JP2020165425A - Variable displacement swash plate compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク室の圧力を調節することによって吐出容量を調整することが可能な可変容量斜板式圧縮機に関し、特に、駆動軸の周囲に設けられてハウジングとの間を封止する軸封部材に供給されるオイル(潤滑油)の流動状態を改善した圧縮機に関する。 The present invention relates to a variable displacement swash plate compressor capable of adjusting the discharge capacity by adjusting the pressure in the crank chamber, and in particular, a shaft seal provided around the drive shaft and sealed between the compressor and the housing. The present invention relates to a compressor that improves the flow state of oil (lubricating oil) supplied to a member.
クランク室の圧力を調節することで斜板の傾斜角度を可変して吐出容量を調節する可変容量斜版式圧縮機においては、駆動軸がクランク室を貫通するようにハウジングに回転自在に支持され、この駆動軸の回転と共に回転する斜板がクランク室に収容されている。駆動軸の一端は、ハウジングの外部に突出して車両用駆動源からの駆動力を伝達するための動力伝達装置に接続されている。
このような圧縮機においては、駆動軸とハウジングとの間に軸封部材(シャフトシール)が設けられ、クランク室内の冷媒が圧縮機外に漏出することを防いでいる。
In a variable displacement swash plate compressor that adjusts the discharge capacity by adjusting the tilt angle of the swash plate by adjusting the pressure in the crank chamber, the drive shaft is rotatably supported by the housing so as to penetrate the crank chamber. A swash plate that rotates with the rotation of the drive shaft is housed in the crank chamber. One end of the drive shaft projects to the outside of the housing and is connected to a power transmission device for transmitting the driving force from the vehicle drive source.
In such a compressor, a shaft sealing member (shaft seal) is provided between the drive shaft and the housing to prevent the refrigerant in the crank chamber from leaking to the outside of the compressor.
クランク室は、斜板の傾斜角を変更するための制御圧室としての機能が求められており、クランク室を吸入経路の一部として利用することができない。このため、冷凍サイクルから吸い込んだ潤滑油交じりの低圧冷媒によってクランク室内の部品を潤滑することができず、クランク室に貯められたオイルを斜板の回転によって跳ねかけることでクランク室内の部品を潤滑するようにしている。 The crank chamber is required to function as a control pressure chamber for changing the inclination angle of the swash plate, and the crank chamber cannot be used as a part of the suction path. For this reason, the low-pressure refrigerant mixed with lubricating oil sucked in from the refrigeration cycle cannot lubricate the parts in the crank chamber, and the oil stored in the crank chamber is splashed by the rotation of the swash plate to lubricate the parts in the crank chamber. I try to do it.
しかしながら、前記軸封部材は、ハウジングの壁部に設けられた軸受を境にしてクランク室から隔てられたシール室に配設されているため、斜板で攪拌されてミスト状になったオイルが届きにくい。このため、軸封部材への安定したオイル供給が要請されている。また、軸封部材は、駆動軸の周面を摺接するため、摺動発熱によりスラッジが発生しやすくなることから、封止部材を適切に冷却することも要請されている。 However, since the shaft sealing member is arranged in the seal chamber separated from the crank chamber by the bearing provided on the wall of the housing as a boundary, the oil agitated by the swash plate becomes mist-like. Hard to reach. Therefore, a stable oil supply to the shaft sealing member is required. Further, since the shaft sealing member is in sliding contact with the peripheral surface of the drive shaft, sludge is likely to be generated due to sliding heat generation. Therefore, it is also required to appropriately cool the sealing member.
このため、従来においては、クランク室とシール室とをオイル供給通路で接続し、ハウジングの内壁面に付着したオイルをシール室に導くとともに、シール室とクランク室とをオイル排出通路で接続して、シール室に導かれたオイルをクランク室に排出する構成が提案されている。ここで、オイル排出通路は、駆動軸と軸封部材が接触する最も低い位置よりも上側で、かつ駆動軸の軸心よりも下側に配置されており、シール室に導入されたオイルを着実に軸封部材と駆動軸の摺動面に接触させるとともに、必要以上にシール室にオイルを停留させないようにしている(第1従来技術:特許文献1参照)。 For this reason, conventionally, the crank chamber and the seal chamber are connected by an oil supply passage, the oil adhering to the inner wall surface of the housing is guided to the seal chamber, and the seal chamber and the crank chamber are connected by an oil discharge passage. , A configuration has been proposed in which the oil guided to the seal chamber is discharged to the crank chamber. Here, the oil discharge passage is arranged above the lowest position where the drive shaft and the shaft sealing member come into contact with each other and below the axis of the drive shaft, and the oil introduced into the seal chamber is steadily transferred. The shaft sealing member and the sliding surface of the drive shaft are brought into contact with each other, and oil is prevented from staying in the seal chamber more than necessary (see 1st prior art: Patent Document 1).
また、駆動軸に、軸方向に穿設されて吸入室と連通する放圧通路と、径方向に穿設されて前記放圧通路とシール室とを連通する径方向通路とを設け、クランク室内の冷媒をクランク室と吸入室との差圧を利用して積極的にシール室に導くと共に、シール室に供給されたオイルを、径方向通路および放圧通路を介して吸入室へ放出させるようにした構成や(第2従来技術:特許文献2参照)、駆動軸の中心に軸方向に沿って延びる通路を形成し、この軸方向通路から径方向に分岐してシール室に接続する第1の通路と、軸方向通路から径方向に分岐してクランク室に接続する第2の通路と、を設け、第2の通路に駆動軸の回転による遠心力によって開閉する弁を設け、高速回転時に第2の通路を閉じ、低速回転時に第2の通路を開放するようにした構成等も提案されている(第3従来技術:特許文献3参照)。 Further, the drive shaft is provided with a pressure discharge passage that is bored in the axial direction and communicates with the suction chamber, and a radial passage that is bored in the radial direction and communicates with the pressure discharge passage and the seal chamber. The refrigerant is positively guided to the seal chamber by using the differential pressure between the crank chamber and the suction chamber, and the oil supplied to the seal chamber is discharged to the suction chamber through the radial passage and the pressure release passage. (2nd prior art: see Patent Document 2), a passage extending along the axial direction is formed at the center of the drive shaft, and the first is connected to the seal chamber by branching in the radial direction from this axial passage. And a second passage that branches radially from the axial passage and connects to the crank chamber, and a valve that opens and closes by centrifugal force due to the rotation of the drive shaft is provided in the second passage during high-speed rotation. A configuration in which the second passage is closed and the second passage is opened at low speed rotation has also been proposed (see Third Conventional Technology: Patent Document 3).
