JP3213891U - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】斜板の外周面とピストンの自転阻止部との間の摺接部分で、やすり効果による摩耗を低減すると共に、斜板の外周に保持されるオイル量を多くして、斜板の摺接箇所での耐久性と信頼性を向上させることが可能な斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】ピストンの係留凹部に斜板２０の外周面２０ａと摺接可能な自転阻止部を形成することでピストンの自転を阻止している斜板式圧縮機において、斜板２０の外周面２０ａに、シャフトの軸心αと直交する面βに対して斜板２０と同方向に傾けられた複数の溝３０を設ける。溝３０を斜板２０の斜面２０ｂと平行に複数形成する。溝３０によるオイル保持量を多くできると共に、自転阻止部との間のヤスリ効果を低減することが可能となる。【選択図】図３

Description

この考案は、ピストンの係留凹部に斜板の斜面外縁部を係留させて、斜板の回転に伴いピストンを往復動させる斜板式圧縮機に関し、特に、ピストンの係留凹部に斜板の外周面と摺接してピストンの自転を防止するための自転阻止部を備えた斜板式圧縮機に関する。

カーエアコンに採用されている斜板式ピストン型圧縮機においては、各摺動部での耐久性が要求されるが、斜板の外周面とピストンの係留凹部に設けられた自転阻止部との摺接部分もそのひとつである。乗用車の圧縮機においては、斜板の外周面と自転阻止部との当たりが比較的弱いことから、特に問題となることはないが、バスやトラック等の大型車両に搭載されるヘビーデューテイー用の圧縮機においては、斜板の外周面と自転阻止部との当たりが強くなり、一層の耐久性（摩耗の低減）が求められており、その部位の構造の改善が要請されている。

そこで、従来においては、斜板の外周面に該斜板の斜面（斜板のシュー摺動面）と斜交する多数の円周方向溝（実施例では、斜板が固装される回転軸の軸心に対して略垂直となる溝）を設け、この円周方向溝を斜板の回転に伴いピストンの自転阻止部の一方の側から他方の側にかけて移行させることで、この円周方向溝に保持されている潤滑油で自転阻止部との間を潤滑させると共に冷却させるようにした構成が提案されている（特許文献１参照）。

実開平５−２４９７４号公報

しかしながら、従来の構成においては、円周方向溝を回転軸の軸心に対して略垂直となるように形成して斜板の斜面と斜交させているので、斜交角は、斜板の傾斜角（回転軸の軸心に対して垂直となる面に対する斜板の傾斜角度）と略等しくなる。このため、斜板の外周面がピストンの自転阻止部と摺接する際に、円周方向溝のエッジ部分でのやすり効果が大きくなり、斜板の外周面やピストンの自転阻止部の摩耗が大きくなる不都合が生じる。また、円周方向溝の斜面に対する斜交角が大きくなると、斜板の外周面に形成されている円周方向溝の溝長を長く形成することができなくなり、溝に保持されているオイルの移動長が短くなるので、溝に保持されるオイル量（オイル保持量）が少なくなって、斜板の外周面と自転阻止部との間に潤沢なオイルが供給されにくくなるという不都合も生じる。

本考案は、係る事情に鑑みてなされたものであり、斜板の外周面とピストンの自転阻止部との間の摺接部分でのやすり効果による摩耗を低減すると共に、斜板の外周に保持されるオイル量を多くすることを可能とし、引いては、斜板の摺接箇所での耐久性と信頼性を向上させることが可能な斜板式圧縮機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、本考案に係る斜板式圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジングに形成されたシリンダボア内に嵌挿されたピストンと、前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記ハウジング内に収容され、前記シャフトの回転に伴って回転する斜板とを備え、前記ピストンに形成された係留凹部に一対のシューを介して前記斜板の斜面外縁部を摺動自在に係合させることで前記斜板の回転に伴って前記ピストンを前記シリンダボア内で往復摺動させ、前記係留凹部に前記斜板の外周面と摺接可能な自転阻止部を形成することで前記ピストンの自転を阻止している構成において、前記斜板の外周面に、前記シャフトの軸心と直交する面に対して前記斜板と同方向に傾けられた複数の溝を設けたことを特徴としている。

したがって、斜板の外周面に形成される溝は、シャフトの軸心と直交する面に対して前記斜板と同方向に傾けて形成されているので、斜板の斜面に対する溝の形成角を斜板のシャフトの軸心に対して垂直となる面に対する傾斜角よりも小さくすることが可能となり、斜板の外周面がピストンの自転阻止部と摺接する際のやすり効果（摩耗）が小さくなる。また、周方向での溝長も、従来よりも長くすることが可能となるので、オイル保持量を多くすることが可能となる。

