JPS61160501A - 流体機械 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は流体機械に係り、特に気体おるいは油等の作動
流体を圧送して吐出圧力を得てなるエアコンプレッサあ
るいは油圧ポンプに好適な機構を備えた流体機械に関す
る。

〔発明の背景〕

一般に油等の作動液体を圧送する液体ポンプや作動液体
の水頭エネルギを利用して回転力を得る液体モータは流
体機械として良く知られている。

そして、この種の液体機械としては、特開昭５８−９１
３８３号公報の第１図に代表されるように駆動軸に斜板
を固定し、その斜板の回転により他方軸に軸支された揺
動円板を揺動させて往復運動を行う斜板回転形と、同公
報の第２図に代表されるように駆動軸の出力端に一体に
斜軸を設け、その斜軸の偏心運動を斜軸の外周に設けた
回転阻止手段を介して軸支された揺動円板に伝えて往復
運動を行う斜軸回転形とがある。

しかしながら、前者は斜板の回転を揺動円板に伝えて往
復運動に変換しているため両者間にはニードルベアリン
グなどの軸受手段が余分に必要であシ構造が極めて複雑
となる。

また、揺動円板を保持する中央ポール軸受でスラスト荷
重の全体を受けるため摩擦抵抗が大きく機械効率が極め
て悪い。

更に、揺動円板の外周端にはシリンダに摺動自在に嵌合
されたピストンと連結するピストン装置ドが連結されて
いるため揺動円板が回転してはならない制約がある。こ
の回転阻止は固定傘歯車に揺動円板の側面にある平歯を
噛み合せることにより行っておシ（いわゆる歯車摺動形
）、耐久性がない。

次に後者は、駆動軸と一体に斜軸を設けその外周にスラ
スト軸受を介して揺動円板を設けているものであるが、
前者同様スラスト荷重が軸方向にかかシ、揺動円板の回
転阻止部の耐久性、スラスト軸受の多用化が問題である
と共に構造が極めて複雑である。

そのうえ、斜軸が長くて重いため回転時の回転バランス
が悪く、振動、騒音の大きな要因ともなっていた。この
回転バランスは前者の例でも言えることであるが、バラ
ンスウェイトで修正しているものの形状的にバランスさ
せることができないため根本的なアンバランスの解消に
はりながっておらず、心振れとなって現れる。

この心振れは偏心荷重として駆動軸に作用し軸摩擦につ
ながる。又、機械的振動は機械寿命を短かくするばかシ
か製品としての信頼性は全くなく、騒音となってユーザ
ーに不快感を与えるもので是非とも取り除く必要がある
。

以上、代表的な流体機械を説明したが、いずれの場合も
軸方向のスラスト荷重と駆動軸にががる偏心荷重が大き
く、多々対策と施しているものの軸方向の機械的摩擦の
解消、駆動軸の偏心解消にはほど遠く、総合的にみて機
械効率が極めて悪いものであった。

一方油圧ポンプとして、シリンダーブロックを回転させ
るタイプのものも知られているが、外筺を形成する側板
の高圧室側にはシート弁部材が固定され、このシート弁
部材にシリンダーブロックの端面を摺動させているため
、吐出力は両者の加工精度９組付精度に依存され、両者
間を気密的に保つことはむずかしく、吐出力の低下、強
いてはポンプ効率Ｋｌｉ！な影響をもたらしていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、構造を藺導にして機械効率の高い流体
機械を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は駆動軸を軸承し、外筺を形成する略カップ状の
ケーシングと、該ケーシングの開口端を気密的に閉蓋す
る側板と、該側板の内面に回転向合される被駆動軸と、
前記駆動軸の外周にあって被駆動軸と一体に回転するシ
リンダーブロックと、該シリンダーブロックの端面と前
記側板間に配設され高圧室の吐出圧力によシ前記シリン
ダーブロックに押圧されるフロート弁と、前記ケーシン
グの内壁面にそって、かつ前記駆動軸の外周に固設され
る回転板と、一端を前記シリンダーブロックの貫通穴に
配置し、他端を前記回転板に係止したピストン装置とか
ら構成される流体機械である。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図蘭に示す実施例に基づき説明する。第１
図はニアコンプレッサの要部断面図で第２図に要部拡大
図を示す。図において、略椀状からなるケーシングｌの
開放端面にＯリング２を介して配置される側板３は前記
ケーシング１に数本の組付ネジによシ締付固定されてい
る。前記ケーシング１の中心には先端にへりカルベベル
ギヤ４人を有するギヤ筒４を嵌着した駆動軸５が挿通さ
れ、該ギヤ筒４ｔ−１ｔラジアルベアリング６を介して
前記ケーシング１に保持されている。その上前記ケーシ
ング１の筒部ＩＡと回転軸５間にはクリップ７により抜
は止めされたメカニカルシール機構８が施されている。