しかしながら、第1従来技術においては、ハウジングの壁面に付着したオイルを重力によってオイル供給通路を介してシール室に導くものであり、積極的にオイルをシール室に吸引する構成ではないので、シール室への冷媒の供給不足により、シール室の温度上昇を招くと共に、駆動軸と軸封部材との摺動部の潤滑不良を招く恐れがある。 However, in the first conventional technique, the oil adhering to the wall surface of the housing is guided to the seal chamber through the oil supply passage by gravity, and the oil is not positively sucked into the seal chamber. Insufficient supply of oil to the seal chamber may cause the temperature of the seal chamber to rise and cause poor lubrication of the sliding portion between the drive shaft and the shaft sealing member.
これに対して、第2従来技術においては、シール室内のオイルがクランク室と吸入室との圧力差により吸引されるので、クランク室の壁面に付着したオイルを積極的にシール室に導くことができ、また、シール室にオイルが停留することもなくなる。しかしながら、第2従来技術は、クランク室の作動流体がシール室に接続された径方向通路と放圧通路を介してのみ吸入室へ放出される構成であるので、クランク室と吸入室との差圧がある限り、クランク室内のオイルが放圧通路を介して流出され、クランク室内の全てのオイルがシール室を経由して吸入室へ放出されることが懸念される。 On the other hand, in the second conventional technique, the oil in the seal chamber is sucked by the pressure difference between the crank chamber and the suction chamber, so that the oil adhering to the wall surface of the crank chamber can be positively guided to the seal chamber. It can also be done, and oil does not stay in the seal chamber. However, in the second conventional technique, the working fluid of the crank chamber is discharged to the suction chamber only through the radial passage and the pressure release passage connected to the seal chamber, so that the difference between the crank chamber and the suction chamber. As long as there is pressure, there is concern that the oil in the crank chamber will flow out through the pressure release passage and all the oil in the crank chamber will be discharged to the suction chamber via the seal chamber.
この点、第3従来技術においては、駆動軸に、シール室と軸方向通路とを接続する第1の通路に加えて、クランク室と軸方向通路とを接続可能とする第2の通路が追加されており、第2の通路からの冷媒ガスの放出により、第1の通路を介してオイルが放出される量を相対的に低減させる効果が得られる。さらに、第2の通路には駆動軸の回転による遠心力によって開閉する弁が設けられており、以下のような効果が期待される。
まず、高速回転時には、第2の通路が閉じられるので、斜板の回転によりクランク室の壁面に跳ねかけられたオイルが、壁面を伝ってクランク室と吸入室との圧力差によりオイル供給通路を介してシール室に導入され、その後第1の通路及び軸方向通路を介して吸入室に放出される。これにより、シール室にオイルを積極的に導入して軸封部材の信頼性を確保するとともに、クランク室内の過剰なオイルを排出してオイルの撹拌によるクランク室の温度上昇を防ぐことが可能となる。
また、低速運転時には、第2の通路に設けられた弁が開くので、クランク室内の作動流体は、駆動軸の第2の通路から軸方向通路を介して吸入室に排出される。ここで、第2の通路の周辺は斜板の回転によりオイルが外周側にはじかれてオイルプアな状態になっているので、第2の通路を介して駆動軸の軸方向通路に流入するオイルは抑えられ、冷媒ガスのみが軸方向通路に流入される。
このため、駆動軸の軸方向通路には第2の通路を介して冷媒ガスが流入されることから、シール室から第1の通路を介して軸方向通路に流入されるオイル(吸入室に排出されるオイル)が相対的に減少し、これにより低速運転時にはクランク室内にオイルを保持して機械部品の潤滑に供することが可能となる。
In this regard, in the third prior art, in addition to the first passage connecting the seal chamber and the axial passage, a second passage capable of connecting the crank chamber and the axial passage is added to the drive shaft. By releasing the refrigerant gas from the second passage, the effect of relatively reducing the amount of oil released through the first passage can be obtained. Further, the second passage is provided with a valve that opens and closes by centrifugal force due to the rotation of the drive shaft, and the following effects are expected.
First, since the second passage is closed during high-speed rotation, the oil splashed on the wall surface of the crank chamber due to the rotation of the swash plate travels along the wall surface and passes through the oil supply passage due to the pressure difference between the crank chamber and the suction chamber. It is introduced into the seal chamber through and then discharged into the suction chamber via the first passage and the axial passage. This makes it possible to actively introduce oil into the seal chamber to ensure the reliability of the shaft seal member, and to discharge excess oil in the crank chamber to prevent the temperature of the crank chamber from rising due to oil agitation. Become.
Further, during low-speed operation, the valve provided in the second passage is opened, so that the working fluid in the crank chamber is discharged from the second passage of the drive shaft to the suction chamber via the axial passage. Here, since the oil is repelled to the outer peripheral side by the rotation of the sloping plate and is in an oil-poor state around the second passage, the oil flowing into the axial passage of the drive shaft via the second passage It is suppressed and only the refrigerant gas flows into the axial passage.
Therefore, since the refrigerant gas flows into the axial passage of the drive shaft through the second passage, the oil flowing into the axial passage from the seal chamber through the first passage (discharged to the suction chamber). The amount of oil produced) is relatively reduced, which makes it possible to retain the oil in the crank chamber and lubricate the mechanical parts during low-speed operation.
