JP4654136B2 - Reciprocating fluid machine - Google Patents
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Description
本発明は往復動型流体機械に係り、特に、使用圧力の高い冷媒に用いられて好適な往復動型流体機械に関する。 The present invention relates to a reciprocating fluid machine, and more particularly, to a reciprocating fluid machine suitable for use with a refrigerant having a high working pressure.
この種の流体機械、例えば往復動型圧縮機は冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットをハウジング内に備え、この圧縮ユニットはシャフトの回転をその軸線方向の往復直線運動に変換する往復動ユニットによって駆動される。この往復動ユニットはシャフトと一体に回転可能なロータや、ハウジングの内端面とロータとの間に配設されたスラスト軸受を含む。 A fluid machine of this type, for example, a reciprocating compressor, includes a compression unit in a housing that performs a series of refrigerant suction, compression, and discharge processes, and the compression unit reciprocates linearly in its axial direction. It is driven by a reciprocating unit that converts to The reciprocating unit includes a rotor that can rotate integrally with a shaft, and a thrust bearing disposed between the inner end surface of the housing and the rotor.
圧縮ユニット内には高圧空間が形成される。そして、この圧力がスラスト軸受の軌道輪の正面側、より詳しくは、転動体を転走させる軌道面にスラスト荷重として作用し、上記軌道輪の背面側、より詳しくは、軌道面の反対側に位置する軸受座をハウジングの内端面に当接させる方向に付勢する。これに対し、軸受座はハウジングの内端面に支持されている。つまり、この軸受座にはスラスト荷重に対する軸受支持反力が作用し、軸受座をハウジングの内端面から離間させる方向に付勢している。 A high pressure space is formed in the compression unit. This pressure acts as a thrust load on the front side of the bearing ring of the thrust bearing, more specifically, on the raceway surface on which the rolling elements roll, and on the rear side of the raceway, more specifically, on the opposite side of the raceway surface. The bearing seat positioned is urged in a direction to abut against the inner end surface of the housing. On the other hand, the bearing seat is supported on the inner end surface of the housing. That is, a bearing support reaction force against the thrust load acts on the bearing seat, and urges the bearing seat in a direction in which the bearing seat is separated from the inner end surface of the housing.
ここで、上記ハウジングの内端面の断面形状が、この内端面と上記軸受座の内周端との接点を起点として軸受の幅方向外側に向けて一定割合で軸受座から離間させ、これら内端面と軸受座との間に、その先端が内向きの1つの略くさび形状の間隙を形成した圧縮機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。当該断面形状は上記ロータの無負荷時における形状であり、スラスト荷重がピストンからの圧縮反力から構成される点を考慮し、ロータの負荷時には軸受の幅方向外側が撓んでハウジングの内端面と軸受座とを当接させ、スラスト荷重を軌道面に均等に作用させることを目的とする。
ところで、スラスト荷重は上述した圧縮反力の他、ハウジングの内圧の影響をも受けるものであり、しかも、このスラスト荷重は変動し得るものである。具体的には、上述した圧縮反力は熱負荷等によって容易に変動し得るものであるし、また、ハウジングの内圧も例えば可変容量型圧縮機ではクランク室が圧力源となって変動し得るものである。換言すれば、スラスト荷重が変動し得るものである以上、ハウジングの変形量は必ずしも一義的に決定できるものではなく、上述した略くさび形状の間隙の大きさを決定し、ハウジングの内端面と軌道輪との間に形成させるは難しいとの懸念がある。 By the way, the thrust load is affected by the internal pressure of the housing in addition to the compression reaction force described above, and the thrust load can fluctuate. Specifically, the above-described compression reaction force can be easily changed by a thermal load or the like, and the internal pressure of the housing can also be changed by a crank chamber as a pressure source in a variable displacement compressor, for example. It is. In other words, the amount of deformation of the housing cannot necessarily be determined uniquely as long as the thrust load can vary, but the size of the above-mentioned substantially wedge-shaped gap is determined, and the inner end surface and the track of the housing are determined. There is concern that it will be difficult to form the ring.
