JP2008256002A - 平行移動機構、それを用いた軸継手機構および旋回機構 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動嵌合による構成を用いずに、２平面を互いに平行移動させる機構、該機構を用いて、平行にずれて配置される２軸間において回転運動の伝達を行う軸継手機構、さらに他方の軸要素が軸方向に直角方向平面において旋回可能な旋回機構を提供すること。
【解決手段】軸心方向に直角な面を互いに平行にして対向する２部材２、３を配置し、一方部材の面２ａから対向面へ突出するとともに軸心に対し対称位置に第一支持フランジ１４を設け、該第一支持フランジ１４とは周方向に９０°ずれた位置であって他方部材の面３ａから対面へ突出するとともに軸心に対して対称位置に第二支持フランジ１６を設け、第一支持フランジ１４および第二支持フランジ１６の間に帯状のリング板ばね１８を軸心を巻くように装架して環状に配置して、２部材の対向面２ａ、３ａの距離を維持してリング板ばね１８のたわみによって対向面２ａ、３ａを互いに平行移動可能に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２平面を互いに平行移動させる機構、及びその機構を用いて、平行にずれて配置される２軸間において回転運動の伝達を行う軸継手機構、さらにその軸継手機構の一方の軸要素を固定した場合に、他方の軸要素が軸方向に直角方向平面において旋回可能な旋回機構に関する。

従来から、２平面を互いに平行移動させる機構として、リンク機構やスラダ機構等の種々の機構が知られている。
また、同一平面内で平行にずれて配置される２軸間において回転運動を伝達する軸継手装置として、オルダム軸継手が知られている。
このオルダム軸継手は図１０に示すように、円板０１の両面の平行面に互いに直角方向に直線状の凸筋０２、０３が形成され、入力側の円板０４の直径に沿って形成された溝０５と凸筋０２とがすべり対偶をなし、また、出力側の円板０６の直径に沿っても同様に溝０７が形成され、その溝０７と凸筋０３とがすべり対偶をなし、両軸０８、０９は平行で、少し隔たった軸で構成されている。そして、円板０１を介して軸０８からの入力回転が軸０８の回転速度と同一速度で軸０９に伝達されるものである。

一方、スクロール式流体機械であるスクロール式ポンプ、圧縮機等においては、旋回スクロールを固定スクロールまたはハウジングに対して自転を行わせずに公転させるための自転防止機構としてオルダム継手機構やピンクランク機構が用いられていて、オルダム継手機構は、固定スクロールに対する旋回スクロールの軸方向の距離を一定に保ちつつ、公転旋回運動を行わせる機構としても知られている。

例えば、このオルダム継手機構を用いたスクロール圧縮機として、特許文献１（特開昭５３−３４１０７号公報）が知られている。特許文献１には、図１１に示すようにスクロール式圧縮機を構成する旋回スクロール部材に摺動接触し、さらに固定スクロール部材あるいはハウジングに摺動接触する継手部材０３０が示されている。

この継手部材０３０は、リング本体０３１の一方の環状面上において、向かい合わせ位置に結合相手の面側に設けられたキー溝に摺動してかみ合う一対のキーブロック０３２、０３４が設置される。キーブロック０３２、０３４は、リング本体０３１に突設されたピボットピン０３５、０３６に嵌合され、さらに、リング本体０３１の他方の環状面上においても同様にキーブロック０３２、０３４と９０°位置をずらして一対のキーブロック０３８、０４０が設けられている。
そして、キーブロック０３２、０３４、０３８、０４０の側面には油溝０４５が形成され、キーブロック０３２、０３４、０３８、０４０と摺動相手のキー溝との接触面における磨耗を防止している。

さらに、オルダム継手機構を設ける例として、特許文献２（特許２７５６８０８号公報）のような技術が知られており、この特許文献２には、図１２（ａ）に示すように、螺旋状のラップ０５０を立設形成する固定スクロール０５１がケーシング０５２に固定され、同じく螺旋状のラップ０５３を有する旋回スクロール０５４がオルダム継手０５９を介してケーシング０５２に固定されている。旋回スクロール０５４のラップ０５３と固定スクロール０５１のラップ０５０とが噛合して圧縮室０５５を形成し、圧縮室０５５が移動しながら所定圧力に圧縮する構成が示されている。
オルダム継手０５９を構成するリング状部材０６０は、図１２（ｂ）に示すように、直交する位置に突起部０６３、０６４を有し、さらに、該突起部０６３、０６４がカーボン繊維を積重したものを樹脂で固めたものからなり、耐摩耗性を向上する構成が示されている。

