(57)【要約】      （修正有）【課題】揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下での使用に耐え、加工性が良好で、材料歩留まりが高く、低コスト化が図れる揺動板の回り止め機構および等速自在継手を提供する。【解決手段】揺動斜板型可変容量圧縮機３９の揺動板４３の回転阻止機構Ｍが等速自在継手７０で構成され、等速自在継手は、内周面に偶数個の直線状トラック溝が形成された外側継手部材７３と、外周面に偶数個の直線状トラック溝が形成された内側継手部材７１と、外側継手部材と内側継手部材のトラック溝間のトルク伝達ボールとからなり、外側継手部材のトラック溝は２条ずつ左右対称に傾斜して設けられ、内側継手部材の溝は外側継手部材の溝とは反対方向に設けられており、外側継手部材が揺動板に取付けられ、内側継手部材が中心軸に取付けられると共に、等速自在継手の構成部材の少なくとも１つが金属焼結体からなり、表面に熱処理による硬化層が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2013060838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸に連結されて回転すると共に、前記駆動軸に対して傾斜可能な斜板と、この斜板に軸受を介して連結され、回転が阻止された揺動板と、この揺動板に連結されて前記駆動軸の軸方向に往復運動するピストンと、前記揺動板を支持するために前記ハウジングに支持された中心軸とを備えた揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構において、
前記揺動板の回転阻止機構が等速自在継手で構成され、この等速自在継手は、内周に偶数個の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周に偶数個の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の対となるトラック溝間に配された偶数個のトルク伝達ボールとからなり、前記外側継手部材の直線状トラック溝は２条ずつ左右対称に傾斜して設けられ、前記内側継手部材の直線状トラック溝は２条ずつ前記外側継手部材の対となるトラック溝とは反対方向に左右対称に傾斜して設けられており、継手が作動角０°の状態で、前記ボールの半数に相当する角数の仮想正多角柱の各側面を継手の軸線に対して平行にかつ継手の軸線から等距離になるように配置したとき、前記外側継手部材と内側継手部材の対となる２条ずつの直線状トラック溝のボール軌道中心線が前記各側面上に配置され、前記外側継手部材の内周に形成された球状内周面と内側継手部材の外周に形成された球状外周面とが嵌合する等速自在継手であって、前記外側継手部材が前記揺動板に取付けられ、前記内側継手部材が前記中心軸に取付けられると共に、前記等速自在継手の構成部材の少なくとも１つが金属焼結体からなり、その表面に熱処理による硬化層が形成されていることを特徴とする揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項２】
前記等速自在継手のトラック溝およびトルク伝達ボールの個数を６個とし、前記仮想正多角柱の角数を３としたことを特徴とする請求項１に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項３】
前記等速自在継手の内側継手部材が金属焼結体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項４】
前記金属焼結体の空孔率が５％以上で２０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項５】
前記金属焼結体は、鉄系合金の金属粉末を主成分とし、これに少なくともクロムおよびモリブデンを含む合金化粉からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項６】
前記金属焼結体の合金化粉のクロムの含有量が１．０〜２．０ｍａｓｓ％、モリブデンの含有量が０．０５〜０．５ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項７】
前記金属焼結体は、固体潤滑剤を混合した原料粉末の圧粉体を焼結することで形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項８】
前記金属焼結体の表面硬度がＨＶ５１３〜７５０であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項９】
前記金属焼結体は潤滑剤が初期含浸されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１０】
前記潤滑剤がポリアルキレングリコールであることを特徴とする請求項９に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１１】
前記外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を前記球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも小さくし、継手に負荷されるラジアル荷重を前記トラック溝とボールとの間で受けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１２】
前記トラック隙間を負とし、予圧を付与したことを特徴とする請求項１１に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１３】
前記外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を前記球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも大きくし、継手に負荷されるラジアル荷重を前記球状外周面と球状内周面との間で受けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１４】
前記ボールがセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１５】
前記セラミックスが窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナのいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１６】
前記セラミックスで形成されたボールを回転方向トルクが負荷されるトラック溝間にのみ組込み、他のトラック溝間に組込むボールを鋼球としたことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１７】
前記ボールとトラック溝とをアンギュラコンタクトとしたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１８】
前記ボールとトラック溝とをサーキュラコンタクトとしたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構およびこれを構成する等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
揺動斜板型可変容量圧縮機は、ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸に連結されて回転すると共に、駆動軸に対して傾斜可能な斜板と、この斜板に軸受を介して連結され、回転が阻止された揺動板と、この揺動板に連結されて駆動軸の軸方向に往復運動するピストンと、揺動板を支持するために前記ハウジングに支持された中心軸とを主な構成部品としている。そして、揺動板の回転を阻止するために回転阻止機構が設けられている。
【０００３】
