JP2004534919A - 摺動スリーブを具備する往復動ピストン式機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、往復動ピストン式機械、特に自動車空調装置用の冷媒圧縮機（１）に関する。前記往復動ピストン式機械は、機械軸（２）、機械ハウジング（３）の内部であって機械軸（２）の周りに円形状に取り付けられる多数のピストン（４）を具備し、機械軸（２）によって駆動され、接合構造部（６）を介してピストンに作用する環状の旋回ディスク（５）を具備する。旋回ディスクは、駆動力を伝達するために提供されたドライバ（７）を介して機械軸に関節状に連結され、旋回ディスクは、機械軸と垂直に向いたヒンジ軸（８）を中心として旋回ディスクを旋回させるように摺動体（９）に取り付けられる。本発明によれば、摺動体（９）は、機械軸の回転軸（１１）に向かって開口し、かつドライバ（７）を少なくとも部分的に包囲する凹所（９ａ）を有し、および／または摺動体（９）は、機械軸（２）に面するその内側表面で、機械軸（２）を通って流出ライン（２４、２５）がその内部に導かれるキャビティ（１７）を囲む。往復動ピストン式機械は、自動車用冷媒圧縮機で使用されるものである。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の往復動ピストン式機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は一般的な往復動ピストン式機械を開示する。これは機械ハウジングを具備し、その内部に複数のピストンが回転駆動軸の周りに円形状に配置される。駆動力は、駆動軸からドライバを介して、環状の旋回ディスクに、次いで環状の旋回ディスクから機械軸と並行な並進運動で移動可能なピストンに伝動される。この場合、旋回ディスクは機械軸上で直線移動可能に締結されたスリーブ上に枢着される。ドライバが貫通する長穴がスリーブ内に提供され、機械軸上でのスリーブの軸方向移動可能性がその長穴の寸法によって制限される。その取付は、長穴を通して挿入されたドライバによって実行される。機械軸、ドライバ、摺動スリーブおよび旋回ディスクは、いわゆる駆動空間内に配置され、その内部には往復動ピストン式機械のガス状作動媒体が規定圧力で存在する。往復動ピストン式機械の送出し容積、ゆえに送出し容量は、ピストンの吸引側と圧力側との間の圧力比、またはこれに対応して、一方で、シリンダ内、および他方で、駆動空間内の圧力に依存する。
【０００３】
【特許文献１】
独国特許出願公開 １９７ ４９ ７２７ Ｃ２号明細書
【特許文献２】
独国特許出願公開 １９７ ４９ ７２７ Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に対して、本発明の目的は、取付が簡単で動作挙動が改良された往復動ピストン式機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１および４の特徴を有する往復動ピストン式機械によって達成される。
【０００６】
本発明による往復動ピストン式機械は、一方で、駆動力を伝達するドライバを介して機械軸に関節状に連結され、他方で、機械軸に対して横方向に向いたヒンジ軸を中心として摺動体上に枢着される旋回ディスクを特徴とし、摺動体は、機械軸の回転軸の方向に開口し、かつドライバを少なくとも部分的に包囲する凹所を有する。摺動体は、片側に開口する長穴の形態の凹所を有するスリーブとして構成されるのが好ましい。その結果、スリーブを、機械軸およびドライバが互いに固定的に連結される場合でも、これらの上で摺動させることができる。この場合、ドライバは、取り付けられた状態で、長穴を通って突出し、ゆえに幾つかの面がスリーブによって包囲される。機械軸、旋回ディスクおよび摺動体は、往復動ピストン式機械のハウジング内に、圧縮されるべき作動媒体がその内部に存在するいわゆる駆動空間内に、好ましくは少なくとも部分的に配置される。
【０００７】
本発明の改良例では、摺動体は、その凹所の領域に、一方の軸方向端面で、ドライバに対して作用する第１の停止面、および機械軸上に位置する保持要素に対して作用する第２の停止面を有する。停止面は、機械軸上の摺動体の動きを制限するように働き；これらは、ドライバに対して、いずれの場合も、軸方向で摺動体の同じ側に配置される。摺動体の両極端の位置は停止面の助けによって画定され、この場合、旋回ディスクと機械軸とが最小角度を成すとき第１の極端位置に達することになり、ピストンが旋回ディスクの回転中に最大往復運動を行う。この場合、第１の停止面はドライバに接触する。旋回ディスクが機械軸と少なくともほぼ直角を成すときに第２の極端位置に達することになるので、往復動ピストン式機械のピストンが旋回ディスクによって移動されない「中立位置」をとる。この場合、第２の停止面は、機械軸上に位置する保持要素に接触する。保持要素は、機械軸から脱着可能な保持リングとして構成されるのが好ましい。