ここで、前記複数の溝の少なくとも１つは、前記斜板の外周面の全周に連続的に形成されていることが望ましい。
このような構成においては、少なくとも１つにオイルを斜板の外周面の全周に亘って保持することが可能となるので、ピストンの自転阻止部との間の潤滑を良好に保つことが可能となり、斜板の摺接箇所での耐久性や信頼性を一層高めることが可能となる。

特に、複数の溝は、前記斜板の斜面（斜板のシュー摺動面）と平行に形成されていることが望ましい。このような構成においては、ピストンの自転阻止部との摺接部分でのやすり効果がなくなり、また、すべての溝が斜板の全周に亘って連続的に形成されるので、オイル保持量が非常に良くなる。

なお、複数の溝は、前記シャフトの軸心と直交する面に対する前記斜板の傾斜角に対して、１０％以内の角度差に形成されるとよい。実際に斜板の斜面と平行に溝を形成することは必ずしも容易ではないため、溝の形成誤差を見込むと共に、斜板の外周面の全周に亘って連続した溝を１つ以上形成するためには、上述した範囲内の傾斜角で溝を形成することが望ましい。

また、斜板の外周面の耐久性を高めると共に、オイルの保持状態を保つために、斜板の外周面には、前記溝の形状が残るように耐摩耗性の被膜をさらに施すことが望ましい。

以上述べたように、本考案によれば、斜板の外周面に、シャフトの軸心と直交する面に対して斜板と同方向に傾けられた複数の溝を設けたので、斜板の斜面に対する溝の形成角を斜板のシャフトの軸心に対して垂直となる面に対する傾斜角よりも小さくすることが可能となり、ピストンの自転阻止部との摺接部分でのやすり効果（摩耗）を低減することが可能となり、また、溝長を長くすることができるため、斜板の外周面のオイル保持量を多くすることが可能となり、斜板の摺接箇所での耐久性や信頼性を向上させることが可能となる。

図１は、本考案に係る斜板式圧縮機の構成例を示す断面図である。 図２（ａ）は、本考案に係る斜板式圧縮機のフロント側シリンダブロックとリア側シリンダブロックの部分の拡大断面図であり、図２（ｂ）は、ピストンの係留凹部（ブリッジ部）とこれに摺接する斜板を軸方向から見た拡大図であり、図２のＩ−Ｉ線で切断した断面図である。 図３は、斜板の一例を示す側面図である。 図４は、斜板の他の例を示す側面図である。 図５は、斜板の外周面に被膜を施した状態を示す図である。

以下、本考案の実施形態の一例を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに用いられる固定容量斜板式のピストン型圧縮機が示されている。

この圧縮機は、フロント側シリンダブロック１と、このフロント側シリンダブロック１に組み付けられるリア側シリンダブロック２と、フロント側シリンダブロック１のフロント側（図中、左側）にバルブプレート３を介して組み付けられるフロントヘッド４と、リア側シリンダブロック２のリア側（図中、右側）にバルブプレート５を介して組み付けられるリアヘッド６とを有して構成されている。そして、これらフロントヘッド４、フロント側シリンダブロック１、リア側シリンダブロック２、及びリアヘッド６は、締結ボルト７により軸方向に締結され、圧縮機全体のハウジングを構成している。

フロント側シリンダブロック１とリア側シリンダブロック２の内部には、それぞれのシリンダブロックを組み付けることによって画成されたクランク室８が設けられている。このクランク室８には、フロント側シリンダブロック１及びリア側シリンダブロック２に形成されたシャフト支持孔９，１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支持され、一端がフロントヘッド４から突出するシャフト１３が配設されている。シャフト１３の先端部とフロントヘッド４との間には、冷媒の漏洩を防止するためのシール部材１４が配され、フロントヘッド４から突出したシャフト１３の先端には、図示しない電磁クラッチが取り付けられるようになっている。

それぞれのシリンダブロック１，２には、シャフト支持孔９，１０に対して平行に、且つ、シャフト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が形成されている。そして、それぞれのシリンダボア１５内には、両端に頭部１６ａを有する両頭ピストン１６が往復摺動可能に挿入され、この両頭ピストン１６とバルブプレート３，５との間に圧縮室１７が画成されている。

