斜板式コンプレッサ
【課題】 焼付き防止性および耐久性に優れる「斜板式コンプレッサ」を提供する。
【解決手段】 クランク室（３）を挿通し回転可能に軸架されたシャフト（１）に連結された斜板（２）と、当該斜板（２）が内部で摺動し得るようにスライディングシュー（４，５）を介して連結される連結部（９，１０）が形成されたピストン（６）とを有し、前記斜板（２）は、前記スライディングシュー（４，５）と摺動自在に接触して挟持される平板部（２ｂ）が形成されており、当該平板部（２ｂ）は、二硫化モリブデンが塗布含浸されたホワイトメタル溶射被膜を有している。
【解決手段】 クランク室（３）を挿通し回転可能に軸架されたシャフト（１）に連結された斜板（２）と、当該斜板（２）が内部で摺動し得るようにスライディングシュー（４，５）を介して連結される連結部（９，１０）が形成されたピストン（６）とを有し、前記斜板（２）は、前記スライディングシュー（４，５）と摺動自在に接触して挟持される平板部（２ｂ）が形成されており、当該平板部（２ｂ）は、二硫化モリブデンが塗布含浸されたホワイトメタル溶射被膜を有している。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式コンプレッサに関し、特に、斜板式コンプレッサの斜板部分の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空気調和装置のコンプレッサとして、シャフトに対する傾斜角度が可変である斜板を有し、軽量化および高速回転が可能である片頭式の容量可変斜板式コンプレッサが主流になりつつある。
【０００３】この容量可変斜板式コンプレッサは、図３に示すように、シャフト１により回転される斜板２を、クランク室３内に傾斜角度可変に設け、スライディングシュー４，５を介してピストン６に連結している。
【０００４】ピストン６は、シリンダ室７内を往復動するピストンヘッド８と、斜板２と係合する断面略Ｕ字状の連結部９，１０とからなり、連結部９，１０の両側内面の対向する位置に形成された２つの球面凹部９ｓ，１０ｓに略半球状のスライディングシュー４，５が嵌装され、これら両スライディングシュー４，５により斜板２の表裏両平坦面が挟持されている。
【０００５】つまり、斜板２の平板部２ｂの両側面は、スライディングスライディングシュー４，５の円形平面部４ａ，５ａが摺動接触している。一方、ピストンの連結部９には、球面凹部９ｓ，１０ｓが形成され、スライディングシュー４，５の球面凸部４ｂ，５ｂが摺動接触している。
【０００６】したがって、この斜板２を、シャフト１の周りで、いわゆるみそすり回転運動を行なわせることにより、ピストンヘッド８を、シリンダ室７内で往復直線動させることが可能となる。そして、斜板２の傾斜角を変化させると、ピストン６のストローク量が調節されるため、吐出冷媒量が変化することとなる。
【０００７】一方、連結部９，１０は、斜板２の最もシリンダ室側に近い位置の外縁部と摺接する上死点位置（図４の上側のピストン位置）と、最もシリンダ室側から遠い位置の外縁部と摺接する下死点位置（図４の下側のピストン位置）との間で、往復直線動することとなる。
【０００８】したがって、スライディングシュー４，５が、ピストン６の連結部９，１０から脱落することなく、良好な係合状態を維持するために、図４に示すように、スライディングシュー４，５の球面凸部４ｂ，５ｂが、同一の球の球面の一部をなすように構成する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に明白に示すように、ピストン６が上死点位置にある斜板２の最大傾斜時には、連結部１０の球面凹部１０ｓとスライディングシュー５との掛かり代Ｓ、および下死点位置にあるときの連結部９の球面凹部９ｓとスライディングシュー４との掛かり代Ｓがきわめて小さくなる。
【００１０】したがって、急起動時のように潤滑不足である場合、摩擦熱による過剰な温度上昇を起こし、斜板２とスライディングシュー４，５との間で焼付きが発生し、スライディングシュー４，５が、図中矢印方向に押し出されて、掛かり代Ｓの小さい方の球面凹部９ｓ，１０ｓのシャフト１側の端部近傍に乗り上げ、スライディングシューの噛込みや脱落が発生する問題を有している。
【００１１】また、過剰な摩擦熱が、スライディングシュー４，５を経由してピストン６に伝導し、付加的な焼付きが、スライディングシュー４，５とピストン６との間で発生する可能性も有している。
【００１２】一方、斜板２の表面に、熱伝導度が大きく焼付き防止性に優れる銅をメッキし、焼付きを抑制することも可能だが、付着力が弱いため耐久性に問題を有する。
【００１３】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、焼付き防止性および耐久性に優れる斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明は、請求項毎に次のように構成される。
【００１５】請求項１に記載された本発明は、クランク室を挿通し回転可能に軸架されたシャフトと、前記クランク室に配置され前記シャフトに連結された斜板と、前記シャフトの回転を前記斜板に伝達するヒンジ機構と、前記斜板が内部で摺動し得るようにスライディングシューを介して連結される連結部が形成されシリンダ室の内部を軸方向に往復動される複数のピストンとを有する斜板式コンプレッサにおいて、前記斜板は、前記スライディングシューと摺動自在に接触して挟持される平板部が形成されており、当該平板部は、熱伝導度が大きい金属を溶射し形成された溶射被膜を有しており、当該溶射被膜の表面に、潤滑剤が塗布含浸されていることを特徴とする。
【００１６】このように特定された発明にあっては、斜板の表面に形成した被膜に潤滑剤を塗布含浸して潤滑作用を改善する一方、被膜を形成する金属の熱伝導度を大きくしているため摩擦熱による局所的な温度上昇を引き起こし難くい。また、溶射により被膜を形成しているため、斜板と被膜とは、強固な付着力を有する。
