JP2018059413A - コンプレッサ用シュー - Google Patents

Abstract

【課題】耐焼付性を向上させることが可能なコンプレッサ用シューを提供する。【解決手段】ピストン４と摺動する第一摺動面５１と、斜板３と摺動する第二摺動面５２と、前記第二摺動面５２に形成される凹部５３と、を具備し、高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、前記第二摺動面５２と前記凹部５３との接続部分５５は、半径Ｒ２が５ｍｍより大きいＲ形状に形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、コンプレッサ用シューの技術に関する。

従来、コンプレッサ用シューの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、斜板との摺動面を有するシュー（コンプレッサ用シュー）が記載されている。当該シューには、摺動面に穴が形成されている。当該シューは、穴に潤滑油を保持することができるため、耐焼付性を向上させることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えばシューの摺動面と穴との角部や、摺動面の外周端部が鋭角に形成されていると、当該部分によって油膜が切られてしまう場合がある。これによって、シューと斜板との間での油膜形成が阻害され、耐焼付性が低下するおそれがある。

特開昭６１−１６７１７８号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、耐焼付性を向上させることが可能なコンプレッサ用シューを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ピストンと摺動する第一摺動面と、斜板と摺動する第二摺動面と、前記第二摺動面に形成される凹部と、を具備し、高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、前記第二摺動面と前記凹部との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。

請求項２においては、ピストンと摺動する第一摺動面と、斜板と摺動する第二摺動面と、前記第二摺動面に形成される凹部と、を具備し、高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、前記第二摺動面と前記第一摺動面との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。

請求項３においては、ピストンと摺動する第一摺動面と、斜板と摺動する第二摺動面と、前記第二摺動面に形成される凹部と、を具備し、高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、前記第二摺動面と前記凹部との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成され、前記第二摺動面と前記第一摺動面との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。

請求項４においては、前記第二摺動面は、前記第一摺動面との接続部分から前記凹部との接続部分に向かって膨出するように形成されているものである。

本発明は、耐焼付性を向上させることができる、という効果を奏する。

一実施形態に係るコンプレッサの概略構成を示す側面一部断面図。 （ａ）シューの平面図。（ｂ）シューの側面図。 シューの側面断面図。 シューの側面断面を適宜拡大した模式図。 第二摺動面と第一摺動面との接続部分の半径に応じた焼付荷重の測定結果を示した図。 第二摺動面と凹部との接続部分の半径に応じた焼付荷重の測定結果を示した図。 （ａ）接続部分の曲率円の共通接線を示したシューの側面断面模式図。（ｂ）他の共通接線を示したシューの側面断面模式図。

以下の説明で用いる図は模式図であり、説明の便宜上、各部の寸法等を適宜誇張して示している。

以下では、図１から図３までを用いて、本発明の一実施形態に係るコンプレッサ１の構成の概略について説明する。コンプレッサ１は、主として回転軸２、斜板３、ピストン４及びシュー５を具備する。

図１に示す回転軸２は、図示せぬハウジングに回転可能に支持される。回転軸２は、図示せぬ駆動源からの動力によって回転することができる。

斜板３は、円形平板状に形成される。斜板３の中央部分には、回転軸２が挿通される。斜板３は、回転軸２の軸線方向に対して傾斜した状態で、当該回転軸２の中途部に設けられる。

ピストン４は、前記ハウジングに形成された図示せぬ複数のシリンダボア内にそれぞれ配置される。ピストン４は、回転軸２の軸線方向に沿って摺動（往復動）可能に設けられる。ピストン４には凹部４１が形成される。

凹部４１は、ピストン４の内部に形成される。凹部４１は略半球状に形成される。凹部４１は、回転軸２の軸線方向に沿って対向するように、各ピストン４に一対ずつ形成される。

図１から図３までに示すシュー５は、略半球状に形成される。具体的には、シュー５は、主として第一摺動面５１、第二摺動面５２及び凹部５３を具備する。なお、図中には、説明のためにシュー５の高さ方向に延び、シュー５の中心を通る仮想線（仮想軸線Ａ）を適宜示している。

第一摺動面５１は、シュー５の一側の面であって、ピストン４の凹部４１と摺動する面（図１参照）である。第一摺動面５１は、仮想軸線Ａ方向（シュー５の高さ方向）における一側（例えば、図２（ｂ）における紙面下側）に形成される。第一摺動面５１は、一側へ膨出するように形成される。第一摺動面５１は、ピストン４の凹部４１に沿う半球面状に形成される。

第二摺動面５２は、シュー５の他側の面であって、斜板３と摺動する面（図１参照）である。第二摺動面５２は、仮想軸線Ａ方向（シュー５の高さ方向）における他側（例えば、図２（ｂ）における紙面上側）に形成される。第二摺動面５２は他側へ、つまり第一摺動面５１と反対側へ若干膨出するように形成される。第二摺動面５２は、第一摺動面５１と比べて膨出幅が小さい形状（平坦に近い形状）に形成される。第二摺動面５２は、外周部５２ａ及び中央部５２ｂを具備する。

