JP6883421B2

JP6883421B2 - スラストギャップ調整方法

Info

Publication number: JP6883421B2
Application number: JP2016250307A
Authority: JP
Inventors: 荒木　誠; 誠荒木
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: JP2018105165A

Description

本発明は、ハウジングに回転自在に支持された回転軸に固装されてハウジングの内壁面にスラスト軸受を介して回転可能に支持される回転体を備える圧縮機などの回転体収容機器において、回転体の軸方向への移動可能量を適正に調整するためのスラストギャップ調整方法に関する。

例えば、ピストン型圧縮機は、特許文献１に示されるように、ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、この回転軸に固装されると共にスラスト軸受を介してハウジングの内壁面に回転可能に支持される回転体（スラストフランジ）と、この回転体にリンク部材を介して連結された斜板と、斜板の周縁に係留され、該斜板の回転に伴いハウジングに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンとを備えている。

このような回転軸に固装された回転体（スラストフランジ）をスラスト軸受を介してハウジングの内壁面に回転可能に支持する回転体収容機器（ピストン型圧縮機）においては、回転体の軸方向への移動可能量（スラストギャップ）を機器毎に適正量に調節する必要がある。この適正なスラストギャップによって、回転軸や回転体の良好な回転が維持され、また、回転体が過度に移動することが防止される。そこで、従来においては、回転軸の末端に当接可能な移動規制部材をハウジングに設け、この移動規制部材の固定位置を調節することで回転体の軸方向への移動可能量（スラストギャップ）を所定量に設定するようにしている。

例えば、前記文献１においては、移動規制部材を、回転軸の移動可能量を零とする基準位置までハウジングに圧入し、その後、圧入された移動規制部材の位置を、移動可能量が所定量となるように戻すことで、回転軸の移動可能量を所定量とする方法が提案されている。

特開２００４−１８３６０９号公報

しかしながら、上述した従来のスラストギャップ調整方法においては、移動規制部材を移動可能量が零（スラストギャップが零）となるまで一旦押圧し、その後、移動規制部材を所定の移動可能量（所定のスラストギャップ）が得られるまで戻すものであるため、移動規制部材の圧入力が弱まる不都合が懸念される。
このため、スラストギャップを適正な値に設定できたとしても、移動規制部材のハウジングに対する固定状態が不十分となり、所定の移動可能量を確保することができなくなる不都合が懸念される。
また、移動規制部材を移動可能量が零（スラストギャップが零）となるまで一旦押圧するので、押圧時にスラスト軸受を過剰に押圧する恐れがあり、スラスト軸受を破損させる恐れもある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、回転体の移動可能量を調節する移動規制部材を、ハウジングに一旦押し入れた後に戻すことなく適正な位置に設置することができ、また、スラスト軸受を破損させる恐れがない回転体収容機器のスラストギャップ調整方法を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る回転体収容機器のスラストギャップ調整方法は、ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固装されると共にスラスト軸受を介して前記ハウジングの内壁面に回転可能に支持される回転体と、前記回転体に対して前記内壁面とは反対側に位置する前記回転軸の端部に軸方向で当接可能に前記ハウジングに固定される移動規制部材と、を有し、前記移動規制部材の位置を調節することで前記回転体の軸方向への移動可能量を所定量に規制する調整方法であって、前記回転体を前記ハウジングの内壁面に前記スラスト軸受を介して軸方向に変位しないように固定するステップと、前記回転体を軸方向に変位しないように固定した状態での前記回転軸の軸方向位置を基準位置に設定するステップと、前記回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように前記回転軸を前記基準位置から軸方向に所定の移動量変位させてその状態を保持するステップと、前記移動規制部材を前記回転軸の端部に軸方向で当接させて前記ハウジングに固定するステップと、を有することを特徴としている。

したがって、回転軸を回転体がハウジングの内壁面にスラスト軸受を介して軸方向に変位しないように固定される基準位置に移動させた後に、回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸を基準位置から所定の移動量変位させ、しかる後に、ハウジングに移動規制部材を回転軸の端部に軸方向で当接させてハウジングに固定するようにしたので、移動規制部材を、回転軸の端部に当接させる操作のみで、回転体の所定の移動可能量が確保できるハウジングの適正位置に固定することが可能となる。