また、上記軌道面に接触する転動体の内側及び外側の各エッジ部分には、クラウニングが施されている点にも留意しなければならない。詳しくは、ロータの負荷時に軸受の幅方向外側が撓んだ場合のスラスト荷重と軸受支持反力との関係は、スラスト荷重は転動体の内側のクラウニング位置にて集中荷重になるのに対し、軸受支持反力は軸受座の内周端との上記接点にて集中荷重になり、これらスラスト荷重の作用点と軸受支持反力の作用点とは同一線上に位置しない。このため、軌道輪には、この軌道輪のみを撓ませ、軌道面と転動体とを離間させる方向に作用する偶力(偏荷重)が生じ、スラスト軸受の耐久性が低下するという問題がある。そして、当該問題は、使用圧力の高い冷媒を用いた場合には特に顕著になる。なお、この問題を解決する措置として許容荷重の大きな軸受を選定することも考えられるが、これでは圧縮機の製造コスト高を招くので、必ずしも妥当な措置ではない。このように、上記従来の技術ではスラスト軸受の耐久性の点については依然として課題が残されている。 It should also be noted that the inner and outer edge portions of the rolling elements that contact the raceway surface are crowned. Specifically, the relationship between the thrust load and the bearing support reaction force when the outside in the width direction of the bearing is deflected when the rotor is loaded is that the thrust load becomes a concentrated load at the inner crowning position of the rolling element. The bearing support reaction force becomes a concentrated load at the contact point with the inner peripheral end of the bearing seat, and the application point of the thrust load and the application point of the bearing support reaction force are not located on the same line. For this reason, the bearing ring has a problem that only the bearing ring is bent and a couple force (biased load) acting in a direction separating the raceway surface and the rolling element is generated, and the durability of the thrust bearing is lowered. . The problem becomes particularly prominent when a refrigerant having a high working pressure is used. Although it is conceivable to select a bearing having a large allowable load as a measure for solving this problem, this is not necessarily an appropriate measure because it causes an increase in the manufacturing cost of the compressor. As described above, the above-described conventional technology still has a problem regarding the durability of the thrust bearing.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、製造コストの低廉化を図りつつ、スラスト軸受の耐久性向上を図る往復動型流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a reciprocating fluid machine that can improve the durability of a thrust bearing while reducing the manufacturing cost.
上記の目的を達成すべく、請求項1記載の往復動型流体機械は、ハウジングと、ハウジング内に形成され、回転軸と一体に回転運動する斜板を備えるクランク室と、ハウジング内に配置され、その内部に斜板の回転に伴って往復運動するピストンを備えるシリンダブロックと、クランク室内に収容されてピストンの往復運動を実施すべく、回転軸と一体に回転運動するロータ、ロータと斜板とを連結するリンク機構、ロータとハウジングの内端面との間に配設されたスラスト軸受を備える往復動ユニットとを具備し、スラスト軸受は、ハウジングの内端面に当接される軸受座と、軸受の幅方向に向けてその回転軸線を有する転動体に転走される軌道面とを備える軌道輪を含み、ハウジングの内端面は、軌道面の形成範囲内にて軸受座に当接される頂点を有し、回転軸の軸心に対する回転対称に形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a reciprocating fluid machine according to claim 1 is provided in a housing, a crank chamber including a swash plate formed in the housing and rotating integrally with the rotating shaft, and the housing. A cylinder block having a piston that reciprocates with the rotation of the swash plate therein, a rotor housed in the crank chamber, and a rotor that rotates together with the rotary shaft to perform the reciprocating motion of the piston, the rotor and the swash plate A reciprocating unit having a thrust bearing disposed between the rotor and the inner end surface of the housing, the thrust bearing having a bearing seat abutting against the inner end surface of the housing; A bearing ring having a raceway surface that rolls on a rolling element having its axis of rotation in the width direction of the bearing, and the inner end surface of the housing is in contact with the bearing seat within the formation range of the raceway surface. Having an apex that is characterized by being formed rotationally symmetrical with respect to the axis of the rotary shaft.
また、請求項2記載の発明では、頂点は、ハウジングの断面視にて、軸受座に向けて凸状をなす鈍角で交わる2直線の交点であることを特徴とし、更に、請求項3記載の発明では、頂点は、ハウジングの断面視にて、軸受座に向けて凸状をなす円弧上に形成されていることを特徴とし、更にまた、請求項4記載の発明では、頂点は、ハウジングの断面視にて、軸受座に向けて凸状をなし、軸受の幅方向内側に向けて軸受座から離間する直線間に形成されていることを特徴とし、また、請求項5記載の発明では、頂点は、ハウジングの断面視にて、軸受座に向けて凸状をなす複数のフィレットを結んだ線上に形成されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the apex is an intersection of two straight lines that intersect at an obtuse angle that is convex toward the bearing seat in a sectional view of the housing. In the invention, the apex is formed on an arc that is convex toward the bearing seat in a cross-sectional view of the housing. Furthermore, in the invention according to claim 4, the apex is formed on the housing. In a sectional view, it is convex between the bearing seat and is formed between straight lines spaced from the bearing seat toward the inner side in the width direction of the bearing. The apex is formed on a line connecting a plurality of fillets that are convex toward the bearing seat in a sectional view of the housing.