上記の回転阻止機構として等速自在継手が用いられた構造が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のものでは、回転阻止機構を構成する等速自在継手は、図１３に示すように、球状内周面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材３と、球状外周面４に外側継手部材３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５との間に介在される複数のボール７と、外側継手部材３の球状内周面１と内側継手部材６の球状外周面４との間に介在してボール７を保持する保持器８とを備えている。この回転阻止機構では、等速自在継手が揺動板１５の中央に配置され、外側継手部材３が揺動板１５に取付けられ、内側継手部材６が中心軸１１に取付けられる。
【０００４】
具体的には、ハウジング１０内に配置された中心軸１１に内側継手部材６が取付けられている。また、外側継手部材３にラジアル軸受１２を介して斜板１３が嵌合され、斜板１３にスラスト軸受１４を介して揺動板１５が支持されている。揺動板１５はロッド１６を介してピストン１７と連結されている。
【０００５】
駆動軸１８の回転駆動によって、リンク機構１９を介して斜板１３が回転するが、中心軸１１に取付けられた回転阻止機構としての等速自在継手によって、揺動板１５が回転することなく揺動を行ういわゆる「みそすり運動」を行う。この「みそすり運動」によって、揺動板１５にロッド１６を介して連結されたピストン１７が往復運動することになる。
【０００６】
特許文献１に記載のものでは、回転阻止機構として、保持器８を備えた等速自在継手を用いるものであるが、保持器を備えない等速自在継手を用いたものも提案されている（特許文献２）。特許文献２の揺動斜板型可変容量圧縮機を図１４に示す。回転阻止機構は、ボール２１をガイドするガイド溝を有する内側継手部材２２と、駆動軸２３に対して相対回転および軸方向に移動可能なスリーブ２４と、ボール２１をガイドするガイド溝を有する外側継手部材２５とを備えたものである。
【０００７】
この場合、内側継手部材２２は、ハウジング２６内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられている。また、スリーブ２４は、揺動板２８の揺動運動の揺動中心部材として機能し、内側継手部材２２と共に軸方向に移動可能とされる。外側継手部材２５は、スリーブ２４に揺動可能に支持され、外周に揺動板２８が取付けられている。外側継手部材２５と斜板２９との間には軸受３０が組み込まれている。ハウジング２６内に収容されるロータ２０は駆動軸２３に装着され、駆動軸２３とともに回転する。ロータ２０とハウジング２６の壁部２６ａとの間にスラスト軸受３５が組み込まれている。駆動軸２３の回転運動によって、ロータ２０およびリンク機構３２を介して斜板２９が回転するが、回転阻止機構としての等速自在継手によって、揺動板２８は回転することなく揺動を行ういわゆる「みそすり運動」を行う。この「みそすり運動」によって、揺動板２８にロッド３３を介して連結されたピストン３４が往復運動することになる。
【０００８】
一方、等速自在継手の構成部品の材料面として、保持器に焼結金属を適用したものが、特許文献３に記載されているが、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下で使用される等速自在継手として、強度、耐久性や潤滑性の面で問題に着目したものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２００４０５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８６３７号公報
【特許文献３】実開平３−１０５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、前述した特許文献１に記載のものでは、回転阻止機構を構成する等速自在継手は、保持器を備えたものであり、使用する部品点数や球面接触部が多くなっている。このため、多くの部品点数による累積ガタが大きくなって、振動や騒音が大きくなると共に、耐久性の面でも問題がある。
【００１１】
特許文献２に記載のものでは、保持器は不要であるが、別途スリーブを必要とする。このため、外側継手部材とスリーブ間および内側継手部材とスリーブ間に球面接触部が存在し、球面接触の箇所、すなわち部品点数としては特許文献１に記載の保持器を有するものと同じである。このため、特許文献１に記載のものと同様、累積ガタが大きくなって、振動や騒音が大きくなると共に、耐久性の面でも問題がある。
【００１２】
また、上記の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手は、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下で使用されるので、等速自在継手の各摺動部やボールとトラック溝間への潤滑剤の供給が少なく、潤滑性や耐久性等において過酷な状態となっている。
【００１３】
さらに、上記の等速自在継手の各構成部品には、中実の金属材料（溶製材）が用いられている。そのため、鍛造加工等により素形材を得る工程、外径面や内径面などの旋削加工工程、焼入れ等の熱処理工程や高精度が要求される部位の研削加工工程などを経て最終製品に仕上げられる。このため、加工量が多く材料ロスも多く、製造コストの低減には限界がある。
【００１４】
加えて、上記の等速自在継手は、摺動部の耐摩耗性や疲労性が耐久性を低下させる原因になっている場合が多い。揺動斜板型可変容量圧縮機内は、高温、高圧、高速回転、希薄潤滑という非常に過酷な条件下で、ボールが高周波数でトラック溝上を微小に接触移動するため、フレッティングや焼付き等の損傷防止策が必要となる。そして、特に、等速自在継手の設計自由度や適用自由度を向上させる観点から、ボールとトラック溝間の接触部の耐久性（摩耗、フレッティング、剥離等）や、潤滑性能が不可欠な問題であることが判明した。
【００１５】
上記のような問題に鑑み、本発明は、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下での使用において、振動や騒音を抑制しかつ耐久性に優れると共に、加工性が良好で、材料歩留まりが高く、低コスト化を図ることができる揺動板の回転阻止機構およびこれを構成する等速自在継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手として、保持器のない部品点数の少ない構成とするという着想と、この構成部材に高密度の金属焼結体を活用し、その空孔を潤滑剤のオイルポットにするという着想を行い、これが相俟って本発明に至った。加えて、ボールとトラック溝の接触部の耐久性を確保するために、ボールを内外の継手部材と異質材とすることを着想した。
【００１７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸に連結されて回転すると共に、前記駆動軸に対して傾斜可能な斜板と、この斜板に軸受を介して連結され、回転が阻止された揺動板と、この揺動板に連結されて前記駆動軸の軸方向に往復運動するピストンと、前記揺動板を支持するために前記ハウジングに支持された中心軸とを備えた揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構において、前記揺動板の回転阻止機構が等速自在継手で構成され、この等速自在継手は、内周に偶数個の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周に偶数個の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の対となるトラック溝間に配された偶数個のトルク伝達ボールとからなり、前記外側継手部材の直線状トラック溝は２条ずつ左右対称に傾斜して設けられ、前記内側継手部材の直線状トラック溝は２条ずつ前記外側継手部材の対となるトラック溝とは反対方向に左右対称に傾斜して設けられており、継手が作動角０°の状態で、前記ボールの半数に相当する角数の仮想正多角柱の各側面を、継手の軸線に対して平行にかつ継手の軸線から等距離になるように配置したとき、前記外側継手部材と内側継手部材の対となる２条ずつの直線状トラック溝のボール軌道中心線が前記各側面上に配置され、前記外側継手部材の内周に形成された球状内周面と内側継手部材の外周に形成された球状外周面とが嵌合する等速自在継手であって、前記外側継手部材が前記揺動板に取付けられ、前記内側継手部材が前記中心軸に取付けられると共に、前記等速自在継手の構成部材の少なくとも１つが金属焼結体からなり、その表面に熱処理による硬化層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
