JP3958420B2 - 斜板式コンプレッサー用シュー及び斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント - Google Patents
斜板式コンプレッサー用シュー及び斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント Download PDFInfo
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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ーの斜板とピストンとの間に介在し斜板の回転に応じてピストンを往復動させる一般に半球シューと呼ばれる部品、及びそのシューを用いたピストンジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式コンプレッサーは、回転軸に連動して回転する斜板と往復動可能なピストンとの間をピストンジョイントで結合している。そのピストンジョイントとしては、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合されシューの凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含んだものがある（例えば、特開昭６１−１３５９９０号公報、特開昭４９−６５５０９号公報、及び特開昭５６−１３８４７４号公報参照）。
【０００３】
コンプレッサーの運転時には、シューは斜板の回転運動によってピストンのソケットの内部でミソ擦り運動等の揺動を行う。したがってシューの凸状球面とソケットの凹状球面との間に良好な潤滑性を維持することが望まれる。
【０００４】
例えば米国特許第４，７３４，０１４号明細書には、シューの凸状曲面をソケットの凹状球面より小さな曲率半径をもつ球状曲面にするとともに、その球状曲面の頂部を平坦部にすることが記載されている。この場合、シューの平坦部とソケットの凹状球面との間が油溜まりとなるため潤滑性で有利である。なおソケットの凹状球面にシューが接触する位置は油留まりに隣接した部分である。即ち、シューの球状曲面と平坦部との境界の角張った部分においてソケットの凹状球面に接触する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ソケットの凹状球面とシューの球状曲面との間及びシューの平坦面と斜板との間にはそれぞれいくらかのクリアランスが設けられているので、コンプレッサーの運転時にはコンプレッサーの軸方向に相対振動するほか、その軸方向と直角な方向に対しても相対振動をなす。これらの相対振動や上述した揺動の結果、シューの境界部分は油溜まりの周囲の一部においてのみソケットの凹状球面に接触する特殊状態が発生することが想定される。
【０００６】
この特殊状態が起こると、ピストンの往復動による圧縮の反力はその接触した一部のみに集中するので、従来のシューのように角張った部分がソケットの凹状球面に接触する構造では、ソケットの凹状球面に塑性変形や塑性流動や摩耗による変形を起こし易い。その結果、上述した相対振動が起こり易くなるという問題もある。
【０００７】
それ故に本発明の課題は、ソケットの凹状球面に変形を起しやすくすることなく潤滑性を高めた斜板式コンプレッサー用シュー及びそのシューを使用した斜板式コンプレッサー用ジョイントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転軸に連動して回転する斜板と往復動可能なピストンとの間に介在し、前記斜板の回転に応じて前記ピストンを往復動させる斜板式コンプレッサー用シューにおいて、前記ピストンの一端に設けられた凹状球面に挿入される凸状曲面を有し、前記凸状曲面は断面形状が楕円であることを特徴とする斜板式コンプレッサー用シューが得られる。
【０００９】
前記凸状曲面は断面形状が楕円の長軸の片側部分にしたがったものであるとよい。
【００１０】
前記凸状曲面の頂部を前記楕円の短径とし、前記頂部を前記凹状球面に接触しない形状とするとよい。
【００１１】
好ましくは、前記凹状球面と前記凸状曲面との接触部を前記斜板が最大傾斜角度になってもはずれない位置にする。
【００１２】
本発明によれば、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面であり前記短軸の回りに前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、前記リング状接触部の内側部分は前記凹状球面から離れていることを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントが得られる。
【００１３】
