JP5479152B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用の空気調和機等を構成するスクロール型圧縮機に関する。

空気調和装置や冷凍装置に用いられるスクロール型の圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

ここで、旋回スクロールは、モータやエンジンによって回転駆動される主軸に対し、主軸の回転中心から所定寸法だけオフセットして設けられた偏心軸部に回転自在（すなわち公転自在）に支持されている。そして、主軸の偏心軸部と旋回スクロールの間には、旋回スクロールを公転自在に支持するためのドライブベアリングが介在している。
このドライブベアリングは、旋回スクロールに形成されたボスに圧入され、さらにボスの頭部がかしめられることで固定されている。

自動車用の空気調和装置を構成する圧縮機においては、旋回スクロールは、主に軽量化のため、アルミニウム合金で形成されていることが多い。一方、ドライブベアリングは鉄系材料で形成されている。
旋回スクロールが旋回すると、ドライブベアリングの温度が上昇する。このとき、ドライブベアリングを形成する鉄系材料と、旋回スクロールを形成するアルミニウム合金とで熱膨張率が異なるため、ボスに対するドライブベアリングの嵌め合いが緩くなるという問題がある。
また、このとき、旋回スクロールと固定スクロールとの間の圧縮室で流体（冷媒）を圧縮したときの反力等により、ボスからドライブベアリングを引き抜く方向の力が作用することがあり、その結果、ドライブベアリングが旋回スクロールのボスから抜け出てしまう場合がある。ドライブベアリングからボスが抜けると、ドライブベアリングが、他の部材に干渉してしまう可能性がある。

そこで、ボスにドライブベアリングを圧入するだけでなく、さらに圧入力を高めたり、より強固にボスをかしめることが考えられる。
しかしそれでは、旋回スクロール側に過大な応力が伝わり、旋回スクロールの破損に繋がる可能性がある。
また、かしめを強くしすぎると、かしめ部分からクラックが入る恐れもある。

そこで、旋回スクロールとドライブベアリングとを、熱膨張率の異なる材料で形成することで、温度上昇時に旋回スクロールのボスとドライブベアリングとの嵌め合いが緩くなるのを防ぐ技術も提案されている（例えば、特許文献１。）。

特開平７−２２４７７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、旋回スクロールとドライブベアリングの材質の選択の幅が狭まってしまう。また、選択した材質によっては、加工が困難であったり、高価であったりする。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、容易な構成により、材料の選択の幅を狭めることなく、ドライブベアリングが旋回スクロールのボスから抜けるのを防ぐとともに、過大な応力による破損やクラックを防ぐことができるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、スクロール型の圧縮機であって、外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、主軸の偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、ハウジングに固定された固定スクロールと、旋回スクロールに設けられ、軸受を内部に収容し、主軸側に開口した筒状の周壁を有した軸受収容部と、軸受収容部の外周部に設けられ、周壁の主軸と対向する側の端部を内周側に押圧して締め付ける環状のリング部材と、を備え、周壁の端部の外周側に、周方向に連続する段部が形成され、リング部材は、段部に圧入されることで周壁の端部を締め付けることを特徴とする。

環状のリング部材の押圧部により、周壁の主軸と対向する側の端部を内周側に押圧して締め付けることで、軸受が軸受収容部から抜けるのを防止できる。
ここで、押圧部として、リング部材の内周面の内径が、周壁の外径よりも小さく形成されたものを採用することができる。このようなリング部材は、周壁の全体（全長）にわたって設けることもできるが、周壁の主軸と対向する側の端部に設けるのが好ましい。これにより、周壁の主軸と対向する側の端部に締め付け力を有効に発揮できる。

また、押圧部として、リング部材の内周面が、旋回スクロール側から主軸側にいくに従い、その内径が漸次縮小する形状のものを用いることができる。また、押圧部として、リング部材に、内周側に突出する突条または突起を設けることができる。これらの押圧部は、周壁の主軸と対向する側の端部を押圧するのであれば、リング部材は、周壁の全体（全長）にわたって設けても良いし、周壁の主軸と対向する側の端部に設けても良い。

本発明によれば、環状のリング部材の押圧部により、周壁の主軸と対向する側の端部を内周側に押圧して締め付けることで、軸受が軸受収容部から抜けるのを防止できる。その結果、過大な応力による破損やクラックを防ぐことができ、しかもリング部材を設けるのみで良いので、旋回スクロールや軸受の材料が限定されることもなく、低コストで上記効果を得ることができる。

本実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図である。 旋回スクロールのボス部の拡大断面図である。 リング部材の他の例を示す拡大断面図である。 リング部材のさらに他の例を示す拡大断面図である。 リング部材を板金加工により形成した例を示す拡大断面図である。 リング部材を板金加工により形成した他の例を示す拡大断面図である。 リング部材を板金加工により形成したさらに他の例を示す拡大断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における圧縮機１０の構成を示すための図である。
この図１に示すように、圧縮機１０は、スクロール型で、ハウジング１１内に、主軸３１と、主軸３１とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング１１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
このような圧縮機１０においては、ハウジング１１の一端側に形成された冷媒導入ポートからハウジング１１内に冷媒が導入され、旋回スクロール３２と固定スクロール３３との間に形成された圧縮室において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング１１の他端側に形成された冷媒吐出ポートから吐出される。