上記のように、等速自在継手を保持器のない部品点数の少ない構成とすると共に、その構成部材の形状に対応した圧粉体を形成し、これを焼結して金属焼結体を得た後、その表面に熱処理による硬化層を形成する。熱処理としては、ずぶ焼入れ、浸炭焼入れなど種々適用でき、また、材料や製品仕様により適宜選択することができる。これにより、所定の精度および機械的強度を有する構成部材が得られる。したがって、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下での使用に適し、揺動板の回り止め機構として必要とされる振動や騒音を抑制しかつ耐久性に優れた等速自在継手の構成部材を加工性よく量産することができる。複雑な形状の構成部材であっても材料の無駄なく製作することができ、ひいては、揺動斜板型可変容量圧縮機の静粛化、耐久性の向上および低コスト化を図ることができる。
【００１９】
上記の等速自在継手のトラック溝およびトルク伝達ボールの個数を６個とし、上記仮想正多角柱の角数を３としたことにより、一層部品点数が少なく、製造を容易にすることができる。
【００２０】
上記の等速自在継手の内側継手部材を金属焼結体とすることができる。これにより、トラック溝が傾斜かつ不等配置で、かつ組立用の切欠き部を有する複雑な外周形状をニアネットシェイプで成形することができる。したがって、切削等の後加工としての機械加工を削減することができ、コストを低減することができる。また、外側継手部材やトルク伝達ボールが溶製材であっても、球面嵌合部に潤滑剤が入り込むと共に、さらにボールとトラック溝との間にも潤滑剤が入り込むので、さらに良好な潤滑状態を得ることができる。
【００２１】
等速自在継手の構成部材の少なくとも１つを形成する金属焼結体の空孔率が５％以上で２０％以下であることを特徴とする。ここでいう空孔率は以下に示す計算式で示される。
空孔率＝（１−金属焼結体の密度／真密度）×１００[％]
上式における「真密度[ｇ／ｃｍ3]」とは、溶製材からなる素材のように、素材内部に空孔が存在しないような材料の理論密度を意味し、下記の計算式から求めることができる。
（１）単一組成からなる材料の場合
真密度＝１００／（１００／材料を構成する元素の密度）＝材料を構成する元素の密度
（２）複数組成からなる材料の場合（ここでは組成Ａ〜Ｃの３種類からなるものを例示）      
真密度＝１００／[（元素Ａの配合度／元素Ａの密度）＋（元素Ｂの配合度／元素Ｂの密度）＋（元素Ｃの配合度／元素Ｃの密度）]
例えば、Ｆｅ／Ｃｒの化学成分が、それぞれ８７．０／１３．０[ｗｔ％]のステンレス材の真密度は、上記各元素の密度がそれぞれ７．８７／７．１５[ｇ／ｃｍ3]であることから、
真密度＝１００／[（８７．０／７．８７）＋（１３．０／７．１５）]≒７．７８
となる。
空孔率が５％以上で２０％以下という高密度の金属焼結体からなるものであるため、等速自在継手の構成部材に必要とされる機械的強度を確保すると共に揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下での使用に耐えうる潤滑性を確保することができる。金属焼結体の空孔率が５％未満と小さすぎると、潤滑剤のオイルポットとしての機能を果たさず、転動強度や摺動性の面で劣る場合がある。一方、金属焼結体の空孔率が２０％を超えて大きすぎると、硬度低下の一因となる。したがって、構成部材としての機能を両立させるためには金属焼結体の空孔率が５％以上で２０％以下が望ましい。
【００２２】
金属焼結体は、鉄系合金の金属粉末を主成分とし、これに少なくともクロムおよびモリブデンを含む合金化粉からなることを特徴とする。具体的には、例えば、クロムの含有量が１．０〜２．０ｍａｓｓ％、モリブデンの含有量が０．０５〜０．５ｍａｓｓ％であり、残部を鉄系合金および不可避的不純物とした合金化粉の圧粉体を焼結することで成形する。これにより、より高強度な金属焼結体が得られ、強度、耐久性が向上する。クロムの含有量は、好ましくは１．０〜２．０ｍａｓｓ％、さらに好ましくは１．２〜１．８ｍａｓｓ％であり、モリブデンの含有量は、好ましくは０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％である。クロムおよびモリブデンの添加は、焼入れ性を向上させ、硬度が低くなりやすい金属焼結体の欠点を補うことができる。
【００２３】
圧粉体の成形に用いる原料粉末としては、原料粉末同士や粉末と成形金型間の摩擦力を低減させるための潤滑剤を含むものを使用することが望ましく、特に粉末体成形時の加圧力を受けることによって液相化し、原料粉末間に拡散・浸透していくような固体潤滑剤を含むものが望ましい。すなわち、金属焼結体は、固体潤滑剤を混合した原料粉末の圧粉体を加熱することで成形されたものとすることができる。これにより、圧粉体を成形金型からスムーズに離型することができるので、金属焼結体の高精度化を達成することができる。
【００２４】
金属焼結体の表面硬度はＨＶ５１３〜７５０であることが望ましい。金属焼結体の表面硬度がＨＶ５１３より低いと、磨耗しやすく摩耗粉が転動部や摺動部に入り込んで更なる摩耗を引き起こす原因となったり、摩耗粉が金属焼結体の空孔に詰まり、オイルポット効果を減少させる原因となる。また、転動疲労による耐久性低下の一因にもなる。
【００２５】
金属焼結体に潤滑剤を初期含浸することにより、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下にもかかわらず、運転開始時より良好な潤滑状態を得ることができる。初期含浸する潤滑剤は、具体的には、ポリアルキルグリコール（ＰＡＧ）が好ましい。ＰＡＧは、カーエアコン用コンプレッサで一般的に使用される冷媒と相溶性があり、冷媒と共存する潤滑剤として好ましい。
【００２６】
外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を前記球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも小さくし、継手に負荷されるラジアル荷重をトラック溝とボールとの間で受けるように設定することができる。これにより、低摩擦な構造で、耐久性に優れる。さらにトラック溝の隙間を負に設定し、予圧を付与してもよい。これにより、高速回転時のアンバランス（振れ回り）を抑制することができる。
【００２７】
外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝とボールとの間のトラック隙間を前記球状外周面と球状内周面との間の球面隙間よりも大きくし、継手に負荷されるラジアル荷重を球状外周面と球状内周面との間で受けるように設定することができる。球面滑り構造によりラジアル荷重を受けることができ、「みそすり運動」を安定させることができる。
【００２８】
上記のボールを内側外側の両継手部材とは異質材であるセラミックスで形成することにより、ボールとトラック溝の接触部における耐久性を確保することができる。具体的には、セラミックス製ボールは、鋼材に比べて熱膨張係数が小さく、高温での内部隙間の変化が小さく、ボールの接触部の変形も小さい。また、内側外側の両継手部材とは異質材となるので、転動接触部での凝着が生じにくくなる。したがって、揺動斜板型圧縮機の駆動軸が高速回転（概ね最大１０，０００ｒｐｍ）し、かつ希薄潤滑下でのボール接触部の転動耐久性を向上させることができる。
【００２９】