本発明によれば、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、少なくとも前記リング状接触部及びその近傍部分は、楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面のうち該短軸の周囲部分にしたがった形状をなし、前記リング状接触部の内側には前記凹状球面から離れた部分を有することを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントが得られる。
【００１４】
好ましくは、コンプレッサー運転時に前記リング状接触部と前記凹状球面との接触が維持されるように前記リング状接触部の位置が設定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、本発明の実施の形態に係る斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントを備えた斜板式コンプレッサーの要部が示されている。
【００１６】
この斜板式コンプレッサーは、シリンダブロック１に形成したシリンダボア１１に軸方向で往復動可能に挿入されたピストン２を含んでいる。ピストン２は軸方向での一端にソケット２１を一体に有している。ソケット２１は相対向した凹状球面２１ａを有し、これらの凹状球面２１ａにそれぞれ対向して対のシュー３が配置されている。対のシュー３間には、回転軸となる主軸（図示省略）に連動して回転する斜板５が挿入されている。
【００１７】
主軸が回転すると、斜板５がシュー３及びソケット２１を介してピストン２をシリンダボア１１内で往復動させる。結果として、この斜板式コンプレッサーにおける流体の吸入、圧縮、及び吐出の一連の動作が繰り返し行われる。なおシュー３及びソケット２１を合せてここではピストンジョイントと呼ぶ。
【００１８】
各シュー３は、斜板５の軸方向端面に摺動する平坦面３１と、この平坦面３１とは反対側の凸状曲面３２と、これらの間の円筒面３３とを有している。凸状曲面３２はソケット２１の凹状球面２１ａに挿入されている。
【００１９】
図２をも参照して、凹状球面２１ａと凸状曲面３２との関係を具体的寸法をもって説明する。
【００２０】
まず凹状球面２１ａの曲率半径Ｒは９ｍｍである。
【００２１】
一方、凸状曲面３２は長軸Ｌと短軸Ｓとをもつ楕円を基礎としたものである。具体的には、凸状曲面３２は楕円を短軸Ｓの回りに回転して得られた回転楕円面に沿ったものである。その楕円の長径Ａは１４．８ｍｍ、短径Ｂは１１．２ｍｍである。したがってこの楕円の偏平率Ｂ／Ａは約０．７６である。
【００２２】
また図２中の寸法Ｄ、即ち、楕円の中心Ｏからソケット２１の凹状球面２１ａの開始端に対応した部位までの距離は約６．８９ｍｍである。なおシュー３の筒状面３３の直径Ｃはソケット２１の凹状球面２１ａの開始端の直径よりも十分に大きく設計される。
【００２３】
上述したピストンジョイントによると、シュー３の回転楕円面に沿った凸状曲面３２がソケット２１の凹状球面２１ａに挿入されることにより、楕円の短軸Ｓの回りにリング状接触部Ｍが形成される。即ち、少なくともリング状接触部Ｍ及びその近傍部分は上述した回転楕円面のうち短軸Ｓの周囲部分に沿った形状をなす。このリング状接触部Ｍはソケット２１の凹状球面２１ａに圧縮反力Ｐにより圧接させられる。
【００２４】
さらにリング状接触部Ｍの内側部分はソケット２１の凹状球面２１ａから離れた状態となる。即ちリング状接触部Ｍの内側にはソケット２１の凹状球面２１ａから離れた部分が残り、この部分と凹状球面２１ａとの間に油溜まり１６が形成される。なおリング状接触部Ｍよりも外側の部分は凹状球面２１ａに楔形の隙間を残して対向し、これにより全周に渡ってのびた油引込口１７を形成する。
【００２５】
公知のように、斜板５のシュー３に摺動する部分の傾斜角度は主軸の回転にしたがい変化する。この傾斜角度の変化にしたがってシュー３はソケット２１の凹状球面に沿ってミソ擦り運動等の揺動を行う。その場合、圧縮対象である流体に含まれている潤滑油が油引込口１７から油溜まり１６に入り、ここに溜まるので、ソケット２１の凹状球面２１ａとシュー３の凸状曲面との間、特に、リング状接触部Ｍの潤滑は良好に行われる。さらに油引込口１７は楔形の隙間であるため、油溜まり１６への潤滑油の供給が効率良く行われる。
【００２６】
またシュー３の円筒面３３の直径Ｃはソケット２１の凹状球面２１ａの開始端の直径よりも十分に大きく設計されているので、シュー３が揺動しても、リング状接触部Ｍがソケット２１の凹状球面２１ａから離脱することはない。即ち、この斜板式コンプレッサーの運転時にリング状接触部Ｍと凹状球面２１ａとの接触が実質上常に維持されるように、リング状接触部Ｍの直径は設定されている。
【００２７】
