JP2012189074A - Rotation prevention mechanism for oscillation plate of oscillating-cam-plate type variable-capacity compressor, and constant-velocity free coupler for configuring same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構およびこれを構成する等速自在継手に関する。 The present invention relates to a rotation preventing mechanism for a swing plate of a swing swash plate type variable capacity compressor and a constant velocity universal joint constituting the same.
揺動斜板型可変容量圧縮機は、ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸に連結されて回転すると共に、駆動軸に対して傾斜可能な斜板と、この斜板に軸受を介して連結され、回転が阻止された揺動板と、この揺動板に連結されて駆動軸の軸方向に往復運動するピストンと、揺動板を支持するために前記ハウジングに支持された中心軸とを主な構成部品としている。そして、揺動板の回転を阻止するために回転阻止機構が設けられている。 A swing swash plate type variable capacity compressor includes a drive shaft that is rotatably supported by a housing, a swash plate that is connected to the drive shaft, rotates, and can be inclined with respect to the drive shaft. A swing plate connected through a bearing and prevented from rotating, a piston connected to the swing plate and reciprocating in the axial direction of the drive shaft, and supported by the housing to support the swing plate. The main axis is the main component. A rotation prevention mechanism is provided to prevent rotation of the swing plate.
上記の回転阻止機構として等速自在継手が用いられた構造が、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載のものでは、回転阻止機構を構成する等速自在継手は、図10に示すように、球状内周面1に複数のトラック溝2が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材3と、球状外周面4に外側継手部材3のトラック溝2と対をなす複数のトラック溝5が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材6と、外側継手部材3のトラック溝2と内側継手部材6のトラック溝5との間に介在される複数のボール7と、外側継手部材3の球状内周面1と内側継手部材6の球状外周面4との間に介在してボール7を保持する保持器8とを備えている。この回転阻止機構では、等速自在継手が揺動板15の中央に配置され、外側継手部材3が揺動板15に取付けられ、内側継手部材6が中心軸11に取付けられる。
For example,
具体的には、ハウジング10内に配置された中心軸11に内側継手部材6が取付けられている。また、外側継手部材3にラジアル軸受12を介して斜板13が嵌合され、斜板13にスラスト軸受14を介して揺動板15が支持されている。揺動板15はロッド16を介してピストン17と連結されている。
Specifically, the inner joint member 6 is attached to the
駆動軸18の回転駆動によって、リンク機構19を介して斜板13が回転するが、中心軸11に取付けられた回転阻止機構としての等速自在継手によって、揺動板15が回転することなく揺動を行ういわゆる「みそすり運動」を行う。この「みそすり運動」によって、揺動板15にロッド16を介して連結されたピストン17が往復運動することになる。
The
特許文献1に記載のものでは、回転阻止機構として、保持器8を備えた等速自在継手を用いるものであるが、保持器を備えない等速自在継手を用いたものも提案されている(特許文献2)。特許文献2の揺動斜板型可変容量圧縮機を図11に示す。回転阻止機構は、ボール21をガイドするガイド溝を有する内側継手部材22と、駆動軸23に対して相対回転および軸方向に移動可能なスリーブ24と、ボール21をガイドするガイド溝を有する外側継手部材25とを備えたものである。
In the thing of
この場合、内側継手部材22は、ハウジング26内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられている。また、スリーブ24は、揺動板28の揺動運動の揺動中心部材として機能し、内側継手部材22と共に軸方向に移動可能とされる。外側継手部材25は、スリーブ24に揺動可能に支持され、外周に揺動板28が取付けられている。外側継手部材25と斜板29との間には軸受30が組み込まれている。ハウジング26内に収容されるロータ20は駆動軸23に装着され、駆動軸23とともに回転する。ロータ20とハウジング26の壁部26aとの間にスラスト軸受35が組み込まれている。駆動軸23の回転運動によって、ロータ20およびリンク機構32を介して斜板29が回転するが、回転阻止機構としての等速自在継手によって、揺動板28は回転することなく揺動を行ういわゆる「みそすり運動」を行う。この「みそすり運動」によって、揺動板28にロッド33を介して連結されたピストン34が往復運動することになる。
In this case, the
ところが、前述した特許文献1に記載のものでは、回転阻止機構を構成する等速自在継手は、保持器を備えたものであり、使用する部品点数や球面接触部が多くなっている。このため、多くの部品点数による累積ガタが大きくなって、振動や騒音が大きくなると共に、耐久性の面でも問題がある。
However, in the thing of
特許文献2に記載のものでは、保持器は不要であるが、別途スリーブを必要とする。このため、外側継手部材とスリーブ間および内側継手部材とスリーブ間に球面接触部が存在し、球面接触の箇所、すなわち部品点数としては特許文献1に記載の保持器を有するものと同じである。このため、特許文献1に記載のものと同様、累積ガタが大きくなって、振動や騒音が大きくなると共に、耐久性の面でも問題がある。
In the thing of
上記のような問題に鑑み、本発明は、静粛化、耐久性の向上および部品点数の削減による製造コストの抑制を図ることが可能な揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構およびこれを構成する等速自在継手を提供することを目的とする。 In view of the problems as described above, the present invention is capable of rotating the swing plate of a swing swash plate type variable displacement compressor capable of achieving quietness, improving durability, and reducing the manufacturing cost by reducing the number of parts. An object is to provide a blocking mechanism and a constant velocity universal joint constituting the blocking mechanism.