しかしながら、このような構成においては、回転数の変動により第1の通路を流れるオイルの比率が変わるため、回転数が変化した直後においては、クランク室内のオイル量が適正レベルにならない不都合がある。たとえば、所定時間高速回転が続くと、クランク室内のオイルは第1通路を介して排出され、クランク室内のオイルが減少することになる。その後低速回転に移行すると、第2の通路に設けられた弁が開き、第1の通路から排出されるオイル量を低減してクランク室内にオイルを保持するように働くが、既に、クランク室内は、高速運転時に余剰なオイルを排出してしまっており、オイルが減少した状態となっている。特にアイドル状態まで回転数が下がると、吐出容量を最大にするために圧力制御弁が給気通路を閉鎖してクランク室の圧力を下げるように作動するため、吐出室からクランク室への作動流体の供給が停止され、クランク室のオイルが不足した状態のままとなり、信頼性を損なう恐れがある。 However, in such a configuration, since the ratio of the oil flowing through the first passage changes due to the fluctuation of the rotation speed, there is a disadvantage that the amount of oil in the crank chamber does not reach an appropriate level immediately after the rotation speed changes. For example, if the high-speed rotation continues for a predetermined time, the oil in the crank chamber is discharged through the first passage, and the oil in the crank chamber is reduced. After that, when the rotation shifts to low speed, the valve provided in the second passage opens to reduce the amount of oil discharged from the first passage and work to retain the oil in the crank chamber. , Excess oil has been discharged during high-speed operation, and the oil has decreased. Especially when the rotation speed drops to the idle state, the pressure control valve closes the air supply passage to reduce the pressure in the crank chamber in order to maximize the discharge capacity, so that the working fluid from the discharge chamber to the crank chamber The supply of oil is stopped and the oil in the crank chamber remains insufficient, which may impair reliability.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、オイルを積極的にシール室に供給して軸封部材の良好な潤滑を確保すると共に軸封部材の冷却を促進する一方、回転数に拘わらずクランク室のオイル不足を回避することが可能な可変容量斜板式圧縮機を提供することを主たる課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the oil is positively supplied to the sealing chamber to ensure good lubrication of the shaft sealing member and promote cooling of the shaft sealing member, while rotating the number of revolutions. Despite this, the main issue is to provide a variable displacement swash plate compressor that can avoid a shortage of oil in the crank chamber.
上記課題を達成するために、本発明に係る圧縮機は、クランク室を画成すると共に、吸入室および吐出室が形成されたハウジングと、前記クランク室を貫通して前記ハウジングにラジアル軸受を介して回転自在に支持され、一端部が前記ハウジングから突出する駆動軸と、前記クランク室に収容され、前記駆動軸の回転に同期して回転する斜板と、前記駆動軸の前記ラジアル軸受よりも前記一端部側に配置され、前記駆動軸と前記ハウジングとの間を封止する軸封部材と、前記ハウジングに形成され、一端が前記クランク室に連通し、他端が前記ラジアル軸受と前記軸封部材との間に形成されたシール室に連通するオイル供給通路と、を備え、 前記クランク室内の圧力を制御して前記斜板の前記駆動軸に対する傾斜角を制御するために、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、この給気通路の開度を調節する圧力制御弁とを有する可変容量斜板式圧縮機において、前記駆動軸に、前記吸入室に連通し、該駆動軸の後端から前端に向かって軸方向に延設された軸孔と、径方向に延設されて前記シール室と前記軸孔とを常時連通する第1の側孔と、径方向に延設されて前記クランク室と前記軸孔とを常時連通する第2の側孔と、を設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the compressor according to the present invention, the crank chamber is defined, and the housing in which the suction chamber and the discharge chamber are formed and the housing through the crank chamber are provided with a radial bearing. A drive shaft that is rotatably supported and one end of which protrudes from the housing, a swash plate that is housed in the crank chamber and rotates in synchronization with the rotation of the drive shaft, and a radial bearing of the drive shaft. A shaft sealing member arranged on the one end side and sealing between the drive shaft and the housing, and a shaft sealing member formed in the housing, one end communicating with the crank chamber and the other end communicating with the radial bearing and the shaft. The discharge chamber is provided with an oil supply passage that communicates with the seal chamber formed between the sealing member and the discharge chamber in order to control the pressure in the crank chamber and control the inclination angle of the swash plate with respect to the drive shaft. In a variable-capacity swash plate type compressor having an air supply passage that communicates with the crank chamber and a pressure control valve that adjusts the opening degree of the air supply passage, the drive shaft communicates with the suction chamber. A shaft hole extending axially from the rear end to the front end of the drive shaft, a first side hole extending radially and always communicating the seal chamber and the shaft hole, and a radial direction. It is characterized in that it is provided with a second side hole that is extended and always communicates with the crank chamber and the shaft hole.
このような構成においては、圧縮機の稼働中は、クランク室の圧力が吸入室の圧力よりも高くなっているので、このクランク室と吸入室との圧力差により、クランク室の駆動軸周囲の冷媒ガスは常時開放されている第2の軸孔を介して軸孔に導かれ、吸入室へ放出される。また、斜板の回転によりクランク室の壁面に跳ねかけられたオイルは、壁面を伝って積極的にオイル供給通路を介してシール室に導かれ、その後、第1の軸孔及び軸孔を介して吸入室へ放出される。 In such a configuration, the pressure in the crank chamber is higher than the pressure in the suction chamber during operation of the compressor. Therefore, the pressure difference between the crank chamber and the suction chamber causes the pressure difference between the crank chamber and the suction chamber to be around the drive shaft of the crank chamber. The refrigerant gas is guided to the shaft hole through the second shaft hole which is always open, and is discharged to the suction chamber. Further, the oil splashed on the wall surface of the crank chamber by the rotation of the swash plate is positively guided to the seal chamber through the oil supply passage along the wall surface, and then through the first shaft hole and the shaft hole. Is released into the inhalation chamber.
