WO2003104653A1

WO2003104653A1 - 可変容量コンプレッサ

Info

Publication number: WO2003104653A1
Application number: PCT/JP2003/005498
Authority: WO
Inventors: 裕道田邊; 石田　欣之
Original assignee: 株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2003-12-18
Also published as: JPWO2003104653A1

Abstract

斜板のモーメント特性を悪化させることなく、斜板とシューとの間の摺動性及び耐力の高くした可変容量コンプレッサを提供する。　前記回転斜板のピストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成される。前記軸受合金層は、鉄系材料からなる基板層と、該基板層の表面に焼結によって青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は前記焼結層の表面に形成される。前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成される。

Description

明細書可変容量コンプレッサ技術分野

この発明は、傾斜角度自在に回転軸に固定され且つこの回転軸と共に回転し、ピストンをシリンダに対して往復動させる回転斜板を有し、回転斜板の傾斜角度を制御して吐出容量を可変とする可変容量コンプレッサに関する。背景技術

実開昭 6 3 - 8 6 3 7 9号は、糾反式圧繊において、アルミニウム材料又は合 ■旨からなる軽量材で开成されたボスの外周には、 mi3—対のシユーに各々接触する前後一対の讓の撤虫板と、鎌触板間の一部を連結する薩の連結部と、前記接触板間の残部に充填された軽量材とから構成される円盤状の斜板部が突出形成されることを開示する。

特開平 1 0— 1 2 2 1 3 9号は、片斜板 5¾£誦において、冷却媒体の圧縮反力を受ける側のシユー材料に強度の比較的犬なる第 1の材料を用い、冷却媒体の圧縮力を受けない側のシュ一の材質に比較的軽い第 2の材料を用いることを開示する。特開 2 0 0 1—9 0 6 5 5号は、余式コンプレッサ用斜板を、 $失製の斜板本体と、斜板本体に接合され摺動面を形成する A 製の摺動板とを備えるように構成し、余鞭本体と摺動板との接に接属を介在させて両者を接合させる態様とすることを開示する。

、斜板式コンプレッサの斜板に求められてきたものは、固定容量型コンプレヅサの^ Γ、 ①圧縮反力、ピストン慣性力を支える強度があること、 ②シュ一との摺動に関して耐力があること、 ③軽量かつ安価であることであり、可変容量コンプレッサの^、 ①圧縮反力、ピストン慣性力を支える強度があること、 ②シユーとの摺動に関して耐力があること、 ③容量制御のために斜板の揺動運動を制御できるためのモ一メント特性を持つこと、 d皮価であることである。

したがって、斜板式コンプレヅサの斜板は、固定容量型コンプレヅサの^には、本体をァノレミニゥム又はアルミニウム ^^で形成し、二硫化モリブデン等をコ一テイングして用いるものであったが、可変容量型コンプレッサの場合にはアルミニゥムではモーメント特性を満足させることができないので、斜板本体を鏡鉄で形成していた。これは、可変容量型コンプレッサの場合、特に片斜観の場合には、コンプレヅザの回転速度が高くなるにつれて斜板自体のモ一メント特性とクランク室と吸入室側の圧力差を用いて斜板角を制御し、吐出量を制御するものであり、前記モ —メント特性は、斜板の質量に比例し、円板の半径の 2乗に比例しているため、可能の限り比重の高い材料で、半径を大きくする必要があるからである。

以上のことから、従来の片斜板型の容量可変コンプレヅサでは、斜板を鍊鉄で形成し、ピストン材としてアルミ材、シユーの材質として鉄系材料を使用するので、シュ一との摺動性、すなわち鉄材（シュ一）と鉄材（斜板）との摺動性を確保するために、シュ一又は斜板にアルミや銅を主成分として材料を溶射して表面処理を行う必要があった。しかしながら、斜板自体に溶射を施すことは、安全面、作業面において設備や工程が多くなるため、コスト高になるという問題点がある。

