(57)【要約】【課題】高い耐久性を維持したまま小型化することができるシューを提供する。【解決手段】シュー３０は、前記斜板５に当接する接触面１３８を有する底部３２と、前記ピストン凹部１３に当接するバンド部１３１を有する頂部３１と、前記底部３２と前記頂部３１との間に設けられた筒状部１３６と、を有する。 前記接触面１３８の外周縁は、底面視において円形状となる。前記底部３２は、底面視において、前記接触面１３８の中心と同心の円形状からなるシュー凹部１５０を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する斜板とピストン凹部を有するピストンとの間に設けられたシューであって、
前記斜板に当接する接触面を有する底部と、
前記ピストン凹部に当接するバンド部を有する頂部と、
前記底部と前記頂部との間に設けられた筒状部と、
を備え、
前記接触面の外周縁は、底面視において円形状となり、
前記底部は、底面視において、前記接触面の中心と同心の円形状からなる凹部を有することを特徴とするシュー。
【請求項２】
前記凹部の外周縁の直径は、前記接触面の外周縁の直径の０．４倍以下となっていることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
【請求項３】
前記凹部の周縁内方の領域は、前記凹部の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のシュー。
【請求項４】
前記凹部は断面において三角形状となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシュー。
【請求項５】
前記凹部内の領域の幅は、前記凹部の幅の１．５倍以上２倍以下となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板とピストンとの間に設けられるシューに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に設けられ、回転する回転軸と、回転軸の周縁に傾斜して設けられ、回転軸とともに回転する斜板と、斜板を外周縁近傍で挟み、斜板が回転することによって回転軸方向に往復するピストンと、斜板とピストンとの間に設けられたシューとを有している。なお、シューは、斜板に当接する平坦面と、ピストンに設けられた凹部内で揺動自在に保持された球面とを有している。
【０００３】
シューの軽量化を図るために、中空状に形成するとともに、平坦面の肉厚が略同一厚さであり、球面の肉厚が頂部に向かって次第に薄くなるように形成されているものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、膜厚を均一にするために特許文献１に示すように中空の形を変えると、シューの強度が小さくなってしまい、小型化されたシューでは耐久性が乏しく、実用化することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高い耐久性を維持したまま小型化することができるシューを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシューは、
回転する斜板とピストン凹部を有するピストンとの間に設けられたシューであって、
前記斜板に当接する接触面を有する底部と、
前記ピストン凹部に当接するバンド部を有する頂部と、
前記底部と前記頂部との間に設けられた筒状部と、
を備え、
前記接触面の外周縁が、底面視において円形状となり、
前記底部が、底面視において、前記接触面の中心と同心の円形状からなる凹部を有してもよい。
【０００８】
本発明によるシューにおいて、
前記凹部の外周縁の直径は、前記接触面の外周縁の直径の０．４倍以下となってもよい。
【０００９】
本発明によるシューにおいて、
前記凹部の周縁内方の領域は、前記凹部の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなってもよい。
【００１０】
本発明によるシューにおいて、
前記凹部は断面において三角形状となってもよい。
【００１１】
本発明によるシューにおいて、
前記凹部内の領域の幅は、前記凹部の幅の１．５倍以上２倍以下となってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明において、底部がシュー凹部を有する態様を採用した場合には、シュー凹部によって潤滑油を保持することができ、潤滑性の向上を期待できる。特に、底部が底面視において接触面の中心と同心の円形状からなる態様を採用した場合には、自転しているシューに対して一定の力を斜板から伝達することができ、シューの自転運動を円滑に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機の動作方法を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューと斜板との関係を示す側方図。
