JP2010071115A - シュー - Google Patents

Abstract

【解決手段】 シュー４は、ピストン３と摺動する半球面４Ｂを有する第１部材１１と、斜板２と摺動する平坦面４Ａを有する第２部材１２とからなり、全体として概略半球状に形成されている。
第１部材１１の下面中央部に係合凹部１１Ａが形成されており、第２部材１２の上面中央部には上記係合凹部１１Ａと係合する係合凸部１２Ａが形成されている。第１部材１１と第２部材１２とは相互に分離・揺動することができるので、第２部材１２の下面（平坦面４Ａ）は斜板２の摺動面２Ａと満遍なく摺動して、片当たりが生じない。
【効果】 従来と比較して斜板２の摩耗を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明はシューに関し、より詳しくは斜板式コンプレッサに用いられるシューに関する。

従来、自動車に搭載される斜板式コンプレッサは知られており（例えば特許文献１）、このような斜板式コンプレッサは、斜板とピストンとの間に摺動部材としてのシューを備えている。
そして、斜板式コンプレッサに用いられるシューとして、最近では半球状シューが提案されている（例えば特許文献２）。
特開昭５３−１２９３１１号公報 特開平１０−１５３１６９号公報

ところで、半球状シューを用いた従来の斜板式コンプレッサにおいては次のような問題があった。すなわち、図４に示したように、半球状シューの端面と斜板との間、および半球状シューの半球面とピストンの凹部との間には間隙が存在する。そして、斜板が回転される際には、上述した両方の間隙分だけ半球状シューが斜板とピストンとの間で頻繁に位置ずれしながら両部材と摺動することになる。すると、半球状シューの慣性力により斜板に対して衝撃荷重が加わるとともに、図４に示すように、斜板と半球状シューの端面とが片当たりすることで斜板が部分的に激しく摩耗するという欠点があった。
従来一般の斜板は基材上に溶射層、焼結層、めっき層や化成処理槽等の中間層を設けてあり、さらにその中間層の表面に樹脂層が設けられている。そして、上述したように半球状シューの端面が斜板と片当たりして斜板の表面が部分的に激しく摩耗すると、上記斜板の中間層も摩耗することになるので、斜板の耐焼付性が悪くなるという問題が指摘されていたものである。
そして、このように斜板の表面の樹脂層が摩耗することに伴って、斜板の表面とシューの端面との隙間が増大し、それによってさらに斜板の表面とシューの端面との片当たりが生じて斜板が摩耗する結果となっていた。
なお、半球状シューを軽量化することにより、半球状シューの端面と斜板との片当たりによる斜板樹脂層の摩耗を抑制することは可能である。しかしながら、近年ではより負荷の高い斜板式コンプレッサや特定の種類の冷媒を用いる斜板式コンプレッサが要求されるので、半球状シューの軽量化だけでは斜板の摩耗を抑制するには限界がある。

上述した事情に鑑み、本発明は、ピストンの凹部と摺動する半球面を有する第１部材と、斜板と摺動する平坦面を有する第２部材と、上記第１部材における第２部材との対向面に形成された係合凹部と、上記第２部材における上記第１部材との対向面に形成されるとともに上記係合凹部と揺動可能に係合する係合凸部とを備え、上記係合凸部と係合凹部とを介して上記第１部材と第２部材とが相互に分離・揺動可能に組み付けられているシューを提供するものである。

上述した構成によれば、シューは第１部材と第２部材は相互に分離・揺動可能となっている。そして、このシューが斜板式コンプレッサにおけるピストンと斜板との間に配置された際には、シューの第１部材とピストンの凹部との間およびシューの第２部材の平坦面と斜板との間に間隙が生じている。そして、斜板が回転されると、該斜板およびピストンの凹部とシューの両部材が摺動するとともに、上記間隙の分だけシューの第１部材と第２部材とが相対的に分離かつ揺動する。より詳細には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、先ず、第２部材が第１部材及び斜板に対して揺動するとともに係合凸部が係合凹部から分離して、第２部材の平坦面の全域が斜板の表面と平行になってそこと接触する（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。
引き続いて、分離していた第１部材が第２部材に近接するように移動されて、該第１部材の係合凹部が第２部材の係合凸部と係合した後に第１部材が第２部材に対して揺動する（図３（ｂ）、図３（ｃ）参照）。
このようにして、シューの第１部材および第２部材は相互に揺動されてから分離することで第２部材の平坦面が斜板に満遍なく接触し、その後に分離された、両部材が係合する。そのため、シューが斜板とピストンの凹部との間で位置ずれした際において、シューの慣性力による斜板への衝撃を従来のものよりも小さくすることができるとともに、シューの平坦面（第２部材の平坦面）が斜板と片当たりすることを抑制できるので、従来と比較して斜板の表面の摩耗を低減させることができる。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１は斜板式コンプレッサ内の要部を示したものである。この斜板式コンプレッサは、図示しないハウジング内に回転自在に軸支された回転軸１と、この回転軸１に取り付けられた斜板２と、上記ハウジングのシリンダに摺動自在に嵌合された複数のピストン３と、各ピストン３の凹部である切欠き部３Ａと斜板２との間に配置された複数のシュー４とを備えている。
斜板２は円板状に形成されており、この斜板２における両方の端面は、シュー４と摺動する平坦な摺動面２Ａ、２Ａとなっている。一方、シュー４は全体として概略半球状になっており、上記斜板２の摺動面２Ａと摺動する平坦面４Ａと、ピストン３側の凹部である切欠き部３Ａと摺動する半球面４Ｂとを備えている。

