JP2010127223A - 車載用圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑性を確実に向上することのできる車載用圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】バランスウェイト４０の円弧状のウェイト部４０ｃにおいて、ボス部４０ａに対向する側（内周側）に、ウェイト部４０ｃの外周側に向けて凹となる凹部４２を形成した。さらに凹部４２において、バランスウェイト４０の回転方向後方側の端部に、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間に流れ込んだ冷媒の流れを、ドライブ軸受３８側に向けて変向させる変向面４２ａを形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用空気調和機を構成する車載用圧縮機に関する。

スクロール型の車載用圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

図５に示すように、このような車載用圧縮機１においては、吸入ポートＰ１からハウジング２内に吸入された冷媒は、旋回スクロール３Ｂと固定スクロール３Ａとの間に形成された圧縮室へ導かれる。固定スクロール３Ａに対する旋回スクロール３Ｂの公転により、圧縮室内の冷媒が圧縮され、ハウジング２に形成された吐出ポートから外部に吐出される。

ここで、旋回スクロール３Ｂは、外部から回転駆動される主軸４に対し、主軸４の回転中心から所定寸法だけオフセットして設けられた偏心軸４ａに、ドライブ軸受５を介して回転自在（すなわち公転自在）に支持されている。なお旋回スクロール３Ｂが、公転しつつも自転はしないよう、旋回スクロール３Ｂと主軸４との間には、図示しないオルダムリング等の自転防止機構が介在している。
また、主軸４には、主軸４に対して偏心した旋回スクロール３Ｂによるアンバランスを解消するため、バランスウェイト６が設けられている。バランスウェイト６は、主軸４の偏心軸４ａに対し、旋回スクロール３Ｂが偏心した方向とは反対方向に延びる扇状のプレート部６ａの外周縁部に沿って、ウェイト部６ｂが一体に形成されている。

そして、主軸４と旋回スクロール３Ｂの間に介在するドライブ軸受５は、主軸４と旋回スクロール３Ｂとの相対回転により発熱する。そこで、ドライブ軸受５の給油不足を避けるため、潤滑剤を含んだ冷媒を、ドライブ軸受５へ供給する必要がある。

しかしながら、従来の手法は、ドライブ軸受５の近傍の空間への冷媒供給は、強制的なものではない。吸入ポートＰ１から導入された冷媒の流れの一部が、旋回スクロール３Ｂの背面と主軸４との間に形成された空間に流れ込む。この流れを利用し、ドライブ軸受５の近傍への冷媒供給を自然に行うのである。

しかし、ドライブ軸受５の周囲には、冷媒の流れがほとんどないため、ドライブ軸受５の確実な潤滑が行えるとは限らない。

そこで、主軸４と旋回スクロール３Ｂとの間に設けられているバランスウェイト６を利用し、冷媒の流れを変向させドライブ軸受５への潤滑性を向上させるという提案が既になされている（例えば、特許文献１。）。これは、旋回スクロール３Ｂと一体的に回転するバランスウェイト６のウェイト部６ｂの端部に、冷媒の流れをスラスト方向に変向させるための変向斜面や変向通路を形成することによるものとなっている。

特許第３２６１３９２号公報（図６、図７）

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、バランスウェイト６のウェイト部６ｂの端部に形成した変向斜面や変向通路の面積が非常に小さく、ドライブ軸受５に向けて確実に冷媒を変向できるとも限らない。変向斜面に冷媒が衝突して、その流れが乱されるのみという可能性すらある。したがって、ドライブ軸受５の潤滑性が大幅に改善できたとは言い切れず、依然として改善の余地が残されている。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、潤滑性を確実に向上することのできる車載用圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、スクロール型の車載用圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、主軸の中心に対してオフセットした位置を中心として回転自在とされた旋回スクロールと、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、ハウジングに固定された固定スクロールと、主軸と一体に設けられ、旋回スクロールのアンバランスを軽減するバランスウェイトと、を備え、バランスウェイトは、主軸に保持されるとともに、主軸の中心に対してオフセットした位置で旋回スクロールを回転自在に保持する軸受部と、軸受部から離間した側に、軸受部を中心とした円弧状に延びるウェイト部と、を有し、ウェイト部には、軸受部に対向する内周側に、外周側に凹となる凹部が形成され、凹部において、バランスウェイトの回転方向後方側の端部に、凹部内に導かれた冷媒を軸受部側に変向させる変向面が形成されていることを特徴とする。
バランスウェイトが主軸とともに回転すると、バランスウェイトが回転する空間に存在する冷媒が、軸受部とウェイト部との間に流れ込む。流れ込んだ冷媒は、変向面によって軸受部側に変向されるので、これによって軸受部の冷却および潤滑を図ることができる。
このとき、ウェイト部の内周側に凹部が形成され、その凹部の端部に変向面が形成されているため、軸受部とウェイト部の凹部との間に冷媒を導き入れた後、その冷媒を変向面で変向させることになり、多くの冷媒を、確実に変向させることができる。

