JP4292700B2 - 斜板式圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸と一体的に回転する斜板に接する平坦面部と、ピストンの嵌合凹部に嵌合する球面部とを備えたシューを前記斜板と前記ピストンとの間に介在し、前記斜板の回転力を前記シューを介して前記ピストンに伝えて前記ピストンを往復動させ、前記斜板の前記シューに対する摺接領域に摺接膜を設けた斜板式圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭６１−１６３６号公報、特開平１１−１９３７８０号公報に開示されるように、斜板式圧縮機におけるピストンは、回転軸と一体的に回転する斜板の回転動作によって往復動される。斜板の前後の端面とピストンとの間にはそれぞれシューが介在されており、斜板の回転力がシューを介してピストンに伝えられる。鉄系の材質製のシューは回転する斜板に摺接するため、シューと斜板との間の摺接部位が摩耗したり、シューと斜板との間で焼き付きを生じるおそれがある。そのため、シューに対する斜板の摺動性を向上する必要がある。
【０００３】
特公昭６１−１６３６号公報における圧縮機では、半球形状のシューの平面部を極めて大きな曲率半径の凸曲面とし、この凸曲面の外周縁に第１及び第２の面取り部を設けている。第１の面取り部の内側にある第２の面取り部の傾斜角は、第１の面取り部の傾斜角よりも小さくしてある。第１及び第２の面取り部は、シューに対して摺接する斜板の端面上の油をシューと斜板の端面との間に引き込む機能を有する。シューと斜板の端面との間に多くの油を引き込む構成は、シューに対する斜板の摺動性を向上する。
【０００４】
シューに対する斜板の摺動性をさらに向上するため、特開平１１−１９３７８０号公報における斜板では、シューに対して摺接する斜板の前後の端面に摺接性に優れた摺接膜が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機内部、外部冷媒回路内には異物（部品研削加工時の研削屑、摩耗粉等）があるため、特開平６−３３６９７８号公報のように冷媒ガスの通路上にフィルタを配置する対策が成される。フィルタにおける目詰まりを回避するため、ある大きさ以上の異物のみを濾過し得るフィルタが用いられる。このようなフィルタを通過した異物が斜板とシューとの間に入り込む可能性がある。斜板に摺接膜を施した圧縮機では、斜板とシューとの間に入り込んだ異物の大きさによっては摺接膜に傷が付くおそれがある。摺接膜に傷が付くと、摺接膜の摺接性が低下する。
【０００６】
本発明は、異物が摺接膜の摺接性を低下させるような悪影響を与えないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、回転軸と一体的に回転する斜板に接する平坦面部と、ピストンの嵌合凹部に嵌合する球面部とを備えたシューを前記斜板と前記ピストンとの間に介在し、前記斜板の回転力を前記シューを介して前記ピストンに伝えて前記ピストンを往復動させ、前記斜板の前記シューに対する摺接領域に摺接膜を設けた斜板式圧縮機を対象とし、請求項１の発明では、前記シューの平坦面部の外周側に主面取り部を設け、前記平坦面部の中心に接する平面に対する前記主面取り部の傾き角を所定の角度以下の緩い傾き角とし、前記摺接膜を前記主面取り部と前記平面との最大間隔以上の膜厚とするととともに、鉄又はアルミニウムよりなる異物より軟質とした。
【０００８】
平坦面部の中心に接する平面に対する傾き角が所定の角度以下となる主面取り部は、前記平面との間隔が摺接膜の膜厚以下となっている。また、摺接膜は、鉄又はアルミニウムよりなる異物より軟質としている。そのため、摺接膜の膜厚より小さい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んだ場合は、異物が摺接膜に完全に埋め込まれるので、シューと斜板との間に挟み込まれた状態で転動することはない。摺接膜の膜厚より大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んだ場合は、異物が、シューと斜板との間に挟み込まれた状態で転動することがあり、摺接膜を傷付けることがある。このように、摺接膜を傷つけるのは、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物であるが、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込むことは難しい。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、前記主面取り部を包囲し、かつ前記主面取り部に連なるように副面取り部が設けられており、前記副面取り部の傾き角は前記所定の角度よりも大きくした。
【００１０】
平坦面部の中心に接する平面に対する傾き角が所定の角度よりも大きい副面取り部は、平坦面部と斜板との間への油の引き入れに有効である。又、傾き角が大きいため、副面取り部に当接した異物は、そこで止められてシューの内側に入り込まない。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記平坦面部は、前記平面に対する傾き角が前記主面取り部の傾き角以下である凸面部と、前記主面取り部とから構成した。
【００１２】
凸面部は、斜板と平坦面部の中心部との間への油引き入れに寄与する。
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記所定の角度を２０°とした。
【００１３】
主面取り部の傾き角が２０°を越えると、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んでも、摺接膜を傷付けるおそれは殆どない。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記摺接膜は、斜板の摺接領域の面に形成された金属層と、前記金属層の上に形成された固体潤滑剤含有の樹脂層とから構成した。
