JP2007224843A

JP2007224843A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2007224843A
Application number: JP2006048524A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ochiai; 芳宏落合
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP4722727B2

Abstract

【課題】外部駆動源の破損および圧縮機の通常運転時の主軸に設けた破断誘発部の疲労破壊を確実に防止できる、耐久性、信頼性に優れた圧縮機を提供する。
【解決手段】外部駆動源により駆動される圧縮機であって、外部駆動源側に連結されるプーリと圧縮機の主軸は動力伝達機構で連結され、前記主軸の回転運動を圧縮運動に変換する回転運動変換機構を備えた圧縮機において、前記主軸の回転運動変換機構よりもプーリ側に、該主軸の一部の強度を他の部分の強度よりも低下させた破断誘発部を設けるとともに、該主軸に対し、前記破断誘発部を主軸の軸方向前後にわたって覆うとともに前後部分で主軸に圧入され、前記破断誘発部よりも捩じり剛性が高い円環状部材を設けたことを特徴とする圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部駆動源からの駆動力が主軸に直接伝達され、主軸の回転運動を圧縮運動に変換する圧縮機に関し、とくに車両用空調装置の圧縮機に好適な圧縮機に関する。

外部駆動源からの駆動力をプーリを介して回転軸に伝達するクラッチレス圧縮機においは、該圧縮機が何らかの原因によりロック等された場合、外部駆動源が破損等するおそれがある。

このため、たとえば、主軸とプーリとの連結部にトルクリミッタを設けた提案がなされている（たとえば、特許文献１）。しかし、主軸とプーリとの連結部にトルクリミッタを設ける場合、プーリの設計上の自由度が低下するとともに、装置のコストアップを招くおそれがある。このため、主軸の一部を小径化し他の部分の強度よりも強度を低下させた破断部を設け、圧縮機がロックした場合には、破断部から主軸を破断させることにより外部駆動源の破損を防止する提案もなされている（特許文献２）。

しかし、上記破断部の強度は、外部駆動源を確実に保護できる範囲に設定する必要があり、通常、プーリに連結されるベルトのスリップトルク以下に設定される。ところがこの場合にあっても、圧縮機の通常運転により主軸に繰り返し負荷がかかることにより、破断部が疲労破壊するおそれを払拭できない可能性がある。
特開平８−１２１３３６号公報特開平１０−９１２２号公報

本発明の課題は、圧縮機の通常運転時の主軸に設けた破断誘発部の疲労破壊を防止しつつ、圧縮機ロック時等の外部駆動源の破損を確実に防止できる、耐久性、信頼性に優れた圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、外部駆動源により駆動される圧縮機であって、外部駆動源側に連結されるプーリと圧縮機の主軸は動力伝達機構で連結され、前記主軸の回転運動を圧縮運動に変換する回転運動変換機構を備えた圧縮機において、前記主軸の回転運動変換機構よりもプーリ側に、該主軸の一部の強度を他の部分の強度よりも低下させた破断誘発部を設けるとともに、該主軸に対し、前記破断誘発部を主軸の軸方向前後にわたって覆うとともに前後部分で主軸に圧入され、前記破断誘発部よりも捩じり剛性が高い円環状部材を設けたことを特徴とするものからなる。

本発明における破断誘発部とは、主軸の一部の強度を他の部分の強度よりも低下させた部分であり、圧縮機ロック時等に主軸に過大な回転トルクがかかった際に優先的に破断される部分を言う。破断誘発部は、たとえば主軸の一部を他の部分より小径化した小径部から構成できる。

上記のような圧縮機においては、破断誘発部および破断誘発部の軸方向前後を覆い、該前後部分で主軸に圧入された円環状部材が設けられているので、圧縮機が通常運転される場合には、主軸と円環状部材とが相対回転することなく同時に回転する。このため、回転トルクは、主軸および円環状部材の双方に作用することになるので、破断誘発部へのトルクの集中が抑制される。また、両者の相対回転が防止されるので、円環状部材により主軸が捩じられるような不具合が防止されるため、圧縮機の通常運転時における主軸の破断は確実に防止される。一方、圧縮機ロック等が発生し、主軸に過大な回転トルクが作用した場合には、主軸と円環状部材とが回転方向にスリップするトルクが発生する。回転スリップが発生すると、主軸と円環状部材との間の摩擦係数が大幅に低下し、主軸と円環状部材とが相対回転する。このため、円環状部材は伝達されるべき捩じり力を受け持たなくなり、殆どの捩じり力が主軸に作用するため、主軸は破断誘発部から破断される。また、主軸の破断後も主軸と円環状部材の摩擦力が残るが、主軸と円環状部材の相対回転数が大きくなり摩擦係数が小さくなるので、外部駆動源の保護には十分である。また、時間と共に主軸と円環状部材の摩擦力は、主軸または円環状部材の磨耗により圧入代がなくなり消滅する。