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手として、保持器がなく球面接触部や部品点数の少ない構成とすることを着想し、本発明に至った。 As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have found that a constant velocity universal joint constituting a rocking plate rotation prevention mechanism of a rocking swash plate type variable capacity compressor has no cage and has a spherical surface. The present invention has been conceived by conceiving a configuration having a small number of contact portions and parts.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸に連結されて回転すると共に、前記駆動軸に対して傾斜可能な斜板と、この斜板に軸受を介して連結され、回転が阻止された揺動板と、この揺動板に連結されて前記駆動軸の軸方向に往復運動するピストンと、前記揺動板を支持するために前記ハウジングに支持された中心軸とを備えた揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構において、前記揺動板の回転阻止機構が等速自在継手で構成され、この等速自在継手は、内周に偶数個の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周に偶数個の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の対となるトラック溝間に配された偶数個のトルク伝達ボールとからなり、前記外側継手部材の直線状トラック溝は2条ずつ左右対称に傾斜して設けられ、前記内側継手部材の直線状トラック溝は2条ずつ前記外側継手部材の対となるトラック溝とは反対方向に左右対称に傾斜して設けられており、継手が作動角0°の状態で、前記ボールの半数に相当する角数の仮想正多角柱の各側面を、継手の軸線に対して平行にかつ継手の軸線から等距離になるように配置したとき、前記外側継手部材と内側継手部材の対となる2条ずつの直線状トラック溝のボール軌道中心線が前記各側面上に配置され、前記外側継手部材の内周に形成された球状内周面と内側継手部材の外周に形成された球状外周面とが嵌合する等速自在継手であって、前記外側継手部材が前記揺動板に取付けられ、前記内側継手部材が前記中心軸に取付けられていることを特徴とする。 As technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention includes a drive shaft rotatably supported by a housing, and a slant that is connected to the drive shaft and rotates and tiltable with respect to the drive shaft. A plate, a swing plate connected to the swash plate via a bearing and prevented from rotating, a piston connected to the swing plate and reciprocating in the axial direction of the drive shaft, and the swing plate A swing prevention mechanism for a swing plate of a swing swash plate type variable capacity compressor having a central shaft supported by the housing for support, wherein the rotation stop mechanism of the swing plate is a constant velocity universal joint The constant velocity universal joint includes an outer joint member in which an even number of linear track grooves are formed on an inner periphery, an inner joint member in which an even number of linear track grooves are formed on an outer periphery, and the outer joint member. And the inner joint member paired between the track grooves It is composed of several torque transmission balls, and the straight track grooves of the outer joint member are provided to be inclined symmetrically two by two, and the straight track grooves of the inner joint member are two by two. Each side surface of the virtual regular polygonal column having a number of angles corresponding to half of the balls is provided in a state of being symmetrically inclined in the opposite direction to the pair of track grooves, with the joint operating at 0 °. When arranged so as to be parallel to the axis of the joint and equidistant from the axis of the joint, the ball track center line of each of the two straight track grooves forming a pair of the outer joint member and the inner joint member is A constant velocity universal joint, which is disposed on each side surface and in which a spherical inner peripheral surface formed on the inner periphery of the outer joint member and a spherical outer peripheral surface formed on the outer periphery of the inner joint member are fitted, A joint member is attached to the swing plate, An inner joint member is attached to the central shaft.
上記のように、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手は、保持器がなく球面接触部や部品点数が少ないので、振動や騒音の抑制よる静粛化、耐久性の向上および部品点数の削減による製造コストの抑制を図ることができ、ひいては、揺動斜板型可変容量圧縮機の静粛化、耐久性の向上および低コスト化を図ることができる。 As described above, the constant velocity universal joint that constitutes the rotation prevention mechanism of the swing plate of the swing swash plate type variable displacement compressor has no cage and has a small number of spherical contact parts and parts, thus suppressing vibration and noise. This makes it possible to reduce the manufacturing cost by reducing noise, improving durability, and reducing the number of parts. In addition, the swash plate type variable capacity compressor can be silenced, improved in durability, and reduced in cost. Can do.