更に、請求項6記載の発明では、流体機械は、CO2冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴としている。 Furthermore, the invention according to claim 6 is characterized in that the fluid machine is inserted in a circulation path of a refrigeration circuit using CO 2 refrigerant.
従って、請求項1記載の本発明の往復動型流体機械によれば、軌道輪はハウジングの内端面に当接される軸受座と、転動体に転走される軌道面とを備え、ハウジングの内端面が軌道面の形成範囲内にて軸受座に当接される頂点を有しており、ハウジングの内端面から転動体に向かう軸受支持反力の作用点がこの転動体の幅方向長さの範囲内に存在している。よって、ロータの負荷時において軌道面と転動体とを離間させる偶力が発生せず、転動体は軌道面に確実に転走され、転動体からハウジングの内端面に向かうスラスト荷重が、集中荷重ではなく、分布荷重となる。この結果、軌道輪の軸受座や軌道面の剥離や摩耗が防止され、スラスト軸受の耐久性向上に寄与する。 Therefore, according to the reciprocating fluid machine of the first aspect of the present invention, the raceway ring includes a bearing seat that comes into contact with the inner end surface of the housing and a raceway surface that rolls on the rolling element. The inner end surface has an apex that contacts the bearing seat within the raceway surface formation range, and the point of action of the bearing support reaction force from the inner end surface of the housing toward the rolling element is the length in the width direction of this rolling element. It exists in the range. Therefore, when the rotor is loaded, no couple force is generated to separate the raceway surface and the rolling element, and the rolling element is reliably rolled on the raceway surface, and the thrust load from the rolling element toward the inner end surface of the housing is concentrated load. It is not a distributed load. As a result, separation and wear of the bearing seat and raceway surface of the bearing ring are prevented, which contributes to the improvement of the durability of the thrust bearing.
そして、許容荷重の大きなスラスト軸受の選定が不要になり、安価な圧縮機の提供が可能になる。
また、請求項2〜5記載の発明によれば、ハウジングの内端面は、転動体の幅方向長さの範囲内にて軸受座に当接される頂点を有し、この頂点が軸受座に向けて凸状をなす鈍角で交わる2直線の交点に形成、若しくは、軸受座に向けて凸状をなす円弧上に形成、若しくは、軸受座に向けて凸状をなし、軸受の幅方向内側に向けてこの軸受座から離間する直線間に形成、又は、軸受座に向けて凸状をなす複数のフィレット間に形成されていることから、軸受支持反力が小さくなり、軸受座の剥離や摩耗がより一層防止可能となる。更に、請求項4記載の発明によれば、上述した鈍角で交わる2直線や円弧等の成形に比して容易に設置可能となる。
Further, it becomes unnecessary to select a thrust bearing having a large allowable load, and an inexpensive compressor can be provided.
According to the second to fifth aspects of the present invention, the inner end surface of the housing has an apex that abuts against the bearing seat within the range of the length in the width direction of the rolling element, and this apex is the bearing seat. Formed at the intersection of two straight lines intersecting at an obtuse angle that forms a convex shape, or formed on a circular arc that forms a convex shape toward the bearing seat, or formed convex toward the bearing seat, on the inner side in the width direction of the bearing Since it is formed between straight lines that are spaced apart from this bearing seat, or between multiple fillets that are convex toward the bearing seat, the bearing support reaction force is reduced, and peeling and wear of the bearing seat Can be further prevented. Furthermore, according to the invention described in claim 4, it can be easily installed as compared with the above-described forming of two straight lines or arcs intersecting at an obtuse angle.
更にまた、請求項6記載の発明によれば、使用圧力が高いCO2冷媒を用いても、スラスト軸受の耐久性が向上するし、また、CO2冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。 Furthermore, according to the invention described in claim 6, the durability of the thrust bearing is improved even when a CO 2 refrigerant having a high operating pressure is used, and the use of the CO 2 refrigerant greatly reduces the environmental load. To contribute.