したがって、軸孔は、第2の軸孔から導入される冷媒ガスの放出通路としても、第1の軸孔から導入されるオイルの放出通路としても用いられるので、第1の軸孔から軸孔を介して吸入室に放出されるオイル量は、第2の軸孔が設けられていない、又は、第2の軸孔が閉塞されている状態に比べて、相対的に低減することとなる。このため、回転数に拘わらず(高速回転時であっても低速回転時であっても)、オイルをオイル供給通路を介してシール室に積極的に導く一方、シール室から放出されるオイルが過剰になる不都合を回避することが可能となり、軸封部材の潤滑および冷却を図りつつクランク室内のオイルが枯渇する不都合を回避することが可能となる。 Therefore, since the shaft hole is used both as a discharge passage for the refrigerant gas introduced from the second shaft hole and as a discharge passage for the oil introduced from the first shaft hole, the shaft hole is used from the first shaft hole. The amount of oil discharged into the suction chamber through the air is relatively reduced as compared with the state where the second shaft hole is not provided or the second shaft hole is closed. Therefore, regardless of the number of revolutions (whether at high speed or low speed), the oil is positively guided to the seal chamber through the oil supply passage, while the oil released from the seal chamber is released. It is possible to avoid the inconvenience of becoming excessive, and it is possible to avoid the inconvenience of depleting the oil in the crank chamber while lubricating and cooling the shaft sealing member.
上述した作用(シール室への積極的なオイル導入による軸封部材の潤滑および冷却と、過剰なオイル放出の回避)を効果的に得るためには、前記第1の側孔の通路断面を、前記第2の側孔の通路断面よりも小さくすることが望ましい。
また、ラジアル軸受は、プレーンベアリングを用いることが好ましい。プレーンベアリングを用いることで、シール室に導入されたオイルをこのシール室に良好に保持させることが可能となり、軸封部材の良好な潤滑および冷却と、ラジアル軸受(プレーンベアリング)の良好な潤滑を確保することが可能となる。
In order to effectively obtain the above-mentioned actions (lubrication and cooling of the shaft sealing member by actively introducing oil into the seal chamber and avoidance of excessive oil discharge), the passage cross section of the first side hole is formed. It is desirable to make it smaller than the passage cross section of the second side hole.
Further, it is preferable to use a plain bearing as the radial bearing. By using a plain bearing, the oil introduced into the seal chamber can be well retained in this seal chamber, and good lubrication and cooling of the shaft seal member and good lubrication of the radial bearing (plain bearing) can be achieved. It becomes possible to secure.
なお、ラジアル軸受としてプレーンベアリングを用いる場合においては、前記第1の軸孔の通路面積を、前記プレーンベアリングと前記駆動軸との間のクリアランスの面積とほぼ等しくすることが望ましい。
このようにすることで、シール室から吸入室へ放出されるオイルと同程度の量をプレーンベアリングの潤滑用として用いることが可能となり、プレーンベアリングの焼き付きを効果的に抑えることが可能となる。
When a plain bearing is used as the radial bearing, it is desirable that the passage area of the first shaft hole is substantially equal to the clearance area between the plain bearing and the drive shaft.
By doing so, it is possible to use an amount equivalent to the amount of oil discharged from the seal chamber to the suction chamber for lubrication of the plain bearing, and it is possible to effectively suppress seizure of the plain bearing.
また、前記駆動軸に固定されると共に前記ハウジングの内壁面に対して回転自在の支持されたスラストフランジがリンク機構を介して前記斜板に連結されている構成において、前記第1の側孔は、前記駆動軸の前記軸孔に対して前記リンク機構が設けられている側に設けられるとよい。すなわち、前記第1の側孔は、前記駆動軸の軸心と前記リンク機構を含む平面に対して直交する平面であって、前記駆動軸の軸心を含む平面を境として、前記リンク機構が設けられている側に設けられるとよい。
特に、第1の側孔を、リンク機構の回転方向の位相位置に対して±50°の範囲に設けることが好ましい。
このような構成においては、駆動軸とラジアル軸受との間の摺動部にオイルが導かれやすくなり、ラジアル軸受の摺接部における発熱が抑えられ、軸封部材周辺の温度が相対的に低くなり、高温によるスラッジの発生を抑制することが可能となる。
Further, in a configuration in which a thrust flange fixed to the drive shaft and rotatably supported with respect to the inner wall surface of the housing is connected to the swash plate via a link mechanism, the first side hole is formed. , It is preferable that the drive shaft is provided on the side where the link mechanism is provided with respect to the shaft hole. That is, the first side hole is a plane orthogonal to the axial center of the drive shaft and the plane including the link mechanism, and the link mechanism is defined by the plane including the axial center of the drive shaft as a boundary. It is preferable to provide it on the side where it is provided.
In particular, it is preferable to provide the first side hole in a range of ± 50 ° with respect to the phase position in the rotation direction of the link mechanism.
In such a configuration, oil is easily guided to the sliding portion between the drive shaft and the radial bearing, heat generation at the sliding contact portion of the radial bearing is suppressed, and the temperature around the shaft sealing member is relatively low. Therefore, it is possible to suppress the generation of sludge due to high temperature.