近年、可変容量コンプレッサには、クラッチレス化や高速化に対応することが要求され、且つ燃費の低減に関する要求が厳しい。これらの要求を斜板に対する要求として据えるとするならば、 ①冷媒が循環しないオフ状態でも回転軸が回転しつづけるので、潤滑の良くない状態でもシュ一との摺動に関して耐力があること、 ②回転軸が常に回転しつづけるので、コンプレッサの回転負荷低減のため、シュ一一斜板間の摺動抵抗が十分に小さいこと、 ® ^のものよりも高速回転で使用してもシュ一一斜板間の摺動に関して十分な耐力があること、④高速回転化すればするほど、制御性（モ一メント特性）が良好であることである。

また、前述した特閧 2 0 0 1 - 9 0 6 5 5号は、銅^^の溶射が瀉価である点、溶射された銅^^の付着強度が弱い点を踏まえて、摺動板に A 1合金を使用したものであるが、 A 1 ^^の場合、シユーとの摺動に関して耐力が低い、摺動抵抗が大きい等の問題があり、特に高速回転で回転する斜板の摺動についてはこれらの問題が致命的となる。発明の開示

以上のことから、この発明は、斜板のモーメント特性を悪ィ匕させることなく、斜板とシユーとの間の摺動性及び耐力の高くした可変容量コンプレヅサを樹共することにある。

よって、この発明は、シリンダブロックに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である余反と、前記シリンダブ口ヅクに編 3回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンの端部に配され、廳3回転斜板を摺動自在に挟持するシユーと、廳3回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御とを少なくとも具備する可変容量コンプレヅサにおいて、 1513回転斜板のビストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受合金層と、該軸受合金層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによって構成されることにある。尚、漏己固体潤滑材は、ポリテトラフルォロェチレス二硫化モリブデンなどである。また、摺動板は、スナップリングによって回転斜板の軸部に固定されるものであっても良く、回転斜板の軸に圧入によって固定されるものでも良い。また、ロヅクナット、ねじ止めなどの «的結合であっても良く、溶接等による固定であっても良い。さらに、回転斜板と摺動板との間を接着剤によって固定するようにしても良いものである。さらにまた、回転斜板の軸部にキー溝を形成し、これに摺動板に形成した突起を装着して摺動板を回転斜板に嚙み合わせるようにしても良いものである。

また、編 3軸受^^層は、鉄系材料からなる雄層と、該纖層の表面に焼結によつて青銅系材料からなる焼結層を形成し、編3潤滑層は前記焼結層の表面に形成されることが望ましい。さらに、 ff!3鉄系材料からなる ¾反層の表面に銅メツキを施した後、焼結層を形成するものである。

さらにまた、前記軸受^冒は、青銅系鎵物からなるものであってもよく、銅系焼結材料からなるものであってもよい。尚、青銅系錶物としては、 J I S L B C 3 C等がある。

また、編 3摺動板の外径寸法は、回転斜板外径寸法よりも少し小さくすることが望ましく、さらに編 3摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテーパが形成されることか望ましい。

さらに、前記回転斜板と備 3摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることが望ましい。また、編3冷却用溝は、環状に連通する複数の環状溝と、隣合う環状溝を連通する径方向溝からなるものが望ましい。さらにまた、前記冷却用溝は、回転余反側に形成されることが望ましい。図面の簡単な説明

第 1図は、本願発明のの形態に係るクラッチレスの片余¾¾コンプレツザの一例を示した断面図である。第²図は、本願発明の鎌の形態に係る摺動板が装着された回転斜板の断面図である。第 3図は、前記摺動板が装着された回転斜板の一部拡大断面図である。第 4図は、冷却用溝が形成された回転斜板の断面図である。第 5図は、冷却用溝が形成された回転斜板の正面図である。第 6図は、摺動板の断面図である。第 7図は、摺動板の正面図である。第 8図は、摺動板をねじ止めした回転斜板の断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。