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1に示されるように、本実施形態はCO2冷媒を用いた斜板式の可変容量型圧縮機(往復動型流体機械)4に適用されており、当該圧縮機4は車両用空調装置の冷凍回路2の一機器として構成される。詳しくは、この冷凍回路2には圧縮機4、ガスクーラ6、膨張弁8及び蒸発器10が順次介挿されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the present embodiment is applied to a swash plate type variable displacement compressor (reciprocating fluid machine) 4 using a CO 2 refrigerant, and the compressor 4 is a vehicle air conditioner. The
この圧縮機4はアルミニウム製のフロントハウジング(ハウジング)12を備え、このフロントハウジング12の後方側にはシリンダヘッド14が接合されており、これらフロントハウジング12とシリンダヘッド14とは、ボルト孔63に挿入された複数のボルト64により結合されている。
より具体的には、フロントハウジング12はシリンダヘッド14に向けて大径となる筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有しており、フロントハウジング12内にはシリンダブロック46が配設されている。なお、このシリンダブロック46はフロントハウジング12に一体的に構成されても良い。
The compressor 4 includes an aluminum front housing (housing) 12, and a
More specifically, the
また、シリンダブロック46の背面側とハウジング内端面(内端面)13の正面側との間にはクランク室16が形成され、クランク室16内にはシャフト(回転軸)18が配置されている。このシャフト18は段付き形状なし、その一端側がフロントハウジング12から突出し、その突出端には駆動ディスク20がナット22を介して取り付けられている。詳しくは、駆動ディスク20は電磁クラッチ24を介して駆動プーリ26に連結可能に配置されており、駆動プーリ26は軸受28を介してフロントハウジング12に回転自在に支持されている。
A
そして、電磁クラッチ24がON作動されたときには、電磁クラッチ24は駆動プーリ26と駆動ディスク20とを一体的に連結し、シャフト18を駆動プーリ26とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ24がOFF作動されたときには、電磁クラッチ24は駆動プーリ26と駆動ディスク20との間の連結を解除し、駆動プーリ26からシャフト18への動力の伝達を断つ。
When the
シャフト18は軸受30,32を介してフロントハウジング12内に回転自在に支持されている。また、フロントハウジング12内において、シャフト18の一端側と軸受30との間にはリップシール34が配置され、リップシール34はクランク室16を気密に区画している。更に、シャフト18には、このシャフト18の回転をその軸線方向の往復直線運動に変換する往復動ユニット35が備えられている。
The
具体的には、往復動ユニット35はシャフト18に固定された円盤状のロータ36を有しており、ロータ36の背面側にはスラスト軸受38が配置されている。また、シャフト18には、このシャフト18の回転を斜板40に伝達するアーム(リンク機構)42が固定されており、これらロータ36とアーム42とはヒンジ(リンク機構)44を介して連結されている。そして、上述した斜板40はシャフト18の回転軸線に直交する仮想面に対して傾斜可能に構成され、斜板40はシャフト18の外側で揺動する。
Specifically, the reciprocating
一方、シリンダブロック46には、シャフト18を中心とした周方向に所定間隔を存して複数のシリンダボア48が配設され、各シリンダボア48内にはピストン50が収容されている。ピストン50はシリンダボア48から突出したテールを有し、このテールに斜板40の外周縁を挟む一対のシュー52が保持されている。そして、斜板40はその回転時にシュー52の内面に摺接される。これにより、駆動プーリ26の回転がシャフト18に伝達されると、シャフト18はアーム42を介して斜板40を回転させる。斜板40の回転運動は、シュー52を介してピストン50の往復動に変換される。そして、斜板40の傾斜角が変更されると、ピストン50のストローク量が変更され、ひいては圧縮機4の吐出容量が調整される。
On the other hand, the
シリンダヘッド14はフロントハウジング12に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端がバルブプレート54を介してシリンダブロック46に気密に連結されている。シリンダヘッド14内には冷媒の吸入室56と吐出室58とが形成され、吸入室56は吐出室58の周囲に配置されている。吸入室56は、バルブプレート54の吸入孔を介して各シリンダボア48に連通することができ、この吸入孔はシリンダボア48側から開閉される吸入リード弁(図示しない)により開閉される。また、クランク室16と吸入室56とは、バルブプレート54やシリンダブロック46に穿設された通路60を介して常時連通されている。この通路60はその途中に固定絞りを有し、クランク室16内の圧力を吸入室56側に向けて徐々に逃がすことができる。
The
一方、吐出室58はバルブプレート54の吐出孔を介して各シリンダボア48に連通し、この吐出孔は吐出リード弁(図示しない)により開閉される。この吐出リード弁は弁押さえ62とともに吐出室58側にボルトで取り付けられている。また、吐出室58とクランク室16とは通路(図示しない)を介して連通されており、この通路は電磁制御弁(図示しない)によって開閉可能に構成されている。これにより、上記吐出容量が調整され、蒸発器10からの吹き出し温度が一定に制御される。
On the other hand, the
また、シリンダヘッド14の周壁の適宜位置には吸入口(図示しない)が形成されており、吸入口は吸入室56に連通されているとともに、循環経路11を介して蒸発器10に接続されている。一方、シリンダヘッド14の端壁の適宜位置には吐出口(図示しない)が形成され、吐出口は吐出室58に連通されているとともに、循環経路5を介してガスクーラ6に接続されている。このガスクーラ6は循環経路7を介して膨張弁8に接続され、膨張弁8は循環経路9を介して蒸発器10に接続されている。
A suction port (not shown) is formed at an appropriate position on the peripheral wall of the
