JP3728533B2 - 可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空気調和装置に適用される可変容量式圧縮機に関し、特に可変容量斜板式圧縮機の駆動軸を軸方向に支持するスラストベアリング支持構造において、固定レースと駆動レースとの間の内外径、両レースとシンリンダ−とのセンターボア及び駆動軸の外径の大きさ毎の相関関係を具体化した可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
可変容量斜板式圧縮機(variable displacement swash plate type compressor)は、斜板の傾斜角によりピストンストローク(piston stroke)を増加、または、減少させて、吐出される流体の流量を制御する圧縮機である。
かかる従来の可変容量斜板式圧縮機について、図1を参照し、その構成及び作用を説明する。
可変斜板式圧縮機1は、センターボア4とその周辺に放射状に形成された多数のシリンダーボア(cylinder bore)6を有するシリンダーブロック2有し、シリンダーブロック2の両側は、前方ハウジング8と後方ハウジング10とにより密閉されている。
【0003】
シリンダーブロック2と前方ハウジング8との間には気密状態のくランク室12が設けられており、シリンダーブロック2の後端部と後方ハウジング10との間にはバルブプレート14が配設され、後方ハウジング10には冷媒ガスの流出入のための流出口及び流入口、吸入室16及び吐出室18が各々形成されている。吸入室16及び吐出室18は、各々吸入及び吐出バルブ機構を介して個々のシリンダーボア6と冷媒の疎通がなされる。
【0004】
駆動軸20は、前方ハウジング8を経てシリンダーブロック2まで延長して中心部に配置され、また、前方ハウジング8及びシリンダーブロック2に装着されたラジアルベアリング22、22により回転可能に支持され、シリンダーボア6に挿入された駆動軸20の一側端部は支持手段により軸方向に支持され、駆動軸の軸方向移動が防止されている。
【0005】
シリンダーブロック2と前後方ハウジング8、10は、貫通ボルト24により結合されている。クランク室12内には、回転体(rotor)26が駆動軸20と共に回転可能に駆動軸20に装着され、また、回転体26は、駆動軸20と共に回転されるようにクランク室12を貫く駆動軸20に固定されて装着されている。斜板(swash plate)28は、駆動軸20に回転可能に支持され、駆動軸20と斜板28との間には、球形スリーブ(spherical sleeve)が介在することがあり、その場合、斜板28は、球形スリーブの外部支持面に回転可能に支持されている。
【0006】
図1において、斜板28は最大傾斜角の位置にあり、その際、スプリング30は最大に圧縮された状態であり、突出部32のストップ面(stop surface)32aは回転体26と接触するので、斜板28の傾斜角は回転体26により制限される。また、駆動軸20にはストッパ34が設けられ、斜板28の最小傾斜角が制限される。
そして、斜板28と回転体26とは、ヒンジ機構により連結され、共に回転する。即ち、支持アーム36が回転体26の一側面から軸に沿って外周方向に突出し、アーム38は、斜板34の一表面から回転体26の支持アーム36側に突出している。支持アーム36とアーム38は、ピン40により互いに連結されている。
【0007】
個々のシリンダーボア6には、ピストン42がスライド可能に配置され、各々のピストン42は、シリンダーボア6内にスライド可能に配置されたボディー44とブリッジ部46を有する。ピストン42のブリッジ部46には、リセス(recess)48が形成され、リセス48には斜板28の外周部分が位置している。半球型シュー50は、ピストン42のブリッジ部46に形成されたシューポケット(shoe pocket)52に配置され、斜板28の外周部分の両面とスライド可能に噛合っている。従って、駆動軸20の回転により斜板28も回転し、斜板28の回転運動は、シュー50を通じてピストン42の往復運動に切り換えられる。ピストン42の一側端部には切取部(cutout portion)54が形成されており、切取部54は、ピストン42が下死点に位置した時、斜板28の表面とピストン42のボディー44とが互いに接触するのを防止するためのものである。
【0008】
続いて、図2を参照して、駆動軸を軸方向に支持する支持手段56の構成について考察する。
支持手段56は、シリンダーブロック2のセンターボア4内に位置して駆動軸20の一端部に結合されるスラストベアリング58の一側面に密接に結合され、駆動軸20と共に回転する駆動レース60と、スラストベアリング58の他側面に密接に結合され、駆動軸20の回転に係わらず固定状態を保持する固定レース62とを有している。合わせて、スラストベアリング58を含む両レース60、62を軸方向に付勢することにより、駆動軸20を支持する弾性部材64を有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前記した構造を有する圧縮機において、駆動レース60は駆動軸20と共に回転しなければならないので、その内径d1と駆動軸20の外径d2とが略等しくなければならない。固定レース62はセンターボア4内で固定状態を保持しなければならないので、その外径D3がセンターボア4の口径d4と略等しくなければならない。