上記の等速自在継手のトラック溝およびトルク伝達ボールの個数を6個とし、上記仮想正多角柱の角数を3としたことにより、一層部品点数が少なく、製造を容易にすることができる。
By making the number of track grooves and torque transmitting balls of the constant velocity universal joint 6 and the number of corners of the virtual regular
上記の外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも小さくし、継手に負荷されるラジアル荷重をトラック溝とボールとの間で受けるように設定することができる。これにより、低摩擦な構造で、耐久性に優れる。さらにトラック溝の隙間を負に設定し、予圧を付与してもよい。これにより、高速回転時のアンバランス(振れ回り)を抑制することができる。 The track gap between the track grooves and the balls of the outer joint member and the inner joint member is made smaller than the spherical gap between the spherical outer peripheral surface and the spherical inner peripheral surface, and the radial load applied to the joint is tracked. It can be set to receive between the groove and the ball. Thereby, it is excellent in durability with a low friction structure. Further, the preload may be applied by setting the clearance of the track groove to be negative. Thereby, the imbalance (swinging) at the time of high speed rotation can be suppressed.
上記とは逆に、外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも大きくし、継手に負荷されるラジアル荷重を球状外周面と球状内周面との間で受けるように設定することもできる。この場合、球面滑り構造によりラジアル荷重を受けることができ、「みそすり運動」を安定させることができる。 Contrary to the above, the track gap between the track grooves and the balls of the outer joint member and the inner joint member is made larger than the spherical gap between the spherical outer peripheral surface and the spherical inner peripheral surface, and the joint is loaded. The radial load can be set so as to be received between the spherical outer peripheral surface and the spherical inner peripheral surface. In this case, a radial load can be received by the spherical sliding structure, and the “slashing motion” can be stabilized.
ボールとトラック溝との接触形態としては、アンギュラコンタクト(2点接触)であっても、サーキュラコンタクト(1点接触)であってもよい。アンギュラコンタクトにすることにより、接触点が一定となり、トラック溝底部にすきまが形成され、優れた潤滑性を発揮することができる。 The contact form between the ball and the track groove may be an angular contact (two-point contact) or a circular contact (one-point contact). By using the angular contact, the contact point becomes constant, a clearance is formed at the bottom of the track groove, and excellent lubricity can be exhibited.
一方、サーキュラコンタクトの場合は、アンギュラコンタクトよりもボールとトラック溝の接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、接触面圧を緩和することができる。ここで、接触率とは、ボールの半径に対するトラック溝の曲率半径の比を意味する。 On the other hand, in the case of the circular contact, since the contact area between the ball and the track groove can be set larger than that of the angular contact, the contact surface pressure can be reduced by setting the contact rate. Here, the contact ratio means the ratio of the radius of curvature of the track groove to the radius of the ball.
上記内側継手部材の外周面に切欠き部を設けることにより、外側継手部材と内側継手部材と間に組み込みを可能とする隙間が形成され、内側継手部材の外側継手部材への組み込み性の向上を図ることができる。 By providing a notch on the outer peripheral surface of the inner joint member, a gap is formed between the outer joint member and the inner joint member so that the inner joint member can be incorporated into the outer joint member. Can be planned.