本実施例においては、各ピストン３の一端に形成された円弧状の切欠き部３Ａ内に２個１組のシュー４を摺動自在に保持してあり、その状態の切欠き部３Ａを上記斜板２の外周部を包み込むように配置すると同時に、各組のシュー４の平坦面４Ａを斜板２の各摺動面２Ａに当接させている。
また、上記図３に示した従来と同様に、シュー４の平坦面４Ａと斜板２の摺動面２Ａとの間には部分的に僅かな間隙５が存在するとともに、シュー４の半球面４Ｂと凹部である切欠き部３Ａとの間にも部分的に僅かな間隙５が生じている。
上記回転軸２が回転されると斜板２が回転して、該斜板２の各摺動面２Ａと各組のシュー４の平坦面４Ａとが摺動し、それに伴って各組のシュー４を介して各ピストン３が図示しないシリンダ内を軸方向に進退動されるようになっている。
回転軸１に取り付けられている斜板２は、図示しない傾斜角度調整手段によって回転軸１に対する傾斜角度を調整できるようになっている。この傾斜角度調整手段によって斜板２の傾斜角度を変更することにより、上記ピストン３のストロークを変更できるようになっている。このような構成の斜板式コンプレッサは、従来一般に可変容量式斜板式コンプレッサと称されており、その具体的な構成は上記特許文献２他によって公知である。

しかして、図２に拡大断面図として示すように、本実施例のシュー４は、偏平な半球状をした第１部材１１と概略円板状の第２部材１２とからなり、それらを相互に分離・揺動可能に組み付けることで、シュー４は全体として概略半球状となっている。端的に言えば、本実施例のシュー４は、従来公知の半球状シューを軸方向において二分割し、それらを重合させて相互に分離可能かつ揺動可能に組み付けたものである。
第１部材１１は偏平な半球状に形成されており、その下面となる平坦な端面の中央部に、上記半球状の係合凹部１１Ａが形成されている。係合凹部１１Ａの隣接外方側となる下面は環状平坦面１１Ｂとなっており、後述する第２部材１２の環状平坦面１２Ｂと相互に対向するようになっている。さらに、第１部材１１の上面となる半球面が上記ピストン３の切欠き部３Ａと摺動する半球面４Ｂとなっている。

一方、第２部材１２の上面の中央部には、半球状に盛り上がった係合凸部１２Ａが形成されている。この係合凸部１２Ａは、上記第１部材１１の係合凹部１１Ａに揺動可能に係合されるようになっている。第２部材１２の上面における上記係合凸部１２Ａを除いた領域は環状平坦面１２Ｂとなっている。第２部材１２における下面となる平坦な端面が上記斜板２と摺動する平坦面４Ａとなっている。この平坦面４Ａは、その外周縁に対して中央部側が例えば０〜５μｍ程度僅かに盛り上がった中高形状となっている。そして、この第２部材１２の中心部には、軸方向の貫通孔１２Ｃが形成されている。
この図２に示すように、第１部材１１の係合凹部１１Ａと第２部材１２の係合凸部１２Ａを相互に係合させて組み付けることで、概略半球状のシュー１が形成される。本実施例においては、係合凹部１１Ａおよび係合凸部１２Ａは、同一半径Ｒであって、かつ斜板２の厚さ方向の中心部に中心がある仮想の球によって規定されている。つまり、この仮想の球の中心Ｃから半径Ｒで規定される球面によって上記係合凹部１１Ａと係合凸部１１Ｂが規定されている。
そして、図２に示すように両部材１１，１２を組み付けた際には、対向する環状平坦面１１Ｂ、１２Ｂの間に間隙ができるようになっており、その間隙分だけ、両部材１１，１２は係合凹部１１Ａと係合凸部１２Ａを揺動中心として相互に揺動できるようになっている。これらの係合凸部１２Ａと係合凹部１１Ａとの係合部分、つまり両部材の摺動部分に対しては貫通孔１２Ｃを介して潤滑油を供給できるようになっている。
そして、図２のように組み付けた状態のシュー４が図１に示すように上記ピストン３の切欠き部３Ａと斜板２との間に配置されるようになっている。それにより、各シュー４の半球面４Ｂは切欠き部３Ａと摺動するとともに、平坦面４Ａは斜板２の摺動面２Ａと摺動するようになっている。

