JP4903153B2 - アキシャルピストン機械 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルピストン機械、特に自動車に用いられるエアコンコンプレッサであって、圧力媒体を吸い込んで圧縮するための駆動装置が設けられており、該駆動装置が、シャフトにより回転駆動されるようになっており、前記駆動装置で前記シャフトの回転運動がピストンの往復運動に変換されるようになっており、前記シャフトが、とりわけスラスト軸受けによって当該アキシャルピストン機械のハウジング部分に支承されている形式のものに関する。

このような形式のアキシャルピストン機械は公知である。この場合、発生する軸方向の力はスラスト軸受けを介してハウジングに支持される。その結果、この軸受け個所を介して脈動や振動がハウジング内へ伝播され、そしてこれらの脈動や振動は外部から聞こえてしまう。

したがって、本発明の課題は、このような不都合を有しないアキシャルピストン機械を提供することである。

この課題は、アキシャルピストン機械、特に自動車に用いられるエアコンコンプレッサであって、圧力媒体を吸い込んで圧縮するための駆動装置が設けられており、該駆動装置が、シャフトにより回転駆動されるようになっており、前記駆動装置で前記シャフトの回転運動がピストンの往復運動に変換されるようになっており、前記シャフトが、とりわけスラスト軸受けによって当該アキシャルピストン機械のハウジング部分に支承されている形式のものにおいて、スラスト軸受けと、ハウジング部分に設けられた、スラスト軸受けの載着面との間に、ゴム−金属薄板装置が減衰エレメントとして配置されていることを特徴とするアキシャルピストン機械により解決される。

ゴム−金属薄板（両側からそれぞれゴム層で被覆されている支持材料としての金属薄板）の使用には、一方では極めてフラットな構造、つまり薄い構造を有していて、他方では高い面圧にも耐久性良く耐えられるという利点がある。減衰エレメントとして純然たるエラストマエレメントを使用した場合、このエラストマエレメントは、常時交番する、周方向に循転する軸方向力による永久負荷に耐えられない。ゴム−金属薄板の弾性的な減衰により、コンプレッサの外部騒音は著しく減じられる。

本発明によるアキシャルピストン機械の有利な構成では、スラスト軸受けと、該スラスト軸受けに載着されたシャフトの載着面との間に、シャフトとスラスト軸受けとの間の枢着式（旋回可能／揺動可能）の支承のための装置が配置されている。本発明によるアキシャルピストン機械の別の有利な構成では、前記装置が、軸方向に円錐状に突出した縁部を備えた第１のディスクと、外周面に円錐状に斜めに面取りされた面取り部を備えた、スラスト軸受けの軸受けディスクを成す第２のディスクとを有しており、しかも第１のディスクの軸方向に円錐状に突出した縁部は第２のディスクの円錐状に斜めに面取りされた面取り部上に、第１のディスクと第２のディスクとの間の接触が両円錐体の間、つまり軸方向に円錐状に突出した縁部と、円錐状に斜めに面取りされた面取り部との間でしか行われず、かつその他の個所では第１のディスクと第２のディスクとの間に軸方向の間隙が配置されるように載着されている。このことには次のような利点がある。すなわち、製作精度に課せられる高い要求なしに円錐体が、簡略化された形で球区分表面の機能を引き受ける。シャフトの、周方向に循転する半径方向の撓みが生じると、第１のディスクは傾動運動により第２のディスクに対して所定の角度だけずれることができ、シャフトからスラスト軸受けへ加えられる軸方向力は円錐体（場合によっては球区分または球面状の面）の間の接触面を介して、第１のディスクと第２のディスクとの間の角度位置にもかかわらずほぼ面状に（全周にわたって）伝達され得る。周方向に循転する点接触を有する恐れのある、旋回可能ではないスラスト軸受けに比べて、ほぼ円環状の線接触圧が得られる。このような線接触圧は、減衰エレメントの均一な負荷のためにも寄与する。すなわち、このような形式の減衰装置の耐久性は、この面状の力伝達によって一層高められるわけである。