【００１５】
樹脂層は、無潤滑油状態において特に有効であるが、異物によって傷付き易い。摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板上の樹脂層との間に入り込むことは難しい。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項５において、前記斜板は鉄系の材質製であり、前記金属層は、アルミニウム系又は銅系の材質製とした。
アルミニウム系又は銅系の材質は、金属層として好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１８】
図１（ａ）は可変容量型圧縮機の内部構造を示す。制御圧室１２１を形成するフロントハウジング１２とシリンダブロック１１とには回転軸１３が支持されている。回転軸１３は、外部駆動源（例えば車両エンジン）から回転駆動力を得る。回転軸１３には回転支持体１４が止着されていると共に、斜板１５が回転軸１３の軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。鉄系の材質製の斜板１５には支持体１５１が一体形成されており、支持体１５１にはガイドピン１６が止着されている。ガイドピン１６は、回転支持体１４に形成されたガイド孔１４１にスライド可能に嵌入されている。斜板１５は、ガイド孔１４１とガイドピン１６との連係により回転軸１３の軸方向へ傾動可能かつ回転軸１３と一体的に回転可能である。斜板１５の傾動は、ガイド孔１４１とガイドピン１６とのスライドガイド関係、及び回転軸１３のスライド支持作用により案内される。
【００１９】
斜板１５の傾角は、制御圧室１２１内の圧力制御に基づいて変えられる。制御圧室１２１内の圧力が増大すると斜板１５の傾角が減少し、制御圧室１２１内の圧力が減少すると斜板１５の傾角が増大する。制御圧室１２１内の冷媒は、図示しない放圧通路を介してリヤハウジング１９内の吸入室１９１へ流出しており、リヤハウジング１９内の吐出室１９２内の冷媒は、図示しない圧力供給通路を介して制御圧室１２１へ供給可能である。前記圧力供給通路上には容量制御弁２５が介在されており、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が容量制御弁２５によって制御される。吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が増大すると制御圧室１２１内の圧力が増大し、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が減少すると制御圧室１２１内の圧力が減少する。即ち、斜板１５の傾角は、容量制御弁２５によって制御される。
【００２０】
斜板１５の最大傾角は、斜板１５と回転支持体１４との当接によって規定される。斜板１５の最小傾角は、回転軸１３上のサークリップ２４と斜板１５との当接によって規定される。
【００２１】
シリンダブロック１１において回転軸１３の周りには複数のシリンダボア１１１〔図１（ａ）では２つのみ示す〕が配列されている。各シリンダボア１１１にはピストン１７が収容されている。ピストン１７には保持部１７１が形成されており、保持部１７１には一対の球面形状の嵌合凹部１７２，１７３が形成されている。図１（ｂ）に示すように、嵌合凹部１７２には半球形状のシュー１８Ａが離脱不能に保持されており、嵌合凹部１７３には半球形状のシュー１８Ｂが離脱不能に保持されている。
【００２２】
回転軸１３と一体的に回転する斜板１５の回転運動は、半球形状のシュー１８Ａ，１８Ｂを介してピストン１７の前後往復運動に変換され、ピストン１７がシリンダボア１１１内を前後動する。鉄系の材質製のシュー１８Ａは斜板１５の一方の摺接面３０に摺接し、鉄系の材質製のシュー１８Ｂは斜板１５の他方の摺接面３１に摺接する。
【００２３】
吸入室１９１内の冷媒は、ピストン１７の復動動作〔図１（ａ）において右側から左側への移動〕によりバルブプレート２０上の吸入ポート２０１から弁形成プレート２１上の吸入弁２１１を押し退けてシリンダボア１１１内へ流入する。シリンダボア１１１内へ流入した冷媒は、ピストン１７の往動動作〔図１（ａ）において左側から右側への移動〕によりバルブプレート２０上の吐出ポート２０２から弁形成プレート２２上の吐出弁２２１を押し退けて吐出室１９２へ吐出される。吐出弁２２１は、リテーナ形成プレート２３上のリテーナ２３１に当接して開度規制される。
【００２４】
吐出室１９２と吸入室１９１とは、外部冷媒回路２６を介して接続している。吐出室１９２から外部冷媒回路２６へ流出した冷媒は、凝縮器２７、膨張弁２８及び蒸発器２９を経由して吸入室１９１へ還流する。
【００２５】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、シリンダブロック１１に対向する斜板１５の端面１５２，１５３には摺接膜３２，３３が形成されている。摺接膜３２，３３は、摺接領域となる端面１５２，１５３上に形成された金属層３２１，３３１と、金属層３２１，３３１上に形成された樹脂層３２２，３３２との２層構造である。樹脂層３２２，３３２の表面が摺接面３０，３１になる。
【００２６】
斜板１５の本来の地表面である端面１５２，１５３上に形成される金属層３２１，３３１は、シリコン含有のアルミニウムを主材としたアルミニウム系の材質からなる。金属層３２１，３３１上に形成される樹脂層３２２，３３２は、固体潤滑剤（例えば二硫化モリブデン、黒鉛等）をポリアミドイミド等の樹脂に分散した材質からなる。即ち、摺接膜３２，３３は、斜板１５の地金よりも遙かに軟質の材質からなる。金属層３２１，３３１の厚みは６０〜７０μｍ程度であり、樹脂層３２２，３３２の厚みは１０〜２０μｍ程度である。摺接膜３２，３３の厚みＤは、７０〜９０μｍ程度である。
【００２７】
