JP4050899B2 - 斜板式圧縮機およびそのハウジング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調システムに用いられる斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調システムに組み込まれ、圧縮仕事を行う圧縮機の一つである斜板式圧縮機では、車載エンジンの回転動力を受けて回転駆動されるシャフトの回転運動が、前記シャフトの周りに該シャフトと平行に配置された複数のピストンの往復運動に変換される。
【０００３】
前記斜板式圧縮機では、この運動変換のため、前記シャフトにこれと斜めに交差する円形の斜板が取り付けられ、各ピストンに前記斜板の一部を受け入れる空洞が設けられており、各ピストンと前記斜板とは、各ピストンの前記空洞に配置されたベアリング部材を介して接している。
【０００４】
ところで、前記斜板式圧縮機にあっては、その運転が開始されると、そのハウジングの底部に溜まっている潤滑油の蒸発成分と、前記ハウジング内の頂部に設けられた通路を経て前記斜板式圧縮機に導入される冷媒と潤滑油との混合ガスの一部とが、それぞれ、各ピストンの空洞に入り込み、前記斜板と前記ベアリング部材との間の潤滑作用をなす。
【０００５】
しかし、実際には、前記斜板と前記ベアリング部材との間への潤滑油の供給が十分でなく、このため、始動後の短時間の間に前記斜板と前記ベアリング部材との間に焼付きが生じ、前記斜板式圧縮機の運転が停止することがあった。
【０００６】
このことから、従来、潤滑油の他の供給ルートを追加することが提案された。この供給ルートは、前記シャフトに設けられその一端に開放するねじ穴および該ねじ穴に連通し前記スラストベアリングに向けて開放する複数の孔からなる（特開平６−１０１６４１号）。
【０００７】
これによれば、斜板式圧縮機の始動後、前記ハウジング底部の潤滑油の蒸発成分および前記混合ガス中の潤滑油成分が前記シャフトの一端に開放するねじ穴に流れ込み、該ねじ穴から前記孔を経て前記斜板と前記ベアリング部との間に導かれ、供給される。しかし、これによっても潤滑油の補給は十分でなく、焼付きが生じることがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、斜板式圧縮機の斜板の一部を受け入れるピストンの空洞に多量の潤滑油を導入するための構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る、斜板式圧縮機のためのハウジングは、シリンダブロックを収容する内部空間を形成する本体部分と、該本体部分から上方へ伸び、前記本体部分の一部を取り囲む側壁と該側壁上の頂壁とからなる頂部分とを含む。前記本体部分の一部及び前記頂部分は、前記斜板式圧縮機に導入される冷媒と潤滑油との混合ガスの通路を形成し、該通路は、該通路の長さ方向に互いに間隔を置かれた、前記通路に流入する前記混合ガスのための入口開口及び前記通路から流出する前記混合ガスのための出口開口のそれぞれと連通し、前記側壁は、前記通路の幅方向に互いに間隔を置かれた、相対する一対の壁面を有する。前記通路内に、前記入口開口と前記出口開口との間にあって前記通路の長さ方向に互いに間隔を置かれた、前記混合ガスが衝突可能である複数の障壁が設けられ、該障壁のうち、前記出口開口に最も近い障壁は前記壁面の一方から他方まで伸び、他の障壁は前記壁面の一方から他方に至る手前まで伸びる。前記本体部分の一部、前記側壁及び前記出口開口に最も近い障壁は、該出口開口に最も近い障壁の前記入口開口側に、前記障壁への衝突により該障壁に付着し該障壁に沿って流れ落ちる前記混合ガス中の潤滑油を貯留するための凹所を形成し、該凹所と前記内部空間とに連なる孔が前記本体部分の一部に設けられ、該孔の開閉を行うバルブが前記頂部分に取り付けられている。
【００１０】
前記斜板式圧縮機は、前記したハウジングと、該ハウジングの内部空間に収容されたシリンダブロックであってその軸線の周りに互いに間隔をおいて複数のシリンダが設けられまた各シリンダに連通する開口が設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転可能に支承されたシャフトと、該記シャフトに固定され該シャフトと共に回転可能である斜板と、前記シリンダブロックの各シリンダ内に配置されたピストンであって前記斜板の一部を受け入れる空洞を有するピストンとを備える。
【００１１】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、斜板式圧縮機の運転に伴う、前記ハウジングの外部からその内部に向けての前記混合ガスの吸引作用により、前記混合ガスが前記ハウジングの頂部の通路に導入され、該通路を流動する。このとき、前記混合ガスの一部が前記通路内の障壁に当たり、その潤滑油成分が前記障壁に付着する。前記障壁に付着した潤滑油は、前記障壁を伝って前記通路の凹所に流れ落ちる。したがって、前記斜板式圧縮機の運転中に前記潤滑油成分が前記凹所内に貯留される。
【００１２】
前記凹所に貯まった潤滑油は、前記バルブの操作により、前記凹所に連なる孔を開き、該孔を通して流下させることができる。前記孔から流下する潤滑油は、前記ハウジングの内部空間を占めるシリンダブロック上に落ち、該シリンダブロックの周壁面に開放する開口を経て、１または複数のシリンダ内に流入し、該シリンダ内のピストンの周面を落下し該ピストンの空洞内に到達する。前記シリンダブロックの１の開口が前記ハウジング頂部の孔と相対するように配置されている場合は、前記孔からの流下潤滑油は直接に前記開口を経てシリンダ内に至る。
【００１３】
したがって、例えば前記斜板式圧縮機の起動に先立ち、前記バルブを開くことにより、前記ハウジング頂部に予め貯留されている多量の潤滑油を前記斜板とベアリング部材との接触部に供給することができ、これにより、引き続いて起動される前記斜板式圧縮機の前記接触部における焼付きの発生を防止することができる。
【００１４】
前記バルブとしてソレノイドバルブを用いるときは、前記斜板式圧縮機の始動時期に合わせた前記孔の開閉制御を電気的に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照すると、自動車に搭載される斜板式圧縮機が全体に符号１０で示されている。
【００１６】
斜板式圧縮機１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２の内部空間に収容されたシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４に回転可能に支承されたシャフト１６と、シャフト１６に固定された斜板１８と、シリンダブロック１４に設けられその軸線方向に伸びる複数（図示の例では５つ）のシリンダ２０内にそれぞれ配置された複数のピストン２２とを備える。
【００１７】
斜板式圧縮機１０は、車載エンジン（図示せず）の回転動力を受けて駆動される。前記回動動力はベルト（図示せず）を介してシャフト１６に伝達され、該シャフトが回転する。シャフト１６への前記回転動力の伝達およびその解除のため、シャフト１６の先端部にクラッチ（図示せず）が取り付けられる。
【００１８】
シャフト１６の回転運動は、斜板１８を介して、各シリンダ２０内のピストン２２をその軸線方向に往復運動させる直線運動に変換される。その結果、シリンダ２０内にその両端から冷媒と潤滑油との混合ガスが吸引され（その移動経路の概略を示す一点鎖線参照）、該混合ガスはシリンダ２０内で圧縮され、その後シリンダ２０の両端からその外部に吐出される（その移動経路の概略を示す点線参照）。この過程において、斜板式圧縮機１０は自動車用空調システムにおける圧縮仕事を行う。
【００１９】
ハウジング１２は、シリンダブロック１４の収容空間を規定する、全体に円筒状の内面を有する本体２４（本体部分）と、該本体の上部に連なり該本体から上方に突出する頂部２６（頂部分）と、本体２４の軸線方向に関する一端部に連なり、該一端部から突出する、シャフト１６の前記先端部の周囲を取り巻く減径管部２８と、本体２４の開放端部（他端部）に固定されこれを覆うキャップ３０とからなる。
【００２０】
ハウジング本体２４は、その上下部に、前記シリンダブロック１４の収容空間に連なる２つの空洞（ただし、上部の空洞３１のみを示す。）を有する。両空洞は本体２４の両端部間のほぼ中間にあって、シリンダブロック１４の直上および直下に位置する。
【００２１】
ハウジング本体の上部空洞３１は、ハウジング頂部２６の後記通路３２を経て導入される前記混合ガスを受け入れ、これを各シリンダ２０の両端に向けて分配する作用をなす。これに対し、前記底部の空洞は潤滑油が貯められる油受（オイルパン）をなす。
【００２２】
ハウジングの頂部２６は、斜板式圧縮機１０に導入される前記混合ガスのための通路３２を規定する。通路３２は、頂部２６（より詳細には後記蓋４０（頂壁））に設けられハウジング１２の外部に開放する開口３４（入口開口）に始まり、ハウジング本体２４に設けられその上部空洞３１に開放する他の開口３６（出口開口）に終わる。したがって、前記混合ガスは、開口３４から通路３２内に導入され、通路３２を経て、他の開口３６からハウジング本体２４内へと移動することができる。
【００２３】
図示の例では、頂部２６は全体に矩形の平面形状を有し（図３参照）、ハウジング本体２４から上方へ伸びる、矩形の横断面形状を有する側壁３８と、該側壁の開放頂面を覆いかつ密閉する、側壁３８と一体をなすように側壁３８に固定された蓋４０とからなる。したがって、また、ハウジング本体２４は頂部２６の一部分を規定する。頂部２６は、図示の矩形に代えて、他の多角形、円形のような他の平面形状を有するものとすることができる。
【００２４】
通路３２内には少なくとも１つ（図示の例では４つ）の障壁４２と、凹所４４と、孔４６とが設けられている。
【００２５】
４つの障壁４２は、通路３２の両端３４，３６間に互いに間隔をおいて配置されている。各障壁４２は、ハウジング本体２４から蓋４０に向けて垂直上方へ伸び、蓋４０に至る直前で終端している。このため、斜板式圧縮機１０の作動の間に通路３２に導入される前記混合ガスは、通路３２を通過する間、各障壁４２に衝突し、また、各障壁４２と蓋４０との間に存する隙間を経て流動する。前記混合ガスが障壁４２に衝突すると、前記混合ガス中の成分である潤滑油の一部が障壁４２に付着する。障壁４２に付着した潤滑油は、その後、障壁４２をその壁面に沿って凹所４４内に流れ落ち、凹所４４に貯まる。
【００２６】
凹所４４は、頂部の側壁３８の一部と、ハウジング本体２４に設けられた開口３６に近接する最外方の障壁４２とにより規定されている。凹所４４は、この例に代えて、例えば、ハウジング本体２４の一部の肉厚をより大きいものに設定し、これに窪みを設けることによって形成することができる。
【００２７】
また、図示の例では、前記最外方の障壁４２が頂部の側壁３８の互いに相対する両壁面の一方からその他方まで伸びている。これに対し、他の３つの障壁４２は、互い違いに、側壁３８の前記両壁面の一方からその他方に至る手前まで伸び、これらの障壁４２と側壁の他方との間に隙間が存する。このため、凹所４４に貯まった潤滑油は前記隙間を通して前記障壁間に移動することができ、これにより、凹所４４内に貯まる潤滑油の油面の高さが一定に維持される。
【００２８】
各障壁４２は、図示の例に代えて、蓋４０からハウジング本体２４に向けて反対方向へ伸びるものとすることができる。また、各障壁４２は、垂直にではなく、斜めにあるいは湾曲して伸びるようにしてもよい。
【００２９】
凹所４４内に貯まる潤滑油は孔４６を介して凹所４４外に排出することができる。孔４６はハウジング本体２４に形成され、凹所４４とハウジング本体２４の内部空間とに連通している。したがって、凹所４４内の潤滑油は、孔４６を通して、ハウジング本体２４内のシリンダブロック１４上に落下させることができる。
【００３０】
孔４６は、バルブ、好ましくはソレノイドバルブ４５の操作により開閉される。ソレノイドバルブ４５は蓋４０に固定されている。ソレノイドバルブ４５は、通路３２内を昇降可能である弁体４７を有し、弁体４７は、その昇降動作により、孔４６を開放しまたは閉鎖する。
【００３１】
弁体４７は、ソレノイドバルブ４５の電気的制御により、昇降動作させることができる。ソレノイドバルブ４５は、好ましくは、長時間停止後の斜板式圧縮機１０が始動（起動）される前の数秒間、弁体４７を上昇させて孔４６を開くように制御される。これに代えて、自動車の運転操作中における斜板式圧縮機１０の起動毎に、孔４６が開くようにソレノイドバルブ４５を操作することもできる。
【００３２】
孔４６は、ハウジング本体２４の軸線方向における任意の位置に設けることが可能であるが、好ましくは、図示の例のように、ハウジング本体２４の軸線方向における中央位置に設ける。これによれば、シリンダブロック１４に設けられシリンダ２０に連通する後記開口６２に近接または対向させることができる。
【００３３】
これによれば、シリンダブロック１４上に落下する前記潤滑油は、シリンダブロック１４の周面に沿って流れ落ちて開口６２に至り、あるいは、後述するように直接に開口６２内に至る。その後、前記潤滑油は、シリンダ２０内に入り、該シリンダの周面に沿って流れ落ち、ピストン２２の後記空洞７０内のシャフト１６と斜板１８との接続部（後記ボス６４）に至る。
【００３４】
シリンダブロック１４に設けられた複数のシリンダ２０は、シリンダブロック１４の軸線の周りに互いに間隔をおいて配置されている。各シリンダ２０は、シリンダブロック１４の両端で開放し、シリンダ２０の両端すなわちシリンダブロック１４の両端は、それぞれ、一対のバルブプレート４８，５０を介してハウジングのキャップ３０およびその本体２４の一端部に接している。
【００３５】
ハウジングキャップ３０およびハウジング本体２４の一端部は、それぞれ、両バルブプレート４８，５０に相対する２つの同心的な環状空間（ただし、キャップ３０に設けられた環状空間５２，５４のみを示す。）を有する。
【００３６】
両環状空間のうちの内側の環状空間５２はハウジング本体の上部空洞３１に連通しており、前記混合ガスを受け入れることができる。他方、外側の環状空間５４は、シリンダ２０外に吐出される前記混合ガスを受け入れることができる。参考のため、両環状空間５２，５４に、それぞれ、低圧を意味するＬおよび高圧を意味するＨを付した。
【００３７】
両バルブプレート４８，５０には、それぞれ、環状空間５２，５４および各シリンダ２０相互間における前記混合ガスの移動を許す２つの孔５６，５８が設けられている。各孔には前記混合ガスの流動制御のための逆止弁（図示せず）が配置されている。なお、ハウジング本体２４の両端部の高圧側（Ｈ）の両環状空間は、シリンダブロック１４をその軸線方向に貫通する孔に通された管（図示せず）を介して互いに連通している。
【００３８】
高圧側の環状空間に吐出された前記混合ガスは、キャップ３０に設けられ該キャップ側の環状空間５４に連なる吐出口６０からハウジング１２外に排出される。
【００３９】
シリンダブロック１４には各シリンダ２０に連なる細長い開口６２が設けられている。各開口６２は各シリンダ２０の軸線方向におけるほぼ中央部に位置する。図示の例では、１のシリンダ２０が最上方に位置し、その開口６２が、前記潤滑油のための孔４６に相対している。このため、孔４６から流れ落ちる前記潤滑油は開口６２内に直接に落下する。
【００４０】
シャフト１６の回転運動を各ピストン２２の往復運動に変換する斜板１８は、シャフト１６に通されかつこれに固定されたボス部６４と、該ボス部から伸びる円板部６６とからなる。符号６８は、ボス部６４の両端に接して配置されシャフト１６を取り巻く一対のスラストベアリングを示す。
【００４１】
斜板の円板部６６はシャフト１６に対して傾斜している。すなわち、円板部６６はシャフト１６に対して９０度以外の交差角度をなしている。このため、斜板１８がシャフト１６と共に回転するとき、各ピストン２２と接触する円板部６６の周方向に関する任意の部位がシャフト１６の軸線方向に関して変化する。このため、各ピストン２２は円板部６６から軸線方向力を受ける。
【００４２】
シリンダブロックの各シリンダ２０内に配置された各ピストン２２は、斜板１８の円板部６６を受け入れる空洞７０を有する。