またソケット２１の凹状球面２１ａに接触するリング状接触部Ｍ及びその近傍部分は回転楕円面に沿った形状をなしているため、シュー３の角張った部分がソケット２１の凹状球面２１ａに当ってその当接部分に塑性変形や塑性流動や摩耗による変形を起こす虞は少ない。
【００２８】
なおシュー３のリング状接触部Ｍの内側に平坦部や凹部を設けてもよい。
【００２９】
上述したピストンジョイントは、主軸に対する斜板５の角度を固定した固定容量タイプのコンプレッサーにも適用できるし、その角度を可変にした可変容量タイプのコンプレッサーにも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ソケットの凹状球面に変形を起しやすくすることなく潤滑性を高めた斜板式コンプレッサー用シュー及びそのシューを使用した斜板式コンプレッサー用ジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントを備えた斜板式コンプレッサーの要部を示す概略説明図。
【図２】図１の斜板式コンプレッサーに備えたピストンジョイント部分の拡大説明図。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
１１ シリンダボア
２ ピストン
２１ ソケット
２１ａ 凹状球面
３ シュー
３１ 平坦面
３２ 凸状曲面
３３ 円筒面
５ 斜板
１６ 油溜まり
１７ 油引込口
Ｍ リング状状接触部
Ｌ 楕円の長軸
Ｓ 楕円の短軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板式コンプレッサーの斜板とピストンとの間に介在し斜板の回転に応じてピストンを往復動させる一般に半球シューと呼ばれる部品、及びそのシューを用いたピストンジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式コンプレッサーは、回転軸に連動して回転する斜板と往復動可能なピストンとの間をピストンジョイントで結合している。そのピストンジョイントとしては、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合されシューの凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含んだものがある（例えば、特開昭６１−１３５９９０号公報、特開昭４９−６５５０９号公報、及び特開昭５６−１３８４７４号公報参照）。
【０００３】
コンプレッサーの運転時には、シューは斜板の回転運動によってピストンのソケットの内部でミソ擦り運動等の揺動を行う。したがってシューの凸状球面とソケットの凹状球面との間に良好な潤滑性を維持することが望まれる。
【０００４】
例えば米国特許第４，７３４，０１４号明細書には、シューの凸状曲面をソケットの凹状球面より小さな曲率半径をもつ球状曲面にするとともに、その球状曲面の頂部を平坦部にすることが記載されている。この場合、シューの平坦部とソケットの凹状球面との間が油溜まりとなるため潤滑性で有利である。なおソケットの凹状球面にシューが接触する位置は油留まりに隣接した部分である。即ち、シューの球状曲面と平坦部との境界の角張った部分においてソケットの凹状球面に接触する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ソケットの凹状球面とシューの球状曲面との間及びシューの平坦面と斜板との間にはそれぞれいくらかのクリアランスが設けられているので、コンプレッサーの運転時にはコンプレッサーの軸方向に相対振動するほか、その軸方向と直角な方向に対しても相対振動をなす。これらの相対振動や上述した揺動の結果、シューの境界部分は油溜まりの周囲の一部においてのみソケットの凹状球面に接触する特殊状態が発生することが想定される。
【０００６】
この特殊状態が起こると、ピストンの往復動による圧縮の反力はその接触した一部のみに集中するので、従来のシューのように角張った部分がソケットの凹状球面に接触する構造では、ソケットの凹状球面に塑性変形や塑性流動や摩耗による変形を起こし易い。その結果、上述した相対振動が起こり易くなるという問題もある。
【０００７】
それ故に本発明の課題は、ソケットの凹状球面に変形を起しやすくすることなく潤滑性を高めた斜板式コンプレッサー用シュー及びそのシューを使用した斜板式コンプレッサー用ジョイントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転軸に連動して回転する斜板と往復動可能なピストンとの間に介在し、前記斜板の回転に応じて前記ピストンを往復動させる斜板式コンプレッサー用シューにおいて、前記ピストンの一端に設けられた凹状球面に挿入される凸状曲面を有し、前記凸状曲面は断面形状が楕円であることを特徴とする斜板式コンプレッサー用シューが得られる。
【０００９】
前記凸状曲面は断面形状が楕円の長軸の片側部分にしたがったものであるとよい。
【００１０】
