JP2008519198A - 往復動ピストン機械 - Google Patents

Abstract

スワッシュリングと、駆動シャフトに沿って軸方向に摺動可能に配置されたガイドスリーブとが設けられており、該ガイドスリーブが、半径方向に突出した支承スリーブを備えており、前記スワッシュリングと前記ガイドスリーブとが、一方では前記スワッシュリングに設けられた開口内に、他方では前記ガイドスリーブの支承スリーブに設けられた開口内にそれぞれ支承されたピンによって互いに相対回転可能に、ただし軸方向では「不動」に互いに結合されている形式の、自動車に用いられるエアコンコンプレッサのような往復動ピストン機械。

Description

本発明は、自動車に用いられるエアコンコンプレッサのような往復動ピストン機械であって、スワッシュリングと、駆動シャフトに沿って軸方向に摺動可能に配置されたガイドスリーブとが設けられており、該ガイドスリーブが、半径方向に突出した支承スリーブを備えており、前記スワッシュリングと前記ガイドスリーブとが、一方では前記スワッシュリングに設けられた開口内に、他方では前記ガイドスリーブの支承スリーブに設けられた開口内にそれぞれ支承されたピンによって互いに相対回転可能に、ただし軸方向では「不動」に互いに結合されている形式のものに関する。

このような形式の往復動ピストン機械は公知である。しかし、このような形式の往復動ピストン機械には幾つかの欠点がある。すなわち、公知先行技術における往復動ピストン機械はワンピースのガイドスリーブを有しており、このガイドスリーブは旋削加工部分として製造され、ひいては大量の切削加工作業を必要とする。付加的に、これらのガイドスリーブは運転中に当該往復動ピストン機械の駆動シャフトに摩耗痕跡を生ぜしめる。

さらに、公知の往復動ピストン機械は、ガイドスリーブの支承スリーブとスワッシュリングとの間の接触面に、球区分形状を有している。この球区分形状を製作することはコストがかかるが、しかしこの球区分形状は、スワッシュリングの環状の内周壁に基づき、支承スリーブに対するスワッシュリングの運動が支障なく可能となるようにするために必要となる。

さらに、公知の往復動ピストン機械では、ピンと、ガイドスリーブに設けられた支承スリーブとの間にプレス結合部が配置されており、このことが、相応する公差問題を招く恐れがあることが不都合となる。すなわち、不動の円筒状ピン収容部の同軸性に関するピンと支承スリーブとの間の狭い公差が必要となり、他方ではスワッシュリングにおいて、回転可能な円筒状ピン収容部の大きな遊びが発生し、このことは騒音や振動に関する相応する問題を引き起こす恐れがある。

したがって、本発明の課題は、これらの不都合を有しないような往復動ピストン機械を提供することである。

この課題は、スワッシュリングと、駆動シャフトに沿って軸方向に摺動可能に配置されたガイドスリーブとが設けられており、該ガイドスリーブが、半径方向に突出した支承スリーブを備えており、前記スワッシュリングと前記ガイドスリーブとが、一方では前記スワッシュリングに設けられた開口内に、他方では前記ガイドスリーブの支承スリーブに設けられた開口内にそれぞれ支承されたピンによって互いに相対回転可能に、ただし軸方向では「不動」に互いに結合されている形式の、自動車に用いられるエアコンコンプレッサのような往復動ピストン機械において、ガイドスリーブが、ポット形の部分、特に金属薄板から深絞り成形されたポット形の部分を有しており、該ポット形の部分で、半径方向に突出した前記支承スリーブが、半径方向の開口内に挿入されていることを特徴とする往復動ピストン機械により解決される。このことには、ガイドスリーブの製造が切削加工を全く必要としないか、または比較的僅かにしか必要としないという利点がある。したがって、構成部分にかかるコストの削減が可能となる。

