JP3631344B2

JP3631344B2 - 斜板式コンプレッサ

Info

Publication number: JP3631344B2
Application number: JP30493996A
Authority: JP
Inventors: 幸生梅村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH09203378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板式コンプレッサに用いられるピストンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
自動車用空気調和装置に使用される斜板式コンプレッサには、駆動軸に対する斜板の傾斜角度が一定とされた固定斜板式コンプレッサや、同傾斜角度が可変とされた容量可変斜板式コンプレッサがある。
【０００３】
これら斜板式コンプレッサは、駆動軸と同期回転される円板状の斜板を有し、駆動軸を回転させると、傾斜状態の斜板が、いわゆるみそすり回転運動してシリンダ室内のピストンを往復動させるようにしたものである。
【０００４】
例えば、容量可変斜板式コンプレッサには、シューを介してピストンと斜板とを直接連結したものがある（特公昭６４−１６６８号公報参照）。この直結式の容量可変斜板式コンプレッサは、図１０に示すように、各ピストン２２が、シリンダブロック１２に形成されたシリンダ室１２ａ内を往復動するピストン本体部２２ａと、斜板４３と係合する断面略Ｕ字形状を有する凹所が形成されたピストン基端部２２ｂとからなり、ピストン基端部２２ｂの両側内面の対向する位置に形成された２つの球面凹部に略半球状のシュー２３，２３が配置され、両シュー２３，２３により斜板４３外周部の表裏両平坦面が摺動自在に挟持され、駆動軸１１の回転による斜板４３のみそすり運動がピストン２２の往復運動に変換されるようになっている。
【０００５】
そして、コンプレッサには、ピストン２２の外周面とシリンダ室１２ａの内周面との摺動部に十分な潤滑油が供給されるようにし、ピストンの円滑な往復動を確保すると共に摺動部の磨耗を抑えて耐久性を高める要請が強い。
【０００６】
本発明は、かかる要請を満足するためになされたものであり、簡便な構造でかつ安価に、ピストンの円滑な往復動を確保し得る斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、駆動軸を回転自在に支持すると共にピストンを往復動自在に収容するシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、前記駆動軸の回転に伴って回転する斜板と、を備え、前記ピストンの基端部に形成した凹所内に配置したシューを介して前記斜板の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸の回転により前記斜板を回転させてピストンの本体部を前記シリンダ室内で往復動させる斜板式コンプレッサにおいて、前記ピストン本体部に、前記斜板の回転方向に沿って貫通する貫通部を形成し、前記斜板の回転力の影響を受けてシリンダ室内周面に押し付けられる側の前記ピストンの摺動部分の面積を大きくしたことを特徴とする斜板式コンプレッサである。
【０００８】
このように構成した本発明によれば、貫通部を設けることで、斜板の回転方向を基準として、当該回転方向に沿う上流側および下流側に向かって開口する開口部が形成されることになる。潤滑油は、斜板に付着し、シューに衝突して剥離し、さらに貫通部を経て、斜板回転方向に沿う上流側および下流側の両方の開口部からシリンダ室の内壁面に向けて供給される。このためシリンダ室の内壁面は十分かつ均一に潤滑油で濡らされることになり、シリンダ室の内壁面の磨耗、ピストンのコーティングの磨耗や剥離が防止され、ピストンの円滑な往復動が長期間に亘って確保される。さらに、斜板の回転力の影響を受けてシリンダ室内周面に強く押し付けられる側の摺動部分の面積を大きく取ることにより、ピストンの円滑な往復動が達成される。
【０００９】
また、前記ピストンは鋳造又は鍛造により形成すると共に、前記貫通部を中子を使用せず、かつ、当該貫通部が開口する方向に沿って離反自在な型を用いて形成するのが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、分割型を利用した鋳造又は鍛造により本体部と基端部とを有するピストンを一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造又は鍛造により一体的に製作するピストンや、別体となったピストン本体部と基端部とを溶接により一体的に結合して製作するピストンに比べて、比較的簡便かつ安価にピストンを製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る斜板式コンプレッサを図面に基づいて説明する。
【００１３】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１に係る容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図、図２は、図１に示されるピストンを示す外観斜視図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、同ピストンの正面図、平面図、底面図および左側面図、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図３（Ａ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、図３（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図および図３（Ｄ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図であり、図１０に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。