シャフト１３には、クランク室８に収容され、このシャフト１３と共に回転する斜板２０がシャフト１３と一体に形成されている。
この斜板２０は、図２（ａ）にも示されるように、フロント側シリンダブロック１及びリア側シリンダブロック２に対してスラスト軸受け２１，２２を介して回転自在に支持されており、斜面外縁部が前後より挟み込まれるように摺動自在に係合された半球状の一対のシュー２３ａ，２３ｂを介して両頭ピストン１６の中央部に形成された係留凹部１６ｂに係留されている。したがって、シャフト１３が回転して斜板２０が回転すると、その回転運動がシュー２３ａ，２３ｂを介して両頭ピストン１６の往復運動に変換され、圧縮室１７の容積が変化するようになっている。

それぞれのバルブプレート３，５には、シリンダブロック側の端面に設けられた図示しない吸入バルブによって開閉される吸入孔３ａ，５ａと、シリンダヘッド側の端面に設けられた図示しない吐出バルブによって開閉される吐出孔３ｂ，５ｂとが、それぞれのシリンダボア１５に対応して形成されている。また、フロントヘッド４とリアヘッド６とには、圧縮室１７に供給する冷媒を収容するための吸入室４ａ，６ａと圧縮室１７から吐出した冷媒を収容するための吐出室４ｂ，６ｂとがそれぞれ形成されている。この例においては、吸入室４ａ，６ａはそれぞれのヘッド４，６の略中央に形成され、吐出室４ｂ，６ｂは吸入室４ａ，６ａの周囲に形成されている。

また、ハウジングには、外部サイクルから冷媒を吸入し、吸入室４ａ，６ａと連通する図示しない吸入口と、吐出室４ｂ，６ｂに連通し、圧縮した冷媒を外部サイクルに吐出するための図示しない吐出口とが形成されている。

このような構成において、前記両頭ピストン１６の係留凹部１６ｂには、ピストン１６の自転を防止するために斜板２０の外周面２０ａと摺接可能な自転阻止部１６ｃが形成されている。この自転阻止部１６ｃは、図２（ｂ）にも示されるように、両頭ピストン１６の一対の頭部１６ａ間を架設するように形成された係留凹部１６ｂの背部を構成するブリッジ部１６ｄの内側であって、斜板２０の外周面２０ａと対峙する部分の周方向の両端部（ブリッジ部１６ｄの斜板２０の外周面２０ａと対峙する面をピストン１６の軸方向から見た場合に両側縁部）に斜板２０の外周面２０ａと当接可能な突出部を突設することで形成され、斜板２０の外周面２０ａをこの自転阻止部１６ｃに当接させることで、ピストン１６の自転を防止するようにしている。

そして、この自転阻止部１６ｃと摺接する斜板２０の外周面２０ａには、図３に示されるようにも、周方向に複数の溝３０が形成されている。この複数の溝３０は、シャフト１３の軸心αと直交する面βに対して斜板２０と同方向に傾けられているもので、図３に示す例では、斜板２０の斜面２０ｂと平行に形成されている。図３は、説明の便宜上、溝３０を誇張して記載しているが、実際には、数十μｍ〜数百μｍのピッチで斜板の全幅に亘って多数形成され、それぞれの溝は、数十μｍ〜数百μｍの深さに形成されている。
したがって、この例では、それぞれの溝３０が斜板２０の斜面２０ｂと平行に形成されているので、それぞれの溝３０は、斜板２０の外周面２０ａにその全周に亘って繋がるように連続的に形成されている。

なお、クランク室８の下部にはオイルが貯留され、この貯留されたオイルに斜板２０の下部が浸るようになっている。

以上の構成において、圧縮機が駆動してシャフト１３の回転に伴い斜板２０が回転すると、斜板２０は所定の揺動角をもって揺動し、一対のシュー２３ａを介してピントン１６がシリンダボア１５内を往復摺動することになる。また、ピストン１６は、係留凹部１６ｂに設けられた自転阻止部１６ｃが斜板２０の外周面２０ａに摺接されつつ往復動するので、ピストン１６の軸心に対して回転することなく（自転することなく）往復動することになる。

この際、自転阻止部１６ｃと斜板２０の外周面２０ａとの接触圧が強くなる場合もあるが、斜板２０の外周面２０ａには、斜板２０の斜面２０ｂと平行に多数の溝３０が形成されているので、クランク室８の下部に貯められたオイルを溝３０に保持させて自転阻止部１６ｃとの摺接部分に導くことが可能となり、しかも、それぞれの溝３０は、斜板２０の全周に亘って連続的に形成されているので、溝３０に保持されたオイルが溝内を移動しても斜板２０の外周から無くなることはなく、クランク室８の下部に貯められたオイルを斜板２０の全周に亘って潤沢に保持させることが可能となる。