このように、本実施例のシュー４は第１部材１１と第２部材１２とからなり、それらは相互に分離・揺動可能となっている。そして、このシュー４が斜板式コンプレッサにおけるピストン３の切欠き部３Ａと斜板２との間に配置されると、前述したようにシュー４（第１部材１１）の半球面４Ｂとピストン３の切欠き部３Ａとの間およびシュー４（第２部材１２）の平坦面４Ａと斜板２との間に僅かに間隙５が生じている。
そして、斜板２が回転されると、該斜板２およびピストン３とシュー４が摺動するとともに、上記間隙５の分だけシュー４は斜板２の摺動面２Ａとピストン３の切欠き部３Ａとの間で位置ずれし、その際にシュー４の第１部材１１と第２部材１２とが相対的に分離かつ揺動する。より詳細には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、先ず、第２部材１２が第１部材１１及び斜板２に対して揺動するとともに係合凸部１２Ａが係合凹部１１Ａから分離して、第２部材１２の平坦面４Ａの全域が斜板２の摺動面２Ａと平行になってそこと接触する（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。
引き続いて、分離していた第１部材１１が第２部材１２に接近するように移動されて、該第１部材１１の係合凹部１１Ａが第２部材１２の係合凸部１２Ａに重合して係合した後に第１部材１１が第２部材１２に対して揺動する（図３（ｂ）、図３（ｃ）参照）。

このようにして、シュー４の第１部材１１および第２部材１２は、相互に揺動されてから分離することでシュー４の平坦面４Ａが斜板２の摺動面２Ａに満遍なく接触し、その後に分離されていた両部材１１，１２が係合する。そのため、シュー４が斜板２とピストン３の切欠き部３Ａとの間で繰り返し位置ずれした際において、シュー４の慣性力による斜板２への衝撃を従来のものよりも小さくすることができるとともに、シュー４の平坦面４Ａが斜板２の摺動面２Ａと片当たりすることを抑制することができ、従来と比較して斜板２の摺動面２Ａの摩耗を低減させることができる。
したがって、一体物で構成されていた従来の半球状シューと比較すると、本実施例のシュー４によれば斜板２の表面である樹脂層の摩耗を抑制することができる。それにより、斜板２の寿命を長くして、ひいては斜板式コンプレッサの寿命を従来のものよりも長くすることが可能となる。そしてさらに、斜板２としては、樹脂層の下層側の中間層を省略した構成を採用できるので、斜板２の製造コストを下げることが可能となる。
なお、上記第１実施例においては、第２部材１２に貫通孔１２Ｃを設けているが、この貫通孔１２Ｃは設けなくても良い。

また、本実施例においては、第１部材１１と第２部材１２とが別体となっているので、それらを異なる材質によって製造することができる。例えば、第１部材１１或いは第２部材１２の材料としては、ＳＵＪ２、ＳＫ５、高張力鋼、アルミニウム、チタン、セラミック、および合成樹脂のいずれかを用いることができる。そしてさらに、そのような材料を採用した上で、第２部材１２における下面（シュー４の平坦面４Ａ）には、焼結材や溶射によって被膜層を形成しても良いし、さらに、例えば、めっき、ＤＬＣ、ＷＣＣ、リン酸Ｍｎ、リン酸Ｚｎ等の所要の表面処理を第２部材１２の平坦面（シュー４の平坦面）に施しても良い。
このように、本実施例のシュー４は第１部材１１および第２部材１２として異なる材料を選択できるので、ＳＵＪ２だけで製造されていた従来の半球状シューと比較して、シュー４の重量を軽量化することができる。このようにシュー４を軽量化することによって、さらに斜板２の摩耗を抑制することが可能となる。

