(57)【要約】【課題】斜板と駆動軸との間に設けた軸受に予圧を付与するに当たり、駆動軸の回転による斜板の回転を抑える。【解決手段】駆動軸１０に対して揺動可能な揺動斜板２６を、駆動軸１０の外周の斜板ガイド２５に、スラスト軸受６１およびラジアル軸受６３を介して取り付ける。揺動斜板２６の外周部２６ａは、ピストンシュー３０を介してピストン２９に連結し、駆動軸１０の回転により揺動斜板２６が揺動し、これに伴いピストン２９が往復動する。ラジアル軸受６３は、斜板ガイド２５と揺動斜板２６との間に圧入後、座金６５を介してロックナット６５により締結する。このロックナット６５の締結によって、ラジアル軸受６３に予圧を付与し、この予圧の上限値を、揺動斜板２６が、駆動軸１０の回転によって連れ回り始める値未満とする。【選択図】図１
2008184921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（１０）と、該駆動軸（１０）の回転にしたがって揺動する斜板（２６）との間に、前記斜板（２６）を前記駆動軸（１０）に対して回転可能に支持する軸受（６１，６３）を設け、前記斜板（２６）の揺動部分（２６ａ）に接続するピストン（２９）に、球面状の凹部（２９ａ）を設ける一方、該凹部（２９ａ）に外面が摺動可能かつ前記斜板（２６）の揺動部分（２６ａ）の両面に摺動可能なシュー（３０）を設けた斜板式圧縮機において、前記軸受（６１，６３）に対して軸受内部隙間を狭める方向に予圧を付与し、この予圧の上限値を、前記斜板（２６）が、前記駆動軸（１０）の回転により前記軸受（６１，６３）を介して連れ回り始める値未満とすることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記軸受（６３）は、前記駆動軸（１０）側に固定するインナレース（６３ａ）と、前記斜板（２６）側に固定するアウタレース（６３ｂ）と、前記インナレース（６３ａ）とアウタレース（６３ｂ）との間に設けた転動体（６３ｃ）とを備え、前記インナレースに（６３ａ）対して軸受内部隙間を狭める方向に予圧を付与することを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記予圧は、前記インナレース（６３ａ）の側面を、前記駆動軸（１０）側に締結するナット部材（６７）が押し付けることで発生することを特徴とする請求項１または２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記予圧は、前記ナット部材（６７）による締付けトルクを１９６０[Ｎｍ]以下として発生させることを特徴とする請求項３に記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸の回転に伴う斜板の揺動によってピストンを往復移動させる斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の斜板式圧縮機として、斜板を、駆動軸に対して固定ヒンジおよび変角ヒンジを介して揺動可能、かつ、スラスト軸受およびラジアル軸受を介して回転可能に設け、該斜板外周側の揺動部にピストンの駆動端をシューを介して摺動可能に連結したものが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この斜板式圧縮機では、駆動軸と一体に回転ヒンジおよび変角ヒンジが回転すると、変角ヒンジの傾斜角度に応じて斜板が揺動し、これに伴いピストンが往復動する。このとき斜板は、駆動軸側の変角ヒンジに対してスラスト軸受およびスラスト軸受を介して回転可能で、かつ、ピストンの駆動端に対してはシューを介して回転可能となっている。        
【特許文献１】特開平１０−１９６５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に軸受は、使用状態で僅かな軸受内部隙間を設けているが、用途によっては、あらかじめ荷重を加えて軸受内部隙間を負の状態とし、予圧を付与した状態で使用することがある。予圧を付与することで、荷重負荷時にも内部隙間が発生しにくく、剛性が高くなったり、軸の固有振動数が高くなって高速回転に適したものとなり、また振動および騒音が抑制できるなどの利点がある。
【０００５】
ところが、上記した軸受に対する予圧力が強すぎると、著しい寿命低下と発熱を招く結果となるので、予圧力は適正に管理する必要がある。
【０００６】