前記凸状曲面の頂部を前記楕円の短径とし、前記頂部を前記凹状球面に接触しない形状とするとよい。
【００１１】
好ましくは、前記凹状球面と前記凸状曲面との接触部を前記斜板が最大傾斜角度になってもはずれない位置にする。
【００１２】
本発明によれば、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面であり前記短軸の回りに前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、前記リング状接触部の内側部分は前記凹状球面から離れていることを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントが得られる。
【００１３】
本発明によれば、斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、少なくとも前記リング状接触部及びその近傍部分は、楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面のうち該短軸の周囲部分にしたがった形状をなし、前記リング状接触部の内側には前記凹状球面から離れた部分を有することを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントが得られる。
【００１４】
好ましくは、コンプレッサー運転時に前記リング状接触部と前記凹状球面との接触が維持されるように前記リング状接触部の位置が設定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、本発明の実施の形態に係る斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントを備えた斜板式コンプレッサーの要部が示されている。
【００１６】
この斜板式コンプレッサーは、シリンダブロック１に形成したシリンダボア１１に軸方向で往復動可能に挿入されたピストン２を含んでいる。ピストン２は軸方向での一端にソケット２１を一体に有している。ソケット２１は相対向した凹状球面２１ａを有し、これらの凹状球面２１ａにそれぞれ対向して対のシュー３が配置されている。対のシュー３間には、回転軸となる主軸（図示省略）に連動して回転する斜板５が挿入されている。
【００１７】
主軸が回転すると、斜板５がシュー３及びソケット２１を介してピストン２をシリンダボア１１内で往復動させる。結果として、この斜板式コンプレッサーにおける流体の吸入、圧縮、及び吐出の一連の動作が繰り返し行われる。なおシュー３及びソケット２１を合せてここではピストンジョイントと呼ぶ。
【００１８】
各シュー３は、斜板５の軸方向端面に摺動する平坦面３１と、この平坦面３１とは反対側の凸状曲面３２と、これらの間の円筒面３３とを有している。凸状曲面３２はソケット２１の凹状球面２１ａに挿入されている。
【００１９】
図２をも参照して、凹状球面２１ａと凸状曲面３２との関係を具体的寸法をもって説明する。
【００２０】
まず凹状球面２１ａの曲率半径Ｒは９ｍｍである。
【００２１】
一方、凸状曲面３２は長軸Ｌと短軸Ｓとをもつ楕円を基礎としたものである。具体的には、凸状曲面３２は楕円を短軸Ｓの回りに回転して得られた回転楕円面に沿ったものである。その楕円の長径Ａは１４．８ｍｍ、短径Ｂは１１．２ｍｍである。したがってこの楕円の偏平率Ｂ／Ａは約０．７６である。
【００２２】
また図２中の寸法Ｄ、即ち、楕円の中心Ｏからソケット２１の凹状球面２１ａの開始端に対応した部位までの距離は約６．８９ｍｍである。なおシュー３の筒状面３３の直径Ｃはソケット２１の凹状球面２１ａの開始端の直径よりも十分に大きく設計される。
【００２３】
上述したピストンジョイントによると、シュー３の回転楕円面に沿った凸状曲面３２がソケット２１の凹状球面２１ａに挿入されることにより、楕円の短軸Ｓの回りにリング状接触部Ｍが形成される。即ち、少なくともリング状接触部Ｍ及びその近傍部分は上述した回転楕円面のうち短軸Ｓの周囲部分に沿った形状をなす。このリング状接触部Ｍはソケット２１の凹状球面２１ａに圧縮反力Ｐにより圧接させられる。
【００２４】
さらにリング状接触部Ｍの内側部分はソケット２１の凹状球面２１ａから離れた状態となる。即ちリング状接触部Ｍの内側にはソケット２１の凹状球面２１ａから離れた部分が残り、この部分と凹状球面２１ａとの間に油溜まり１６が形成される。なおリング状接触部Ｍよりも外側の部分は凹状球面２１ａに楔形の隙間を残して対向し、これにより全周に渡ってのびた油引込口１７を形成する。
【００２５】
公知のように、斜板５のシュー３に摺動する部分の傾斜角度は主軸の回転にしたがい変化する。この傾斜角度の変化にしたがってシュー３はソケット２１の凹状球面に沿ってミソ擦り運動等の揺動を行う。その場合、圧縮対象である流体に含まれている潤滑油が油引込口１７から油溜まり１６に入り、ここに溜まるので、ソケット２１の凹状球面２１ａとシュー３の凸状曲面との間、特に、リング状接触部Ｍの潤滑は良好に行われる。さらに油引込口１７は楔形の隙間であるため、油溜まり１６への潤滑油の供給が効率良く行われる。