ここで、凹部により、ウェイト部と軸受部との間隔が、バランスウェイトの回転方向後方側から前方側に向けて漸次大きくなるのが好ましい。これにより、ウェイト部と軸受部との間に、より多くの冷媒を導入することができる。
さらに、同様の目的から、ウェイト部において、凹部の回転方向前方側の端部は、鋭角に形成するのが好ましい。

また、変向面は、軸受部の中心とウェイト部の中心とを通る仮想線に対し、２０°以内の角度で形成するのが好ましい。変向面で変向した冷媒を、軸受部に向けて確実に変向させるためである。

本発明によれば、バランスウェイトが主軸とともに回転すると、バランスウェイトが回転する空間に存在する冷媒が、軸受部とウェイト部との間に流れ込む。流れ込んだ冷媒は、変向面によって軸受部側に変向されるので、これによって軸受部の冷却および潤滑を図ることができる。このとき、ウェイト部の内周側に凹部が形成され、その凹部の端部に変向面が形成されているため、軸受部とウェイト部の凹部との間に冷媒を導き入れた後、その冷媒を変向面で変向させることになり、多くの冷媒を、確実に変向させることができる。その結果、冷媒、およびそれに含まれる潤滑油により、軸受部の冷却および潤滑を図ることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施の形態〕
図１は、本実施の形態における車載用圧縮機１０の構成を示すための図である。
この図１に示すように、車載用圧縮機１０は、スクロール型で、ハウジング１１内に、主軸３１と、主軸３１とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング１１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
このような車載用圧縮機１０においては、ハウジング１１の一端側に形成された吸入ポートＰ１からハウジング１１内に冷媒が導入され、旋回スクロール３２と固定スクロール３３との間に形成された圧縮室において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング１１の他端側に形成された冷媒吐出ポートから吐出される。

主軸３１は、その両端部が、ハウジング１１にシャフト軸受３４、３５を介して回転自在に支持されている。主軸３１の一端３１ａは、ハウジング１１を貫通して外部に突出しており、図示しない駆動源が一端３１ａに連結されている。ここで、エンジンを駆動源とする場合、主軸３１の一端３１ａに、図示しないベルト等を掛け回してエンジンに連結して駆動力を伝達する。また、駆動源としては、車両のエンジンの他、モータ等を用いることも可能である。モータを駆動源とする場合、モータの回転軸と主軸３１とをベルトやギヤ等で連結しても良いし、モータの回転軸を主軸３１としても良い。その場合、モータは、ハウジング１１の内部に一体に内蔵することも可能である。

旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状の端板３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室を形成している。

また、旋回スクロール３２と主軸３１との間には、主軸３１に対して偏心した旋回スクロール３２によるアンバランスを解消するため、バランスウェイト４０が設けられている。
図１、図２に示すように、バランスウェイト４０は、円柱状のボス部（軸受部）４０ａと、ボス部４０ａの一端側から扇状に延びるプレート部４０ｂと、プレート部４０ｂの外周縁部に沿って、ボス部４０ａと同じ側に突出し、プレート部４０ｂよりも大きな厚さを有したウェイト部４０ｃとが一体に形成されている。
バランスウェイト４０のボス部４０ａには、ボス部４０ａの中心から偏心した位置に貫通穴４１が形成されている。この貫通穴４１には、主軸３１の他端部３１ｂにおいて、主軸３１の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に設けられた偏心軸３７が挿入・嵌合されている。これにより、主軸３１がその軸線周りに回転すると、バランスウェイト４０は、主軸３１の中心軸線周りに主軸３１と一体に回転する。