ケーシング１の内部には作動室組立体９と運動変換機構
部１０とが収納されている。ここで作動室組立体９は等
間隔に複数個設けられた貫通穴１１を有し、アルミ合金
等の軽合金からなるシリンダーブロック１２と、前記貫
通穴１１に嵌合されたピストン部１３と、ロッド部１３
Ａと、鋼球１４を有するピストン装置１５とからなる。

前記側板３の内壁面には、駆動軸５と２０度の傾斜をも
って配置される固定軸１６が植設されている。

そしてその固定軸１６の外周にはベアリング１７を介し
て先端に前記へりカルベベルギヤ４人と歯合するへりカ
ルベベルギヤ１８Ａを有する円筒状の被駆動軸１８が取
付けられている。該被駆動軸１８の外周には前記シリン
ダーブロック１２が嵌着され、内周先端には駆動軸５と
一体に形成された球状先端面５人あるいは別途形成され
て介入されるボールを受ける球面軸受１９を嵌着固定し
ている。側板３の内壁面には吸入口３Ａに連通ずる円弧
状の低圧通路３Ｂと、該通路と対向して形成され吐出口
３Ｃと連通ずる円弧状の高圧通路３Ｄとが形成されてお
り、高圧通路の周囲にはゴム材等のシールリング２０が
埋設され、高圧室を形成している。この高圧室は前記内
壁面よシ多少低く設定しておい恵方がよシ簡単に形成で
き、シールリング２０を埋設することで形成することが
できるので、積極的に段差をつけて設ける必要もないが
、段差をつける場合は後記するフロート弁の端面に形成
してもよい。２１はシリンダーヘッドを構成するフロー
ト弁で、ドーナツ状に形成された鉄板で、側板３とシリ
ンダーブロック１２間に配置されている。このフロート
弁は高圧側通路、低圧側通路をそれぞれ、前記側板３に
形成されたそれぞれの通路と相対するように設けである
。そしてその外周はケーシングの内周と隙間をもって配
置され、固定軸１６と同心的に配置しである。なおフロ
ート弁そのものは実質的に高圧側にあればよいので、シ
ールリング２の範囲よりやや大きめに円弧状に切抜き、
切抜いた部分以外の他の鉄板はケーシング１に固定的に
配置した方がよい。

駆動軸５側のギヤ筒４の外周には背面をスラストベアリ
ング２２でケーシング１に支承した回転板２３が固設さ
れている。この回転板２３はアルミ合金等が用いられ、
第２図に示した如く、中心部をギヤ筒４に嵌合した後、
回転板の中心近傍を垂直に局部的に押圧し、直角に塑性
流動した材料の一部を予め形成しである環状溝４人に流
動させ、環状溝周囲に生じた緊迫力により機械的に結合
している。一方外周部の凹面２３Ａにはピストン装置１
５の鋼球１４が回動自在に挿入され、開口周囲２３Ｂの
加締力によシ抜は止め支承されている。

なお鋼球１４とロッド部１３Ａの結合も前記したように
ロッド部材の塑性変形によシ行われている。又、ピスト
ン部１３とロッド部１３Ａはアルミ材を一体に成形する
ことによシ軽量化を実現している。

更に、側板３の高圧通路（高圧室）３Ｄと球面軸受１９
間に設けられた貫通孔１９人は側板に設けられた通路と
３Ｅと、固定軸に設けられた通路１６Ａとを介して連通
され給油孔を形成している。

２４のブツシュは固定軸１６と球面軸受１９間に配置さ
れスラスト力緩衝と潤滑油分配を行っている。

上記構成において、例えば内燃機関によシ駆動軸５が回
転されると、ギヤ筒４を介して回転板２３が回転される
。この回転は同時にへりカルベベルギヤ４Ａ、１８Ａを
介して被駆動軸１８を回転させシリンダーブロック１２
も回転させる。

このようにシリンダーブロック１２と回転板２３が同期
して、例えば左回転を行うと、低圧側通路３Ｂの流入開
始端付近にあるピストン１５は上死点よシ若干下死点側
に移動した位置にある。

そしてシリンダーブロック１２が回転移動するにつれて
ピストン１５装置は下死点に向って移動し低圧側通路３
Ｂの流入終了端付近ではピストン１５は下死点より若干
上死点側の位置にある。

