JP5771266B2

JP5771266B2 - シュー

Info

Publication number: JP5771266B2
Application number: JP2013262436A
Authority: JP
Inventors: 政治八田; 野村　諭; 諭野村
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: JP2014051992A

Description

本発明はシューに関し、より詳しくは斜板式コンプレッサに用いられるシューの改良に関する。

従来、斜板式コンプレッサに用いられる半球状シューは知られており、この半球状シューは、ピストン側の半球状凹部と摺動する球面部と、斜板と摺動する端面部とを備えている（例えば特許文献１〜特許文献４）。
近年、自動車用の斜板式コンプレッサに対して低コスト化や新しい冷媒への対応等が求められており、とりわけ斜板式コンプレッサに対して高効率化が要望されている。
そこで、特許文献１〜４において、それぞれ次のようなシューの改良案が提示されている。つまり、特許文献１においては、半球状シューの球面部における摺動部と非摺動部の表面粗さを異ならせてあり、また、特許文献２においては、球面部を段付のテーパ面にすることが提案されている。さらに、特許文献３においては、半球状シューの外周縁を円周方向全域にわたって大きく削除し、そこを円柱状とすることが提案されており、さらに、特許文献４においては、半球状シューの球面部にらせん状等の油溝を形成することが提案されている。

特開２００１−１５３０３９号公報特開平０９−２８０１６６号公報特開平１０−２２０３４７号公報特開平１１−０５０９５９号公報

ところで、斜板式コンプレッサにおいては、循環回路内を循環する冷媒に混在して潤滑油も循環されることで、シューとピストンおよび斜板との摺動部分に対して潤滑油が供給されるようになっている。しかしながら、近年では冷媒の循環回路内に封入される潤滑油の量を低減させる傾向にあるので、シューとピストンおよび斜板との摺動部分が過酷な潤滑条件となっている。
そして特に、斜板式コンプレッサの起動時においては、循環回路の冷媒中に潤滑油が混在していない状態となっているので、冷媒が循環回路内を循環されてもシューとピストンおよび斜板の摺動部分に冷媒を介して潤滑油を十分に供給することができない。そのため、従来では、斜板式コンプレッサの起動時にシューとピストンおよび斜板との摺動部分に焼付きが生じやすくなり、それら摺動部分の異常摩耗により異音や騒音が発生するという問題があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、第１可動部材の半球状凹部と摺動する球面部と、第２
可動部材の平坦面と摺動する端面部と、上記球面部と端面部との間に形成される筒状部と
を備えたシューにおいて、
上記筒状部の外周面は、上記第１可動部材の半球状凹部と第２可動部材の平坦面とのい
ずれとも摺動しないようになっており、かつ該筒状部の外周面に溝及び／又は凹部を設け
て、それら溝及び／又は凹部内に潤滑油を保持させるように構成したものである。

上述した構成によれば、斜板式コンプレッサのシューとして用いた場合に、斜板式コンプレッサが起動されていない状態においては、冷媒から分離された潤滑油が上記シューの油溝や凹部に保持されることになる。そのため、斜板式コンプレッサの起動時において、冷媒中に潤滑油が混在されていない状態であっても、上記油溝または凹部に保持された潤滑油が摺動部分であるシューの球面部や端面部に供給されることになる。したがって、斜板式コンプレッサの起動時においても潤滑性が良好なシューを提供することができる。

図１は本発明の一実施例を示す斜板式コンプレッサ内の要部を示す断面図。図１に示すシューの正面図。図２に矢印ＩＩＩで示す箇所の軸方向に沿った断面図。図３に示した油溝５Ｆに対する冷媒の流れと油溝５Ｆに捕捉される潤滑油の状態を示す模式図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。図２、図５〜図９における油溝に関する他の実施例を示す断面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。本発明の他の実施例を示すシューの正面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１は斜板式コンプレッサ１の内部構造を示したものであり、この斜板式コンプレッサ１は、図示しないハウジングに回転自在に軸支された回転軸２と、該回転軸２に取り付けられた斜板３と、上記ハウジングの図示しないシリンダボア内を進退動する複数のピストン４と、各ピストン４の内部に向き合うように配置されるとともに上記斜板３を挟持する複数のシュー５とを備えている。
上記斜板３は回転軸２に対して斜めに固定されるか、又は斜板３の傾角を変化させることができるようになっており、各ピストン４ごとに２つのシュー５によって挟持されている。シュー５と摺動する斜板３の平坦面には所要の溶射層、めっき層や樹脂コーティングなどのコーティングが施されている。なお、本件発明に用いることのできる斜板３の構成は上記に限定されることはなく、従来公知の種々の斜板を用いることができる。
上記ピストン４には、相互に向き合うように半球状凹部からなる摺動面４ａが形成されており、上記シュー５は、この摺動面４ａに対して揺動、かつ摺動しながら、上記斜板３の回転をピストン４の往復移動に変換するようになっている。
このような斜板式コンプレッサ１の構成は従来公知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。