本発明による往復動ピストン機械の有利な構成では、ガイドスリーブに設けられたポット形の部分の材料は硬化もしくは焼入れされており、支承スリーブの材料は硬化もしくは焼入れされていない。このことには、軸方向で正確に位置決めしたい支承スリーブが熱歪みによってその公差の点で変えられることがなくなるという利点がある。

本発明による往復動ピストン機械の別の有利な構成では、ガイドスリーブに設けられたポット形の部分と、支承スリーブとが、結合手段、特にろう接によって互いに結合されている。このことには、焼入れされた構成部分と、焼入れされていない構成部分とを簡単にかつ信頼性良く１つの構成アッセンブリにまとめることができるという利点がある。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、ガイドスリーブに設けられたポット形の部分が、駆動シャフトに沿ったガイドの範囲に、滑り軸受け材料から成るブシュを有している。このことには、シャフト摩耗低減の利点がある。なぜならば、焼入れされたガイドスリーブがシャフト表面に沿って軸方向の運動をもはや実施しなくなるからである。したがって、ガイドスリーブと駆動シャフトとのガイド範囲における摩耗を減少させることができる。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、１つのブシュ、特にガイドスリーブと駆動シャフトとの間に戻しばねが配置されている側に位置する方のブシュが、つば付ブシュとして形成されている。このことには、このブシュが同時に戻しばねのためのストッパとしても作用し得るようになり、ひいては戻しばねが軸受け材料に向かって比較的摩耗少なく運動し得るようになるという利点がある。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、前記ブシュが、ガイドスリーブに設けられたポット形の部分内に圧入されている。このことには、付加的な結合手段なしの簡単な固定手段が提供されるという利点がある。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、スワッシュリングとガイドスリーブの支承スリーブとの間の接触面が、平坦な面を成している。このことには、スワッシュリングの環状の内周壁の内部での支承スリーブの球区分形の面に対するより大きな接触面に基づき、摩耗がほとんど生じなくなり、これらの構成部分が一層簡単に製造され得るようになるという利点がある。線接触の代わりに面接触を使用することにより、スワッシュリングと支承スリーブとの間の振動特性の減衰改善も得られる。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、スワッシュリングが、環状の内側の周壁に平らに面取りされた２つの壁範囲を有していて、スワッシュリングの前記内側の周壁が、卵形もしくは楕円形の形状を有している。これによって、スワッシュリング側に平坦な接触面が形成される。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、スワッシュリングが、素材状態、つまり未加工部品の状態で鍛造部品として形成されている。このことには、大きな切削加工手間なしに材料を節約する製作が得られるという利点がある。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、支承スリーブが、それぞれ平坦な軸方向の（接触）面を有している。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、前記ピンが、スワッシュリングに設けられた開口内にプレス嵌めにより圧入されていて、ガイドスリーブの支承スリーブ内に回転可能に支承されている。このことには、スワッシュリングに設けられた円筒状ピン収容部とピン自体との間の遊びが回避され、これにより騒音・振動発生の低減が可能となる。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、前記ピンが、ガイドスリーブの支承スリーブ内に、球面状の端部によって支承されている。このことには、円筒状ピン収容部の同軸性に基づいた狭い公差を回避することができるという利点がある。なぜならば、その場合、接触面が球面状の端部に設けられ、これにより軸方向の角度誤差が補償され得るからである。

本発明による往復動ピストン機械のさらに別の有利な構成では、前記ピンがその長辺側に２つの平らに面取りされた面を有しており、該面は、前記ピンとスワッシュリング開口との間のプレス嵌め部がスワッシュリングのスライドシュー摺動面を変形させないようにスワッシュリング内に配置されている。この場合、前記ピンの前記平らに面取りされた面が、スワッシュリングのスライドシュー摺動面に対して平行に位置決めされていると有利である。このことには、ピンの圧入時におけるスライドシュー摺動面の拡開を回避することができるという利点がある。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、公知先行技術による、スワッシュリングと駆動シャフトとガイドスリーブとの構成アッセンブリを示す斜視図である。