【００１７】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記金属は、銅合金であることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、アンティフリクション性を向上させることができる。
【００１８】請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記銅合金は、銅を主成分とし、錫を含有することを特徴とする。このように特定された発明にあっては、高荷重高速回転でのアンティフリクション性を向上させることができる。
【００１９】請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記潤滑剤は、層状構造を有する固体潤滑剤であることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、潤滑剤が剪断されやすいため潤滑作用を向上させることができる。
【００２０】請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンであることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、摩擦係数が低いため、潤滑作用を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】図１は、本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図、図２は、図１の要部拡大図であり、図３〜図５に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。
【００２３】本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態は、図１に示すように、片頭式であり、シリンダブロック２１と、このシリンダブロック２１の右端側に位置するリヤハウジング２０ｒと、左端側に位置するフロントハウジング２０ｆとを有している。また、両ハウジング２０ｒ，２０ｆは、ボルトＶにより連結されている。
【００２４】フロントハウジング２０ｆの中央部には、シャフト１を挿入するための貫通孔２３が穿設されている。この貫通孔２３には、シャフト１を回転可能に支持するラジアル軸受２４が圧入され、近傍にはオイルシール２５も配置されている。また、フロントハウジング２０ｆの内壁に包囲されシリンダブロック２１に相対しているスペースは、クランク室３であり、シャフト１の回転を斜板２に伝達するヒンジ機構Ｋが設けられている。
【００２５】ヒンジ機構Ｋは、基端がシャフト１に嵌着され、先端部２６ａに長孔２６ｂが開設された回転アーム２６と、斜板１１のジャーナル部２ａの背面より回転アーム２６の先端部２６ａに向って突出され、長孔２６ｂに対応する孔が開設された従動アーム２９と、長孔２６ｂを挿通するピン３０とから構成されている。
【００２６】シャフト１には、ばねＢ１，Ｂ２により弾撥された球面ブッシュ２８が、シャフト軸方向に滑動可能に設けられている。球面ブッシュ２８の球面は、斜板２のジャーナル部２ａの中心に開設された中心孔Ｏの内周面と対向している。このジャーナル部２ａと球面ブッシュ２８とは、ジャーナル部２ａから球面ブッシュ２８の中心軸線に沿って突出された一対のピン３１により、連結されているため、斜板２は、シャフト１により回転されつつ、ピン３１を中心として回動し得るようになっている。つまり、ピン３１を支点として傾斜し、傾斜角（シャフト１の軸線に直交する面に対する傾斜角をいう）を調節することができるように構成される。
【００２７】なお、フロントハウジング２０ｆの内壁面と回転アーム２６との間にはスラスト軸受３１ｔが設けられている。
【００２８】シャフト１の他端は、シリンダブロック２１まで突出され、ラジアル軸受３１ｒにより回転可能に支持され、さらにシャフト１の端面には、スラスト軸受３２が設けられている。
【００２９】シリンダブロック２１内には、シリンダ室７が円周方向等間隔に複数個開設され、これら各シリンダ室７にはそれぞれピストン６が設置されている。このピストン６は、シリンダブロック２１や両ハウジング２０ｒ，２０ｆと同様なアルミニウム合金からなり、ピストン往復動時の摺動性を向上させるため表面にコーティング層（例えばフッ素樹脂等から構成される）が形成されている。
【００３０】また、ピストン６と斜板２とを連結するスライディングシュー４，５は、斜板２の平板部２ｂ上を摺動するように平滑に仕上げられた平坦面４ａ，５ａと、連結部９，１０の球面凹部９ｓ，１０ｓと凹凸嵌合する球状凸面４ｂ，５ｂとを有しており、斜板２のみそすり回転運動をピストンの往復直線動に変換するようになっている。なお、球面凹部９ｓ，１０ｓは、一つの球面を形成するように加工されており、これにより斜板２の傾斜角度にかかわらず、ガタがないように連結されている。
【００３１】シリシダ室７の一端面には、冷媒を吸入するための吸入ポート３５と、冷媒を吐出するための吐出ポート３６と、吸入ポート３５および吐出ポート３６への冷媒の流通を制御する吸入弁および吐出弁が複数形成された弁形成プレート３７，３８を備えたバルブプレート３９とが設けられている。
【００３２】エバポレータからの帰環冷媒は、吸入室４０を通過し、吸入ポート３５を経由し、バルブプレート３７の図中左側にある弁形成プレート３７に形成された吸入弁の弾性的閉鎖力に抗して、吸入工程にあるシリンダ室７に流入するようになっている。一方、ピストンにより圧縮された冷媒は、吐出ポート３６を経由し、バルブプレート３７の図中右側にある弁形成プレート３８に形成された吐出弁の弾性的閉鎖力に抗して吐出され、吐出室４１に導かれるようになっている。
【００３３】さらに、リヤハウジング２０ｒ内には、クランク室３内の圧力状態を調整し、斜板２の傾斜角を調節するコントロールバルブＣｖが設置されている。このコントロールバルブＣｖは、帰還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室３内の圧力を調整することにより、斜板２の角度を変化させ、コンプレッサから吐出される冷媒量を調節し、コンプレッサの吸入圧が一定になるようにコントロールするものである。
