JP3942242B2 - 斜板式コンプレッサ用シュー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エアコン等に用いられる斜板式コンプレッサのシューに関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式コンプレッサは、図５にその概略構成を示すように、一対のシリンダブロック（５ａ，５ｂ）内に、斜板（２）を固定した回転軸（３）が回転自在に支持されている。シリンダブロック（５ａ，５ｂ）には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア（５）が形成され、各ボア（５）内に両頭形のピストン（４）が摺動自在に収容されている。各ピストン（４）の中央部分には斜板（２）の外周部を跨ぐようにして凹陥部（４ａ）が形成され、この凹陥部（４ａ）の軸方向対向面に球面座（４ｂ）が形成されている。シュー（１）はこの球面座（４ｂ）に収容され、斜板（２）とピストン（４）との間に介在して、斜板（２）の回転運動をピストン（４）の往復運動に円滑に変換させる働きをする。なお、両頭形のピストンを備えた複動型の場合を例示したが、単動型の場合も基本的には同様の構成である。
【０００３】
シュー（１）は一般に半球状で、その球面状外周面にてピストン（４）の球面座（４ｂ）と係合し、平坦な底面にて斜板（２）と摺接する。
【０００４】
従来、図６に示すように、シュー（１）の球面状外周面のうち、球面座（４ｂ）と接する接触部と裾野部とを互いに異なる曲率で構成したものが知られている（特公平３−５１９１２号公報参照）。図６は、ピストン（４）の球面座（４ｂ）とそこに収容されたシュー（１）を示したもので、球面座（４ｂ）は単一の曲率半径をもって形成されており、一方、シュー（１）の球面状外周面は、球面座（４ｂ）とほぼ同一の曲率半径をもつ頂部の基準球面（１ａ）と、球面座（４ｂ）と係合・離脱を繰り返す裾野の球帯部分が、基準球面（１ａ）よりシュー（１）の中心方向に避退した避退球面（１ｂ）とで構成されている。換言すれば、避退球面（１ｂ）の曲率は基準球面（１ａ）の曲率と異なるのみならず、避退球面（１ｂ）の各部分の曲率も徐々に変化しており、その意味で、シュー（１）の外周面は複数の曲率で構成されている。これにより、避退球面（１ｂ）と基準球面（１ａ）との境界部からなだらかに漸増する適度な空隙がシュー（１）の揺動により大小さまざまな形態に変転してくさび作用を助長し、摺動する基準球面（１ａ）の接触領域へ効果的に潤滑油を供給するように意図されたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
斜板式コンプレッサにおいては、斜板の回転揺動に伴いシューはいわゆるミソ擦り運動を強いられるため、局部当たりが生じやすく、これが偏摩耗等の不具合の原因となる。それゆえ、シューの正確な当たりを確保するため、シューの製造過程において当たりの位置を所定の範囲に収めるように管理する必要がある。
【０００６】
しかしながら、ピストンの球面座と接するシューの外周面を球面座とほぼ同一の曲率半径の球面とした場合、当たり位置が一定せずにばらつきやすい。しかも、球面座に対するシューの当たり位置は、シューの球面の仕上がり如何に左右され、それゆえ、シューの高さ管理を難しくしている。また、シューの外周面を複数の曲率で構成した場合、加工が難しく、ピストンの球面座との当たり位置も一層ばらつきやすくなる。
【０００７】
そこで、この発明は、簡単な構成で、シューの頂部とピストンの球面座との接触を回避し、かつ、斜板角度を大きくしても適切な接触部を確保することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の斜板式コンプレッサ用シューは、頂部と、ピストンの球面座と接する単一曲率半径の外周面と、斜板と接する平坦な摺接面とを備え、前記外周面の曲率半径が、球面座の曲率半径と等しいか、それよりも小さく、前記外周面の母線が、シューの中心線から半径方向に離れた位置に曲率中心をもつ円弧であることを特徴とするものである。
【００１０】
球面座の内周面は単一曲率、すなわち、真球面とする。もっとも、シューと接する領域についてのみ単一曲率とし、開口端部に近づくほど曲率半径が次第に増大するような曲面とすることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明に至る開発の過程で製作した比較例についてまず説明すると、図１に示すように、シュー（１０）は鋼球から型鍛造によって成型され、半球状ないしはボタン状の外観を呈している。ピストン（４）の球面座（４ｂ）と接する外周面（１４）は、球面座（４ｂ）の曲率半径と等しいか、それよりも僅かに小さい曲率半径（Ｒ１）の球面で構成されている。外周面（１４）の曲率が単一であるため、図６に関連して上に述べた複数の曲率のものに比べて加工が極めて容易であり、当たりを精確に設定することができる。
【００１２】
シュー（１０）の頂部（１６）は、外周面（１４）の曲率半径（Ｒ１）よりも大きな曲率半径（Ｒ２）の部分球面で構成されている。また、頂部（１６）の曲率半径（Ｒ２）はピストンの球面座（４ｂ）の曲率半径（Ｒ１）より大きく、球面座（４ｂ）と最適接触となる値に設定される。
【００１３】
頂部（１６）が述べたような曲率の部分球面で構成される結果、中心線（１２）に垂直な平面とした場合に比べて外周面（１４）とのつながりが滑らかとなる。したがって、球面座（４ｂ）に対してシュー（１０）がエッジ当たりを起こす心配がない。さらに、頂部（１６）は球面座（４ｂ）と接触することがなく、球面座（４ｂ）との間に三日月状断面の微小間隙（１７）を形成する。この微小間隙（１７）は油溜りとして機能し、その周縁部から外周面（１４）と球面座（４ｂ）との間に潤滑油が送り込まれる。