図２は、公知先行技術による、支承スリーブとスワッシュリングとの間の接触面を示す図である。

図３は、本発明による、支承スリーブとスワッシュリングとの間の接触面を示す図である。

図４は、本発明によるガイドスリーブの１実施例を示す断面図である。

図５は、スワッシュリング内への圧入のための本発明によるピンを示す斜視図である。

図６は、スワッシュリングと本発明によるピンとの間のプレス嵌め部を示す概略図である。

図１には、駆動シャフト５とガイドスリーブ９と旋回リングもしくはスワッシュリング１とを備えた、公知先行技術によるスワッシュリング機械のアッセンブリが図示されている。駆動シャフト５が回転すると、スワッシュリング１は、駆動シャフト５に固定された連行ピン３によって回転させられる。さらにスワッシュリング１はピンを収容するための２つの開口７を有しており、これらのピンを中心にしてスワッシュリング１は回転運動を実施することができる。駆動シャフト５には、さらにガイドスリーブ９が配置されており、このガイドスリーブ９はピン（図面には見えていない）を収容するための、半径方向に突出した２つの支承スリーブ１１を有している。ガイドスリーブ９は駆動シャフト５に沿って摺動可能である。したがって、ガイドスリーブ９は切欠き１３を有しており、この切欠き１３により、ガイドスリーブ９が連行ピン３に対して軸方向に運動可能に駆動シャフト５に支承されることが可能となる。連行ピン３の上端部はスワッシュリング１に設けられた開口１５内に係合していて、連行ピン３の当該上端部を中心にして旋回可能となるように支承された状態でスワッシュリング１に運動を実施させる。往復動ピストン機械のピストンのためのピストンシューは図１には図示されていないが、これらのピストンシューはスワッシュリング１の表面１７，１９に沿ってスライドする。この場合、スワッシュリング開口７と支承スリーブ１１との内部に支承されたピンはスワッシュリング１のために旋回軸線を形成する。この旋回軸線は駆動シャフト５の軸方向に移動可能である。往復動ピストン機械のためのこのようなスワッシュリング駆動装置の機能は公知先行技術に基づき知られているので、当該スワッシュリング駆動装置の機能に関する詳しい説明は省略する。

図２ａには、公知先行技術による、スワッシュリング１と支承スリーブ１１との間の接触面の平面図が示されている。同一の構成部分は、図１の場合と同じ符号で示されている。図２ｂには、ガイドスリーブ９とスワッシュリング１とが、平面図でかつ部分的に断面されて図示されている。特に図２ａの拡大図Ｚおよび図２ｂの拡大図Ｘから判るように、内周面円形のスワッシュリング１の回転・旋回運動を妨げないようにしかつこの回転・旋回運動を十分に支持するためには、支承スリーブ１１がスワッシュリング１に対する接触面２１にほぼ球区分形の表面を有していなければならない。拡大図ＺおよびＸから判るように、スワッシュリング１の内周面と支承スリーブ１１との間の接触は、点２２を直角に通る線２０の線接触である。また、支承スリーブ１１の球区分形の閉鎖面を製作することもコストがかかり、かつ複雑である。したがって、図３には、改善されたスワッシュリング２３と、改善された支承スリーブ２５との間の接触面の本発明による変更が図示されている。支承スリーブ２５はこの場合、平坦な閉鎖面２７を有しており、スワッシュリング２３は接触面２７のところにやはり平坦な内周面を有しており、ひいては改善されたスワッシュリング２３の内周面２９は卵形の形状を有している。したがって、スワッシュリング２３と支承スリーブ２５との間には、面接触が形成される。この面接触は公知先行技術（図２）による線接触に比べて大きな接触面に基づきあまり摩耗を生ぜしめず、旋回メカニズムの旋回時における改善された減衰を可能にする。さらに、支承スリーブ２５の接触面は従来よりも簡単にかつ廉価に製造され得るようになる。すなわち、スワッシュリング２３と支承スリーブ２５との間の接触面は図３ａおよび図３ｂの拡大図ＺおよびＸから判るように両次元において面状に形成されている。