【００３４】したがって、斜板２には、圧縮行程にあるピストン６から冷媒圧縮に伴う反力が加わり、ヒンジ機構Ｋの回りにモーメントＭ１が作用する。このモーメントＭ１は、斜板２のピン３０より遠い位置のピストン６の方が大きいため、図１における時計方向回りに作用する。また、ばねＢ１の弾撥力により、モーメントＭ2が反時計方向に作用する。なお、クランク室３と吸入室４０の圧力差によって生じるモーメントＭ３は、吸入室４０の圧力とクランク室３の圧力がほぼ等しくなっているため、無視できる。
【００３５】一方、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２は、冷媒圧縮に伴う反力によるモーメントＭ１を下回るように設定されているので、斜板２は、ヒンジ機構Ｋを中心として時計方向に作用するモーメントにより、傾斜角が大きくなる。その結果、ヒンジ機構Ｋのピン３０が、長孔２６ｂの上端に当接し、ピストン６のストロークが大きくなる。したがって、吐出冷媒量が増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量も増加し、熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出され、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれることになる。
【００３６】次に、斜板２の構成について説明する。
【００３７】斜板２は、鋳鉄製のジャーナル部２ａと高いヤング率の鋼製の平板部２ｂとを別体に形成し、この両者をねじ部Ｎにより連結して構成されている。つまり、この斜板２の平板部２ｂを、大きな圧縮反力に対抗しうる高いヤング率の材料、つまり、引張強度、曲げ剛性等の機械的強度が高い材料、具体的には、炭素鋼、合金鋼等の鋼により構成し、比較的力が加わらないジャーナル部２ａを構成する材料を鋳鉄製のものとしている。
【００３８】また、図２に示すように、スライディングシュー４，５と摺動自在に接触して挟持される平板部２ｂには、溶射被膜Ｌ１が形成されている。この被膜Ｌ１を形成する溶射金属は、アンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい銅合金からなる。この銅合金は、高荷重高速回転での軸受性能の面から、主成分として銅を８０％以上含み、錫を含有する合金としている。例えば、亜鉛および錫を含有するホワイトメタル系を使用することも可能である。また、溶射により被膜を形成しているため、斜板と被膜とは、メッキと異なり、強固な付着力を有するため耐久性に優れている。
【００３９】さらに、溶射被膜Ｌ１の上部には、固体潤滑剤が分散している薄膜からなる潤滑性薄膜Ｌ２を形成し、潤滑作用を向上させている。この固体潤滑剤は、潤滑性に優れた剪断されやすい層状構造を有する物質からなり、例えば黒鉛も使用可能だが、摩擦係数の面から二硫化モリブデンとしている。また、潤滑性薄膜Ｌ２は、例えば、固体潤滑剤を溶媒に分散し、直接塗布した後、例えば、自然乾燥あるいは焼成して溶媒を除去することにより、溶射被膜の表面に、固体潤滑剤を塗布含浸して形成することが可能である。
【００４０】次に、コンプレッサの作動について説明する。
【００４１】図外の電磁クラッチがオンされ、ベルトおよびプーリを介してエンジン（いずれも図示せず）により、シャフト１が回転する。これに伴って回転アーム２６が回転し、ヒンジ機構Ｋを介して、斜板２の回転を引き起こす。この際、斜板２がシャフト１に対して傾斜状態にあれば、斜板２はみそすり運動的に回動し、ピストン６の往復動を引き起こし、吸入ポート３５からシリンダ室７内に吸入された冷媒は、圧縮されて吐出ポート３６より吐出室４１に吐出される。
【００４２】なお、スライディングシュー４，５は、斜板２が回転しても斜板２の平板部２ａ上を摺動するのみであるので、ピストン６に回転力が伝達することはない。また、冷房サイクルにおける熱負荷が、予め定められた設定温度よりも高い場合には、冷媒の吸入圧力が高くなるが、コントロールバルブＣｖの作用により、クランク室１４に比較的高圧の吸入圧が導入されるため、内部圧は、吸入圧にほぼ等しくなる。
【００４３】したがって、吸入工程にあるピストン６は、前後の圧力差がほとんどなく、シリンダ室７内でスムーズに後退することが可能となり、ストロークが増大する。また、この状態で圧縮が行なわれると、吐出冷媒量が増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量も増加し、再度熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出されることになるため、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれる。
【００４４】一方、冷房サイクルにおける熱負荷が小さくなるか、あるいはコンプレッサが高速回転することにより冷媒が過剰になると、帰還冷媒の圧力は、十分なスーパーヒート量が得られず、低圧で帰還することになり、吸入室４０の圧力が低くなる。この場合には、コントロールバルブＣｖの作用により、ピストン６によって圧縮されて吐出ポート３６に導かれた高圧冷媒が、クランク室３に導入されることにより、クランク室３の内部圧力が高められる。
【００４５】そのため、ピストン６に加わる力のモーメントに差が生じ、ある時点で、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２と、クランク室３と吸入室４０の圧力差によって生じるモーメントＭ３との合計が、冷媒圧縮に伴った反力によるモーメントＭ１を上回り、ヒンジ機構Ｋを中心として反時計方向に作用するモーメントが発生し、斜板２の傾斜角を小さくする。その結果、ピストン６のストロークが小さくなり、吐出冷媒量は減少するところで、冷媒の吸入、圧縮および吐出は、上述したように、シャフト１に対して傾斜した斜板２と、シリンダ室７により摺動方向が規制されているピストン６とを、スライディングシュー４，５を介して摺動接触させて、斜板２のみそすり回転運動を、ピストン６の往復運動に変換することによりなされる。
