JPS58135302A - 旋回ピストン式流体装置に用いられる回転阻止機構 - Google Patents

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】 本発明は、被駆動部材がその中心軸位置付近において半
径Ｒｏｒの円軌道を描くように駆動され、しかもその円
軌道運動中に被駆動部材が回転しないよう阻止されるこ
とが必要な被駆動部材を有する旋回ピストン式流体装置
に関するもので、特に被駆動部材の回転を阻止する回転
阻止機構の改良に関するものである。

一般に旋回ピストン式流体装置の特徴は、旋回ピストン
がクランク半径の小さいクランク軸により円軌道運動を
行なうことであるが、この装置にあっては円軌道運動を
行なう際に旋回ピストンが回転しようとする力が働くの
でこの力にさからって回転を阻止しかつ常に旋回ピスト
ンを水子、垂直に保ったまま運動が行なえる回転阻止機
構が必要である。

このような回転阻止機構としては古くから知られている
オルダムカップリング、米国特許第４２５９０４６号に
示されているボールカップリングあるいは米国特許第３
１２５０３１号に示されているクランクカップリング等
が用いられている。

ここで、ボールカップリング構造ラスクロール型流体装
置に用いた例によって説明する。

３１１のフロントエンドプレート６２寄りの外周上に配
置され、かつ・・ウジングを構成するカップ状部分６ろ
の内壁面上に外周面を接合してフロントエンドプレー１
・ろ２の端面にリング状固定レース６０１を有し、まだ
この固定レース３０１を覆うようにその端面に当接され
た固定リング５０２を有し、これらはピンろ０６によシ
フロントエンドプレート６２に固定されている。一方、
可動スクロール部材６１の側板ろ１２寄りのボスろ１１
の外周には、リング状可動レース６０４を有し、また固
定リングろ０２の端面との間にわずかな間隙をおいて可
動レース６０４を覆うようにその端面に当接された可動
リングろ０５を有し、これらはピンろ０６により側板ろ
１２に固定されている。

第２図に示したＭ立て斜視図においても明らかなように
可動リング６０５と固定リング６０２には各々直径、ピ
ンチ、ピッチ円の等しい複数のボール穴３０５ａ　、３
０２ａが軸方向に穿孔されている。

ここで可動リングと固定リングとの関係を可動スクロー
ル部材側から見た第３図を参照して回転阻止作用につい
て説明する。

回転阻止は、固定リングろ０２のボール穴６０２ａの縁
部と可動リングろ０５のボール穴６０５ａの縁部とでボ
ール素子３０７を挾むことにより行なわれる。即ち、可
動スクロール部材が図中反時計方向へ駆動されると可動
リング６０５もその中心軸が半径比Ｏｒの円を描くよう
に円軌道運動するが、可動スクロール部材も圧縮力の反
力により同じ方向へ回転力が生ずるため、可動リング６
０５の中心軸を中心として反時計方向へ回転しようとす
る。しかし、図中右方の９個のボール素子３０７が固定
リング６０２のボール穴３０２ａの縁部と可動リングろ
０５のボール穴６０５ａの縁部とで挾まれるため、可動
リング６０５は回転することができず、これによって可
動スクロール部材の回転が阻Ｉトされる。

なお、可動リングろ０５のボール穴３０５ａの径はボー
ル素子３０７に対して半径１（，１の自由可動範囲を、
また固定リングろ０２のボール穴６０２ａの径はボール
素子６０７に対して半径１（２の自由可動範囲をそれぞ
れ規定するよう設定されており、可動スクロール部材６
１が半径Ｒｏｒの円軌道運動を行なうためには、上記半
径は実質上Ｒ１十Ｒ２＝Ｒｏｒとなるよう設定される必
要がある謙だ、フロントエンドプレートろ２の中央開口
部にベアリング３４を介して回転自在に支承されたクラ
ンシャフト３５によって可動スクロール部材３１を駆動
する場合、固定リング３０２、可動リング３０５の穴径
はそれぞれリングの最大偏心があってもボール穴径で軌
道半径１（、ｏｒが制限されない範囲で可動スクロール
部材３１と固定スクロール部材３６との相対角度のズレ
を最小にする大きさに決定する必要がある。

ここで積重ねの角度誤差及び偏心がないとした場合の最
適穴径は、 円軌道半径Ｒｏｒ＋２Ｘ で与えられる。従って上記の軌道半径ｆｌｔｏｒが制限
されない範囲の許容リング穴径は、上記最適穴径」−α
（但し、αは積重ね最大偏心量である）で与えられなけ
ればならない。

第４図（ａ）は」−記αを考慮に入れたリング穴径にお
けるボール素子ろ０７の静止した状態を示した概略図で
あり、図中０はクランクシャフトろ５の軸中心、Ｐは可
動スクロール部材６１と結合する駆動ピン（図示せず）
の軸中心を示す。