主軸３１は、その両端部が、ハウジング１１に軸受３４、３５を介して回転自在に支持されている。主軸３１の一端３１ａは、ハウジング１１を貫通して外部に突出しており、図示しない駆動源が一端３１ａに連結されている。ここで、エンジンを駆動源とする場合、主軸３１の一端３１ａに、図示しないプーリにベルト等を掛け回してエンジンに連結して駆動力を伝達する。また、駆動源としては、車両のエンジンの他、モータ等を用いることも可能である。モータを駆動源とする場合、モータの回転軸と主軸３１とをベルトやギヤ等で連結しても良いし、モータの回転軸を主軸３１としても良い。その場合、モータは、ハウジング１１の内部に一体に内蔵することも可能である。

旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状の端板３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室を形成している。
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、車載用の圧縮機１０の場合、一般的にアルミ合金により形成されている。

主軸３１の他端部３１ｂには、主軸３１の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、偏心軸部３７が突出形成されている。この偏心軸部３７に、ドライブベアリング（軸受）３６を介し、旋回スクロール３２が回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール３２は、主軸３１の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられ、主軸３１がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール３２は、主軸３１の中心に対し、偏心した寸法を半径とした回転（公転）を行う。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸３１との間には、図示しないオルダムリングが介在している。

また、旋回スクロール３２と主軸３１との間には、主軸３１に対して偏心した旋回スクロール３２によるアンバランスを解消するため、バランサ４０が設けられている。バランサ４０は、主軸３１の偏心軸部３７に対し、旋回スクロール３２が偏心した方向とは反対方向に延びる扇状のプレート部４０ａの外周部に、ウェイト部４０ｂが一体に形成されている。

旋回スクロール３２の端板３２ａにおいて、主軸３１に対向する側の中心部には、ボス部４５が形成されている。ボス部４５には、ドライブベアリング３６を収容する有底穴からなる軸受収容部４５ａが形成されている。なお、ドライブベアリング３６は、軸受収容部４５ａ内に圧入される。

さて、図２に示すように、本実施形態においては、このようなボス部４５の先端部の外周側に、周方向に連続する段部５０が形成されている。この段部５０は、主軸３１の軸線に直交するサポート面５１と、主軸３１の軸線を中心とした円筒状の周壁５２とから形成されている。

そして、段部５０に、環状のリング部材６０Ａが圧入されている。
ここで、リング部材６０Ａは、鉄系材料により形成されている。さらに、リング部材６０Ａの内径は、段部５０の周壁５２の外径より小さく形成されている。そして、リング部材６０Ａを段部５０のサポート面５１に突き当てた状態で、リング部材６０Ａの圧入によってリング部材６０Ａの内周面が周壁５２に押圧され、これによって、ボス部４５の先端部４５ｂが、ドライブベアリング３６の上方において内周側に締め付けられるように形成されている。
このように、リング部材６０Ａにより、ボス部４５の先端部４５ｂを、ドライブベアリング３６の上方において内周側に締め付けるには、例えば、ボス部４５の先端部４５ｂとリング部材６０Ａとの嵌め合いを２０〜５０μｍ程度、ボス部４５の先端部４５ｂの厚さを２〜５ｍｍ程度、とするのが好ましい。

上述したような構成によれば、ドライブベアリング３６が収容されたボス部４５の先端部４５ｂに段部５０が形成され、この段部５０にリング部材６０Ａが圧入される。これにより、ボス部４５の先端部４５ｂが、ドライブベアリング３６の上方において内周側に締め付けられるので、ドライブベアリング３６が軸受収容部４５ａから抜け出るのを防止することができる。
その結果、ドライブベアリング３６の周囲における破損やクラックを防ぐことができる。また、リング部材６０Ａを追加して設けるのみであるので、旋回スクロール３２やドライブベアリング３６を形成する材料の選択性に特に制限を受けることもなく、従来通りの選択性を確保して、高コスト化を抑えることができる。

なお、上記実施形態の説明においては、リング部材６０Ａにより、ボス部４５の先端部４５ｂが、あたかも数ｍｍ変形しているようにもとれるが、実際には、所定の嵌め合い寸法で嵌め合わされているボス部４５の軸受収容部４５ａからのドライブベアリング３６の脱落を防止できれば良い。したがって、リング部材６０Ａによるボス部４５の先端部４５ｂの変形量は１０〜３０μｍ程度であればよい。

[他の実施形態]
以下に、上記実施形態で示したリング部材６０Ａの変形例を複数示す。いずれも、リング部材の構成が異なるのみで、圧縮機１０の他の部分の構成は上記実施形態と共通であるので、その説明を省略する。
図３に示すように、リング部材６０Ｂの内周面６５を、その内径が一端側６５ａから他端側６５ｂに向けて漸次縮小するテーパ形状とすることもできる。

