JP2013204446A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの張力が作用してもフロントハウジングとシリンダブロックとの位置ずれを防止することを実現した圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機１のシリンダブロック２は、外表面から径方向外側に突出する第一締結部３１を外周部に有している。また、圧縮機１のフロントハウジング４は、外表面から径方向外側に突出する第二締結部３２を外周部に有している。第一締結部３１と第二締結部３２とは、ボルト３３によって締結可能となっており、ボルト３３によって締結されると、第一締結部３１と第二締結部３２とが直接、つまり弾性材料からなるガスケット等の部材を間に介在させることなく接触する。
【選択図】図１

Description

この発明は圧縮機に係り、特に、自動車等の空調装置に用いられる圧縮機に関する。

自動車等の空調装置に用いられる圧縮機として、例えば特許文献１に記載の斜板式圧縮機が挙げられる。この圧縮機は、フロントハウジング、シリンダブロック及びリアハウジングを備えており、これらの部材が複数のボルトで締結されて圧縮機全体のハウジングを構成している。シリンダブロックとリアハウジングの外周部には取付足部がそれぞれ一体として形成されており、これらの取付足部を介して圧縮機がエンジンルーム内に固定される。また、フロントハウジングの前端部からは、シリンダブロック内に回転可能に支持された回転軸（駆動軸）の一端が突出しており、この回転軸にエンジンの動力を伝達することにより圧縮機が駆動される。このような圧縮機では、エンジンと圧縮機とをベルトを介して連結することが一般的であり、そのための伝達装置がフロントハウジングのノーズ部（径が小さい部位）に設けられるようになっている。

特許文献２には、上記伝達装置の一例である電磁クラッチを備えた斜板式圧縮機が開示されている。この電磁クラッチは、圧縮機のノーズ部に回転可能に支持されるロータを備えており、ロータの外周部に巻き掛けられたベルトを介してエンジンとロータとが連結される。また、ロータの前面側には円環状のアーマチュアが微小な隙間を介して配置されており、アーマチュアの中央部に設けられたハブと圧縮機の回転軸（駆動軸）とが固定されている。アーマチュアは、ノーズ部に固定されたステータハウジング内の励磁コイルに通電すると、磁力によってロータに吸着されて一体として回転するようになっている。つまり、励磁コイルへの通電時、エンジンの動力はベルト、ロータ、アーマチュア及びハブを順次介して圧縮機の回転軸に伝達される。

特許第４７０２１４５号公報 特許第２９２４６３６号公報

上述したように、フロントハウジングのノーズ部に設けたロータとエンジンとをベルトを介して連結する場合、圧縮機の駆動時におけるフロントハウジングには、回転軸の軸方向に対して垂直となる方向にベルトの張力が作用する。ここで、特許文献１に記載の圧縮機はシリンダブロック及びリアハウジングの取付足部を介してエンジンルーム内に固定されており、フロントハウジングは、ボルトの軸力によってシリンダブロックに固定されている。このボルトは、フロントハウジング及びシリンダブロックを貫通するボルト孔を通ってリアハウジングに締結されるため、これらのボルト孔の内周面とボルトの外周面との間には、リアハウジングに向けてボルトを通しやすくするために隙間が設けられる。また、フロントハウジングとシリンダブロックとの間には、組み付け後の気密性を保つため、例えばシール部材としてゴム等の弾性材料からなるガスケットを設けることが一般的である。

すなわち、特許文献１に記載の圧縮機では、ベルトの張力によってガスケットが弾性変形すると、フロントハウジングがそのボルト孔とボルトとの隙間の分だけ移動してしまうため、フロントハウジングとシリンダブロックとの間に位置ずれが生じる。一方、圧縮機の回転軸はシリンダブロック内で支持されており、フロントハウジングと共に移動することがないため、フロントハウジングのノーズ部の中心軸と回転軸の中心軸とがずれて偏心した状態となる。フロントハウジングの内部には、回転軸の外周部を囲んで潤滑油等の外部への漏出を防止するリップシールが設けられるが、ノーズ部と回転軸とが偏心していると、このリップシールの性能が低下する。また、特許文献２に記載の電磁クラッチをエンジンと圧縮機との間の伝達装置として用いた場合、ノーズ部に支持されるロータの中心軸と回転軸に固定されるハブの中心軸とが同様に偏心することとなる。ロータとハブとが偏心したまま回転すると、磁力によってロータに吸着していたアーマチュアがある回転位置でロータから滑ってしまう問題や、ロータ及びアーマチュアの吸着面が偏摩耗することにより吸着強度が低下するという問題を引き起こす。

