JPH04191473A

JPH04191473A - 斜板式圧縮機

Info

Publication number: JPH04191473A
Application number: JP2319838A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤; Mitsuo Oginoya; 萩野谷　三男; Yusaku Nakagawa; 雄策中川; Hidenori Machimura; 英紀町村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1992-07-09
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JP2961623B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車空調システム用冷媒圧縮機に係り、特
にピストンサポート用ガイド機構部を耐摩耗性、耐焼付
性に優れた機構とした斜板式圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の冷媒圧縮機では、フロントノ１ウジング
にはシリコンを１２重量％程度含有したＡＱ−５ｉ系合
金の鋳造材が用いられ、また、スライドシューには鉄系
の金属材料が用いられていた。しかし、上記組合せでは
、特にアルミハウジング側の耐摩耗性、耐焼付性が十分
でなく、スライドシュー摺動部の異常摩耗による圧縮機
騒音の増大、あるいは焼付による圧縮機のロック等の事
態がしばしば発生した。このため、アルミ合金系ハウジ
ング側の耐摩耗性、耐焼付性を向上させるために、シリ
コン含有量を１６〜２０重量％に高めるという対策がな
されてきた。

これら従来の圧縮機用の冷媒としては、フロン１２　（
Ｒ１２）　、フロン２２　（Ｒ２２）等が用いられ、ま
た潤滑油としてはナフテン系、パラフィン系等の鉱油が
用いられてきた。上記冷媒はいずれも分子中に塩素を含
むフロンガスであり、この塩素が活性な摺動面に極圧剤
として作用し、特にアルミ材の耐摩耗、耐焼付性を向上
させる働きをしていた。また、上記鉱油は圧力粘度指数
が高く、高荷重域における油膜の形成が比較的良好で、
耐摩耗性、耐焼付性を向上させていた。

しかし、１９８９年より実施されたフロン規制により、
分子中に塩素を含むフロンガスはオゾン層を破壊するこ
とから生産量が削減され、今世紀束までには全廃される
ことが決定している。このことから塩素を含まない代替
フロンガスの開発が急がれており、現在、Ｒ１２の代替
フロンガスとして１，１，１．２−テトラフルオロエタ
ンすなわちフロン１３４ａ　（Ｒ１３４ａ）が有力であ
る。

したがって、今後は塩素による耐摩耗性、耐焼付性の向
上は望めない。これに呼応し潤滑油も、現行の鉱油が代
替フロンに対して相溶性がまったくないことがらＰＡＧ
　（ポリアルキレンゲリコール）等の合成油に変更せざ
るを得ない。この合成油は圧力粘度指数が低く、高荷重
域においては油膜の形成に問題が生じる。さらに、この
合成油には吸湿性があり、腐食、加水分解による酸の発
生、あるいは水素脆性等さまざまな悪影響を及ぼすこと
が懸念されている。

以上のことから、アルミ合金系ハウジングのシリコン含
有量を高めただけではスライドシュー摺動部の耐摩耗性
及び耐焼付性の向上は、代替フロン移行後は望めないこ
とが明らかとなっている。

なお、本件に関連する従来例としては、例えば実開平１
−８０８２２号公報のように、アルマイト層を有するア
ルミニウムの軸と、この軸を支承する合成樹脂のベアリ
ングを組み合わせた軸受装置の例がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では前記ピストンサポートのガイド溝摺動
部が極度の潤滑不足となった場合、例えばフロン規制に
より現行よりも潤滑性の劣る代替冷媒、代替冷凍機油に
移行後の配慮がなされておらず、フロン１３４ａのよう
に分子中に塩素を含まないフロンを冷媒として用い、Ｐ
ＡＧ等の圧力粘度指数の低い合成油を潤滑油として用い
た場合には、圧縮機の運転条件次第では該摺動部が潤滑
不足となり、該ガイド溝の異常摩耗あるいは前記スライ
ドシューとの間で焼き付きが発生し、圧縮機が運転不能
に陥いるという問題があった。

本発明の目的は、上記斜板式圧縮機のピストンサポート
用ガイド機構部の摺動部分の耐摩耗性及び耐焼付性を向
上させ、フロン規制により、現行よりも潤滑性の劣る代
替冷媒、代替冷凍機油に移行した場合でも、耐焼付性、
耐摩耗性が良好で耐久性が優れ、信頼性の高い斜板式圧
縮機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、前記ピストンサポートガイ
ド溝摺動部において、溝と前記スライドシューとの間に
、表面が耐摩耗性及び自己潤滑性を有する合成樹脂を主
成分とした面からなるガイドプレートを設け、該ガイド
プレートを介して前記スライドシューが前記溝内を摺動
するようにしたものである。