図４には、ガイドスリーブの本発明による２つの実施例が図示されている。ガイドスリーブはポット形の部分３１を有している。このポット形の部分３１は図１に示したガイドスリーブ９の機能を引き受けるが、しかし本発明による本実施例では、たとえば金属薄板から深絞り成形されており、これによって大きな個数で従来よりも廉価に製造可能となる。ガイドスリーブ部分３１は開口３３，３５で図１に示した駆動シャフト５に装着支承され、この支承部によって駆動シャフト５に沿って摺動可能となる。ガイドスリーブ部分３１の周壁に設けられた側方の開口３７は、図１に示したガイドスリーブ９の開口もしくは切欠き１３に相当していて、これによって図１に示した連行ピン３のための所要の自由空間を提供する。この連行ピン３は駆動シャフト５からスワッシュリング１の開口１５内にまで延びていて、ガイドスリーブ部分３１の軸方向の可動性を妨げないことが望まれる。ガイドスリーブ部分３１に設けられた半径方向の２つの開口３９には、２つの支承スリーブ４１が配置されている。両支承スリーブ４１は、スワッシュリング１の旋回軸線を形成するピン（図示しない）のためのガイドとして働く。深絞り成形された鋼薄板から成るガイドスリーブ部分３１が、強度の向上および摩耗低減のために焼入れされていてよいのに対して、支承スリーブ４１は焼入れされていない状態にままであってよく、したがって熱処理プロセスによる歪み危険にはさらされない。支承スリーブ４１は結合手段、たとえばろう接によってガイドスリーブ部分３１に固定され得る。

図４ｂには、付加的にガイドスリーブ部分３１内に滑り軸受け材料から成る２つのブシュが導入されている。すなわち、開口３３内には、たとえばつば付ブシュ４３が導入されている。このつば付ブシュ４３は一方では駆動シャフト５に対して滑り支承部を成しており、他方ではつば４７によって戻しばね（図示しない）のためのストッパを形成している。この戻しばねはコンプレッサの休止状態においてスワッシュリングをスタート位置へ押圧する。開口３５内には、第２の滑り軸受けブシュ４５が導入されている。滑り軸受けブシュ４３，４５の使用により、公知先行技術において生じるシャフト摩耗が回避される。さらに、図４ａおよび図４ｂには、図３に既に接触面２７として図示したような平坦な接触面４９が認められる。両滑り軸受けブシュ４３，４５は、たとえば圧入のような結合技術によってガイドスリーブ部分３１内に固定され得る。