また、図１に示したように、前記の旋回スクロール３２の端板３２ａには、ボス部４０ａよりも一定寸法大きな内径を有した断面円形の凹部３２ｃが形成されている。この凹部３２ｃに、ボス部４０ａが、ドライブ軸受３８を介して嵌め込まれている。これにより、旋回スクロール３２は、ボス部４０ａの中心軸線周りに回転自在に保持されている。
ボス部４０ａは、主軸３１がその軸線周りに回転すると、主軸３１の中心とボス部４０ａの中心との間の距離ｒを半径として、主軸３１の中心軸線周りに回転する。
したがって、旋回スクロール３２は、主軸３１がその中心軸線周りに回転すると、主軸３１の中心に対し偏心したボス部４０ａの中心軸周りに、半径ｒの回転（公転）を行う。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸３１との間には、図示しないオルダムリング等の自転防止機構が介在している。
なお、上記の主軸３１と偏心軸３７、偏心軸３７とボス部４０ａの偏心寸法は、旋回スクロール３２の公転の半径ｒ、バランスウェイト４０による旋回スクロール３２のアンバランス低減効果等の要求条件に基づき適宜設定されるものである。ここでは、それぞれの偏心寸法や偏心方向について何ら限定する意図はない。

さて、本実施の形態において、バランスウェイト４０は以下に示すような構成を有している。
すなわち、図２に示したように、バランスウェイト４０のウェイト部４０ｃは、全体としてプレート部４０ｂの外周縁部に沿った円弧状ながら、その円弧方向中央部において、ボス部４０ａに対向する側（内周側）に、ウェイト部４０ｃの外周側に向けて凹となる凹部４２が形成されている。
車載用圧縮機１０の作動している状態において、吸入ポートＰ１からハウジング１１内に導入された冷媒は、ハウジング１１と旋回スクロール３２の背面（固定スクロール３３と対向する側と反対側の面）と主軸３１との間に形成された環状の空間Ｓに入り込む。バランスウェイト４０は、この空間Ｓ内を主軸３１とともに回転する。バランスウェイト４０が予め定められた方向（図２の例では、左回り）に回転すると、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間の空間には、相対的に、空間Ｓ内の雰囲気（冷媒）が、バランスウェイト４０の回転方向と反対方向（図２の例では、右回り）に流れ込んでくる。この冷媒が凹部４２に流れ込む。凹部４２には、ボス部４０ａの中心から放射方向に延びる面内に位置して、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間への雰囲気の流れにほぼ直交する変向面４２ａが形成されており、凹部４２に流れ込んだ冷媒の流れをドライブ軸受３８に向けて変向させる。

このように、冷媒をドライブ軸受３８に変向させて吹き付けることにより、冷媒に含まれる潤滑油でドライブ軸受３８を潤滑できる。このとき、変向面４２ａは、従来に比較して面積を大きく確保でき、しかも凹部４２内に流れ込んだ冷媒を変向面４２ａによって変向させるので、冷媒の流れを確実に変向させることができる。その結果、ドライブ軸受３８の潤滑性を従来よりも向上させることが可能となる。

〔第二の実施の形態〕
次に、本発明に係る第二の実施の形態について説明する。本実施形態は、上記第一の実施の形態に比較し、バランスウェイト４０の構成が異なるのみであるので、以下の説明においては、バランスウェイト４０のみについて説明を行い、上記第一の実施の形態と共通する車載用圧縮機１０の他の部分の構成は省略する。
図３に示すように、本実施の形態に係るバランスウェイト４０は、ウェイト部４０ｃにおいて、ボス部４０ａに対向する側に、ウェイト部４０ｃの外周側に向けて凹となる凹部５２が形成されている。この凹部５２により、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間隔が、バランスウェイト４０の回転方向後方側から前方側に向けて、漸次大きくなるよう形成されている。