上記のセラミックスの材質としては、第一に窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）が望ましいが、異種材適用の効果の観点から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコニア（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ（ＺｒＯ２）を適用してもよい。
【００３０】
本発明の揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手では、回転駆動時には、ボールの総個数の内、１つ飛びのボールでトルク負荷を受ける。例えば、ボール個数が６個の場合は３個のボールでトルク負荷を受ける（トルク方向が逆の場合はそれ以外の３個のボールが負荷を受ける）。圧縮機は機能上トルク方向が変動しない（減速時を除く）ため、セラミックス製ボールを回転方向トルクが負荷されるトラック溝間にのみに組込み、他のトラック溝間に組込むボールは鋼球としてもよい。
【００３１】
ボールとトラック溝との接触形態としては、アンギュラコンタクト（２点接触）であっても、サーキュラコンタクト（１点接触）であってもよい。アンギュラコンタクトにすることにより、接触点が一定となり、トラック溝底部にすきまが形成され、優れた潤滑性を発揮することができる。
【００３２】
一方、サーキュラコンタクトの場合は、アンギュラコンタクトよりもボールとトラック溝の接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、接触面圧を緩和することができる。ここで、接触率とは、ボールの半径に対するトラック溝の曲率半径の比を意味する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を、球面接触部が少なく部品点数の少ない等速自在継手により構成したので、振動や騒音を抑制しかつ耐久性に優れたものとすることができる。また、揺動板の回転阻止機構としての等速自在継手の構成部材を加工性よく量産することができる。複雑な形状の構成部材であっても材料の無駄なく製作することができ、ひいては、揺動斜板型可変容量圧縮機の静粛化、耐久性の向上および低コスト化を図ることができる。
【００３４】
また、空孔率が５％以上で２０％以下という高密度の金属焼結体からなるものであるため、等速自在継手の構成部材に必要とされる機械的強度を確保すると共に揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下での使用に耐えうる潤滑性能を確保することができる。
【００３５】
さらに、ボールを内側外側の両継手部材とは異質材であるセラミックスで形成することにより、ボールとトラック溝の接触部における耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構と揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態の回転阻止機構を構成する等速自在継手を示す図である。
【図３】等速自在継手の外側継手部材を示す図である。
【図４】等速自在継手の内側継手部材を示す図である。
【図５】等速自在継手の内側継手部材の斜視図である。
【図６】等速自在継手の部分的な横断面図である。
【図７】等速自在継手の部分的な横断面図である。
【図８】ラジアル荷重の支持構造を示す部分的な横断面図である。
【図９】外側継手部材への内側継手部材の組込み方法を示す図である。
【図１０】金属焼結体の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の回転阻止機構を構成する等速自在継手を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の回転阻止機構を構成する等速自在継手を示す図である。
【図１３】従来技術の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を示す縦断面図である。
【図１４】従来技術の揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態である揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を図１〜図１０に基づいて説明する。図１は揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図である。揺動斜板型可変容量圧縮機３９は、フロントハウジング４０ａとミドルハウジングとしてのシリンダブロック４０ｂとその後方の２点鎖線で示すリアハウジング４０ｃが図示しない締結手段によって一体化されて圧縮機３９のハウジング４０を形成している。シリンダブロック４０ｂには、複数個（例えば５個）のシリンダボア５５が、中心線Ｌの周りに概ね均等に配置されるように形成されている。図示は省略するが、リアハウジング４０ｃの内部には概ね環状の空間としての吐出室が形成されていると共に、中心部分には空間として吸入室が形成されている。
【００３９】
駆動軸４１は、外部の動力源（例えばエンジン）から回転動力を受け入れるものであって、この駆動軸４１と直交するようにロータ６０が一体的に取り付けられている。ロータ６０は駆動軸４１と一体部品の場合もある。ロータ６０の外周寄りの一部からアーム部９７が後方に向かって突出するように形成されている。アーム部９７には、カムとして作動する長孔９７ａが設けられている。駆動軸４１はラジアル転がり軸受１０１、１０２を介して、ハウジングの一部であるフロントハウジング４０ａに回転自在に支持されていると共に、駆動軸４１に一体的に取り付けられたロータ６０の背面をスラスト転がり軸受６１を介して、スラスト方向にも回転自在に支持されている。ラジアル転がり軸受１０１および１０２の間にはシール装置１０３が設けられて、駆動軸４１の周囲から流体が外部に漏洩することを防止している。
【００４０】
斜板４２は、概ね円環状であって、その一部から前方へ突出するアーム部９６を備えている。アーム部９６には、ピン９８が設けられていて、駆動軸４１に取り付けられたロータ６０のアーム部９７に設けられた長孔９７ａに挿入されて係合している。これらの部分によってリンク機構９５が構成されて、斜板４２が駆動軸４１と共に回転することができ、かつ駆動軸４１やロータ６０に対して角度変位でき傾斜可能となっている。斜板４２には、後述する手段により回転を阻止されて揺動のみをする概ね円環状の揺動板４３が、ラジアル転がり軸受９３とスラスト転がり軸受９４を介して支持されている。
【００４１】
揺動板４３の内周孔９２には、等速自在継手７０の外側継手部材７３が圧入嵌合され、止め輪９０によって位置決め固定されている。揺動板４３の小径部分９１ａにラジアル転がり軸受９３の内輪が組み込まれて、止め輪によって位置決め固定されている。ラジアル転がり軸受９３の外輪は斜板４２の内周孔に組み込まれて、その肩部で位置決め固定されている。
【００４２】
斜板４２と揺動板４３を支持する中心軸５７は、駆動軸４１の軸線Ｌと一致した状態で、回転しないようにシリンダブロック４０ｂによって支持されている。具体的には、中心軸５７の大径部に雄スプライン６５が形成され、シリンダブロック４０ｂの中心部の雌スプライン６６に係合している。この結果、中心軸５７はシリンダブロック４０ｂに対して回転は阻止されるが、軸方向には移動可能に、シリンダブロック４０ｂに支持される。中心軸５７の軸端に形成された雄スプライン８１に等速自在継手７０の内側継手部材７１の雌スプライン７６が嵌合され、止め輪８２によって軸方向に位置決め固定されている。詳細は後述するが、等速自在継手７０は、外側継手部材７３、内側継手部材７１およびトルク伝達ボール７２とからなる（図２参照）。
【００４３】
本実施形態の回転阻止機構の概要として、等速自在継手７０の外側継手部材７３が揺動板４３に取り付け固定され、一方、内側継手部材７１が中心軸５７に取り付け固定されて、揺動板４３の回転を阻止するための回転阻止機構Ｍが構成される。この回転阻止機構Ｍにより、揺動板４３が斜板４２と共に揺動運動するものの、斜板４２の回転運動とは無関係に回転しないように停止していることが可能となる。回転阻止機構Ｍを構成する等速自在継手７０の外側継手部材７３、内側継手部材７１が金属焼結体で形成されている。本実施形態の回転阻止機構Ｍの詳細は後述する。