しかして、図２に示すように、本実施例のシュー５は、上記ピストン４の摺動面４ａと摺動する球面部５Ａと、斜板３の平坦面と摺動する端面部５Ｂと、上記球面部５Ａと端面部５Ｂとの間に形成された円柱状の筒状部５Ｃとを備えている。本実施例のシュー５は鉄系、銅系、アルミニウム系材料のほか、焼結材料や樹脂材料等で製造することが可能である。
上記球面部５Ａの頂部には上記ピストン４側の摺動面４ａと接触しない平坦面からなる逃がし部５Ｄが形成されており、これにより、摺動面４ａと逃がし部５Ｄとの間に形成される空間内に潤滑油が流入するようになっている。
上記端面部５Ｂは上記斜板３と摺動する摺動面となっており、その中央部は外周部に対して僅かに数μｍ程度、斜板３側に膨出した中高形状となっている。これにより、端面部５Ｂと斜板３との間に潤滑油が引き込まれ易い構成となっている。また、端面部５Ｂの外周縁には面取り部５Ｅが形成されている。

次に、シュー５の筒状部５Ｃは、軸方向全域の外径が同一となる円柱状となっており、筒状部５Ｃの軸方向寸法は、球面部５Ａの軸方向長さの２倍程度に設定されている。円柱状となっている筒状部５Ｃの外周面は、上記斜板３およびピストン４の摺動面４ａとは摺動しないようになっている。そして、本実施例においては、この筒状部５の外周面に複数の直線状の油溝５Ｆが形成されている。
油溝５Ｆは、シュー５の軸心Ｃに対して４５度傾斜させて、かつ、円周方向に等ピッチで筒状部５Ｃの外周面に形成されている。各油溝５Ｆの一端は球面部５Ａまで到達させてあり、各油溝５Ｆの他端は面取り部５Ｅ、すなわち端面部５Ｂの外周縁まで到達させている。
また、油溝５Ｆの断面形状は、図３に示すように、深さが同一であって、深さに対して幅が広い横長の長方形となっている。この油溝５Ｆの幅は０．０１〜２ｍｍが好適であり、油溝５Ｆの深さは０．００１〜１ｍｍが好適である。
このように、本実施例のシュー５は、筒状部５Ｃの外周面に端面部５Ｂから球面部５Ａにわたって複数の油溝５Ｆが形成されている。本実施例においては、上記油溝５Ｆは、ローレット加工、旋削加工、エッチング加工等で筒状部５Ｃの外周面に形成するようにしている。

このような本実施例のシュー５によれば、前述した従来のシューと比較して潤滑油の保持性を向上させて、潤滑性が良好なものとなる。
これについて詳細に説明すると、図４に示すように、潤滑油を含んだ冷媒が筒状部５Ｃの外周面付近を軸方向に流れる際に、該冷媒中に含まれる潤滑油は、筒状部５Ｃの各油溝５Ｆ内に入り込み、そこで捕捉されて冷媒と分離され易くなっている。
そのため、斜板式コンプレッサ１が起動されていない状態、つまり、循環回路内の冷媒が循環されていない状態では、冷媒から分離された潤滑油は各油溝５Ｆ内に保持されるようになっている。そして、斜板式コンプレッサ１が起動される際には冷媒中に潤滑油は混在していないが、予めシュー５の各油溝５Ｆ内に潤滑油が保持されているので、シュー５の摺動に伴って摺動部分である球面部５Ａと端面部５Ｂへ各油溝５Ｆ内から潤滑油が供給されることになる。つまり、斜板式コンプレッサ１の起動時には、複数の油溝５Ｆに保持された潤滑油が摺動部分である球面部５Ａと端面部５Ｂに供給されるため、潤滑性が良好なシュー５を提供することができる。しかも、本実施例のシュー５は上記筒状部５Ｃが形成されて、従来の半球状シューと比較するとシュー５自体が軽量化されている。
したがって、本実施例のシュー５を用いることにより、シュー５と斜板３および摺動面４ａとの摺動部分における焼付きや異音の発生を抑制することができ、かつ、耐久性が高く、高効率の斜板式コンプレッサ１を提供することが可能となる。