ここで、移動規制部材をハウジングに固定するステップは、移動規制部材を回転軸の端部に軸方向で当接させる方向に前記ハウジングに押し込み、前記移動規制部材の押し込み荷重が急激に変化する位置で前記移動規制部材の押し込みを停止させて該移動規制部材を前記ハウジングに固定するようにしてもよい。
このような構成においては、回転軸を基準位置から所定の移動量変位させた後に、ハウジングに移動規制部材を押し込み、移動規制部材の押し込み荷重が急激に変化する位置で移動規制部材を停止させてハウジングに固定することができるので、回転体の所定の移動可能量を確保しつつ、移動規制部材を押し込む操作のみでハウジングの適正位置に固定することが可能となる。

このため、押し込んだ移動規制部材を戻すことが不要となるので、移動規制部材のハウジングに対する固定状態が不十分になる不具合を回避することが可能となる。また、移動規制部材を回転軸の端部に当接させる工程は（移動規制部材をハウジングに押し込む工程）は、回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸を基準位置から所定の移動量変位させた後であるので、当接時（押し込み時）にスラスト軸受に荷重がかかることはなく、スラスト軸受を破損させる恐れもなくなる。

ここで、回転軸を基準位置から移動させる所定の移動量は、前記回転体の指定された移動可能量に前記移動規制部材を取り付ける際に発生する前記ハウジングの歪み分を考慮した量であることが望ましい。
また、ハウジングに押し込まれる移動規制部材は、ハウジングに圧入によって取り付けられるものであっても、ハウジングにねじ込みによって取り付けられるものであってもよい。

上記スラストギャップ調整方法は、回転軸に固装された回転体をハウジングにスラスト軸受を介して回転可能に支持する回転体収容機器であれば、採用可能であり、例えば、ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固装されると共にスラスト軸受を介して前記ハウジングの内壁面に回転可能に支持される回転体と、この回転体にリンク部材を介して連結された斜板と、前記斜板の周縁に係留され、該斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンと、前記ハウジングに固定される前記移動規制部材と、を備える圧縮機などに採用するとよい。

以上述べたように、本発明によれば、回転体をハウジングの内壁面にスラスト軸受を介して軸方向に変位しないように固定させ、その時の回転軸の位置を基準位置とし、その基準位置から回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸を軸方向に移動させ、しかる後に、移動規制部材を回転軸の端部に当接させてハウジングに固定するようにしたので、移動規制部材を回転軸の端部に当接させる操作のみで回転体の移動可能量を適切に設定することが可能となる。

したがって、回転体の所定の移動可能量を迅速かつ正確に設定することが可能となり、また、移動規制部材を戻す操作が不要となることから、移動規制部材の固定状態が不十分になる不都合を回避することが可能となる。
また、移動規制部材を回転体の端部に当接させる操作は、回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸を基準位置から所定の移動量変位させた後であるので、移動規制部材を回転軸の端部に当接させる際にスラスト軸受に荷重がかかることはなく、スラスト軸受を破損させる恐れもなくなる。

図１は、本発明に係る回転体収容機器としての圧縮機の構成例を示す断面図である。図２は、圧縮機の回転体のスラストギャップを調節する手順を示す図であり、回転軸を第１の治具により後端から押してスラストギャップが零になるように回転軸を軸方向に変位させるステップを説明する図である。図３は、圧縮機の回転体のスラストギャップを調節する手順の続きを示す図であり、スラストギャップが零の状態での回転軸の位置を基準位置として設定するステップを説明する図である。図４は、圧縮機の回転体のスラストギャップを調節する手順の続きを示す図であり、回転体の軸方向への所定の移動可能量が得られるように回転軸を基準位置から第２の治具によって軸方向に変位させるステップを説明する図である。図５は、圧縮機の回転体のスラストギャップを調節する手順の続きを示す図であり、回転軸を回転体の所定の移動可能量が得られるように移動させた状態で固定し、移動規制部材を回転軸の後端に当接するようにハウジングに固定するステップを説明する図である。図６（ａ）は、移動規制部材をハウジング（シリンダブロック）に圧入して回転体の後端面に当接させる態様を説明する図、図６（ｂ）は、移動規制部材をハウジング（シリンダブロック）に螺合して回転体の後端面に当接させる態様を説明する図である。図７は、押し込み荷重の変化を説明する線図であり、（ａ）は、移動規制部材をハウジングに押し込み始めてからの変位量又は時間と第１の治具に作用する押し込み荷重との関係を示す線図、（ｂ）は、移動規制部材をハウジングに押し込み始めてからの変位量又は時間と第２の治具に作用する押し込み荷重との関係を示す線図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、回転体収容機器の一例として、可変容量型の圧縮機１が示されている。この圧縮機１は、シリンダブロック２と、このシリンダブロック２のリア側にバルブプレート３を介して組み付けられたリアハウジング４と、シリンダブロック２のフロント側に組付けられ、シリンダブロック２と共にクランク室５を画成するフロントハウジング６とを有して構成されている。これらフロントハウジング６、シリンダブロック２、バルブプレート３、及び、リアハウジング４は、図示しない締結ボルトにより軸方向に締結されて圧縮機１のハウジング１０を構成している。