【００４４】
揺動板４３の周辺部には、シリンダボア５５と同数の球状の窪み部４３ａが設けられており、これに対応して同数のコネクティングロッド１００の一端に形成された球状端部１００ａが嵌合している。また、シリンダボア５５内に摺動可能に挿入されたピストン４４にも球状の窪み部４４ａが設けられていて、コネクティングロッド１００の他端に形成された球状端部１００ｂが嵌合している。
【００４５】
リアハウジング４０ｃの内部については図示を省略するが、概要は次のとおりである。前述したように、リアハウジング４０ｃの内部には概ね環状の空間としての吐出室が形成されていると共に、中心部分には空間として吸入室が形成されている。そして、シリンダブロック４０ｂとリアハウジング４０ｃとの間には、バルブプレートが介在され、各シリンダボア５５に対応する位置においてバルブシートに吐出口と吸入口が開口している。各吸入口には吸入バルブが配置されシリンダボアの側から閉鎖されており、一方、各吐出口には吐出バルブが配置され吐出室の側から閉鎖されている。また、リアハウジング４０ｃの後端部に制御弁が取り付けられており、制御装置によって制御されて流体圧が作り出される。これを制御圧として斜板４２や揺動板４３が配置されたフロンハウジング４０ａの内部の制御圧室に導入されて、揺動板４３の傾斜角が制御されている。
【００４６】
上記の構成からなる揺動斜板型可変容量圧縮機３９の作動について説明する。駆動軸４１が外部の動力源によって回転駆動されると、駆動軸４１のロータ６０に対してアーム部９７、長孔９７ａ、ピン９８、アーム部９６を介して連結されている斜板４２が駆動軸４１と共に回転する。しかし、揺動板４３は、斜板４２に対してラジアル転がり軸受９３およびスラスト転がり軸受９４を介して連結されているのと、中心部が回転阻止機構Ｍを構成する等速自在継手７０を介して回転しない中心軸５７によって支持されているので回転することはなく、揺動板４３は、その傾斜角度に応じた大きさの振幅で揺動運動のみを行う。それによって、揺動板４３にコネクティングロッド１００を介して連結されている複数個のピストン４４が、シリンダボア５５内で往復運動する。その結果、複数個のピストン４４の頂面に形成される作動室１０４の中で、吸入工程にあるものは拡大して低圧となるので、リアハウジング４０ｃ内の吸入室（図示省略）内にある冷媒が作動室１０４内に流入する。これとは反対に、圧送工程にあるピストン４４の頂面に形成される作動室１０４は縮小されるため、その内部にある冷媒は圧縮されて高圧となり吐出室（図示省略）に吐出される。駆動軸４１の１回転当たりの圧縮機３９の吐出量は、斜板４２および揺動板４３の傾斜角度によって決まるピストン４４のストロークの長さに概ね比例している。上記のような圧縮機３９の作動状態において、転がり軸受、等速自在継手や各構成部材の摺動部分は、圧縮機３９内の微量な潤滑剤による過酷な潤滑条件下にある。このような潤滑条件下にあるが、本実施形態の回転阻止機構Ｍを構成する等速自在継手７０は、その構成部材の少なくとも１つが金属焼結体からなるので、潤滑性能を確保することができる。金属焼結体の詳細については後述する。
【００４７】
本発明の第１の実施形態である揺動板の回転阻止機構を構成する等速自在継手の詳細を図２〜図１０に基づいて説明する。図２に示す等速自在継手７０は、図１に示した等速自在継手７０を拡大したものである、図２（ａ）は、図２（ｂ）の等速自在継手７０のＲ−Ｒ線における縦断面図であり、図２（ｂ）は正面図である。この等速自在継手７０は固定式等速自在継手で、所謂デルタ型等速自在継手と称されるものである。等速自在継手７０は、外側継手部材７３、内側継手部材７１およびトルク伝達ボール７２からなる。外側継手部材７３の球状内周面８６には６本のトラック溝８５が形成されている。内側継手部材７１の球状外周面８０には、外側継手部材７３のトラック溝８５と対向するトラック溝７７が形成されている。内側継手部材７１のトラック溝７７と外側継手部材７３のトラック溝８５との間にトルクを伝達する６個のボール７２が介在されている。この等速自在継手７０ではトルク伝達ボール７２を保持する保持器は存在しないので、部品点数が少なく、かつ球面接触部分が少なくてシンプルな構造である。そのため、振動や騒音を抑制しかつ耐久性に優れたものとすることができる。外側継手部材７３は円環状に形成されその外周面は円筒状であり、図１に示すように揺動板４３の内周孔９２に圧入嵌合される。また、内側継手部材７１の雌スプライン７６は、図１に示すように中心軸５７の雄スプライン８１に嵌合される。内側継手部材７１の右側端部には雌スプライン７６に続いてテーパ状面取り部７５が設けられている。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、外側継手部材７３の球状内周面８６と内側継手部材７１の球状外周面８０とが球面嵌合されている。球状内周面８６と球状外周面８０の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。図２（ｂ）に示すように、外側継手部材７３の球状内周面８６には６本のトラック溝８５が形成され、内側継手部材７１の球状外周面８０には、外側継手部材７３のトラック溝８５と対向するトラック溝７７が形成されている。内側継手部材７１および外側継手部材７３のトラック溝７７、８５は直線状に形成されている。外側継手部材７３に形成された直線状トラック溝８５ａ、８５ｂは、２条ずつ左右対称に傾斜して設けられており、内側継手部材７１に形成された直線状トラック溝７７ａ、７７ｂは、外側継手部材７３の対となる直線状トラック溝８５ａ、８５ｂとは反対方向に２条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。その結果、内側継手部材７１と外側継手部材７３の対となるトラック溝７７ａ、８５ａおよびトラック溝７７ｂ、８５ｂは、それぞれ交差し、この交差部分にボール７２が配置されている。
【００４９】
上記の構成により、継手が作動角をとった場合、外側継手部材７３と内側継手部材７１の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール７２が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。このような等速自在継手７０の機能を利用して揺動板４３の回転阻止機構Ｍ（図１参照）を構成したので、揺動板４３の傾斜角度に応じて、ボール７２が内側継手部材７１と外側継手部材７３のトラック溝７７、８５に係合しながら往復移動して揺動板４３の回転阻止をスムーズに行える。また、揺動板４３の揺動運動が、等速自在継手７０の継手中心Ｏとし、内側継手部材７１および外側継手部材７３のトラック溝７７、８５とボール７２との間や球面接触部８０、８６で行われるので、振動のない安定した揺動運動が実現する。
【００５０】