ここで、ピストン装置・１５が下死点にある状態ではシ
リンダーの貫通穴１１は低圧側通路３Ｂと高圧側通路３
Ｄの両方と重ならない位置にある。

更にシリンダーブロック１１が回転して移動すると高圧
側通路３Ｄの流出開始端付近からピストン１５が上死点
へ向って移動し、流出終了端付近ではピストン１５は上
死点よシ若干下死点側の位置にある。もちろん、ここで
もピストン１５が上死点［６る時、シリンダーの貫通穴
１１は低圧側通路３Ｂと高圧側通路３Ｄの両方と重なら
ない位置にある。次に高圧側通路３Ｄが高圧となるとシ
ールリング２０によりシリンダーブロック１２の内壁面
とフロート弁２１間は高圧となるので、前記フロート弁
２１はシリンダーブロック１２の端面に押圧され、貫通
穴１１を自刃で気密的に閉蓋する。

従って、フロート弁２１は高圧側通路３Ｄが高圧となっ
ている間常に自刃でシリンダーブロック側に押圧され、
常に安定した状態でシリンダーブロックと気密が保たれ
る。又前記したように自刃であるため別個に押圧手段を
設ける必要もなく極めてシンプルで信頼性が高く、生産
性にも優れている。

又高圧側のみフロート弁とするものでは、シリンダーヘ
ッドと別材質とすることも出来、軽量化を考えた場合は
有利に立て、シール性能も一段と向上する。コンプレッ
サの作動状態は、通常冷媒と潤滑油を混合して圧縮する
ようになっているので、高圧室が形成されると同時に潤
滑油は通路３Ｅ−１６Ａ、１９Ａを介して球面軸受１９
に給油する。又ブツシエ４から噴出した油はベアリング
１７をも潤滑し、自刃でスムーズに潤滑が維持される。

この給油路は本体の構成部品を用いて内部に形成される
ため繁雑さもなく外観上も極めて良好である。

更に駆動軸５側に回転板２３を配設しであるため駆動状
態でベベルギヤに係る荷重が小さく、小さな駆動力で運
転が可能となる。その上ピストン部とロッド部をアルミ
等の軽金属で成形することによって慣性エネルギーの小
さいピストン装置とすることができ、軽量化と共にピス
トンシールの寿命を大幅に向上させることができ、回転
シリンダー形のコンプレッサの実現が可能となる。言い
替えれば小形で高性能のコンプレッサが実現できる。

なお本実雄側ではコンプレッサを中心に説明しであるが
、油圧ポンプあるいは直線運動を回転運動に変換するも
のでもよい。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、構造簡単にして機械効率の高い流
体機械を提供するにある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明流体機械の一実施例を示すもので第１図は
コンプレッサの半縦断面図、第２図は第１図の要部拡大
図である。 １・・・ケーシング、３・・・側板、５・・・駆動軸、
３Ｄ・・・高圧通路（高圧室）、１５・・・ピストン装
置、１２・・・シリンダーブロック、１８・・・被駆動
軸、２１・・・７ｏ−）１４Ａ、１８Ａ・・・ベベルギ
ヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸承された駆動軸の回転に応じて回転するシリンダ
   ーブロックの貫通穴にピストンを配設し、該ピストンの
   往復動により吐出力あるいは回転力を得てなる流体機械
   であって、駆動軸を軸承し、外筺を形成する略椀状のケ
   ーシングと、該ケーシングの開口端を気密的に閉蓋する
   側板と、該側板の内面に回転自在に、かつ傾斜をもって
   支承され、前記駆動軸と先端中心に突合せられた外周が
   ベベルギヤを介して噛合される被駆動軸と、前記駆動軸
   の外周にあって被駆動軸と一体に回転するシリンダーブ
   ロックと、該シリンダーブロックの端面と前記側板間に
   配設され高圧室の吐出圧力により前記シリンダーブロッ
   クに押圧されるフロート弁と、前記ケーシングの内壁面
   にそって、かつ前記駆動軸の外周に固設される回転板と
   、一端を前記シリンダーブロックの貫通穴に配置し、他
   端を前記回転板に係止したピストン装置とから構成され
   ることを特徴とした流体機械。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、前記被駆動軸
   には高圧室と駆動軸突合せ部を結ぶ給油道が形成されて
   いることを特徴とした流体機械。 ３、特許請求の範囲第１項記載において、ピストンとロ
   ッドが軽金属材で一体成形され、ロッド先端に鋼球が塑
   性変形されたロッド材の一部により塑性結合されている
   ことを特徴とした流体機械。 ４、特許請求の範囲第１項記載において、回転板は軽金
   属材で駆動軸の外周に嵌着され、かつ先端にベベルギヤ
   を形成し駆動軸と一体回転するギヤ筒に塑性変形された
   回転板の一部により塑性結合されていることを特徴とし
   た流体機械。 ５、特許請求の範囲第１項記載において、ベベルギヤは
   ヘリカルギヤであることを特徴とした流体機械。