【００４６】この場合に、潤滑が不十分であっても、斜板２には、溶射被膜Ｌ１および潤滑性薄膜Ｌ２が形成されているため、斜板２とスライディングシュー４，５との間に焼付きが発生しない。したがって、ピストン６が上死点位置または下死点位置にある場合でも、スライディングシュー４，５が球面凹部９ｓ，１０ｓのシャフト１側の端部近傍に乗り上げるようなことがなく、ましてや、スライディングシュー４，５が噛み込んでロックしたり、さらにはスライディングシュー４，５が脱落したりする事態を回避することができる。
【００４７】また、溶射被膜Ｌ１の表面の凹部あるいは被膜内部に形成される孔部に存在する潤滑剤は、斜板２とスライディングシュー４，５との摺動接触により、剥離除去されることはないため、長期に渡り潤滑作用を一定に保持することが可能であり、耐久性に優れている。
【００４８】本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００４９】例えば、上述した実施の形態では、容量可変斜板式コンプレッサを例に挙げてこれまで説明したが、本願内容は、容量可変式のコンプレッサのみならず、固定容量の斜板式のコンプレッサにも適用できることはもちろんである。また、ピストンは、斜板との連結部の軸方向両側にそれぞれ頭部を有するいわゆる両頭式のものにも適用可能である。
【００５０】また、上述した実施の形態では、フロントハウジング２０ｆの内周面に形成された凹状部８３は、各ピストン６の回り止め部８２ごとに対向して、異なる中心軸を中心とした円弧凹面８３ａが形成されているが、この円弧凹面８３ａを、フロントハウジング２０ｆの内周面に沿って全周にわたって形成される円筒内面の全部または一部を構成し、中心軸をシャフト１の中心軸と一致させることも可能である。
【００５１】さらに、上述した実施の形態では、固体潤滑剤を例に挙げてこれまで説明したが、摺動条件に応じて潤滑油を適用できることはもちろんであり、潤滑油に固体潤滑剤を添加して用いることも可能である。また、固体潤滑剤を分散する溶媒に、適当な樹脂を結合剤として含有させて、溶射被膜の表面に固定することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、それぞれの請求項に記載された構成によって、次のような効果が得られることになる。
【００５３】請求項１に記載されている構成にあっては、斜板の表面に形成した被膜に潤滑剤を塗布含浸して潤滑作用を改善する一方、被膜を形成する金属の熱伝導度を大きくし摩擦熱による局所的な温度上昇を引き起こし難くしているため、焼付き防止性を改善させることができる。また、斜板と強固な付着力を有する溶射被膜を形成しているため、耐久性に優れている。
【００５４】請求項２に記載の発明は、アンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい銅合金を、溶射用の金属として使用しているため、焼付き防止性を向上させることができる。
【００５５】請求項３に記載の発明は、高荷重高速回転でのアンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい、銅を主成分とし、錫を含有する合金を、溶射用の金属として使用しているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【００５６】請求項４に記載の発明は、剪断されやすい層状構造を有する固体潤滑剤を、溶射被膜の表面に塗布含浸して潤滑作用を向上させているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【００５７】請求項５に記載の発明は、摩擦係数が低くかつ剪断されやすい層状構造を有する固体潤滑剤である二硫化モリブデンを、溶射被膜の表面に塗布含浸して潤滑作用を向上させているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】 図１の要部拡大説明図である。
【図３】 従来の容量可変斜板式コンプレッサの概略断面図である。
【図４】 図３の要部拡大図である。
【図５】 図４の要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１…シャフト、
２…斜板、
２ａ…ジャーナル部
２ｂ…平板部、
３…クランク室、
４，５…スライディングシュー、
４ａ，５ｂ…円形平面部、
６…ピストン、
７…シリンダ室、
９，１０…連結部、
９ｓ，１０ｓ…球面凹部、
Ｌ１…溶射被膜、
Ｌ２…潤滑性薄膜。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式コンプレッサに関し、特に、斜板式コンプレッサの斜板部分の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空気調和装置のコンプレッサとして、シャフトに対する傾斜角度が可変である斜板を有し、軽量化および高速回転が可能である片頭式の容量可変斜板式コンプレッサが主流になりつつある。
【０００３】この容量可変斜板式コンプレッサは、図３に示すように、シャフト１により回転される斜板２を、クランク室３内に傾斜角度可変に設け、スライディングシュー４，５を介してピストン６に連結している。
【０００４】ピストン６は、シリンダ室７内を往復動するピストンヘッド８と、斜板２と係合する断面略Ｕ字状の連結部９，１０とからなり、連結部９，１０の両側内面の対向する位置に形成された２つの球面凹部９ｓ，１０ｓに略半球状のスライディングシュー４，５が嵌装され、これら両スライディングシュー４，５により斜板２の表裏両平坦面が挟持されている。
【０００５】つまり、斜板２の平板部２ｂの両側面は、スライディングスライディングシュー４，５の円形平面部４ａ，５ａが摺動接触している。一方、ピストンの連結部９には、球面凹部９ｓ，１０ｓが形成され、スライディングシュー４，５の球面凸部４ｂ，５ｂが摺動接触している。
【０００６】したがって、この斜板２を、シャフト１の周りで、いわゆるみそすり回転運動を行なわせることにより、ピストンヘッド８を、シリンダ室７内で往復直線動させることが可能となる。そして、斜板２の傾斜角を変化させると、ピストン６のストローク量が調節されるため、吐出冷媒量が変化することとなる。