上記円環状部材の破断誘発部前後の圧入部分については、プーリ側圧入部分の圧入代が、反プーリ側圧入部分の圧入代よりも小さく設定されることが好ましい。たとえば、上記円環状部材の一方の圧入部分（プーリ側圧入部分）の圧入代は、破断誘発部の破断トルクよりも小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定され、上記円環状部材の他方の圧入部分（反プーリ側圧入部分）の圧入代は、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定されることが好ましい。

上記円環状部材の少なくとも一方の圧入部分と主軸との間には、該主軸を形成する材料よりも磨耗し易い材料からなる層が介装されることが好ましい。このような磨耗し易い材料からなる層を設ければ、圧縮機ロック時等において主軸と円環状部材の相対回転が起こり易くなるので、主軸の破断による外部駆動源の保護を確実に実現できる。

また、上記課題を解決するために、もう一つの本発明に係る圧縮機は、外部駆動源により駆動される圧縮機であって、外部駆動源側に連結されるプーリと圧縮機の主軸は動力伝達機構で連結され、前記主軸の回転運動を圧縮運動に変換する回転運動変換機構を備えた圧縮機において、前記主軸を、回転運動変換機構よりもプーリ側で互いに連結された第１の主軸と第２の主軸から構成し、前記第１の主軸の端部に、主軸の軸方向に延びる大穴部と、該大穴部の底部からさらに主軸の軸方向に延びる小穴部とを設け、前記第２の主軸の端部に、前記大穴部に圧入された大穴圧入部と、前記小穴部に圧入された小穴圧入部とを設けるとともに、前記大穴圧入部と小穴圧入部との間に破断誘発部を設けたことを特徴とするものからなる。このような構成においても、大穴圧入部と小穴圧入部との間に破断誘発部が設けられるので、圧縮機ロック時等における外部駆動源の破損を確実に防止できる。

上記小穴部と小穴圧入部の圧入代は、破断誘発部の破断トルクよりも大きい摩擦トルクが得られる圧入代に設定されることが好ましい。このような構成によれば、圧縮機の通常運転時における主軸の破断のおそれを確実に解消できる。

上記第１の主軸と第２の主軸との間には、両軸の相対回転を阻止する相対回転阻止ピンが設けられることが好ましい。このような相対回転阻止ピンを設ければ、圧縮機の通常運転時における主軸と円環状部材との間の相対回転が確実に阻止されるので、圧縮機の通常運転時における主軸の破断のおそれがより確実に解消される。

上記大穴部と大穴圧入部の圧入代は、破断誘発部の破断トルクよりも小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定されていることが好ましい。このような構成によれば、圧縮機の通常運転時における主軸の破断のおそれを防止しつつ、圧縮機ロック時には主軸を確実に破断することができる。

上記大穴部と大穴圧入部との間には、主軸を形成する材料よりも磨耗し易い材料からなる層が介装されていることが好ましい。上記磨耗し易い材料からなる層は、とくに限定されるものではないが、たとえば樹脂層から形成することができる。

本発明は、外部駆動源からの駆動力をプーリを介して回転軸に直接伝達するクラッチレス圧縮機に広く適用可能であり、圧縮機のタイプはとくに限定されない。たとえば、本発明は、主軸の回転運動をピストンの往復運動に変換する圧縮機、可動スクロールと固定スクロールを有し、主軸の回転運動を可動スクロールの旋回運動に変換する圧縮機に適用できる。

このような本発明に係る圧縮機によれば、圧縮機の通常運転時の主軸の疲労破壊による破断を防止しつつ、圧縮機ロック時等の外部駆動源の破損を確実に防止できるので、耐久性、信頼性に優れた圧縮機を得ることができる。

以下に、本発明の圧縮機の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機を示しており、とくに、本発明を車両用空調装置の斜板式圧縮機に適用した場合を示している。図１において、１は斜板式圧縮機を示している。斜板式圧縮機１は、ハウジング２を有している。ハウジング２は、フロントハウジング３と、シリンダブロック４と、リアハウジング５とから構成されている。シリンダブロック４には、周方向に複数のシリンダボア４ａが設けられている。