特開昭５３−３４１０７号公報 特許２７５６８０８号公報

しかし、以上説明したように、平行移動機構をリンク機構もしくはスライダ機構を用いて構成するものや、図１０に示すような平行にずれて配置される２軸間において回転運動を伝達するオルダム軸継手は、その機構を成立させる上で摺動嵌合する構成が基本となっているため、摺動部の摩擦による振動、騒音、そして磨耗による隙間の増大が生じやすいものである。
そのため、摺動部の磨耗対策として特許文献１においては、摺動部分への潤滑油の供給溝をキーブロック０３２、０３４、０３８、０４０に形成して潤滑性能を向上して磨耗防止を図り、また特許文献２においては、摺動部材を耐摩耗性の部材で構成して耐摩耗性を向上させている。

しかし、摺動部の磨耗対策の必要、磨耗による隙間の増大や軸方向のクリアランスの増大等の問題については、摺動部分が存在する以上完全になくすことは難しいものである。

そこで、本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、従来のような摺動嵌合による構成を用いることなく、２平面を互いに平行移動させる機構、及びその機構を用いて、平行にずれて配置される２軸間において回転運動の伝達を行う軸継手機構を提供すると共に、さらに一方の軸要素と他方の軸要素が軸方向に直角方向平面において相対的に旋回運動可能な旋回機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１記載の平行移動機構にかかる発明は、軸心方向に直角な面を互いに平行にして対向するように２部材を配置し、一方部材の面から対向面へ突出するとともに軸心に対し対称位置に第一支持フランジを設け、該第一支持フランジとは周方向にずれた位置であって他方部材の面から対面へ突出するとともに軸心に対して対称位置に第二支持フランジを設け、前記第一支持フランジおよび第二支持フランジの間に帯状の板ばね部材を軸心を巻くように装架して軸心回りに環状に配置し、前記２部材の対向面の距離を維持した状態で前記帯状の板ばね部材のたわみによって前記２部材の対向面を互いに平行移動可能に構成したことを特徴とする。

かかる発明によれば、対向面を互いに平行にして配置された２部材は、それぞれの部材に設けられた第一支持フランジおよび第二支持フランジの間に帯状の板ばね部材を軸心を巻くように装架して軸心回りに環状に配置するため、前記２部材の対向面の距離を、帯板の板幅方向の長さによって一定に維持して、その一定の距離を保持した状態で、帯板の帯状長手方向に対する撓みによって互いの部材の平行移動変位が吸収されることによって、互いの部材の平行な対向面が平行移動可能に支持される。すなわち、２部材の対向面の平行移動機構を成立させることができる。

さらに、リンク機構やスライダ機構のような摺動部を用いずに平行移動機構を構成することができるため、磨耗等による経時変化が生じず、回転部分等における隙間の増大が生じない。また、摺動部がないため、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しないものである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１において前記帯状の板ばね部材が前記第一支持フランジおよび第二支持フランジを繋いで円環状の一枚の板ばねからなることを特徴とする。
かかる発明によれば、帯状の板ばね部材が一枚状の板ばねからなるとともに第一支持フランジおよび第二支持フランジを繋いで円環状に形成するだけの構成のため、構造が単純化され、簡単に製造することができる。

また、請求項３記載の発明は、軸継手機構にかかる発明であり、前記請求項１または２記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸との軸心が平行にずれて配置される回転軸からなることを特徴とする。
かかる発明によれば、主軸と従動軸との位置のずれは、帯状の板ばね部材の長手方向の撓みによって吸収され、主軸から入力された回転運動は、帯状の板ばね部材の長手方向の圧縮、引っ張り力によって従動軸に伝達される。

従って、オルダム軸継手機構のような摺動部を用いずに軸心のずれた平行な２軸間に回転運動の伝達が可能になり、摺動部がないため、磨耗等による経時変化が生じず、回転部分等おいて隙間の増大が生じない。また、摺動部がないため、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しない軸継手機構を成立させることができる。

また、請求項４記載の発明は、旋回機構にかかる発明であり、前記請求項１記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸とが平行にずれて配置されるとともに、前記従動軸を固定することで前記主軸を、前記従動軸の軸心回りに旋回運動可能に構成してなることを特徴とする。
かかる請求項４記載の発明によれば、従動軸を固定化することで、主軸を従動軸回りに公転可能、即ち旋回可能な機構を簡単な構造によって得ることができる。これによって、スクロール圧縮機等の流体機械において、固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回機構や自転防止機構として用いることができ、振動騒音を抑えると共に、オイルフリー化によってスクロールラップ部分への潤滑油やグリスの混入を防止できるスクロール式流体機械を得ることが可能になる。

また、請求項５記載の発明は、前記請求項１記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸とが平行にずれて配置されて、前記主軸から従動軸に回転力が伝達されるとともに、前記従動軸と前記主軸とは前記ずれ量を旋回半径とする相対的な旋回運動が可能なように構成されたことを特徴とする。