特に、上記した従来の斜板式圧縮機における軸受については、予圧力が強すぎる場合には、斜板が駆動軸の回転に伴って回転しやすくなり、この際斜板がシューに対して摺動回転することになるので発熱し、駆動軸や斜板を収容しているクランク室内の温度が上昇するとともに、駆動軸が回転する際の動力増大を招くものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、斜板と駆動軸との間に設けてある軸受に予圧を付与する際に、駆動軸の回転による斜板の回転を抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、駆動軸と、該駆動軸の回転にしたがって揺動する斜板との間に、前記斜板を前記駆動軸に対して回転可能に支持する軸受を設け、前記斜板の揺動部分に接続するピストンに、球面状の凹部を設ける一方、該凹部に外面が摺動可能かつ前記斜板の揺動部分の両面に摺動可能なシューを設けた斜板式圧縮機において、前記軸受に対して軸受内部隙間を狭める方向に予圧を付与し、この予圧の上限値を、前記斜板が、前記駆動軸の回転により前記軸受を介して連れ回り始める値未満とすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸受に対して軸受内部隙間を狭める方向に付与する予圧の上限値を、斜板が、駆動軸の回転によって連れ回り始める値未満としているので、駆動軸の回転による斜板の連れ回りを防止し、斜板とピストン側に設けてあるシューとの摺動を防止して発熱を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
［斜板式圧縮機の全体構造］
図１は本発明の一実施形態による斜板式圧縮機の全体断面図である。図１に示すように、本実施形態の斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機と呼ぶ）１は片頭式の揺動斜板式の可変容量圧縮機である。
【００１２】
この圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６と、を備えている。
【００１３】
これらシリンダブロック２とフロントハウジング４とリアハウジング６とバルブプレート９がスルーボルト１３によって軸方向に締結固定されることで、圧縮機全体のハウジングが構成されている。
【００１４】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔（図示せぬ）と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。このバルブプレート９のシリンダブロック２側には、上記した図示せぬ吸入孔を開閉する図示せぬ弁機構が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する弁機構となる吐出弁（図示せぬ）が設けられている。
【００１５】
シリンダブロック２およびフロントハウジング４の中心の支持孔１９、２０にはラジアル軸受１７、１８を介して駆動軸１０が軸支され、これにより駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となる。なお、駆動軸１０に固定されたロータ２１のスラスト受面８３とフロントハウジング４のスラスト受面８１との間にスラスト軸受１６が介在しており、また、シリンダブロック２の支持孔１９に形成された段差面（スラスト受面）と、駆動軸１０に形成された段差面（スラスト受面）と、の間にスラスト軸受１５が介在している。
【００１６】
クランク室５内には、前記駆動軸１０に固設されたロータ２１と、駆動軸１０に軸方向に摺動自在に装着されたスリーブ２２と、スリーブ２２にボールジョイント構造で傾動自在に装着された斜板ガイド２５と、斜板ガイド２５に、ラジアル軸受６３およびスラスト軸受６１を介して回転自在に装着された斜板としての揺動斜板２６と、斜板ガイド２５の傾角変更を許容しつつロータ２１の回転トルクを斜板ガイド２５に伝達できるようにロータ２１と斜板ガイド２５とを連結する連結機構４０と、が設けられている。
【００１７】
上記したラジアル軸受６３およびスラスト軸受６１が、軸受内部隙間を狭める方向に予圧が付与される軸受を構成している。
【００１８】
駆動軸１０と一体にロータ２１が回転すると、ロータ２１の回転が連結機構４０を介して斜板ガイド２５に伝達されて、ロータ２１と一体に斜板ガイド２５が回転する。斜板ガイド２５が回転すると、斜板ガイド２５のフランジ部２５ｂの傾斜角に応じて、揺動斜板２６が揺動する。
【００１９】
このとき、揺動斜板２６の揺動部分となる外周部２６ａが、シリンダボア３内に往復動可能に配置されたピストン２９と、半球状の一対のピストンシュー３０、３０を介して連結されており、これにより揺動斜板２６は、ピストンシュー３０との摺動摩擦によって非回転で揺動することが可能となる。