ここで、本実施形態のスラスト軸受38としては、スラストころ軸受が一例として示されている。このスラスト軸受38は、図2に示される如く、ハウジング内端面13に当接される環状のハウジング側レース板(軌道輪)70と、ロータ36に当接される環状のロータ側レース板90と、これら各レース板70,90の間に配設される円筒ローラ(転動体)80とからなり、ロータ36の回転に伴い、ロータ側レース板90が円筒ローラ80を介してハウジング側レース板70に対して回転可能に構成されている。
Here, as the thrust bearing 38 of this embodiment, a thrust roller bearing is shown as an example. As shown in FIG. 2, the
詳しくは、このハウジング側レース板70は鋼製であって、軸受の幅方向に向けて配設されたハウジング軌道盤72を有し、ハウジング軌道盤72の内周端には、この軸受の高さ方向に向けて延びる軸軌道盤74を有している。なお、この軸軌道盤74はロータ側レース板90の内周端に設けられていても良い。
また、ハウジング軌道盤72の背面側には軸受座76が形成されており、この軸受座76がハウジング内端面13に当接可能に対峙されている。一方、ハウジング軌道盤72の正面側には軌道面78が形成されており、この軌道面78が円筒ローラ80の外周面82に当接可能に対峙され、円筒ローラ80を転走させる。
Specifically, the housing-
A bearing
ロータ側レース板90は、軸受の幅方向に向けて配設されたロータ軌道盤92を有し、ロータ軌道盤92の背面側及び正面側には、軌道面94及び軸受座96がそれぞれ形成され、円筒ローラ80の外周面82及びロータ36の背面側にそれぞれ当接可能に対峙されている。なお、この円筒ローラ80は保持器によって保持されているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。
The rotor-
ところで、本実施形態のハウジング内端面13は、上記軸受の幅方向で見てハウジング軌道盤72の軌道面78の形成範囲、詳しくは、円筒ローラ80の幅方向長さである外周面82の範囲内にてハウジング軌道盤72の軸受座76に当接される当接頂点(頂点)66を有している。
より詳しくは、図1に示される如く、ハウジング内端面13はシャフト18の軸心に対する回転対称に形成されており、ハウジング12の断面視にてシャフト18の軸心に対して線対称に形成されている。そして、ハウジング内端面13にスラスト軸受38を組み付けた状態に相当する図2(a)に示されるように、ハウジング内端面13は、上記軸受座76に向けて凸状をなして構成されており、その凸状内の当接頂点66が、上記外周面82に当接される軌道面78の形成範囲内にて鈍角θで交わる2直線の交点として形成されている。この鈍角θは180°に限りなく近い値である。これにより、ハウジング内端面13と軸受座76とは、当接頂点66を起点として軸受の幅方向外側及び内側に向けて一定割合でこの軸受座76からそれぞれ離間しており、ハウジング内端面13と軸受座76との間には、2つの略くさび形状の間隙、詳しくは、その先端が内向きの略くさび形状の内向き間隙68と、その先端が外向きの略くさび形状の外向き間隙69とがそれぞれ形成されている。
By the way, the housing
More specifically, as shown in FIG. 1, the inner end face 13 of the housing is formed rotationally symmetric with respect to the axis of the
上述した圧縮機4によれば、電磁クラッチ24のOFF作動時には、シャフト18は回転せず、ロータ36にはピストン50の圧縮反力が作用しない。よって、図2(a)に示されるように、スラスト荷重wはクランク室16内の圧力に相当し、軌道面78が外周面82に当接する範囲にて軸受座76をハウジング内端面13に当接させる方向に付勢する。これに対し、軸受支持反力fはハウジング内端面13と軸受座76との接触点である当接頂点66に作用し、軸受座76をハウジング内端面13から離間させる方向に付勢する。ここで、当接頂点66は軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置することから、スラスト荷重wは分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。
According to the compressor 4 described above, when the
より具体的には、アルミニウム製のフロントハウジング12と鋼製のハウジング側レース板70との接触において、フロントハウジング12はスラスト荷重wによって数ミクロン(μm)単位で塑性変形し、ハウジング内端面13と軸受座76との当接範囲がより一層拡大する結果、軌道面78には円筒ローラ80の外周面82の幅をほぼ網羅する接触面が形成されるのである。
More specifically, in the contact between the aluminum
一方、電磁クラッチ24のON作動時には、シャフト18は外部からの動力が電磁クラッチ24を介して伝達されて回転する。このシャフト18の回転はロータ36及び斜板40を介してピストン50の往復運動に変換され、各ピストン50の往復運動は、吸入室56内の冷媒がシリンダボア48に吸入される吸入工程と、シリンダボア48内で冷媒が圧縮される圧縮工程と、圧縮冷媒が吐出室58に吐出される吐出工程との一連のプロセスを実施する。なお、この冷媒の吐出容量は、電磁制御弁の開閉作動によってクランク室16内の圧力を制御し、ピストン50のストローク長を増減させることにより調整される。
On the other hand, when the
そして、同図(b)に示されるように、スラスト荷重Wはクランク室16内の圧力にピストン50からの圧縮反力を加えた力に相当し、軌道面78が外周面82に当接する範囲にて軸受座76をハウジング内端面13に当接させる方向に付勢する。この場合のハウジング内端面13にはクランク室16をより一層膨らませる方向の力が作用するので、内向き間隙68が広くなるのに対し、外向き間隙69が狭くなる。
As shown in FIG. 4B, the thrust load W corresponds to a force obtained by adding a compression reaction force from the
しかしながら、軸受支持反力Fは、軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置する当接頂点66に作用していることから、このロータ36の負荷時においても、ハウジング軌道盤72のみを撓ませる偶力は発生せず、この場合のスラスト荷重Wもまた分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。