【図３】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図４】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューと仮想球面との関係等を示す側方図。
【図５】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューを示す底面図。
【図６】本発明の実施の形態の変形例による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図７】本発明の実施の形態の別の変形例による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図８】本発明の実施の形態のさらに別の変形例による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図９】従来の斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る斜板式圧縮機及び斜板式圧縮機用シュー３０（以下「シュー３０」という。）の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態によるシュー３０は、例えば自動車などのエアーコンプレッサなどに用いることができる。本実施の形態では、シュー３０の底部３２から頂部３１に向かう方向及び頂部３１から底部３２に向か方向（図３の上下方向）をシュー３０の厚み方向と呼び、厚み方向を法線する面内方向（図３の左右方向及び紙面の表裏方向）を「面内方向」と呼ぶ。底部３２から頂部３１に向かって見た場合を底面視という。シュー３０の高さ方向は厚み方向と合致し、「高さ位置が高い」とは図３における上方向に位置していることを意味している。
【００１５】
図１に示すように、斜板式圧縮機は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に設けられ、（図１の矢印Ｃ方向に）回転する回転軸２と、回転軸２の周縁に傾斜して設けられて回転軸２とともに回転する斜板５と、斜板５を外周縁近傍で挟み、斜板５が回転することによって回転軸２の延在する方向に往復するピストン７と、斜板５とピストン７との間に設けられたシュー３０とを有している。なお、図１におけるシュー３０は模式的に示している。
【００１６】
このうち、ハウジング２０は、図１に示すように、ピストン７を周縁から覆う一対のシリンダブロック１ａ，１ｂと、シリンダブロック１ａ，１ｂの一端に連結されたフロントカバー９と、シリンダブロック１ａ，１ｂの他端に連結されたリアカバー１１とを有している。なお、シリンダブロック１ａ，１ｂとフロントカバー９との間には、第一バルブプレート８ａが設けられ、シリンダブロック１ａ，１ｂとリアカバー１１との間には、第二バルブプレート８ｂが設けられている。また、一対のシリンダブロック１ａ，１ｂは、ボルト（図示せず）によって連結されている。
【００１７】
なお、図１に示すように、第一バルブプレート８ａには、冷凍冷媒（例えば、フロンガスなど）を吐出する吐出管（図示せず）に連結した第一吐出弁２１ａと、冷凍冷媒が供給される吸入管（図示せず）に連結した第一吸入弁２２ａが設けられている。 また、第二バルブプレート８ｂには、冷凍冷媒を吐出する吐出管（図示せず）に連結した第二吐出弁２１ｂと、冷凍冷媒が供給される吸入管（図示せず）に連結した第二吸入弁２２ｂが設けられている。なお、冷凍冷媒にはミスト状の潤滑油が少量包含されている。そして、この潤滑油は、斜板５とシュー３０との間及びシュー３０とピストン７との間に供給される。
【００１８】
また、図１に示すように、回転軸２は、シリンダブロック１ａ，１ｂに軸受け３，４を介して回転自在に保持されている。また、回転軸２は、回転軸２を駆動する駆動部（図示せず）に連結されている。
【００１９】
また、図１に示すように、一対のシリンダブロック１ａ，１ｂと、第一バルブプレート８ａと、第二バルブプレート８ｂと、回転軸２とによって、回転軸２方向に往復移動するピストン７が収納された圧縮室６が形成されている。
【００２０】
また、図２に示すように、斜板５とピストン７との間に設けられたシュー３０は、斜板５に当接する底部３２と、ピストン７に当接する頂部３１とを有している。
【００２１】
図１に示すように、ピストン７には凹部（以下「ピストン凹部」ともいう。）１３が設けられ、当該ピストン凹部１３内で、シュー３０は揺動自在に保持されている。具体的には、図１に示すように、シュー３０の頂部３１がピストン凹部１３内で揺動自在に保持されている。
【００２２】
また、図３に示すように、シュー３０の頂部３１は、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で、ピストン凹部１３と接触する接触面１３１ａを有するバンド部１３１と、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で凹部１３と接触しない非接触面１３２ａを有する非接触部１３２とを有している。頂部３１は接頭形状となり、バンド部１３１の上面は平坦面１３３を有してもよい。このような態様を採用することで、シュー３０を軽量化できるだけではなく、頂部３１側において、ピストン凹部１３とシュー３０との間に潤滑油を効率よく取り込むことができる。