【０００７】一方、連結部９，１０は、斜板２の最もシリンダ室側に近い位置の外縁部と摺接する上死点位置（図４の上側のピストン位置）と、最もシリンダ室側から遠い位置の外縁部と摺接する下死点位置（図４の下側のピストン位置）との間で、往復直線動することとなる。
【０００８】したがって、スライディングシュー４，５が、ピストン６の連結部９，１０から脱落することなく、良好な係合状態を維持するために、図４に示すように、スライディングシュー４，５の球面凸部４ｂ，５ｂが、同一の球の球面の一部をなすように構成する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に明白に示すように、ピストン６が上死点位置にある斜板２の最大傾斜時には、連結部１０の球面凹部１０ｓとスライディングシュー５との掛かり代Ｓ、および下死点位置にあるときの連結部９の球面凹部９ｓとスライディングシュー４との掛かり代Ｓがきわめて小さくなる。
【００１０】したがって、急起動時のように潤滑不足である場合、摩擦熱による過剰な温度上昇を起こし、斜板２とスライディングシュー４，５との間で焼付きが発生し、スライディングシュー４，５が、図中矢印方向に押し出されて、掛かり代Ｓの小さい方の球面凹部９ｓ，１０ｓのシャフト１側の端部近傍に乗り上げ、スライディングシューの噛込みや脱落が発生する問題を有している。
【００１１】また、過剰な摩擦熱が、スライディングシュー４，５を経由してピストン６に伝導し、付加的な焼付きが、スライディングシュー４，５とピストン６との間で発生する可能性も有している。
【００１２】一方、斜板２の表面に、熱伝導度が大きく焼付き防止性に優れる銅をメッキし、焼付きを抑制することも可能だが、付着力が弱いため耐久性に問題を有する。
【００１３】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、焼付き防止性および耐久性に優れる斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明は、請求項毎に次のように構成される。
【００１５】請求項１に記載された本発明は、クランク室を挿通し回転可能に軸架されたシャフトと、前記クランク室に配置され前記シャフトに連結された斜板と、前記シャフトの回転を前記斜板に伝達するヒンジ機構と、前記斜板が内部で摺動し得るようにスライディングシューを介して連結される連結部が形成されシリンダ室の内部を軸方向に往復動される複数のピストンとを有する斜板式コンプレッサにおいて、前記斜板は、前記スライディングシューと摺動自在に接触して挟持される平板部が形成されており、当該平板部は、熱伝導度が大きい金属を溶射し形成された溶射被膜を有しており、当該溶射被膜の表面に、潤滑剤が塗布含浸されていることを特徴とする。
【００１６】このように特定された発明にあっては、斜板の表面に形成した被膜に潤滑剤を塗布含浸して潤滑作用を改善する一方、被膜を形成する金属の熱伝導度を大きくしているため摩擦熱による局所的な温度上昇を引き起こし難くい。また、溶射により被膜を形成しているため、斜板と被膜とは、強固な付着力を有する。
【００１７】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記金属は、銅合金であることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、アンティフリクション性を向上させることができる。
【００１８】請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記銅合金は、銅を主成分とし、錫を含有することを特徴とする。このように特定された発明にあっては、高荷重高速回転でのアンティフリクション性を向上させることができる。
【００１９】請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記潤滑剤は、層状構造を有する固体潤滑剤であることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、潤滑剤が剪断されやすいため潤滑作用を向上させることができる。
【００２０】請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンであることを特徴とする。このように特定された発明にあっては、摩擦係数が低いため、潤滑作用を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】図１は、本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図、図２は、図１の要部拡大図であり、図３〜図５に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。
【００２３】本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態は、図１に示すように、片頭式であり、シリンダブロック２１と、このシリンダブロック２１の右端側に位置するリヤハウジング２０ｒと、左端側に位置するフロントハウジング２０ｆとを有している。また、両ハウジング２０ｒ，２０ｆは、ボルトＶにより連結されている。
【００２４】フロントハウジング２０ｆの中央部には、シャフト１を挿入するための貫通孔２３が穿設されている。この貫通孔２３には、シャフト１を回転可能に支持するラジアル軸受２４が圧入され、近傍にはオイルシール２５も配置されている。また、フロントハウジング２０ｆの内壁に包囲されシリンダブロック２１に相対しているスペースは、クランク室３であり、シャフト１の回転を斜板２に伝達するヒンジ機構Ｋが設けられている。
【００２５】ヒンジ機構Ｋは、基端がシャフト１に嵌着され、先端部２６ａに長孔２６ｂが開設された回転アーム２６と、斜板１１のジャーナル部２ａの背面より回転アーム２６の先端部２６ａに向って突出され、長孔２６ｂに対応する孔が開設された従動アーム２９と、長孔２６ｂを挿通するピン３０とから構成されている。