図２に示すように、半球形状のシュー１８Ａ，１８Ｂは、斜板１５に接する平坦面部３４と、ピストン１７の嵌合凹部１７２，１７３に嵌合する球面部３５とを備える。平坦面部３４は、非常に大きな曲率半径を有する球面形状の凸面部３４１と、凸面部３４１の周縁に滑らかに連なる環状の主面取り部３４２とからなる。主面取り部３４２の周囲には環状の副面取り部３６が主面取り部３４２の周縁に滑らかに連なるように形成されている。
【００２８】
図３は、平坦面部３４及び副面取り部３６のプロフィルを平坦面部３４と直交する方向に引き延ばした擬似プロフィルを表す。点Ｐは、平坦面部３４の中心を表し、Ｈは平坦面部３４の中心Ｐに接する平面を表す。平面Ｈに対する主面取り部３４２の傾き角θ１の平均は、数度程度であり、平面Ｈに対する副面取り部３６の傾き角θ２の平均は、４０°程度である。傾き角θ１，θ２は、シュー１８Ａ，１８Ｂの半径方向において主面取り部３４２及び副面取り部３６に接する接線の平面Ｈに対する傾きである。平面Ｈと凸面部３４１との最大間隔αは数μｍ程度であり、平面Ｈと主面取り部３４２との最大間隔βは１０μｍ程度である。平面Ｈと副面取り部３６との最大間隔γは摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きくしてある。
【００２９】
斜板１５の回転に伴い、シュー１８Ａ，１８Ｂによって掃過される斜板１５の摺接面３０，３１上の潤滑油は、副面取り部３６と斜板１５の摺接面３０，３１との間から、主面取り部３４２と斜板１５の摺接面３０，３１との間及び凸面部３４１と斜板１５の摺接面３０，３１との間へと引きこまれる。
【００３０】
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１-1）平坦面部３４の中心Ｐに接する平面Ｈに対する主面取り部３４２の傾き角θ１の平均は数度程度と小さく、このような小さな傾き角θ１の主面取り部３４２と斜板１５の地金との間に異物が挟みこまれると、摺接膜３２，３３が傷つく。しかし、主面取り部３４２と摺接面３０，３１との最大間隔βは、１０μｍ程度であり、摺接膜３２，３３の膜厚Ｄ（７０〜９０μｍ程度）よりも径の大きい異物が主面取り部３４２と摺接面３０，３１との間に入り込むことはない。
【００３１】
一方、摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きい径の異物は、副面取り部３６と摺接面３０，３１との間に入り込む。しかし、平面Ｈに対する副面取り部３６の傾き角θ２の平均を４０°程度とした構成では、異物が副面取り部３６と摺接面３０，３１との間で挟みこまれることはない。
【００３２】
従って、摺接膜３２，３３を傷つけ易い膜厚Ｄよりも大きい異物が斜板１５の地金とシュー１８Ａ，１８Ｂとの間で挟みこまれることはなく、異物による摺接膜３２，３３の損傷が防止される。
【００３３】
アルミニウムの異物及び鉄の異物を制御圧室１２１に投入しておき、圧縮機を１時間運転して樹脂層３２２，３３２の損傷を調べるという試験を行なった。異物の全量の重量は１２ｍｇ、アルミニウムの異物と鉄の異物との重量割合は２：１、異物の最大径は１００μｍとした。この試験では、樹脂層３２２，３３２に摩耗が発生していないことが確認された。
【００３４】
（１-2）傾き角θ２の大きい副面取り部３６は、シュー１８Ａ，１８Ｂによって掃過される斜板１５の摺接面３０，３１上の潤滑油を平坦面部３４と斜板１５の摺接面３０，３１との間へ引き入れる上で有効である。
【００３５】
（１-3）副面取り部３６の傾き角θ２の平均は４０°程度にしてあるが、傾き角θ２が２０°を越えていれば、副面取り部３６と摺接面３０，３１との間に摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きい径の異物が入りこんでも、異物が副面取り部３６と摺接面３０，３１との間で挟みこまれることはない。即ち、傾き角が２０°を越える面取り部と斜板１５の摺接面３０，３１との間に膜厚Ｄよりも大きい径の異物が入り込んでも、摺接膜３２，３３が損傷するおそれが非常に少ない。従って、副面取り部３６の傾き角θ２が２０°を越えている場合には、主面取り部３４２の傾き角θ１が２０°以下の場合にのみ、主面取り部３４２と摺接面３０，３２との最大間隔βを摺接膜３２，３３の膜厚Ｄ以下としておけば、摺接膜３２，３３が異物によって損傷を受けることはない。
【００３６】
（１-4）異種材同士の摺接は、同種材同士の摺接に比べて焼き付き難い。鉄系の材質製の斜板１５とは異種の材質であるアルムニウム系の材質は、焼き付き防止の点から摺接膜３２，３３を構成する金属層３２１，３３１として好適である。
【００３７】
（１-5）斜板１５の摺接面３０，３１とシュー１８Ａ，１８Ｂの平坦面部３４の中心部との間へ潤滑油を引き入れることは、摺接膜３２，３３の寿命を延ばす上で重要である。凸面部３４１は、斜板１５の摺接面３０，３１とシュー１８Ａ，１８Ｂの平坦面部３４の中心部との間へ潤滑油を引き入れる上で大きな役割を果たす。
【００３８】
（１-6）副面取り部３６は、斜板１５に接するような鋭角がシュー１８Ａ，１８Ｂにできないようにする。即ち、副面取り部３６は、斜板１５とシュー１８Ａ，１８Ｂとの角当たりの防止に寄与する。
【００３９】
次に、図４の第２の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
シュー１８Ｃの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｃとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｃと副面取り部３６Ｃとは、滑らかに連なっている。シュー１８Ｃの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｃの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｃの傾き角θ２の平均は第１の実施の形態の場合と同じにしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｃの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４０】