【００２６】
またシュー３の円筒面３３の直径Ｃはソケット２１の凹状球面２１ａの開始端の直径よりも十分に大きく設計されているので、シュー３が揺動しても、リング状接触部Ｍがソケット２１の凹状球面２１ａから離脱することはない。即ち、この斜板式コンプレッサーの運転時にリング状接触部Ｍと凹状球面２１ａとの接触が実質上常に維持されるように、リング状接触部Ｍの直径は設定されている。
【００２７】
またソケット２１の凹状球面２１ａに接触するリング状接触部Ｍ及びその近傍部分は回転楕円面に沿った形状をなしているため、シュー３の角張った部分がソケット２１の凹状球面２１ａに当ってその当接部分に塑性変形や塑性流動や摩耗による変形を起こす虞は少ない。
【００２８】
なおシュー３のリング状接触部Ｍの内側に平坦部や凹部を設けてもよい。
【００２９】
上述したピストンジョイントは、主軸に対する斜板５の角度を固定した固定容量タイプのコンプレッサーにも適用できるし、その角度を可変にした可変容量タイプのコンプレッサーにも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ソケットの凹状球面に変形を起しやすくすることなく潤滑性を高めた斜板式コンプレッサー用シュー及びそのシューを使用した斜板式コンプレッサー用ジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントを備えた斜板式コンプレッサーの要部を示す概略説明図。
【図２】図１の斜板式コンプレッサーに備えたピストンジョイント部分の拡大説明図。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
１１ シリンダボア
２ ピストン
２１ ソケット
２１ａ 凹状球面
３ シュー
３１ 平坦面
３２ 凸状曲面
３３ 円筒面
５ 斜板
１６ 油溜まり
１７ 油引込口
Ｍ リング状状接触部
Ｌ 楕円の長軸
Ｓ 楕円の短軸
Claims (7)
- 回転軸に連動して回転する斜板と往復動可能なピストンとの間に介在し、前記斜板の回転に応じて前記ピストンを往復動させる斜板式コンプレッサー用シューにおいて、前記ピストンの一端に設けられた凹状球面に挿入される凸状曲面を有し、前記凸状曲面は断面形状が楕円であることを特徴とする斜板式コンプレッサー用シュー。
- 前記凸状曲面は断面形状が楕円の長軸の片側部分にしたがったものである請求項１記載の斜板式コンプレッサー用シュー。
- 前記凸状曲面の頂部を前記楕円の短径とし、前記頂部を前記凹状球面に接触しない形状とした請求項１記載の斜板式コンプレッサー用シュー。
- 前記凹状球面と前記凸状曲面との接触部を前記斜板が最大傾斜角度になってもはずれない位置にした請求項１〜３のいずれかに記載の斜板式コンプレッサー用シュー。
- 斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面であり前記短軸の回りに前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、前記リング状接触部の内側部分は前記凹状球面から離れていることを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント。
- 斜板に摺動する平坦面と該平坦面とは反対側の凸状曲面とを有するシューと、ピストンに結合され前記凸状曲面を受けた凹状球面を有するソケットとを含む斜板式コンプレッサー用ピストンジョイントにおいて、前記凸状曲面は前記凹状球面に接触するリング状接触部を有し、少なくとも前記リング状接触部及びその近傍部分は、楕円を短軸の回りに回転して得られた回転楕円面のうち該短軸の周囲部分にしたがった形状をなし、前記リング状接触部の内側には前記凹状球面から離れた部分を有することを特徴とする斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント。
- コンプレッサー運転時に前記リング状接触部と前記凹状球面との接触が維持されるように前記リング状接触部の位置が設定されている請求項５又は６記載の斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32768997A JP3958420B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 斜板式コンプレッサー用シュー及び斜板式コンプレッサー用ピストンジョイント |
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