本発明によれば、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を、球面接触部が少なく部品点数の少ない等速自在継手により構成したので、振動や騒音の抑制よる静粛化、耐久性の向上および部品点数の削減による製造コストの抑制を図ることができ、ひいては、揺動斜板型可変容量圧縮機の静粛化、耐久性の向上および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since the rotation blocking mechanism of the swing plate of the swing swash plate type variable capacity compressor is constituted by the constant velocity universal joint having a small spherical contact portion and a small number of parts, it is quiet by suppressing vibration and noise. , Improvement of durability and reduction of the number of parts can be achieved, and as a result, the swash plate type variable capacity compressor can be quieted, improved in durability and reduced in cost. .
以下に本発明の実施の形態である揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を図1〜図9に基づいて説明する。 Hereinafter, a rotation preventing mechanism for a swing plate of a swing swash plate type variable displacement compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図である。揺動斜板型可変容量圧縮機39は、フロントハウジング40aとミドルハウジングとしてのシリンダブロック40bとその後方の二点鎖線で示すリアハウジング40cが図示しない締結手段によって一体化されて圧縮機39のハウジング40を形成している。シリンダブロック40bには、複数個(例えば5個)のシリンダボア55が、中心線Lの周りに概ね均等に配置されるように形成されている。図示は省略するが、リアハウジング40cの内部には概ね環状の空間としての吐出室が形成されていると共に、中心部分には空間として吸入室が形成されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of a swing swash plate type variable capacity compressor. The swing swash plate type
駆動軸41は、外部の動力源(例えばエンジン)から回転動力を受け入れるものであって、この駆動軸41と直交するようにロータ60が一体的に取り付けられている。ロータ60は駆動軸41と一体部品の場合もある。ロータ60の外周寄りの一部からアーム部97が後方に向かって突出するように形成されている。アーム部97には、カムとして作動する長孔97aが設けられている。駆動軸41はラジアル転がり軸受101、102を介して、ハウジングの一部であるフロントハウジング40aに回転自在に支持されていると共に、駆動軸41に一体的に取り付けられたロータ60の背面をスラスト転がり軸受61を介して、スラスト方向にも回転自在に支持されている。ラジアル転がり軸受101および102の間にはシール装置103が設けられて、駆動軸41の周囲から流体が外部に漏洩することを防止している。
The
斜板42は、概ね円環状であって、その一部から前方へ突出するアーム部96を備えている。アーム部96には、ピン98が設けられていて、駆動軸41に取り付けられたロータ60のアーム部97に設けられた長孔97aに挿入されて係合している。これらの部分によってリンク機構95が構成されて、斜板42が駆動軸41と共に回転することができ、かつ駆動軸41やロータ60に対して角度変位でき傾斜可能となっている。斜板42には、後述する手段により回転を阻止されて揺動のみをする概ね円環状の揺動板43が、ラジアル転がり軸受93とスラスト転がり軸受94を介して支持されている。
The
揺動板43の内周孔92には、等速自在継手70の外側継手部材73が圧入嵌合され、止め輪90によって位置決め固定されている。揺動板43の小径部分91aにラジアル転がり軸受93の内輪が組み込まれて、止め輪によって位置決め固定されている。ラジアル転がり軸受93の外輪は斜板42の内周孔に組み込まれて、その肩部で位置決め固定されている。
The outer
斜板42と揺動板43を支持する中心軸57は、駆動軸41の軸線Lと一致した状態で、回転しないようにシリンダブロック40bによって支持されている。具体的には、中心軸57の大径部に雄スプライン65が形成され、シリンダブロック40bの中心部の雌スプライン66に係合している。この結果、中心軸57はシリンダブロック40bに対して回転は阻止されるが、軸方向には移動可能に、シリンダブロック40bに支持される。中心軸57の軸端に形成された雄スプライン81に等速自在継手70の内側継手部材71の雌スプライン76が嵌合され、止め輪82によって軸方向に位置決め固定されている。詳細は後述するが、等速自在継手70は、外側継手部材73、内側継手部材71およびトルク伝達ボール72とからなる(図2参照)。
The central shaft 57 that supports the
本実施形態の回転阻止機構の概要として、等速自在継手70の外側継手部材73が揺動板43に取り付け固定され、一方、内側継手部材71が中心軸57に取り付け固定されて、揺動板43の回転を阻止するための回転阻止機構Mが構成される。この回転阻止機構Mにより、揺動板43が斜板42と共に揺動運動するものの、斜板42の回転運動とは無関係に回転しないように停止していることが可能となる。本実施形態の回転阻止機構Mの詳細は後述する。
As an outline of the rotation preventing mechanism of the present embodiment, the outer
揺動板43の周辺部には、シリンダボア55と同数の球状の窪み部43aが設けられており、これに対応して同数のコネクティングロッド100の一端に形成された球状端部100aが嵌合している。また、シリンダボア55内に摺動可能に挿入されたピストン44にも球状の窪み部44aが設けられていて、コネクティングロッド100の他端に形成された球状端部100bが嵌合している。
In the periphery of the
リアハウジング40cの内部については図示を省略するが、概要は次のとおりである。前述したように、リアハウジング40cの内部には概ね環状の空間としての吐出室が形成されていると共に、中心部分には空間として吸入室が形成されている。そして、シリンダブロック40bとリアハウジング40cとの間には、バルブプレートが介在され、各シリンダボア55に対応する位置においてバルブシートに吐出口と吸入口が開口している。各吸入口には吸入バルブが配置されシリンダボアの側から閉鎖されており、一方、各吐出口には吐出バルブが配置され吐出室の側から閉鎖されている。また、リアハウジング40cの後端部に制御弁が取り付けられており、制御装置によって制御されて流体圧が作り出される。これを制御圧として斜板42や揺動板43が配置されたフロンハウジング40aの内部の制御圧室に導入されて、揺動板43の傾斜角が制御されている。