トラック溝の形態をさらに詳述する。図２（ｂ）に示すように、継手が作動角０°の状態で、二点差線で示す仮想正三角柱の３つの側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を継手の軸線Ｋ−Ｋに対して平行にかつ継手の軸線Ｋ−Ｋから等距離になるように配置したとき、各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に外側継手部材７３の２条ずつのトラック溝８５ａ、８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ（図３参照）が位置し、その状態で、両トラック溝８５ａ、８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ａとＬ２ｂが左右対称に傾斜している。換言すれば、２条ずつのトラック溝８５ａ、８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが互いに反対方向に傾斜して設けられている。内側継手部材７１の２条ずつの直線状トラック溝７７ａ、７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ（図４参照）も、各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に位置し、その状態で、両トラック溝７７ａ、７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが左右対称に傾斜している。そして、外側継手部材７３の２条ずつのトラック溝８５ａ、８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂと内側継手部材７１の２条ずつのトラック溝７７ａ、７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの傾斜方向は反対方向となっており、対となる外側継手部材７３のトラック溝８５ａと内側継手部材７１のトラック溝７７ａとが交差し、また、対となる外側継手部材７３のトラック溝８５ｂと内側継手部材７１のトラック溝７７ｂとが交差して形成されている（図４参照）。各交差部分に１個ずつボール７２が配置されている。ここで、上記のボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じである。
【００５１】
図３に外側継手部材７３を示す。図３（ａ）は外側継手部材７３の正面図であり、図３（ｂ）は外側継手部材７３のＮ−Ｎ断面で矢視した図であり、図３（ｃ）は外側継手部材７３の縦断面図である。図３（ｂ）に示すように、外側継手部材７３の内周には球状内周面８６が形成され、直線状トラック溝８５ａ、８５ｂが２条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。トラック溝８５ａのボール軌道中心線Ｌ２ａとトラック溝８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ｂは、それぞれ、継手の軸線Ｋ−Ｋに対して傾斜角βだけ傾斜し、その傾斜方向は互いに反対方向に形成されている。この傾斜状態を、本明細書では左右対称に傾斜すると表現する。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、継手が作動角０°の状態で、二点差線で示す仮想正三角柱の３つの側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を継手の軸線Ｋ−Ｋに対して平行にかつ継手の軸線Ｋ−Ｋから等距離になるように配置したとき、各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に外側継手部材７３の２条ずつのトラック溝８５ａ、８５ｂのボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが位置する。各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に位置するボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの間隔は、図３（ｃ）の右側端部に向けて拡がり、左側端部に向けて狭まっている。そのため左側端部付近ではトラック溝８５ａ、８５ｂが合流するように形成されている。
【００５３】
次に内側継手部材を図４に示す。図４（ａ）は内側継手部材７１の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＰ−Ｐ線で矢視した内側継手部材７１の外周面を示した図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＱ−Ｑ線で矢視した内側継手部材７１の外周面を示した図である。図４（ｂ）に示すように、内側継手部材７１の外周には球状外周面８０が形成され、直線状トラック溝７７ａ、７７ｂが２条ずつ左右対称に傾斜して設けられている。トラック溝７７ａのボール軌道中心線Ｌ１ａとトラック溝７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ｂは、それぞれ、継手の軸線Ｋ−Ｋに対して傾斜角βだけ傾斜し、その傾斜方向は互いに反対方向に形成されている。また、内側継手部材７１のトラック溝７７ａ、７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、対となる外側継手部材７３のトラック溝８５ａ、８５ｂボール軌道中心線Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとは、それぞれ反対方向に傾斜している。この結果、内側継手部材７１および外側継手部材７３のトラック溝７７ａ、８５ａおよびトラック溝７７ｂ、８５ｂが継手中心Ｏで交差し、この交差部分にボール７２（図示省略）が配置される。
【００５４】
前述した外側継手部材７３と同様、図４（ａ）に示すように、継手が作動角０°の状態で、二点差線で示す仮想正三角柱の３つの側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を継手の軸線Ｋ−Ｋに対して平行にかつ継手の軸線Ｋ−Ｋから等距離になるように配置したとき、各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に内側継手部材７１の２条ずつのトラック溝７７ａ、７７ｂのボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが位置する。各側面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３上に位置するボール軌道中心線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの間隔は、前述した外側継手部材７３とは反対に、図４（ｃ）の右側端部に向けて狭まり、左側端部に向けて拡がっている。そのため右側端部付近ではトラック溝７７ａ、７７ｂが合流するように形成されている。球状外周面８０は、円周方向の３箇所に組込み用の切欠き部７１ａが設けられている。外側継手部材７３への内側継手部材７１の組込み方法については、後述する。
【００５５】
図５に内側継手部材７１の斜視図を示す。この図により、内側継手部材７１の外周に形成された直線状トラック溝７７ａ、７７ｂの傾斜状態や外周に形成された球状外周面８０および切欠き部７１ａ、さらにはテーパ状面取り部７５と雌スプライン７６の形成状態が分かりやすく理解される。
【００５６】
次に、ボール７２とトラック溝７７、８５との接触形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６および図７は、いずれも継手中心０（図２（ａ）参照）における部分的な横断面図である。ただし、図６および図７では、トラック溝７７、８５が継手の軸線Ｋ−Ｋに対して傾斜しているので、その断面形状を正しく示すため、トラック溝７７、８５については、そのボール軌道中心線Ｌ１、Ｌ２のそれぞれの軸線方向から見た横断面として複合させた図としている。図６はアンギュラコンタクトの場合を示し、図７はサーキュラコンタクトの場合を示す。図６に示すように、アンギュラコンタクトにおいては、内側継手部材７１のトラック溝７７および外側継手部材７３のトラック溝８５の横断面形状は、ゴシックアーチ状、或いは楕円形状（図示省略）である。本実施形態ではゴシックアーチ状のものを示す。内側継手部材７１のトラック溝７７とボール７２とは２点Ｃ１１、Ｃ１２で接触し、外側継手部材７３のトラック溝８５とボール７２とは２点Ｃ２１、Ｃ２２で接触する。ボール７２の中心ＯBと各トラック溝７７、８５の接触点であるＣ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２とを結ぶ直線とボール７２の中心ＯBを通りＲ−Ｒ線と平行な直線とのなす角度が接触角αである。アンギュラコンタクトとすることにより、ボール７２とトラック溝７７、８５とは接触角αをもって接触し、接触点が一定となるので、安定した接触状態となる。また、トラック溝底部に隙間Ｓが生じ、この隙間に潤滑剤が介在されて優れた潤滑性を発揮する。