【００２６】シャフト１には、ばねＢ１，Ｂ２により弾撥された球面ブッシュ２８が、シャフト軸方向に滑動可能に設けられている。球面ブッシュ２８の球面は、斜板２のジャーナル部２ａの中心に開設された中心孔Ｏの内周面と対向している。このジャーナル部２ａと球面ブッシュ２８とは、ジャーナル部２ａから球面ブッシュ２８の中心軸線に沿って突出された一対のピン３１により、連結されているため、斜板２は、シャフト１により回転されつつ、ピン３１を中心として回動し得るようになっている。つまり、ピン３１を支点として傾斜し、傾斜角（シャフト１の軸線に直交する面に対する傾斜角をいう）を調節することができるように構成される。
【００２７】なお、フロントハウジング２０ｆの内壁面と回転アーム２６との間にはスラスト軸受３１ｔが設けられている。
【００２８】シャフト１の他端は、シリンダブロック２１まで突出され、ラジアル軸受３１ｒにより回転可能に支持され、さらにシャフト１の端面には、スラスト軸受３２が設けられている。
【００２９】シリンダブロック２１内には、シリンダ室７が円周方向等間隔に複数個開設され、これら各シリンダ室７にはそれぞれピストン６が設置されている。このピストン６は、シリンダブロック２１や両ハウジング２０ｒ，２０ｆと同様なアルミニウム合金からなり、ピストン往復動時の摺動性を向上させるため表面にコーティング層（例えばフッ素樹脂等から構成される）が形成されている。
【００３０】また、ピストン６と斜板２とを連結するスライディングシュー４，５は、斜板２の平板部２ｂ上を摺動するように平滑に仕上げられた平坦面４ａ，５ａと、連結部９，１０の球面凹部９ｓ，１０ｓと凹凸嵌合する球状凸面４ｂ，５ｂとを有しており、斜板２のみそすり回転運動をピストンの往復直線動に変換するようになっている。なお、球面凹部９ｓ，１０ｓは、一つの球面を形成するように加工されており、これにより斜板２の傾斜角度にかかわらず、ガタがないように連結されている。
【００３１】シリシダ室７の一端面には、冷媒を吸入するための吸入ポート３５と、冷媒を吐出するための吐出ポート３６と、吸入ポート３５および吐出ポート３６への冷媒の流通を制御する吸入弁および吐出弁が複数形成された弁形成プレート３７，３８を備えたバルブプレート３９とが設けられている。
【００３２】エバポレータからの帰環冷媒は、吸入室４０を通過し、吸入ポート３５を経由し、バルブプレート３７の図中左側にある弁形成プレート３７に形成された吸入弁の弾性的閉鎖力に抗して、吸入工程にあるシリンダ室７に流入するようになっている。一方、ピストンにより圧縮された冷媒は、吐出ポート３６を経由し、バルブプレート３７の図中右側にある弁形成プレート３８に形成された吐出弁の弾性的閉鎖力に抗して吐出され、吐出室４１に導かれるようになっている。
【００３３】さらに、リヤハウジング２０ｒ内には、クランク室３内の圧力状態を調整し、斜板２の傾斜角を調節するコントロールバルブＣｖが設置されている。このコントロールバルブＣｖは、帰還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室３内の圧力を調整することにより、斜板２の角度を変化させ、コンプレッサから吐出される冷媒量を調節し、コンプレッサの吸入圧が一定になるようにコントロールするものである。
【００３４】したがって、斜板２には、圧縮行程にあるピストン６から冷媒圧縮に伴う反力が加わり、ヒンジ機構Ｋの回りにモーメントＭ１が作用する。このモーメントＭ１は、斜板２のピン３０より遠い位置のピストン６の方が大きいため、図１における時計方向回りに作用する。また、ばねＢ１の弾撥力により、モーメントＭ2が反時計方向に作用する。なお、クランク室３と吸入室４０の圧力差によって生じるモーメントＭ３は、吸入室４０の圧力とクランク室３の圧力がほぼ等しくなっているため、無視できる。
【００３５】一方、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２は、冷媒圧縮に伴う反力によるモーメントＭ１を下回るように設定されているので、斜板２は、ヒンジ機構Ｋを中心として時計方向に作用するモーメントにより、傾斜角が大きくなる。その結果、ヒンジ機構Ｋのピン３０が、長孔２６ｂの上端に当接し、ピストン６のストロークが大きくなる。したがって、吐出冷媒量が増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量も増加し、熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出され、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれることになる。
【００３６】次に、斜板２の構成について説明する。
【００３７】斜板２は、鋳鉄製のジャーナル部２ａと高いヤング率の鋼製の平板部２ｂとを別体に形成し、この両者をねじ部Ｎにより連結して構成されている。つまり、この斜板２の平板部２ｂを、大きな圧縮反力に対抗しうる高いヤング率の材料、つまり、引張強度、曲げ剛性等の機械的強度が高い材料、具体的には、炭素鋼、合金鋼等の鋼により構成し、比較的力が加わらないジャーナル部２ａを構成する材料を鋳鉄製のものとしている。
【００３８】また、図２に示すように、スライディングシュー４，５と摺動自在に接触して挟持される平板部２ｂには、溶射被膜Ｌ１が形成されている。この被膜Ｌ１を形成する溶射金属は、アンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい銅合金からなる。この銅合金は、高荷重高速回転での軸受性能の面から、主成分として銅を８０％以上含み、錫を含有する合金としている。例えば、亜鉛および錫を含有するホワイトメタル系を使用することも可能である。また、溶射により被膜を形成しているため、斜板と被膜とは、メッキと異なり、強固な付着力を有するため耐久性に優れている。