以上述べたように、本発明によれば、一端がクランク室に連通し、他端がラジアル軸受と軸封部材との間に形成されたシール室に連通するオイル供給通路を備えた可変容量斜板式圧縮機において、駆動軸に、吸入室に連通し、該駆動軸の後端から前端に向かって軸方向に延設された軸孔と、径方向に延設されて前記シール室と前記軸孔とを常時連通する第1の側孔と、径方向に延設されて前記クランク室と前記軸孔とを常時連通する第2の側孔と、を設けたので、オイルをオイル供給通路を介してシール室に積極的に供給して軸封部材の良好な潤滑を確保すると共に軸封部材の冷却を促進することが可能となり、また、回転数に拘わらずクランク室内のオイル不足を回避することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the variable capacitance diagonal having an oil supply passage having one end communicating with the crank chamber and the other end communicating with the seal chamber formed between the radial bearing and the shaft sealing member. In a plate type compressor, the drive shaft communicates with the suction chamber and extends axially from the rear end to the front end of the drive shaft, and the seal chamber and the shaft extend radially. Since a first side hole for constantly communicating with the hole and a second side hole extending in the radial direction for constantly communicating with the crank chamber and the shaft hole are provided, the oil can be supplied to the oil supply passage. It is possible to positively supply to the seal chamber through the shaft to ensure good lubrication of the shaft seal member and promote cooling of the shaft seal member, and to avoid a shortage of oil in the crank chamber regardless of the number of rotations. It becomes possible.
以下、この発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。
図1及び図2において、圧縮機の一例として冷凍サイクルに用いられる可変容量型斜板式圧縮機が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック1と、このシリンダブロック1のリア側(図中、右側)にバルブプレート2を介して組み付けられたリアヘッド3と、シリンダブロック1のフロント側(図中、左側)を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド4とを有して構成されている。これらフロントヘッド4、シリンダブロック1、バルブプレート2、及び、リアヘッド3は、締結ボルト5により軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIGS. 1 and 2, a variable capacitance type swash plate compressor used in a refrigeration cycle is shown as an example of a compressor. This compressor has a
フロントヘッド4とシリンダブロック1とによって画設されるクランク室6には、一端がフロントヘッド4から突出する駆動軸7がクランク室6を渡すように収容されている。この駆動軸7のフロントヘッド4から突出した部分には、車両のエンジンにベルトを介して連結される図示しない駆動プーリが固定される。また、この駆動軸7の一端側は、フロントヘッド4との間に設けられた軸封部材10を介してフロントヘッド4との間が気密よく封じられ、駆動軸7に沿った冷媒漏洩を防止するようにしている。
The
そして、駆動軸7の一端側は、フロントヘッド4の軸封部材10よりもクランク室側に収容されたラジアル軸受11にて回転自在に支持され、駆動軸7の他端側は、シリンダブロック1に収容されたラジアル軸受12にて回転自在に支持されている。これらラジアル軸受11,12は、周知のプレーンベアリングで構成されている。プレーンベアリングは円環状であり、鋼製の裏金と、この裏金の内径側に形成された、固体潤滑剤を含む摺動層とで多層的に構成されている。
Then, one end side of the
シリンダブロック1には、前記ラジアル軸受12が収容される支持孔13と、この支持孔13を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア14とが形成されており、それぞれのシリンダボア14には、片頭ピストン15が往復摺動可能に挿入されている。この片頭ピストン15は、シリンダボア14内に挿入される頭部15aと、クランク室6に突出する係合部15bとを軸方向に接合して形成されている。
The
前記駆動軸7には、クランク室6内において、該駆動軸7と一体に回転するスラストフランジ17が固定されている。このスラストフランジ17は、駆動軸7に対して略垂直に形成されたフロントヘッド4の内壁面に対して環状のスラスト軸受18を介して回転自在に支持されている。このスラストフランジ17には、リンク機構19を介して斜板20が連結されている。
A
斜板20は、駆動軸7上に摺動自在に設けられたヒンジボール21を中心に傾動可能に取り付けられているもので、リンク機構19を介してスラストフランジ17の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板20の周縁部には、前後に配された一対のシュー22を介して片頭ピストン15の前記係合部15bが係留されている。
The
したがって、駆動軸7が回転すると、これに伴って斜板20が回転し、この斜板20の回転運動がシュー22を介して片頭ピストン16の往復直線運動に変換され、シリンダボア内において片頭ピストン16とバルブプレート2との間に形成される圧縮室23の容積が変更されるようになっている。
Therefore, when the
リアヘッド3には、吸入室31とこの吸入室31の外側に形成された吐出室32とが形成されている。また、バルブプレート2は、吸入室31と圧縮室23とを吸入弁(図示せず)を介して連通する吸入孔24と、吐出室32と圧縮室23とを吐出弁(図示せず)を介して連通する吐出孔25とが形成されている。
The
前記シリンダブロック1やバルブプレート2、リアヘッド3には、吐出室32とクランク室6とを連通する給気通路26が形成されている。そして、この給気通路26の開度は、圧力制御弁27によって調節され、この圧力制御弁27によって、給気通路26を通って吐出室32からクランク室6へ流入する冷媒流量が調節され、クランク室6の圧力が制御されるようになっている。
The
圧力制御弁27は、それ自体周知のもので、例えば、圧縮機の吸入圧力に応動するダイヤフラムと、ソレノイドの通電量により変位するプランジャと、ダイヤフラムの動き及びソレノイドへの通電量(プランジャの動き)に応じて給気通路の開度を変更する弁体とを備え、熱負荷が高くなり(車室内が暑くなり)、吸入圧力が高くなると共に通電量が大きくなると、弁口を閉じる方向に弁体が動き、吐出室32からクランク室6へ供給される冷媒量が減少、又は、停止し、クランク室圧を低下させて斜板20の揺動角を大きくするようにしている(図1参照)。また、熱負荷が中負荷から低負荷となり(車室内が冷えてきて)、吸入圧力が低くなると共にソレノイドへの通電量が小さくなると、弁口を開く方向に弁体が動き、吐出室32からクランク室6へ供給される冷媒量が増加し、クランク室圧を増加させて斜板20の揺動角を小さくするようにしている(図2参照)。