つぎに、図５は本発明の第２実施例としてのシュー４を示したものである。この第２実施例においては、第１部材１１の係合凹部１１Ａを円錐面からなる凹部とするとともに、その係合凹部１１Ａから連通する貫通孔１１Ｃを第１部材１１に設けたものである。また、それに関連して、第２部材１２には上記第１実施例で示した貫通孔１２Ｃは省略している。その他の構成は、上記図２に示した第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する部分には同じ部材番号を付している。
この第２実施例のシュー４においては、円錐面からなる係合凹部１１Ａと半球面からなる係合凸部１２Ａが摺動することになり、それらの摺動部分に対して貫通孔１１Ｃを介して潤滑油が供給されるようになっている。
このような第２実施例であっても、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

つぎに、図６は本発明の第３実施例としてのシュー４を示したものである。この第３実施例は、上記第１実施例における第２部材１２の外径を第１部材１１の下面の外径よりも大きく設定して、第２部材１２の環状平坦面１２Ｂを第１部材１１の環状平坦面１１Ｂよりも半径方向外方側まで張り出させたものである。その他の構成は、図２に示した第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する部分には同じ部材番号を付している。
このような第３実施例であっても、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。また、この第３実施例においては、上記２つの実施例の場合と比較して第２部材１２の外径が大きくなっているので、シュー４の平坦面４Ａの面積が上記２つの実施例のものよりも大きくなっている。そのため、この第３実施例のシュー４においては、上記２つの実施例と比較して、斜板２と摺動する際の平坦面４Ａの面圧を低下させることができ、その分だけ斜板２の摩耗を抑制することが可能である。

つぎに、図７は本発明の第４実施例としてのシュー４を示したものである。この第４実施例は、第１部材１１の係合凹部１１Ａを円錐面の凹部としたものである。その他の部分は第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する部分には同じ部材番号を付している。
この第４実施例のシュー４においては、円錐面からなる係合凹部１１Ａと半球面からなる係合凸部１２Ａが摺動するようになっている。このような第４実施例であっても、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

さらに、図８は本発明の第５実施例としてのシュー４を示したものである。この第５実施例は、上記第１実施例における係合凸部１２Ａおよび係合凹部１１Ａの最大外径を、上記第１実施例のものに対して１．５倍程度大きくしたものである。また、それに伴って、係合凸部１２Ａの高さおよび係合凹部１１Ａの深さも、第１実施例のものと１．５倍程度大きくなっている。その他の部分は第１実施例と同じであり、上記第１実施例と対応する部分には同じ部材番号を付している。
この第５実施例であっても、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、上記各実施例における係合凸部１２Ａと係合凹部１１Ａの寸法は適宜設定することができ、係合凸部１２Ａと係合凹部１１Ａの寸法と形状は、第１部材１１と第２部材１２とを組み付けた際に両者がはずれない形状と寸法であればよい。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１に示したシュー４の拡大断面図。 図２に示したシュー４の揺動過程を示す断面図。 従来技術を示す断面図。 本発明の第２実施例を示す断面図。 本発明の第３実施例を示す断面図。 本発明の第４実施例を示す断面図。 本発明の第５実施例を示す断面図。

符号の説明

２‥斜板 ３‥ピストン
４‥シュー ４Ａ‥平坦面
４Ｂ‥半球面 １１‥第１部材
１１Ａ‥係合凹部 １２‥第２部材
１２Ａ‥係合凸部

Claims (5)

1. ピストンの凹部と摺動する半球面を有する第１部材と、斜板と摺動する平坦面を有する第２部材と、上記第１部材における第２部材との対向面に形成された係合凹部と、上記第２部材における上記第１部材との対向面に形成されるとともに上記係合凹部と揺動可能に係合する係合凸部とを備え、上記係合凸部と係合凹部とを介して上記第１部材と第２部材とが相互に分離・揺動可能に組み付けられていることを特徴とするシュー。
2. 上記係合凹部は半球状凹部からなり、上記係合凸部は中心が上記斜板内に位置する半球面からなり、さらに、上記第１部材の軸部または第２部材の軸部には、上記係合凹部と係合凸部との係合部分に連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
3. 上記係合凹部は円錐面からなり、上記係合凸部は中心が上記斜板内に位置する半球面からなり、さらに、上記第１部材の軸部または第２部材の軸部には、上記係合凹部と係合凸部との係合部分に連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
4. 上記第２部材の外径は上記第１部材の外径よりも大きく設定されており、第２部材の外周部分は第１部材よりも半径方向外方に張り出していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のシュー。
5. 上記第１部材および第２部材には、上記係合凹部と係合凸部の隣接外方位置に相互に対向する環状平坦面がそれぞれ形成されており、それらが隔てた距離だけ上記第１部材と第２部材とが揺動可能となっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のシュー。
   

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