すなわち、本発明は、アルミニウム合金にて形成された
ハウジングと、このハウジング内に回転自在に支持され
た駆動軸と、この駆動軸に直角な軸のまわりに回転可能
に取り付けられた斜板と、ピストンロッドを支持し且つ
前記斜板の傾斜角に対応して揺動するピストンサポート
と、このピストンサポートの径方向に突設された軸受部
と、前記ハウジング内周部に駆動軸と平行に形成され軸
受部が嵌合したガイド溝とを備えた斜板式圧縮機におい
て、前記ガイド・溝内の前記軸受部との間に固体潤滑材
より成るガイドプレートを設けたことを特徴とするもの
である。

また、本発明は、内部にクランク室、吸入空間及び吐出
空間を有し、アルミニウム合金にて形成されたハウジン
グと、該ハウジング内に回転自在に支持された駆動軸と
、駆動軸を中心として該駆動軸と軸線を平行にして円周
方向に配置された複数個のシリンダと、該シリンダにそ
れぞれ往復自在に嵌合されたピストンと、該駆動軸に直
角な軸まわりに回転可能に取り付けられた斜板と、前記
ピストンに固定されたロッドと、それぞれのロッドを支
持し且つ前記斜板の傾斜角に対応して揺動運動を行なう
ピストンサポートと、該ピストンサポートの径方向に固
定されたガイドピンと、該ガイドピンに往復及び回転自
在に嵌合されたスライドボールと、該スライドボールを
自己の内部に回転自在に嵌合したスライドシューと、前
記ハウジング内周部に駆動軸方向に平行に形成され溝形
状が円筒であるガイド溝と、前記スライドシューを該ガ
イド溝内で回転及び摺動可能に装着し、前記斜板が前記
駆動軸に対する傾斜角度に対応した行程で前記ピストン
を往復運動させる時に該ガイド溝内に該スライドシュー
を嵌合することにより、前記ピストンサポートの駆動軸
回転方向の運動を抑制した斜板式圧縮機において、前記
ガイド溝内と前記スライドシューとの摺動部の間に、少
なくとも摺動面が固体潤滑材より成るガイドプレートを
設けたことを特徴とするものである。

前記圧縮機において゛、固体潤滑材は合成樹脂より成る
もの又は、二硫化モリブデンや黒鉛より成るものが挙げ
られる。また、ガイドプレートは金属母材の表面に摺動
面を成す合成樹脂面が設けられたものがよい。更に、ガ
イドプレートは金属から成る母材表面に焼結体層が形成
され該焼結体層の表面に合成樹脂面が設けられたものが
よい。また、合成樹脂面に二硫化モリブデン又は黒鉛等
の添加剤が添加されているものがよい。ここで、合成樹
脂は四弗化エチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ケトン
系樹脂またはイミド系樹脂が挙げられる。また、スライ
ドシューは鉄系材料で形成され、少なくともガイドプレ
ートとの滑り面は表面粗さカＲｍａｘで１μｍ以下に形
成されているものがよい。

〔作用〕

上記したピストンサポート用ガイド機構とすることによ
って、前記スライドシューは合成樹脂を主成分とした面
等の固体潤滑材の持つ自己潤滑性により、該摺動部が潤
滑不足となった場合でも異常摩耗や焼き付きを起こすこ
となく、ガイド溝内を滑らかに摺動することができる。

また、該摺動部の摩擦係数の低下により圧縮機の能動ト
ルクが低下するため、圧縮機の全断熱効率の向上、つま
りは自動車エンジンへの負担を軽減することができる。

また、硬質アルマイト等の表面処理と比較した場合、ハ
ウジング内周に位置するガイド溝内のみへの処理は難か
しく、もし実施する場合はハウジングの不必要な部分へ
の処理が避けられないのに対し、本発明においてはガイ
ド溝内へ、表面に合成樹脂を主成分とした面等の固体潤
滑材を持つガイドプレートを嵌合させるだけで済むこと
から、より効率的な方法であり、コスト面及び生産性の
面でも有利である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本発明に係る可変ストローク斜板式圧縮機の全体構
造を示したものである。本図は斜板１２が最大傾転、す
なわちビストンストロークが最大の場合を示している。