第 1図において、本発明に係るビストンを用いた可変容量型斜板式圧が示されている。この圧 ϋ¾は、シリンダプロヅク 1と、このシリンダブ口ヅク 1のリア側（図中、右側）にバルブプレート 2を介して組み付けられたリアへヅド 3と、シリンダプロヅク 1のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントへヅド 4とを有して構成される。これらフロントヘッド 4、シリンダブロック 1、ノレブプレート 2、及びリァへヅド 3は、締結ボルト 5により軸方向に締結されて圧全体のハウジングを構成している。

フロントへッド 4とシリンダブ口ック 1とによって画成されるクランク室 6には、一端がフロントヘッド 4から突出する回転軸 7が収容されている。この回転軸 7のフロントへッド 4から突出した部分には、ボルトによって軸方向に取り付けられた中継部材 9が固定されており、フロントヘッド 4の端部に回転自在に外嵌されると共に図示しない車両のエンジンにベルトを介して連結される駆動プーリ 1 0が中継部材 9にネジ止めなどの適当な手段によって固定されている。また、この回転軸 7 の一端側は、フロントへヅド 4との間に設けられたシール部材 1 1でフロントへヅド 4との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受 1 2によって回転自在に支持されており、回転軸 7のィ儀側は、シリンダブロック 1に収容されたラジアル軸受 1 3によって回転自在に支持されている。

シリンダブ口ック 1には、前記ラジァル軸受 1 3が収容される貫通孔 1 4と、この貫通孔 1 4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 1 5とが形成されており、それぞれのシリンダボア 1 5には、片頭ピストン 1 6が往復摺動可能に挿入されている。この片頭ビストン 1 6は、シリンダボア 1 5内に摺動可能に挿入される頭部 1 6 aと、クランク室に突出する係^ ¾ 1 6 bとを有しているもので、中空に形成されている。

前記回転軸 7には、クランク室 6内において、該回転軸 7と一体に回転するスラストフランジ 1 7が固定されている。このスラストフランジ 1 7は、フロントへヅド 4に対してスラスト軸受 1 8を介して回転自在に支持されており、リンク機構 1 9を介して回転斜板 2 0が連結されている。この回転斜板 2 0は、回転軸 7を中心に摇動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ 1 7の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、この回転斜板 2 0は、その周縁部分を前後に挟み込むように設けられた一対のシュ一 2 1を介して片頭ピストン 1 6の係 ^I 6 bに係留されている。リンク機溝 1 9は、前記スラストフランジ 1 7に形成された装着溝 1 9 cと、この装着溝 1 9 cに移動可能に装着される装着ピン 1 9 bとによって構成され、この装着ピン 1 9 bは、前記回転斜板 2 0から延出するァ —ム部 1 9 aから突出する。

したがって、回転軸 7が回車云すると、これに伴って回転斜板 2 0が回転し、この回転斜板 2 0の回,動がシユー 2 1を介して片頭ピストン 1 6の往復直線運動に変換され、シリンダボア 1 5内の片頭ビストン 1 6とバルブプレート 2との間に形成される圧縮室 2 3の容積が変更されることとなる。

ノレブプレート 2には、それぞれのシリンダボア 1 5に対応して吸入孔 2 4と吐出孔 2 5とが形成され、さらにリァへヅド 3には、圧縮室 2 3に供給する作動流体を収容する吸入室 2 6と、圧縮室 2 3から吐出した作動流体を収容する吐出室 2 7 とが画成されている。吸入室 2 6は、リアへヅド 3の中央部分に形成されており、蒸発器の出口側に通じる吸入口 2 8に連通すると共にバルブプレート 2の吸入孔 2 4を介して圧縮室 2 3に連通可能となっている。また、吐出室 2 7は、吸入室 6の周囲に連続的に形成されており、図示しない凝縮器の入口側に通じる吐出口に連通すると共にバルブプレート 2の吐出孔 2 5を介して圧縮室 2 3に連通可能となっている。ここで、吸入孔 2 4は、ノレブプレート 2のフロント側端面に設けられた吸入弁 2 9によって開閉され、吐出孔 2 5は、ノレブプレート 2のリア側端面に設けられた吐出弁 3 0によって開閉されるようになっている。