フロントハウジング６とシリンダブロック２とによって画成されるクランク室５には、一端がフロントハウジング６のボス部から突出する回転軸７が収容されている。フロントハウジング６のボス部６ａには、回転自在に図示しない駆動プーリが外嵌され、この駆動プーリに与えられる回転動力が、図示しないクラッチ板を介してボス部６ａから突出した回転軸７に伝達されるようになっている。

また、この回転軸７の一端側は、フロントハウジング６との間に設けられたシール部材１１を介してフロントハウジング６との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１２にて回転自在に支持されている。回転軸７の他端側は、シリンダブロック２の略中央に形成された収容孔１３に収容されるラジアル軸受１４にて回転自在に支持されている。

シリンダブロック２には、前記収容孔１３と、この収容孔１３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１５とが形成されており、それぞれのシリンダボア１５には、片頭ピストン２０が往復摺動可能に挿入されている。

前記回転軸７には、クランク室５内において、該回転軸７と一体に回転する回転体としてのスラストフランジ１６（回転体に相当）が固装されている。このスラストフランジ１６は、回転軸７に対して略垂直に形成されたフロントハウジング６の内壁面６ｂにスラスト軸受１７を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ１６には、リンク部材１８を介して斜板２１が連結されている。

斜板２１は、回転軸７上に設けられたヒンジボール２２を介して傾動可能に保持されているもので、スラストフランジ１６の回転に同期して一体に回転するようになっている。これらスラストフランジ１６と斜板２１とによって回転軸７の回転に同期して回転する動力伝達機構が構成されている。そして、斜板２１の周縁部分には、前後に設けられた一対のシュー２３を介して片頭ピストン２０の係留部２０ａが係留されている。

したがって、回転軸７が回転すると、これに伴って斜板２１が回転し、この斜板２１の回転運動がシュー２３を介して片頭ピストン２０の往復直線運動に変換され、シリンダボア１５内においてピストン２０とバルブプレート３とにより画成された圧縮室２５の容積が変更されるようになっている。

バルブプレート３には、それぞれのシリンダボア１５に対応して吸入孔２６と吐出孔２７とが形成され、また、リアハウジング４には、圧縮室２５に供給する作動流体を収容する吸入室３１と、圧縮室２５から吐出した作動流体を収容する吐出室３２とが画設されている。吸入室３１は、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３の吸入孔２６を介して圧縮室２５に連通可能となっている。また、吐出室３２は、凝縮器の入口側に通じる図示しない吐出口に連通すると共にバルブプレート３の吐出孔２７を介して圧縮室２５に連通可能となっている。ここで、吸入孔２６は、バルブプレート３のフロント側端面に設けられた吸入弁３３によって開閉され、吐出孔２７は、バルブプレート３のリア側端面に設けられた吐出弁３４によって開閉されるようになっている。

この圧縮機１の吐出容量は、ピストン２０のストロークによって決定され、このストロークは、ピストン２０の前面にかかる圧力、即ち圧縮室２５の圧力（シリンダボア内の圧力）と、ピストン２０の背面にかかる圧力、即ちクランク室５内の圧力（クランク室圧）との差圧によって決定される。具体的には、クランク室５内の圧力を高くすれば、圧縮室２５とクランク室５との差圧が小さくなるので、斜板２１の傾斜角度（揺動角度）が小さくなり、このため、ピストン２０のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなり、逆に、クランク室５の圧力を低くすれば、圧縮室２５とクランク室５との差圧が大きくなるので、斜板２１の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、このため、ピストン２０のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。

そして、この例では、シリンダブロック２の収容孔１３の回転軸７の後方に位置する部位に、回転軸７の移動可能量を所定量に当接規制してスラストフランジ１６の軸方向への移動可能量を調整する移動規制部材３０が固定されている。この例において、移動規制部材３０は、収容孔１３に圧入することにより固定されている。

移動規制部材３０のハウジング１０（シリンダブロック２の収容孔１３）への最適な固定位置は、圧縮機１の各部品の寸法誤差等に起因して圧縮機毎で微妙に異なるので、スラストフランジ１６の所望の移動可能量（スラストギャップ）を得るために、圧縮機毎に移動規制部材３０の固定位置を調整する必要がある。
そこで、本発明においては、以下に示すように移動規制部材３０のハウジング１０に対する固定位置を決定するようにしている。

