JPWO2004092583A1 - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

成形作業を難易化させることなく、シューとシューポケット間の潤滑性を向上させる。駆動軸に固定され該駆動軸と共に回転する斜板、斜板に摺動自在に当接するシュー３１、圧縮室を画成するボア内に摺動自在に配されるピストン１３、ピストン１３と一体に形成されシュー３１と互いに摺動自在に嵌合するシューポケット３６を有して構成される斜板式圧縮機において、シューポケット３６の開口部の縁端に面取部４１を形成する。シューポケット３６の凹状部４０を一定の曲率をもって形成すると共に、シュー３１の凸状部３２を２以上の異なった曲率をもって形成する。凹状部４０と面取部４１との接点４６が、凸状部３２と凹状部４０とが接触する帯状の範囲４５内にあるように設計する。

Description

本発明は、冷凍サイクル等に用いられる斜板式圧縮機に関し、特に斜板とピストンの連結部分における構造に関するものである。

斜板式圧縮機の斜板とピストンとの連結部分の構成に係る従来の技術として、シューのボール受凹部を、該ボール受凹部の深さ方向における中間位置でのみボールと接触し、該接触位置より下方では前記ボールとの間に密閉された油溜空所を形成し、前記接触位置より上方では前記ボールとの間に外部に開放した細隙を形成するように構成するとともに、該シューの円周壁から前記油溜空所に向かって貫通する通孔を穿設したものがある（実開昭５４−３８９１３号参照）。これにより、油溜空所や細隙に潤滑油が供給されやすくなり、摺動部の潤滑性が向上するとされている。
また、他の例としては、半球状凸部を備えたシューにおいて、該シューの軸線からそれと直行する方向に所定寸法だけずらした位置に中心を位置させて描いた円弧を、上記軸線を回転中心として回転させてできる回転体の凸面によってピストンに形成された半球状凹部と摺動する半球状凸部面を形成したものがある（特開２００１−２４８５４７号参照）。これにより、シューの頂部側の半球状凸部と半球状凹部との間に間隙ができ、ここに潤滑油が供給されやすくなり、摺動部の潤滑性が向上するとされている。
上記実開昭５４−３８９１３号に記載の技術は、該文献１の第２図〜４が示すように、真球形状のボールに対して、ボール受凹部に所定の曲率変化を施すことによって、ボールとボール受凹部との間に隙間（油溜空所、細隙）が形成されるようにしたものである。また、上記特開２００１−２４８５４７号に記載の技術においては、潤滑油が留まる空隙を形成するために、シューと半球状凹部との両方に所定の曲率変化を与えている。上記ボール受凹部や半球状凹部に相当するシューポケットは、その成形作業が難しいものであり、これに上記従来技術のように曲率変化を与えて成形するためには、技術的又コスト的な負担が大きくなるという不具合がある。
そこで、本発明は、成形作業を難易化させることなく、シューとシューポケット間の潤滑性を向上させることを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、駆動軸に固定され該駆動軸と共に回転する斜板、前記斜板に摺動自在に当接するシュー、圧縮室を画成するボア内に摺動自在に配されるピストン、前記ピストンと一体に形成され前記シューと摺動自在に嵌合するシューポケットを有して構成される斜板式圧縮機において、前記シューポケットの開口部の縁端に、面取部が形成されているものである。
これによれば、シューポケットに形成された面取部から潤滑油が取り込まれやすくなるので、シューポケットとシューとの間に潤滑油が十分に供給されるようになり、摺動性や耐摩耗性が向上する。また、シューポケットの成形加工時において、シューポケット縁端に面取を施すことに難易性はなく、更にこの面取部を形成することによって、シューポケット縁端にバリが形成されにくくなるという利点も生ずる。
また、前記シューポケットを構成する部分のうち前記シューを受け入れる凹状部は、一定の曲率をもって形成されると共に、前記シューを構成する部分のうち前記凹状部と対面する凸状部は、異なった２以上の曲率をもって形成され、前記面取部と前記凹状部との接点が、前記凸状部と前記凹状部とが接触する部分の範囲内にあるようになされていることが好ましい。
本構成においては、シューの凸状部は２種以上の曲率をもって形成されるのに対し、シューポケットの凹状部は一定の曲率をもって（真球状に）形成される。この両者の形状的特徴の相違により、シューとシューポケットとは、それらの嵌合時に全範囲にわたって密接した状態とはならず、斜板の回転に伴ってシューがシューポケット内を摺動する際のシューのシューポケットとの接触部は、帯状となる。本構成は、この帯状の範囲内に、シューポケットの凹状部と面取部との接点（接線）を位置させるものであり、これにより面取部による潤滑油の取り込み作用をより効果的に発揮せしめるものである。
また、前記面取部を、前記凹状部の曲率よりも小さく且つ一定の曲率を有する曲面から形成するとよい。
この構成においては、シューポケットの加工時には、先ず凹状部を所定の曲率半径を有する真球形状をもって所定の深さまで切削し、次いでこの凹状部よりも小さな曲率（大きな半径）を有する真球形状をもって、凹状部の開口部の縁端に面取りを施せばよい。これにより、成形作業は容易となる。
しかし、前記面取部の形状は、上記に限られるものではなく、異なった２以上の曲率を有する曲面からなるものであっても、また平面からなるものであっても、その有利な効果を得ることができる。
また、前記凹状部と面取部の接点において、前記凹状部の接線と前記面取部の接線（面）とのなす角度が４５°以下であることが好ましい。
これにより、前記面取部により画成される空隙に、潤滑油が良好に保持されるようになるので、より効果的に潤滑性が向上される。