この発明は、このような問題点を解決する為になされたもので、ベルトの張力が作用してもフロントハウジングとシリンダブロックとの位置ずれを防止することを実現した圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る圧縮機は、シリンダブロックと、シリンダブロックに接合されるフロントハウジングと、フロントハウジングを貫通し、且つシリンダブロックに回転可能に設けられる回転軸と、シリンダブロックの内部に設けられ、回転軸の回転により作動流体の圧縮を行う圧縮機構部とを備えた圧縮機において、シリンダブロックの外表面に設けられた第一締結部と、フロントハウジングの外表面に設けられた第二締結部と、第一締結部と第二締結部とを締結する締結部材とをさらに備え、第一締結部と第二締結部とは、締結部材によって締結されたときに直接接触することを特徴とするものである。

シリンダブロックとフロントハウジングとの接合部にはシール部材が介在し、シリンダブロックとシール部材とフロントハウジングとが接合されずに互いに接触している状態において、第一締結部と第二締結部との間には締結方向に隙間が存在してもよい。
また、締結前に対する締結後の締結方向における第二締結部の接触面の移動量は、第一締結部の接触面の移動量より大きくてもよい。

また、第一締結部と第二締結部とのいずれか一方は内嵌されたカラー部材を有し、第一締結部と第二締結部とが締結部材によって締結されたときに、カラー部材を有していない他方とカラー部材とが直接接触していてもよい。

この発明によれば、ベルトを介して駆動される圧縮機において、ベルトの張力が作用してもフロントハウジングとシリンダブロックとの位置ずれを防止することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す断面側面図であり、図２に示されるＩ−Ｉ線に沿った断面を示している。 実施の形態１に係る圧縮機を示す正面図である。 実施の形態１に係る圧縮機における第一締結部及び第二締結部を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は締結前を示し、（ｂ）は締結後を示している。 この発明の実施の形態２に係る圧縮機における第一締結部及び第二締結部を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は締結後を示し、（ｂ）は締結前を示している。 この発明の実施の形態３に係る圧縮機における第一締結部及び第二締結部を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は締結後を示し、（ｂ）は締結前を示している。 実施の形態３に係る圧縮機におけるカラー部材を示す正面図である。

以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係る圧縮機１の構成について、自動車の空調装置に用いられる斜板式の圧縮機に適用した場合を例として図１〜３を用いて説明する。尚、以下の説明における圧縮機１の前方側（フロント側）及び後方側（リア側）を、図１に示す各矢印により規定する。

図１に示すように、圧縮機１は、フロント側シリンダブロック２ａとリア側シリンダブロック２ｂとが接合されてなる略円筒状のシリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の前部端面には、弁・ポート形成体３を介してフロントハウジング４が接合されている。一方、シリンダブロック２の後部端面には、弁・ポート形成体５を介してリアハウジング６が接合されている。これらの部材は、フロントハウジング４側から弁・ポート形成体３、シリンダブロック２、弁・ポート形成体５を順次貫通する３つのボルト７（図２参照）を、リアハウジング６に締め付けることによって互いに固定されている。