次に、図５〜図９は本発明を適用した他の実施例を示したものであり、油溝５Ｆの配置方向やその形状を変更したものである。すなわち、図５に示すシュー５は、油溝５Ｆの傾斜方向を上記第１実施例とは逆方向となるように、軸心Ｃに対して４５度傾斜させて形成したものである。

次に、図６は、Ｖ字形の油溝５Ｆを筒状部５Ｃの外周面に円周方向に等ピッチで形成したものである。各Ｖ字形の油溝５Ｆの一端は球面部５Ａに到達させてあり、油溝５Ｆの他端は面取り部５Ｅ（端面部５Ｂの外周縁）に到達させている。

次に、図７は、筒状部５Ｃの外周面に軸方向と平行な直線状の油溝５Ｆを等ピッチで形成したものである。各油溝５Ｆの一端は球面部５Ａに到達させてあり、他端は面取り部５Ｅ（端面部５Ｂの外周縁）に到達させている。

次に、図８は、筒状部５Ｃの外周面にらせん状の油溝５Ｆを形成したものである。油溝５Ｆの一端は球面部５Ａに到達させてあり、他端は面取り部５Ｅ（端面部５Ｂの外周縁）に到達させている。
以上説明した図５〜図８に示した各実施例のシュー５は、油溝５Ｆを介して摺動部分である球面部５Ａと端面部５Ｂとが連通するように構成されている。つまり、油溝５Ｆに保持された潤滑油は、シュー５が移動する際に、図２に示す第１実施例のものと同様に球面部５Ａと端面部５Ｂへ供給される。
なお、図２〜図８に示した各実施例のシュー５においては、油溝５Ｆの一端を球面部５Ａに到達させるとともに油溝５Ｆの他端を端面部５Ｂに到達させているが、油溝５Ｆの他端は端面部５Ｂに到達させなくても良い。つまり、その場合には、油溝５Ｆの一端が球面部５Ａに到達する構成となる。

さらに、図９に示した実施例のシュー５は、筒状部５Ｃの外周面に軸心Ｃと直交方向の環状の油溝５Ｆを等ピッチで形成したものである。なお、図５〜図９に示した各実施例において、油溝５Ｆの断面形状は上記第１実施例と同じ長方形の断面形状となっている。
このような図５〜図９に示した各実施例においても、図２の第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、上述した各実施例における油溝５Ｆの断面形状や配置密度は、図１０に示すように変更してもよい。つまり、図１０（ａ）は油溝５Ｆの断面形状を三角形としたものであり、図１０（ｂ）は油溝５Ｆの断面形状を円弧状としたものである。さらに、図１０（ｃ）〜図１０（e）は、隣合う油溝５Ｆをできるだけ近接させて配置した実施例を示している。

次に、図１１〜図１２は、本発明のさらに他の実施例を示したものであり、これらの実施例では油溝５Ｆの代わりに多数の凹部５Ｇを筒状部５Ｃの外周面に形成したものである。すなわち、図１１においては、同一寸法の円形の凹部５Ｇを筒状部５Ｃの外周面に千鳥状に形成している。
また、図１２おいては、同一寸法の正方形の凹部５Ｇを筒状部５Ｃの外周面に形成したものである。なお、円形や正方形の凹部５Ｇの代わりに、三角形や楕円形の凹部を筒状部５Ｃの外周面に多数形成してもよい。
このように筒状部５Ｃの外周面に多数の凹部５Ｇを形成したシュー５であっても、上述した第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