図５には、両ピン５１のうちの一方のピンが斜視図で図示されている。このピン５１はスワッシュリングメカニズムにおいてガイドスリーブ９と共にスワッシュリング１の旋回軸線を形成する。ピン５１はこの場合、スワッシュリング１に設けられた、図３に示した開口７内に圧入されていて、その球区分形の端部分５３によって図３に示した支承スリーブ２５もしくは図４に示した支承スリーブ４１内に支承されている。ピン５１の、スワッシュリング１の開口７内に圧入可能な円筒状の区分５５は、平らに面取りされた２つの平面部５７を有している。両平面部５７は図６に示したように、これらの平面部５７がスワッシュリング２３のスライド面５９に対して平行に延びるようにスワッシュリング２３内に配置されている。スワッシュリング２３のスライド面５９に沿ってスライドシュー（図示しない）がスライドする。スライドシューは往復動ピストン機械の軸方向に往復運動するピストンに適宜に支承されている。図６から判るように、ピン５１およびその円筒状の端部５５とスワッシュリング２３との間のプレス嵌めは側面６１においてしか生じず、ひいてはスワッシュリング２３に設けられた開口７の、スライド面５９に面した側の範囲はピン５１の圧入によっても変形されない。すなわち、図５および図６に示したようなピン５１の構成により、公知先行技術に比べてプレス嵌め部はガイドスリーブ９からスワッシュリング２３へ移され、そしてガイドスリーブ９の支承スリーブ２５と円筒状のピン５１との間の球面状の接触範囲が形成される。利点としては、支承スリーブ２５におけるピンガイドの公差拡張が得られると同時に、ガイドスリーブ９と円筒状ピン５１とスワッシュリング２３との間での組立物全体における遊び低減が得られることが挙げられる。このような手段はコスト削減や組付け簡易化をもたらすと同時にスワッシュリング駆動装置の騒音・振動特性を改善する。場合によっては、深絞り成形されたブランクによっても円筒状ピン５１を製造することができる。図５に示した端範囲６３には、さらに面取り部の形の端区分が図示されている。この端区分は、図６に図示したような所望の位置に相応して組付け時にピン５１を位置決めするためのスリット６５を備えた円筒状ピン５１の圧入過程における導入を改善するために働く。端部５３と円筒状の区分５５との間には、くびれ部６７が設けられており、このくびれ部６７は、支承スリーブ２５；４１と図３に示したスワッシュリング２３との間の移行範囲における問題のない可動性を提供する。

公知先行技術による、スワッシュリングと駆動シャフトとガイドスリーブとの構成アッセンブリを示す斜視図である。 公知先行技術による、支承スリーブとスワッシュリングとの間の接触面の、図２ｂのＡ−Ａの方向から見た平面図および「Ｚ」部分の拡大断面図である。 図２ａのＢ−Ｂの方向から見た平面図および「Ｘ」部分の拡大断面図である。 本発明による、支承スリーブとスワッシュリングとの間の接触面の、図３ｂのＢ−Ｂの方向から見た平面図および「Ｚ」部分の拡大断面図である。 図３ａのＡ−Ａの方向から見た平面図および「Ｘ」部分の拡大断面図である。 本発明によるガイドスリーブの１実施例を示す断面図である。 本発明によるガイドスリーブの別の実施例を示す断面図である。 スワッシュリング内への圧入のための本発明によるピンを示す斜視図である。 スワッシュリングと本発明によるピンとの間のプレス嵌め部を示す概略図である。

符号の説明

１ スワッシュリング
３ 連行ピン
５ 駆動シャフト
７ スワッシュリングに設けられた開口
９ ガイドスリーブ
１１ 支承スリーブ
１３ 連行ピンのための切欠き
１５ 連行ピンのためのスワッシュリングの開口
１７ スワッシュリングのスライドシュー表面
１９ スワッシュリングのスライドシュー表面
２０ スワッシュリングと支承スリーブとに設けられた接触面の間の接触線
２１ 支承スリーブとスワッシュリングとの間の球区分形の接触面
２２ 線接触の通過点
２３ 改善されたスワッシュリング
２５ 改善された支承スリーブ
２７ 支承スリーブの平坦な閉鎖面／スワッシュリングに対する接触面
２９ 改善されたスワッシュリングの内周面
３１ ガイドスリーブのポット形の部分
３３ シャフトのための支承開口
３５ シャフトのための支承開口
３７ 連行ピンのための開口
３９ 支承スリーブのための半径方向の開口
４１ 改善された支承スリーブ
４３ 滑り軸受け つば付ブシュ
４５ 滑り軸受けブシュ
４７ つば付ブシュのつば
４９ 支承スリーブの平坦な接触面
５１ 円筒状ピン
５３ 円筒状ピンの球区分形の端部
５５ 円筒状ピンの円筒状の区分
５７ 円筒状ピンの平面部
５９ ピストンシューのためのスワッシュリングのスライド面
６１ スワッシュリング開口７の側面
６３ 円筒状ピン５１の端範囲
６５ 円筒状ピンの位置決めスリット
６７ 円筒状ピンのくびれ部

