JP4470148B2 - Compressor shoe and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、圧縮機の斜板とピストンとの間に介在されるシューの構成及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a configuration of a shoe interposed between a swash plate and a piston of a compressor, and a manufacturing method thereof.
圧縮機の斜板とピストンとの間に介在されるシューとして、軸中央に中央孔を備え、炭素鋼や軸受鋼からなる円管状のシュー素材を径方向に沿って適宜な幅となるように切断し、この切断されたシュー素材にプレス成形をすることにより、外形が半球状で且つ中空のものを製造する方法は、既に公知である(特許文献1を参照)。また、シュー素材の材料としてアルミニウム合金を用いることや、シューの表面に金属メッキ皮膜を形成することも既に公知である(特許文献2を参照)。
しかしながら、特許文献1に記載のシューは、当該特許文献1の図12に示されるように、シュー素材の開口端部がそのまま油留孔の周縁端部を形成するにとどまり、斜板と摺接する略平坦な平坦壁部とピストンのシュー受け部と摺接する略半球状の湾曲壁部との間に支持手段がないので、当該シューの強度は、内部が非中空の場合に比較して相対的に低いという不具合を有する。
However, in the shoe described in
そこで、本発明は、適宜な寸法に切断されたパイプから形成される圧縮機用シューについて、軽量化と強度の確保との双方を図ると共に、そのような圧縮機用シューについて簡易で低コストな製造方法を提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention aims to reduce both weight and ensure strength of a compressor shoe formed from a pipe cut to an appropriate size, and to make such a compressor shoe simple and low-cost. The object is to provide a manufacturing method.
本発明に係る圧縮機用シューは、斜板と摺接する略平坦な平坦壁部と、ピストンのシュー受け部と摺接する略半球状の湾曲壁部とで構成された外形部と、前記平坦壁部の内側面から前記湾曲壁部の内側面にかけて架設された支持部とを有し、この外形部と支持部とで環状の内空部が画成されていることを特徴としている(請求項1)。この圧縮機用シューの原材料は、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金等の非鉄系合金や、軸受鋼(SUJ2)等の鉄系合金が考えられる。さらに、圧縮機用シューの外形部には、表面処理として、DLC皮膜、NiP皮膜、NiPB皮膜、NiPPTFE皮膜、錫皮膜等のメッキ処理がなされていても良い。 A compressor shoe according to the present invention includes a substantially flat flat wall portion that is in sliding contact with a swash plate, a substantially hemispherical curved wall portion that is in sliding contact with a shoe receiving portion of a piston, and the flat wall. And a support portion erected from the inner surface of the portion to the inner surface of the curved wall portion, and an annular inner space is defined by the outer shape portion and the support portion. 1). The raw material for the shoe for the compressor may be a non-ferrous alloy such as an aluminum alloy, a titanium alloy or a magnesium alloy, or an iron alloy such as a bearing steel (SUJ2). Further, the outer portion of the shoe for the compressor may be subjected to a plating treatment such as a DLC film, a NiP film, a NiPB film, a NiPPTFE film, or a tin film as a surface treatment.
そして、本発明に係る圧縮機用シューの一例を示すと、1つの筒状の素材を加工して構成され、その素材の開口端部であった部位同士が前記支持部を形成するにあたり突当した状態にある(請求項2)。このような構成をなす圧縮機用シューは、円筒状の素材を適宜な幅に切断する素材加工工程と、この素材の一方開口側部位に対し押圧することで斜板と摺接する略平坦な平坦壁部を形成した後、素材の前記平坦壁部以外となる部位を中心方向に押圧してピストンのシュー受け部と摺接する略半球状の湾曲壁部を形成することにより、外形部を形成する外形部形成工程と、前記平坦壁部及び湾曲壁部の中央部位を、突当するまで内側に向けて延出させることにより支持部を形成する支持部形成工程とからなる方法により製造される(請求項5)。尚、支持部における突当の仕方は、貫通孔が形成されるものであっても、平坦壁部側に開口する有底孔が形成されるものであっても、更には、湾曲壁部側に開口する有底孔が形成されるものであっても良い。 An example of the shoe for a compressor according to the present invention is configured by processing one cylindrical material, and the portions that are the open end portions of the material are abutted when forming the support portion. (Claim 2). The shoe for a compressor having such a configuration is a substantially flat flat surface that is in sliding contact with a swash plate by pressing a cylindrical material into an appropriate width and pressing the material against one side of the opening. After forming the wall portion, the outer portion is formed by pressing a portion other than the flat wall portion of the material in the center direction to form a substantially hemispherical curved wall portion that is in sliding contact with the shoe receiving portion of the piston. Produced by a method including an outer shape forming step and a support portion forming step of forming a support portion by extending the central portion of the flat wall portion and the curved wall portion inward until they abut ( Claim 5). In addition, the manner of abutment in the support portion may be a through-hole formed, a bottomed hole opened to the flat wall portion side, or a curved wall portion side. A bottomed hole may be formed in the bottom.