本発明によるアキシャルピストン機械のさらに別の有利な構成では、円錐頂角が３０〜６０゜の範囲、有利には４５゜の範囲に配置されている。

本発明によるポンプは、減衰エレメントとして、エラストマ被覆された金属ディスク、特にゴム−金属薄板が使用されることによりすぐれている。このことには次のような利点がある。すなわち、減衰エレメントが極めてフラットな薄い構造を有しており、金属による高い面圧が可能となる。なぜならば、純然たるエラストマエレメントの場合とは異なり、本発明によればエラストマ層が、圧力を受けても流れ去ることはないからである。これによって、減衰エレメントの高い寿命が達成可能となる。さらに、１つのゴム−金属薄板ディスクは多重の減衰効果を有している。なぜならば、金属軸受けから第１のゴム層への移行部、第１のゴム層から金属薄板への移行部、金属薄板から第２のゴム層への移行部および第２のゴム層から軸受け構成部分への移行部が、５つのインピーダンスジャンプを可能にし、ひいては相応する振動抑制を可能にするからである。

したがって、本発明によるアキシャルピストン機械のさらに別の有利な構成では、ゴム被覆された金属薄板が有利には両面で被覆されている。また、本発明によるアキシャルピストン機械のさらに別の有利な構成では、複数のゴム−金属薄板ディスクが、「サンドイッチ構造」を成して上下に配置されている。本発明によるアキシャルピストン機械のさらに別の有利な構成では、１つまたは複数の金属薄板が、種々異なるゴム層厚さまたはエラストマ層厚さを有している。このことには次のような利点がある。すなわち、種々異なる厚さの減衰エレメントにより、種々異なる周波数を減衰させることができ、こうして減衰エレメントを、不都合な周波数に的確に合わせて調整することができる。

以下に、本発明の実施例を図面につき説明する。

図１は、スラスト軸受けの相応する配置を有するアキシャルピストン機械の一部を示す横断面図であり、
図２は、本発明による減衰エレメントを備えたスラスト軸受けの配置を示す部分図である。

図１には、アキシャルピストン機械１の一部が横断面図で図示されている。機械ハウジング３の内部では、この機械ハウジング３内に配置されている軸受けスリーブ５内にシャフト７が、スラスト軸受け９とラジアル軸受け１１とによって支承されている。シャフト７は内燃機関のベルト伝動装置に設けられたベルトプーリ１３を介して駆動される。ベルトプーリ１３は別個の転がり軸受け１５によって同じく軸受けスリーブ５に支承されている。スライドリングパッキン１７により、アキシャルピストン機械の内室は環境大気に対してシールされている。アキシャルピストン機械の駆動室１８内では、シャフト７によって、旋回可能な駆動リングもしくはスワッシュリング１９が回転運動にもたらされる。スワッシュリング１９に沿ってピストンシュー２１がスライドする。このピストンシュー２１は往復運動するピストン２３の内部ですりこぎ運動もしくは揺動運動を実施し、したがってシャフト７の回転運動をピストン２３の往復運動へ変換する。ピストン２３はシリンダブロック（図示しない）の内部で、該シリンダブロック内に位置するシリンダライナの内部に支承されていて、弁装置を介して相応する冷媒を吸い込み、この冷媒を圧縮し、そして相応する弁装置を介して再びこの冷媒を吐出する。本発明にとって重要となるのは、スラスト軸受け９の範囲において第１の軸受けディスク２７と第２の軸受けディスク２５とである。第１の軸受けディスク２７には、シャフト７がつば２９によって軸方向で支承されている。第１の軸受けディスク２７は軸方向で円錐状に突出した縁部３１を有しており、第２の軸受けディスク２５は円錐状に斜めに面取りされた面取り部３３を有している。この場合、第１の軸受けディスク２７に設けられた円錐状に突出した縁部３１は、第２の軸受けディスク２５に設けられた円錐状に斜めに面取りされた面取り部３３上に、両円錐体の間にしか接触が生じず、他の場所では第１の軸受けディスク２７と第２の軸受けディスク２５との間に間隙３５が形成されるように載着されている。このことには次のような利点がある。すなわち、アキシャルピストン駆動装置の周方向の力（umlaufend.Kraefte）により生ぜしめられるシャフト７の、周方向に循転する半径方向撓みが生じた場合に、第１の軸受けディスク２７は傾動運動によって第２の軸受けディスク２５に対して円錐体に沿って所定の角度だけずれることができ、シャフト７からスラスト軸受け９へ軸方向力は両円錐体、つまり縁部３１と面取り部３３との間の接触面を介して、角度位置にもかかわらず全周にわたって面状に伝達され得るようになる。すなわち、第１の軸受けディスク２７は第２の軸受けディスク２５に対してすりこぎ運動もしくは揺動運動を実施することができる。