第２の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。次に、図５の第３の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００４１】
シュー１８Ｄの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｄとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｄと副面取り部３６Ｄとは、滑らかに連なっている。シュー１８Ｄの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｄの傾き角θ２の平均は６０°程度にしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４２】
第３の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。
次に、図６の第４の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００４３】
シュー１８Ｅの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｅとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｅと副面取り部３６Ｅとは、滑らかに連なっている。主面取り部３４２Ｅは、凸面形状の凸面取り部３４２Ｅ１と、凸面取り部３４２Ｅ１を包囲する凹面取り部３４２Ｅ２とからなる。凸面取り部３４２Ｅ１と凹面取り部３４２Ｅ２とは滑らかに連なっている。シュー１８Ｅの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｅの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｅの傾き角θ２の平均は４０°程度にしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４４】
第４の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）固体潤滑剤を含む樹脂製の摺接膜のみを備えた斜板を用いた圧縮機に本発明を適用すること。
（２）金属製の摺接膜のみを備えた斜板を用いた圧縮機に本発明を適用すること。
（３）第２〜第４の実施の形態において、副面取り部を無くし、主面取り部をシューの球面部に直接接続すること。
【００４５】
前記した実施の形態から把握できる請求項記載以外の発明について以下に記載する。
（１）請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記主面取り部と前記平面との間隔は、前記平坦面部の中心から外側へ向かうにつれて徐々に増大する斜板式圧縮機。
（２）請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記平坦面部は、前記平坦面部の中心を頂点とする凸曲面である斜板式圧縮機。
（３）請求項５において、前記金属層は、斜板の材質よりも軟質の金属からなる斜板式圧縮機。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、シューの平坦面部の外周側に主面取り部を設け、前記平坦面部の中心に接する平面に対する前記主面取り部の傾き角を所定の角度以下の緩い傾き角とし、前記主面取り部と前記平面との最大間隔を前記摺接膜の膜厚以下としたので、異物が摺接膜の摺接性を低下させるような悪影響を与えないようにし得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示し、（ａ）は圧縮機全体の側断面図。（ｂ）は要部拡大側断面図。
【図２】要部拡大側断面図を組み込んだ拡大側面図。
【図３】シューの擬似プロフィール。
【図４】第２の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図５】第３の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図６】第４の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【符号の説明】
１３…回転軸。１５…斜板。１５２，１５３…摺接領域となる端面。１７…ピストン。１７２，１７３…嵌合凹部。１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ…シュー。３２，３３…摺接膜。３２１，３３１…金属層。３２２，３３２…樹脂層。３４…平坦面部。３４１…凸面部。３４２…主面取り部。３５…球面部。３６…副面取り部。Ｈ…平面。Ｐ…平坦面部の中心。
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸と一体的に回転する斜板に接する平坦面部と、ピストンの嵌合凹部に嵌合する球面部とを備えたシューを前記斜板と前記ピストンとの間に介在し、前記斜板の回転力を前記シューを介して前記ピストンに伝えて前記ピストンを往復動させ、前記斜板の前記シューに対する摺接領域に摺接膜を設けた斜板式圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭６１−１６３６号公報、特開平１１−１９３７８０号公報に開示されるように、斜板式圧縮機におけるピストンは、回転軸と一体的に回転する斜板の回転動作によって往復動される。斜板の前後の端面とピストンとの間にはそれぞれシューが介在されており、斜板の回転力がシューを介してピストンに伝えられる。鉄系の材質製のシューは回転する斜板に摺接するため、シューと斜板との間の摺接部位が摩耗したり、シューと斜板との間で焼き付きを生じるおそれがある。そのため、シューに対する斜板の摺動性を向上する必要がある。