The
図3にも示されるように、軸封部材10とラジアル軸受11は軸方向に間隔を開けて配設され、フロントヘッド4のボス部4aの内面と駆動軸7の周面との間で軸封部材10とラジアル軸受11とによって区画形成された環状のシール室33が形成されている。また、フロントヘッド4には、駆動軸7の上方に位置する内壁面4aのスラスト軸受18を受ける軸受面、より具体的には、図示するようにスラスト軸受18をニードルローラ18aとこれを保持するスラストレース18bとによって構成する場合には、フロントヘッド4のスラストレース18bを受ける部分に潤滑油を導く案内溝34が下方に向って延設されている。
そして、案内溝34(クランク室6)とシール室33とは、駆動軸7の軸線に対して所定の角度でフロントヘッド4に穿設されたオイル供給通路35によって接続されており、このオイル供給通路35を介して、案内溝34に導入された潤滑油をシール室33に供給するようにしている。
ここで、オイル供給通路35は、案内溝34を伝って降下する潤滑油を受け止めることができるよう、案内溝34の直下に開口されており、案内溝34を伝って降下する潤滑油の大部分を導入できるようにしている。
As shown in FIG. 3, the
The guide groove 34 (crank chamber 6) and the
Here, the
ところで、前記駆動軸7には、以下述べる放出通路40が設けられている。この放出通路40と、駆動軸7とバルブプレートとの間に配設されたスペーサ28に形成されている通孔28a、及び、バルブプレート2に形成されたオリフィス孔2aとにより、クランク室6と吸入室31とを連通する抽気通路を形成している。
By the way, the
駆動軸7に形成される放出通路40は、駆動軸7の軸心上に後端から前端近傍にかけて形成された軸孔41と、駆動軸7の前端近傍において径方向に形成され、一端が軸孔41に連通し、他端がシール室33に開口する第1の側孔42と、駆動軸7の中程において径方向に形成され、一端が軸孔41に連通し、他端がクランク室6に開口する第2の側孔43とを有している。
The
図4にも示されるように、第1の側孔42の通路断面(断面積S1)は、第2の側孔43の通路断面(断面積S2)よりも小さく形成され、この例では、第1の軸孔42の直径は、第2の軸孔43の直径の半分よりも小さく形成されている。
As also shown in FIG. 4, the passage cross section (cross-sectional area S1) of the
また、第1の側孔42の通路断面(断面積S1)は、ラジアル軸受11としてのプレーンベアリングと駆動軸7との間のクリアランスαの面積にほぼ等しく設定されている。
Further, the passage cross section (cross-sectional area S1) of the
以上の構成において、圧縮機の高速回転時においては、クランク室に貯められているオイルが斜板によって掻き上げられてフロントヘッドの内面(クランク室の壁面)に付着し、この内面を伝って流下する。この内面を伝って流下するオイルは、案内溝34からオイル供給通路35に至ると、クランク室6と吸入室31との差圧により吸引されるので、このオイル供給通路35を介してシール室33へ積極的に導かれる。このシール室33に導入されたオイルは、軸封部材10と回転する駆動軸7との摺接部の潤滑に供された後、クランク室6と吸入室31との差圧により、第1の側孔42を介して軸孔41に吸引され、シール室33に停留することなく駆動軸7の放出通路40を介して吸入室31に放出される。
In the above configuration, when the compressor rotates at high speed, the oil stored in the crank chamber is scraped up by the swash plate, adheres to the inner surface of the front head (the wall surface of the crank chamber), and flows down along this inner surface. To do. When the oil flowing down along the inner surface reaches the
一方、駆動軸7のクランク室6に露出している部分、すなわち、第2の側孔43の周辺は、斜板20の回転によりオイルが外周側にはじき飛ばされてオイルプアな状態になっていることに加え、駆動軸7の回転による遠心力で第2の側孔43を介してオイルの流入は抑えられているが、クランク室6と吸入室31との差圧により、クランク室内の冷媒ガスは第2の側孔43を介して軸孔41に流入され、吸入室3へ放出される。
On the other hand, the portion of the
したがって、軸孔41を通って吸入室31に放出されるオイルは、第1の側孔42を介してのみ軸孔41に導入され、吸入室31に放出される冷媒ガスは、主として第2の側孔43を介して軸孔41に導入されることになる。このため、駆動軸7の軸孔41は、冷媒ガスの放出通路としてもオイルの放出通路としても用いられるので、第1の側孔42を介して軸孔41に導かれるオイルは、第2の側孔43が存在しない場合、又は、第2の側孔43が閉塞されている場合に比べて相対的に少ない量となり、クランク室内のオイルが過剰に放出されることが無くなる。
Therefore, the oil discharged into the
その後、この状態からアイドル運転まで回転数が下がり、図2で示す状態から、吐出容量を最大にするために圧力制御弁により給気通路を閉鎖して吐出室32からクランク室6へ作動流体の供給が停止された場合でも、クランク室6にはオイルが停留されているので、圧縮機内部の良好な潤滑を維持することが可能となる。
After that, the rotation speed decreases from this state to idle operation, and from the state shown in FIG. 2, the air supply passage is closed by the pressure control valve in order to maximize the discharge capacity, and the working fluid is transferred from the
発明者らが、以下の供試品を用いて耐久試験を行い、軸封部材10の温度、軸封部材10と駆動軸7の摺接箇所のスラッジの発生の有無、及び、ラジアル軸受(プレーンベアリング)11の摺動層の摩耗・剥離の状態を測定したところ、以下の表1で示す結果が得られた。
<供試品>
・第1の側孔42の直径:(1)なし、(2)0.8mm、(3)1.5mm、(4)2.0mm
・第2の側孔43の直径:4.0mm
・軸孔41の直径:6.0mm
・オリフィス孔2aの直径:1.5mm
<耐久試験条件>
回転数:9000r/min
吐出圧/吸入圧:1.5MPa/0.23MPa
蒸発器負荷:9kW
運転モード:断続運転(on/off:20秒/10秒)
耐久時間:180時間
The inventors conducted a durability test using the following specimens, and found out the temperature of the
<Sample>
-Diameter of the first side hole 42: (1) None, (2) 0.8 mm, (3) 1.5 mm, (4) 2.0 mm
-Diameter of the second side hole 43: 4.0 mm
-Diameter of shaft hole 41: 6.0 mm
-Diameter of
<Durability test conditions>
Rotation speed: 9000r / min
Discharge pressure / suction pressure: 1.5 MPa / 0.23 MPa
Evaporator load: 9 kW
Operation mode: Intermittent operation (on / off: 20 seconds / 10 seconds)
Endurance time: 180 hours