【００５７】
図７に示すサーキュラコンタクトにおいては、ボール７２の半径よりトラック溝７７、８５の曲率半径が適宜大きく形成されており、ボール７２は、内側継手部材７１のトラック溝７７とは１点Ｃ３で接触し、外側継手部材７３のトラック溝８５とは１点Ｃ４で接触する。点Ｃ３、Ｃ４は、ボール７２の中心ＯBを通りＲ−Ｒ線と平行な直線上に位置する。サーキュラコンタクトにおいては、アンギュラコンタクトの場合よりもボール７２とトラック溝７７、８５との接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、アンギュラコンタクトよりも接触面圧を緩和することができる。圧縮機の潤滑条件や運転条件により接触形態をアンギュラコンタクトにするか或いはサーキュラコンタクトにするか適切に選択することができる。
【００５８】
さらに、ラジアル荷重の支持構造を図８に基づいて説明する。図８は、図６および図７と同様、継手中心０における部分的な横断面図であるが、トラック溝７７、８５については、そのボール軌道中心線Ｌ１、Ｌ２のそれぞれの軸線方向から見た横断面として複合させた図としている。まず、ここで、トラック隙間と球面隙間を図８に基づいて定義する。アンギュラコンタクト、サーキュラコンタクトのいずれの場合でも、内側継手部材７１と外側継手部材７３の軸線を一致させた状態において、トラック隙間とは、ボール７２を内側継手部材７１のトラック溝７７に接触させた位置と、外側継手部材７３のトラック溝８５に接触させた位置との継手半径方向におけるボール中心間距離Ｐと定義し、球面隙間とは、内側継手部材７１の球状外周面８０と外側継手部材７３の球状内周面８６との間の継手半径方向における隙間Ｑと定義する。圧縮機３９が運転中に揺動板４３（図１参照）から等速自在継手７０に負荷されるラジアル荷重の支持構造の形態の一つとして、ボール７２とトラック溝７７、８５との間で支持することができる。この場合には、トラック隙間Ｐを球面隙間Ｑよりも小さくする設定する。これにより、低摩擦で耐久性に優れたラジアル荷重の支持構造を構成することができる。さらに、上記のトラック隙間を負に設定し予圧を付与してもよい。これにより、高速回転時のアンバランス（振れ回り）を抑制することができる。
【００５９】
ラジアル荷重の支持構造の別の形態として、等速自在継手７０に負荷されるラジアル荷重を、内側継手部材７１の球状外周面８０と外側継手部材７３の球状内周面８６との球面間で支持することができる。この場合は、トラック隙間Ｐを球面隙間Ｑよりも大きく設定する。これにより、球面滑り構造によりラジアル荷重を受けることができ、「みそすり運動」を安定させることができる。
【００６０】
次に、図９に基づいて、外側継手部材７３への内側継手部材７１の組込み方法を説明する。内側継手部材７１の球状外周面８０には円周方向の３箇所に組込み用の切欠き部７１ａが設けられている。図示のように、まず、外側継手部材７３の軸線と内側継手部材７１の軸線とが直交する状態とする。次に、外側継手部材７３に対して内側継手部材７１を矢印方向に沿って移動させて外側継手部材７３の球状内周面８６に内側継手部材７１の球状外周面８０が当接するまで挿入する。その後、内側継手部材７１を９０度回転させて、外側継手部材７３の軸線に内側継手部材７１の軸線を一致させることにより、外側継手部材７３への内側継手部材７１の組込みが完了する。なお、ボール７２は、外側継手部材７３に内側継手部材７１を組込んだ後、両継手部材７１、７３の間に大きな作動角をつけて、トラック溝７７、８５の開いた空間からボールを挿入する。これにより、等速自在継手７０が組立てられる。
【００６１】
次に、本実施形態の回転阻止機構Ｍを構成する等速自在継手７０に適用される金属焼結体について、図３、４および図１０に基づいて詳述する。本実施形態では、等速自在継手７０の外側継手部材７３および内側継手部材７１が金属焼結体で形成されている。図３および図４では、外側継手部材７３の圧粉体を７３’、金属焼結体を７３”として示し、内側継手部材７１の圧粉体を７１’、金属焼結体を７１”として示す。圧粉体７３’、７１’および金属焼結体７３”、７１”は、最終製品としての外側継手部材７３、内側継手部材７１とは若干細部形状が異なる部分があるが、この点については省略して単純化して説明する。外側継手部材７３および内側継手部材７１は、金属粉末を主成分とする原料粉末の圧粉体を焼結することによって形成された金属焼結体７３”、７１”からなり、その表面には、熱処理による硬化層（図示省略）が形成されている。このような構成を有する外側継手部材７３および内側継手部材７１は、主に、図１０に示すような原料粉末準備工程Ｓ１、圧粉工程Ｓ２、脱脂工程Ｓ３、焼結工程Ｓ４、熱処理工程Ｓ５、仕上げ工程Ｓ６および潤滑剤含浸工程Ｓ７を経て製造される。
【００６２】
原料粉末準備工程Ｓ１では、金属焼結体からなる外側継手部材７３および内側継手部材７１の成形用材料としての原料粉末が準備・生成される。原料粉末は、例えば、鉄（Ｆｅ）を主成分とし、これに少なくとも１．０〜２．０ｍａｓｓ％のクロム（Ｃｒ）および０．０５〜０．５ｍａｓｓ％のモリブデン（Ｍｏ）を含み、残部を鉄系合金および不可避的不純物とした合金化粉とされる。これにより、より高強度な金属焼結体が得られ、強度、耐久性が向上する。クロムの含有量は、好ましくは１．０〜２．０ｍａｓｓ％、さらに好ましくは１．２〜１．８ｍａｓｓ％であり、モリブデンの含有量は、好ましくは０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％である。クロムおよびモリブデンの添加は、焼入れ性を向上させ、硬度が低くなりやすい金属焼結体の欠点を補うことができる。
【００６３】
この原料粉末には、必要に応じて、添加剤として、銅、二硫化モリブデン、黒鉛等の固体潤滑剤や、成形を容易にするためにステアリン酸亜鉛や非金属系潤滑剤であるエチレンビスステアルアミド等の潤滑剤を混合しても良い。
【００６４】
圧粉工程Ｓ２では、上記の原料粉末を圧粉することにより、外側継手部材７３および内側継手部材７１の形状をなした圧粉体７３’、７１’を形成する。圧粉体７３’、７１’は、焼結温度以上で加熱することにより形成される金属焼結体７３”、７１”の空孔率が５％以上で２０％以下となるように高密度に圧縮成形される。本実施形態で用いられる原料粉末は鉄を主成分とするものであり、鉄の密度は７．８７ｇ／ｃｍ3であるので、上記の圧粉体７３’、７１’は、金属焼結体７３”、７１”となったときの密度が７．０〜７．５ｇ／ｃｍ3の範囲内になるように圧縮成形することが望ましい。
【００６５】
具体的には、例えばサーボモータを駆動源としたＣＮＣプレス機に圧粉体形状に倣ったキャビティを画成してなる成形金型をセットし、キャビティ内に充填した上記の原料粉末を６００〜１５００ＭＰａの加圧力で加圧することにより圧粉体７３’、７１’を成形する。圧粉体７３’、７１’の成形時において、成形金型は７０℃以上に加温してもよい。
【００６６】
金属焼結体７３”、７１”の空孔率を上記の範囲内となるような圧粉体７３’、７１’を得るべく、原料粉末を高密度に圧縮すると、圧粉体７３’、７１’の表面がキャビティの内壁面に密着してしまい、圧粉体７３’、７１’をスムーズに成形金型から離型することができない恐れがある。この点、本実施形態では、原料粉末に固体潤滑剤を混合したことから、圧粉体７３’、７１’の成形時には、上記の高い加圧力により固体潤滑剤を液相化し、この液相化された固体潤滑剤を原料粉末相互間に拡散・浸透させることができる。したがって、脆性品である圧粉体７３’、７１’をスムーズに離型することができ、離型に伴う圧粉体７３’、７１’の形状の崩れを回避することができる。
【００６７】
脱脂工程Ｓ３では、圧粉体７３’、７１’に含まれる潤滑剤等が除去される。脱脂は、一般的な焼結金属製品を製作する場合と同様の条件で行うことができる。
【００６８】