また、それぞれの溝３０が斜板２０の斜面２０ｂと平行に形成されているので、斜板２０の外周面２０ａが自転阻止部１６ｃと摺接する場合でも、斜板２０の外周面２０ａによるやすり効果は殆どなく、斜板２０の外周面２０ａと自転阻止部１６ｃとの摩耗を大幅に低減することが可能となる。

以上の構成においては、斜板２０の外周面２０ａに形成される溝３０を斜板２０の斜面２０ｂと平行に多数形成した例を示したが、斜板２０の外周面２０ａに形成される溝３０は、シャフト１３の軸心αと直交する面βに対して斜板２０と同方向に傾けられるものであればよく、例えば、図４に示されるように、シャフト１３の軸心αと直交する面βに対する前記斜板２０の傾斜角θ0よりも小さい傾斜角θ1で溝を形成するようにしてもよい。
このような場合においても、同図に示すように、少なくとも１つの溝３０が斜板２０の外周面２０ａの全周に亘って連続的に形成されるような傾斜角で溝を形成することが好ましく、このような構成を実現するために、複数の溝３０は、シャフト１３の軸心αと直交する面βに対する斜板２０の傾斜角θ0に対して、１０％以内の角度差となる傾斜角θ1に（斜板２０の傾斜角θ0との角度差が斜板の傾斜角の１０％以内となるように）形成されることが好ましい。

このような構成とすれば、斜板２０の外周面２０ａに、全周に亘ってオイルが保持される溝を少なくとも１つ形成することが可能となるので、自転阻止部１６ｃに対する潤沢なオイル供給が可能となり、また、斜板２０の外周面２０ａの溝３０によるヤスリ効果の増大を回避することが可能となる。

さらに、上述した構成を前提として、図５に示されるように、斜板２０の外周面２０ａに、溝３０の形状が残るように耐摩耗性の被膜３１を施すようにしてもよい。例えば、斜板２０の斜面２０ｂと同じ二硫化モリブデン系のコーティングを施すようにしても、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）系のコーティングを施すようにしてもよい。また、ＤＬＣやニッケルメッキによる耐摩耗性コーティングを施してもよいが、これらは高度が高いので、溝３０を形成するための加工目のエッジ部分を潰したり、仕上げ加工を施すことが望ましい。

このようなコーティング処理により、オイルの保持状態を維持しつつ斜板２０の外周面２０ａの摩耗を一層低減させることが可能となり、自転阻止部１６ｃとの当たりが強くなる場合でも、十分に対応することが可能となり、耐久性を一層向上させることが可能となる。

尚、上述の実施例においては、両頭ピストン１６を備えた固定容量型圧縮機に適用した場合について説明したが、シャフトに対する傾斜角度が固定された斜板によって片頭ピストンを往復摺動させる固定容量型圧縮機にも同様の構成を採用することが可能である。

１ フロント側シリンダブロック
２ リア側シリンダブロック
４ フロントヘッド
６ リアヘッド
１３ シャフト
１５ シリンダボア
１６ ピストン
１６ｃ 自転阻止部
２０ 斜板
２０ａ 外周面
２０ｂ 斜面
２３ａ，２３ｂ シュー
３０ 溝
３１ 被覆

Claims (5)

1. ハウジングと、前記ハウジングに形成されたシリンダボア内に嵌挿されたピストンと、前記ハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記ハウジング内に収容され、前記シャフトの回転に伴って回転する斜板とを備え、前記ピストンに形成された係留凹部に一対のシューを介して前記斜板の斜面外縁部を摺動自在に係合させることで前記斜板の回転に伴って前記ピストンを前記シリンダボア内にて往復摺動させ、かつ、前記係留凹部に前記斜板の外周面と摺接可能な自転阻止部を形成することで前記ピストンの自転を阻止している斜板式圧縮機において、
   前記斜板の外周面に、前記シャフトの軸心と直交する面に対して前記斜板と同方向に傾けられた複数の溝を設けたことを特徴とする斜板式圧縮機。
2. 前記複数の溝の少なくとも１つは、前記斜板の外周面の全周に連続的に形成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. 前記複数の溝は、前記斜板の斜面と平行に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の斜板式圧縮機。
4. 前記複数の溝は、前記シャフトの軸心と直交する面に対する前記斜板の傾斜角に対して、１０％以内の角度差に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の斜板式圧縮機。
5. 前記斜板の外周面には、前記溝の形状が残るように耐摩耗性の被膜が施されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の斜板式圧縮機。

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