弁・ポート形成体３は、バルブプレート１１、吸入弁形成板１２及び吐出弁形成板１３を有している。吸入弁形成板１２及び吐出弁形成板１３の表面には、例えばゴム等の弾性材料がコーティングされており、シリンダブロック２とフロントハウジング４との間のシール部材であるガスケットとして兼用されている。同様に、弁・ポート形成体５も、バルブプレート１４、吸入弁形成板１５及び吐出弁形成板１６を有しており、吸入弁形成板１５及び吐出弁形成板１６が、シリンダブロック２とリアハウジング６との間のガスケットとして兼用されている。ここで、シリンダブロック２、フロントハウジング４及びリアハウジング６は、例えばアルミ合金等の金属から形成された部材であり、圧縮機１におけるハウジングを構成している。

シリンダブロック２の軸方向における中間部近傍には、斜板室２１が形成されている。また、フロント側シリンダブロック２ａ及びリア側シリンダブロック２ｂの中央部には、中心孔２ｃ及び中心孔２ｄが軸方向に沿って形成されており、これらの中心孔２ｃ、２ｄ内に回転軸としてのシャフト２２が挿入されている。中心孔２ｃ、２ｄには、ラジアルベアリング２３ａ、２３ｂがそれぞれ嵌入されており、これらのラジアルベアリング２３ａ、２３ｂによってシャフト２２が回転可能に支持されている。

シャフト２２において斜板室２１内に位置する部位には斜板２４が固定されており、シャフト２２と斜板２４とが一体として回転可能となっている。斜板２４は、シャフト２２の外周部に固定される略円筒状のボス部２４ａと、ボス部２４ａの外周部に形成された円板状の斜板部２４ｂとを有しており、斜板部２４ｂは、シャフト２２の軸方向に対して所定の角度で傾斜している。また、フロント側シリンダブロック２ａとボス部２４ａのとの間、及びボス部２４ａとリア側シリンダブロック２ｂとの間には、スラストベアリング２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられており、これらのスラストベアリング２５ａ、２５ｂによってボス部２４ａが回転可能に支持されている。

シリンダブロック２の内部においてシャフト２２の周囲に位置する部位には、円筒形状を有する複数の圧縮室２６が形成されている。また、これらの圧縮室２６の内部にピストン２７が収容されており、ピストン２７によって圧縮室２６の内部が前方側圧縮室２６ａと後方側圧縮室２６ｂとに区画されている。各ピストン２７は、シュー２８を介して斜板２４の斜板部２４ｂに係留されており、斜板２４が回転することによってピストン２７が圧縮室２６内を往復動するようになっている。

フロントハウジング４は、外周側に位置する部位に形成された吸入室４１と、内周側に位置する部位に形成された吐出室４２とをシリンダブロック２に接合される端面に有している。同様に、リアハウジング６は、外周側に位置する部位に形成された吸入室４３と、内周側に位置する部位に形成された吐出室４４とをシリンダブロック２に接合される端面に有している。また、弁・ポート形成体３のバルブプレート１１と弁・ポート形成体５のバルブプレート１４には、冷媒を吸入室４１、４３から圧縮室２６に導くための吸入ポート１１ａ、１４ａが形成されるとともに、圧縮室２６から吐出室４２、４４に冷媒を導くための吐出ポート１１ｂ、１４ｂが形成されている。

また、上述したように、圧縮機１は自動車の空調装置に用いられるものであり、通常、図示しないエンジンに固定される。シリンダブロック２の外周部とリアハウジング６の外周部とには取付脚部８と取付脚部９とが一体として形成されており、取付脚部８の貫通孔８ａと取付脚部９の貫通孔９ａに設けられる図示しないボルトにより、圧縮機１がエンジンに固定されるようになっている。

次に、シリンダブロック２とフロントハウジング４との接合部周辺の構成について、より詳細に説明する。
シリンダブロック２の外周部における前部側、すなわちフロントハウジング４側には、外表面から径方向外側に突出する第一締結部３１が４箇所（図２参照）に一体として形成されている。一方、フロントハウジング４の外周部において、シリンダブロック２の第一締結部３１に対向する部位には、同様に外表面から径方向外側に突出する第二締結部３２が一体として形成されている。第一締結部３１と第二締結部３２とは、第二締結部３２に形成された貫通孔３２ａを通した締結部材としてのボルト３３を、第一締結部３１に形成された雌ねじ３１ａに締め付けることによって締結されている。