さらに、この ί列においては、ノレブプレート 2に、シリンダブ口ヅク 1の貫通孑し 1 4と吸入室 2 6とを連通するオリフィス状のリークポート 3 1が形成され、また、回転軸 7に、一端がシリンダブ口ヅク 1の貫通孔 1 4に開口し、搬嗇が回転軸周囲のシール部材 1 1とラジアル軸受 1 2との間に開口する排出遷 3 2が形成されている。したがって、クランク室 6と fgji室 2 6とは、スラスト軸受 1 8やラジアル軸受 1 2の隙間、回転軸 7の排出 Mm 3 2、シリンダブ口ック 1の璟通孔 1 4、及びリークポート 3 1を介して連通しており、クランク ¾Eは、吸入室 2 6に徐々にリークするようになっている。

また、リアヘッド 3には、吐出室 2 7とクランク室 6とを連通する « (図示せず）上に配された圧力制御弁 3 3が取り付けられている。この圧力制御弁 3 3は、吐出室 2 7とクランク室 6との連通状態を調節してクランク室!王を制御するもので、このクランク室圧の制御により、片頭ピストン 1 6の前後に作用する圧力（クランク室圧とシリンダボア内の圧力）の差を調節し、さらにこの圧力差と回転 #41反 2 0 のモーメント特性により回転斜板 2 0の揺動傾角を調節して片頭ピストン 1 6のストロ一ク、即ち吐出容量を制御するようにしている。

以上の構成において、本願発明の禁の形態に係る回転斜板 2 0は、第 2図及び第 4図に示すように、 tiff己回転軸 7が貫通する貫通孔 2 0 aと、この貫通孔 2 0 a の周囲に形成されるボス部 2 0 cと、このボス部 2 0 cから径方向に延出する斜板本体部 2 0 bと、編 3アーム部 1 9 aと、編己装着ピン 1 9 bとによって構成される。この回転斜板 2 0は、基本的に必要なモーメント特性を得るために録鉄によつて形成される。

前記斜板本体部 2 0 bのピストン側側面（2 0 e ) に装着固定される摺動板 4 0 には、第 6図及び第 7図に示すように、前記ボス部 2 0 cに装着するための装着部 4 0 aが中央に開口し、その内周の一部に前言己ボス部 2 0 cの外周の一部に形成された嚙合溝 2 0 dに嚙合する嚙合爪 4 4が形成される。また、この実施の形態では、 fff己摺動板 4 0はスナップリング 4 3によって前記ボス部 2 0 cに固定される。このため、この謹の形態では、嚙合爪 4 4がボス部 2 0 cの嚙合溝 2 0 dに嚙合することによって、編 3摺動板 4 0を回転斜板 2 0と共に確実に回転させるようにしている。

また、第 3図で示すように、 it己摺動板 4 0は、 ¾ ^部分 4 0 aが鉄系材料によつて形成され、その表面に青銅系焼結によって軸受層 4 1が形成され、さらにその表面に固体潤滑材をコ一ティングして潤滑層 4 2を形成する。尚、固体潤滑材としては、ポリテトラフルォロエチレン（P T F E)、二 _t化モリブデン（M o S ₂) がある。これによつて、摺動板 4 0は、 3層構造となる。また、鉄系の謝部分 4 0 aの表面に銅メヅキを予め施し、その表面に軸受^ 層 4 1を焼成することによつて、軸受合金層 4 1と部分 4 0 aとの密着性を向上させることができるものである。

さらに、別の実施の形態では、謝部分 4 0 a及び軸受^^層 4 1を一体として、青銅系焼結材料（青銅系鎢物：例えば、 J I S L B C 3 C) によって形成しても良く、また銅系焼結軸受合金としても良いものである。そして、この場合は、軸受合金層の上に固定潤滑材をコ一ティングするため、上述の^ ¾の形態と異なり 2層構造となる。

また、己摺動板 4 0の固定として、スナップリングによって固定するようにしたが、圧入、ロックナットなどがあり、また第 8図に示すようにねじ止めで固定するようにしても良いものである。さらに、摺動板 4 0と回転斜板 2 0との間に接着剤を配して両者を固定することによってさらに両者の本性を向上させることができる。