外周部５２ａは、第二摺動面５２の外側部分を構成するものである。外周部５２ａは、第二摺動面５２の外周に沿って設けられる。外周部５２ａは、第一摺動面５１と比べて極めて大きな曲率半径を有する曲面状に形成される。

中央部５２ｂは、第二摺動面５２の内側部分を構成するものである。中央部５２ｂは、円状に形成される。中央部５２ｂは、外周部５２ａの内側に（第二摺動面５２の中央に）当該外周部５２ａと連続して設けられる。中央部５２ｂは、略平坦状に形成される。より詳細には、中央部５２ｂは、平坦状、或いは外周部５２ａよりもさらに大きな曲率半径を有する曲面状に形成される。

凹部５３は、第二摺動面５２を第一摺動面５１側に凹ませて形成される。凹部５３は、第二摺動面５２の中央部５２ｂの中央に形成される。凹部５３は、所定の深さ（第一摺動面５１まで貫通しない程度の深さ）となるように形成される。

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によって製造される。特に、シュー５はＳＵＪ２に鍛造や転造を施して製造することが好ましい。

このように形成されたシュー５は、ピストン４の凹部４１内にそれぞれ配置される。この際、シュー５の第一摺動面５１と凹部４１とが摺動（揺動）可能に接するように配置される。これによって、１つのピストン４に配置された２つのシュー５は、互いに第二摺動面５２を対向させた状態で配置される。当該２つのシュー５の第二摺動面５２の間に斜板３の外周部近傍が挟持される。

このように構成されたコンプレッサ１において回転軸２が回転すると、当該回転軸２と共に斜板３も回転する。斜板３は回転軸２の軸線方向に対して傾いているため、当該斜板３はシュー５を介してピストン４を軸線方向に往復移動（摺動）させることになる。この際、シュー５の第二摺動面５２は斜板３の表面を摺動する。シュー５の第二摺動面５２には凹部５３が形成されているため、当該凹部５３に潤滑油を保持することができる。このため、シュー５と斜板３との間における油膜の形成を促すことができ、耐焼付性を向上させることができる。

以下では、シュー５のさらに詳細な形状について説明する。

本実施形態に係るシュー５は、油膜の形成を阻害しないように、第二摺動面５２と第一摺動面５１との接続部分５４、及び第二摺動面５２と凹部５３との接続部分５５の形状が考慮されている（図４参照）。以下、具体的に説明する。

図４は、シュー５の側面断面（高さ方向に切った断面）を適宜拡大して示した模式図である。当該図４においては、縦方向の倍率（シュー５の高さ方向の倍率）が１０００倍、横方向の倍率（シュー５の径方向（仮想軸線Ａと垂直な方向）の倍率）が１０倍になるように拡大しているものとする。すなわち、図４においては、縦方向の倍率が横方向の倍率の１００倍となるように、シュー５の側面断面（特に、第二摺動面５２の周辺部分）が示されている。

図４に示す断面（縦方向倍率：横方向倍率＝１０００：１０）において、第二摺動面５２と第一摺動面５１との接続部分５４は、曲線状（Ｒ形状）に形成されている。図４に示す断面において、当該接続部分５４の半径（曲率半径）Ｒ１は、５ｍｍよりも大きくなるように形成されている。

また、図４に示す断面において、第二摺動面５２と凹部５３の内側面との接続部分５５は、曲線状（Ｒ形状）に形成されている。図４に示す断面において、当該接続部分５５の半径（曲率半径）Ｒ２は、５ｍｍよりも大きくなるように形成されている。

このように、本実施形態においては、接続部分５４の半径Ｒ１及び接続部分５５の半径Ｒ２が比較的大きく（５ｍｍよりも大きく）形成されている。これによって、当該接続部分５４及び接続部分５５により油膜が切られ難くなり、シュー５と斜板３との間での油膜形成が阻害され難くなる。

図５及び図６には、半径Ｒ１及び半径Ｒ２に対するシュー５の焼付荷重（Ｎ）を実験により測定した結果を示している。図５に示す半径Ｒ１についての結果から、半径Ｒ１が５ｍｍ以下では焼付荷重が低く、半径Ｒ１が５ｍｍより大きいと焼付荷重が安定して大きくなることが分かる。また図６に示す半径Ｒ２について結果からも同様に、半径Ｒ２が５ｍｍ以下では焼付荷重が低く、半径Ｒ２が５ｍｍより大きいと焼付荷重が安定して大きくなることが分かる。

このような結果から、本実施形態に係るシュー５においては、半径Ｒ１及び半径Ｒ２を５ｍｍよりも大きい値となるように決定している。

また本実施形態に係るシュー５においては、油膜の形成を効果的に促すために、第二摺動面５２の形状が考慮されている。以下、具体的に説明する。

図７に模式図で示すように、シュー５の第二摺動面５２は、外周側端部（第一摺動面５１との接続部分５４）から中央側端部（凹部５３との接続部分５５）に向かって膨出するように形成されている。