先ず、シリンダブロック２に、回転軸７、スラストフランジ１６、リンク部材１８、ヒンジボール２２、斜板２１、シュー２３、及びピストン２０によって構成される可動アセンブリ２８を取り付け、この可動アセンブリ２８が取り付けられたシリンダブロック２にフロントハウジング６を組み付け固定し、スラストフランジ１６をフロントハウジング６の内壁面６ｂにスラスト軸受１７を介して支持可能な状態とする。

その上で、図２に示されるように、第１の治具４１をシリンダブロック２の収容孔１３を介して回転軸７の末端（後端）に当接させ、この第１の治具４１を所定の荷重で押して、スラストフランジ１６の軸方向への移動可能量が零になるように回転軸７を前方に向かって（スラストフランジ１６を内壁面６ｂに向かって）軸方向に変位させる（ステップ１）。
この際、第１の治具４１を押す荷重は、可動アセンブリ２８のスラストフランジ１６がフロントハウジング６の内壁面６ｂにスラスト軸受１７を介してしっかりと固定され、且つ、スラスト軸受１７が破損しない程度の荷重とする。

次に、図３に示されるように、スラストフランジ１６が軸方向に変位できなくなるまで（スラストフランジ１６をフロントハウジング６の内壁面６ｂにスラスト軸受１７を介して軸方向に押し付け、スラストフランジ１６の軸方向への移動可能量が零となるまで）回転軸７を移動させた状態で、回転軸７のフロントハウジング６から突出した先端に第２の治具４２を前方から軸方向に当接させ、その時の回転軸７の先端位置を測定し、この位置を基準位置に設定する（ステップ２）。
この回転軸７の先端位置の測定は、上述のように回転軸７の先端面に第２の治具４２を当接させて行うようにしても、回転軸７の中心に設けられているセンタ穴７ａを利用してもよい。
なお、ステップ２の第２の治具４２による押し付け荷重は、ステップ１の押し付け荷重に対して、十分に小さく、スラストフランジ１６の軸方向への移動が無いようにする必要がある。

その後に、図４に示されるように、ステップ１で押していた第１の治具４１を一旦外し、ステップ２で回転軸７の先端に当接させた第２の治具４２を押して、上述した基準位置から回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸７を後方に向かって軸方向に所定の移動量変位させる（ステップ３）。この際、第１の治具４１を外さずに、第１の治具４１を第２の治具と同方向に動かしてもよい。

回転軸を後方に向かって変位させる所定の移動量は、スラストフランジ１６に要求される所定のスラストギャップに所定の調整分を加えた量である。この調整分は、次のステップ４において移動規制部材３０を取り付ける作業で発生するハウジング１０の歪分に相当する量であり、ハウジング１０の歪の影響が無視てきる程度であれば加える必要はない。

以上の操作が完了した後に、図５に示されるように、回転軸７を所定の移動量だけ移動させた位置で第２の治具４２を固定し、ステップ１で使用した第１の治具４１に移動規制部材３０を取り付け、図６（ａ）にも示されるように、この移動規制部材３０をハウジング（シリンダブロック２）の収容孔１３に挿入し、第１の治具４１に荷重をかけて移動規制部材３０を回転軸７の後端面に対して軸方向で当接させる方向に押し込む（圧入する）。
この際、移動規制部材３０を収容孔１３にゆっくり押し込み、それと同時に第１の治具４１の押し込み荷重を計測する。

そして、図７（ａ）に示されるように、第１の治具４１の押し込み荷重が急激に増加したことを検知した時点αで、移動規制部材３０が第１の治具４１と回転軸７とで挟み込まれた状態、即ち、移動規制部材３０が回転軸７の後端に当接した状態であると判断し、第１の治具４１による移動規制部材３０の押し込みを停止する。
これにより、移動規制部材３０は、収容孔１３に圧入されているので、第１の治具４１による押し込みを停止した時点でハウジング（シリンダブロック２）に固定される。

したがって、以上のスラストギャップ調整方法によれば、移動規制部材３０を押し込む順方向の操作のみで移動規制部材３０を最適位置に固定することが可能となるので、移動規制部材３０を押し込んだ後に所望の移動可能量（スラストギャップ）が得られるように固定位置を調整する必要がなくなり、移動規制部材３０の圧入状態を弱めることはなくなる。

また、移動規制部材３０をハウジングの収容孔１３に押し込む工程は、スラストフランジ１６が軸方向で所定の移動可能量が得られるように回転軸７を基準位置から所定の移動量変位させた後であるので（ステップ３の後であるので）、移動規制部材３０を回転体に当接させる際に（移動規制部材３０の押し込み時に）スラスト軸受１７に荷重がかかることはなく、スラスト軸受１７を破損させる恐れもなくなる。