図３（ａ）に示すように、シリンダブロック２と弁・ポート形成体３とフロントハウジング４とが互いに接触しており、ボルト３３によって締結される前における第一締結部３１と第二締結部３２との間には、隙間Ｓが形成されている。また、第一締結部３１と第二締結部３２との間には、弾性材料からなるガスケット等が設けられていない状態となっている。さらに、第一締結部３１の厚さｔ１と第二締結部３２の厚さｔ２とは互いに異なるように形成されており、第一締結部３１は、第二締結部３２の厚さｔ２より大きい厚さｔ１を有している。図３（ｂ）に示すように、第一締結部３１と第二締結部３２とをボルト３３によって締結すると、第二締結部３２はボルト３３の軸力によって第一締結部３１よりも大きく屈曲し、第一締結部３１の前部端面である接触面３１ｂと第二締結部３２の後部端面である接触面３２ｂとが互いに直接接触するようになっている。

図１に戻って、圧縮機１を図示しないエンジンと連結する場合、通常、フロントハウジング４のノーズ部４ａには図示しない伝達装置（電磁クラッチやプーリ等）のロータが設けられ、このロータとエンジンとがベルトを介して連結される。一方、圧縮機１のシャフト２２には、図示しない伝達装置のハブが固定される。すなわち、圧縮機１が駆動される際、フロントハウジング４のノーズ部４ａには、図１の矢印Ｔで示すように、ベルトの張力がシャフト２２の軸方向に対して垂直となる方向に作用することとなる。しかしながら、圧縮機１のシリンダブロック２とフロントハウジング４とは、第一締結部３１と第二締結部３２とを締結することにより固定されている。また、第一締結部３１と第二締結部３２との間には弾性材料からなるガスケット等の部材が設けられておらず、金属同士で互いに接触している。つまり、シリンダブロック２とフロントハウジング４とを第一締結部３１及び第二締結部３２で締結したことにより、上記の張力Ｔがノーズ部４ａに作用したとしても、フロントハウジング４が張力Ｔの方向に移動することがないようになっている。

次に、この発明の実施の形態１に係る圧縮機１の動作について説明する。
図１に示すように、図示しないエンジンの動力が圧縮機１のシャフト２２に伝達されると、シャフト２２と斜板２４とが一体として回転を開始する。また、斜板２４の回転が開始されると、斜板部２４ｂにシュー２８を介して連結されているピストン２７が圧縮室２６内で往復動を開始する。ピストン２７が往復動を開始すると、フロントハウジング４の吸入室４１及びリアハウジング６の吸入室４３から圧縮室２６内に冷媒が吸入され、吸入された冷媒がピストン２７によって圧縮される。圧縮された冷媒は、圧縮室２６からフロントハウジング４の吐出室４２及びリアハウジング６の吐出室４４に導かれ、図示しない吐出通路を介して外部冷凍回路に吐出される。

以上に述べたように、圧縮機１のシリンダブロック２とフロントハウジング４とに第一締結部３１と第二締結部３２とをそれぞれ設け、これらが直接接触した状態で、つまり弾性材料からなるガスケット等が介在しない状態でボルト３３によって締結されるように構成したので、第一締結部３１の接触面３１ｂと第二締結部３２の接触面３２ｂとの間には摩擦力が作用し、フロントハウジング４のノーズ部４ａに軸方向に対して垂直な向きの張力Ｔが作用したとしても、シリンダブロック２に対してフロントハウジング４が移動することがない。したがって、圧縮機１において、ベルトの張力Ｔが作用することによるシリンダブロック２とフロントハウジング４との位置ずれを防止することが可能となる。