【００１４】
図１に示す本実施の形態の容量可変斜板式コンプレッサ１０は、駆動軸１１を回転自在に支持すると共にピストン３２を往復動自在に収容するシリンダ室１２ａが形成されたシリンダブロック１２と、駆動軸１１の回転に伴って回転する斜板４３とを有している。そして、ピストン３２の基端部３２ｂに形成された凹所３３内に配置したシュー２３を介して斜板４３の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸１１の回転により斜板４３を回転させてピストン３２をシリンダ室１２ａ内で往復動させるようになっている。
【００１５】
さらに詳述すれば、シリンダブロック１２は、駆動軸１１の周りに円周方向等間隔に複数個のシリンダ室１２ａが形成されている。このシリンダブロック１２は、耐摩耗性のある材料、例えば、高シリコン材含有アルミニウム合金をダイキャスト成形したものであり、潤滑油の保持に優れ、ピストン３２を円滑に摺動し得る。
【００１６】
シリンダブロック１２の図中左手側には、内部にクランク室１３が形成されたフロントハウジング１４が設けられ、図中右手側には、内部に帰還冷媒が流入する吸入室１５や、圧縮された冷媒が導かれる吐出室１６が形成されたリヤーハウジング１７がバルブシート１８を介して設けられ、図示しないボルトにより３者一体的に連結されている。バルブシート１８の両面には、弁形成プレートがそれぞれ設けられ、吐出室１６側には、吐出弁用のリテーナ４９が取り付けられている。なお、図中符号「４７」および「４８」は、バルブシート１８に形成した吸入口および吐出口を示している。
【００１７】
クランク室１３内には、駆動軸１１に対して傾斜角（駆動軸１１の軸線に直交する面に対する傾斜角をいう）が可変に斜板４３が設けられ、この斜板４３にピストン３２が半球状のシュー２３，２３を介して連結されている。
【００１８】
駆動軸１１の図中左側部位は、フロントハウジング１４に軸受４０を介して支持され、軸受４０の内方には駆動軸１１により回転される回転駆動部材４１が設けられている。この回転駆動部材４１の内端側には軸線方向摺動可能に嵌挿されたスリーブ４２が設けられ、このスリーブ４２の外周面は、球状とされ、この球状外面には揺動可能に斜板４３が当接している。斜板４３側からは、支持リンク４４が突設され、回転駆動部材４１に形成された長孔４５とピン部材４６とにより連結され、回転駆動部材４１の回転によって斜板４３が回転されるようになっている。したがって、この斜板４３は、スリーブ４２の軸方向移動に伴ってピン部材４６を支点として傾斜角が調節されるようになっている。
【００１９】
なお、スリーブ４２に図示しないピンを設け、このピンと斜板４３とを連結して、スリーブ４２の球状外面と斜板とが当接しないようにしたピンブッシュタイプの形態でもよい。
【００２０】
この容量可変斜板式コンプレッサ１０には、吸入室１５とクランク室１３とを連通する連通路Ｒを開閉する公知のコントロールバルブＣｖが設けられ、吸入室１５に帰還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室１３内の圧力を調整して斜板４３の角度を変化させて、吐出される冷媒量を調節し、コンプレッサ１０の吸入圧が一定になるようにコントロールしている。
【００２１】
ピストンは、図２〜図４にも示すように、シリンダ室１２ａ内を往復動するピストン本体部３２ａと、斜板４３の外周部がシュー２３，２３を介して連結されるピストン基端部３２ｂと、前記ピストン本体部３２ａに軸部３４を介して連結されたピストン頭部３２ｃとを有する。
【００２２】
ピストン基端部３２ｂには、断面略Ｕ字形状を有する凹所３３が形成され、さらに、ピストン基端部３２ｂの両側内面には、シュー２３，２３を支持する球面凹部３５が設けられている。この球面凹部３５に配置したシュー２３，２３の平面部が斜板４３の表裏両平坦面に接触し、斜板４３の外周部を摺動自在に挟持している。
【００２３】
ピストン３２が往復動する場合、斜板４３の外縁平担部は、ピストン３２の圧縮反力が作用している状態で両シュー２３，２３間を高速で移動することになるので、ピストン３２がピストン軸の回りで回転しようとする力が作用する。ケーシング室内壁と協働してこのような回転を規制しピストン３２を円滑に往復運動させるために、回り止め部材３６がピストン基端部３２ｂに設けられている。この回り止め部材３６ｂは、図３（Ｄ）に示すように、ピストン基端部３２ｂの径方向外方位置に形成された略円弧状のブロックから構成されている。
【００２４】
ピストン頭部３２ｃには、ピストンリングを取り付けるための管状溝３７を形成してある。なお、ピストン頭部３２ｃとピストン本体部３２ａとを一体化させてもよい。また、ピストンリングを取り付けない形態であってもよい。
【００２５】
ピストン本体部３２ａには、図３（Ａ）、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、斜板４３の回転方向に沿って貫通する貫通部３９を形成してある。
【００２６】
貫通部３９を設けることで、斜板４３の回転方向を基準として、当該回転方向に沿う上流側および下流側に向かって開口する開口部５１，５１が形成されることになる。これにより、図４（Ｂ）に示すように、各ピストン３２の本体部３２ａには、駆動軸１１の径方向を基準として、当該径方向外方位置および径方向内方位置のそれぞれに、シリンダ室１２ａ内面に摺動する摺動面５２ａ，５２ｂが形成される。ピストン本体部３２ａのうち前記摺動面５２ａ，５２ｂが形成される部位をスカート部とも称する。