第１図は、本発明に係る斜板式圧縮機の構造を示す断面図である。第２図は、シューとシューポケットとの連結状態を示す一部拡大図である。第３図は、シューの形状的特徴を示す図である。第４図は、第１の実施の形態におけるシューポケットの形状的特徴を示す図である。第５図は、シューのシューポケット内での摺動状態を示す図である。第６図は、第１の実施の形態における面取部の形状的特徴を示す図である。第７図は、第２の実施の形態における面取部の形状的特徴を示す図である。第８図は、第１の実施の形態における面取部の形状的特徴を示す図である。

以下、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態を説明する。第１図に示す本実施の形態に係る斜板式圧縮機１は、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルにおいて用いられ、フロント側シリンダブロック（以下、フロントブロック）２、リア側シリンダブロック３、フロント側シリンダヘッド（以下、フロントヘッド）４、リア側シリンダヘッド（以下、リアヘッド）５、弁版６、吸入弁７、吐出弁８、ガスケット９，１０、駆動軸１１、斜板機構１２、ピストン１３等を具備して構成されている。
フロントブロック２及びリアブロック３は互いに連結され、フロントブロック２のフロント側（図中、左側）にはフロントヘッド４が、またリアブロック３のリア側（図中、右側）にはリアヘッド５が、両シリンダブロック２，３の端面を封止するようにボルト（図示省略）により固定されている。フロントブロック２とフロントヘッド４との間、またリアブロック３とリアヘッド５との間には、それぞれシリンダブロック２，３側から順に、ガスケット９、吸入弁７、弁板６、吐出弁８、ガスケット１０が挟持されている。
駆動軸１１は、エンジンやモータ等による駆動力を伝達するものであり、フロントヘッド４、フロントブロック２、及びリアブロック３に穿設された軸受孔１５に挿通され、回転自在に支持されている。フロントブロック２及びリアブロック３には、駆動軸１１を中心とする円周上に等間隔に複数（例：５つ）のボア１６が穿設されており、各ボア１６内には、両頭型のピストン１３が摺動自在に配置されている。これらのピストン１３は、後述する斜板機構１２と連結しており、往復動可能になされている。これにより、ボア１６内には、ピストン１３の移動によって体積が変化する圧縮室１７が画成される。
フロントヘッド４及びリアヘッド５内には、吸入室２０及び吐出室２１が画成されている。吸入室２０は、隔壁２２によってシリンダヘッド４，５の中心側に画成され、その内部には、冷凍サイクルの低圧ラインからの冷媒が所定の通路によって導かれ、この導かれた冷媒は、開放状態となった吸入弁７、及び弁板６、吐出弁８、ガスケット９，１０に穿設された吸気ポート（図示せず）を通り、圧縮室１７内に吸入される。吐出室２２は、前記隔壁２２及び外壁２３によって吸入室２５の外側に画成され、所定の通路によって冷凍サイクルの高圧ラインと連通している。圧縮室１７において圧縮された冷媒は、開放状態となった吐出弁８、及び弁板６、吸入弁７、ガスケット９，１０に穿設された吐出ポート（図示せず）を通り、吐出室２１内に吐出される。
前記斜板機構１２は、斜板３０及びシュー３１を有して構成されている。斜板３０は、略円盤状の部材であり、その中心部に設けられた軸固定部３４によって、前記駆動軸１１に、該駆動軸１１に対して直角以外の角度をなすように固定されている。シュー３１は、凸状部３２と平面部３３とを有する略半球状の部材であり、前記斜板３０の縁端近傍部に、平面部３３が斜板３０と対面するように、且つ斜板３０の回転に対して摺動自在に固定されており、斜板３０の回転に伴って前後（図中左右）方向に変移する。
また、前記ピストン１３は、第１図及び第２図に示すように、その内部に画成された中空部３５のシリンダヘッド４，５側の内壁に、それぞれ凹形状に形成されたシューポケット３６を有しており、このシューポケット３６に、前記シュー３１が摺動自在に嵌合されることによって、往復動するようになされている。
前記シュー３１の凸状部３２は、第３図に示すように、異なった２種以上の曲率を有して構成されており、凸状部３２の頂点Ｐ１における曲率とそれ以外の点Ｐ２における曲率とが異なっている。この実施の形態においては、点Ｐ１における曲率半径をＲ１、点Ｐ２における曲率半径をＲ２とすると、Ｒ１＞Ｒ２の関係が成り立つように設計されている。
また、前記シューポケット３６は、第４図に示すように、凹状部４０と面取部４１とから構成されている。凹状部４０は、前記シュー３１の凸状部３２を摺動自在に受け入れる部分であり、その曲率が単一の曲率円Ｓ１によって与えられるものである。面取部４１は、前記凹状部４０の開口部の縁端に形成されており、第１の実施の形態においては、前記曲率円Ｓ１よりも曲率半径の大きい曲率円Ｓ２によって与えられる曲率を有している。前記曲率円Ｓ１の半径をｒ１、前記曲率円Ｓ２の半径をｒ２とすると、ｒ２／ｒ１≒１．１の関係が成り立つことが望ましい。
上述のように、シュー３１の凸状部３２は複数の曲率を有すると共に、シューポケット３６の凹状部４０は単一の曲率を有することから、第５図に示すように、運転時（ピストン１３の往復動時）におけるシュー３１とシューポケット３６との接触部４５は、帯状となる。そして、本構成においては、第６図に示すように、前記凹状部４０と面取部４１との接点４６が、前記帯状の接触部４５の範囲内に設けられていると共に、該接点４６における凹状部４０の接線ａと面取部４１の接線ｂとのなす角度αが、４５°以下となるように設定されている。
以上により、本構成においては、シューポケット３６（凹状部４０）の開口部の縁端に面取部４１を形成したことにより、シュー３１とシューポケット３６の間に潤滑油が取り込まれやすくなるので、これらの間における摺動性、耐摩耗性を向上させることができる。また、シュー３１の凸状部３２の曲率と、シューポケット３６の凹状部４０の曲率とを異ならせることにより、第５図に示すように、シュー３１とシューポケット３６との間に空隙４８が形成され、この空隙４８に潤滑油が留まりやすくなり、このことも潤滑性を向上させる要因となる。また、シュー３１とシューポケット３６の曲率を異ならせることに起因して、シュー３１とシューポケット３６との接触部４５が帯状となるが、前記面取部４１が常に該接触部４５の帯状の範囲内にあるように設計されていることにより、面取部４１による潤滑油の取り込み作用は効果的に発揮される。更に、前記面取部４１を形成することにより、成形時にバリがでないという利点も生ずる。
以下、本発明の他の実施の形態について図面を参考にして説明するが、上記第１の実施の形態と同一又は同様の個所については同一の符号を付してその説明を省略する。
第７図に示すのは、第２の実施の形態におけるシューポケット３６の形状であり、この実施の形態においては、シューポケット３６の面取部５０が、複数の異なった曲率を有する曲面からなっており、例えば任意の２点Ｐ３，Ｐ４における曲率は異なっている。このような構成によっても、上記第１の実施の形態と同様に、成形性を大きく損なうことなく、潤滑性を向上させることができる。
第８図に示すのは、第３の実施の形態におけるシューポケット３６の形状であり、この実施の形態においては、シューポケット３６の面取部５５が、平面になっており、また前記接点４６における凹状部４０の接線ｂと前記面取部５５とのなす角度βが、４５°以下となるように設計されている。このような構造によっても、上記第１及び２の実施の形態と同様に、成形性を大きく損なうことなく、潤滑性を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、シューポケットの開口部の縁端に面取りがなされていることにより、成形作業を困難にすることなく潤滑性を向上させることができる。また、シューとシューポケットの形状的特徴、及びシューポケットの凹状部と面取部との接点の配置により、面取部による潤滑油の取り込み作用を効果的に発揮させることができる。