また、ボルト３３による締結前において、第一締結部３１と第二締結部３２との間に隙間Ｓを形成し、且つ第一締結部３１の厚さｔ１を第二締結部３２の厚さｔ２より厚くしたので、ボルト３３による締結時、第一締結部３１よりも大きく第二締結部３２が屈曲し、接触面３１ｂと接触面３２ｂとが互いに接触する。つまり、締結前に対する締結後の締結方向（ボルト３３の軸方向）における第二締結部３２の接触面３２ｂの移動量は、第一締結部３１の接触面３１ｂの移動量より大きくなっている。これは、厚さの違いによって、第一締結部３１のほうが第二締結部３２より剛性が高くなっているためであり、これにより、シリンダブロック２の内部に形成された圧縮室２６等が変形することもなく、圧縮機構部を構成する斜板２４やピストン２７等の動作に支障が生じることがない。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る圧縮機について説明する。尚、以下に説明する実施の形態において、図１〜図３に示される符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるため、その詳細な説明は省略する。
図４（ａ）に示すように、本実施の形態２に係る圧縮機５０は、実施の形態１と同様のシリンダブロック２とフロントハウジング４とを備えている。また、フロントハウジング４の第二締結部３２は、以下に説明するカラー部材５１を内嵌させた状態でボルト３３によって締結されている。カラー部材５１は、第二締結部３２の貫通孔３２ａ内に嵌合される軸部５１ａと、第一締結部３１と第二締結部３２との間に配置される鍔部５１ｂとを一体として形成した金属製の部材であって、鍔部５１ｂは、第一締結部３１と第二締結部３２との間の隙間Ｓより薄い厚さとなっている。軸部５１ａと鍔部５１ｂとを合わせたカラー部材５１の全長は、貫通孔３２ａと隙間Ｓとを合わせた長さよりも長く、図４（ｂ）に示す締結前において、軸部５１ａの端は貫通孔３２ａの開口部から突出している。また、貫通孔３２ａの内径と軸部５１ａの外径とは同じとなっている。その他の構成については実施の形態１と同様である。

つまり、実施の形態１における圧縮機１が、第一締結部３１と第二締結部３２とを屈曲させて両者を直接接触させていたのに対し、本実施の形態２における圧縮機５０は、両者を屈曲させることなく、ボルト３３がカラー部材５１の端部を押すことにより、鍔部５１ｂと第一締結部３１の接触面３１ｂとを直接接触させるものである。
このように、シリンダブロック２の第一締結部３１とフロントハウジング４の第二締結部３２との間に金属製のカラー部材５１を設けても、これらの間には弾性材料からなるガスケット等が介在しないため、また、第二締結部３２の貫通孔３２ａの内周部とカラー部材５１の軸部５１ａの外周部との間に隙間が存在しないため、張力Ｔ（図１参照）の方向にフロントハウジング４が移動することがない。したがって、実施の形態１と同様に、シリンダブロック２とフロントハウジング４との位置ずれを防止することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る圧縮機について説明する。この実施の形態３に係る圧縮機は、実施の形態２に係る圧縮機５０がカラー部材５１をフロントハウジング４の第二締結部３２に内嵌していたのに対し、シリンダブロック２の第一締結部３１に内嵌させるように構成を変更したものである。
図５（ａ）に示すように、本実施の形態３に係る圧縮機６０は、シリンダブロック６１とフロントハウジング４とを備えている。シリンダブロック６１は、実施の形態１におけるシリンダブロック２と同様に外表面から突出する第一締結部６２を複数個所に有しているが、第一締結部３１に雌ねじ３１ａが形成されていたのに対し、第一締結部６２には貫通孔６２ａが形成されている。シリンダブロック６１は、この貫通孔６２ａにカラー部材６３を内嵌した状態でボルト３３によって締結されている。

カラー部材６３は、第一締結部６２の貫通孔６２ａ内に嵌合される軸部６３ａと、第一締結部６２と第二締結部３２との間に配置される鍔部６３ｂとを一体として形成した金属製の部材であって、鍔部６３ｂは、第一締結部６２と第二締結部３２との間の隙間Ｓより薄い厚さとなっている。軸部６３ａの内周面には雌ねじ６３ｃが形成されており、この雌
ねじ６３ｃにボルト３３が螺合されている。また、貫通孔６２ａの内径と軸部５１ａの外径とは同じ寸法となっている。ここで、図６に示すように、鍔部６３ｂは断面形状が正六角形となるように形成されている。また、第一締結部６２の接触面６２ｂにおいて外周側に位置する部位には、前方側（図５参照）に突出する係止部６２ｃが形成されている。係止部６２ｃは、カラー部材６３の鍔部６３ｂの周縁部６３ｄに隣接しており、それにより、カラー部材６３が軸方向周りに回転することを抑制可能となっている。