【０００３】
特公昭６１−１６３６号公報における圧縮機では、半球形状のシューの平面部を極めて大きな曲率半径の凸曲面とし、この凸曲面の外周縁に第１及び第２の面取り部を設けている。第１の面取り部の内側にある第２の面取り部の傾斜角は、第１の面取り部の傾斜角よりも小さくしてある。第１及び第２の面取り部は、シューに対して摺接する斜板の端面上の油をシューと斜板の端面との間に引き込む機能を有する。シューと斜板の端面との間に多くの油を引き込む構成は、シューに対する斜板の摺動性を向上する。
【０００４】
シューに対する斜板の摺動性をさらに向上するため、特開平１１−１９３７８０号公報における斜板では、シューに対して摺接する斜板の前後の端面に摺接性に優れた摺接膜が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機内部、外部冷媒回路内には異物（部品研削加工時の研削屑、摩耗粉等）があるため、特開平６−３３６９７８号公報のように冷媒ガスの通路上にフィルタを配置する対策が成される。フィルタにおける目詰まりを回避するため、ある大きさ以上の異物のみを濾過し得るフィルタが用いられる。このようなフィルタを通過した異物が斜板とシューとの間に入り込む可能性がある。斜板に摺接膜を施した圧縮機では、斜板とシューとの間に入り込んだ異物の大きさによっては摺接膜に傷が付くおそれがある。摺接膜に傷が付くと、摺接膜の摺接性が低下する。
【０００６】
本発明は、異物が摺接膜の摺接性を低下させるような悪影響を与えないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、回転軸と一体的に回転する斜板に接する平坦面部と、ピストンの嵌合凹部に嵌合する球面部とを備えたシューを前記斜板と前記ピストンとの間に介在し、前記斜板の回転力を前記シューを介して前記ピストンに伝えて前記ピストンを往復動させ、前記斜板の前記シューに対する摺接領域に摺接膜を設けた斜板式圧縮機を対象とし、請求項１の発明では、前記シューの平坦面部の外周側に主面取り部を設け、前記平坦面部の中心に接する平面に対する前記主面取り部の傾き角を所定の角度以下の緩い傾き角とし、前記摺接膜を前記主面取り部と前記平面との最大間隔以上の膜厚とするととともに、鉄又はアルミニウムよりなる異物より軟質とした。
【０００８】
平坦面部の中心に接する平面に対する傾き角が所定の角度以下となる主面取り部は、前記平面との間隔が摺接膜の膜厚以下となっている。また、摺接膜は、鉄又はアルミニウムよりなる異物より軟質としている。そのため、摺接膜の膜厚より小さい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んだ場合は、異物が摺接膜に完全に埋め込まれるので、シューと斜板との間に挟み込まれた状態で転動することはない。摺接膜の膜厚より大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んだ場合は、異物が、シューと斜板との間に挟み込まれた状態で転動することがあり、摺接膜を傷付けることがある。このように、摺接膜を傷つけるのは、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物であるが、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込むことは難しい。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、前記主面取り部を包囲し、かつ前記主面取り部に連なるように副面取り部が設けられており、前記副面取り部の傾き角は前記所定の角度よりも大きくした。
【００１０】
平坦面部の中心に接する平面に対する傾き角が所定の角度よりも大きい副面取り部は、平坦面部と斜板との間への油の引き入れに有効である。又、傾き角が大きいため、副面取り部に当接した異物は、そこで止められてシューの内側に入り込まない。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記平坦面部は、前記平面に対する傾き角が前記主面取り部の傾き角以下である凸面部と、前記主面取り部とから構成した。
【００１２】
凸面部は、斜板と平坦面部の中心部との間への油引き入れに寄与する。
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記所定の角度を２０°とした。
【００１３】
主面取り部の傾き角が２０°を越えると、摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板との間に入り込んでも、摺接膜を傷付けるおそれは殆どない。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記摺接膜は、斜板の摺接領域の面に形成された金属層と、前記金属層の上に形成された固体潤滑剤含有の樹脂層とから構成した。
【００１５】
樹脂層は、無潤滑油状態において特に有効であるが、異物によって傷付き易い。摺接膜の膜厚よりも大きい径の異物が主面取り部と斜板上の樹脂層との間に入り込むことは難しい。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項５において、前記斜板は鉄系の材質製であり、前記金属層は、アルミニウム系又は銅系の材質製とした。
アルミニウム系又は銅系の材質は、金属層として好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１８】