本発明は上述した第1実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、図3〜図5を参照して第2〜4実施例の圧縮機について以下に説明する。なお、この第2〜4実施例を説明するあたり、第1実施例と同様な部材及び部位には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
However, since the bearing support reaction force F acts on the
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various modifications are possible. The compressors of the second to fourth embodiments will be described below with reference to FIGS. In the description of the second to fourth embodiments, members and parts similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図3は第2実施例を示しており、当該ハウジング内端面13Aは、軸受座76に向けて凸状をなして構成されており、その凸状内の当接頂点(頂点)66Aが、外周面82に当接される軌道面78の形成範囲内にて半径rの円弧上に形成されている。この場合にもハウジング内端面13Aと軸受座76との間には、当接頂点66Aを起点とする2つの略くさび形状の内向き間隙68A及び外向き間隙69Aがそれぞれ形成される。
FIG. 3 shows a second embodiment. The housing inner end face 13A is formed in a convex shape toward the bearing
そして、同図(a)に示されるように、ロータ36の無負荷時には、当接頂点66Aが軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置することから、スラスト荷重wは分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。一方、同図(b)に示されるように、ロータ36の負荷時には、内向き間隙68Aが広く、外向き間隙69Aが狭くなり、軸受支持反力Fの作用点である当接頂点66Aが内側に向けて移動するが、当接頂点66Aが依然として軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置しているので、このロータ36の負荷時においてもハウジング軌道盤72のみを撓ませる偶力が発生しない。よって、この場合のスラスト荷重Wもまた分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。
As shown in FIG. 5A, when the
次に、図4は第3実施例を示している。当該ハウジング内端面13Bもまた、軸受座76に向けて凸状をなして構成され、その凸状内の当接頂点(頂点)66Bが、外周面82に当接される軌道面78の形成範囲内にて、軸受の幅方向内側に向けて軸受座76から一定割合で離間する直線間に形成されている。この場合にも、ハウジング内端面13Bと軸受座76との間には、当接頂点66Bを起点とする2つの略くさび形状の内向き間隙68B及び外向き間隙69Bがそれぞれ形成される。また、ハウジング内端面13Bの凸状部分の周囲は軸受座76に当接されない退避部分として形成されている。
Next, FIG. 4 shows a third embodiment. The housing
そして、同図(a)に示されるように、ロータ36の無負荷時には、内向き間隙68Bは消滅して外向き間隙69Bのみが形成され、当接頂点66Bが軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置することから、スラスト荷重wは分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。また、同図(b)に示されるように、ロータ36の負荷時には、内向き間隙68Bが形成されて外向き間隙69Bが消滅し、軸受支持反力Fの作用点が内側に向けて移動するものの、当接頂点66Bがやはり軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置していることから、ハウジング軌道盤72のみを撓ませる偶力が発生せず、この場合のスラスト荷重Wもまた分布荷重になって軌道面78と外周面82とが離間しない。
Then, as shown in FIG. 6A, when the
更に、図5は第4実施例を示しており、当該ハウジング内端面13Cは、軸受座76に向けて凸状をなして構成され、その凸状内の当接頂点(頂点)66Cが、外周面82に当接される軌道面78の形成範囲内にて複数のフィレットθ1,θ2を結んだ線上に形成されている。
当該フィレットθ1,θ2は以下の如く求められる。まず、単純化のために、半径R[mm]の柔らかい固定円柱(ハウジング内端面13Cに相当する)に、硬い平面(ハウジング軌道盤72に相当する)が単位幅あたりの力F[N/mm]で押し付けられていると仮定する。
Further, FIG. 5 shows a fourth embodiment, wherein the housing inner end face 13C is formed in a convex shape toward the bearing
The fillets θ1 and θ2 are obtained as follows. First, for simplification, a force F [N / mm] per unit width is applied to a soft fixed cylinder (corresponding to the housing
ここで、ハウジング内端面13Cのヤング率E[N/mm2]、ポアソン比νとし、ハウジング軌道盤72のヤング率E´[N/mm2]、ポアソン比ν´とすると、Hertzの接触理論を用い、これら円柱と平面との接触による長方形状の接触面の帯幅a[mm]は次の式(1)で示される。
a=√(16DFR/3π) ・・・(1)
但し、このD[mm2/N]は係数であり、式(2)で示される。
Here, the Young's modulus E of the
a = √ (16 DFR / 3π) (1)
However, this D [mm 2 / N] is a coefficient, and is represented by Expression (2).