Claims (7)

1. 駆動軸に固定され該駆動軸と共に回転する斜板、前記斜板に摺動自在に当接するシュー、圧縮室を画成するボア内に摺動自在に配されるピストン、前記ピストンと一体に形成され前記シューと摺動自在に嵌合するシューポケットを有して構成される斜板式圧縮機において、
   前記シューポケットの開口部の縁端に、面取部が形成されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
2. 前記シューポケットを構成する部分のうち前記シューを受け入れる凹状部は、一定の曲率をもって形成されると共に、前記シューを構成する部分のうち前記凹状部と対面する凸状部は、異なった２以上の曲率をもって形成され、
   前記面取部と前記凹状部との接点が、前記凸状部と前記凹状部とが接触する部分の範囲内にあるようになされていることを特徴とする請求項１記載の斜板式圧縮機。
3. 前記面取部は、前記凹状部の曲率よりも小さく且つ一定の曲率を有する曲面からなることを特徴とする請求項２記載の斜板式圧縮機。
4. 前記面取部は、異なった２以上の曲率を有する曲面からなることを特徴とする請求項２記載の斜板式圧縮機。
5. 前記面取部は、平面からなることを特徴とする請求項２記載の斜板式圧縮機。
6. 前記接点において、前記凹状部の接線と前記面取部の接線とのなす角度が４５°以下であることを特徴とする請求項３又は４記載の斜板式圧縮機。
7. 前記接点において、前記凹状部の接線と前記面取部とのなす角度が４５°以下であることを特徴とする請求項５記載の斜板式圧縮機。

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