焼結工程Ｓ４では、脱脂された圧粉体７３’、７１’を焼結温度以上で加熱し、隣接する原料粉末同士を焼結結合させることによって金属焼結体７３”、７１”を形成する。原料粉末は鉄を主成分とするものであることから、酸化を可及的に防止するために、例えば窒素ガスおよび水素ガスの混合ガス雰囲気下に圧粉体７３’、７１’を配置し、これを１１５０〜１３００℃（例えば１２５０℃）で６０分間以上加熱することにより金属焼結体７３”、７１”を形成する。なお、圧粉体７３’、７１’の焼結は、上記のような不活性ガス雰囲気下のみならず、真空下で行うようにしてもよい。
【００６９】
焼結工程Ｓ４を経た金属焼結体７３”、７１”のトラック溝８５、７７や球状面８６、８０に転造加工やバニシング加工などの塑性加工を施すことにより、より高密度に成形することができる。この場合には、上記の加工を施した金属焼結体７３”、７１”の表層部の空孔率は小さくなるが、この表層部を含めた金属焼結体７３”、７１”の全体の空孔率を５％以上で２０％以下にする。上記の塑性加工は、必要に応じて実施すればよく、必ずしも実施する必要はない。
【００７０】
熱処理工程Ｓ５は、金属焼結体７３”、７１”に焼入れ処理等の熱処理を施すことにより、その表面に硬化層(図示省略)を形成する工程である。これにより、金属焼結体７３”、７１”の摺動面やトラック溝などの表面にＨＶ５１３〜７５０の高い表面硬度を付与する。これにより、摩耗粉が転動部や摺動部に入り込んで更なる摩耗を引き起こす原因となったり、摩耗粉が金属焼結体７３”、７１”の空孔に詰まり、オイルポット効果を減少させる等の問題を防止でき、球面接触部やボールとトラック溝間の転動疲労に対する耐久性を確保することができる。強度および硬度を確保するための焼入方法としては、ずぶ焼入れや浸炭焼入れを採用することができ、また、材料や製品仕様により適宜選択することができる。しかし、炭素量が少ない材料の場合は浸炭焼入れが望ましい。
【００７１】
仕上げ工程Ｓ６は、金属焼結体７３”、７１”の所定部位に対して、研削加工等の仕上げ処理を施すことにより、金属焼結体７３”、７１”の必要な部位を一層高精度化する工程である。この仕上げ工程Ｓ６は、必要に応じて実施すればよく、必ずしも実施する必要はない。
【００７２】
潤滑剤含浸工程Ｓ７は、金属焼結体７３”、７１”に潤滑剤を初期含浸する工程である。これにより、揺動斜板型可変容量圧縮機内の希薄潤滑下にもかかわらず、運転開始時より良好な潤滑状態を得ることができる。初期含浸する潤滑剤は、具体的には、ポリアルキルグリコール（ＰＡＧ）が好ましい。ＰＡＧは、カーエアコン用コンプレッサで一般的に使用される冷媒と相溶性があり、冷媒と共存する潤滑剤として好ましい。また、この潤滑剤含浸工程Ｓ７も、必要に応じて実施すればよく、必ずしも実施する必要はない。
【００７３】
次に、第２の実施形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本実施形態の回転阻止機構における等速自在継手の縦断面図である。前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００７４】
第２の実施形態の回り止め機構では、等速自在継手７０の内側継手部材７１のみが金属焼結体で形成されている。外側継手部材７３およびボール７２は、通常用いられる溶製材で形成されている。金属焼結体からなる内側継手部材７１は、その球状外周面８０が外側継手部材７３の球状内周面８６と球面接触するので、外側継手部材７３が溶製材であっても、各球面嵌合部に潤滑剤が入り込むので、良好な潤滑状態を得ることができる。本実施形態の等速自在継手の構造、ボールとトラック溝との接触形態、ラジアル荷重の支持形態や金属焼結体の組成、性状や製造の工程などは、第１実施形態において前述した内容と同様であるので、説明を省略する。
【００７５】
本発明の第３の実施形態の回り止め機構を図１２に基づいて説明する。本実施形態は、第２の実施形態と比べて、回転阻止機構を構成する等速自在継手のボール７２をセラミックスで形成した点が異なる。図１２（ａ）は等速自在継手の縦断面図であり、図１２（ｂ）は正面図である。前述した第１の実施形態および第２の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。
【００７６】
本実施形態では、ボール７２をセラミックスで形成し、内側継手部材７１（焼結金属体製）および外側継手部材７３（例えばＳ５３Ｃ材）とは異質材とすることにより、ボール７２とトラック溝７７、８５との接触部における耐久性を確保することができる。セラミックスの材質としては、第一に窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）が望ましいが、異種材適用の効果という観点から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコニア（Ａｌ2Ｏ3）、アルミナ（ＺｒＯ2）を適用してもよい。セラミックス形成したボール７２は、鋼材に比べて熱膨張係数が小さく、高温での内部隙間の変化が小さく、ボールの接触部の変形も小さい。また、内側外側の両継手部材とは異質材となるので、転動接触部での凝着が生じにくくなる。したがって、揺動斜板型圧縮機の駆動軸が高速回転（概ね最大１０，０００ｒｐｍ）し、かつ希薄潤滑下でのボール接触部の転動耐久性を向上させることができる。
【００７７】
本実施形態の回転阻止機構を構成する等速自在継手７０は、回転駆動時には、ボール７２の個数の内、１つ飛びのボールでトルク負荷を受ける（第１実施形態および第２実施形態においても同じ）。図１２（ｂ）に示すように、外側継手部材７３のトルク負荷方向を矢印方向とすると、ボール個数が６個のうち、トラック溝７７ａ、８５ａに組込まれたハッチングを付した３個のボールでトルク負荷を受ける。トルク方向が逆の場合には、反対にトラック溝７７ｂ、８５ｂに組込まれたハッチングのない３個のボールが負荷を受けることになる。揺動斜板型可変容量圧縮機は、機能上トルク方向が変動しない（減速時を除く）ため、トラック溝７７ａ、８５ａに組込まれるハッチングを付した３個のボール７２のみをセラミックス製とし、トラック溝７７ｂ、８５ｂに組込まれるハッチングのないボール７７は鋼球としてもよい。本実施形態の等速自在継手の構造、ボールとトラック溝との接触形態、ラジアル荷重の支持形態や金属焼結体の組成、性状や製造の工程などは、第１実施形態および第２実施形態において前述した内容と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
以上の各実施形態やその変形例では、保持器のない６個ボールのデルタ型等速自在継手を回転阻止機構に適用した場合について説明したが、ボールの個数は偶数個であればよく、８個や１０個以上の等速自在継手も適用することができる。また、セラミックス製ボールは、揺動斜板型可変容量圧縮機の揺動板の回転阻止機構を構成する他の形式の等速自在継手、例えば、ツェッパ型等速自在継手にも適用することができる。
【００７９】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００８０】
３９      揺動斜板型可変容量圧縮機
４０      ハウジング
４１      駆動軸
４２      斜板
４３      揺動板
４４      ピストン
５７      中心軸
７０      等速自在継手
７１      内側継手部材
７１”    外側継手部材の金属焼結体
７２      トルク伝達ボール
７３      外側継手部材
７３”    外側継手部材の金属焼結体
７７      トラック溝
８０      球状外周面
８５      トラック溝
８６      球状内周面
Ｋ        継手の軸線
Ｍ        回転阻止機構
Ｏ        継手中心
Ｐ        トラック隙間
Ｑ        球面隙間
Ｓ        仮想正多角柱の側面
α        接触角
β        傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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