂ（図中下端）が閉塞している。

径方向通路４３の開口部４３ａは、摺動部品としてのボールジョイント２２の摺動範囲Ｓに設けられている。また、径方向通路４３の開口部４３ａは、ボールジョイント２２の摺動面２２ｓと摺動接触する駆動軸１０の摺動面１０ｓよりも凹設され且つボールジョイント２２の摺動面２２ｓとの間に隙間ｄが生じる凹設部分４５に、開口している。

この第１実施形態では、凹設部分４５は、駆動軸１０の摺動面１０ｓから平面状の面取りされた面取部４５として構成されている。なお、面取部４５は径方向通路４３をドリル加工する前に面取り加工されたものであり、また、面取部４５とボールジョイント２２の摺動面２２ｓとの間の隙間ｄは、径方向通路４３をドリル形成する際に生じるバリの最大高さ（この例では０．５ｍｍ）よりも高く設定されている。

以下、本実施形態の効果をまとめる。

（１）本実施形態によれば、圧縮機は、駆動軸１０と、駆動軸１０の外周に設けられた摺動面１０ｓに装着され駆動軸１０の軸方向に摺動自在な摺動部品２２と、駆動軸１０内に設けられた通路３９と、摺動部品２２の摺動範囲Ｓ内において開口する前記通路の開口部４３ａと、を備え、この通路３９の開口部４３ａは、駆動軸１０の摺動面１０ｓよりも凹設され且つ摺動部品２２の摺動面２２ｓとの間に隙間ｄが生じる凹設部分４５に、開口している。

そのため、通路３９の開口部４３ａが、摺動部品２２の摺動範囲Ｓ外に設けられる場合よりも、駆動軸１０を短尺化できる。また、通路３９の開口部４３ａが、摺動部品２２が摺動する摺動面１０ｓよりも凹設されて摺動部品２２の摺動面２２ｓとの間に隙間ｄが生じる凹設部分４５に開口しているため、通路４３をドリル加工する際に生じるバリを取るための研磨加工などを施さなくても、バリが摺動部品２２と干渉せずに摺動部品２２の摺動性が確保される。

（２）本実施形態によれば、通路の開口部４３ａは、摺動部品２２の摺動範囲Ｓ内において駆動軸１０の摺動面１０ｓから面取りされた面取部４５に開口している。つまり、凹設部分４５は、駆動軸１０の摺動面１０ｓから面取りされた面取部４５である。そのため、簡素な構成で凹設部分４５を形成できる。

（３）本実施形態によれば、駆動軸１０に設けられる通路３９は、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路３１の一部３９（入口部分）を構成している。そのため、まず、クランク室５から冷媒ガスとともに抽気通路３１内に流れ込もうとするミスト状のオイルは、駆動軸１０の回転運動に伴い「抽気通路３１の入口部」としての径方向通路４３の内周面に衝突して捕獲される。次に、径方向通路４３でガスと分離されたオイルは、駆動軸１０の回転運動による遠心力によってクランク室５に押し戻される。そのため、抽気通路３１がクランク室５と吸入室７とを常時連通する通路でありながらも、駆動軸１０の回転運動を利用して抽気通路３１の入口部４３で積極的にオイル分離（気液分離）する構造となる。結果、簡素な構成でクランク室５からのオイル流出量を低減できる。しかも、径方向通路４３の入口端末からクランク室５内に飛散するオイルによって、クランク室５内の摺動部品へ常にオイル供給できる。

（４）また本実施形態によれば、摺動部品２２がボールジョイント２２である構造において、上記（１）〜（３）の効果が得られる。

第２実施形態
図４、図５は本発明の第２実施形態を示すものである。なお、以下の実施形態において第１実施形態と同等の構成については同一符号を付して構成およびその作用効果の説明は省略する。

第２実施形態では、凹設部分５１が第１実施形態の凹設部分４５とは異なる。より具体的には、凹設部分５１が、駆動軸１０の摺動面１０ｓよりも小径に形成された小径部として構成されている。

この第２実施形態によれば、駆動軸１０を製造する際に、第１実施形態のように面取り工程を付加するまでもなく、駆動軸１０の外周面の加工の際に凹設部分５１としての小径部を同時に加工できため、駆動軸１０の製造コストを抑えることができる。