図１（ａ）は可変容量型圧縮機の内部構造を示す。制御圧室１２１を形成するフロントハウジング１２とシリンダブロック１１とには回転軸１３が支持されている。回転軸１３は、外部駆動源（例えば車両エンジン）から回転駆動力を得る。回転軸１３には回転支持体１４が止着されていると共に、斜板１５が回転軸１３の軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。鉄系の材質製の斜板１５には支持体１５１が一体形成されており、支持体１５１にはガイドピン１６が止着されている。ガイドピン１６は、回転支持体１４に形成されたガイド孔１４１にスライド可能に嵌入されている。斜板１５は、ガイド孔１４１とガイドピン１６との連係により回転軸１３の軸方向へ傾動可能かつ回転軸１３と一体的に回転可能である。斜板１５の傾動は、ガイド孔１４１とガイドピン１６とのスライドガイド関係、及び回転軸１３のスライド支持作用により案内される。
【００１９】
斜板１５の傾角は、制御圧室１２１内の圧力制御に基づいて変えられる。制御圧室１２１内の圧力が増大すると斜板１５の傾角が減少し、制御圧室１２１内の圧力が減少すると斜板１５の傾角が増大する。制御圧室１２１内の冷媒は、図示しない放圧通路を介してリヤハウジング１９内の吸入室１９１へ流出しており、リヤハウジング１９内の吐出室１９２内の冷媒は、図示しない圧力供給通路を介して制御圧室１２１へ供給可能である。前記圧力供給通路上には容量制御弁２５が介在されており、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が容量制御弁２５によって制御される。吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が増大すると制御圧室１２１内の圧力が増大し、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が減少すると制御圧室１２１内の圧力が減少する。即ち、斜板１５の傾角は、容量制御弁２５によって制御される。
【００２０】
斜板１５の最大傾角は、斜板１５と回転支持体１４との当接によって規定される。斜板１５の最小傾角は、回転軸１３上のサークリップ２４と斜板１５との当接によって規定される。
【００２１】
シリンダブロック１１において回転軸１３の周りには複数のシリンダボア１１１〔図１（ａ）では２つのみ示す〕が配列されている。各シリンダボア１１１にはピストン１７が収容されている。ピストン１７には保持部１７１が形成されており、保持部１７１には一対の球面形状の嵌合凹部１７２，１７３が形成されている。図１（ｂ）に示すように、嵌合凹部１７２には半球形状のシュー１８Ａが離脱不能に保持されており、嵌合凹部１７３には半球形状のシュー１８Ｂが離脱不能に保持されている。
【００２２】
回転軸１３と一体的に回転する斜板１５の回転運動は、半球形状のシュー１８Ａ，１８Ｂを介してピストン１７の前後往復運動に変換され、ピストン１７がシリンダボア１１１内を前後動する。鉄系の材質製のシュー１８Ａは斜板１５の一方の摺接面３０に摺接し、鉄系の材質製のシュー１８Ｂは斜板１５の他方の摺接面３１に摺接する。
【００２３】
吸入室１９１内の冷媒は、ピストン１７の復動動作〔図１（ａ）において右側から左側への移動〕によりバルブプレート２０上の吸入ポート２０１から弁形成プレート２１上の吸入弁２１１を押し退けてシリンダボア１１１内へ流入する。シリンダボア１１１内へ流入した冷媒は、ピストン１７の往動動作〔図１（ａ）において左側から右側への移動〕によりバルブプレート２０上の吐出ポート２０２から弁形成プレート２２上の吐出弁２２１を押し退けて吐出室１９２へ吐出される。吐出弁２２１は、リテーナ形成プレート２３上のリテーナ２３１に当接して開度規制される。
【００２４】
吐出室１９２と吸入室１９１とは、外部冷媒回路２６を介して接続している。吐出室１９２から外部冷媒回路２６へ流出した冷媒は、凝縮器２７、膨張弁２８及び蒸発器２９を経由して吸入室１９１へ還流する。
【００２５】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、シリンダブロック１１に対向する斜板１５の端面１５２，１５３には摺接膜３２，３３が形成されている。摺接膜３２，３３は、摺接領域となる端面１５２，１５３上に形成された金属層３２１，３３１と、金属層３２１，３３１上に形成された樹脂層３２２，３３２との２層構造である。樹脂層３２２，３３２の表面が摺接面３０，３１になる。
【００２６】
斜板１５の本来の地表面である端面１５２，１５３上に形成される金属層３２１，３３１は、シリコン含有のアルミニウムを主材としたアルミニウム系の材質からなる。金属層３２１，３３１上に形成される樹脂層３２２，３３２は、固体潤滑剤（例えば二硫化モリブデン、黒鉛等）をポリアミドイミド等の樹脂に分散した材質からなる。即ち、摺接膜３２，３３は、斜板１５の地金よりも遙かに軟質の材質からなる。金属層３２１，３３１の厚みは６０〜７０μｍ程度であり、樹脂層３２２，３３２の厚みは１０〜２０μｍ程度である。摺接膜３２，３３の厚みＤは、７０〜９０μｍ程度である。
【００２７】
図２に示すように、半球形状のシュー１８Ａ，１８Ｂは、斜板１５に接する平坦面部３４と、ピストン１７の嵌合凹部１７２，１７３に嵌合する球面部３５とを備える。平坦面部３４は、非常に大きな曲率半径を有する球面形状の凸面部３４１と、凸面部３４１の周縁に滑らかに連なる環状の主面取り部３４２とからなる。主面取り部３４２の周囲には環状の副面取り部３６が主面取り部３４２の周縁に滑らかに連なるように形成されている。
【００２８】
図３は、平坦面部３４及び副面取り部３６のプロフィルを平坦面部３４と直交する方向に引き延ばした擬似プロフィルを表す。点Ｐは、平坦面部３４の中心を表し、Ｈは平坦面部３４の中心Ｐに接する平面を表す。平面Ｈに対する主面取り部３４２の傾き角θ１の平均は、数度程度であり、平面Ｈに対する副面取り部３６の傾き角θ２の平均は、４０°程度である。傾き角θ１，θ２は、シュー１８Ａ，１８Ｂの半径方向において主面取り部３４２及び副面取り部３６に接する接線の平面Ｈに対する傾きである。平面Ｈと凸面部３４１との最大間隔αは数μｍ程度であり、平面Ｈと主面取り部３４２との最大間隔βは１０μｍ程度である。平面Ｈと副面取り部３６との最大間隔γは摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きくしてある。