この結果から分かるように、第1の側孔42が無い場合には、軸封部材10の温度(シール室33の温度)が相対的に高くなり、駆動軸10の軸封部材10と摺接する部位にスラッジの発生が確認された。このため、シール機能が損なわれ、オイル漏れを招く恐れがある。
As can be seen from this result, when the
一方、第1の側孔42を設けたものは、いずれも軸封部材10の温度が10度前後低下し、スラッジの発生が認められなかった。このことより、第2の側孔43に加えてさらに第1の側孔42を設けることにより、軸封部材10が冷却され、オイル漏れが有効に抑えられることが確認された。
On the other hand, in all of the cases provided with the
しかしながら、第1の側孔42の径がφ2である供試品(4)においては、プレーンベアリングの摺動層の磨耗が確認された。ここで、ラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸7との間のクリアランスの面積と、第1の側孔43の面積の関係について着目してみると、ラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸7との間のクリアランスの面積が約1.5mm2であるのに対し、第1の側孔の断面積はそれぞれ、(2)0.5mm2、(3)1.5mm2、(4)3.1mm2となり、(4)においては第1の側孔42の面積がラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸7との間のクリアランスαの面積よりも大きくなっている。このことから、第1の側孔42の径が、ラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸7との間のクリアランスαの面積に相当する径より大きくなると、シール室33で保持されるオイルが少なくなり、ラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸7との間のクリアランスαに十分にオイルが行き渡らなくなると考えられる。
However, in the specimen (4) in which the diameter of the
したがって、クランク室6のオイルを回転数に拘わらずに保持する必要からクランク室6に常時連通する第2の側孔43を設ける場合においても、軸封部材10の摺動発熱による高温化を防ぐためにシール室33のオイルの流動性を高める必要があり、その要請を満たすためには、第1の側孔42の径は大きくする方がいいが、シール室33に保持されるオイルの減少によるラジアル軸受(プレーンベアリング)11の摩耗を避けるためには第1の側孔42の径を大きくし過ぎることを避ける必要がある。このため、上述の例においては、これらを両立させるために、第1の側孔42の面積をラジアル軸受(プレーンベアリング)11と駆動軸との間のクリアランスの面積(約1.5mm2)と同程度(φ1.4mmの場合、1.5mm2)にしてシール室33のオイルの流動性を確保しつつラジアル軸受(プレーンベアリング)11の潤滑を確保して摩耗を防ぐことが望ましい。
Therefore, since it is necessary to hold the oil in the
なお、上記の試験において、前記第1の側孔42は、図5に示されるように、斜板20とスラストフランジ17とを連結するリンク機構19の位相位置と略同一となる駆動軸7の回転方向の位相位置に配されている。すなわち、駆動軸7のピストン15の下死点に対応する周方向位置を基準にすると、第1の側孔42の回転方向の位相角θは、ピストンの上死点に対応する周方向位置の位相角(180°)とほぼ同じとなっている。
In the above test, as shown in FIG. 5, the
次に、発明者らは、ピストンの下死点に対応する駆動軸7の周方向位置を基準として、第1の側孔42の位相角θを異ならせた供試品((1)〜(5))を用いて耐久試験を行い、軸封部材10から漏れが検出されるまでの時間を計測したところ、下記の表2で示す結果が得られた。
<供試品>
第1の側孔42の開口位置:図6に示されるように、下死点に対応する駆動軸7の周方向位置から駆動軸7の進角方向に向かって位相角θを以下のように異ならせた5つの供試品を用意した。
・ 15°
・ 80°
・ 130°
・ 215°
・ 245°
・第2の側孔43の開口位置:第1の側孔42と同位相
・第1の側孔42の直径:1.5mm
・第2の側孔43の直径:4.0mm
・軸孔41の直径:6.0mm
・オリフィス孔2aの直径:1.5mm
<耐久試験条件>
運転モード:オフモード耐久試験+低温運耐久試験+複合運転耐久試験
Next, the inventors have different phase angles θ of the
<Sample>
Opening position of the first side hole 42: As shown in FIG. 6, the phase angle θ is set as follows from the circumferential position of the
・ 15 °
・ 80 °
・ 130 °
・ 215 °
・ 245 °
-Opening position of the second side hole 43: in phase with the first side hole 42-Diameter of the first side hole 42: 1.5 mm
-Diameter of the second side hole 43: 4.0 mm
-Diameter of shaft hole 41: 6.0 mm
-Diameter of
<Durability test conditions>
Operation mode: Off mode endurance test + low temperature luck endurance test + combined operation endurance test
この結果から、第1の側孔42がフロント側から見て、第1象限、第2象限に設けられている供試品(3),(4),(5)は1000時間近傍まで漏れは検出されず、特に供試品(3),(4)が高い耐久性を示している。
運転中の可変斜板圧縮機において、ピストン15の圧縮反力は、斜板20、リンク機構19、スラストフランジ17を介して駆動軸7に作用しており、この力はスラスト軸受18とラジアル軸受(プレーンベアリング)11に支承される。即ち、図6の矢印で示されるように、駆動軸7はラジアル軸受11の所定箇所を押圧する。
From this result, when the
In the variable swash plate compressor during operation, the compression reaction force of the
ここで、軸封部材10近傍のフロント側のラジアル軸受11が駆動軸7から受ける力を解析すると、駆動軸7は、正面から見ると、第2象限の部分において軸受11に支承されており(矢印で示す位置において、駆動軸7がラジアル軸受11を押し付けており)、その反対側の第4象限の部分においてラジアル軸受11と駆動軸7の間にクリアランスCが生じている(図は理解のため誇張して記載されている)。シール室33とクランク室6はこのクリアランスCを介しても連通することとなり、クランク室6のオイルやガスがクリアランスCを介してシール室33にも導かれる。そして、シール室33に導かれたオイルやガスは、第1の側孔42を介して軸孔41から吸入室31に吸引される。
Here, when the force received from the
(3),(4)の供試品においては、図7にも示されるように、第1の側孔42が設けられている回転方向の位相位置は、駆動軸7とラジアル軸受11の摺接箇所Sの回転方向の前側(±50°の範囲)に位置している。このため、ガスやオイルは第1の側孔42を介して吸引されることから、第1の側孔42に近い部分にオイルやガスが集中しやすくなり、回転方向前側のクリアランスCに導かれたオイルは駆動軸7の回転に伴い駆動軸7とラジアル軸受11との摺動部Sに導かれやすくなる。これによりラジアル軸受11の摺接部Sにおける発熱が抑えられ、軸封部材周辺の温度も相対的に低くなり、高温によるスラッジの発生が抑制されたと考えられる。
In the specimens (3) and (4), as shown in FIG. 7, the phase position in the rotation direction in which the