なお、上述した調整方法においては、移動規制部材３０を圧入する例について説明したが、移動規制部材３０を押し込む態様としてはこれに限定されるものではなく、図６（ｂ）に示されるように、移動規制部材３０をハウジングに螺合させて（収容孔１３に螺合させて）回転軸７に当接させるものであってもよい。この際、移動規制部材は、回転軸７の後端に直接当接させるものでも、シム４０を介して回転軸７の後端に当接させるようにしてもよい。

このような構成においては、移動規制部材３０を取り付ける第１の治具４１は、移動規制部材３０と共に回転しながら進退する構成とし、第１の治具４１の押し込み荷重（回転トルク）が急激に増加したことを検知した時点で、移動規制部材３０を第１の治具４１と回転軸７とで挟み込んだ状態、即ち、移動規制部材３０が回転軸７の後端に当接した状態であると判断し、第１の治具４１による移動規制部材３０の押し込みを停止すればよい。

また、上述の例では、ステップ４の第１の治具４１の押し込み荷重の変化が急激に大きくなった時に、移動規制部材３０が回転軸７に当接して第１の治具４１と回転軸７との間に挟み込まれたと判断して押し込み操作を停止させるようにしたが、図７（ｂ）に示されるように、回転軸７の先端から当接させる第２の治具４２の荷重の変化をモニタリングし、この荷重の変化が急激に大きくなった場合に同様の状態であると判断して押し込み操作を停止させるようにしてもよい。

さらに、以上の構成においては、押し込み荷重の変化を捉えて移動規制部材３０のハウジングへの固定位置を決定するようにしたが、移動規制部材３０が回転軸７の端部に当接したことを把握できる手法であれば、上記手法に限定されるものではなく、他の手法を採用してもよい。

さらにまた、上述のスラストギャップ調整方法は、回転体収容機器として可変容量型圧縮機を例にして説明したが、回転軸に取り付けられる回転体をスラスト軸受を介してハウジングに支持する他の回転体収容機器、例えば、固定容量型圧縮機などにおいても同様の調整方法を採用可能である。

１圧縮機
６フロントハウジング
６ｂ内壁面
７回転軸
１０ハウジング
１６スラストフランジ
１７スラスト軸受
１８リンク部材
２１斜板
３０移動規制部材
４１第１の治具
４２第２の治具

Claims

ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固装されると共にスラスト軸受を介して前記ハウジングの内壁面に回転可能に支持される回転体と、前記回転体に対して前記内壁面とは反対側に位置する前記回転軸の端部に軸方向で当接可能に前記ハウジングに固定される移動規制部材と、を有し、前記移動規制部材の位置を調節することで前記回転体の軸方向への移動可能量を所定量に規制する回転体収容機器のスラストギャップ調整方法であって、
前記回転体を前記ハウジングの内壁面に前記スラスト軸受を介して軸方向に変位しないように固定するステップと、
前記回転体を軸方向に変位しないように固定した状態での前記回転軸の軸方向位置を基準位置に設定するステップと、
前記回転体が軸方向で所定の移動可能量が得られるように前記回転軸を前記基準位置から軸方向に所定の移動量変位させてその状態を保持するステップと、
前記移動規制部材を前記回転軸の端部に軸方向で当接させて前記ハウジングに固定するステップと、
を有することを特徴とする回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。
前記移動規制部材を前記ハウジングに固定するステップは、前記移動規制部材を前記回転軸の端部に軸方向で当接させる方向に前記ハウジングに押し込み、前記移動規制部材の押し込み荷重が急激に変化する位置で前記移動規制部材の押し込みを停止させて該移動規制部材を前記ハウジングに固定するものである
ことを特徴とする請求項１記載の回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。
前記回転軸を前記基準位置から移動させる所定の移動量は、前記回転体の指定された移動可能量に前記移動規制部材を取り付ける際に発生する前記ハウジングの歪み分を考慮した量であることを特徴とする請求項１又は２記載の回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。
前記移動規制部材は、前記ハウジングに圧入によって取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。
前記移動規制部材は、前記ハウジングにねじ込みによって取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。
前記回転体収容機器は、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固装されると共にスラスト軸受を介して前記ハウジングの内壁面に回転可能に支持される回転体と、この回転体にリンク部材を介して連結された斜板と、前記斜板の周縁に係留され、該斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンと、前記ハウジングに固定される前記移動規制部材と、を備える圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回転体収容機器のスラストギャップ調整方法。