(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボアを並設したシリンダブロックと、内部にクランク室を形成してシリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウジングと、該シリンダブロックとフロントハウジングに支承された駆動軸と、吸入室及び吐出室を画設してシリンダブロックの後端を閉塞するリヤハウジングと、駆動軸と共に回転する斜板に一対のシューを介して連係し上記ボア内を直動する片頭ピストンとを備えた斜板式圧縮機において、上記片頭ピストンは上記ボアと摺接する嵌合面のうち、先端部に特定された有効シール長の全周域並びに圧縮、吐出時にサイドフォースが集中する下方及び側方の局限域にのみ、耐摩耗性皮膜が被装されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
上記耐摩耗性皮膜が左右両側方の局限域を含んで被装されている請求項１記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
上記片頭ピストンの基端部には上記クランク室の内壁と摺接するローリング防止面が形成され、上記耐摩耗性皮膜が該ローリング防止面を含んで被装されている請求項１又は２記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
上記耐摩耗性皮膜がコーティングによる樹脂皮膜である請求項１、２又は３記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
上記耐摩耗性皮膜がめっきによる金属皮膜である請求項１、２又は３記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は斜板式圧縮機に係り、詳しくは駆動軸と共に回転する斜板に一対のシューを介して連係した片頭ピストンが、シリンダボア内を直動することによってガス圧縮を行うようにした斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に駆動軸と共に回転する斜板に一対のシューを介して連係したピストンを有する型式の圧縮機としては、前後に対設したシリンダボア内を両頭形のピストンが直動するいわゆる両頭斜板式圧縮機が古くより知られているが、例えば特開昭６０ー１７５７８３号公報に開示されているように、シューを介して斜板に連係した片頭ピストンが、一方側にのみ並設されたシリンダボア内を直動する型式の斜板式圧縮機もまた知られている。
【０００３】
一方、小型軽量化に強い要求のある車両空調用圧縮機などでは、他の構成要素と共にピストンにもアルミ合金が多用されており、このアルミ合金の耐用性強化策として、例えば実開昭５７−１７４７７０号公報に開示されているように、シリンダボアと摺接するピストンの全表面に低摩擦性合成樹脂を基材とした潤滑皮膜を形成することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、シリンダボアと摺接する片頭ピストンの素地上に均一に樹脂コーティングを施したものでは、一般に耐用性の強化と共にガス漏れをなるべく抑制するようシリンダボアとの嵌合遊隙も極力小さく設定されている。
しかしながら、シューを介して斜板と連係するこの種の片頭ピストンは、圧縮機の構造上、コンロッドによって連節される揺動板式圧縮機のそれに比して嵌合長がかなり長いため、むしろ過剰ともいえるシール作用が逆にオイルを含んだブローバイガスの漏出を阻み、その結果、クランク室内のオイルが不足して摺動部分に潤滑不良を生じたり、一方、空調システム側ではオイルレートが下らないために冷房能力に支障を生じる。また、実質的に過大となっているピストンの摺動面積が消費動力に及ぼす潜在的影響も全く無視しえない問題の一つである。
【０００５】