円筒状のシリンダブロック２の一端には、中央部にラジ
アル軸受１８を介して主軸１３を回転自在に支承するフ
ロントハウジング１が配置、固着され、斜板室１０を形
成している。該ハウジング１はＡＱ−５ｉ合金（ＡＤＣ
１２）やＢ５９０等のダイカストから成る。該シリンダ
ブロック２には能動軸である主軸１３を中心とし、その
軸線と平行にして円周方向に配置された複数個のシリン
ダボア３３が形成されている。主軸１３はシリンダブロ
ック２のほぼ中心線上にあって、シリンダブロック２及
びフロントハウジング１の中央部に設けられたラジアル
軸受１８．１９により回転自在に支持され、圧入あるい
はピンまたは塑性結合などによりドライブプレート１４
が固定されている。該ドライブプレート１４にはカム溝
１４２が設けられ、該溝１４２内には斜板耳部１２１に
すきまを設けて嵌合された支点ピン１６が、移動可能に
取り付けられている。また、該カム溝１４２が設けられ
たドライブプレート１４の耳部１４１と斜板耳部１２１
とは、側面が接触するような構造としである。これによ
り、主軸１３の回転によりドライブプレート１４が回転
すると、ドライブプレート１４の耳部１４１から斜板耳
部１２１に回転力が与えられ、斜板１２が回転する。

主軸１３にはスリーブ１５が主軸１３の軸方向に移動可
能に組込まれており、該スリーブ１５と斜板１２とは、
ピボットピン１７によりスリーブ１５に対して斜板１２
がピボットピン１７のまわりに回転自在なように締結さ
れている。したがって、主軸１３の回転により、ドライ
ブプレート１４、斜板１２、スリーブ１５が共に回転す
る。

斜板１２には、ラジアル軸受２３を介してピストンサポ
ート２１が締結されており、斜板１２に固定されたスペ
ーサ２２１及び止め輪２２により、該軸受２３が斜板１
２の回転軸方向に移動しないように、斜板のハブ部１２
２に固定されている。

一方、ピストンサポート２１は突起部２１１により、ラ
ジアル軸受２３に対して第１図の右方向への移動を規制
され、しかも斜板１２との間に設置されたスラスト軸受
２５により、同図の左方向への移動も規制されている。

また、ピストンサポート２１の下側位置に径方向にガイ
ドピン２６が圧入、塑性結合等の方法で固定されており
、該ガイドピン２６には、スライドボール２７、及びそ
れに対面する球面部を有する一対の半円筒形状のスライ
ドシュー２９が、回転及びピンの長さ方向に移動可能に
装着されている。また、該スライドシュー２９は、フロ
ントハウジング１の内周部に設けられた軸方向溝２８内
を往復運動し、ピストンサポート２１が主軸１３のまわ
りを回転しないための回り止め機構として、軸まわりの
運動を規制している。

ピストンサポート２１には、両端にボール３２１．３２
２を有する複数個のコネクティングロッド３２の一端が
、ボール３２１の中心まわりに回転自在に取り付けられ
、他端にはボール３２２の中心まわりに回転自在にピス
トン３１が取り付けられている。複数個のピストン３１
はシリンダボア３３に組み込まれている。該ピストン３
１には、ピストンシリンダ３４．３５が装着されている
。

また、シリンダブロック２には、吸入弁板５、シリンダ
ヘッド４、吐出弁板６、パツキン７、リアカバ３とが配
置され、フロントハウジング１と一体に図示しないボル
トでリアカバ３に固定されている。フロントハウジング
１とシリンダブロック２との気密は０リング３８、リア
カバ３とシリンダブロック２及びパツキン７との気密は
○リング３９で保っている。シリンダヘッド４には、各
シリンダボア３３に対応して吸入ポート４０１と吐出ポ
ート４０２が設けられ、リアカバ３に設けられた吸入室
８と吐出室９をそれぞれシリンダボア３３に連通させて
いる。リアカバ３には吸入口３０１と図示しない吐出口
が設けられ、吸入通路３０２内には、吸入口３０１と吸
入室８の間に制御弁４１が配置されている。

以上述べた構成とすることにより、図示しないエンジン
からマグネットクラッチ５０を介して圧縮機の主軸１３
が開動されると、ドライブプレート１４、斜板１２が回
転し、主軸１３の回転軸に対しピストンサポート２１が
揺動運動する。したがって、ピストン３１はシリンダボ
ア３３内を往復運動し、ガスを吸入、圧縮する。なお、
最大ストローク位置の規制にはスリーブ１５をドライブ
プレート１４に接触させることによって、また、最小ス
トローク位置の規制には主軸１３に設けた溝に止め輪１
３１を設置し、これにスリーブを当てることによって行
なっている。