【００３９】さらに、溶射被膜Ｌ１の上部には、固体潤滑剤が分散している薄膜からなる潤滑性薄膜Ｌ２を形成し、潤滑作用を向上させている。この固体潤滑剤は、潤滑性に優れた剪断されやすい層状構造を有する物質からなり、例えば黒鉛も使用可能だが、摩擦係数の面から二硫化モリブデンとしている。また、潤滑性薄膜Ｌ２は、例えば、固体潤滑剤を溶媒に分散し、直接塗布した後、例えば、自然乾燥あるいは焼成して溶媒を除去することにより、溶射被膜の表面に、固体潤滑剤を塗布含浸して形成することが可能である。
【００４０】次に、コンプレッサの作動について説明する。
【００４１】図外の電磁クラッチがオンされ、ベルトおよびプーリを介してエンジン（いずれも図示せず）により、シャフト１が回転する。これに伴って回転アーム２６が回転し、ヒンジ機構Ｋを介して、斜板２の回転を引き起こす。この際、斜板２がシャフト１に対して傾斜状態にあれば、斜板２はみそすり運動的に回動し、ピストン６の往復動を引き起こし、吸入ポート３５からシリンダ室７内に吸入された冷媒は、圧縮されて吐出ポート３６より吐出室４１に吐出される。
【００４２】なお、スライディングシュー４，５は、斜板２が回転しても斜板２の平板部２ａ上を摺動するのみであるので、ピストン６に回転力が伝達することはない。また、冷房サイクルにおける熱負荷が、予め定められた設定温度よりも高い場合には、冷媒の吸入圧力が高くなるが、コントロールバルブＣｖの作用により、クランク室１４に比較的高圧の吸入圧が導入されるため、内部圧は、吸入圧にほぼ等しくなる。
【００４３】したがって、吸入工程にあるピストン６は、前後の圧力差がほとんどなく、シリンダ室７内でスムーズに後退することが可能となり、ストロークが増大する。また、この状態で圧縮が行なわれると、吐出冷媒量が増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量も増加し、再度熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出されることになるため、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれる。
【００４４】一方、冷房サイクルにおける熱負荷が小さくなるか、あるいはコンプレッサが高速回転することにより冷媒が過剰になると、帰還冷媒の圧力は、十分なスーパーヒート量が得られず、低圧で帰還することになり、吸入室４０の圧力が低くなる。この場合には、コントロールバルブＣｖの作用により、ピストン６によって圧縮されて吐出ポート３６に導かれた高圧冷媒が、クランク室３に導入されることにより、クランク室３の内部圧力が高められる。
【００４５】そのため、ピストン６に加わる力のモーメントに差が生じ、ある時点で、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２と、クランク室３と吸入室４０の圧力差によって生じるモーメントＭ３との合計が、冷媒圧縮に伴った反力によるモーメントＭ１を上回り、ヒンジ機構Ｋを中心として反時計方向に作用するモーメントが発生し、斜板２の傾斜角を小さくする。その結果、ピストン６のストロークが小さくなり、吐出冷媒量は減少するところで、冷媒の吸入、圧縮および吐出は、上述したように、シャフト１に対して傾斜した斜板２と、シリンダ室７により摺動方向が規制されているピストン６とを、スライディングシュー４，５を介して摺動接触させて、斜板２のみそすり回転運動を、ピストン６の往復運動に変換することによりなされる。
【００４６】この場合に、潤滑が不十分であっても、斜板２には、溶射被膜Ｌ１および潤滑性薄膜Ｌ２が形成されているため、斜板２とスライディングシュー４，５との間に焼付きが発生しない。したがって、ピストン６が上死点位置または下死点位置にある場合でも、スライディングシュー４，５が球面凹部９ｓ，１０ｓのシャフト１側の端部近傍に乗り上げるようなことがなく、ましてや、スライディングシュー４，５が噛み込んでロックしたり、さらにはスライディングシュー４，５が脱落したりする事態を回避することができる。
【００４７】また、溶射被膜Ｌ１の表面の凹部あるいは被膜内部に形成される孔部に存在する潤滑剤は、斜板２とスライディングシュー４，５との摺動接触により、剥離除去されることはないため、長期に渡り潤滑作用を一定に保持することが可能であり、耐久性に優れている。
【００４８】本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００４９】例えば、上述した実施の形態では、容量可変斜板式コンプレッサを例に挙げてこれまで説明したが、本願内容は、容量可変式のコンプレッサのみならず、固定容量の斜板式のコンプレッサにも適用できることはもちろんである。また、ピストンは、斜板との連結部の軸方向両側にそれぞれ頭部を有するいわゆる両頭式のものにも適用可能である。
【００５０】また、上述した実施の形態では、フロントハウジング２０ｆの内周面に形成された凹状部８３は、各ピストン６の回り止め部８２ごとに対向して、異なる中心軸を中心とした円弧凹面８３ａが形成されているが、この円弧凹面８３ａを、フロントハウジング２０ｆの内周面に沿って全周にわたって形成される円筒内面の全部または一部を構成し、中心軸をシャフト１の中心軸と一致させることも可能である。
【００５１】さらに、上述した実施の形態では、固体潤滑剤を例に挙げてこれまで説明したが、摺動条件に応じて潤滑油を適用できることはもちろんであり、潤滑油に固体潤滑剤を添加して用いることも可能である。また、固体潤滑剤を分散する溶媒に、適当な樹脂を結合剤として含有させて、溶射被膜の表面に固定することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、それぞれの請求項に記載された構成によって、次のような効果が得られることになる。
【００５３】請求項１に記載されている構成にあっては、斜板の表面に形成した被膜に潤滑剤を塗布含浸して潤滑作用を改善する一方、被膜を形成する金属の熱伝導度を大きくし摩擦熱による局所的な温度上昇を引き起こし難くしているため、焼付き防止性を改善させることができる。また、斜板と強固な付着力を有する溶射被膜を形成しているため、耐久性に優れている。