次に、図１３から図１５はさらに本発明の他の実施例を示したものであり、これらの実施例は筒状部５Cの形状を変更したものである。
すなわち、図１３は、シュー５の筒状部５Cを、球面部５Ａ側が端面部５Ｂ側に比べて徐々に縮径されるテーパ状に形成したものである。そして、このようなテーパ状とした筒状部５Ｃの外周面に図２の第１実施例と同様の複数の油溝５Ｆが形成されている。
また、図１４は、シュー５の筒状部５Ｃを、端面部５Ｂ側が球面部５Ａに比べて徐々に縮径されるテーパ状に形成したものであり、そのテーパ状となった筒状部５Ｃの外周面に直線状の油溝５Ｆが形成されている。
さらに、図１５は、軸方向の中央部が最大外径となるように半径方向外方へ膨出する太鼓形の筒状部５Ｃとなっており、その外周面に複数の直線状の油溝５Ｆが形成されている。
このような図１３〜図１５に示した各実施例のシュー５であっても、上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。なお、図１３〜図１５の実施例においても、油溝５Ｆの代わりに図１１、図１２に示した多数の凹部５Ｇを筒状部５Ｃの外周面に形成しても良い。
なお、図１３〜図１５に示した各実施例のシュー５においては、油溝５Ｆの一端を球面部５Ａに到達させるとともに油溝５Ｆの他端を端面部５Ｂに到達させているが、油溝５Ｆの他端は端面部５Ｂに到達させなくても良い。つまり、その場合には、油溝５Ｆの一端が球面部５Ａに到達する構成となる。

さらに、図１６は本発明の他の実施例を示したものである。この実施例においては、図２に示した第１実施例において、端面部５Ｂの外周縁にフランジ部５Ｈを突設したものである。そのような構成を前提として、シュー５の筒状部５Ｃの外周面に直線状の油溝５Ｆを上記第１実施例と同様に形成したものである。その他の構成は第１実施例と同じである。この図１６に示したシュー５であっても、上記各実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
なお、上記図２〜図９および図１１〜図１５に示す実施例のシュー５においても、図１６と同様に端面部５Ｂの外周縁にフランジ部５Ｈを突設しても良い。

さらに、上述した各実施例における直線状の油溝５Ｆの代わりに、筒状部５Ｃの外周面に格子状の油溝を設けても良いし、また、上記油溝５Ｆと凹部５Ｇとを筒状部５Ｃの外周面に併設してもよい。

３‥斜板（第２可動部材）４‥ピストン（第１可動部材）
４ａ‥摺動面５‥シュー
５Ａ‥球面部５Ｂ‥端面部
５Ｃ‥筒状部５Ｆ‥油溝
５Ｇ‥凹部

Claims

第１可動部材の半球状凹部と摺動する球面部と、
第２可動部材の平坦面と摺動する端面部と、
前記球面部と端面部との間に形成された筒状部と、
前記筒状部の外周面に設けられた溝及び／又は凹部と
を有し、
前記球面部および前記端面部は一体成形されており、
前記球面部は溝及び凹部を有さないことを特徴とするシュー。
前記端面部は溝及び凹部を有さない
ことを特徴とする請求項１に記載のシュー。
前記筒状部の軸方向の長さが、前記球面部の軸方向の長さよりも長い
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシュー。
前記筒状部は、軸方向全域の外径が同一寸法となる円柱状に形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシュー。
前記筒状部は、前記球面部側が前記端面部側よりも小径となるテーパ状となっている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシュー。
前記筒状部は、前記端面部側が前記球面部側よりも小径となるテーパ状となっている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシュー。
前記筒状部は、その軸方向の中央部が最大外径となるように半径方向外方に膨出した太鼓形となっている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシュー。
前記端面部の外周縁に半径方向外方に伸びるフランジ部が形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシュー。
前記溝は複数設けられており、各溝の一端は前記球面部に到達する
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のシュー。
前記各溝の他端は前記端面部に到達しており、前記複数の溝を介して前記球面部と前記端面部が連通する
ことを特徴とする請求項９に記載のシュー。
前記溝は、直線状、Ｖ字状、または格子状であって、前記筒状部の外周面に等ピッチで設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のシュー。
前記凹部は複数設けられており、各凹部は、円形、正方形、三角形または楕円形のいずれかである
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のシュー。