具体的には、図７（ａ）に示すように、接続部分５４の曲率円Ｃ１同士（第二摺動面５２の中心について対称な曲率円Ｃ１同士）の共通接線（より詳細には、曲率円Ｃ１の紙面上側に形成される共通外接線）をＬ１、接続部分５５の曲率円Ｃ２同士の共通接線（より詳細には、曲率円Ｃ２の紙面上側に形成される共通外接線）をＬ２とすると、共通接線Ｌ２が共通接線Ｌ１よりも紙面上方に位置するように形成されている。これによって、第二摺動面５２は、外周側端部から中央側端部に向かって膨出するように形成される。

また、図７（ｂ）に示すように、接続部分５４の曲率円Ｃ１と接続部分５５の曲率円Ｃ２との共通接線（より詳細には、曲率円Ｃ１及び曲率円Ｃ２の紙面上側に形成される共通外接線）をＬ３とすると、第二摺動面５２は、当該共通接線Ｌ３よりも紙面下方に位置する部分がないように形成される。すなわち、第二摺動面５２は、共通接線Ｌ３上か、当該共通接線Ｌ３よりも紙面上方に形成される。

さらに、第二摺動面５２は、外周側端部から中央側端部に向かって徐々に紙面上方に膨出するように形成される。すなわち、第二摺動面５２は、外周側端部から中央側端部に向かう中途部において、下方に凹む部分がないように形成される。

本実施形態においては、このように形成された第二摺動面５２によって、くさび効果によりシュー５と斜板３との間での油膜の形成を効果的に促すことができる。これによって、耐焼付性を向上させることができる。

以上の如く、本実施形態に係るシュー５（コンプレッサ用シュー）は、
ピストン４と摺動する第一摺動面５１と、
斜板３と摺動する第二摺動面５２と、
前記第二摺動面５２に形成される凹部５３と、
を具備し、
高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
前記第二摺動面５２と前記凹部５３との接続部分５５は、半径Ｒ２が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。
このように構成することにより、耐焼付性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るシュー５は、
ピストン４と摺動する第一摺動面５１と、
斜板３と摺動する第二摺動面５２と、
前記第二摺動面５２に形成される凹部５３と、
を具備し、
高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
前記第二摺動面５２と前記第一摺動面５１との接続部分５４は、半径Ｒ１が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。
このように構成することにより、耐焼付性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るシュー５は、
ピストン４と摺動する第一摺動面５１と、
斜板３と摺動する第二摺動面５２と、
前記第二摺動面５２に形成される凹部５３と、
を具備し、
高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
前記第二摺動面５２と前記凹部５３との接続部分５５は、半径Ｒ２が５ｍｍより大きいＲ形状に形成され、
前記第二摺動面５２と前記第一摺動面５１との接続部分５４は、半径Ｒ１が５ｍｍより大きいＲ形状に形成されるものである。
このように構成することにより、耐焼付性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る第二摺動面５２は、
前記第一摺動面５１との接続部分５４から前記凹部５３との接続部分５５に向かって膨出するように形成されているものである。
このように構成することにより、耐焼付性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、接続部分５４の半径Ｒ１及び接続部分５５の半径Ｒ２を５ｍｍより大きく形成したが、少なくとも一方を５ｍｍより大きく形成することでも、耐焼付性の向上を図ることができる。

また、本実施形態においては、第二摺動面５２に凹部５３が形成されたシュー５を例示したが、本発明はこれに限らず、第二摺動面５２に凹部５３が形成されていないものにも適用することができる。この場合、第一摺動面５１と第二摺動面５２との接続部分５４を、半径Ｒ１が５ｍｍより大きいＲ形状に形成すればよい。

また、コンプレッサ１は、斜板３の傾斜角度を変更可能なもの（いわゆる、可変容量型）であっても、変更不能なもの（いわゆる、固定容量型）であってもよい。

１ コンプレッサ
２ 回転軸
３ 斜板
４ ピストン
５ シュー
５１ 第一摺動面
５２ 第二摺動面
５３ 凹部
５４ 接続部分
５５ 接続部分

Claims (4)

1. ピストンと摺動する第一摺動面と、
   斜板と摺動する第二摺動面と、
   前記第二摺動面に形成される凹部と、
   を具備し、
   高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
   前記第二摺動面と前記凹部との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成される、
   コンプレッサ用シュー。
2. ピストンと摺動する第一摺動面と、
   斜板と摺動する第二摺動面と、
   前記第二摺動面に形成される凹部と、
   を具備し、
   高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
   前記第二摺動面と前記第一摺動面との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成される、
   コンプレッサ用シュー。
3. ピストンと摺動する第一摺動面と、
   斜板と摺動する第二摺動面と、
   前記第二摺動面に形成される凹部と、
   を具備し、
   高さ方向に切った断面を、前記高さ方向の倍率が１０００倍かつ径方向の倍率が１０倍になるように示した場合において、
   前記第二摺動面と前記凹部との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成され、
   前記第二摺動面と前記第一摺動面との接続部分は、半径が５ｍｍより大きいＲ形状に形成される、
   コンプレッサ用シュー。
4. 前記第二摺動面は、
   前記第一摺動面との接続部分から前記凹部との接続部分に向かって膨出するように形成されている、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用シュー。

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