JP2012026414A - 斜板式コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【解決手段】 斜板式コンプレッサ１は、回転軸２を中心に回転する斜板３と、該斜板３の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面４ａの形成されたピストン４と、上記斜板３に摺接する平坦状の端面部１２および上記ピストン４の摺動面４ａに摺接する球面部１１の形成されたシュー５とを備えている。
上記シュー５における上記球面部１１と端面部１２との間に柱状部１３を形成するとともに、該柱状部１３と球面部１１との境界部分に、半径方向外方に突出するとともに上記球面部を構成する球面部側フランジ１４を形成した。
【効果】 シューの潤滑を良好に行うとともに摺動部分への異物の侵入を阻止することが可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明は斜板式コンプレッサに関し、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するピストンと、上記斜板に摺接する端面部および上記ピストンに形成した半球凹状の摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサに関する。

従来、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサが知られている（特許文献１、２）。
特許文献１の斜板式コンプレッサでは、上記ピストンの摺動面とシューの球面部との潤滑のため、シューの球面部における上記摺動面と摺接しない非摺接部分の表面粗さを粗くして、該非摺接部分で潤滑油を保持するようになっている。
特許文献２の斜板式コンプレッサでは、シューを中空状とすることによりシューを軽量化し、ピストンの往復動に伴うシューへの慣性力を低減させることでピストンの摺動面とシューの球面部との摺動性能を向上させるようになっている。

登録第３２５９７７７号公報 特開２００８−０６９７４７号公報

しかしながら、特許文献１、２の斜板式コンプレッサの場合、ピストンの往復動の際にシューが揺動して、上記ピストンの摺動面とシューの球面部との間に空間が形成されるが、該空間は微小であるため潤滑油を積極的に流入させる構成とはなっておらず、また潤滑油中に異物が浮遊している場合に、上記空間に異物が入り込むことでピストンやシューを損傷させるという問題もあった。
このような問題に鑑み、本発明は上記シューの潤滑を良好に行うことができ、また潤滑油中の異物が摺動部分に入り込みにくい斜板式コンプレッサを提供するものである。

すなわち、請求項１にかかる斜板式コンプレッサは、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサにおいて、
上記シューにおける上記球面部と端面部との間に柱状部を形成するとともに、上記柱状部と球面部との境界部分に、半径方向外方に突出するとともに上記球面部を構成する球面部側フランジを設けたことを特徴としている。

上記発明によれば、上記球面部側フランジを形成することにより、該球面部側フランジと柱状部との境界部分に形成される凹部に潤滑油を収容することができ、上記凹部からあふれた潤滑油によって球面部とピストンの摺動面とを良好に摺動させることができる。
また潤滑油中の異物は上記凹部に収容されると、潤滑油の表面張力によって上記球面部側フランジを越えることができず、該異物が球面部と摺動面との間に入り込まないようにすることができる。

斜板式コンプレッサの断面図 第１実施例におけるシューの拡大断面図 第２実施例におけるシューの拡大断面図 第３実施例におけるシューの拡大断面図 第４実施例におけるシューの拡大断面図 第５実施例におけるシューの拡大断面図

以下図示実施例について説明すると、図１は斜板式コンプレッサ１の内部構造を示し、図示しないハウジングに軸支された回転軸２と、該回転軸２に取り付けられた斜板３と、ハウジングの図示しないシリンダボア内を進退動する複数のピストン４と、各ピストン４の内部に向き合うように設けられるとともに上記斜板３を挟持する複数のシュー５とを示している。
上記斜板３は回転軸２に対して斜めに固定されているか、もしくは斜板３の傾角を変化させることができるようになっており、各ピストン４ごとに２つのシュー５によって挟持されている。そして斜板３の上記シュー５と摺接する部分には所要の溶射層、めっき層や樹脂コーティングなどのコーティングが施されている。
なお、本件発明に用いることのできる斜板３の構成は上記に限定されることはなく、従来公知の種々の斜板３を用いることができる。
上記ピストン４には、相互に向き合うように半球凹状の摺動面４ａが形成されており、上記シュー５はこの摺動面４ａに対して揺動しながら、上記斜板３の回転をピストン４の進退動に変換するようになっている。
上記シュー５は鉄系、銅系、アルミニウム系材料のほか、焼結材料や樹脂材料等で製造することが可能であり、好ましくはＳＵＪ２を鍛造や転造により製造するようになっている。
なお、このような構成を有する斜板式コンプレッサ１は従来公知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。