【００２９】
斜板１５の回転に伴い、シュー１８Ａ，１８Ｂによって掃過される斜板１５の摺接面３０，３１上の潤滑油は、副面取り部３６と斜板１５の摺接面３０，３１との間から、主面取り部３４２と斜板１５の摺接面３０，３１との間及び凸面部３４１と斜板１５の摺接面３０，３１との間へと引きこまれる。
【００３０】
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１-1）平坦面部３４の中心Ｐに接する平面Ｈに対する主面取り部３４２の傾き角θ１の平均は数度程度と小さく、このような小さな傾き角θ１の主面取り部３４２と斜板１５の地金との間に異物が挟みこまれると、摺接膜３２，３３が傷つく。しかし、主面取り部３４２と摺接面３０，３１との最大間隔βは、１０μｍ程度であり、摺接膜３２，３３の膜厚Ｄ（７０〜９０μｍ程度）よりも径の大きい異物が主面取り部３４２と摺接面３０，３１との間に入り込むことはない。
【００３１】
一方、摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きい径の異物は、副面取り部３６と摺接面３０，３１との間に入り込む。しかし、平面Ｈに対する副面取り部３６の傾き角θ２の平均を４０°程度とした構成では、異物が副面取り部３６と摺接面３０，３１との間で挟みこまれることはない。
【００３２】
従って、摺接膜３２，３３を傷つけ易い膜厚Ｄよりも大きい異物が斜板１５の地金とシュー１８Ａ，１８Ｂとの間で挟みこまれることはなく、異物による摺接膜３２，３３の損傷が防止される。
【００３３】
アルミニウムの異物及び鉄の異物を制御圧室１２１に投入しておき、圧縮機を１時間運転して樹脂層３２２，３３２の損傷を調べるという試験を行なった。異物の全量の重量は１２ｍｇ、アルミニウムの異物と鉄の異物との重量割合は２：１、異物の最大径は１００μｍとした。この試験では、樹脂層３２２，３３２に摩耗が発生していないことが確認された。
【００３４】
（１-2）傾き角θ２の大きい副面取り部３６は、シュー１８Ａ，１８Ｂによって掃過される斜板１５の摺接面３０，３１上の潤滑油を平坦面部３４と斜板１５の摺接面３０，３１との間へ引き入れる上で有効である。
【００３５】
（１-3）副面取り部３６の傾き角θ２の平均は４０°程度にしてあるが、傾き角θ２が２０°を越えていれば、副面取り部３６と摺接面３０，３１との間に摺接膜３２，３３の膜厚Ｄよりも大きい径の異物が入りこんでも、異物が副面取り部３６と摺接面３０，３１との間で挟みこまれることはない。即ち、傾き角が２０°を越える面取り部と斜板１５の摺接面３０，３１との間に膜厚Ｄよりも大きい径の異物が入り込んでも、摺接膜３２，３３が損傷するおそれが非常に少ない。従って、副面取り部３６の傾き角θ２が２０°を越えている場合には、主面取り部３４２の傾き角θ１が２０°以下の場合にのみ、主面取り部３４２と摺接面３０，３２との最大間隔βを摺接膜３２，３３の膜厚Ｄ以下としておけば、摺接膜３２，３３が異物によって損傷を受けることはない。
【００３６】
（１-4）異種材同士の摺接は、同種材同士の摺接に比べて焼き付き難い。鉄系の材質製の斜板１５とは異種の材質であるアルムニウム系の材質は、焼き付き防止の点から摺接膜３２，３３を構成する金属層３２１，３３１として好適である。
【００３７】
（１-5）斜板１５の摺接面３０，３１とシュー１８Ａ，１８Ｂの平坦面部３４の中心部との間へ潤滑油を引き入れることは、摺接膜３２，３３の寿命を延ばす上で重要である。凸面部３４１は、斜板１５の摺接面３０，３１とシュー１８Ａ，１８Ｂの平坦面部３４の中心部との間へ潤滑油を引き入れる上で大きな役割を果たす。
【００３８】
（１-6）副面取り部３６は、斜板１５に接するような鋭角がシュー１８Ａ，１８Ｂにできないようにする。即ち、副面取り部３６は、斜板１５とシュー１８Ａ，１８Ｂとの角当たりの防止に寄与する。
【００３９】
次に、図４の第２の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
シュー１８Ｃの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｃとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｃと副面取り部３６Ｃとは、滑らかに連なっている。シュー１８Ｃの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｃの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｃの傾き角θ２の平均は第１の実施の形態の場合と同じにしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｃの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４０】
第２の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。次に、図５の第３の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００４１】
シュー１８Ｄの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｄとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｄと副面取り部３６Ｄとは、滑らかに連なっている。シュー１８Ｄの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｄの傾き角θ２の平均は６０°程度にしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４２】