フロントハウジング３とシリンダブロック４との間には、クランク室６が形成されている。クランク室６内には、該クランク室６を貫通して延びるように主軸７が設けられている。主軸７の一端は、シリンダブロック４の中心孔８にニードルベアリング９を介して支承されている。また、主軸７の他端は、フロントハウジング３に形成された筒状部３ａに挿通されている。

主軸７には、ロータ１０が設けられている。ロータ１０には斜板１１が傾斜角可変可能に取り付けられている。斜板１１には、ニードルベアリング１２を介して揺動板１３が相対回転自在に設けられている。

揺動板１３は回転阻止機構１４により、回転が阻止されている。揺動板１３には、ピストンロッド１５を介して、シリンダボア４ａ内に往復動自在に挿入されたピストン１６に連結されている。シリンダブロック４とリアハウジング５との間には弁板装置１７が設けられている。シリンダボア４ａは、弁板装置１７に設けられた吸入孔１８を介してリアハウジング５内に形成された吸入室１９に連通されている。また、シリンダボア４ａは、弁板装置１７に設けられた吐出孔２０を介してリアハウジング５内に形成された吐出室２１に連通されている。

主軸７の他端には、プーリ２２が連結されて入る。プーリ２２は、フロントハウジングの筒状部３ａにボールベアリング２３を介して回転自在に装着されている。プーリ２２は、主軸７の他端に形成されたねじ部２４に直接固定されている。なお、ねじ部２４にはナット２５が螺合されている。

プーリ２２には、ベルト２６が連結されており、ベルト２６を介して外部駆動源（図示略）からの動力が伝達されるようになっている。外部駆動源としては、車両原動機としてのエンジン、モータ等を挙げることができる。

図１の斜板式圧縮機１においては、外部駆動源からの動力がプーリ２２、ボールベアリング２３、ベルト２６等からなる動力伝達機構２７により主軸７に伝達されると、主軸７が回転される。そして、主軸７の回転運動が、ロータ１０、斜板１１、揺動板１３等からなる回転運動変換機構２８により、ピストン１６の往復運動に変換されシリンダボア４ａ内において圧縮された冷媒が吐出室２１内に吐出されるようになっている。

回転運動変換機構２８よりもプーリ側の主軸７には破断誘発部２９が設けられている。破断誘発部２９は、主軸７の一部を小径に形成した小径部からなっており、該小径部の強度は他の部分の強度よりも低下されている。また、主軸７には、破断誘発部２９を主軸７の軸方向の前後にわたって覆うとともに前後部分で主軸７に圧入され、破断誘発部よりも捩じり剛性が高い円環状部材３０が設けられている。

円環状部材３０のプーリ側圧入部分３０ａの圧入代は、破断誘発部２９の破断トルクよりも小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機１の通常運転状態の負荷ではスリップしないように設定されている。一方、円環状部材３０の反プーリ側圧入部分３０ｂの圧入代は、圧縮機１の通常運転状態の負荷ではスリップしないように設定されている。

本実施態様においては、圧縮機１が運転される際には主軸７に負荷が加わるが、破断誘発部２９および破断誘発部２９の軸方向の前後は円環状部材３０に覆われているので、圧縮機が通常運転される場合には、主軸７と円環状部材３０とが相対回転することなく同時に回転する。このため、回転トルクは、主軸７および円環状部材３０の双方に作用することになるので、破断誘発部２９への応力の集中が防止される。また、両者の相対回転が防止されるので、円環状部材３０により主軸７が捩じられるような不具合が防止されるので、圧縮機の通常運転時における主軸７の破断が確実に防止される。一方、圧縮機ロック等が発生し、主軸７に過大な回転トルクが作用した場合には、主軸７と円環状部材３０とが回転方向にスリップするトルクが発生する。回転スリップが発生すると主軸７と円環状部材３０との間の摩擦係数が大幅に低下し、主軸７と円環状部材３０との相対回転が許容される。このため、主軸７が伝達される捩じり力の大半を受け持つようになり、主軸７は破断誘発部２９から破断される。ただし、主軸７の破断後も円環状部材３０は破断されずに残るが、この状態では主軸７と円環状部材３０の摩擦係数が大幅に小さくなっており、かつ、両者の相対回転が大きくなっているので、外部駆動源の保護は十分に達成される。

また、円環状部材３０の両圧入部分３０ａ、３０ｂは、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしないように設定され主軸７と円環状部材３０の相対回転が抑止されるので、圧縮機の通常運転状態の負荷が繰り返し主軸７に作用しても該主軸７が破断する不具合が確実に防止される。また、円環状部材３０のプーリ側圧入部分３０ａの圧入代は、破断誘発部２９の破断トルクよりも小さいトルクでスリップするように設定されているので、圧縮機の通常運転状態の負荷を超え、破断誘発部２９の破断トルクよりも小さいトルクが作用すると主軸７と円環状部材３０の相対回転が生じ、主軸７が破断誘発部２９から破断され外部駆動源が保護される。