さらに、第 3図に示すように、摺動板 4 0は、回転斜板 2 0の径よりも少し小さめに形成されることが望ましい。これによつて、摺動板 4 0が回転斜板 2 0に対して浮くように回転することを防止することができ、異音の発生を防止できる。また、第 3図に示すように、摺動板 4 0の外周縁部には、所定の幅のテーパを形成しても良いものである。

また、第 4図及び第 5図で示すの形態では、編己回転斜板 2 0と摺動板 4 0 との当接面、特に回転斜板側の当接面 2 0 eに、冷却用溝 5 0が形成される。この冷却用溝 5 0は、同心円状に所定の間隔で設けられた複数の環状溝 5 1と、径方向に延出して貫通孔 2 0 aと環状溝 5 1、隣合う環状溝 5 1 , 5 1、及び還状溝 5 1 と外周端部とを連通する径方向溝 5 2とによって構成される。これによつて、回転斜板 2 0と摺動板 4 0との当接面に、回転斜板 2 0及び摺動板 4 0の回転に伴って中央から外方に、潤滑油や冷媒を流して当接面を冷却することが出来るので、シュ ― 2 1の摺動に伴う発熱を低減することができるものである。産業上の利用可能性

以上説明したように、この発明によれば、シユーが摺動する部分に摺動板を設けたことから、回転斜板に直接溶射や焼結を行うことなく摺動性を向上させることができるので、大幅なコストダウンを達成できるものである。

また、当接面に冷却用溝を形成することができるので、摺動部分の発熱を低減することができ、！)；克付き等を防止できるものである。

Claims

請求の範囲

1 . シリンダブ口ヅクに回転自在に保持された回転軸と、該回転軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記シリンダブロックに前記回転軸と軸方向を同じくして形成された複数のシリンダと、該シリンダの各々に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ビストンの端部に配され、前記回転斜板を摺動自在に挟持するシュ —と、編 3回転斜板の傾斜角度を制御する可変容量制御謹とを少なくとも具備する可変容量コンプレヅサにおいて、

前記回転斜板のビストン側側面に固着される摺動板を設けると共に、該摺動板は、軸受^ 層と、該軸受^^層の表面に形成される固体潤滑材からなる潤滑層とによつて構成されることを特徴とする可変容量コンプレヅサ。

2 . 前記軸受^ iは、鉄系材料からなる纖層と、該基板層の表面に焼結によつて青銅系材料からなる焼結層を形成し、前記潤滑層は編己焼結層の表面に形成されることを特徴とする請求項 1記載の可変容量コンプレヅサ。

3 . r¾鉄系材料からなる層の表面に銅メツキを施した後、焼結層を形成するようにしたことを特徴とする請求項 1記載の可変容量コンプレヅサ。

4. 編 3軸受^^層は、青銅系錶物からなることを特徴とする請求項 1記載の可変容量コンプレッサ。

5 . 前記軸受^^層は、銅系焼結材料からなることを鍾とする請求項 1記載の可変容量コンプレッサ。

6 . 觸 3摺動板の外径寸法は、回転斜板外径寸法よりも少し小さくすることを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか一つに記載の可変容量コンプレヅサ。

7 . 前記摺動板の外周端部には、内側方向に傾斜するテ一パが形成されることを特徴とする請求項 1 ~ 5のいずれか一つに記載の可変容量コンプレヅサ。

8 . 前記回転斜板と前記摺動板の間の接合面には、内周側端部と外周側端部とを連通する冷却用溝が形成されることを特徴とする請求項 1〜 7のいずれか一つに記載の可変容量コンプレヅサ。，

9 . 編己冷却用溝は、璟状に連通する複数の環状溝と、隣合う環状溝を連通する径方向溝からなることを特徴とする請求項 8記載の可変容量コンプレッサ。

1 0 . 編己冷却用溝は、回転斜板側に形成されることを特徴とする請求項 8又は 9記載の可変容；！