D=(1−ν2/E+1−ν´2/E´)×3/4 ・・・(2)
次に、上記帯幅aが円筒ローラ80の外周面82の幅bに等しくなるフィレットRとすれば、このフィレットR[mm]は式(3)で示される。
R=3πb2/16DF ・・・(3)
そして、このRからハウジング内端面13Cに形成される角度θ1及びθ2を求める。なお、このハウジング内端面13Cでは、鈍角θで交わる2直線内に角度θ1及びθ2を設けており、この鈍角θはθ1+θ2−πの関係にある。
D = (1-ν 2 / E + 1-ν'2 / E') × 3/4 ··· (2)
Next, if the band width a is a fillet R that is equal to the width b of the outer
R = 3πb 2 / 16DF (3)
Then, the angles θ1 and θ2 formed on the
また、本実施例の場合にも、ハウジング内端面13Cと軸受座76との間には、当接頂点66Cを起点とする2つの略くさび形状の内向き間隙68C及び外向き間隙69Cがそれぞれ形成される。
そして、図示のロータ36の無負荷時には、当接頂点66Cが軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置することから、スラスト荷重wは分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。更に、ロータ36の負荷時においても、内向き間隙68Cが広くなって外向き間隙69Cが狭くなるものの、上記第1実施例と同様に、軸受支持反力は、軌道面78の外周面82に当接する範囲内に位置する当接頂点66Cに作用しているので、ハウジング軌道盤72のみを撓ませる偶力が発生せず、この場合のスラスト荷重もまた分布荷重になり、軌道面78と外周面82とが離間しない。
Also in the present embodiment, two substantially wedge-shaped
When the illustrated
なお、当該第4実施例では、鈍角θで交わる2直線と複数のフィレットθ1,θ2との組み合わせであるが、複数のフィレットθ1,θ2のみで当接頂点66Cを形成させても良く、また、上述した実施例1〜4を適宜組み合わせることも可能である。
以上のように、従来構造では、ロータの負荷時において、軸受全体ではなくハウジング側レース板のみを撓ませ、軌道面と円筒ローラとを離間させる方向に作用する偶力が生じていた。
The fourth embodiment is a combination of two straight lines intersecting at an obtuse angle θ and a plurality of fillets θ1, θ2, but the
As described above, in the conventional structure, when the rotor is loaded, only the housing-side race plate is bent, not the entire bearing, and a couple is generated that acts in the direction of separating the raceway surface and the cylindrical roller.
しかしながら、本発明では、ハウジング側レース板70のハウジング軌道盤72がハウジング内端面13(13A,13B,13C)に当接される軸受座76と、円筒ローラ80に転走される軌道面78とを備え、ハウジング内端面13が軌道面78の形成範囲内にて軸受座76に当接される当接頂点66(66A,66B,66C)を有しており、ロータ36の負荷時においても、軸受座76に作用してハウジング内端面13(13A,13B,13C)から円筒ローラ80に向かう軸受支持反力Fの作用点が円筒ローラ80の幅方向長さの範囲内に存在する。よって、このロータ36の負荷時においてハウジング軌道盤72のみを撓ませる偶力が発生せず、円筒ローラ80は軌道面78に確実に転走される。そして、この軌道面78に作用して円筒ローラ80からハウジング内端面13(13A,13B,13C)に向かうスラスト荷重Wが、集中荷重ではなく分布荷重となる。この結果、ハウジング軌道盤72の軸受座76や軌道面78の片当たりが回避され、これら軸受座76や軌道面78の剥離や摩耗が防止されてスラスト軸受の耐久性向上に寄与する。
However, in the present invention, the bearing
そして、許容荷重の大きなスラスト軸受の選定が不要になり、安価な圧縮機の提供が可能になる。
また、上述した実施例1〜4によれば、当接頂点66(66A,66B,66C)が軸受座76に向けて凸状をなす鈍角θで交わる2直線の交点に形成、軸受座76に向けて凸状をなす半径rの円弧上に形成、軸受座76に向けて凸状をなし、軸受の幅方向内側に向けて軸受座76から離間する直線間に形成、又は、軸受座76に向けて凸状をなす複数のフィレットθ1,θ2間に形成されていることから、軸受支持反力Fが小さくなり、軸受座76の剥離や摩耗がより一層防止可能となる。
Further, it becomes unnecessary to select a thrust bearing having a large allowable load, and an inexpensive compressor can be provided.