図２は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機の主軸を示している。なお、本実施態様では上記第１実施態様と略同一の構成が採用されているので、同一の部材には同一の番号を付することにより説明を省略する。本実施態様においては、プーリ側圧入部分３０ａと主軸７との間、および反プーリ側圧入部分３０ｂと主軸の間には、主軸７を形成する材料よりも磨耗し易い層として樹脂層３１が介装されている。

本実施態様においても、上記第１実施態様の作用に準じ、外部駆動源の破損を確実に防止しつつ、圧縮機の通常運転時の主軸７の疲労破壊による破断を確実に防止できる。また、プーリ側圧入部分３０ａと主軸７との間、および反プーリ側圧入部分３０ｂと主軸の間には、樹脂層３１が介装されているので、圧縮機ロック時等において主軸７と円環状部材３０の相対回転が起こり易くなる。したがって、主軸を確実に破断させ外部駆動源を保護できる。

図３は、本発明の第３実施態様に係る圧縮機の主軸を示している。本実施態様におる主軸３２は、回転運動変換機構よりもプーリ側で互いに連結される第１の主軸３３、第２の主軸３４から構成されている。第１の主軸３３の端部には、軸方向に延びる大穴部３５と、該大穴部３５の底部からさらに軸方向に延びる小穴部３６とが設けられている。第２の主軸３４の端部には、大穴部３５に圧入される大穴圧入部３７と、小穴部３６に圧入可能な小穴圧入部３８が設けられている。第２の主軸３４の大穴圧入部３７と小穴圧入部３８との間には、破断誘発部３９が設けられている。

破断誘発部３９は、第２の主軸３４の端部の一部を小径に形成した小径部からなっている。また、第１の主軸３３と第２の主軸３４との間には、両軸の相対回転を阻止する相対回転阻止ピン４０が設けられている。相対回転阻止ピン４０は、第１の主軸３３の側面から挿入され、小穴部３６に圧入される小穴圧入部３８を貫通している。

小穴部３６と小穴圧入部３８の圧入強度は、破断誘発部３９の破断トルクよりも大きい摩擦トルクが得られるように設定されており、大穴部３５への第２の主軸の大穴圧入部３７の圧入強度は、破断誘発部３９の破断トルクより小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしないように設定されている。

本実施態様においては、第２の主軸３４の大穴圧入部３７と小穴圧入部３８との間に破断誘発部３９が設けられているので、圧縮機ロック時等において主軸３２に過大な回転トルクが作用した場合には、破断誘発部３９から主軸３２が破断され外部駆動源を確実に保護できる。また、小穴部３６と小穴圧入部３８の圧入強度および大穴部３５への大穴圧入部３７の圧入強度は上記のような関係に設定されるとともに、軸３３、３４の間には、相対回転を阻止する相対回転阻止ピン４０が介装されているので、圧縮機の通常運転時における主軸３２の破断を確実に防止できる。

図４は、本発明の第４実施態様に係る圧縮機の主軸を示している。なお、本実施態様では上記第３実施態様と略同一の構成が採用されているので、同一の部材には同一の番号を付することにより説明を省略する。本実施態様においては、大穴部３５と第２の主軸の大穴圧入部３７との間に、主軸３２を形成する材料よりも磨耗し易い樹脂層４１が設けられている。

本実施態様においても、上記第３実施態様の作用に準じ、圧縮機ロック時等における外部駆動源保護を確実なものとしつつ、圧縮機の通常運転時における主軸３２の疲労破壊による破断を防止できる。さらに、大穴部３５と大穴圧入部３７との間には主軸３２を形成する材料よりも磨耗し易い樹脂層４１が設けられているので、圧縮機ロック時に、第１の主軸３３と第２の主軸３４とが確実に相対回転されるので、外部駆動源を一層確実に保護できる。

本発明は、いわゆるクラッチレスの圧縮機に広く適用でき、とくに車両用空調装置の圧縮機に好適である。

本発明の第１実施態様に係る圧縮機としての斜板式圧縮機の縦断面図である。図１の圧縮機の主軸の部分拡大断面図である。本発明の第２実施態様に係る圧縮機の部分拡大断面図である。本発明の第３実施態様に係る圧縮機の部分拡大断面図である。本発明の第４実施態様に係る圧縮機の部分拡大断面図である。