また、本発明に係る圧縮機用シューの他例を示すと、1つの筒状の素材を加工して構成され、その素材の開口端部であった部位同士が前記外形部を形成するにあたり当該外形部のピストン及び斜板と摺接しない部位において突当した状態にあるものが挙げられる(請求項3)。このような構成をなす圧縮機用シューは、円筒状の素材を適宜な幅に切断する素材加工工程と、前記素材の両側開口端部位を外側に向けて引きだし、前記素材の両側開口端部同士を突当させることで、平坦部面部及び湾曲面部からなる外形部と、前記平坦壁部の内側面から前記湾曲壁部の内側面にかけて架設された支持部とを形成する外形部・支持部形成工程とからなる方法により製造される(請求項6)。尚、突当の仕方は、端部の面同士が完全に対峙して突当するものであっても、端部の角部同士などその一部が突当するものであっても良い。また、シューの中央部位に貫通通孔が形成されるものであっても、平坦壁部側に開口する有底孔が形成されるものであっても、更には、湾曲壁部側に開口する有底孔が形成されるものであっても良い。 Further, when showing another example of the shoe for a compressor according to the present invention, it is configured by processing one cylindrical material, and the parts that were the opening end portions of the material are concerned when forming the outer shape portion. Examples include those that are in contact with the piston and swash plate of the outer shape that are in contact with each other (Claim 3). The shoe for a compressor having such a configuration is a material processing step for cutting a cylindrical material into an appropriate width, and the both side opening end portions of the material are drawn outward, and the both side opening ends of the material are To form an outer shape portion / support portion that forms an outer shape portion composed of a flat portion surface portion and a curved surface portion, and a support portion constructed from the inner side surface of the flat wall portion to the inner side surface of the curved wall portion. (Claim 6). The abutting method may be that the surfaces of the end portions abut against each other completely, or a part of the end corners such as corner portions may abut against each other. Moreover, even if a through-hole is formed in the central portion of the shoe, or a bottomed hole that opens to the flat wall portion side is formed, it opens further to the curved wall portion side. A bottomed hole may be formed.
更に、前記中空部内に、少なくとも前記平坦壁部の内側面と前記湾曲壁部の内側面に接して、樹脂が配されたものとしても良い(請求項4)。このように、中空部内に樹脂を配するにあたっては、先述の請求項2に記載の圧縮機用シューの製造では、前記素材の内周面に樹脂が形成されたものとする(請求項7)。また、後述の請求項3に記載の圧縮機用シューの製造にあたっては、前記素材の外周面に樹脂が形成されたものとする(請求項8)。
Further, a resin may be disposed in the hollow portion in contact with at least the inner surface of the flat wall portion and the inner surface of the curved wall portion. As described above, when the resin is disposed in the hollow portion, in the manufacture of the shoe for a compressor according to
よって、この発明によれば、内部に環状の中空部を有するため圧縮機用シューの軽量化を図ることができるので、可変容量圧縮機用のシューとして用いた場合には、ピストンの往復慣性力が低減されるため、圧縮機に対する制御性が向上する。また、圧縮機用シューは、その外形部を形成する平坦壁面部と湾曲壁部とが支持部により連接・支持されているので、圧縮機用シューに対しその軽量化を図りつつ強度を確保することができる。しかも、これらの圧縮機用シューの製造工程は、プレス加工のみで行い、溶接等の工程を経ないので、圧縮機用シューを製造するための工程時間の短縮、製造コストの削減を図ることもできる。 Therefore, according to the present invention, since the compressor shoe can be reduced in weight because it has an annular hollow portion inside, when it is used as a shoe for a variable capacity compressor, the reciprocating inertia force of the piston Therefore, the controllability for the compressor is improved. In addition, since the flat wall surface portion and the curved wall portion forming the outer shape of the shoe for the compressor are connected and supported by the support portion, the strength of the compressor shoe is ensured while reducing the weight. be able to. In addition, since the manufacturing process of these compressor shoes is performed only by pressing and does not go through steps such as welding, the process time for manufacturing the compressor shoes can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. it can.