図２には、支承部の構造がもう一度、部分図で図示されている。この場合、付加的に減衰エレメント４０が設けられている。円錐状に突出した縁部３１を備えた第１の軸受けディスク２７と、円錐状の面取り部３３を備えた第２の軸受けディスク２５とは、図２で見て、図１に示したスラスト軸受け９の転動体３７の上方に配置されている。転動体３７はさらに下側の軸受けディスク３９に沿って転動する。この下側の軸受けディスク３９と支持ディスク４２との間には、ゴム−金属薄板４０の形の減衰装置が配置されている。減衰エレメント４０はこの場合、金属薄板支持体４６の上側に加硫被着されているエラストマ層またはゴム層４４と、金属薄板支持体４６の下面に加硫被着されている第２のエラストマ層または第２のゴム層４８とから形成されている。

したがって、シャフトつば２９を介して支承装置へ導入される軸方向力および軸方向振動は、まず第１にエラストマ層４４を、第２に金属薄板層４６を、第３に第２のエラストマ層４８をそれぞれ通過しなければならず、そのあとで前記軸方向力および軸方向振動は支持ディスク４２を介してコンプレッサハウジングもしくは軸受けスリーブ５内へ伝達され得るようになる。すなわち、本発明は、駆動シャフト７と機械ハウジング３もしくは軸受けスリーブ５との間の力伝達経路において、スラスト軸受け９の範囲に減衰エレメント４０が配置されることにある。発生した振動は第１に、両エラストマ層またはゴム層４４，４８によって純粋に減衰される。第２の減衰効果はゴムと金属との間の高いインピーダンスジャンプ（インピーダンスの飛躍的変化）により生じる（振動が一方の材料から他方の材料へ移行するときに、エネルギが消費されるか、または必要とされる）。ゴム−金属薄板４０には、この効果を多重に利用することができるという利点がある。この場合、金属軸受けディスク３９からゴム層４４へ第１のインピーダンスジャンプが行なわれ、ゴム層４４から支持金属薄板４６へ第２のインピーダンスジャンプが行われ、支持金属薄板４６から第２のゴム層４８へ第３のインピーダンスジャンプが行われ、さらに第２のゴム層４８から支持ディスク４２へ第４のインピーダンスジャンプが生じるからである。

この減衰ディスク４０の小さな構成深さに基づき、サンドイッチ構造（減衰ディスク４０、金属ディスク、減衰ディスク、別の金属ディスク、スラスト軸受け等）の可能性も生じる。これにより、減衰効果はもう一度向上することができる。また、種々の厚さのゴム層４４，４８を使用し、これによって種々の周波数を減衰することも可能である。