【００２３】
シュー３０の底部３２の外周縁部は頂部３１側に向かって傾斜してもよい。この態様を採用する場合には、底部３２は、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で斜板５と接触する接触面１３８と、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で斜板５と接触しない非接触面１３９とを有することになる。
【００２４】
図４に示すように、シュー３０は、ピストン凹部１３の内周面に合致する半径Ｒを有する仮想球面に収まる形状となっている。より具体的には、バンド部１３１の外周面は仮想球面に合致し、その他の部分は仮想球面よりも内方に位置づけられることになる。
【００２５】
図３に示すように、シュー３０は頂部３１と底部３２との間に設けられた中間部である筒状部１３６を有してもよい。筒状部１３６は、頂部３１から底部３２に向かって連続的に直径が大きくなってもよい。但し、このような態様に限られることはなく、図８に示すように筒状部１３６は頂部３１と底部３２との間で同じ直径となっていてもよいし、図７に示すように筒状部１３６は頂部３１から底部３２に向かって連続的に直径が小さくなってもよい。
【００２６】
図３に示すように、底部３２は凹部（以下「シュー凹部」ともいう。）１５０を有してもよい。図５に示すように、底部３２の接触面１３８の外周縁は底面視において円形状となってもよい。シュー凹部１５０は底面視において接触面１３８の中心と同心の円形状となってもよい。
【００２７】
円形状からなるシュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２は、接触面１３８の外周縁の直径ｄ１の０．４倍以下となってもよい。
【００２８】
図３に示すように、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１も斜板５と接触する接触領域を構成してもよいが、図６に示すように、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１は、シュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなり、斜板５と接触しない非接触領域となってもよい。図６に示す態様では、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１は、シュー凹部１５０の周縁外方の領域である接触面１３８よりも「ｆ」だけ高さが高くなっている。
【００２９】
なお、本実施の形態の筒状部１３６は、一例として、従前から用いられている図９に示すようなシュー３０の外周部を接頭円錐状に除去することで形成されてもよい。
【００３０】
《効果》
次に、このような構成からなる本実施の形態の効果について述べる。
【００３１】
まず、回転軸２に連結したモータ等の駆動部（図示せず）が、回転軸２を（図１（ａ）の矢印Ｃ方向に）回転駆動する。このように、回転軸２が回転駆動されることによって、回転軸２に傾斜して設けられた斜板５が回転する（図１（ａ）参照）。この際、斜板５は、ピストン凹部１３内に設けられたシュー３０の底部３２に接触しながら回転する（図１（ａ）参照）。
【００３２】
また、このように斜板５が回転することによって、ピストン７が回転軸２方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ1方向）に直線運動する（図１（ａ）参照）。この際、ピストン凹部１３内に配置されたシュー３０の頂部３１は、ピストン凹部１３内を図１（ａ）の矢印Ｃ1方向に揺動する（図１（ａ）参照）。
【００３３】
このように、ピストン７が回転軸２方向の一方向に直線運動する際、ピストン７と第二バルブプレート８ｂとの間で圧縮された冷凍冷媒の圧力が、第二バルブプレート８ｂに連結された吐出管（図示せず）内の冷凍冷媒の圧力より大きくなると、圧縮室６内の冷凍冷媒が第二吐出弁２１ｂを介して吐出管に吐出される（図１（ａ）参照）。また、圧縮室６の一端に設けられた第一吸入弁２２ａを介して、吸入管（図示せず）から圧縮室６内にミスト状の潤滑油を含有する冷凍冷媒が吸入される（図１（ａ）参照）。なお、この際、第一バルブプレート８ａに設けられた第一吐出弁２１ａ及び第二バルブプレート８ｂに設けられた第二吸入弁２２ｂは、閉鎖している（図１（ａ）参照）。
【００３４】
次に、回転軸２に連結した駆動部が、さらに（図１（ｂ）の矢印Ｃ方向に）回転軸２を回転駆動すると、回転軸２に傾斜して設けられた斜板５がさらに回転される（図１（ｂ）参照）。この際、斜板５は、ピストン凹部１３内に設けられたシュー３０の底部３２に接触しながら回転する（図１（ｂ）参照）。
【００３５】