特に、請求項4、7、8に記載の発明によれば、圧縮機用シューの中空部内に樹脂が、一方を平坦壁部の内周面に接し、他方を湾曲壁部の内周面に接した状態で配されるので、圧縮機用シューの強度をより向上させることができる。また、筒状の素材の開口端部同士が突当せず、隙間を有している場合であっても、樹脂によりその隙間を閉塞することが可能であるので、略密閉状態の中空部の画成を図ることができる。
In particular, according to the invention described in
以下、この発明の実施形態を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1において、圧縮機の一例として可変容量型斜板式圧縮機が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック1と、このシリンダブロック1のリア側(図中、右側)にバルブプレート2を介して組み付けられたリアヘッド3と、シリンダブロック1のフロント側(図中、左側)を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド4とを有して構成されている。これらフロントヘッド4、シリンダブロック1、バルブプレート2、及び、リアヘッド3は、締結ボルト5によりシリンダ軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
In FIG. 1, a variable capacity swash plate compressor is shown as an example of the compressor. This compressor includes a
フロントヘッド4とシリンダブロック1とによって画設されるクランク室6には、一端がフロントヘッド4から突出する駆動軸7が収容されている。この駆動軸7のフロントヘッド4から突出した部分には、ボルト8によって軸方向に沿って取付けられた中継部材9が固定されており、この中継部材9にフロントヘッド4の端部回転自在に外嵌され、且つ、車両のエンジンにベルトを介して連結される駆動プーリ10がネジ止め等の手段によって固定されている。また、この駆動軸7の一端側は、フロントヘッド4との間に設けられたシャフトシール21からなる軸封装置によって回転自在に支持され、駆動軸7の他端側は、シリンダブロック1に収容されたラジアル軸受13及びスラスト軸受14によって回転自在に支持されている。
A
シリンダブロック1には、前記ラジアル軸受13及びスラスト軸受14を収容する軸受け収容室15と、駆動軸7の周囲を取り囲むように、当該駆動軸7を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア16とが形成されている。そして、それぞれのシリンダボア16内には、中空状の頭部17aと尾部17bとで構成された片頭ピストン17が往復摺動可能に挿入されている。また、片頭ピストン17の頭部17aと尾部17bとには、後述するシュー26を配するために、凹状の湾曲面を有するシュー受け部17cが対峙して形成されている。
The
前記駆動軸7には、クランク室6内において、当該駆動軸7と一体に回転するスラストフランジ18が固定されている。このスラストフランジ18は、フロントヘッド4に対してラジアル軸受19及びスラスト軸受20を介して回転自在に支持されており、ラジアル軸受19によって支持された先端側においてフロントヘッド4との間に前記シャフトシール21を収容する駆動軸シール室22を形成するようにしている。
A
また、スラストフランジ18には、リンク機構23を介して斜板24が連結されている。この斜板24は、駆動軸7に遊嵌されたヒンジボール25を中心に揺動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ18の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板24は、その周縁部分が前後に挟み込むように設けられた一対のシュー26を介して片頭ピストン17の尾部17bに係留されている。したがって、駆動軸7が回転するとこれに伴って斜板24も回転し、この斜板24の回転運動がシュー26を介して片頭ピストン17の往復直線運動に変換され、この片頭ピストン17の往復動により、シリンダボア16内において片頭ピストン17とバルブプレート2との間に形成される圧縮室27の容積が変更されるようになっている。
A
バルブプレート2には、それぞれのシリンダボア16に対応して吸入孔28と吐出孔29とが形成され、また、リアヘッド3には、圧縮室27に供給する作動流体を収容する吸入室30と、圧縮室27から吐出された作動流体を収容する吐出室31とが画設されている。吸入室30は、リアヘッド3の中央部分に形成されており、蒸発器の出口側に通じる図示しない吸入口に連通すると共にバルブプレート2の吸入孔28を介して圧縮室27に連通可能となっている。また、吐出室31は、吸入室30の周囲に連続的に形成されており、図示しない凝縮器の入口側に通じる吐出口35に連通すると共にバルブプレート2の吐出孔29を介して圧縮室27に連通可能となっている。ここで、吸入孔28は、バルブプレート2のフロント側端面に設けられた吸入弁32によって開閉され、更に、吐出孔29は、バルブプレート2のリア側端面に設けられた吐出弁33によって開閉されるようになっている。
The
このような構成の圧縮機においては、駆動軸7が回転すると、駆動軸7の回転力がスラストフランジ18、リンク機構23を経て斜板24に伝達され、この斜板24を回転させる。そして、この斜板24の回転により、シュー26を介して片頭ピストン17を往復運動させる。更に、片頭ピストン17がシリンダボア16内を往復運動すると、圧縮室27の容積が変化し、この容積変化によって作動流体の吸引、圧縮及び吐出が順次行われ、斜板24の傾斜角度に応じた容量である高圧の作動流体が図示しない吐出口より他の冷凍サイクルを構成する機器に吐出される。