本発明は、片頭ピストンの耐用性強化と同時に、圧縮機の信頼性及び冷房能力の向上を図ることを解決すべき技術課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題解決のため、複数のボアを並設したシリンダブロックと、内部にクランク室を形成してシリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウジングと、該シリンダブロックとフロントハウジングに支承された駆動軸と、吸入室及び吐出室を画設してシリンダブロックの後端を閉塞するリヤハウジングと、駆動軸と共に回転する斜板に一対のシューを介して連係し上記ボア内を直動する片頭ピストンとを備えた斜板式圧縮機において、上記片頭ピストンは上記ボアと摺接する嵌合面のうち、先端部に特定された有効シール長の全周域並びに圧縮、吐出時にサイドフォースが集中する下方及び側方の局限域にのみ、耐摩耗性皮膜が被装されていることを特徴としている。
【０００７】
好適な態様において、上記耐摩耗性皮膜が左右両側方の局限域を含んで被装されている。
好適な態様において、上記片頭ピストンの基端部には上記クランク室の内壁と摺接するローリング防止面が形成され、上記耐摩耗性皮膜が該ローリング防止面を含んで被装されている。
【０００８】
なお、上記下方及び側方とは、駆動軸心に立てた垂直線上にボア中心が符合した状態における同ボア内のピストン姿勢を基準としている。
【０００９】
【作用】
すなわち、本発明の圧縮機における片頭ピストンは、ボアと摺接する嵌合面のうち、先端部に特定された有効シール長領域と、圧縮吐出時にサイドフォースが集中する局限域にのみ耐摩耗性皮膜が被装され、他の領域は素地のままに残されて、ピストンの有効径とは膜厚相当分の格差が与えられている。したがって、シール長の短縮に基づいて得られる適度のブローバイガス量が、クランク室内要素の潤滑や空調システム側のオイルレートの引下げに十分な役割を果すともに、斜板を通じてピストンに作用するモ−メント荷重の受承に必要な最小領域を除き、ピストン嵌合面の皮膜は大幅に欠落されているので、ピストンの耐用性を損うことなく摺動面積が縮小されて、消費動力の低減にも巧みに貢献することができる。
【００１０】
なお、耐摩耗性皮膜が左右両側方の局限域を含んで被装されたものでは、搭載車両によって駆動軸の回転方向が逆転した場合でも即座に対応でき、また、ピストン基端部のローリング防止面にも同様に耐摩耗性皮膜を被装したものでは、ピストンのトータル的耐用度を一層高めることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を斜板式圧縮機に具体化した実施例を図面に基づいて説明する。
図１において、１はシリンダブロックであって、該シリンダブロック１の前端側はフロントハウジング２によって閉塞され、同後端側は弁板４を介してリヤハウジング３によって閉塞されるとともに、これらは通しボルト２１により共締めされている。シリンダブロック１とフロントハウジング２とによって形成されるクランク室５内には軸心方向に延在する駆動軸６が収容されて、ラジアル軸受７ａ、７ｂにより回転自在に支持されている。そして該駆動軸６の前端は、例えば図示しない電磁クラッチ及び伝動機構を介して自動車エンジンに連結されている。また、シリンダブロック１には該駆動軸６を囲繞する位置に複数個のボア８が穿設されており、各ボア８には片頭ピストン９がそれぞれ往復動可能に嵌挿されている。なお、７ｃは軸封装置である。
【００１２】
クランク室５内において、駆動軸６にはロータ１０がフロントハウジング２との間にスラスト軸受１１を介して同期回転可能に結合され、ロータ１０の後方には斜板１２が嵌合されている。そして、該斜板１２はロータ１０との間に介装された押圧ばね１３により常に後方に向け付勢されている。