【０００８】
本発明の他の改良例では、バネ要素、特に薄い円盤状バネが保持要素と摺動体の第２の停止面との間に配置される。バネ要素は、摺動体がその第２の停止面でバネ要素を完全に圧縮すると、旋回ディスクがその中立位置をとるように保持要素に割り当てられることが好ましい。バネ要素は、摺動体がその第２の極端位置に近接しているときのみ働くのが好ましい。修正された例示的実施形態では、バネ要素は、摺動体への力の平衡を取るために持続的に働く。
【０００９】
本発明による往復動ピストン式機械は、あるいは、摺動体が、機械軸に面するその内側で、機械軸を通ってボア、特に流出ラインが導かれるキャビティを包囲することを特徴とする。ボアは、好ましくは、駆動空間から作動媒体を相当圧力補正で放出させるように働く。摺動体内に提供されるキャビティは、好ましくは摺動体の内側に少なくとも１本の長い溝によって形成され、ボアまたは流出ラインに流入する流れを偏向および案内するように働く。機機軸と摺動体とが同時に回転する結果として、遠心力がキャビティ内に位置する作動媒体に加わる。貫流する物質混合物の相分離がキャビティ内で起こり得る。
【００１０】
本発明の改良例では、キャビティは、往復動ピストン式機械の駆動空間へのオリフィスを有し、そのオリフィスは、機械軸に提供された流出ラインの出口から、機械軸の回転軸の方向に、所定の距離を置いて配置される。流出ラインに供給される作動媒体は、始めにキャビティ内へのオリフィスを通過して、機械軸の回転軸と平行に若干距離キャビティ内に案内され、次に流出ラインに至る。作動媒体の液状およびガス状成分は、キャビティ内で互いに分離され、特に潤滑剤や他の液状物質はガス状作動媒体から分離されて、同構造の場合、重力の影響で駆動空間内に戻される。
【００１１】
本発明の他の改良例では、オリフィスは凹所の領域内に配置される。これによって、比較的大きなオリフィスを流出ラインの出口から十分な距離を置いて配置することが簡単となる。
【００１２】
さらなる特徴や特徴の組合せが明細書や図面から収集されても良い。本発明の実際の例示的実施形態を図面で簡単な形態で例示し、以下の明細書で詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、自動車空調装置用冷媒圧縮器の形態の往復動ピストン式機械１についての縦断面を例示する。往復動ピストン式機械１は、機械ハウジング３内に配備された複数のピストン４を有する。ピストン軸１２の全ては、回転軸１１から所定の距離を置いて、つまりシリンダ包囲部の機械軸２の周りに幾何学的に配置される。ピストン４は、円筒状ブシュ１０内に案内され、その中に円筒状の圧縮空間１３が形成されており、ピストン４は、圧縮空間１３をいわゆる駆動空間１４（「クランクケース」）から隔絶している。全てのピストン軸１２は、機械軸の回転軸１１に平行に向いている。機械軸の回転運動は、以下で詳細に説明される力の伝達構造を介してピストン４の並進運動に変換される。
【００１４】
摺動スリーブ９のような形態である摺動体は、機械軸２上で案内される。環状の旋回ディスク５は、次に摺動スリーブ９上に取り付けられ、旋回ディスク５は、回転軸１１の方向と平行に、摺動スリーブ９と一緒に、移動可能である。２つの短ピンが摺動スリーブ９の両側に取り付けられており、これらは、機械軸の回転軸１１に対して横方向に向いており、その回りで旋回ディスク５が旋回可能であるヒンジ軸８を画定する。
【００１５】
ドライバ７は、機械軸２の凹所２ａ内に固定される。ドライバ７は、機械軸からほぼ直角に突出し、球状連接部によって、旋回ディスク上の半径方向に開口した受入部１５内にはめ込まれている（図２を参照）。ドライバ７は機械軸に固定されているので、ヒンジ軸８を中心とする旋回ディスクの旋回は、摺動スリーブ９の移動に連動される。往復動ピストン式機械が動作中のとき、機械軸２の回転は、ドライバ７を介して旋回ディスクに伝達される（矢印Ｗの方向の回転運動）。
【００１６】
回転軸１１を通る主中心面は、ヒンジ軸８に対して垂直に画定され、往復動ピストン式機械の吸引側を圧力側から隔絶する。主中心面は機械軸と共に回転する。
【００１７】
旋回ディスク５は、旋回ディスクがその回転運動ｗを実行するときに旋回ディスク上を摺動する接合構造部６によって、各ピストン４の領域内で、その周囲が包囲されている。機械軸２に対して旋回ディスク５が傾斜している場合（図１および２で例示）、旋回ディスクは、その回転運動中、圧力側に位置するピストンに圧縮運動を実行させ、吸引側に位置するピストンに吸入運動をさせる。図２は、機械軸２とピストン４との間での力の伝達の簡単な基本線図を例示する。