In the compressor having such a configuration, when the drive shaft 7 rotates, the rotational force of the drive shaft 7 is transmitted to the
そして、上記シュー26は、図2(a)に示されるように、前記斜板24と摺接する略平坦な平坦壁部41と、前記シュー受け部17cと摺接する略半球状の湾曲壁部42とで構成された外形部43と、この平坦壁部41と湾曲壁部42とを連接する支持部44とで構成されており、これにより、シュー26の内部には環状の中空部45が形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
ここで、シュー26は、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金等の非鉄系合金で成るものであっても、軸受鋼(SUJ2)等の鉄系合金で成るものであっても良い。また、シュー26の外形部43の表面には、表面処理として、DLC皮膜、NiP皮膜、NiPB皮膜、NiPPTFE皮膜、錫皮膜等のメッキ処理を行うことで、皮膜層53が形成されていても良い。
Here, the
そして、前記支持部44は、後述するパイプ状の素材48の開口端部49、49同士を突当させて形成されたもので、図2(a),(b)では、内部に軸方向に沿って延びる貫通路46が形成された筒状体となっているが、必ずしもこれに限らない。図2(c)に示されるように、支持部44の湾曲壁部42側において、開口端部49を径方向にすぼませて内側面を密着することで、支持部44の平坦壁部41側にのみ開口した有底孔47を軸方向に沿って有するものとしても良い。また、反対に、図2(d)に示されるように、支持部44の平坦壁部41側において、開口端部49を径方向にすぼませて内側面を密着することで、支持部44の湾曲壁部42側にのみ開口した有底孔47を軸方向に沿って有するものとしても良い。
The
このようなシュー26の構成とすることで、内部に中空部45を有する一方、この中空部45を主に画成する平坦壁部41と湾曲壁部42とは支持部44により支持されているので、シュー26に対し軽量化と強度の確保との双方を図ることが可能となる。
With such a configuration of the
図2(a)に示されるシュー26の製造方法の一例について、図3を用いて以下に概説する。まず、図3(a)に示されるように、1つのパイプ状(筒状)の素材48に対し、適宜な寸法で切断する。次に、図3(b)に示されるように、前記切断された素材48の一方側の開口端部49を、プレス加工を行うことで内側にすぼませる。この内側にすぼませた部位は、支持部44の一方側の素となる部位である。更に、図3(c)に示されるように、プレス加工を行うことで平坦壁部41を形成する。更にまた、図3(d)に示されるように、平坦壁部41の端側から他方の開口端部49側までの部位に対しを略半球状となるようにプレス加工を行うことで、湾曲壁部42を形成する。この場合、開口端部49は、完全に閉じずに、小さな孔50が空いた状態とする。そして、図3(e)に示されるように、プレス加工を行って、開口端部49の孔50の周縁部位を内側に折り曲げることで、支持部44の他方側の素を形成する。最後に、支持部44の素となる部位に対し、例えばプレス加工を行うことで、内側に更に延出させて突当させ支持部44を形成する。しかる後に、表面処理を行い、上記した皮膜層53を形成する。これにより、図2(a)に示すようなシュー26が形成される。このように、プレス加工のみによってシュー26の外形部43や支持部44を形成し、溶接等の工程を経ないので、シュー26を製造するための工程時間の短縮、製造コストの削減を図ることが可能である。
An example of a manufacturing method of the
シュー26の素材48は、図4(a)に示すように、樹脂55からなる層を内側面に形成したものを用いても良い。このような素材48を用いて、図4(a)から図(e)に示す工程を経て、シュー26を製造した場合には、図4(f)に示されるように、中空部45内に、少なくとも前記平坦壁部の内側面と前記湾曲壁部の内側面に接して樹脂55が配されたシュー26を形成することができる。尚、図4(a)から図4(e)に示すシュー26の製造方法は、外形部43、支持部44の形成自体については、上記した図3(a)から図3(e)として説明した方法と同様であるから、同一の符号を付してその説明は省略する。また、図示しないが、素材48の筒状体内に樹脂55を隙間なく充填させたものを用いてシュー26を形成するようにしても良い。このような中空部45内に樹脂55が配置されたシュー26とすることで、平坦壁部41の内側面と湾曲壁部42の内側面に接しているため、シュー26の強度が更に向上すると共に、図4(f)に示されるように、支持部44の端部同士が突当していなくても樹脂55により平坦壁部41と湾曲壁部42との間を埋めることができる。
As the
次に、シュー26の先の製造方法とは異なる製造方法について、図5を用いて以下に概説する。まず、図5(a)に示されるように、適宜な寸法で切断された1つのパイプ状(筒状)の素材48を用意する。この素材48は、その内径寸法が例えばシュー26の貫通路46の内径と等しい等、前述した図3(a)の素材48よりも相対的に小径のものを用いるのが好適である。そして、図5(b)に示されるように、素材48に対し両側の開口縁部位49より外側に向けて、プレス加工を行うことで広げていく。これにより、図5(c)に示されるように、素材48の一方の開口端部から所定範囲までが平坦壁部41となり、素材48の他方の開口端部から所定範囲までが湾曲壁部42となり、その間の押し広げられなかった部位が円筒状の支持部44となる。このシューの製造方法によっても、プレス加工のみによってシュー26の外形部43や支持部44を形成し、溶接等の工程を経ないので、シュー26を製造するための工程時間の短縮、製造コストの削減を図ることが可能である。しかも、外形部43や支持部44を1の過程で同時に形成するので、製造工程の簡略化をより一層図ることができる。尚、中空部45、皮膜層53等、先の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して省略する。