第３の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。
次に、図６の第４の実施の形態を示す。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００４３】
シュー１８Ｅの凸面部３４１と主面取り部３４２Ｅとは、滑らかに連なっており、主面取り部３４２Ｅと副面取り部３６Ｅとは、滑らかに連なっている。主面取り部３４２Ｅは、凸面形状の凸面取り部３４２Ｅ１と、凸面取り部３４２Ｅ１を包囲する凹面取り部３４２Ｅ２とからなる。凸面取り部３４２Ｅ１と凹面取り部３４２Ｅ２とは滑らかに連なっている。シュー１８Ｅの平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｅの傾き角θ１の平均は１０°前後にしてあり、平面Ｈに対する副面取り部３６Ｅの傾き角θ２の平均は４０°程度にしてある。平面Ｈに対する主面取り部３４２Ｄの最大間隔βは、７０〜８０μｍ程度にしてある。摺接膜３２，３３の膜厚Ｄは第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４４】
第４の実施の形態においても第１の実施の形態の場合と同じ効果が得られる。
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）固体潤滑剤を含む樹脂製の摺接膜のみを備えた斜板を用いた圧縮機に本発明を適用すること。
（２）金属製の摺接膜のみを備えた斜板を用いた圧縮機に本発明を適用すること。
（３）第２〜第４の実施の形態において、副面取り部を無くし、主面取り部をシューの球面部に直接接続すること。
【００４５】
前記した実施の形態から把握できる請求項記載以外の発明について以下に記載する。
（１）請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記主面取り部と前記平面との間隔は、前記平坦面部の中心から外側へ向かうにつれて徐々に増大する斜板式圧縮機。
（２）請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記平坦面部は、前記平坦面部の中心を頂点とする凸曲面である斜板式圧縮機。
（３）請求項５において、前記金属層は、斜板の材質よりも軟質の金属からなる斜板式圧縮機。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、シューの平坦面部の外周側に主面取り部を設け、前記平坦面部の中心に接する平面に対する前記主面取り部の傾き角を所定の角度以下の緩い傾き角とし、前記主面取り部と前記平面との最大間隔を前記摺接膜の膜厚以下としたので、異物が摺接膜の摺接性を低下させるような悪影響を与えないようにし得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示し、（ａ）は圧縮機全体の側断面図。（ｂ）は要部拡大側断面図。
【図２】要部拡大側断面図を組み込んだ拡大側面図。
【図３】シューの擬似プロフィール。
【図４】第２の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図５】第３の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図６】第４の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【符号の説明】
１３…回転軸。１５…斜板。１５２，１５３…摺接領域となる端面。１７…ピストン。１７２，１７３…嵌合凹部。１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ…シュー。３２，３３…摺接膜。３２１，３３１…金属層。３２２，３３２…樹脂層。３４…平坦面部。３４１…凸面部。３４２…主面取り部。３５…球面部。３６…副面取り部。Ｈ…平面。Ｐ…平坦面部の中心。
Claims (6)
- 回転軸と一体的に回転する斜板に接する平坦面部と、ピストンの嵌合凹部に嵌合する球面部とを備えたシューを前記斜板と前記ピストンとの間に介在し、前記斜板の回転力を前記シューを介して前記ピストンに伝えて前記ピストンを往復動させ、前記斜板の前記シューに対する摺接領域に摺接膜を設けた斜板式圧縮機において、
前記シューの平坦面部の外周側に主面取り部を設け、前記平坦面部の中心に接する平面に対する前記主面取り部の傾き角を所定の角度以下の緩い傾き角とし、前記摺接膜を前記主面取り部と前記平面との最大間隔以上の膜厚とするととともに、鉄又はアルミニウムよりなる異物より軟質とした斜板式圧縮機。 - 前記主面取り部を包囲し、かつ前記主面取り部に連なるように副面取り部が設けられており、前記副面取り部の傾き角は前記所定の角度よりも大きくした請求項１に記載の斜板式圧縮機。
- 前記平坦面部は、前記平面に対する傾き角が前記主面取り部の傾き角以下である凸面部と、前記主面取り部とからなる請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機。
- 前記所定の角度を２０°とした請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機。
- 前記摺接膜は、斜板の摺接領域の面に形成された金属層と、前記金属層の上に形成された固体潤滑剤含有の樹脂層とからなる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の斜板式圧縮機。
- 前記斜板は鉄系の材質製であり、前記金属層は、アルミニウム系又は銅系の材質製である請求項５に記載の斜板式圧縮機。
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