【００１８】
往復動ピストン式機械２の構造および機能に関するさらなる特徴は、本明細書でも引用される特許文献２から収集されても良い。
【００１９】
特許文献２により公知の往復動ピストン式機械の構造変形例では、摺動スリーブの摺動移動は、ドライバに対する長穴の接触によって両側で制限される。これは、ドライバが、長穴を通って突出し、摺動スリーブが機械軸上で押された後にしか機械軸内に圧入されないことを意味する。このことは取付について重大な問題を引き起こす原因となる。
【００２０】
本発明によれば、摺動スリーブ９は、機械軸２の回転軸１１の方向に開口し、かつ取り付けられた状態で、部分的にドライバ７を包囲する凹所９ａを、長穴の代わりに、その中に提供する。凹所９ａの領域内において、摺動スリーブ９には、図２および３で例示されるように、摺動スリーブがまず第１の下方にある極端位置にあるときドライバ７に対して接触する第１の停止面２１が提供される。摺動スリーブの第１の下方にある極端位置は、旋回ディスクが機械軸２と最小角度を成し、ピストンが旋回ディスクの回転中に最大往復運動を行う旋回ディスク５の向きに相当する。
【００２１】
さらに、摺動スリーブ９の一方の端面９ｂの領域には、第２の停止面２２が提供され、それに対して保持リング２０のような形態の保持要素が、機械軸２上に位置する対抗片として割り当てられる。好ましくは、薄い円盤状バネ２３のような形態のバネ要素が、保持リング２０と停止面２２との間に提供される。摺動スリーブ９が第２の上方にある極端位置にあるとき、それは円盤状バネ２３と接触し、その円盤状バネ２３をほぼ完全に圧縮する。バネ要素のない改良例では、摺動スリーブは、保持リング２０に直接接触する。摺動スリーブ９が第２の極端位置に到達すると、旋回ディスクは、機械軸と少なくともほぼ直角を成す、ゆえに、往復動ピストン式機械のピストンが旋回ディスクによって移動されない「中立位置」となる。挿入された円盤状バネ２３によって、旋回ディスク５は、圧縮機が圧力補正がされた状態にあるとき、その「中立位置」からいくらか距離が保たれるので、送出し動作が運転動作の開始後すぐに始まる。図３は、本発明による摺動スリーブ９を斜視図で例示する。取り付けた状態で、停止面２１、２２は、回転軸１１の方向であってドライバ７と同じ側に配置される。
【００２２】
ピストン運動、ゆえに往復動ピストン式機械１の送出し容積は、旋回ディスク５の旋回角度の変化によってもたらされる。旋回角度は、ピストン４の裏面に直接作用する駆動空間１４内の圧力と共に変化するのが好ましい。ゆえに、送出し容積は、駆動空間内の圧力の変化によって調節される。これは、例えば、往復動ピストン式機械によって送られた少量の作動媒体が高圧側から、小スロットル（図示せず）を介して絶えず供給される駆動空間１４、および調節弁によって決定される駆動空間から（好適には、吸引側に向かって）流出する作動媒体の量によって決まる。この目的で、機械軸内部には、ボア２４、２５により形成される流出ラインが提供され、それらを介して作動媒体が駆動空間１４から放出される。図５は、ボア２４、２６の形態の流出ラインの他の実施形態を概略的に示す。これらのボア２４、２５、２６は、図４および５でも詳細に示される。
【００２３】
摺動スリーブ９の内側の中間領域には、摺動スリーブ内側の大部分にわたる全周に沿って広がる環状溝１８が提供される。取付位置（図１、２、４および５）では、キャビティ１７は、凹所９ａによって、好適には、さらにオリフィスによって、駆動空間１４に接続される。ボア２５、２６は、凹所９ａに対して軸方向に食い違っており、半径方向内側に機械軸２を通って同軸流出ボア（流出ボア）２４につながっているので、駆動空間１４はボア２５、２６を経て流出ボア２４に接続される。機械軸２内のボア２５は、回転軸１１に垂直に伸びているが、ボア２６の方は回転軸１１に対して所定の傾きで配置される。
【００２４】
往復動ピストン式機械１が動作中であるとき、駆動空間１４は、一般に往復動ピストン式機械によって圧縮されるべき（好ましくはガス状の）作動媒体のみならず、さらに、潤滑油および／または水のような、特に液状物質をも収容する。これにより、駆動空間内の作動媒体とさらなる物質との望ましくない混合が生じる。環状キャビティ１７およびボア２５、２６により、特に、液状および／または固体物質は、往復動ピストン式機械の作動媒体から分離される。それらの機能は、図４および図５で詳細に説明される。実線の矢印Ａは、混合物の経路を示し、それに沿って望ましくない液状および／または固体物質が益々分離して取り除かれ、前記物質は、特に重力の影響下で、破線で示された矢印Ｂによって表された経路に沿って駆動空間１４に戻る。