Further, according to the above-described first to fourth embodiments, the contact apex 66 (66A, 66B, 66C) is formed at the intersection of two straight lines that intersect at an obtuse angle θ that is convex toward the bearing
更に、上記第3実施例によれば、上述した鈍角θで交わる2直線、半径rの円弧やフィレットθ1,θ2の成形に比して容易に設置可能となる。
更にまた、使用圧力が高いCO2冷媒を用いても、スラスト軸受の耐久性が向上するし、また、CO2冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
Furthermore, according to the third embodiment, it can be easily installed as compared with the above-described forming of the two straight lines intersecting at the obtuse angle θ, the arc having the radius r, and the fillets θ1 and θ2.
Furthermore, even if a CO 2 refrigerant having a high operating pressure is used, the durability of the thrust bearing is improved, and if a CO 2 refrigerant is used, it greatly contributes to reducing the environmental load.
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、1つの円筒ローラ80を有するスラスト軸受38に具現化された例で説明されているが、必ずしもこの形態に限定されるものではなく、円筒ローラを軸受の幅方向に複列化させたスラスト軸受の場合にも適用可能である。この場合には、上述した軌道面の形成範囲は、内側に位置する円筒ローラの内周端と外側に位置する円筒ローラの外周端との間の長さに相当し、この幅方向の長さの範囲内に軸受支持反力の作用点である当接頂点を配置させれば良い。
For example, in the above-described embodiment, the description has been given of the example embodied in the
また、本発明の往復動型流体機械は、固定容量型の斜板式圧縮機にも同様に適用できるのは勿論、揺動式圧縮機にも適用可能であり、また、圧縮機の他、膨張機にも適用可能である。 Further, the reciprocating fluid machine of the present invention can be applied not only to a fixed capacity type swash plate compressor but also to a oscillating compressor. It is also applicable to the machine.
2 冷凍回路
4 可変容量型圧縮機(往復動型流体機械)
12 フロントハウジング(ハウジング)
13,13A,13B,13C ハウジング内端面(内端面)
16 クランク室
18 シャフト(回転軸)
35 往復動ユニット
36 ロータ
38 スラスト軸受
40 斜板
42 アーム(リンク機構)
44 ヒンジ(リンク機構)
46 シリンダブロック
50 ピストン
66,66A,66B,66C 当接頂点(頂点)
70 ハウジング側レース板(軌道輪)
76 軸受座
78 軌道面
80 円筒ローラ(転動体)
2 Refrigerating circuit 4 Variable capacity compressor (reciprocating fluid machine)
12 Front housing (housing)
13, 13A, 13B, 13C Housing inner end face (inner end face)
16
35
44 Hinge (link mechanism)
46
70 Housing-side race plate (Raceway)
76
Claims (6)
前記スラスト軸受は、前記ハウジングの内端面に当接される軸受座と、該軸受の幅方向に向けてその回転軸線を有する転動体に転走される軌道面とを備える軌道輪を含み、
前記ハウジングの内端面は、前記軌道面の形成範囲内にて前記軸受座に当接される頂点を有し、前記回転軸の軸心に対する回転対称に形成されていることを特徴とする往復動型流体機械。 A housing, a crank chamber having a swash plate formed in the housing and rotating integrally with a rotation shaft, and a piston disposed in the housing and reciprocatingly moved with the rotation of the swash plate are provided therein. A cylinder block; a rotor housed in the crank chamber and reciprocatingly moving the piston; and a rotary mechanism integrally rotating with the rotary shaft; a link mechanism connecting the rotor and the swash plate; the rotor and the housing A reciprocating unit including a thrust bearing disposed between the inner end surface of
The thrust bearing includes a bearing ring including a bearing seat that is in contact with the inner end surface of the housing, and a raceway surface that rolls on a rolling element having a rotation axis in the width direction of the bearing,
A reciprocating motion characterized in that an inner end surface of the housing has an apex abutting on the bearing seat within a range of formation of the raceway surface, and is formed in rotational symmetry with respect to the axis of the rotating shaft. Type fluid machine.
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