ここで、凹部５２において、バランスウェイト４０の回転方向後方側の端部には、上記第一の実施の形態における変向面４２ａと同様の変向面５２ａが形成されている。
また、凹部５２の回転方向前端側を形成する、ウェイト部４０ｃの前端部５３は、鋭角に形成されている。

車載用圧縮機１０の作動している状態において、空間Ｓに入りこんだ冷媒は、バランスウェイト４０の回転により、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間に入り込み、凹部５２の変向面５２ａに当たり、流れがドライブ軸受３８に向けて変向される。このとき、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間隔が、バランスウェイト４０の回転方向後方側から前方側に向けて漸次大きくなるよう形成され、さらに凹部５２の回転方向前端側となるウェイト部４０ｃの前端部５３が鋭角に形成されているので、空間Ｓの冷媒を、ボス部４０ａとウェイト部４０ｃとの間に、より多く取り入れることができる。
したがって、上記第一の実施の形態と同様、変向面５２ａで変更させた冷媒に含まれる潤滑油によりドライブ軸受３８を確実に潤滑できる。上記第一の実施の形態と比較し、本実施の形態における構成では、より多くの冷媒を取り入れることができるので、ドライブ軸受３８の潤滑性はより効果的なものとなる。

なお、上記第一および第二の実施の形態において、変向面４２ａ、５２ａは、バランスウェイト４０のボス部４０ａから放射方向に延びる面内に位置するよう形成されていたが、これに限るものではない。例えば、図４に示すように、バランスウェイト４０のボス部４０ａの中心から放射方向に延びる仮想線Ｌに対し、変向面５２ａ’の内周側が、バランスウェイト４０の回転方向後方側に一定角度θだけ傾斜して変向面５２ａ’を形成しても良い。ただし、ドライブ軸受３８に向けて冷媒を確実に変向させるため、角度θは、２０°以内、より好ましくは１５°以内とするのが良い。

なお、上記各実施の形態では、車載用圧縮機１０の全体構成を説明したが、その構成については上記に挙げたものに限定する意図は無く、他の構成を有した車載用圧縮機においても本発明を適用できるのは言うまでもない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態における車載用圧縮機の断面図である。 第一の実施の形態におけるバランスウェイトを示す図である。 第二の実施の形態におけるバランスウェイトを示す図である。 バランスウェイトに形成した変向面の変形例を示す図である。 従来の車載用圧縮機の断面図である。

符号の説明

１０…車載用圧縮機、１１…ハウジング、３１…主軸、３２…旋回スクロール、３３…固定スクロール、３７…偏心軸、３８…ドライブ軸受、４０…バランスウェイト、４０ａ…ボス部（軸受部）、４０ｂ…プレート部、４０ｃ…ウェイト部、４２、５２…凹部、４２ａ、５２ａ…変向面、５３…前端部

Claims (4)

1. スクロール型の車載用圧縮機であって、
   外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持された主軸と、
   前記主軸の中心に対してオフセットした位置を中心として回転自在とされた旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、
   前記主軸と一体に設けられ、前記旋回スクロールのアンバランスを軽減するバランスウェイトと、を備え、
   前記バランスウェイトは、前記主軸に保持されるとともに、前記主軸の中心に対してオフセットした位置で前記旋回スクロールを回転自在に保持する軸受部と、前記軸受部から離間した側に、前記軸受部を中心とした円弧状に延びるウェイト部と、を有し、
   前記ウェイト部には、前記軸受部に対向する内周側に、外周側に凹となる凹部が形成され、前記凹部において、前記バランスウェイトの回転方向後方側の端部に、前記凹部内に導かれた冷媒を前記軸受部側に変向させる変向面が形成されていることを特徴とする車載用圧縮機。
2. 前記凹部により、前記ウェイト部と前記軸受部との間隔が、前記バランスウェイトの回転方向後方側から前方側に向けて漸次大きくなることを特徴とする請求項１に記載の車載用圧縮機。
3. 前記ウェイト部において、前記凹部の回転方向前方側の端部が、鋭角に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車載用圧縮機。
4. 前記変向面は、前記軸受部の中心と前記ウェイト部の中心とを通る仮想線に対し、２０°以内の角度で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車載用圧縮機。

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