斜板１２には、両端面外周側に平滑な摺動面１２ａが形成され、摺動面１２ａには半球状のシュ−１４、１４が当接されており、これらシュ−１４、１４の凸球面は片頭ピストン９の凹球面と係合されている。
【００１３】
また、斜板１２の摺動面１２ａより内方域のロータ１０側には、一対のブラケット１２ｂ、１２ｂが該斜板１２の上死点位置Ｄを跨いで突設され、各ブラケット１２ｂ、１２ｂにはガイドピン１２ｃ、１２ｃの基端が固着されるとともに、各ガイドピン１２ｃ、１２ｃの先端には球体部１２ｄ、１２ｄが形成されている。かくして本圧縮機では、ブラケット１２ｂ、１２ｂ、ガイドピン１２ｃ、１２ｃ及び球体部１２ｄ、１２ｄにより、ヒンジ機構Ｋの一部を構成している。
【００１４】
斜板１２の中心部には駆動軸６上で該斜板１２の傾角変位を許容する屈折状の貫通孔２０が設けられており、また、斜板１２の下死点領域におけるロータ１０側には、駆動軸６の軸心から径外方向に延在され、かつロータ１０側のシュ−１４を回避しつつ摺動面１２ａを覆蔽するカウンタウェイト１５がリベットなどにより装着されている。そして該斜板１２は、カウンタウェイト１５よりも中心寄りの前端面１２ｅがロータ１０の後端面１０ａと当接することにより最大傾角が規制される一方、後端面の座繰孔部がサークリップ２２と当接することにより最小傾角が規制されている。
【００１５】
また、ロータ１０の上部には、上記ヒンジ機構Ｋの残部を構成する一対の支持アーム１７、１７が各ガイドピン１２ｃ、１２ｃと整合するよう軸心方向後方に突出され、各支持アーム１７、１７の先端部には、駆動軸６の軸心と斜板１２の上死点位置Ｄとで決定される面と平行に、かつ駆動軸６の軸心に対して外方から近づく向きにガイド孔１７ａ、１７ａが貫設されている。これらガイド孔１７ａ、１７ａの向きは、斜板１２の傾角変位にかかわらずピストン９の上死点位置が不動に保たれるよう設定されており、各ガイド孔１７ａ、１７ａ内には、それぞれガイドピン１２ｃ、１２ｃの球体部１２ｄ、１２ｄが摺動可能に挿入されている。
【００１６】
リヤハウジング３内には、吸入室３０及び吐出室３１が画設され、弁板４にはボア８に対応して吸入ポート３２及び吐出ポート３３が開口されており、弁板４とピストン９との間に形成される圧縮室が吸入ポート３２及び吐出ポート３３を介して吸入室３０及び吐出室３１に連通されている。そして弁板４には各吸入ポート３２及び吐出ポート３３を開閉する図示しない吸入弁及び吐出弁が装着されている。なお、３５はクランク室５と吸入圧領域（吸入室）３０とを連通する絞り付抽気通路である。
【００１７】
図２〜図５は、本発明の特徴的構成である片頭ピストン９を示すもので、アルミ合金を基材とした該片頭ピストン９はボア８と摺接する嵌合面のうち、先端部に特定された有効シール長Ｌの全周域Ｔ並びに圧縮、吐出時にサイドホースＦM1、ＦM2が集中する下方及び側方の長手方向に延びる局限域Ｔ1 、Ｔ2 にのみ、フッソ樹脂（ＰＴＦＥ）からなる耐摩耗性皮膜Ｓ（細粒表示）が被装され、他の領域はマスキング等により素地のままに残されて、片頭ピストン９の有効径とは図５に示す膜厚ｈ分の格差が与えられている。なお、ここに下方及び側方とは、駆動軸心Ｏに立てた垂直線Ｘ上にボア中心Ｐが符合した状態における同ボア８内のピストン姿勢を基準としており（図４）、図２は基準姿勢の片頭ピストンの正面図、図３は同平面図である。
【００１８】
さて、ここで圧縮機の圧縮及び吐出行程の際、片頭ピストン９に作用するモ−メント荷重について説明する。
すなわち、片頭ピストン９による冷媒ガスの圧縮及び吐出行程においては、図２に示す片頭ピストン９の頸部が斜板１２の回転揺動によりシュー１４を介して軸線方向の圧縮力Ｆ1 と、これに直交する方向の分力Ｆ2 を受けるため、片頭ピストン９はボア８内で図示反時計回りのモ−メントＭを受けることになる。その結果、圧縮行程では図３に示すように、片頭ピストン９の側方の局限域Ｔ2 にサイドホースＦM2  が作用し、同時に先端部の他側方部分にもサイドホースＦM2’が作用する。吐出行程においては図２に示すように、片頭ピストン９の下方の局限域Ｔ1 にサイドホースＦM1が作用し、同時に先端部の上方部分にもサイドホースＦM1’が作用する。