【００２５】
望ましくない物質がキャビティ１７内でも分離されるには、混合物はこのキャビティ内にしばらく留まっていなくてはならない。このため、凹所９ａに近いキャビティ１７内への流入点に対するボア２５、２６が軸方向に食い違っているという特徴を有する。進む流れ及び戻る流れは、遠心力によってキャビティ１７内で内部へ進む流れと外側へ戻る流れとに分離される。この種の分離は、回転軸１１と所定の傾きで配置されるボア２６内で特に効果的に起こる。図５による例示的実施形態では、流出ボア２４は、図４による例示的実施形態の場合よりも短い、つまり浅いものである。
【００２６】
提案された摺動スリーブは、機械軸およびドライバ上で、たとえこれらが互いに固定されて連結されている場合でも、滑らせることができる。ゆえに、第１の取付ステップでドライバを機械軸に圧入するか、または機械軸とドライバを一体にて製造することもある。ドライバ７への曲げ応力は、軸内の関連凹所内でも続くので、ドライバと軸との間を圧入嵌めしている場合、微小移動が圧入嵌めされた接合部で起こるが、ドライバと軸とが一体的に形成されている場合、ドライバ７の曲げ強度は増加し、その結果、曲げも減少する。ゆえに、ドライバおよび軸の高耐力性能が得られ、往復動ピストン式機械の動作挙動が改良される。
【００２７】
さらに、本発明による摺動スリーブは、遠心力および重量の影響を利用して、機械軸内の流出ラインと併せて、往復動ピストン式機械の作動媒体から望ましく無い物質を分離させることもできる。ゆえに、純粋作動媒体が駆動空間から放出され、それによって制御性が改良され、ゆえに往復動ピストン式機械の動作挙動が改良される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による往復動ピストン式機械の縦断面図を示す。
【図２】図１による往復動ピストン式機械の機能の基本線図を示す。
【図３】往復動ピストン式機械の摺動体の立体図を示す。
【図４】図１による往復動ピストン式機械の摺動体および機械軸の横断面図を示す。
【図５】往復動ピストン式機械の、図４に対して修正された、摺動体および機械軸の横断面図を示す。

Claims (6)

1. 機械軸（２）、
   機械ハウジング（３）内の機械軸（２）の周りに円形に配置された複数のピストン（４）、および
   機械軸（２）によって駆動され、かつ
   接合構造部（６）を介してピストンと係合する、特に、環状の旋回ディスク（５）を備え、
   前記旋回ディスクは、駆動力を伝達するドライバ（７）を介して前記機械軸に関節状に連結され、
   前記機械軸に対して横方向に向いたヒンジ軸（８）を中心として摺動体（９）に枢着される、
   自動車空調装置用の往復動ピストン式機械、特に冷媒圧縮機（１）であって、
   前記摺動体（９）は、前記機械軸の回転軸（１１）の方向に開口し、かつ少なくとも部分的に前記ドライバ（７）を包囲する凹所（９ａ）を有することを特徴とする往復動ピストン式機械。
2. 前記摺動体（９）が、前記凹所（９ａ）の領域に、前記ドライバ（７）に対して作用する第１の停止面（２１）、および一方の軸方向端面（９ｂ）に、前記機械軸上に配置された保持要素（２０）に対して作用する第２の停止面（２２）を有することを特徴とする請求項１に記載の往復動ピストン式機械。
3. バネ要素（２３）特に薄い円盤状バネが、前記保持要素（２０）と前記摺動体の第２の停止面（２２）との間に配置されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の往復動ピストン式機械。
4. 前記摺動体（９）が、前記機械軸（２）に面するその内側で、キャビティ（１７）を包囲し、その内部に、前記機械軸（２）を通ってボア、特に流出ライン（２４、２５、２６）が導かれることを特徴とする請求項１の前文、特に請求項１〜３のいずれか一項に記載の往復動ピストン式機械。
5. 前記キャビティ（１７）が、前記往復動ピストン式機械の駆動空間（１４）へのオリフィス（１６）を有し、該オリフィス（１６）は、前記機械軸（２）を貫通する流出ライン（２４、２５、２６）の導出口から、前記機械軸の前記回転軸（１１）の方向に、所定の距離を置いて配置されることを特徴とする請求項４に記載の往復動ピストン式機械。
6. 前記オリフィス（１６）が、前記凹所（９ａ）の領域に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の往復動ピストン式機械。