【００５４】請求項２に記載の発明は、アンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい銅合金を、溶射用の金属として使用しているため、焼付き防止性を向上させることができる。
【００５５】請求項３に記載の発明は、高荷重高速回転でのアンティフリクション性が良好でかつ熱伝導度が大きい、銅を主成分とし、錫を含有する合金を、溶射用の金属として使用しているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【００５６】請求項４に記載の発明は、剪断されやすい層状構造を有する固体潤滑剤を、溶射被膜の表面に塗布含浸して潤滑作用を向上させているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【００５７】請求項５に記載の発明は、摩擦係数が低くかつ剪断されやすい層状構造を有する固体潤滑剤である二硫化モリブデンを、溶射被膜の表面に塗布含浸して潤滑作用を向上させているため、焼付き防止性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】 図１の要部拡大説明図である。
【図３】 従来の容量可変斜板式コンプレッサの概略断面図である。
【図４】 図３の要部拡大図である。
【図５】 図４の要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１…シャフト、
２…斜板、
２ａ…ジャーナル部
２ｂ…平板部、
３…クランク室、
４，５…スライディングシュー、
４ａ，５ｂ…円形平面部、
６…ピストン、
７…シリンダ室、
９，１０…連結部、
９ｓ，１０ｓ…球面凹部、
Ｌ１…溶射被膜、
Ｌ２…潤滑性薄膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 クランク室（３）を挿通し回転可能に軸架されたシャフト（１）と、前記クランク室（３）に配置され前記シャフト（１）に連結された斜板（２）と、前記シャフト（１）の回転を前記斜板（２）に伝達するヒンジ機構（Ｋ）と、前記斜板（２）が内部で摺動し得るようにスライディングシュー（４，５）を介して連結される連結部（９，１０）が形成されシリンダ室（７）の内部を軸方向に往復動される複数のピストン（６）とを有する斜板式コンプレッサにおいて、前記斜板（２）は、前記スライディングシュー（４，５）と摺動自在に接触して挟持される平板部（２ｂ）が形成されており、当該平板部（２ｂ）は、熱伝導度が大きい金属を溶射し形成された溶射被膜（Ｌ１）を有しており、当該溶射被膜（Ｌ１）の表面に、潤滑剤が塗布含浸されていることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
【請求項２】 前記金属は、銅合金であることを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項３】 前記銅合金は、銅を主成分とし、錫を含有することを特徴とする請求項２に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項４】 前記潤滑剤は、層状構造を有する固体潤滑剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項５】 前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンであることを特徴とする請求項４に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項１】 クランク室（３）を挿通し回転可能に軸架されたシャフト（１）と、前記クランク室（３）に配置され前記シャフト（１）に連結された斜板（２）と、前記シャフト（１）の回転を前記斜板（２）に伝達するヒンジ機構（Ｋ）と、前記斜板（２）が内部で摺動し得るようにスライディングシュー（４，５）を介して連結される連結部（９，１０）が形成されシリンダ室（７）の内部を軸方向に往復動される複数のピストン（６）とを有する斜板式コンプレッサにおいて、前記斜板（２）は、前記スライディングシュー（４，５）と摺動自在に接触して挟持される平板部（２ｂ）が形成されており、当該平板部（２ｂ）は、熱伝導度が大きい金属を溶射し形成された溶射被膜（Ｌ１）を有しており、当該溶射被膜（Ｌ１）の表面に、潤滑剤が塗布含浸されていることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
【請求項２】 前記金属は、銅合金であることを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項３】 前記銅合金は、銅を主成分とし、錫を含有することを特徴とする請求項２に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項４】 前記潤滑剤は、層状構造を有する固体潤滑剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサ。
【請求項５】 前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンであることを特徴とする請求項４に記載の斜板式コンプレッサ。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【公開番号】特開平９−２０９９２６
【公開日】平成９年（１９９７）８月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−１３１４６
【出願日】平成８年（１９９６）１月２９日
【出願人】（０００００４７６５）カルソニック株式会社 (3,404)
【公開日】平成９年（１９９７）８月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）１月２９日
【出願人】（０００００４７６５）カルソニック株式会社 (3,404)
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