第４図（ｂ）は、クランクシャフトろ５が回転している
状態を示しだ概略図で、クランクピン受Ｉ・ろ５の回転
に伴い、駆動ピン中心１３には駆動力１・１が作用する
とともに、０−１間の中間即ち＋ＲｏｒのＱ点に駆動力
Ｆ１と等しい大きさの圧縮反力１・２が１・１の向きと
反対方向へ作用する。この結果駆動方向と同じ方向のモ
ーメントＭが作用し、可動リング３０５はモーメンｌ−
Ｍと同方向に第４図（ａ）の状態より駆動ピンの中心Ｐ
を中心としてθたけ角度がズレることとなるため、可動
スクロール部材３１と固定スクロール部材６６との相対
角度がズしてしまう。

また、スクロール型流体装皺では、一回転中に一回上記
モーメントが作用しない場合があり、ポル素子６０７の
うちで第４図に示すように固定リング３０２と可動リン
グ６０５との間に形成される隙間Ａ内でリングの径方向
に自由度を有し、可動スクロール部材６１の旋回運動の
際バックラッシュを生じ、さらに回転阻止に寄与しない
ボール素子が生ずる。

このように可動リングろ０５、固定リングろ０２及ヒホ
ール素子ろ０７を用いたボールカップリング機構では、
可動リング３０５の角度ズレに伴う可動部材の角度ズレ
、バックラッシュによるリング摩耗と異音の発生等の問
題があった。

一方クランクカップリング機構にあっては、第５図に示
す如く少なくとも６個の小さなりランク素子ろ７を固定
部材ろ８と旋回部材６９との間に配設した簡単な構成と
なるが、従来実用化されていなかった。これは、クラン
クシャフト６５のクランク半径とクランク素子６７のす
べてのクランク素子が正確に一致しないと旋回運動に大
きな機械的損失を伴いや午＜、また仮にクランクシャフ
トろ５とクランク素子ろ７のクランク半径が正確に等し
くできたとしても固定部祠６８に形成される全てのクラ
ンク素子ピン受は孔３８１の位置が旋回部拐３９に形成
される全てのクランク素子ピン受は孔ろ９１の位置と対
応した位置にないとやはり旋回運動に大きな機械的損失
を生ずる虞れがある為と考えられる。なお、このような
全ての誤差があっても容易に用いることができ、しかも
機械的損失を伴なわずに回転運動から旋回運動へ変換を
行なうだめに、固定部材３８と旋回部材ろ９のいずれか
あるいは両方のクランクピン受は孔直径を大きく加工す
ると、組立てた装置の旋回部材にパラクララシーが発生
し、動作中に旋回部材中心軸まわりの回転振動が発生し
、騒音の問題が発生する虞れがあった。

このため、本発明の目的は可動部材を回転を防ぎながら
円軌道運動させる必要のある旋回ピストン式流体装置全
般に適用でき、かつ製造」−避けられない加工誤差があ
っても装着が容易で機械的損失を伴なわずに運動の変換
が行なえる回転阻止機構を提供することである。

また本発明の他の目的は、旋回部材にバックラッシュが
なく広い範囲の駆動回転数にあっても騒音の発生を防ぐ
ことができる回転阻止機構を提供することである。

即ち、本発明は、旋回部材の中心軸が描く半径Ｒ，ｏｒ
の円軌道と同じ円軌道を描き、円板部と円板部中心より
距離Ｒｏｒだけ偏心した位置に中心を有し軸方向へ突出
したピンとより成る複数のクランク素子とクランクシャ
フトを支承する固定部材に配設された複数個の第１のベ
アリングと旋回部材に配設された第１のベアリングと同
数の第２のベアリングとにより旋回部材の回転阻止機構
を構成するものでありクランク素子の円板部とピンは各
々第１及び第２のベアリングに圧入されることとなるた
め装置全体の軸方向寸法を短かくすることができるとと
もに７−ルベアリングを用いることにより従来のような
回転阻止部への潤滑機構を省略することができることと
なる。

以下本発明の実施例を示す図面を参照して説明する。

第６図は本発明の実施例によるカップリング機構部の分
解斜視図で第７図はこの機構部の断面図であるが、ここ
で旋回ピストン式流体装置１は一端を開口しだカップ状
ケース１２と、該開口を閉塞するように配されたフロン
トエンドプレー　ト１１とで構成されたハウジング１０
を有している。

フロントエンドプレー１−１１の中央部に穿設された中
央開口部にはクランクシャフト１４が貫通しているとと
もに該クランクシャフト１４は中央開口部に配設された
２つのボールベアリング１３ａ。