図２は図１におけるＩＩ部の拡大断面図を示し、上記シュー５は上記ピストン４の摺動面４ａに摺接する球面部１１と、斜板３に摺接する端面部１２と、上記球面部１１と端面部１２との間に形成した柱状部１３とを備えている。
上記球面部１１には、上記柱状部１３との境界部分から半径方向外方に突出する球面部側フランジ１４が形成されており、該球面部側フランジ１４は上記球面部１１と滑らかに接続されるとともに同じ曲率を有しており、上記球面部１１の一部を構成している。
そして上記球面部側フランジ１４を含む球面部１１には、頂部に形成されて上記ピストン４の摺動面４ａと接触しない内側逃がし部１１ａと、該内側逃がし部１１ａを囲繞して上記摺動面４ａに摺接する図示ハッチングで示した摺接部１１ｂと、該摺接部１１ｂを囲繞するとともに上記球面部側フランジ１４の外周に位置する外側逃がし部１１ｃとが形成されている。
また上記内側逃がし部１１ａおよび外側逃がし部１１ｃについては、上記摺接部１１ｂよりも表面粗さを粗くして、潤滑油をその表面で保持するようになっている。
さらに、上記内側逃がし部１１ａの中央には平坦面１１ｄが形成されており、該平坦面１１ｄと上記ピストン４の摺動面４ａとによって空間を形成することで、該空間に潤滑油を収容するようになっている。
そして上記球面部側フランジ１４は、図２に示すようにシュー５の傾斜が最大となった際に、該球面部側フランジ１４の斜板３側の端部Ａが、上記ピストン４における斜板に最も接近した部分の高さＢよりも斜板３側に突出しないように設定されている。

上記端面部１２における上記斜板３との摺接面は、図示しないがその中央が若干斜板３側に膨出しており、これにより端面部１２と斜板３との間に潤滑油が引き込まれるようになっている。
また、端面部１２における上記斜板３との摺接面には、レーザー加工等により微小凹凸形状が形成されており、斜板３との摺動性能の向上が図られている。
この微小凹凸形状の一例として、上記端面部１２の表面にレーザー光によって微小な円を描き、その後端面部１２の表面にラップ加工およびバフ加工を行うことで、端面部１２の表面に環状の微小凹凸形状を形成することができる。そしてこの環状の微小凹凸形状を端面部１２の表面全域にわたって千鳥状や縦横に等間隔に形成すればよい。なお、この微小凹凸形状の形状は上記環状に限定されるものではなく、縦線や縦横の格子状線や同心円状の線など、他の形状としてもよい。
さらに、端面部１２の外周には斜板３と摺接しない逃がし部１２ａが形成されている。

次に、柱状部１３における球面部１１と端面部１２との中間部分には、その外周面が半径方向外方に膨出した膨出部１３ａが形成されており、この膨出部１３ａは上記球面部側フランジ１４の外径よりも小径となっている。
そして、柱状部１３の表面粗さは、上記球面部１１における摺接部１１ｂよりも表面粗さが粗くなっており、上記内側逃がし部１１ａおよび外側逃がし部１１ｃと同様、その表面で潤滑油を保持しやすい構成となっている。
柱状部１３と上記球面部側フランジ１４との境界部分には半径方向内側に向けて凹部が形成され、本実施例では該凹部を球面部側フランジ１４における外周縁よりも上記ピストン４側に向けて退没したくびれ部１５となるように成形したものとなっている。
また上記柱状部１３の高さ、すなわち上記斜板３との摺接部分から上記球面部側フランジ１４の基部までの高さは、上記球面部１１における球面部側フランジ１４の斜板側の端部Ａから該球面部１１の頂部までの高さに対して、１：１よりも大きく設定することが望ましい。
このように設定することで、以下に説明する摺動面４ａとシュー５と斜板３とによって形成される空間ｓに多くの潤滑油を供給することが可能となる。

このような構成を有する斜板式コンプレッサ１によれば、上記斜板３が回転することにより、上記シュー５は斜板３の角度に応じて傾きながらピストン４の摺動面４ａに沿って揺動し、斜板３の回転をピストン４の往復動に変換するようになっている。
そしてシュー５が揺動してフランジ１４が摺動面４ａに接近すると、図２の図示下方に示すように、摺動面４ａとシュー５と斜板３とによって空間ｓが形成されるようになっている。
この空間ｓは、上記摺動面４ａをそのまま延長した仮想球面Ｓ（図示２点鎖線）の内側に位置しており、本実施例のシュー５は、従来の半球状のシューに対して上記空間ｓの分だけ容積を小さくすることができ、従来のシュー５よりも軽量化することができる。
軽量化により、ピストン４の往復動に伴うたたき荷重を低減することができるため、上記斜板３のコーティングの摩耗を可及的に防止することができ、シュー５と斜板３とのクリアランス増大によるシュー５の姿勢が不安定になるのを防止することができる。
場合によってはコーティングの一部または全部を省略することで、斜板３のコストを抑えることが可能となり、具体的には、例えば国際公開公報ＷＯ／２００２／０７５１７２号や特開２００６−１６１８０１号に記載されているような斜板３を用いることができる。
さらに、シュー５の球面部１１と柱状部１３との境界部分に形成した上記球面部側フランジ１４は、上記たたき荷重による振動によってその基部が弾性変形するようになっており、シュー５がピストン４の摺動面４ａ内で揺動する際に、シュー５のピストン４への噛みこみを緩和することができる。
そして、上記球面部側フランジ１４における斜板３側の端部Ａが、上記ピストン４の斜板３からの高さＢよりも斜板３側に突出しないように設定することで、ミスト状となった潤滑油は、球面部側フランジ１４によって邪魔されずに球面部１１とピストン４の摺動部４ａとの摺動部分へと供給されるようになっている。