【００１４】
なお、頂部（１６）にさらに穴、溝その他の凹所を付加して油の保持機能を高めることも可能である。
【００１５】
斜板（２：図５参照）と接するシュー（１０）の摺接面（１８）は平坦で、比較的小さな曲率半径の曲面（１９）を経て外周面（１４）と連なっている。なお、摺接面（１８）は必ずしも中心線（１２）に垂直な平面である必要はなく、たとえば、大きな曲率の凸球面、あるいは、周辺部に対して中央部がなだらかに盛り上がった中高形状とすることも可能であるが、加工が容易という点では平面が最も有利である。なお、摺接面（１８）に穴、溝その他の油溜め用凹所を設けてもよい。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態を示すもので、シュー（１０）の外周面（１４）が、シュー（１０）の中心線（１２）から半径方向に離れた位置に曲率中心（Ｏ１，Ｏ１´）をもった円弧を母線とする曲面で構成されている。曲率半径（ｒ）は球面座（４ｂ）の曲率半径（Ｒ）よりも短く設定されている。具体的には、外周面（１４）の曲率中心（Ｏ１，Ｏ１´）は、球面座（４ｂ）の曲率中心（Ｏ）から半径方向外側に距離Ｌだけ離間し、軸方向に距離Ｈだけ離間した位置にある。したがって、シュー（１０）の外周面（１４）は、縦断面（図２）で見て、常に２点でピストン（４）の球面座（４ｂ）と当たることになる。当該あたり点は曲率中心（Ｏ１，Ｏ１´）および曲率半径（ｒ）を変更することによって変更することができる。この場合も外周面（１４）の曲率は単一であるため、図６に関連して上に述べた複数の曲率のものに比べて加工が極めて容易であり、当たり点を精確に設定することができる。
【００１７】
シュー（１０）の当たりの管理は次の要領で求めたシューの「高さ」を基準にして行なわれる。図３に示すように、所定の曲率および高さｈｏに仕上げたマスターピース（Ｍ）を定盤（２０）上に置き、その上に、所定の円錐角の円錐形凹部（２４）を備えた治具（２２）を載せ、定盤（２０）から治具（２２）の上面までの距離（マスター組み高さ：ｈ１）を測定する。次に、定盤（２０）上にシュー（１０）を置き、その上に治具（２２）を載せて定盤（２０）から治具（２２）の上面までの距離（シュー組み高さ：ｈ２）を測定する。そして、求めるシュー（１０）の高さＨを次式より算出する。
【００１８】
Ｈ＝ｈ０＋（ｈ２−ｈ１）
シューの高さＨが所定の範囲に収まるように管理することで、所期の当たりを確保することができる。なお、図４に模式的に示すように、シュー（１０）の外周面（１４）を５つの領域ａ〜ｅに分けるならば、球面座（４ｂ）との当たり点は領域ｃの部分に相当する。この領域ｃの上下に位置する領域ｂおよび領域ｄは、局部当たりがあってはならないが、領域ｃとの連続当たりは許容される。頂部（１６）の領域ａは球面座との曲率の違いにより当たりは生じない。最も下位の領域ｅも当たりがあってはならない部分である。
【００１９】
以上説明したように、この発明の斜板式コンプレッサ用シューは、頂部と、ピストンの球面座と接する単一曲率半径の外周面と、斜板と接する平坦な摺接面とを備え、前記外周面の曲率半径が、球面座の曲率半径と等しいか、それよりも小さく、前記外周面の母線が、シューの中心線から半径方向に離れた位置に曲率中心をもつ円弧であるため、エッジ当たりの心配がない。しかも、頂部は球面座と当たらず、球面座との間に微小間隙を形成する。この微小間隙は油溜りとして機能するため、シューとピストンとの間の潤滑がきわめて良好に行なわれる。
【００２０】
シューの頂部がピストンの球面座と接触しないため、接触開始部の管理が容易で、要求仕様に対して最適な接触部を構成できる。ピストンの球面座と接するシューの外周面が単一曲率半径で構成されているため、大きな接触面積を確保できる。したがって、斜板角度が大きくなっても必要な接触部を確保できる。
【００２１】
さらに、この発明の斜板式コンプレッサのシューは、外周面の曲率が単一であるため、加工が容易であり、高い精度の外周面を備えた斜板式コンプレッサのシューを安価に製造することが可能となる。摺接面に至るほど曲率半径を縮小させた従来のものに比べて適切な接触部を構成できることから、接触部の確保が容易で、高荷重等の仕様に応じた適切なシューを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンの球面座に当接したシューの縦断面図である。
【図２】変形例を示す縦断面図である。
【図３】（Ａ）はマスターピースの側面図、（Ｂ）は測定方法を示す説明図である。
【図４】シューの当たりを説明するための模式図である。
【図５】斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【図６】従来の技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ シュー
１２ 中心線
１４ 外周面
Ｒ１，ｒ 曲率半径
１６ 頂部
Ｒ２ 曲率半径
１８ 摺接面

Claims (1)

1. 頂部と、ピストンの球面座と接する単一曲率半径の外周面と、斜板と接する平坦な摺接面とを備え、前記頂部を球面座の曲率半径より大きな曲率半径の部分球面で構成し、前記外周面の曲率半径が、球面座の曲率半径と等しいか、それよりも小さく、前記外周面の母線が、シューの中心線から半径方向に離れた位置に曲率中心をもつ円弧であることを特徴とする斜板式コンプレッサ用シュー。

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