また、このように斜板５がさらに回転することによって、ピストン７が回転軸２方向であって上述とは反対側の方向（図１（ｂ）の矢印Ｍ2方向）に直線運動する（図１（ｂ）参照）。この際、ピストン凹部１３内に配置されたシュー３０の頂部３１は、ピストン凹部１３内を矢印Ｃ2方向に揺動する（図１（ｂ）参照）。
【００３６】
このように、ピストン７が回転軸２方向の他方向に直線運動する際、ピストン７と第一バルブプレート８ａとの間で圧縮された冷凍冷媒の圧力が、第一バルブプレート８ａに連結された吐出管内の冷凍冷媒の圧力より大きくなると、圧縮室６内の冷凍冷媒が第一吐出弁２１ａを介して吐出管に吐出される（図１（ｂ）参照）。また、圧縮室６の他端に設けられた第二吸入弁２２ｂを介して、吸入管から圧縮室６内にミスト状の潤滑油を含有する冷凍冷媒が吸入される（図１（ｂ）参照）。なお、この際、第二バルブプレート８ｂに設けられた第二吐出弁２１ｂ及び第一バルブプレート８ａに設けられた第一吸入弁２２ａは、閉鎖している（図１（ｂ）参照）。
【００３７】
その後は、上述の工程を順次繰り返して行う。上述のように、回転軸２が駆動部によって回転することによって斜板５が回転し、ピストン７を往復運動させることができる。このため、斜板式圧縮機は、圧縮室６内で冷凍冷媒を圧縮して吐出するとともに、吸入管から圧縮室６内に冷却冷媒を吸入することができる。
【００３８】
上述のようにピストン７が往復運動されている間、シュー３０とシュー凹部１５０との間に潤滑油が供給されることになる。本実施の形態では、筒状部１３６とシュー凹部１５０との間に空間が確保されていることから、筒状部１３６とシュー凹部１５０との間で潤滑油を保持することができる。
【００３９】
底部３２がシュー凹部１５０を有する態様を採用した場合には、シュー凹部１５０によって潤滑油を保持することができ、潤滑性の向上を期待できる。特に、底部３２が底面視において接触面１３８の中心と同心の円形状からなる態様を採用した場合には、自転しているシュー３０に対して一定の力を斜板５から伝達することができ、シュー３０の自転運動を円滑に行わせることができる。なお、シュー３０の自転運動は、シュー３０の底面と斜板５との接触面との周速差によってもたらされることから、接触面１３８の中心とシュー凹部１５０の中心とが同心となっていなければ、自転している際に斜板５からシュー３０の底面に加わる力が変動してしまい、シュー３０の自転運動が安定しないことが生じ得る。
【００４０】
シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２が接触面１３８の外周縁の直径ｄ１の０．４倍以下とすることで（図５参照）、底部３２の周縁外方において接触面１３８を確保することができ、斜板５と接触面１３８との間の摩擦を低減することができる。なお、シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２が接触面１３８の外周縁の直径ｄ１の０．４倍よりも大きくなると、斜板５とシュー３０の底部３２との間の接触バランスをうまくとることができないことがあることから、シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２を接触面１３８の外周縁の直径ｄ１の０．４倍以下とすることは有益である。
【００４１】
図６に示すように、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっている態様を採用した場合には、シュー３０を軽量化できるとともに、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１と斜板５との間でも潤滑油を保持することができる点で有益である。また、図９に示すような従来のシュー３０の底面を確認すると中心部において傷が入っていることがあり、シュー３０の底面の中心部に余計な力が斜板５からかかっていることが推測される。この点、本態様のようにシュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっている態様を採用した場合には、シュー３０の底面の中心部に余計な力がかからず、その結果として、シュー３０を効率よく自転させることができる。
【００４２】
また、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっている態様を採用した場合には、シュー凹部１５０の直径や太さ等を含む大きさが斜板５と底部３２との接触面積を決めることになる。この点、シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２を接触面１３８の外周縁の直径ｄ１の０．４倍以下とすることで、斜板５と底部３２との接触面積を比較的広く保つことができる点で有益である。
【００４３】