次に、斜板式コンプレッサ１の内部を流通する潤滑油や冷媒の動きについて説明する。ここでは図２において上記ピストン４が図示左方から右方に移動し、これにより上記シュー５が図示時計方向に回転しながら最大角度に傾斜した状態を示したものとして説明する。
まず、上記柱状部１３の外周面の表面粗さは上記摺動面４ａや球面部１１の摺接部１１ｂよりも粗く成形されていることから、潤滑油はこの柱状部１３の表面に留まろうとする。
次にシュー５が図示時計方向に回転している場合において、シュー５の図示上方側においては、シュー５の回転による慣性力と、斜板式コンプレッサ１内の雰囲気による抵抗力とにより、上記柱状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は図示右方から左方へと流れようとする。
ここで、上記柱状部１３には上記膨出部１３ａが形成されていることから、該膨出部１３ａよりも上記球面部１１側に位置する潤滑油は、上記慣性力によって球面部１１側により流れやすくなっている。
その結果、潤滑油は上記球面部側フランジ１４と上記柱状部１３との境界部分に形成したくびれ部１５に収容されるものの、その後この潤滑油はくびれ部１５から球面部１１側にあふれ、球面部側フランジ１４を伝って球面部１１とピストン４の摺動面４ａとの間に流入し、これらを潤滑することとなる。
一方、潤滑油中の異物は、潤滑油とともに上記くびれ部１５に収容されるものの、くびれ部１５に収容された潤滑油や冷媒の表面張力によって、上記球面部側フランジ１４を超えて流れることができず、該異物がシュー５とピストン４との間に入り込むのが阻止されるようになっている。

次にシュー５の図示下方側では、上記摺動面４ａ、柱状部１３、球面部側フランジ１４によって形成された上記空間ｓに潤滑油や冷媒が流入すると、上記柱状部１３の表面粗さにより、該空間ｓに流入した潤滑油はこの柱状部１３の表面に留まるようになっている。
一方、シュー５は図示時計方向に回転していることから、柱状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は、シュー５の回転による慣性力と、斜板式コンプレッサ１内の雰囲気による抵抗力とによって図示左方から右方向へと流れ、上記空間ｓの内部には潤滑油や冷媒による図示時計方向への対流が生じることとなる。
そして上記柱状部１３には膨出部１３ａが形成されていることから、該膨出部１３ａよりも端面部１２側に位置する潤滑油は、上記慣性力によって柱状部１３を伝って上記端面部１２と斜板３との間に流入し、これらを潤滑することとなる。
一方、上記くびれ部１５に収容された潤滑油中の異物は、表面張力により上記膨出部１３ａを乗越えることができず、該異物がシュー５と斜板３との間に入り込むのが阻止されるようになっている。

上記実施例によれば、上記シュー５に柱状部１３を形成したことで、上記空間ｓの容積だけ従来のシュー５よりも軽量化することができ、たたき荷重による斜板３の摩耗やシュー５クリアランスの拡大を可及的に防止することができる。
また、柱状部１３と球面部側フランジ１４との境界部分に凹部を形成し、かつ該凹部を上記くびれ部１５とすることで、より多くの潤滑油を収容するとともに、より多くの異物を収容することが可能となっている。
さらに、上記柱状部１３の中間部分に上記膨出部１３ａを形成することで、上記くびれ部１５により多くの潤滑油や冷媒を収容するとともに、より多くの異物を収容することが可能となっている。