しかし、従来の各レースは、固定レース62の内径d3と駆動軸20の外径d2との間の間隙Lr1が固定レース62の外径D3とセンターボア面4aとの間の間隙Lr2より小さくて、図3に示したように、固定レース62の組立の際、最大λだけ偏心状態に組立てられることがあるので、固定レース66の内周面と駆動軸20の外周面との接触cによる摩擦熱が生じて圧縮機の耐久性が低下する問題が生じ、前記接触部に微細磨耗粒子が発生して、冷媒の流れを妨げて冷房性能を低下させる要因となる。
【0010】
従って、本発明は、従来の圧縮機から生じる前述の問題を解決するための固定及び駆動レースを有する可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、摩擦騒音を減らすための設計要件を有する可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造を提供することにある。
本発明のその他の目的は、各レースの組立方向を提示する可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、センターボアの周辺に複数のシンリンダーボアが放射状に配列されて形成されたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックの前・後方に密封されて結合された前・後方ハウジングと、前記前方ハウジングとシリンダーブロックにより支持された駆動軸と、前記前方ハウジングとシリンダーブロックにより形成されるクランク室に位置して駆動軸に結合された回転体と、前記回転体とヒンジ結合され、回転体及び駆動軸と共に回転して容量により回転角が可変される斜板と、前記斜板と連結されシンリンダ−ボアに供給される冷媒を圧縮するピストンと、前記駆動軸の一側端部に結合されたスラストベアリングとその両側に位置する回転及び固定レースと、前記駆動軸を軸方向に支持して駆動軸の軸方向の移動を防止する弾性部材とを含む可変容量斜板式圧縮機であって、前記固定レース82の内径d3と駆動軸20の外径d2との間隙Lr1を固定レース82の外径D3とセンターボア面4aとの間隙Lr2より大きくした次式、Lr1 > Lr2を満たすことを特徴とする。
【0012】
また、前記駆動レース80の内径d1と駆動軸20の外径d2との間隙Lf1を駆動レース80の外径D1とセンターボア面4aとの間隙Lf2より小さくした次式、Lf2 > Lf1を満たすことを特徴とする。
【0013】
また、前記駆動レース80の内径D1を前記固定レース82の外径D3より小さくするとともに、駆動レース80の内径d1を固定レース82の内径d3より小さくした次式、D1 < D3、d1 < d3を満たすことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図4は、本発明に係る一実施の形態による圧縮機の構成図であって、各レースの内・外径及びセンターボア、駆動軸外径間の相関関係を具体的に改善した可変容量斜板式圧縮機の縦断面図である。従って、図4は、図1に示す従来の構成と同じ部分の符号を省略している。
【0015】
本発明に係る可変容量斜板式圧縮機は、通常の構成のように、スラストベアリング58の両側に回転及び固定レース80、82が密着して組立てられている。図4において、左側に位置する駆動レース80は圧縮機の駆動軸20と共に回転し、右側に位置する固定レース82は、弾性部材64の端部に密着されて駆動軸20及びスラストベアリング62を同時に支持している。
但し、本発明では、駆動レース80は駆動軸20と共に回転し、固定レース82はセンターボア4内に固定されなければならないので、固定レース82、駆動レース80の内・外径と駆動軸20の外径、駆動軸20が挿入されるセンターボア4の口径d4間の相関関係に変化を与えている。
【0016】
図5に示すように、駆動レース80の内径d1は、駆動軸20に固定されるように駆動軸20の外径d2と略等しい寸法となる。
固定レース82の内径d3は、駆動軸20の外周面に接触しないように駆動軸20の外径d2に比べて大きく形成されている。従って、駆動レース80の内径d1に比べて固定レース82の内径d3が大きい(d1<d3)。
【0017】
また、図6に示すように、駆動レース80及び固定レース82の内・外径とセンターボア4及び駆動軸20の外径間の相関関係は、次の条件を満たさなければならない。駆動軸20の外径d2と固定レース82との内径d3間の間隙をLr1とし、固定レース82の外径D3とセンターボア面4a間の間隙をLr2とし、駆動軸20の外径d2と駆動レース80の内径d1間の間隙をLf1とし、前記駆動レース80の外径D1とセンターボア面4a間の間隙をLf2とするとき、これらの相関関係はLr1 > Lr2、Lf2 > Lf1となる。