【００２７】
貫通部３９の前端側（フロントハウジング１４側）は、クランク室１３に向けて開放している。したがって、冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油は、斜板４３に付着し、シュー２３，２３に衝突して剥離し、クランク室１３から貫通部３９を経て、斜板回転方向に沿う上流側および下流側の両方の開口部５１，５１からシリンダ室１２ａの内壁面に向けて供給される。このためシリンダ室１２ａの内壁面は十分かつ均一に潤滑油で濡らされることになり、シリンダ室１２ａの内壁面の磨耗、ピストン３２のコーティングの磨耗や剥離が防止され、ピストンの円滑な往復動を長期間に亘って確保できる。
【００２８】
また、貫通部３９の後端側（リヤーハウジング１７側）は円盤状の壁部５３となっている。図３（Ｄ）、図４（Ｂ）に示すように、円盤状壁部５３の一部に切り欠き５４が形成され、この切り欠き５４を通って、ピストン本体部３２ａとピストン頭部３２ｃとの間の隙間Ｓにも潤滑油が供給される。切り欠き５４を形成した位置は、斜板４３の回転力の影響を受けてシリンダ室１２ａ内周面に強く押し付けられる側とは反対側、つまり荷重のかかり難い部位である。
【００２９】
一方の摺動面５２ｂと球面凹部３５との間は、リブ５９を介して連結されており、斜板４３からピストン基端部３２ｂに加えられた力は、摺動面５２ａ側と摺動面５２ｂ側とに分かれてピストン頭部３２ｃにまで伝達される。また、ピストン頭部３２ｃに加えられた力も同様に、摺動面５２ａ側と摺動面５２ｂ側とに分かれてピストン基端部３２ｂに伝達され、当該ピストン基端部３２ｂを経て斜板４３に伝達される。したがって、力を伝達する部材がピストン３２の中心軸線Ｃ０上に位置しなくとも、上記の力の伝達は何ら支障なく行われる。
【００３０】
当該ピストン３２は、アルミニウム合金からなり、鋳造により形成されるが、貫通部３９を中子を使用せず、かつ、当該貫通部３９が開口する方向に沿って離反自在な２分割された型５０（図４（Ｂ）参照）を用いて形成してある。
【００３１】
このように構成されるピストン３２によれば、分割型５０を利用した鋳造により一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造により一体的に製作するピストンや、別体となったピストン本体部と基端部とを溶接により一体的に結合して製作するピストンに比べて、比較的簡便かつ安価にピストン３２を製造することができる。
【００３２】
また、貫通部３９を形成した結果、ピストン３２の軽量化を達成することもできる。
【００３３】
図４（Ｃ）に示すように、圧縮工程や吸入工程でピストン３２は曲げモーメントを受けるが、ピストン３２は、前記モーメントを図中ｃ１とｃ２の箇所にて受ける。スカート部における摺動面５２ａ，５２ｂの軸方向長さＬ１、Ｌ２は、許容される範囲内で、摺動性やピストン重量などの観点から決定される。また、軸方向長さＬ１、Ｌ２は、等しい長さでも、異なる長さでもよい。
【００３４】
《実施の形態２》
図５は、本発明の実施の形態２におけるピストンを示す外観斜視図、図６（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、同ピストンの正面図および同図（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。
【００３５】
この実施の形態２では、図６（Ｂ）に明らかなように、摺動面５２ａ，５２ｂの周方向両端部のうち斜板回転方向に沿う端部を、すなわち斜板回転方向下流側の端部を、前述した実施の形態１に比較して周方向に伸ばし、延伸部６０を形成してある。このように延伸部６０を設ければ、斜板４３の回転力の影響を受けてシリンダ室１２ａ内周面に強く押し付けられる側の摺動部分の面積を大きく取ることができ、ピストンの円滑な往復動が一層確実になる。
【００３６】
なお、貫通部３９をテーパ状にし、ピストン３２の重量が増加しないようにしてある。
【００３７】
《実施の形態３》
図７は、本発明の実施の形態３におけるピストンを示す外観斜視図、図８（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、同ピストンの正面図および同図（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図である。
【００３８】
この実施の形態３は、実施の形態２と同様に、斜板４３の回転によりピストンに掛かる力を受ける面積を増したものであり、壁部５３からフロントハウジング１４側に向かって突出する凸部６１を設けたものである。凸部６１の外周面は壁部５３の外周面に連なり、シリンダ室１２ａ内周面に対して摺動する摺動面を形成している。これにより、斜板４３の回転力の影響を受けてシリンダ室１２ａ内周面に強く押し付けられる側の摺動部分の面積が大きくなり、ピストンの円滑な往復動が一層確実になる。
【００３９】
なお、図８（Ｂ）に示されるように、型抜き作業およびピストン３２の軽量化を考慮して、凸部６１の上下面はテーパ状にしてある。
【００４０】
《実施の形態４》
図９（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態４におけるピストンの要部断面図であり、図８（Ｂ）に相当する断面図である。
【００４１】