符号の説明

１斜板式圧縮機
２ハウジング
３フロントハウジング
３ａフロントハウジングの筒状部
４シリンダブロック
４ａシリンダボア
５リアハウジング
６クランク室
７、３２主軸
８中心孔
９ニードルベアリング
１０ロータ
１１斜板
１２ニードルベアリング
１３揺動板
１４回転阻止機構
１５ピストンロッド
１６ピストン
１７弁板装置
１８吸入孔
１９吸入室
２０吐出孔
２１吐出室
２２プーリ
２３ボールベアリング
２４ねじ部
２５ナット
２６ベルト
２７動力伝達機構
２８回転運動変換機構
２９、３９破断誘発部
３０円環状部材
３０ａ円環状部材のプーリ側圧入部分
３０ｂ円環状部材の反プーリ側圧入部分
３１、４１樹脂層
３３第１の主軸
３４第２の主軸
３５大穴部
３６小穴部
３７大穴圧入部
３８小穴圧入部
４０相対回転阻止ピン

Claims

外部駆動源により駆動される圧縮機であって、外部駆動源側に連結されるプーリと圧縮機の主軸は動力伝達機構で連結され、前記主軸の回転運動を圧縮運動に変換する回転運動変換機構を備えた圧縮機において、前記主軸の回転運動変換機構よりもプーリ側に、該主軸の一部の強度を他の部分の強度よりも低下させた破断誘発部を設けるとともに、該主軸に対し、前記破断誘発部を主軸の軸方向前後にわたって覆うとともに前後部分で主軸に圧入され、前記破断誘発部よりも捩じり剛性が高い円環状部材を設けたことを特徴とする圧縮機。
前記円環状部材の前記破断誘発部前後の圧入部分について、プーリ側圧入部分の圧入代が、反プーリ側圧入部分の圧入代よりも小さく設定されている、請求項１に記載の圧縮機。
前記円環状部材の一方の圧入部分の圧入代は、前記破断誘発部の破断トルクよりも小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定されており、前記円環状部材の他方の圧入部分の圧入代は、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定されている、請求項１または２に記載の圧縮機。
前記円環状部材の少なくとも一方の圧入部分と主軸との間に、該主軸を形成する材料よりも磨耗し易い材料からなる層が介装されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機。
前記磨耗し易い材料からなる層が樹脂層である、請求項４に記載の圧縮機。
外部駆動源により駆動される圧縮機であって、外部駆動源側に連結されるプーリと圧縮機の主軸は動力伝達機構で連結され、前記主軸の回転運動を圧縮運動に変換する回転運動変換機構を備えた圧縮機において、前記主軸を、回転運動変換機構よりもプーリ側で互いに連結された第１の主軸と第２の主軸から構成し、前記第１の主軸の端部に、主軸の軸方向に延びる大穴部と、該大穴部の底部からさらに主軸の軸方向に延びる小穴部とを設け、前記第２の主軸の端部に、前記大穴部に圧入された大穴圧入部と、前記小穴部に圧入された小穴圧入部とを設けるとともに、前記大穴圧入部と小穴圧入部との間に破断誘発部を設けたことを特徴とする圧縮機。
前記小穴部と前記小穴圧入部の圧入代は、前記破断誘発部の破断トルクよりも大きい摩擦トルクが得られる圧入代に設定されている、請求項６に記載の圧縮機。
前記第１の主軸と第２の主軸との間に、両軸の相対回転を阻止する相対回転阻止ピンが設けられている、請求項６または７に記載の圧縮機。
前記大穴部と前記大穴圧入部の圧入代は、前記破断誘発部の破断トルクよりも小さいトルクでスリップし、かつ、圧縮機の通常運転状態の負荷ではスリップしない圧入代に設定されている、請求項６〜８のいずれかに記載の圧縮機。
前記大穴部と前記大穴圧入部との間に、主軸を形成する材料よりも磨耗し易い材料からなる層が介装されている、請求項６〜９のいずれかに記載の圧縮機。
前記磨耗し易い材料からなる層が樹脂層である、請求項１０に記載の圧縮機。
前記破断誘発部が主軸の一部に形成された小径部からなる、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
前記圧縮機が、主軸の回転運動をピストンの往復運動に変換する圧縮機からなる、請求項１〜１２のいずれかに記載の圧縮機。
前記圧縮機が、可動スクロールと固定スクロールを有し、前記主軸の回転運動を前記可動スクロールの旋回運動に変換する圧縮機からなる、請求項１〜１２のいずれかに記載の圧縮機。