１３ｂによって回転自在に支承されている。クランク７
ヤフト１４の内端には駆動ピン１４１が軸心より距離Ｒ
，ｏｒだけ偏心して設けられている。該駆動ピン１４１
上にはベアリング１５を介して旋回部材１６が支承され
ている。旋回部材１６は側板１６１と該側板１６１の一
側面上に設けられた旋回ピストン１６２より成り、クラ
ンクシャフト１４の回転により半径Ｒｏｒの旋回運動を
行なう。

フロントエンドプレート１１の内端面には複数個のベア
リング受は用の凹陥部１１１が等ピッチで形成されてお
り第１のベアリング１７が凹陥部１１１内に圧入されて
いる。また旋回部材１６のフロントエンドプレート１１
と対向する側板１６１の端面にはベアリング受は用の凹
陥部１６６がフロントエンドプレー１・１１の凹陥部１
１１に対応する位置に形成され、第２のベアリング１８
が圧入されている。フロントエンドプレート１１と旋回
部材１６の側板１６１との間には、円板部１９１と円板
部１９１の中心よシ距離Ｒ，ｏｒだけ偏心した位置に中
心を有し、軸方向へ突出したピン１９２とより成るクラ
ンク素子１９が配設されており、クランク素子１９０円
板部１９１は第１のベアリグ１７の内輪に圧入され、ピ
ン１９２は第２のベアリング１８の内輪に圧入されてい
る。

このような２つのベアリング１７．１８とクラン運動を
阻止している。

つづいて、回転阻止作用について説明する。回転阻止は
クランク素子１９の円板部をフロントエンドプレート１
１の凹陥部１１１に圧入された第１のベアリング内輪に
配し、クランク素子１９のピン１９２を旋回部材１６の
凹陥部１６６に圧入された第２のベアリング内輪に配設
することにより行なわれる。ここでピン１９２は円板部
１９１の中心よりＲｏｒだけ偏心して設けられており、
駆動ピン１４１とその偏心量は等しい。そこで、旋回部
材１６の中心軸が該施回部拐１６の側板１６１の端面に
設けられた駆動ベアリング１５を介して半径几ｏｒの円
軌道を描くように駆動されると、クランク素子１９のピ
ン１９２も該クランク素子の円板部１９１の中心軸を中
心に半径Ｒｏｒの円軌道を描く。

旋回運動を行なうこととなる。

本発明の回転阻止機構においては前記ボールカップリン
グ機構のような角度ズレは発生せず、クランク素子１９
のピン１９２の描く円軌道も半径Ｒｏｒとなり一定なた
め、安定した旋回部材１６の旋回運動が行なわれる。ま
た、クランク素子１９を配する第１．第２のベアリング
にグリースシールベアリングを用いることにより、潤滑
機構を必要とせず回転阻止機構が簡素化されることとな
る。

ところで、クランク素子１９のピン１９２は円板部１９
１の中心軸から軌道半径Ｒｏｒと等しい距離だけ偏心し
て設けられているが、この偏心量Ｒｏｒとクランクシャ
フト１４に設けた駆動ピン１４１の偏心量Ｒｏｒとを一
致させることは製造的には困難となる。このため両者の
偏心量が異なると、中心軸が半径Ｒｏｒの円軌道を描く
よう駆動される旋回部材１６はクランク素子１９によっ
てその運動に制限を受け、旋回部材１６の旋回運動に大
きな機械的損失を伴なうこととなる。またフロントエン
ドプレート１１と旋回部材１６の側板１６１に形成した
凹陥部１１１，１６５の位置の相対的なズレによっても
旋回部材１６の旋回運動に機械的損失を伴なうこととな
る。

このため、偏心量の違い、あるいは凹陥部の相対的な位
置ズレを吸収する必要があるが、本発明では第８図に示
す如く、クランク素子１９の円板部１９１あるいはピン
１９２とベアリングの内輪との間に弾性部材を配するこ
とによって誤差、位置ズレを吸収している。

即ち、第８図（ａ）に示す如く、旋回部材１６の側板１
６１に形成した凹陥部１６ろ内に圧入された第２のベア
リング１８の内輪とクランク素子１９のピン１９２との
間に弾性スリーブ２０を配設する構成とすることにより
、駆動ピン１４１の偏心量とクランク素子１９のピン１
９２の偏心量に誤差が発生したり、あるいはフロントエ
ンドプレート１１と旋回部材１６の側板１６１とに形成
した凹陥部１１１，１６３の位置に相対的なズレが生じ
ても、その誤差あるいはズレは弾性スリーブ２０の弾性
によって吸収することができ、しかも旋回部材１６のバ
ソクラツシエ−の発生も防ぐことができる。しかし、誤
差あるいは、ズレは該弾性スリーブ２０の弾性範囲内に
抑制する必要がある。このような弾性スリーブを配する
ことによりクランク素子１９のピンの描く軌道は常に旋
回部材１６の描く半径Ｒｏｒの旅回運動と等しく保たれ
ることとなる。例えば、クランク素子１９のピンの偏心
量が駆動ピン１４１（図示せず）と異なる場合は弾性ス
リーブによってその偏心量のズレ分だけ吸収され駆動ピ
ンの描く円軌道とクランク素子１９のピンの描く円軌道
は等しく保たれる。