上述した実施の形態３の凸部６１は径方向に沿って対称形状を有しているのに対して、実施の形態４では、斜板４３の回転によりピストン３２にラジアル力が掛かる側にのみ凸部６２を設けた点で、実施の形態３と相違している。つまり、図９（Ａ）は、図中右方向にラジアル力が掛かる場合に設けられる凸部６２を示し、同図（Ｂ）は、図中左方向にラジアル力が掛かる場合に設けられる凸部６２を示している。この凸部６２の外周面も壁部５３の外周面に連なり、シリンダ室１２ａ内周面に対して摺動する摺動面を形成している。これにより、斜板４３の回転力の影響を受けてシリンダ室１２ａ内周面に強く押し付けられる側の摺動部分の面積が大きくなり、ピストンの円滑な往復動が一層確実になる。
【００４２】
また、型抜き作業およびピストン３２の軽量化を考慮して、ピストン本体部３２ａの内面はテーパ状にしてある。
【００４３】
なお、本発明を容量可変斜板式コンプレッサに適用した実施の形態１〜４について説明したが、本発明は固定斜板式のコンプレッサにも適用できる。また、片頭ピストンに限定されず、両頭ピストンとすることもできる。さらに、ピストン３２の製造法は鋳造に限られず、鍛造により製造することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、ピストン本体部に、斜板の回転方向に沿って貫通する貫通部を形成したので、斜板の回転方向を基準として、当該回転方向に沿う上流側および下流側に向かって開口する両方の開口部から、シリンダ室の内壁面に向けて潤滑油が供給されるため、シリンダ室の内壁面は十分かつ均一に潤滑油で濡らされることになり、シリンダ室の内壁面の磨耗、ピストンのコーティングの磨耗や剥離が防止され、ピストンの円滑な往復動を長期間に亘って確保することが可能となる。さらに、斜板の回転力の影響を受けてシリンダ室内周面に強く押し付けられる側の摺動部分の面積を大きく取ったので、ピストンの円滑な往復動が一層確実になる。
【００４５】
また、請求項２に記載の本発明によれば、分割型を利用した鋳造又は鍛造により本体部と基端部とを有するピストンを一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造又は鍛造により一体的に製作するピストンや、別体となったピストン本体部と基端部とを溶接により一体的に結合して製作するピストンに比べて、比較的簡便かつ安価にピストンの軽量化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図である。
【図２】図１に示されるピストンを示す外観斜視図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、同ピストンの正面図、平面図、底面図および左側面図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図３（Ａ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、図３（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図および図３（Ｄ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるピストンを示す外観斜視図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、同ピストンの正面図および同図（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるピストンを示す外観斜視図である。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、同ピストンの正面図および同図（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図である。
【図９】図９（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態４におけるピストンの要部断面図である。
【図１０】従来の一般的な容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１…駆動軸
１２…シリンダブロック
１２ａ…シリンダ室
１３…クランク室
２３…シュー
３２…ピストン
３２ａ…ピストン本体部
３２ｂ…ピストン基端部
３３…凹所
３９…貫通部
４３…斜板
５０…型
５１…開口部
５９…リブ
６０…延伸部
６１，６２…凸部

Claims

駆動軸（１１）を回転自在に支持すると共にピストン（３２）を往復動自在に収容するシリンダ室（１２ａ）が形成されたシリンダブロック（１２）と、
前記駆動軸（１１）の回転に伴って回転する斜板（４３）と、を備え、
前記ピストン（３２）の基端部（３２ａ）に形成した凹所（３３）内に配置したシュー（２３）を介して前記斜板（４３）の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸（１１）の回転により前記斜板（４３）を回転させてピストン（３２）の本体部（３２ａ）を前記シリンダ室（１２ａ）内で往復動させる斜板式コンプレッサにおいて、
前記ピストン本体部（３２ａ）に、前記斜板（４３）の回転方向に沿って貫通する貫通部（３９）を形成し、
前記斜板（４３）の回転力の影響を受けてシリンダ室（１２ａ）内周面に押し付けられる側の前記ピストン（３２）の摺動部分の面積を大きくしたことを特徴とする斜板式コンプレッサ。
前記ピストン（３２）は鋳造又は鍛造により形成すると共に、前記貫通部（３９）を中子を使用せず、かつ、当該貫通部（３９）が開口する方向に沿って離反自在な型（５０）を用いて形成することを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ。