JP4185696B2 - コンプレッサ取付構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の空調システム等に用いられるコンプレッサの取付構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
空調装置等の冷媒圧縮に用いられるコンプレッサは、コンプレッサケース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを回転可能に設け、その回転にしたがってベーンで仕切られた空間が容積変化を繰り返す圧縮室を形成し、吸入口から圧縮室へ吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出口から吐出するようになっている。
【0003】
図5はこのような従来の気体圧縮機を示す縦断面図、図6は図5におけるA−A部断面におけるシリンダとロータを示す図である。なお、図5は図6におけるB−B部断面に相当する。
一端開口型のハウジング11aとその開口側に取り付けられたフロントヘッド11bによりコンプレッサケース11が形成されている。ハウジング11a内に、略楕円形状の内周を有するシリンダ40がフロントサイドブロック20とリヤサイドブロック30に挟まれて配置され、5枚のベーン58を備えるロータ50がシリンダ40内に回転可能に設けられている。
【0004】
ロータ50と一体回転する回転軸51は、フロントサイドブロック20を貫通して前端側がコンプレッサケース端壁のリップシール18からフロントヘッド11bの外方へ延び、後端はリヤサイドブロック30に設けられた貫通支持穴32に支持されている。回転軸51の前端にはプーリ24を有する電磁クラッチ25が取り付けられ、図示しないエンジンのクランクプーリからの回転駆動力を受けるようになっている。
【0005】
ロータ50の外周面側にはスリット状のベーン溝56が放射状に形成され、これらのベーン溝56にはそれぞれベーン58が装着されている。ベーン58は、ロータ50の回転時に遠心力とベーン溝56の底部に形成される背圧室59に加えられる油圧とにより、シリンダ40の内周面へ付勢される。シリンダ40内はロータ50とベーン58により複数の小室に仕切られ、ロータ50の回転にしたがって容積の大小変化を繰り返す圧縮室48を形成する。これにより、ベーンロータリ形圧縮機を形成している。
【0006】
フロントヘッド11bとフロントサイドブロック20の間には、冷媒ガス吸入ポート14を備えるフロント側吸入室13が形成されている。
フロントサイドブロック20にはフロント側吸入室13と圧縮室48を連通させる吸入口22が開口している。
【0007】
冷媒ガス吸入ポート14からフロント側の吸入室13に流入した冷媒ガスは、フロントサイドブロック20に形成された吸入口22から圧縮室48へ吸入される。また、シリンダ40にはリヤサイドブロック30に形成されたリヤ側吸入口31に連通する連通穴41が軸方向に設けられ、フロント側の吸入室13からこの連通穴41を介してリヤ側吸入口31からも冷媒ガスが圧縮室48へ吸入される。
【0008】
ハウジング11aの密閉側とリヤサイドブロック30の間には吐出室15が形成され、冷媒ガス吐出ポート16を備えている。
またリヤサイドブロック30の吐出室15側には、オイルセパレータ62を備えるサイクロンブロック60が取り付けられている。サイクロンブロック60は、回転軸51の後端を支持するリヤサイドブロック30の貫通支持穴32が形成されたボス部38との間にシールリング64を挟んで、密閉空間Rを形成している。
【0009】
シリンダ40の短径部近傍は外周部に吐出チャンバ44が切り欠かれて薄肉部とされ、この薄肉部に吐出口42が開口されている。吐出口42にはリードバルブ43が設けられている。
吐出口42から吐出された冷媒ガスは、吐出チャンバ44からオイルセパレータ62を経て吐出室15へ吐出される。
吸入口22と吐出口42は、ロータ50の回転軸51に関して対称に、シリンダ40の周辺部にそった2個所に設けられている。
【0010】
ロータ50が回転すると、冷媒ガス吸入ポート14に流入する冷媒ガスは、フロント側吸入室13から吸入口22を経て、圧縮室48へ吸入される。そして、圧縮室48で圧縮された後、シリンダ40の短径部近傍に設けられた吐出口42から吐出され、冷媒ガスは吐出室15を経て冷媒ガス吐出ポート16から外部へ供給される。
【0011】
このような気体圧縮機では、回転軸51の貫通支持穴32部における潤滑、およびベーン溝56の背圧室59への油圧供給のために、吐出室15に貯留した潤滑油を導くようになっている。
すなわち、従来の気体圧縮機では、リヤサイドブロック30には吐出室15の底部に開口するとともに貫通支持穴32の側壁に至る油路33が形成され、また、リヤサイドブロック30のロータ50に対向する面には、ベーン溝56の背圧室59に連通するように配した凹部(さらい)35と小凹部37が設けられている。
【0012】
凹部35は正面形状においてくびれ部35aを有し、小凹部37はくびれ部35aの径方向外方に配置されている。小凹部37はシリンダ40の吐出口42を通過するベーン58を支持するベーン溝56の背圧室59と連通し、凹部35は他の複数のベーン58を支持するベーン溝56の背圧室59と連通するように対応付けされている。
【0013】
そして、サイクロンブロック60とリヤサイドブロック30間の密閉空間Rと凹部35とが連通路34で結ばれ、油路33の貫通支持穴32近傍と小凹部37とが連通路36で結ばれている。
吐出室15の吐出圧に押されて、油路33を経て貫通支持穴32の側壁に至った潤滑油は、貫通支持穴32と回転軸51間の隙間を通って凹部35および密閉空間Rへ流れ、また連通路36により小凹部37へ流れる。
【0014】
なお、シリンダ40の底部にはリヤサイドブロック30の油路33に接続する貫通穴46が設けられ、フロントサイドブロック20に形成された油路26でこの貫通穴46とフロントサイドブロック20の回転軸支持部23を接続して、当該支持部23並びにフロントサイドブロック20のロータ50に対向する面に形成した凹部27へ潤滑油を導くようになっている。
【0015】
図7は上記のような構成を有するコンプレッサの外観を示す。コンプレッサケース11には一体成形でそれぞれ貫通穴73を備える取付用ボス70、71、72が設けられ、図8に示すような別部材の取付ブラケット80を介して固定側としてのエンジンブロック100(図9参照)に取り付け固定される。そして、プーリ24にエンジンのクランクプーリからの回転駆動力を受けて作動するようになっている。
【0016】
図8は取付ブラケット80の平面図で、略四角形の3個所の角部に形成されたボス82、83、84にそれぞれコンプレッサケース11の取付用ボス70、71、72の各貫通穴73に対応させたコンプレッサ取付穴85を有し、他の1個所の角部およびボス82、83、84に対してオフセットさせた位置に形成された4つのボス91、92、93、94にそれぞれエンジン取付穴95を有している。各コンプレッサ取付穴85はねじ孔となっている。
コンプレッサ10は、その各貫通穴73から挿し込むボルト74(図9参照)をコンプレッサ取付穴85にねじ込んで取付ブラケット80と結合される。また、取付ブラケット80は、エンジン取付穴95に通した図示省略のボルトをエンジンブロック100の図示省略のねじ穴にねじ込んでエンジンブロック100に固定される。
【0017】
図9は、取付ブラケット80に対する取り付け位置におけるコンプレッサ10を、図7におけるC−C部の断面で示した図である。ただし、ボルト74は貫通穴73の外に示してある。
取付ブラケット80はその一般断面が4mm厚で、コンプレッサケース11の外周面にそった曲面をなしており、エンジン取付穴95を通した図示省略のボルトによりエンジンブロック100の側壁に取り付けられ、また、コンプレッサケース11内のシリンダ40はその長径方向Lを取付ブラケット80への取り付け面S(取付用ボス70、71、72の端面)と略平行の向きに設定されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように取付ブラケット80を介してコンプレッサ10がエンジンブロック100に取り付けられた車両において、室内空調のためコンプレッサ10を作動させると、従来、異音が発生するという問題があった。
その原因について検討したところ、コンプレッサの作動に伴う振動が取付ブラケットに大きく伝達され、取付ブラケットが激しく振動していることが判明した。
【0019】
この現象は次のように考えられる。
すなわち、コンプレッサ10の作動時には、上述のような冷媒ガスの圧縮仕事のために、周期的な振動が発生しているが、従来のコンプレッサ10では、シリンダ40はその長径方向Lが取付ブラケット80への取り付け面Sと略平行の向きに配置されているので、短径近傍に設けられた2つの吐出口42、42を結ぶ線は取付ブラケット80に対して横向き、換言すれば、取り付け面Sに対して大きな角度で横切る姿勢となっている。そして、吐出口42、42からは圧縮室48で圧縮された高圧の冷媒が吐出するので、この結果、吐出繰り返しによるコンプレッサ10の振動はシリンダ40の中心を通って上記2つの吐出口42、42の近傍を結ぶ線方向が最大となる。以下、この線を最大振動ラインMAXと呼ぶ。ここでは、最大振動ラインMAXが取り付け面Sと平行の方向に対して約60°(板面鉛直方向から約30°)となっている。
【0020】
一方、取付ブラケット80におけるエンジンブロック100への結合点とコンプレッサ10取付け点間のオフセットは、図8の例では約45mmともなっている。したがって、エンジンブロック結合点よりオーバハングしている部位が片持ち梁となっている状態の取付ブラケット80に対して、取り付け面Sの鉛直方向から約30°で最大のコンプレッサ振動が加わる結果となっているものであり、これによる取付ブラケット80の大きな振動がエンジンから図示しないエンジンマウントを経て伝達される。
振動解析実験によれば、取付ブラケット80は片持ち梁部分で捩じれる振動を起こしており、図8において、取付ブラケット80上側のボス82部分と下側のボス84部分が逆位相のモードとなっていた。
【0021】
図10は排気量1300ccのエンジンを搭載した車両の室内における全周波数(Over All)に対するコンプレッサ回転数の5次成分の騒音レベルを測定した結果を示し、コンプレッサ回転数3000〜3900rpmにおいて、この5次成分の音が乗員に異音として聞こえているものと考えられる。
【0022】
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、取付ブラケットがコンプレッサの振動により大きく加振されないようにして、異音の発生を防止したコンプレッサ取付構造およびこれに適したコンプレッサを提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1のコンプレッサ取付構造は、楕円形状のシリンダと径方向に付勢される複数のベーンを備えてシリンダ内に回転可能に設けたロータとをコンプレッサケースに収容し、シリンダ内にベーンで仕切られた圧縮室を形成するとともに、シリンダの短径部近傍に吐出口を設けたコンプレッサを、コンプレッサケースに設けた取付用ボス部で取付ブラケットに結合して取り付け、該取付ブラケットを取付用ボスの結合部と異なる部位で固定側に取り付けて、取付ブラケットが前記固定側との取り付け部から片持ち梁状にオーバハングしており、シリンダは、コンプレッサケース内において、シリンダ中心と吐出口の近傍を通る最大振動ラインを取付ブラケットへの取り付け面に対して略平行としているものとした。
【0024】
請求項2の発明は、上記取付ブラケットが、一般断面が板状で、コンプレッサケースの取付用ボスとの結合部および固定側との取り付け部にそれぞれ取付穴を有するボスを備えているものとした。
請求項3の発明は、最大振動ラインを取付ブラケットへの取り付け面に対して略平行とするため、シリンダの長径方向を取り付け面と平行の方向に対して41°〜90°に設定しているものとした。
【0025】
また、請求項4の発明は、とくにシリンダの長径方向を取り付け面と平行の方向に対して66°に設定したものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、実施の形態を示す、図9に対応する図である。図2は取付ブラケットにコンプレッサを取り付けた状態を示す側面図である。
まず、コンプレッサ10Aは従来例と同じく図8に示した取付ブラケット80を介してエンジンブロック100に取り付け固定される。
コンプレッサケース11には一体成形で取付用ボス部70、71、72が設けられ、各取付用ボス部の位置は、取付ブラケット80の各コンプレッサ取付穴85に対応させてある。
【0027】
コンプレッサケース11内には、シリンダ40と、シリンダ40内に配置されたロータ50が収容されている。ロータ50にはベーン溝56に5枚のベーン58が摺動可能に装着されて、シリンダ40内が複数の小室に仕切られ、ロータ50の回転にしたがって容積の大小変化を繰り返す圧縮室48を形成する。
以上の構成は、従来例と同様である。
【0028】
本実施の形態では、コンプレッサケース11内のシリンダ40が、その2つの吐出口42、42の近傍を結ぶ最大振動ラインMAXが取付ブラケット80への取り付け面Sと平行となるように、長径方向Lを取り付け面Sと平行方向から66°に傾けてある。
この場合、2つの吐出口42、42は取り付け面Sに対して略平行な線上に位置することになる。
この点において図9に示したものと異なり、その他の構成は、上述の従来例と同じである。
【0029】
実施の形態は以上のように構成され、コンプレッサ10Aの最大振動ラインMAXが取付ブラケット80への取り付け面Sと平行となっているので、片持ち梁状態の取付ブラケット80を曲げる方向に大きな振動が加わることがない。したがって、取付ブラケット80が激しい振動を生じることがないので、取付ブラケット80の振動に起因する異音の発生が防止される。
【0030】
なお、上記実施の形態では、最大振動ラインMAXを取り付け面Sと平行としたが、変形例としてシリンダ40の傾き角度の限界を検討した結果,コンプレッサの最大振動ラインMAXが取付ブラケット80に交差しない範囲であれば異音、騒音の低減に効果があることが分かった。
しかしながら,コンプレッサの最大振動ラインMAXは、回転速度や圧力条件などのコンプレッサ運転条件により若干の変動があるため、図3に示すように、取り付け面Sと平行方向から66°を中心に、シリンダ40の長径方向Lを41°〜90°とするのが好ましい。
【0031】
図3の(a)は、吐出口42より取付ブラケット80側を通る最大振動ラインMAXの上側を取付ブラケット80から離す方向にシリンダ40を傾けて、長径方向Lを41°とした場合を示す。また、(b)は、吐出口42より取付ブラケット80側を通る最大振動ラインMAXの上側を取付ブラケット80へ近づける方向にシリンダ40を傾けて、長径方向Lを90°とした場合を示す。
【0032】
図4は、本実施の形態および変形例における車両の室内の騒音レベルを示すグラフである。これは、先の図10の騒音レベルを求めたときと同じで、排気量1300ccのエンジンを搭載した車両の室内における全周波数(Over All)とコンプレッサ回転数の5次成分の騒音レベルを、外気温度30℃、コンプレッサ回転数1900〜4400rpmの範囲で測定したもので、コンプレッサ吐出容量は96cm3である。
細線で示した従来例の騒音レベルと比較して、変形例を含めた本実施の形態ではすべての音(周波数)に対してコンプレッサ回転数の5次成分が略10dB以上減衰しており、従来異音として顕著であった音が他の音と判別できない程度に低減された。
【0033】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、コンプレッサを、コンプレッサケースに設けた取付用ボス部で取付ブラケットに結合して取り付け、該取付ブラケットを取付用ボスの結合部と異なる部位で固定側に取り付け、シリンダは、コンプレッサケース内において、シリンダ中心と吐出口の近傍を通る最大振動ラインを取付ブラケットへの取り付け面に対して略平行となるよう向きを設定したので、取付用ボスの結合部と異なる部位で固定側に取り付けた取付ブラケットが片持ち梁状態となっても、コンプレッサの振動が当該取付ブラケットを曲げる方向に大きく作用することがない。したがって、取付ブラケットの激しい振動に起因する異音の発生が防止される。