ドライブプレート１４に形成されたカム溝１４２は１つ
の閉曲線であり、支点ピン１６がこのカム溝１４２内を
移動しても常にピストン３１の上死点位置が変わらない
ような曲線としである。ガスを圧縮する際に主軸１３に
作用するスラスト力は、ドライブプレート１４とフロン
トハウジング１の間に設置されたスラスト軸受４２で、
また、主軸１３に作用するラジアル力は、フロントハウ
ジング１及びシリンダブロック２に設けられたラジアル
軸受１９及び１８でそれぞれ支持されている。

第２図はフロントハウジング１の内周部に設けられたガ
イド溝２８内に装着する固体潤滑材より成るガイドプレ
ート５１を示す。この実施例におけるガイドプレート５
１は１表面が合成樹脂を主成分とした面５２からなる。

第３図は前記ガイドプレート５１を装着した場合のピス
トンサポートガイド機構部の部分断面図である。カーエ
アコンでは圧縮機の回転速度は８０００　ｒ　／　ｍ程
度まで達することがあり、その場合、該スライドシュー
２９の摺動速度は最高１６ｍ／ｓもの高速となる。

したがって、該摺動部が潤滑不足となった場合、例えば
液冷媒により摺動部が洗浄されている状態での起動時、
高速高圧運転時、及び過少冷媒運転時等には、該スライ
ドシュー２９とガイド溝２８との間で焼き付きが発生す
るという問題があった。

さらに、フロン規制により現行フロン１２が規制対象と
なっていることから、現在、代替フロンとしてフロン１
３４ａに移行することが有力となっている。ところが、
このフロン１３４ａは分子中に塩素を含んでいないため
、自己潤滑性がフロン１２に対し、かなり劣るこという
ことが明らかとなっている。また、冷凍機油としても現
行の鉱油が相溶性の点から使用できず、代替冷凍機油と
して鉱油よりも圧力粘度指数の低いＰＡＧ　（ポリアル
キレンゲリコール）等の合成油を使用せざるを得ないこ
とから、摺動条件は現行よりもかなり悪化し、該摺動部
の焼き付きにより圧縮機が運転不能となる事態が起こり
易くなることが予想される。

これに対し、ガイド溝２８に前記ガイドプレート５１を
装着した場合は、スライドシュー２９は該ガイドプレー
ト５１の内周面に形成された合成樹脂を主成分とした面
５２上を摺動することになるので、該摺動部が潤滑不足
となった場合でも焼き付きは発生しない。このことは、
第４図に示すように５ＫＤＩＩ材との境界潤滑摩擦摺動
試験結果を見ても明らかであり、ＡΩ−１２Ｓｉ材に対
し、本発明の一実施例である四弗化エチレン樹脂系のガ
イドプレート材は、その２倍以上の耐焼付面圧値を有し
ている。また、合成樹脂の優れた自己潤滑性により、該
摺動部の摩擦係数は低下し、それにより圧縮機の駆動ト
ルクが低下するため、圧縮機の全断熱効率の向上、つま
りはエンジンの負担を軽減することができる。また、本
実施例においてはガイドプレート５１の凸状となってい
る底部が、ガイド溝２８に対する回り止めの役割を果た
している。なお、主成分の合成樹脂については、四弗化
エチレン樹脂の他に、ポリアセタール樹脂、ケトン系樹
脂、イミド系樹脂についてもほぼ同等の結果が得られた
。これらの合成樹脂はＰｂ、Ｓｎ等の焼結体層を内部に
有する構造とすることや、合成樹脂に黒鉛等の他の固体
潤滑材を添加し共析した面とすることにより、さらに耐
焼付、耐摩耗性が改善されるということが確認された。

その−例を第５図に示す。図において、６１は合成樹脂
でｐｂを添加剤として含んでいる。６２は青銅の焼結体
層である。青銅の他にリン青銅や鉛青銅でもよい。化学
組成と（重量％）しては、表１のものがよい。また６３
は裏金で冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）より成る。その組成（
重量％）は表２のものがよい。

また、相手材であるスライドシュー２９のガイドプレー
ト５１との間に少なくとも滑り、摩擦を受ける面の面粗
さはＲｍａｘ１μｍ以下が良く、それ以上になると摩耗
量は増加する傾向にある。