【００１９】
しかしながら、上述のように圧縮、吐出行程中、片頭ピストン９にサイドホースＦM1他が作用する最小局限域Ｔ1 、Ｔ2 及び先端部に特定された有効シール長Ｌの全周域Ｔは、すべて耐摩耗性皮膜Ｓによってカバーされ、十分な耐用性の強化が図られている。なお、ボア８との嵌合遊隙は被装された耐摩耗性皮膜Ｓの表層面を研削することにより適宜調整される。
【００２０】
したがって、圧縮機が起動されて冷媒ガスの圧縮仕事が開始されると、有効シール長Ｌの短縮に基づいて得られる適度のブローバイガス量がクランク室５内に存在する摺動要素や軸封装置７ｃの潤滑確保に寄与する一方、空調システム側のオイルレートを引下げて冷房能力の低下を良好に防止する。しかも斜板１２を通じて片頭ピストン９に作用するモ−メント荷重の受承に必要な最小局限域Ｔ1 、Ｔ2 を除き、該片頭ピストン９の嵌合面に被装された耐摩耗性皮膜Ｓは大幅に欠落されているので、耐用性を損うことなく実質的な摺動面積が縮小されて消費動力の低減にも巧みに貢献することができる。
【００２１】
また、図５に示すように、耐摩耗性皮膜Ｓが上記側方の局限域Ｔ2 と対称的な他側方の局限域Ｔ3 にも同様に被装されたものでは、搭載車両により駆動軸６の回転方向Ｒが逆転してサイドホースＦM2の作用側が転移した場合でも、兼用形として即座に対応しうる利点がある。また、局限域Ｔ1 とＴ2 が互いの方向に領域を拡張して一つの領域として被装されたものでは、素地の面積が減少す反面被装作業が容易となる利点がある。
【００２２】
さらに図２に示すように、片頭ピストン９の基端部に大きな曲率半径を有してクランク室５の内壁と摺接するローリング防止面９ａが配設されたものでは、該ローリング防止面９ａにも同様に耐摩耗性皮膜Ｓを被装することにより、片頭ピストン９のトータル的耐用度を一層高めることができる。なお、上述した実施例は、フッソ樹脂（ＰＴＦＥ）からなる耐摩耗性皮膜Ｓについて説明したが、必ずしも樹脂皮膜に限るものでなく、例えばＮｉ−Ｂ、又はＮｉ−Ｐ等めっきによる金属皮膜に置換えて実施することも当然に可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、ボアと摺接する片頭ピストンの嵌合面のうち、先端部に特定された有効シール長の全周域並びに圧縮、吐出時にサイドフォースが集中する下方及び側方の局限域にのみ、耐摩耗性皮膜を被装したものであるから、適度のブローバイガス量の保証が、クランク室内要素の潤滑や冷房能力の確保に十分な役割を果すばかりでなく、実質的な摺動面積が巧みに縮小されて、皮膜による高い耐用性を堅持したまま消費動力の低減に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る圧縮機の全容を示す断面図。
【図２】同実施例に係る基準姿勢状態の片頭ピストンを示す正面図。
【図３】同実施例に係る基準姿勢状態の片頭ピストンを示す平面図。
【図４】片頭ピストンの基準姿勢を示す説明図。
【図５】図２における片頭ピストンのＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１はシリンダブロック、２はフロントハウジング、３はリヤハウジング、５はクランク室、６は駆動軸、８はボア、９は片頭ピストン、９ａはローリング防止面、１２は斜板、１４はシュー、Ｔは有効シール長の全周面、Ｔ1 〜Ｔ3 は嵌合面の局限域、Ｓは耐摩耗性皮膜
【図１】
0003640088.tif 000002
【図２】
0003640088.tif 000003
【図３】
0003640088.tif 000004
【図４】
0003640088.tif 000005
【図５】
0003640088.tif 000006