図３〜図６は、本発明にかかる第２〜第５実施例のシュー５を示している。また、以下の説明において、上記第１実施例と同じ構成要素については、当該構成要素に付したものと同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図３に示す第２実施例にかかるシュー５は、上記柱状部１３と球面部１１との境界部分に球面部側フランジ１４を備えるとともに、柱状部１３と端面部１２との境界部分に半径方向外側に突出する端面部側フランジ１６を形成した構成を有している。
また上記柱状部１３は、上記球面部１３との境界部分の径が上記端面部１２との境界部分の径よりも大きくなるように形成され、球面部１１から端面部１２に向けて小径となるテーパ状を有している。このような構成とすることで、上記ピストン４、斜板３、シュー５で形成する空間ｓの容積を大きくして軽量化を図るものとなっている。
一方、本実施例のシュー５には、第１実施例のシュー５のように柱状部１３と球面部側フランジ１４との境界部分に上記くびれ部１５が形成されておらず、また柱状部１３には上記膨出部１３ａが形成されていない。
しかしながら球面部側フランジ１４は半径方向外周側に突出し、上記柱状部１３と球面部側フランジ１４との境界部分には凹部が形成されるため、上記第1実施例のくびれ部１５ほど潤滑油および異物を収容することはできないものの、該凹部に潤滑油および異物を収容することが可能となっている。
そして本実施例のシュー５の場合、上記端面部側フランジ１６と柱状部１３との境界部分にも凹部が形成されるため、該凹部に潤滑油および異物を収容することができ、端面部側フランジ１６を超えて潤滑油を端面部１２と斜板３との間に流入させるとともに、端面部１２と斜板３との間に異物が入り込むのを阻止するようになっている。
なお、上記球面部側フランジ１４と柱状部１３との境界部分に形成した凹部ならびに端面部側フランジ１６と柱状部１３との境界部分に形成した凹部については、その成形Ｒを変更してもよく、例えば成形Ｒを小さくすることで、より多くの潤滑油および異物を収容することが可能となる。

図４に示す第３実施例にかかるシュー５は、上記第１実施例と第２実施例とにおけるシュー５の構成要素を組み合わせたものであり、具体的には上記第２実施例におけるシュー５において、上記球面部側フランジ１４と柱状部１３との境界部分に、第１実施例におけるシュー５のくびれ部１５を形成した構成となっている。
上記第３実施例のシュー５によれば、上記第２実施例のシュー５に対し、上記くびれ部１５を形成することでより多くの潤滑油および異物を収容することが可能となっている。

図５に示す第４実施例にかかるシュー５は、上記第３実施例のシュー５に対し、端面部側フランジ１６をより半径方向外側に延長させた構成を有している。
上記第４実施例のシュー５によれば、上記第３実施例のシュー５よりも柱状部１３と端面部側フランジ１６との境界部分に形成した凹部により多くの多くの潤滑油および異物を収容することができるため、異物による端面部１２と斜板３との損傷を防止することができる。

図６に示す第５実施例にかかるシュー５は、第３実施例のシュー５に対し、斜板３側フランジを省略した構成を有している。
上記第５実施例のシュー５によれば、上記第３実施例のシュー５よりも上記空間ｓの容積を大きくすることができ、シュー５の軽量化を図ることが可能となっている。

なお、上記第１〜第５実施例は一例であり、上記実施例を適宜組み合わせたシュー５を用いることも可能である。たとえば、上記第５実施例におけるシュー５の柱状部１３に第１実施例の膨出部１３ａを形成してもよい。

１ 斜板式コンプレッサ ３ 斜板
４ ピストン ４ａ 摺動面
５ シュー １１ 球面部
１２ 端面部 １３ 柱状部
１４ 球面部側フランジ １５ くびれ部
１６ 端面部側フランジ

Claims (8)

1. 回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサにおいて、
   上記シューにおける上記球面部と端面部との間に柱状部を形成するとともに、上記柱状部と球面部との境界部分に、半径方向外方に突出するとともに上記球面部を構成する球面部側フランジを設けたことを特徴とする斜板式コンプレッサ。
2. 上記端面部と柱状部との境界部分に、半径方向外方に突出するとともに上記斜板に摺接する端面部側フランジを形成したことを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
3. 上記球面部側フランジと柱状部との境界部分に、上記ピストン側に向けて退没するくびれ部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
4. 上記柱状部の外周面は、球面部と端面部との中間部分が半径方向外方に膨出した膨出部として形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
5. 上記柱状部における上記球面部との境界部分の径を、上記端面部との境界部分の径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
6. 上記柱状部の表面粗さを、上記球面部および端面部の表面粗さよりも粗くしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
7. シューの傾斜が中心軸に対して最大となった際に、上記球面部側フランジにおける斜板側の端部が、上記ピストンにおける斜板に最も接近した部分の高さよりも斜板側に突出しないように設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
8. 上記端面部における斜板との摺接面に微小凹凸形状を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。

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