【0034】
コンプレッサの振動が取付ブラケットを曲げる方向に大きく作用することがないので、とくに取付ブラケットの一般断面が板状である場合にも、取付ブラケットの振動が有効に抑えられ、異音発生防止の効果が大きい。
【0035】
なお、シリンダの長径方向を取り付け面と平行の方向に対して41°〜90°に設定することにより、上記最大振動ラインを取付ブラケットへの取り付け面に対して略平行とすることができる。そして、とくにシリンダの長径方向を取り付け面と平行の方向に対して66°に設定すると、最大振動ラインが取付ブラケットへの取り付け面に対して平行となり、取付ブラケットの最大の振動抑制作用が得られ、異音が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態を示す図である。
【図2】実施の形態における側面図である。
【図3】変形例を示す図である。
【図4】実施の形態における騒音レベルを従来例と比較して示す図である。
【図5】従来の気体圧縮機を示す縦断面図である。
【図6】図5におけるA−A部断面図である。
【図7】従来のコンプレッサの外観側面図である。
【図8】取付ブラケットを示す平面図である。
【図9】図7におけるC−C部断面図である。
【図10】従来例における騒音レベルを示す図である。
【符号の説明】
10A、10 コンプレッサ
11 コンプレッサケース
11a ハウジング
11b フロントヘッド
13 フロント側吸入室
14 冷媒ガス吸入ポート
15 吐出室
16 冷媒ガス吐出ポート
18 リップシール
20 フロントサイドブロック
22 吸入口
23 回転軸支持部
24 プーリ
25 電磁クラッチ
26、33 油路
30 リヤサイドブロック
31 リヤ側吸入口
32 貫通支持穴
34、36 連通路
35 凹部
35a くびれ部
37 小凹部
38 ボス部
40 シリンダ
41 連通穴
42 吐出口
43 リードバルブ
44 吐出チャンバ
46 貫通穴
48 圧縮室
50 ロータ
51 回転軸
56 ベーン溝
58 ベーン
59 背圧室
60 サイクロンブロック
62 オイルセパレータ
64 シールリング
70、71、72 取付用ボス
73 貫通穴
74 ボルト
80 取付ブラケット
82、83、84 ボス
85 コンプレッサ取付穴
91、92、93、94 ボス
95 エンジン取付穴
100 エンジンブロック
L 長径方向
R 密閉空間
S 取り付け面
Claims (4)
- 楕円形状のシリンダと径方向に付勢される複数のベーンを備えてシリンダ内に回転可能に設けたロータとをコンプレッサケースに収容し、シリンダ内にベーンで仕切られた圧縮室を形成するとともに、シリンダの短径部近傍に吐出口を設けたコンプレッサを、コンプレッサケースに設けた取付用ボス部で取付ブラケットに結合して取り付け、
該取付ブラケットを前記取付用ボスの結合部と異なる部位で固定側に取り付けて、取付ブラケットが前記固定側との取り付け部から片持ち梁状にオーバハングしており、
前記シリンダは、コンプレッサケース内において、シリンダ中心と前記吐出口の近傍を通る最大振動ラインを取付ブラケットへの取り付け面に対して略平行としていることを特徴とするコンプレッサ取付構造。 - 前記取付ブラケットは、一般断面が板状で、コンプレッサケースの取付用ボスとの結合部および固定側との取り付け部にそれぞれ取付穴を有するボスを備えていることを特徴とする請求項1記載のコンプレッサ取付構造。
- 前記シリンダは、長径方向を前記取り付け面と平行の方向に対して41°〜90°に設定していることを特徴とする請求項1または2記載のコンプレッサ取付構造。
- 前記シリンダは、長径方向を前記取り付け面と平行の方向に対して66°に設定していることを特徴とする請求項3記載のコンプレッサ取付構造。
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