Although the illustration of the interior of the
上記の構成からなる揺動斜板型可変容量圧縮機39の作動について説明する。駆動軸41が外部の動力源によって回転駆動されると、駆動軸41のロータ60に対してアーム部97、長孔97a、ピン98、アーム部96を介して連結されている斜板42が駆動軸41と共に回転する。しかし、揺動板43は、斜板42に対してラジアル転がり軸受93およびスラスト転がり軸受94を介して連結されているのと、中心部が回転阻止機構Mを構成する等速自在継手70を介して回転しない中心軸57によって支持されているので回転することはなく、揺動板43は、その傾斜角度に応じた大きさの振幅で揺動運動のみを行う。それによって、揺動板43にコネクティングロッド100を介して連結されている複数個のピストン44が、シリンダボア55内で往復運動する。その結果、複数個のピストン44の頂面に形成される作動室104の中で、吸入工程にあるものは拡大して低圧となるので、リアハウジング40c内の吸入室(図示省略)内にある冷媒が作動室104内に流入する。これとは反対に、圧送工程にあるピストン44の頂面に形成される作動室104は縮小されるため、その内部にある冷媒は圧縮されて高圧となり吐出室(図示省略)に吐出される。例えば、冷媒としては代替フロンとしてのHFC−134a等が用いられる。駆動軸41の1回転当たりの圧縮機39の吐出量は、斜板42および揺動板43の傾斜角度によって決まるピストン44のストロークの長さに概ね比例している。上記のような圧縮機39の作動状態において、転がり軸受、等速自在継手や各構成部材の摺動部分は、圧縮機39内の微量な潤滑剤による過酷な潤滑条件下にある。
The operation of the swing swash plate type
次に、本発明の実施形態である揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手の詳細を図2〜図9に基づいて説明する。図2に示す等速自在継手70は、図1に示した等速自在継手70を拡大したものである、図2(a)は、図2(b)の等速自在継手70のR−R線における縦断面図であり、図2(b)は正面図である。この等速自在継手70は固定式等速自在継手で、所謂デルタ型等速自在継手と称されるものである。等速自在継手70は、外側継手部材73、内側継手部材71およびトルク伝達ボール72からなる。外側継手部材73の球状内周面86には6本のトラック溝85が形成されている。内側継手部材71の球状外周面80には、外側継手部材73のトラック溝85と対向するトラック溝77が形成されている。内側継手部材71のトラック溝77と外側継手部材73のトラック溝85との間にトルクを伝達する6個のボール72が介在されている。この等速自在継手70ではトルク伝達ボール72を保持する保持器は存在しないので、部品点数が少なく、かつ球面接触部分が少なくてシンプルな構造である。そのため、振動や騒音を抑制しかつ耐久性に優れたものとすることができる。外側継手部材73は円環状に形成され、その外周面は円筒状であり、図1に示すように揺動板43の内周孔92に圧入嵌合される。また、内側継手部材71の雌スプライン76は、図1に示すように中心軸57の雄スプライン81に嵌合される。内側継手部材71の右側端部には雌スプライン76に続いてテーパ状面取り部75が設けられている。スプライン81、76と止め輪82とによる固定方法では、組立性に優れると共に、分解することも可能となって、メンテナンス性等に優れる。
Next, the details of the constant velocity universal joint that constitutes the rotation preventing mechanism for the swing plate according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The constant velocity universal joint 70 shown in FIG. 2 is an enlarged version of the constant velocity universal joint 70 shown in FIG. 1. FIG. 2A is an RR of the constant velocity universal joint 70 shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view in a line, FIG.2 (b) is a front view. This constant velocity
図2(a)に示すように、外側継手部材73の球状内周面86と内側継手部材71の球状外周面80とが球面嵌合されている。球状内周面86と球状外周面80の曲率中心は、いずれも、継手の中心Oに形成されている。図2(b)に示すように、外側継手部材73の球状内周面86には6本のトラック溝85が形成され、内側継手部材71の球状外周面80には、外側継手部材73のトラック溝85と対向するトラック溝77が形成されている。内側継手部材71および外側継手部材73のトラック溝77、85は直線状に形成されている。外側継手部材73に形成された直線状トラック溝85a、85bは、2条ずつ左右対称に傾斜して設けられており、内側継手部材71に形成された直線状トラック溝77a、77bは、外側継手部材73の対となる直線状トラック溝85a、85bとは反対方向に2条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。その結果、内側継手部材71と外側継手部材73の対となるトラック溝77a、85aおよびトラック溝77b、85bは、それぞれ交差し、この交差部分にボール72が配置されている。
As shown in FIG. 2A, the spherical inner
上記の構成により、継手が作動角をとった場合、外側継手部材73と内側継手部材71の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール72が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。このような等速自在継手70の機能を利用して揺動板43の回転阻止機構M(図1参照)を構成したので、揺動板43の傾斜角度に応じて、ボール72が内側継手部材71と外側継手部材73のトラック溝77、85に係合しながら往復移動して揺動板43の回転阻止をスムーズに行える。また、揺動板43の揺動運動が、等速自在継手70の継手中心Oとし、内側継手部材71および外側継手部材73のトラック溝77、85とボール72との間や球面接触部80、86で行われるので、振動のない安定した揺動運動が実現する。