前記実施例において、ガイドプレート５１は一体となっ
ているが、第６図及び第７図に示すように左右に分割し
た構造５１　（ａ）と５１（ｂ）。

５２（ａ）と５２　（ｂ）としてもよい。また、その際
左右対称である必要はない。

なお、第１図の実施例は可変ストローク斜板式圧縮機で
あるが、本発明が固定ストローク斜板式圧縮機について
も有効であることは、言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、ピストンサポートガイ
ド機構において、耐摩耗性、耐焼付性及び摺動特性が向
上するので、フロン規制にも対応可能な耐久性の良い、
信頼性の高い斜板式圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の可変ストローク斜板式圧縮
機の構成図、第２図はガイドプレートの斜視図、第３図
は第１図のｌ−１１断面図、第４図は境界潤滑摩擦摺動
試験結果を示す図、第５図はガイドプレートの一実施例
の要部断面図、第６図及び第７図は異なる他の実施例に
おける第１図のｒ−ｎ断面図である。１・・・フロントハウジング、２・・・シリンダブロック、１２・・・斜板、１３・・・主軸、２１・・・ピストンサポート、２６・・・ガイドピン、２７・・・スライドボール、２８・・・ガイド溝。２９・・・スライドシュー、５１・・・ガイドプレート。

Claims

【特許請求の範囲】

１．アルミニウム合金にて形成されたハウジングと、こ
のハウジング内に回転自在に支持された駆動軸と、この
駆動軸に直角な軸のまわりに回転可能に取り付けられた
斜板と、ピストンロッドを支持し且つ前記斜板の傾斜角
に対応して揺動するピストンサポートと、このピストン
サポートの径方向に突設された軸受部と、前記ハウジン
グ内周部に駆動軸と平行に形成され軸受部が嵌合したガ
イド溝とを備えた斜板式圧縮機において、前記ガイド溝
内の前記軸受部との間に固体潤滑材より成るガイドプレ
ートを設けたことを特徴とする斜板式圧縮機。
２．内部にクランク室、吸入空間及び吐出空間を有し、
アルミニウム合金にて形成されたハウジングと、該ハウ
ジング内に回転自在に支持された駆動軸と、駆動軸を中
心として該駆動軸と軸線を平行にして円周方向に配置さ
れた複数個のシリンダと、該シリンダにそれぞれ往復自
在に嵌合されたピストンと、該駆動軸に直角な軸まわり
に回転可能に取り付けられた斜板と、前記ピストンに固
定されたロッドと、それぞれのロッドを支持し且つ前記
斜板の傾斜角に対応して揺動運動を行なうピストンサポ
ートと、該ピストンサポートの径方向に固定されたガイ
ドピンと、該ガイドピンに往復及び回転自在に嵌合され
たスライドボールと、該スライドボールを自己の内部に
回転自在に嵌合したスライドシューと、前記ハウジング
内周部に駆動軸方向に平行に形成され溝形状が円筒であ
るガイド溝と、前記スライドシューを該ガイド溝内で回
転及び摺動可能に装着し、前記斜板が前記駆動軸に対す
る傾斜角度に対応した行程で前記ピストンを往復運動さ
せる時に該ガイド溝内に該スライドシューを嵌合するこ
とにより、前記ピストンサポートの駆動軸回転方向の運
動を抑制した斜板式圧縮機において、前記ガイド溝内と
前記スライドシューとの摺動部の間に、少なくとも摺動
面が固体潤滑材より成るガイドプレートを設けたことを
特徴とする斜板式圧縮機。
３．請求項１又は２において、固体潤滑材は合成樹脂よ
り成る斜板式圧縮機。
４．請求項１又は２において、固体潤滑材は二硫化モリ
ブデン又は黒鉛より成る斜板式圧縮機。
５．請求項１又は２において、ガイドプレートは金属母
材の表面に摺動面を成す合成樹脂面が設けられたもので
ある斜板式圧縮機。
６．請求項１又は２において、ガイドプレートは金属か
ら成る母材表面に焼結体層が形成され該焼結体層の表面
に合成樹脂面が設けられたものである斜板式圧縮機。
７．請求項３，５又は６において、合成樹脂面に二硫化
モリブデン又は黒鉛等の添加剤が添加されている斜板式
圧縮機。
８．請求項３，５，６又は７において、合成樹脂は四弗
化エチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ケトン系樹脂ま
たはイミド系樹脂である斜板式圧縮機。
９．請求項２〜８のいずれかにおいて、スライドシュー
は鉄系材料で形成され、少なくともガイドプレートとの
滑り面は表面粗さがＲｍａｘで１μｍ以下に形成されて
いる斜板式圧縮機。