なお、第２実施形態によれば、第１実施形態とは異なり、小径部５１に沿ってつまり駆動軸１０の周方向沿って径方向通路４３を複数設けてもよい。このように、複数の径方向通路４３で構成されている場合には、一つの径方向通路４３に流入する冷媒ガス量が少なくなる分、各径方向通路４３において冷媒ガスの流速が落ちてガス流の影響をオイルが受け難くなるため、より有効に遠心分離作用を発揮できる利点がある。

なお、本発明は上述の実施形態に限定解釈されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内で適宜変更できる。

例えば、軸方向通路４１が駆動軸１０の軸心から偏心していてもよいし、軸心に対して傾斜していてもよい。また径方向通路４３が駆動軸１０の軸方向に対して直角ではなく傾斜していてもよい。

さらに、上述の実施形態ではスワッシュ式の可変容量圧縮機を示したが、本発明はウォブル式などのその他の可変容量圧縮機にも適用できるし、また無論、可変容量のものに限らず固定式の圧縮機にも適用できる。

また、本発明にあっては、駆動軸に摺動自在に装着される摺動部品は、ボールジョイント２２のみに限定解釈されるものではなく、例えば、駆動軸に斜板が直接摺動自在に装着される場合は、斜板が摺動部品となるし、また、摺動部品はその他の部材であってもよい。

本発明の第１実施形態の圧縮機の断面図であって、斜板がデストローク側に移動した状態の断面図。 図１の圧縮機において斜板がフルストローク側に移動した状態の断面図。 図１の圧縮機の駆動軸の断面図。 図３中の矢示ＩＶ方向から見た図。 本発明の第２実施形態の圧縮機の断面図である。 図５の圧縮機の駆動軸の断面図。 図６中の矢示ＶＩＩ方向から見た図。

符号の説明

１…ハウジング
５…クランク室
７…吸入室
８…吐出室
１０…駆動軸
１０ｓ…摺動面
１１…吸入孔
１２…吐出孔
２２…ボールジョイント（摺動部品）
２２ｓ…摺動面
２３…斜板（傾斜角変動部材）
２９…ピストン
３１…抽気通路
４１…軸方向通路
４３…径方向通路、抽気通路の入口部（通路）
４３…通路
４５…面取部（凹設部分）
５１…小径部（凹設部分）
Ｓ…摺動範囲
ｄ…隙間

Claims (5)

1. 駆動軸（１０）と、
   前記駆動軸（１０）の外周に設けられた摺動面（１０ｓ）に装着され前記駆動軸（１０）の軸方向に摺動自在な摺動部品（２２）と、
   前記駆動軸（１０）内に設けられた通路（３９）と、
   前記摺動部品（２２）の摺動範囲（Ｓ）内において開口する前記通路（３９）の開口部（４３ａ）と、
   を備え、
   前記通路の開口部（４３ａ）は、前記駆動軸の摺動面（１０ｓ）よりも凹設され且つ前記摺動部品の摺動面（２２ｓ）との間に隙間（ｄ）が生じる凹設部分（４５、５１）に、設けれていることを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１に記載の圧縮機であって、
   前記通路の開口部（４３ａ）は、前記駆動軸の摺動面（１０ｓ）から面取りされた面取部（４５）に設けられていることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１に記載の圧縮機であって、
   前記通路の開口部（４３ａ）は、前記駆動軸の摺動面（１０ｓ）よりも小径の小径部（５１）に設けられていることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機であって、
   前記通路（３９）は、クランク室（５）と吸入室（７）とを連通する抽気通路（３１）の一部を構成していることを特徴とする圧縮機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機であって、
   前記駆動軸（１０）の外周面に設けられた摺動面（１０ｓ）に軸方向に摺動自在に装着されたボールジョイント（２２）と、
   前記ボールジョイント（２２）に装着され前記駆動軸（１０）に対する傾斜角が前記ボールジョイント（２２）の摺動位置に伴って可変する傾角変動部材（２３）と、
   前記傾角変動部材（２３）に連結され前記駆動軸（１０）の回転に伴い前記シリンダボア（３）内で往復動し、この往復動により吸入室（７）から被圧縮媒体を吸入して圧縮し吐出室（８）へ吐出させるピストン（２９）と、
   を備え、
   前記摺動部品（２２）はボールジョイント（２２）であることを特徴とする圧縮機。

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