With the above configuration, when the joint takes an operating angle, the
トラック溝の形態をさらに詳述する。図2(b)に示すように、継手が作動角0°の状態で、二点鎖線で示す仮想正三角柱の3つの側面S1、S2、S3を継手の軸線K−Kに対して平行にかつ継手の軸線K−Kから等距離になるように配置したとき、各側面S1、S2、S3上に外側継手部材73の2条ずつのトラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2a、L2b(図3参照)が位置し、その状態で、両トラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2aとL2bが左右対称に傾斜している。換言すれば、2条ずつのトラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2a、L2bが互いに反対方向に傾斜して設けられている。内側継手部材71の2条ずつの直線状トラック溝77a、77bのボール軌道中心線L1a、L1b(図4参照)も、各側面S1、S2、S3上に位置し、その状態で、両トラック溝77a、77bのボール軌道中心線L1a、L1bが左右対称に傾斜している。そして、外側継手部材73の2条ずつのトラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2a、L2bと内側継手部材71の2条ずつのトラック溝77a、77bのボール軌道中心線L1a、L1bの傾斜方向は反対方向となっており、対となる外側継手部材73のトラック溝85aと内側継手部材71のトラック溝77aとが交差し、また、対となる外側継手部材73のトラック溝85bと内側継手部材71のトラック溝77bとが交差して形成されている(図4参照)。各交差部分に1個ずつボール72が配置されている。ここで、上記のボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じである。
The form of the track groove will be described in further detail. As shown in FIG. 2 (b), with the joint at an operating angle of 0 °, the three side surfaces S1, S2, S3 of the virtual equilateral triangular prism shown by the two-dot chain line are parallel to the joint axis KK and When arranged so as to be equidistant from the joint axis KK, the ball track centerlines L2a, L2b of the two
図3に外側継手部材73を示す。図3(a)は外側継手部材73の正面図であり、図3(b)は外側継手部材73のN−N断面で矢視した図であり、図3(c)は外側継手部材73の縦断面図である。図3(b)に示すように、外側継手部材73の内周には球状内周面86が形成され、直線状トラック溝85a、85bが2条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。トラック溝85aのボール軌道中心線L2aとトラック溝85bのボール軌道中心線L2bは、それぞれ、継手の軸線K−Kに対して傾斜角βだけ傾斜し、その傾斜方向は互いに反対方向に形成されている。この傾斜状態を、本明細書では左右対称に傾斜すると表現する。傾斜角βは、等速自在継手70の機能を考慮して、適宜変更することができる。
FIG. 3 shows the outer
図3(a)に示すように、継手が作動角0°の状態で、二点鎖線で示す仮想正三角柱の3つの側面S1、S2、S3を継手の軸線K−Kに対して平行にかつ継手の軸線K−Kから等距離になるように配置したとき、各側面S1、S2、S3上に外側継手部材73の2条ずつのトラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2a、L2bが位置する。各側面S1、S2、S3上に位置するボール軌道中心線L2a、L2bの間隔は、図3(c)の右側端部に向けて拡がり、左側端部に向けて狭まっている。そのため左側端部付近ではトラック溝85a、85bが合流するように形成されている。
As shown in FIG. 3 (a), in a state where the joint is at an operating angle of 0 °, the three side surfaces S1, S2, S3 of the virtual equilateral triangular prism shown by a two-dot chain line are parallel to the joint axis KK and When arranged so as to be equidistant from the joint axis KK, the ball track center lines L2a and L2b of the two
次に内側継手部材を図4に示す。図4(a)は内側継手部材71の正面図であり、図4(b)は、図4(a)のP−P線で矢視した内側継手部材71の外周面を示した図であり、図4(c)は、図4(a)のQ−Q線で矢視した内側継手部材71の外周面を示した図である。図4(b)に示すように、内側継手部材71の外周には球状外周面80が形成され、直線状トラック溝77a、77bが2条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。トラック溝77aのボール軌道中心線L1aとトラック溝77bのボール軌道中心線L1bは、それぞれ、継手の軸線K−Kに対して傾斜角βだけ傾斜し、その傾斜方向は互いに反対方向に形成されている。また、内側継手部材71のトラック溝77a、77bのボール軌道中心線L1a、L1bは、対となる外側継手部材73のトラック溝85a、85bのボール軌道中心線L2a、L2bとは、それぞれ反対方向に傾斜している。この結果、内側継手部材71および外側継手部材73のトラック溝77a、85aおよびトラック溝77b、85bが継手中心Oで交差し、この交差部分にボール72(図示省略)が配置される。
Next, the inner joint member is shown in FIG. 4 (a) is a front view of the inner
前述した外側継手部材73と同様、図4(a)に示すように、継手が作動角0°の状態で、二点鎖線で示す仮想正三角柱の3つの側面S1、S2、S3を継手の軸線K−Kに対して平行にかつ継手の軸線K−Kから等距離になるように配置したとき、各側面S1、S2、S3上に内側継手部材71の2条ずつのトラック溝77a、77bのボール軌道中心線L1a、L1bが位置する。各側面S1、S2、S3上に位置するボール軌道中心線L1a、L1bの間隔は、前述した外側継手部材73とは反対に、図4(c)の右側端部に向けて狭まり、左側端部に向けて拡がっている。そのため右側端部付近ではトラック溝77a、77bが合流するように形成されている。球状外周面80は、円周方向の3箇所に組込み用の切欠き部71aが設けられている。外側継手部材73への内側継手部材71の組込み方法については、後述する。