このような形式の減衰装置の耐久性は特に、両軸受けディスク２７，２５を用いた枢着式の軸方向支承により、軸方向力がシャフトから円環状の接触面にわたって分配されて伝達されることにより達成される。これにより、非枢着式の支承により生じる減衰エレメント４０の部分的な過剰負荷は回避される。

スラスト軸受けの相応する配置を有するアキシャルピストン機械の一部を示す横断面図である。 本発明による減衰エレメントを備えたスラスト軸受けの配置を示す部分図である。

符号の説明

１ アキシャルピストン機械
３ 機械ハウジング
５ 軸受けスリーブ
７ シャフト
９ スラスト軸受け
１１ ラジアル軸受け
１３ ベルトプーリ
１５ ベルトプーリのための転がり軸受け
１７ スライドリングパッキン
１８ 駆動室
１９ 旋回可能な駆動リング
２１ ピストンシュー
２３ ピストン
２５ 第２の軸受けディスク
２７ 第１の軸受けディスク
２９ 軸方向のシャフトつば
３１ 軸方向に円錐状に突出した縁部
３３ 円錐状に斜めに面取りされた面取り部
３５ 第１のディスクと第２のディスクとの間の間隙
３７ 転動体
３９ 下側の軸受けディスク
４０ ゴム−金属薄板
４２ 支持ディスク
４４ エラストマ層
４６ 金属薄板支持体
４８ 第２のエラストマ層

Claims (8)

1. アキシャルピストン機械（１）あって、圧力媒体を吸い込んで圧縮するための駆動装置が設けられており、該駆動装置が、シャフト（７）により回転駆動されるようになっており、前記駆動装置で前記シャフト（７）の回転運動がピストン（２３）の往復運動に変換されるようになっており、前記シャフト（７）が、とりわけスラスト軸受け（９）によって当該アキシャルピストン機械（１）のハウジング部分に支承されている形式のものにおいて、スラスト軸受け（９）と、ハウジング部分に設けられた、スラスト軸受け（９）の収容面との間に、ゴム−金属薄板（４０）が減衰エレメントとして配置されており、スラスト軸受け（９）と、該スラスト軸受け（９）に載着されたシャフト（７）の載着面（２９）との間に、シャフト（７）とスラスト軸受け（９）との間の枢着式の支承のための装置が配置されていることを特徴とするアキシャルピストン機械。
2. 前記装置が、軸方向に円錐状に突出した縁部（３１）を備えた第１のディスク（２７）と、外周面に円錐状に斜めに面取りされた面取り部（３３）を備えた、スラスト軸受け（９）の軸受けディスクを成す第２のディスク（２５）とを有しており、しかも第１のディスク（２７）の軸方向に円錐状に突出した縁部（３１）は第２のディスク（２５）の円錐状に斜めに面取りされた面取り部（３３）上に、第１のディスク（２７）と第２のディスク（２５）との間の接触が両円錐体の間でしか行われず、かつその他の個所では第１のディスク（２７）と第２のディスク（２５）との間に軸方向の間隙（３５）が配置されるように載着されている、請求項１記載のアキシャルピストン機械。
3. 減衰エレメントとして、エラストマ層（４４）と、該エラストマ層が被覆された金属薄板支持体（４６）と、が使用されている、請求項１又は２記載のアキシャルピストン機械。
4. 前記エラストマがゴムである、請求項３記載のアキシャルピストン機械。
5. 金属薄板支持体（４６）が両側で被覆されている、請求項３又は４記載のアキシャルピストン機械。
6. 減衰エレメントとしての複数のゴム−金属薄板（４０）が、サンドイッチ構造の形で上下に配置されている、請求項３から５までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
7. １つまたは複数の金属薄板支持体（４６）に、種々異なるゴム層厚さ（４４，４８）またはエラストマ層厚さが施与されている、請求項３から６までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。
8. アキシャルピストン機械（１）が自動車に用いられるエアコンコンプレッサである、請求項１から７までのいずれか１項記載のアキシャルピストン機械。

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