これに対して、(1),(2)の供試品においては、第1の側孔42が設けられている位相位置から駆動軸7とラジアル軸受11との摺接部Sまでの距離が離れているため、クリアランスCを介してクランク室6から吸い込まれたガス中のオイルは、軸受表面にとどまらないうちに第1の側孔42に吸い込まれてしまう。これによりクリアランスCに導かれたオイルは、駆動軸7とラジアル軸受11との摺動部Sに十分に導かれず、摺接部Sの潤滑が不十分となり、摺接部Sの発熱を招き、ひいては軸封部材周辺の温度が相対的に高くなりスラッジの発生を招いてオイル漏れを起こしたと考えられる。
On the other hand, in the specimens (1) and (2), the distance from the phase position where the
したがって、前記耐久試験の結果から、第1の側孔42は、駆動軸7の軸孔41に対してリンク機構19が設けられている側、すなわち、駆動軸7の軸心とリンク機構19の中心を含む平面α(図5に示す)に対して直交する平面であって、駆動軸7の軸心を含む平面β(図5に示す)を境として、リンク機構19が設けられている側に設けることが望ましく、より好ましくは、リンク機構19の回転方向の位相位置に対して±50°の範囲に設けるとよい。
Therefore, from the result of the durability test, the
1 シリンダブロック
2 バルブプレート
3 リアヘッド
4 フロントヘッド
6 クランク室
7 駆動軸
10 軸封部材
11,12 ラジアル軸受
26 給気通路
27 圧力制御弁
31 吸入室
32 吐出室
33 シール室
35 オイル供給通路
40 放出通路
41 軸孔
42 第1の側孔
43 第2の側孔
1
Claims (6)
前記クランク室を貫通して前記ハウジングにラジアル軸受を介して回転自在に支持され、一端部が前記ハウジングから突出する駆動軸と、
前記クランク室に収容され、前記駆動軸の回転に同期して回転する斜板と、
前記駆動軸の前記ラジアル軸受よりも前記一端部側に配置され、前記駆動軸と前記ハウジングとの間を封止する軸封部材と、
前記ハウジングに形成され、一端が前記クランク室に連通し、他端が前記ラジアル軸受と前記軸封部材との間に形成されたシール室に連通するオイル供給通路と、を備え、
前記クランク室内の圧力を制御して前記斜板の前記駆動軸に対する傾斜角を制御するために、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、この給気通路の開度を調節する圧力制御弁とを有する可変容量斜板式圧縮機において、
前記駆動軸に、
前記吸入室に連通し、該駆動軸の後端から前端に向かって軸方向に延設された軸孔と、
径方向に延設されて前記シール室と前記軸孔とを常時連通する第1の側孔と、
径方向に延設されて前記クランク室と前記軸孔とを常時連通する第2の側孔と、
を設けたことを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。 A housing in which a crank chamber is defined and a suction chamber and a discharge chamber are formed,
A drive shaft that rotatably supports the housing through the crank chamber via a radial bearing and one end of which protrudes from the housing.
A swash plate housed in the crank chamber and rotating in synchronization with the rotation of the drive shaft,
A shaft sealing member arranged on one end side of the drive shaft with respect to the radial bearing and sealing between the drive shaft and the housing.
An oil supply passage formed in the housing, one end communicating with the crank chamber and the other end communicating with the seal chamber formed between the radial bearing and the shaft sealing member.
In order to control the pressure in the crank chamber and control the inclination angle of the swash plate with respect to the drive shaft, the air supply passage communicating the discharge chamber and the crank chamber and the opening degree of the air supply passage are adjusted. In a variable displacement swash plate compressor with a pressure control valve
On the drive shaft
A shaft hole that communicates with the suction chamber and extends axially from the rear end to the front end of the drive shaft.
A first side hole extending in the radial direction and always communicating the seal chamber and the shaft hole,
A second side hole extending in the radial direction and always communicating the crank chamber and the shaft hole,
A variable-capacity swash plate compressor characterized by the provision of.
前記第1の側孔は、前記駆動軸の前記軸孔に対して前記リンク機構が設けられている側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の可変容量斜板式圧縮機。 A thrust flange fixed to the drive shaft and rotatably supported with respect to the inner wall surface of the housing is connected to the swash plate via a link mechanism.
The variable capacitance according to any one of claims 1 to 4, wherein the first side hole is provided on the side of the drive shaft on which the link mechanism is provided with respect to the shaft hole. Slanted plate compressor.
The variable capacitance swash plate compressor according to claim 5, wherein the first side hole is provided in a range of ± 50 ° with respect to a phase position in the rotation direction of the link mechanism.
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- 2020-02-19 JP JP2020026029A patent/JP2020165425A/en active Pending
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