Next, a manufacturing method different from the previous manufacturing method of the
尚、上記製造方法により製造されるシュー26であるが、図6(a)に示されるように、その製造過程において開口端部位同士の面同士が完全に突当せず、その角部において突当するようにしても良い。また、図6(b)に示されるように、その製造過程において、素材48の一方開口部位をすぼめて閉塞し、平坦壁部41側にのみ開口した有底孔47としても良い。更には、図6(c)に示されるように、その製造過程において、素材48の他方開口部位をすぼめて閉塞し、湾曲壁部42側にのみ開口した有底孔47としても良い。尚、これまでの実施形態と同様の構成については同一の符号を付して省略する。
Although the
更に、図5(a)の素材48の代わりに、図7(a)に示されるように、外周面に樹脂55を形成した素材48を用いても良い。これにより、図5(b)と同様に、図7(b)に示されるように素材48に対しその開口端部位から外側に適宜押し広げることで、シュー26の中空部45内に、平坦壁部41の内側面と湾曲壁部42の内側面に接して樹脂55が配される。このような中空部45内に樹脂55が配されたシュー26とすることで、シュー26の強度が更に向上する。
Furthermore, instead of the material 48 in FIG. 5A, a
17 ピストン
17c シュー受け部
24 斜板
26 シュー(圧縮機用シュー)
41 平坦壁部
42 湾曲壁部
43 外形部
44 支持部
45 中空部
48 素材
49 開口端部
55 樹脂
17
41
Claims (8)
この素材の一方開口側部位に対し押圧することで斜板と摺接する略平坦な平坦壁部を形成した後、素材の前記平坦壁部以外となる部位を中心方向に押圧してピストンのシュー受け部と摺接する略半球状の湾曲壁部を形成することにより、外形部を形成する外形部形成工程と、
前記平坦壁部及び湾曲壁部の中央部位を、突当するまで内側に向けて延出させることにより支持部を形成する支持部形成工程とを有することを特徴とする圧縮機用シューの製造方法。 A material processing step of cutting a cylindrical material into an appropriate width;
A substantially flat flat wall portion slidably contacting the swash plate is formed by pressing against the one opening side portion of the material, and then a portion other than the flat wall portion of the material is pressed in the center direction to receive the shoe of the piston. Forming a contour portion by forming a substantially hemispherical curved wall portion that is in sliding contact with the portion; and
And a support portion forming step of forming a support portion by extending the central portion of the flat wall portion and the curved wall portion toward the inside until they abut against each other. .
前記素材の両側開口端部位を外側に向けて引きだし、前記素材の両側開口端部同士を突当させることで、平坦部面部及び湾曲面部からなる外形部と、前記平坦壁部の内側面から前記湾曲壁部の内側面にかけて架設された支持部とを形成する外形部・支持部形成工程とを有することを特徴とする圧縮機用シューの製造方法 A material processing step of cutting a cylindrical material into an appropriate width;
By pulling out the both side opening end portions of the material toward the outside, and abutting the both side opening ends of the material, the outer shape portion composed of a flat surface portion and a curved surface portion, and the inner surface of the flat wall portion, A method of manufacturing a shoe for a compressor, comprising: an outer shape portion / support portion forming step for forming a support portion constructed over an inner surface of the curved wall portion.
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