このようなリング部材６０Ｂは、一端側６５ａを段部５０のサポート面５１に向け、他端側６５ｂがボス部４５の先端部４５ｂ側となるように段部５０に設ける。

このようにすると、ボス部４５の先端部４５ｂ側において、リング部材６０Ｂの他端側６５ｂの内径が小さくなっているので、ボス部４５の先端部４５ｂをさらに効果的に締め付けることができる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

図４に示すように、リング部材６０Ｃは、その一端側の内周面に、内方に突出する環状の突条（押圧部）６６が設けられている。この突条６６は、先端に従いその幅が小さくなるクサビ状の断面とされている。

このようなリング部材６０Ｃは、突条６６をボス部４５の先端部４５ｂに対向させるよう、段部５０に設ける。
このようにすると、突条６６がボス部４５の先端部４５ｂに突き当たって押圧し、ボス部４５の先端部４５ｂをさらに効果的に締め付けることができる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、リング部材６０Ｄは、その一端側の内周面に、内方に突出する突起爪（押圧部、突起）６７が、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。この突起爪６７は、先端にいくに従い内周側に突出するよう湾曲形成されている。このようなリング部材６０Ｄは、板金曲げ加工により形成できる。

このようなリング部材６０Ｄは、突起爪６７をボス部４５の先端部４５ｂに対向させるよう、段部５０に設ける。

このようにすると、突起爪６７がボス部４５の先端部４５ｂに突き当たって内周側に押圧し、ボス部４５の先端部４５ｂを締め付けることができる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このようなリング部材６０Ｄは、ロール加工や絞り加工等の板金曲げ加工により形成できる。上記リング部材６０Ａ〜６０Ｃは、切削加工により形成する必要があるのに対し、リング部材６０Ｄは安価に形成することができる。

図６に示すように、リング部材６０Ｅは、その一端側の内周面に、内方に突出する突条（押圧部）６８が、周方向に連続して設けられている。この突条６８は、先端にいくに従い内周側に突出するよう湾曲形成されている。このようなリング部材６０Ｅは、板金曲げ加工により形成できる。

このようなリング部材６０Ｅは、突条６８をボス部４５の先端部４５ｂに対向させるよう、段部５０に設ける。

このようにすると、突条６８がボス部４５の先端部４５ｂに突き当たって押圧し、ボス部４５の先端部４５ｂを締め付けることができる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このようなリング部材６０Ｅも板金曲げ加工により形成できる。上記リング部材６０Ａ〜６０Ｃは、切削加工により形成する必要があるのに対し、リング部材６０Ｅは安価に形成することができる。

図７に示すように、リング部材６０Ｆは、その一端側の内周面に、内方に突出する突起（押圧部）６９が、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。この突起６９は、筒状のリング部材６０Ｆの周方向の一部（複数箇所）に絞り加工等を施すことで形成できる。

このようなリング部材６０Ｆは、突起６９をボス部４５の先端部４５ｂに対向させるよう、段部５０に設ける。このようにすると、突起６９がボス部４５の先端部４５ｂに突き当たって押圧し、ボス部４５の先端部４５ｂを締め付けることができる。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このようなリング部材６０Ｆも、プレス加工等により形成できる。上記リング部材６０Ａ〜６０Ｃは、切削加工により形成する必要があるのに対し、リング部材６０Ｆは安価に形成することができる。

なお、上記実施の形態では、圧縮機１０の全体構成について説明したが、その構成については上記に挙げたものに限定する意図は無く、他の構成を有した圧縮機においても本発明を適用できるのは言うまでもない。
また、リング部材６０Ａ〜６０Ｆについても、同等の機能を果たすことができるのであれば、適宜その構成を変更することが可能である。例えば、リング部材６０Ａ〜６０Ｆは、ボス部４５の先端部４５ｂにのみ設けるようにしたが、ボス部４５の先端部４５ｂから下端部にまで設けるようにしても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…圧縮機、１１…ハウジング、３１…主軸、３２…旋回スクロール、３３…固定スクロール、３４…軸受、３６…ドライブベアリング（軸受）、３７…偏心軸部、４５…ボス部、４５ａ…軸受収容部、４５ｂ…先端部、５０…段部、５１…サポート面、５２…周壁、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ…リング部材、６５…内周面、６６…突条（押圧部）、６７…突起爪（押圧部、突起）、６８…突条（押圧部）、６９…突起（押圧部）

Claims (1)

1. スクロール型の圧縮機であって、
   外殻を形成するハウジング内に回転自在に支持され、その一端に中心軸からオフセットした偏心軸部が一体に形成された主軸と、
   前記主軸の前記偏心軸部に軸受を介して回転自在に連結された旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールと対向することで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、
   前記旋回スクロールに設けられ、前記軸受を内部に収容し、前記主軸側に開口した筒状の周壁を有した軸受収容部と、
   前記軸受収容部の外周部に設けられ、前記周壁の前記主軸と対向する側の端部を内周側に押圧して締め付ける環状のリング部材と、
   を備え、
   前記周壁の前記端部の外周側に、周方向に連続する段部が形成され、
   前記リング部材は、前記段部に圧入されることで前記周壁の前記端部を締め付けることを特徴とするスクロール型圧縮機。

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