ここで、弾性スリーブ２０はスチールスリーブ２０１と
ゴム２０２とより成り、クランク素子１９のピン１９２
とスチールスリーブ２０１との間でゴム２０２の焼句け
を行ない、クランク素子１９と一体化した構成としてい
る。これはクランク素子１９とこれを配するベアリング
の内輪との間ですべりが発生しないようにするためであ
る。

また第８図（１〕）は弾性スリーブ２０をフロントエン
ドプレート１１に形成した凹陥部１１１に圧入している
第１のベアリング１７の内輪とクランク素子１９の円板
部１９１との間に配設した実施例を示したもので上述し
たものと同様の効果が得られる。

また、第９図は本発明の別の実施例を示すもので（ａ）
では旋回部材１６の側板１６１内に圧入配設されている
第２のベアリング１８の外輪と凹陥部１６ろ間に弾性ス
リーブ２０を配設した構成（ｂ）ではフロントエンドプ
レート１１に圧入配設された第１のベアリング１７の外
輪と凹陥部１１１との間に弾性スリーブ２０を配設した
構成であるが、各々のような構成としても第８図（ａ）
を用いて説明したような作用・効果が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なスクロール型流体装置の断面図、第２
図は第１図のスクロール型流体装置に用いられたボール
カップリング機構の組立て斜視図、第６図は第１図１−
電線断面図、第４図は（ａ）はボールカップリング機構
の動作を説明するだめの図で、可動スクロール部材が静
止している状態を示し、（ｂ）は可動スクロール部材が
駆動されている状態を示しておシ、第５図はクランクカ
ップリング機構の従来例を示すもので、（ａ）は組立て
斜視図、（ｂ）は断面図、第６図は本発明の実施例を示
すカップリング機構の分解斜視図、第７図は本発明の実
施例を示すカップリング機構の断面図、第８図は本発明
の他の実施例を示しくａ）は弾性スリーブを旋回運動部
材側に配設したボールベアリングの内輪に配設した場合
の断面図、°（ｂ）は弾性スリーブを固定部材側に配設
したボールベアリングの内輪に配設した場合の断面図、
第９図は本発明のさらに他の実施例を示すもので（ａ）
は弾性スリーブを旋回運動部材側に配設したボールベア
リングの外輪に配設した場合の断面図、（ｂ）は弾性ス
リーブを固定部材側に配設したボールベアリングの外輪
に配設した場合の断面図である。 １トフロントエンドプレート １４・・・クランクシャフト　　１６・・・旋回部材１
７．１８・・・ベアリング　　１９・クランク素子１４
１・・・駆動ピン　　１１１，１６３・・凹陥部１９２
・クランクピン　　２０１−・・スチールスリーブ２０
２・・ゴム （αつ 第Ｓ図 （ａ） ル）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１円軌道運動を行なう可動ピストン部拐と、該可動
   ピストン部材に円軌道運動を与えるため、該可動ピスト
   ン部材と結合された駆動機構と、該可動ピストン部材の
   円軌道運動の間該可動ピストン部材の回転運動を阻止す
   る回転阻止機構とを含む旋回ピストン式流体装置におい
   て、駆動機構を構成する主軸を回転自在に支承している
   固定部材の可動ピストンと対向する内壁面上に複数の第
   １の凹陥部を形成するとともに該凹陥部内に第１のベア
   リングを配設し、該凹陥部と対向する可動ピストン部材
   の端面上にも該凹陥部と対応する第２の凹陥部を形成す
   るとともに該第２の凹陥部内に第２のベアリングを配設
   し、円板部と該円板部の中心より可動ピストン部材が描
   く円軌道と実質的に同じ半径だけ偏心した位置に中心軸
   を有し軸方向へ突出しだピンとより成るクランク素子を
   対向する両凹陥部内に配設したベアリングに支承させた
   ことを特徴とする旋回ピストン式流体装置に用いられる
   回転阻止機構。 （２）少なくとも一方のベアリングの内輪と該ベアリン
   グに嵌合支承されるクランク素子との間に弾性力を有す
   るスリーブを配設したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の旋回ピストン式流体装置に用いられる回転
   阻止機構。 （３）少なくとも、一方のベアリングの外輪と凹陥部と
   の間に弾性力を有するスリーブを配設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の旋回ピストン式流体装
   置に用いられる回転阻止機構。