図５に示すシュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３はシュー凹部１５０の幅ｄ４の１．５倍以上２倍以下となってもよい。このような態様を採用した場合には、シュー凹部１５０の幅ｄ４をある程度確保することができ、ひいては底部３２における潤滑油の保持を効果的に行うとともに、シュー３０の自転運動を円滑に行うことができる。シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２は、シュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３とシュー凹部１５０の幅ｄ４の２倍によって構成され、つまりｄ２＝ｄ３＋ｄ４×２となるが、シュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３がシュー凹部１５０の幅ｄ４の１．５倍以上２倍以下となる態様を採用することで、底部３２における潤滑油の保持を効果的に行うとともに、シュー３０の自転運動を円滑に行うことができる。シュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３がシュー凹部１５０の幅ｄ４の１．５倍未満となると、シュー凹部１５０内の領域が小さくなりすぎてシュー３０の自転運動の円滑性が下がってしまうことがある。他方、シュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３がシュー凹部１５０の幅ｄ４の２倍よりも大きくなると、シュー凹部１５０内での潤滑油の保持効果が下がってしまう。このため、シュー凹部１５０内の領域の幅ｄ３がシュー凹部１５０の幅ｄ４の１．５倍以上２倍以下となることは有益である。
【００４４】
図３及び図６に示すようにシュー凹部１５０は断面において三角形状となってもよい。このような態様を採用することでシュー凹部１５０内に潤滑油を取り込みやすくなる点で有益である。また、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっている態様を採用した場合にシュー凹部１５０が断面において三角形状となっている場合には、周縁外方から取り込まれた潤滑油が波打つようにしてシュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１に取り込まれることから、シュー凹部１５０の周縁内方への潤滑油の取り込みを促進できる点で有益である。
【００４５】
図６に示すように、シュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域である接触面１３８よりも「ｆ」だけ高さが高くなっている態様を採用する場合には、高さｆはシュー凹部１５０の幅ｄ４の１／１０〜１／４となってもよい。また、高さｆはシュー凹部１５０の深さｇの１／６〜１／３となってもよい。このような範囲とすることで、底面視におけるシュー凹部１５０の内方において、シュー凹部１５０内で保持される潤滑油の量とシュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１で保持される潤滑油の量のバランスを保つことを期待できる。
【００４６】
また、頂部３１の接触面１３１ａの面積と底部３２の接触面１３８の面積とが略同一となってもよい。この態様を採用する場合には、凹部１３と頂部３１との間に働く単位面積当たりの押圧力と底部３２と斜板５との間に働く単位面積当たりの押圧力を概ね等しくすることができ、ひいては、シュー３０３１の揺動をバランスよく行うことができる。なお、頂部３１の接触面１３１ａの面積Ｓ１が底部３２の接触面１３８の面積Ｓ２以上となる場合を想定すると、頂部３１の接触面１３１ａの面積Ｓ１と底部３２の接触面１３８の面積Ｓ２が略同一であるとはＳ１−Ｓ２≦Ｓ１×０．１となることを意味している。頂部３１の接触面１３１ａの面積は例えばバンド部１３１の高さによって調整することができる。また、接触面１３８の面積は、例えばシュー凹部１５０の幅によって調整できる。また、図６に示すようにシュー凹部１５０の周縁内方の領域１５１がシュー凹部１５０の周縁外方の領域よりも高さ位置が高くなっている態様を採用した場合には、シュー凹部１５０の外周縁の直径ｄ２によっても接触面１３８の面積を調整できる。
【００４７】
上述した各実施の形態の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
５        斜板
７        ピストン
１３      ピストン凹部
３０      シュー
３１      頂部
３２      底部
１３１    バンド部
１３６    筒状部
１３８    接触面
１５０    シュー凹部
１５１    シュー凹部の周縁内方の領域
【図１】
2019194450.tif 000003
【図２】
2019194450.tif 000004
【図３】
2019194450.tif 000005
【図４】
2019194450.tif 000006
【図５】
2019194450.tif 000007
【図６】
2019194450.tif 000008
【図７】
2019194450.tif 000009
【図８】
2019194450.tif 000010
【図９】
2019194450.tif 000011