【００４３】
各空洞７０内には、円板部６６の各面に接するベアリング部材である円板状のシュー７２と、シュー７２と空洞７０を規定する壁面とに回転可能に保持されたボール７４とが配置されている。円板部６６は、これらのシュー７２およびボール７４を介して、各ピストン２２（より詳細には空洞７０の壁面）に接している。
【００４４】
したがって、斜板１８が回転するとき、その円板部６６に接する各ピストン２２は該円板部により各ピストンの軸線方向に強制的に変位され、これにより往復運動をする。
【００４５】
斜板式圧縮機１０の始動に先立ち、予め、ハウジングの頂部２６からシリンダの開口６２に流れ落ち、該シリンダ内のピストン２２の空洞７０内のボス６４上に到達する多量の前記潤滑油は、斜板式圧縮機１０が始動されると、遠心力により、円板部６６をその半径方向へ移動し、円板部６６とシュー７２との間に至りこれらを潤滑する。その結果、斜板式圧縮機１０の運転停止の間に生じる潤滑油不足と、これに伴う円板部６６とシュー７２との間の焼き付きとが解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る斜板式圧縮機の部分縦断面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って得た断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿って得た断面図である。
【符号の説明】
１０ 斜板式圧縮機
１２ ハウジング
１４ シリンダブロック
１６ シャフト
１８ 斜板
２０ シリンダ
２２ ピストン
２４ ハウジング本体
２６ ハウジング頂部
３２，４６ 通路および孔
４２ 障壁
４４ 凹所
４５ バルブ（ソレノイドバルブ）

Claims (4)

1. 斜板式圧縮機のためのハウジングであって、シリンダブロックを収容する内部空間を形成する本体部分と、該本体部分から上方へ伸び、前記本体部分の一部を取り囲む側壁と該側壁上の頂壁とからなる頂部分とを含み、前記本体部分の一部及び前記頂部分は、前記斜板式圧縮機に導入される冷媒と潤滑油との混合ガスの通路を形成し、該通路は、該通路の長さ方向に互いに間隔を置かれた、前記通路に流入する前記混合ガスのための入口開口及び前記通路から流出する前記混合ガスのための出口開口のそれぞれと連通し、前記側壁は、前記通路の幅方向に互いに間隔を置かれた、相対する一対の壁面を有し、前記通路内に、前記入口開口と前記出口開口との間にあって前記通路の長さ方向に互いに間隔を置かれた、前記混合ガスが衝突可能である複数の障壁が設けられ、該障壁のうち、前記出口開口に最も近い障壁は前記壁面の一方から他方まで伸び、他の障壁は前記壁面の一方から他方に至る手前まで伸び、前記本体部分の一部、前記側壁及び前記出口開口に最も近い障壁は、該出口開口に最も近い障壁の前記入口開口側に、前記障壁への衝突により該障壁に付着し該障壁に沿って流れ落ちる前記混合ガス中の潤滑油を貯留するための凹所を形成し、該凹所と前記内部空間とに連なる孔が前記本体部分の一部に設けられ、該孔の開閉を行うバルブが前記頂部分に取り付けられている、ハウジング。
2. 前記バルブは、ソレノイドバルブからなる、請求項１に記載のハウジング。
3. 請求項１または２に記載のハウジングと、前記ハウジングの内部空間に収容されたシリンダブロックであってその軸線の周りに互いに間隔をおいて複数のシリンダが設けられまた各シリンダに連通する開口が設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転可能に支承されたシャフトと、該記シャフトに固定され該シャフトと共に回転可能である斜板と、前記シリンダブロックの各シリンダ内に配置されたピストンであって前記斜板の一部を受け入れる空洞を有するピストンとを含む、斜板式圧縮機。
4. 前記シリンダブロックの開口の１つと前記ハウジングの孔とが互いに相対している、請求項３に記載の斜板式圧縮機。

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