【００２０】
すなわち、ここでは、揺動斜板２６の揺動部分（外周部２６ａ）に接続するピストン２９の駆動端に、球面状の凹部２９ａを設ける一方、該凹部２９ａに外面が摺動可能かつ揺動斜板２６の揺動部分（外周部２６ａ）の両面に摺動可能なピストンシュー３０を設けたことになる。
【００２１】
上述の如く、駆動軸１０の回転に伴って、揺動斜板２６が揺動すると、この揺動運動が一対のピストンシュー３０、３０を介してピストン２９の往復動に変換される。ピストン２９がシリンダボア３内を往復動すると、吸入室７内の冷媒がバルブプレート９の吸入孔を通じてシリンダボア３内に吸入された後シリンダボア３内で圧縮され、圧縮された冷媒がバルブプレート９の吐出孔１２を通じて吐出室８へと吐出される。
【００２２】
［可変容量の制御］
ここで、揺動斜板２６は、傾斜角が変更可能であり、ピストン２９側に設けたリターンスプリング５２に抗してシリンダブロック２側に近接移動すると傾斜角が減少し、一方、ロータ２１側に設けたリターンスプリング５１に抗してシリンダブロック２から離れる方向に移動すると傾斜角が増大する。
【００２３】
冷媒の吐出容量を変化させるには、揺動斜板２６の傾斜角を変化させてピストンストロークを変化させる。より具体的には、ピストン２９の後面側のクランク室圧Ｐｃとピストン２９の前面側の吸入室圧Ｐｓの差圧（圧力バランス）により、揺動斜板２６の傾角を変化させてピストンストロークを変化させる。
【００２４】
そのため、この圧縮機１には、圧力制御機構が設けられている。圧力制御機構は、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路（図示せぬ）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路（図示せぬ）と、この給気通路の途中に設けられ給気通路を開閉制御する制御弁３３と、を備えて構成されている。
【００２５】
［揺動斜板と斜板ガイドとの連結構造］
次に図１、図２を参照しつつ揺動斜板２６と斜板ガイド２５との連結構造を説明する。
【００２６】
図２はラジアル軸受６３の近傍の拡大図である。図１、図２に示すように、揺動斜板２６は、斜板ガイド２５の略円板状のフランジ部２５ａにスラスト軸受６１を介して装着されるとともに斜板ガイド２５の略円筒状のボス部２５ｂにラジアル軸受６３を介して装着されている。この揺動斜板２６は、座金６５を介してナット部材としてのロックナット６７によって、ラジアル軸受６３にスラスト方向に予圧が付与された状態で、斜板ガイド２５に対して回転可能に装着されている。このラジアル軸受６３への予圧力については後述する。
【００２７】
ラジアル軸受６３は、インナレース６３ａおよびアウタレース６３ｂと、これら一対のレース６３ａ、６３ｂ間で転動する転動体としての複数のボール６３ｃと、一対のレース６１ａ、６１ｂ間で複数のボール６３ｃを保持するリテーナ６３ｄと、を備えて構成されている。
【００２８】
また、スラスト軸受６１は、一対のレース６１ａ、６１ｂと、一対のレース６１ａ、６１ｂ内で転動する複数の円柱状のニードル６１ｃと、一対のレース６１ａ、６１ｂ間で複数のニードル６１ｃを保持するリテーナ６１ｄと、を備えて構成されている。
【００２９】
［軸受への予圧力］
次に、図３をも参照して軸受に対する予圧力について説明する。
【００３０】
図３は、斜板ガイド２５と、該斜板ガイド２５にスラスト軸受６１およびラジアル軸受６３を介して取り付けてある揺動斜板２６の断面図である。ここで、前記した図２でも明らかなように、揺動斜板２６を斜板ガイド２５に取り付ける際には、ロックナット６７を斜板ガイド２５のボス部２５ｂの外周に設けたネジ部２５ｃに螺合締結している。
【００３１】
この際、ロックナット６７は、座金６５を介してラジアル軸受６３のインナレース６３ａに対し軸受内部隙間を狭める方向に押し付けることで、図３中の矢印Ｆで示すスラスト方向に予圧を付与している。これにより、ラジアル軸受６３の軸受内部隙間を負の状態としている。また、この予圧付与により、スラスト軸受６１についても、一対のレース６１ａ、６１ｂ間が押し付けられて予圧が付与された状態となる。
【００３２】
ラジアル軸受６３およびスラスト軸受６１に予圧を付与することで、荷重負荷時にも軸受内部隙間が発生しにくく、剛性が高くなったり、軸の固有振動数が高くなって高速回転に適したものとなり、また振動および騒音が抑制できる。
【００３３】
このような軸受、特にラジアル軸受６３の軸受内部隙間を負の状態とする際の予圧力（ロックナット６７の締付けトルク）Ｔ［Ｎ］は、軸径（ここでは駆動軸１０側となるボス部２５ｂの外径）をｄ［ｍｍ］、補正係数をｋ［０．０５〜０．１］とすると、一般的には次式で表される。