Claims (14)

1. 自動車に用いられるエアコンコンプレッサのような往復動ピストン機械であって、スワッシュリング（１）と、駆動シャフト（５）に沿って軸方向に摺動可能に配置されたガイドスリーブ（９）とが設けられており、該ガイドスリーブ（９）が、半径方向に突出した支承スリーブ（１１，４１，２５）を備えており、前記スワッシュリング（１）と前記ガイドスリーブ（９）とが、一方では前記スワッシュリング（１）に設けられた開口（７）内に、他方では前記ガイドスリーブ（９）の支承スリーブ（１１，２５，４１）に設けられた開口内にそれぞれ支承されたピン（５１）によって互いに相対回転可能に、ただし軸方向では「不動」に互いに結合されている形式のものにおいて、ガイドスリーブ（９）が、ポット形の部分、特に金属薄板から深絞り成形されたポット形の部分を有しており、該ポット形の部分で、半径方向に突出した前記支承スリーブ（２５，４１）が、半径方向の開口（３９）内に挿入されていることを特徴とする往復動ピストン機械。
2. ガイドスリーブ（９）に設けられたポット形の部分の材料は焼入れされており、支承スリーブ（２５，４１）の材料は焼入れされていない、請求項１記載の往復動ピストン機械。
3. ガイドスリーブ（９）に設けられたポット形の部分と、支承スリーブ（２５，４１）とが、結合手段、特にろう接によって互いに結合されている、請求項１または２記載の往復動ピストン機械。
4. ガイドスリーブ（９）に設けられたポット形の部分が、駆動シャフト（５）に沿ったガイドの範囲に、滑り軸受け材料から成るブシュ（４３，４５）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の往復動ピストン機械。
5. １つのブシュ、特にガイドスリーブ（９）と駆動シャフト（５）との間に戻しばねが配置されている側に位置する方のブシュ（４３）が、つば付ブシュとして形成されている、請求項４記載の往復動ピストン機械。
6. 前記ブシュ（４３，４５）が、ガイドスリーブ（９）に設けられたポット形の部分内に圧入されている、請求項４または５記載の往復動ピストン機械。
7. スワッシュリング（２３）とガイドスリーブ（９）の支承スリーブ（２５，４１）との間の接触面（２７）が、平坦な面を成している、請求項１記載の往復動ピストン機械。
8. スワッシュリング（２３）が、環状の内側の周壁に平らに面取りされた２つの壁範囲（２９）を有していて、スワッシュリング（２３）の前記内側の周壁が、卵形の形状を有している、請求項７記載の往復動ピストン機械。
9. スワッシュリング（２３）が、素材状態で鍛造部品として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の往復動ピストン機械。
10. 支承スリーブ（２５，４１）が、それぞれ平坦な軸方向の接触面（４９）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の往復動ピストン機械。
11. 前記ピン（５１）が、スワッシュリング（２３）に設けられた開口（７）内に圧入されていて、ガイドスリーブ（９）の支承スリーブ（２５，４１）内に回転可能に支承されている、請求項１記載の往復動ピストン機械。
12. 前記ピン（５１）が、ガイドスリーブ（９）の支承スリーブ（２５，４１）内に、球面状の端部（５３）によって支承されている、請求項１１記載の往復動ピストン機械。
13. 前記ピン（５１）がその長辺側に２つの平らに面取りされた面（５７）を有しており、該面（５７）は、前記ピン（５１）とスワッシュリング開口（７）との間のプレス嵌め部がスワッシュリング（２３）のスライドシュー摺動面（５９）を変形させないようにスワッシュリング（２３）内に配置されている、請求項１１又は１２記載の往復動ピストン機械。
14. 前記ピン（５１）の前記平らに面取りされた面（５７）が、スワッシュリング（２３）のスライドシュー摺動面（５９）に対して平行に位置決めされている、請求項１３記載の往復動ピストン機械。

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