つまり、実施の形態１における圧縮機１が、第一締結部３１と第二締結部３２を屈曲させて両者を直接接触させていたのに対し、本実施の形態３における圧縮機６０は両者を屈曲させることなく、ボルト３３がカラー部材６３を回転させることなく引き寄せることにより、鍔部６３ｂと第二締結部３２とを直接接触させるものである。
このように、シリンダブロック６１の第一締結部６２とフロントハウジング４の第二締結部３２との間に金属製のカラー部材６３を設けても、これらの間には弾性材料からなるガスケット等が介在しないため、また、第一締結部６２の貫通孔６２ａの内周面とカラー部材６３の軸部６３ａ外周面との間に隙間が存在しないため、張力Ｔ（図１参照）の方向にフロントハウジング４が移動することがない。したがって、実施の形態１と同様に、シリンダブロック６１とフロントハウジング４との位置ずれを防止することができる。

実施の形態１〜３に係る圧縮機は斜板式の圧縮機構部を備えたものとして構成されたが、圧縮機を斜板式に限定するものではない。例えばベーン式やスクロール式等、他の形式の圧縮機構部を備えた圧縮機として構成することも可能である。
また、実施の形態１〜３に係る圧縮機において、第一締結部及び第二締結部はシリンダブロック及びフロントハウジングの外周部の４箇所にそれぞれ形成されたが、これらの締結部の数を４つに限定するものではない。シリンダブロックとフロントハウジングとの位置ずれを防止可能であればよく、これらの締結部の数を適宜変更することが可能である。

１，５０，６０ 圧縮機、２，６１ シリンダブロック（ハウジング）、４ フロントハウジング（ハウジング）、６ リアハウジング（ハウジング）、２２ シャフト、２４ 斜板（圧縮機構部）、２７ ピストン（圧縮機構部）、２８ シュー（圧縮機構部）、３１，６２ 第一締結部、３１ｂ，６２ｂ （第一締結部の）接触面、３２ 第二締結部、３２ｂ （第二締結部の）接触面、３３ ボルト（締結部材）、５１，６３ カラー部材、Ｓ 隙間。

Claims (4)

1. シリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに接合されるフロントハウジングと、
   前記フロントハウジングを貫通し、且つ前記シリンダブロックに回転可能に設けられる回転軸と、
   前記シリンダブロックの内部に設けられ、前記回転軸の回転により作動流体の圧縮を行う圧縮機構部と
   を備えた圧縮機において、
   前記シリンダブロックの外表面に設けられた第一締結部と、
   前記フロントハウジングの外表面に設けられた第二締結部と、
   前記第一締結部と前記第二締結部とを締結する締結部材と
   をさらに備え、
   前記第一締結部と前記第二締結部とは、前記締結部材によって締結されたときに直接接触することを特徴とする圧縮機。
2. 前記シリンダブロックと前記フロントハウジングとの接合部にはシール部材が介在し、前記シリンダブロックと前記シール部材と前記フロントハウジングとが接合されずに互いに接触している状態において、前記第一締結部と前記第二締結部との間には締結方向に隙間が存在する請求項１に記載の圧縮機。
3. 締結前に対する締結後の締結方向における前記第二締結部の接触面の移動量は、前記第一締結部の接触面の移動量より大きい請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記第一締結部と前記第二締結部とのいずれか一方は内嵌されたカラー部材を有し、
   前記第一締結部と前記第二締結部とが前記締結部材によって締結されたときに、前記カラー部材を有していない他方と前記カラー部材とが直接接触する請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。

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