Similar to the outer
図5に内側継手部材71の斜視図を示す。この図により、内側継手部材71の外周に形成された直線状トラック溝77a、77bの傾斜状態や外周に形成された球状外周面80および切欠き部71a、さらにはテーパ状面取り部75と雌スプライン76の形成状態が分かりやすく理解される。
FIG. 5 shows a perspective view of the inner
次に、ボール72とトラック溝77、85との接触形態を図6及び図7に基づいて説明する。図6および図7は、いずれも継手中心0(図2(a)参照)における部分的な横断面図である。ただし、図6および図7では、トラック溝77、85が継手の軸線K−Kに対して傾斜しているので、その断面形状を正しく示すため、トラック溝77、85については、そのボール軌道中心線L1、L2のそれぞれの軸線方向から見た横断面として複合させた図としている。図6はアンギュラコンタクトの場合を示し、図7はサーキュラコンタクトの場合を示す。図6に示すように、アンギュラコンタクトにおいては、内側継手部材71のトラック溝77および外側継手部材73のトラック溝85の横断面形状は、ゴシックアーチ状、或いは楕円形状(図示省略)である。本実施形態ではゴシックアーチ状のものを示す。内側継手部材71のトラック溝77とボール72とは2点C11、C12で接触し、外側継手部材73のトラック溝85とボール72とは2点C21、C22で接触する。ボール72の中心OBと各トラック溝77、85の接触点であるC11、C12、C21、C22とを結ぶ直線とボール72の中心OBを通りR−R線と平行な直線とのなす角度が接触角αである。アンギュラコンタクトとすることにより、ボール72とトラック溝77、85とは接触角αをもって接触し、接触点が一定となるので、安定した接触状態となる。また、トラック溝底部に隙間Sが生じ、この隙間に潤滑剤が介在されて優れた潤滑性を発揮する。
Next, the contact form between the
図7に示すサーキュラコンタクトにおいては、ボール72の半径よりトラック溝77、85の曲率半径が適宜大きく形成されており、ボール72は、内側継手部材71のトラック溝77とは1点C3で接触し、外側継手部材73のトラック溝85とは1点C4で接触する。点C3、C4は、ボール72の中心OBを通りR−R線と平行な直線上に位置する。サーキュラコンタクトにおいては、アンギュラコンタクトの場合よりもボール72とトラック溝77、85との接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、アンギュラコンタクトよりも接触面圧を緩和することができる。圧縮機の潤滑条件や運転条件により接触形態をアンギュラコンタクトにするか或いはサーキュラコンタクトにするか適切に選択することができる。
In the circular contact shown in FIG. 7, the radius of curvature of the
さらに、ラジアル荷重の支持構造を図8に基づいて説明する。図8は、図6および図7と同様、継手中心0における部分的な横断面図であるが、トラック溝77、85については、そのボール軌道中心線L1、L2のそれぞれの軸線方向から見た横断面として複合させた図としている。まず、ここで、トラック隙間と球面隙間を図8に基づいて定義する。アンギュラコンタクト、サーキュラコンタクトのいずれの場合でも、内側継手部材71と外側継手部材73の軸線を一致させた状態において、トラック隙間とは、ボール72を内側継手部材71のトラック溝77に接触させた位置と、外側継手部材73のトラック溝85に接触させた位置との継手半径方向におけるボール中心間距離Vと定義し、球面隙間とは、内側継手部材71の球状外周面80と外側継手部材73の球状内周面86との間の継手半径方向における隙間Wと定義する。圧縮機39が運転中に揺動板43(図1参照)から等速自在継手70に負荷されるラジアル荷重の支持構造の形態の一つとして、ボール72とトラック溝77、85との間で支持することができる。この場合には、トラック隙間Vを球面隙間Wよりも小さくする設定する。これにより、低摩擦で耐久性に優れたラジアル荷重の支持構造を構成することができる。さらに、上記のトラック隙間を負に設定し予圧を付与してもよい。これにより、高速回転時のアンバランス(振れ回り)を抑制することができる。
Furthermore, a radial load support structure will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a partial cross-sectional view at the joint center 0 as in FIGS. 6 and 7, but the
ラジアル荷重の支持構造の別の形態として、等速自在継手70に負荷されるラジアル荷重を、内側継手部材71の球状外周面80と外側継手部材73の球状内周面86との球面間で支持することができる。この場合は、トラック隙間Vを球面隙間Wよりも大きく設定する。これにより、球面滑り構造によりラジアル荷重を受けることができ、「みそすり運動」を安定させることができる。なお、球面滑り構造とする場合、球状外周面80と球状内周面86の一方あるいは両方の表面を、摺動抵抗を低減させるための表面処理、例えば、二硫化モリブデン等の低摩擦抵抗のコーティング処理を施しておくのが望ましい。
As another form of the radial load support structure, the radial load applied to the constant velocity
上記のように、トラック隙間Vと球面隙間Wとを設定、管理することによって、継手に負荷されるラジアル荷重を、ボールとトラック溝間での支持構造や、あるいは球面滑り構造により支持することができる。したがって、圧縮機の運転条件等によりラジアル荷重の支持構造を適切に選択することができる。 As described above, by setting and managing the track gap V and the spherical gap W, the radial load applied to the joint can be supported by the support structure between the ball and the track groove or the spherical sliding structure. it can. Therefore, the radial load support structure can be appropriately selected depending on the operating conditions of the compressor.