【0018】
従って、固定レース82は駆動軸20と接触せず、駆動軸20の円滑な回転が可能であり、駆動レース80はセンターボア面4aと接触しないで、自分の円滑な回転が可能になる。また、共通的に摩擦負荷が生じないので、圧縮機の寿命を延長することができ、騒音の発生を抑えられる良好な条件が確保できる。
【0019】
次に、各レース80、82の組立手順について考察する。
駆動軸20の内側から外側に向かって駆動レース80、スラストベアリング58、固定レース82の順に組立てられるが、その際、駆動レース80と固定レース82とはその形態が類似しているので駆動レース80と固定レース82との組立てを逆に行う誤組立が生じることもある。従って、両レースの外径を肉眼で織別可能に大きさに差を付けることが望ましい。
このために、駆動レース80の外径D1と固定レース82の外径D3の中、いずれかを大きくするか、小さくする方法があるが、駆動レース80の外径D1より固定レース82の外径D3をもっと大きくする方が望ましい(D1<D3)。
【0020】
従って、各レースを駆動軸20上に組立てる時、両レース間の外径差が肉眼で区別され、正しい組立方向が提示されるので、誤組立を防止することができる。
例えば、外径が駆動レース80に比べて相対的に小さい固定レース82を駆動軸20に組立てればよい。
【0021】
本発明は、図面に示している一実施の形態を参考にして説明したが、これは例示に過ぎないのであり、斜板式圧縮機のみならず、可変容量圧縮機、スクロール式圧縮機等にも適用することができる。
【0022】
【発明の効果】
以上のような本発明の可変容量斜板式圧縮機は、固定レースが駆動軸に接触しないので、駆動軸の円滑な回転が可能であり、摩擦抵抗要素を除去することにより圧縮機の寿命を延長させることができる。
また、両レースの外径の大きさが異なり肉眼で識別可能であるので、組立方向を正確に判断することができ、組立を便利かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の一般的な可変容量斜板式圧縮機の構成図である。
【図2】図1のA部詳細図である。
【図3】従来の可変容量斜板式圧縮機の問題点を説明するためのイメージ図である。
【図4】本発明に係る一実施の形態による可変容量斜板式圧縮機の構成図である。
【図5】図4のB部詳細図である。
【図6】図5の要部詳細図である。
【符号の説明】
4 センターボア
4a センターボア面
20 駆動軸
58 弾性部材
64 スラストベアリング
80 駆動レース
82 固定レース
d1 駆動レースの内径
D1 駆動レースの外径
D2 駆動軸の外径
d3 固定レースの内径
D3 固定レースの外径
Lf1 駆動軸の外径と駆動レースの内径との間隙
Lf2 駆動レースの外径とセンターボア面との間隙
Lr1 駆動軸の外径と固定レースの内径との間隙
Lr2 駆動レースの外径とセンターボア面との間隙
Claims (3)
- センターボアの周辺に複数のシンリンダーボアが放射状に配列されて形成されたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックの前・後方に密封されて結合された前・後方ハウジングと、前記前方ハウジングとシリンダーブロックにより支持された駆動軸と、前記前方ハウジングとシリンダーブロックにより形成されるクランク室に位置して駆動軸に結合された回転体と、前記回転体とヒンジ結合され、回転体及び駆動軸と共に回転して容量により回転角が可変される斜板と、前記斜板と連結されシンリンダ−ボアに供給される冷媒を圧縮するピストンと、前記駆動軸の一側端部に結合されたスラストベアリングとその両側に位置する回転及び固定レースと、前記駆動軸を軸方向に支持して駆動軸の軸方向の移動を防止する弾性部材とを含む可変容量斜板式圧縮機であって、
前記固定レース82の内径d3と駆動軸20の外径d2との間隙Lr1を固定レース82の外径D3とセンターボア面4aとの間隙Lr2より大きくした次式、
Lr1 > Lr2
を満たすことを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造。 - 前記駆動レース80の内径d1と駆動軸20の外径d2との間隙Lf1を駆動レース80の外径D1とセンターボア面4aとの間隙Lf2より小さくした次式、
Lf2 > Lf1
を満たすことを特徴とする請求項1記載の可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造。 - 前記駆動レース80の内径D1を前記固定レース82の外径D3より小さくするとともに、駆動レース80の内径d1を固定レース82の内径d3より小さくした次式、
D1 < D3、d1 < d3
を満たすことを特徴とする請求項1記載の可変容量斜板式圧縮機の駆動軸支持用スラストベアリング支持構造。
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