【００３４】
Ｔ［Ｎ］＝５ｄｋ
このようにして算出可能な予圧力は、本実施形態では、揺動斜板２６が、圧縮機１の運転時での駆動軸１０の回転によって連れ回り始める値未満で、かつ、軸受内部でガタが発生しない値以上としている。揺動斜板２６が、駆動軸１０が回転しても回転しないようにすることで、揺動斜板２６の外周部２６ａがピストンシュー３０に対してほとんど摺動しないものとなる。
【００３５】
これにより、揺動斜板２６とピストンシュー３０との間の摺動による発熱を抑制し、駆動軸１０や揺動斜板２６を収容しているクランク室５内の温度上昇を抑制するとともに、駆動軸１０が回転する際の動力増大を防止することができる。
【００３６】
上記した予圧力の具体的な数値としては、図４に示すように、予圧力に対応するロックナット締付けトルクＴが、１９６０［Ｎｍ］を超えるとクランク室５の温度が急上昇するので、予圧力の上限値を１９６０［Ｎｍ］とする。すなわち、予圧力を１９６０［Ｎｍ］以下とすることで、揺動斜板２６が、圧縮機１の運転時での駆動軸１０の回転によっても連れ回ることがなく、揺動斜板２６とピストンシュー３０との摺動による発熱を抑えてクランク室５の温度を低く抑えることができる。
【００３７】
予圧力が１９６０［Ｎｍ］を超える値となる場合には、ロックナット６７の締め付け過ぎにより、軸受内部の摩擦力が、揺動斜板２６とピストンシュー３０との間の摩擦力よりも大きくなり、駆動軸１０の回転によって揺動斜板２６も一緒に回転してしまい、揺動斜板２６の外周部２６ａがピストンシュー３０に対して摺動して発熱を起こす結果となる。
【００３８】
前記した予圧力の下限値としては、軸受内部でガタが発生しない、例えば４６０Ｎとするが、この下限値は、ラジアル軸受６３を斜板ガイド２５のボス部２５ｂと揺動斜板２６との間に圧入する際の荷重よりも大きい値とする。このような下限値とすることで、ラジアル軸受６３の圧入後に軸受に対して予圧として機能することになる。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、軸受（ラジアル軸受６３，スラスト軸受６１）に対して軸受内部隙間を狭める方向に付与する予圧の上限値を、揺動斜板２６が、駆動軸１０の回転によって連れ回り始める値未満としているので、駆動軸１０の回転によっても揺動斜板２６の連れ回りを防止し、揺動斜板２６とピストンシュー３０との摺動を防止して発熱を回避することができ、クランク室５内の温度上昇を抑制するとともに、圧縮機１の運転時での回転動力を低減することができ、圧縮機として長寿命化が達成されて信頼性が向上する。
【００４０】
また、本実施形態によれば、ラジアル軸受６３は、駆動軸１０側に固定するインナレース６３ａと、揺動斜板２６側に固定するアウタレース６３ｂと、インナレース６３ａとアウタレース６３ｂとの間に設けた転動体であるボール６３ｃとを備え、インナレース６３ａに対して軸受内部隙間を狭める方向に予圧を付与することで、軸受内部隙間を狭めることができる。
【００４１】
また、前記した予圧は、インナレース６３ａの側面を、駆動軸１０側に締結するロックナット６７が押し付けることで発生するので、予圧を容易かつ確実に付与でき、また維持することができる。
【００４２】
さらに、前記した予圧は、ロックナット６７による締付けトルクを１９６０［Ｎｍ］以下とすることで、クランク室５の温度の急上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態による斜板式圧縮機の全体断面図である。
【図２】図１の斜板式圧縮機におけるラジアル軸受の近傍の拡大図である。
【図３】図１の斜板式圧縮機における斜板ガイドおよび揺動斜板の断面図である。
【図４】ロックナット締付けトルクとクランク室温度との相関図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  駆動軸
２６  揺動斜板（斜板）
２６ａ  揺動斜板の外周部（斜板の揺動部分）
２９  ピストン
２９ａ  ピストンの球面状の凹部
３０  ピストンシュー（シュー）
６１  スラスト軸受（軸受）
６３  ラジアル軸受（軸受）
６３ａ  ラジアル軸受のインナレース
６３ｂ  ラジアル軸受のアウタレース
６３ｃ  ラジアル軸受のボール（転動体）
６７  ロックナット（ナット部材）
【図１】
2008184921.tif 000003
【図２】
2008184921.tif 000004
【図３】
2008184921.tif 000005
【図４】
2008184921.tif 000006