次に、図9に基づいて、外側継手部材73への内側継手部材71の組込み方法を説明する。内側継手部材71の球状外周面80には円周方向の3箇所に組込み用の切欠き部71aが設けられている。このような切欠き部71aを設けたことによって、外側継手部材73と内側継手部材71と間に組み込みを可能とする隙間が形成され、内側継手部材71の外側継手部材73への組み込み性の向上を図ることができる。図示のように、まず、外側継手部材73の軸線と内側継手部材71の軸線とが直交する状態とする。次に、外側継手部材73に対して内側継手部材71を矢印方向に沿って移動させて外側継手部材73の球状内周面86に内側継手部材71の球状外周面80が当接するまで挿入する。その後、内側継手部材71を90度回転させて、外側継手部材73の軸線に内側継手部材71の軸線を一致させることにより、外側継手部材73への内側継手部材71の組込みが完了する。なお、ボール72は、外側継手部材73に内側継手部材71を組込んだ後、両継手部材71、73の間に大きな作動角をつけて、トラック溝77、85の開いた空間からボールを挿入する。これにより、等速自在継手70が組立てられる。
Next, a method for incorporating the inner
前述した実施形態では、保持器のない6個ボールのデルタ型等速自在継手を回転阻止機構に適用した場合について説明したが、ボールの個数は偶数個であればよく、8個や10個以上の等速自在継手も適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where a six-ball delta constant velocity universal joint without a cage is applied to the rotation prevention mechanism has been described. However, the number of balls may be an even number, and may be eight or ten or more. The constant velocity universal joint can also be applied.
また、前述した実施形態では、中心軸57と内側継手部材71とは、スプライン81、76と止め輪82とにより固定するようにしたが、中心軸57と内側継手部材71とを溶接や圧接により固定するようにしてもよい。スプライン81、76と止め輪82とによる固定方法では、組立性に優れると共に、分解することも可能となって、メンテナンス性等に優れる。
In the above-described embodiment, the center shaft 57 and the inner
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the scope of the present invention. The scope of the present invention is not limited to patents. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
39 揺動斜板型可変容量圧縮機
40 ハウジング
41 駆動軸
42 斜板
43 揺動板
44 ピストン
57 中心軸
70 等速自在継手
71 内側継手部材
72 トルク伝達ボール
73 外側継手部材
77 トラック溝
80 球状外周面
85 トラック溝
86 球状内周面
K 継手の軸線
M 回転阻止機構
O 継手中心
S 仮想正多角柱の側面
V トラック隙間
W 球面隙間
α 接触角
β 傾斜角
39 Oscillating swash plate type
Claims (9)
前記揺動板の回転阻止機構が等速自在継手で構成され、この等速自在継手は、内周に偶数個の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周に偶数個の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の対となるトラック溝間に配された偶数個のトルク伝達ボールとからなり、前記外側継手部材の直線状トラック溝は2条ずつ左右対称に傾斜して設けられ、前記内側継手部材の直線状トラック溝は2条ずつ前記外側継手部材の対となるトラック溝とは反対方向に左右対称に傾斜して設けられており、継手が作動角0°の状態で、前記ボールの半数に相当する角数の仮想正多角柱の各側面を継手の軸線に対して平行にかつ継手の軸線から等距離になるように配置したとき、前記外側継手部材と内側継手部材の対となる2条ずつの直線状トラック溝のボール軌道中心線が前記各側面上に配置され、前記外側継手部材の内周に形成された球状内周面と内側継手部材の外周に形成された球状外周面とが嵌合する等速自在継手であって、前記外側継手部材が前記揺動板に取付けられ、前記内側継手部材が前記中心軸に取付けられていることを特徴とする揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。 A drive shaft rotatably supported by the housing, a swash plate that is connected to the drive shaft, rotates, and can be tilted with respect to the drive shaft, and is connected to the swash plate via a bearing to prevent rotation. A swinging plate including a swinging plate, a piston connected to the swinging plate and reciprocating in the axial direction of the drive shaft, and a central shaft supported by the housing for supporting the swinging plate. In the rotation blocking mechanism of the swing plate of the dynamic swash plate type variable capacity compressor,
The rocking plate rotation prevention mechanism is constituted by a constant velocity universal joint, and the constant velocity universal joint includes an outer joint member having an even number of linear track grooves formed on the inner periphery and an even number of linear shapes on the outer periphery. The inner joint member in which the track groove is formed, and an even number of torque transmission balls arranged between the pair of track grooves of the outer joint member and the inner joint member, and the linear track groove of the outer joint member is The straight track grooves of the inner joint member are provided to be symmetrically inclined in the opposite direction to the track grooves to be paired with the outer joint member. In the state where the joint is at an operating angle of 0 °, each side surface of the virtual regular polygonal column having the number of angles corresponding to half of the balls is arranged so as to be parallel to the joint axis and equidistant from the joint axis. When the outer joint member and the inner joint part Ball track center lines of two straight track grooves that form a pair are arranged on each of the side surfaces, and formed on the spherical inner peripheral surface formed on the inner periphery of the outer joint member and on the outer periphery of the inner joint member. A constant velocity universal joint fitted with a spherical outer peripheral surface, wherein the outer joint member is attached to the swing plate, and the inner joint member is attached to the central shaft. A mechanism for preventing rotation of the swing plate of the swash plate type variable capacity compressor.
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