かかる請求項５記載の発明によれば、スクロール圧縮機等の流体機械において使用されているいわゆる全系回転式圧縮における相対旋回機構として用いることができ、振動騒音を抑えると共に、オイルフリー化によってスクロールラップ部分への潤滑油やグリスの混入を防止したスクロール式流体機械を得ることが可能になる。

また、請求項６記載の発明は、請求項４または５において、前記第一支持フランジが周方向に９０°毎に突設され、前記第二支持フランジが周方向に９０°毎に前記第一支持フランジの外周側または内周側に突設され、前記板ばね部材が９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成され両端部を前記第一支持フランジと第二支持フランジとに固定するとともに軸方向に複列配置し、該板ばね部材の前記第一支持フランジと第二支持フランジへの固定位置を軸方向において交互に異ならして構成されたことを特徴とする。

かかる発明によれば、軸方向に複列の帯状の板ばね部材を設置するため、帯板の幅方向の剛性によって、主軸側と従動軸側との軸方向の支持力が高められて、主軸と従動軸との間隔を一定に保持した旋回機構を構成することができる。
さらに、板ばね部材が９０°の範囲を囲うように略円弧状に分割されて形成され、第一支持フランジと第二支持フランジへの固定位置を周上４箇所で支持し、軸方向に隣り合う板ばね部材を周方向にみて第一支持フランジから第二支持フランジへと連結する場合と、第二支持フランジから第一支持フランジへと連結する場合のように、第一支持フランジへの固定と第二支持フランジへの固定とを交互に異ならしているため、隣り合う板ばね部材が主軸の左右方向の捩れに対して引っ張り方向と圧縮方向の力を作用するように支持するので、主軸の左右方向の自転捩れを効果的に防止して、安定した旋回機構を簡単な構造によって得ることができる
これによって、スクロール圧縮機等の流体機械において、使用されている固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回機構や自転防止機構として用いることができ、振動騒音を抑えると共に、オイルフリー化によってスクロールラップ部分への潤滑油やグリスの混入を防止できるスクロール式流体機械を得ることが可能になる。

本発明によれば、従来のような摺動嵌合による構成を用いることなく、２平面を互いに平行移動させる機構、及びその機構を用いて、平行にずれて配置される２軸間において回転運動の伝達を行う軸継手機構を提供すると共に、さらに一方の軸要素と他方の軸要素が軸方向に直角方向平面において相対的に旋回運動可能な旋回機構を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

参照する図面において、図１は本発明に係る平行移動機構の全体構成を示す斜視図である。図２平行移動機構を用いた軸継手機構の全体構成を示す斜視図である。図３は図２のＡ矢視図であり、図４は図２のＢ矢視図であり、図５は図２のＣ矢視図である。図６はスクロール圧縮機への適用例を示す全体構成断面図である。第７はスクロール圧縮機への適用例を示す要部斜視図である。図８は、スクロール圧縮機の他の例を示す全体構成図である。図９はスクロール圧縮機の作動説明図である。

図１を参照して、平行移動機構１について説明する。
第一部材２と第二部材３とのそれぞれの対向面２ａ、３ａを互いに平行に配置し、この対向面２ａには、第一部材の軸心２Ｚに対して対称の水平位置に第一支持フランジ１４、１４が対向面３ａに向かって突設され、さらに、対向面３ａには、対向面２ａに向かって第一支持フランジ１４、１４とは軸心３Ｚ回りに９０°ずれた上下位置に第二支持フランジ１６、１６が突設されている。

そして、前記第一支持フランジ１４、１４と第二支持フランジ１６、１６との間には、帯状の板ばね部材としてのリング板ばね１８が、軸心２Ｚ、３Ｚを巻くように装架して、軸心２Ｚ、３Ｚの回りに環状に配置されている。リング板ばね１８は、ばね鋼からなり図１に示すように、第一支持フランジ１４と第二支持フランジ１６の外側から、これら第一支持フランジ１４、第二支持フランジ１６を巻くように配置されて、溶接または螺子等でそれぞれのフランジに固定されている。

このように構成された平行移動機構１によると、第一部材２の対向面２ａにＸ方向変位とＹ方向変位が与えられた場合には、Ｘ方向変位、Ｙ方向変位ともに、リング板ばね１８のリング形状の許容範囲内の撓み変形によって吸収されるため、対向面２ａ、３ａの距離はリング板ばね１８の幅方向の剛性によって略一定に保持されて第一部材２の対向面２ａと、第二部材３の対向面３ａとは互いに平行を保持しつつ、平行運動する移動機構を成立させることができる。

また、リンク機構やスライダ機構のような摺動部を用いずに平行移動機構を構成することができるため、磨耗等による経時変化が生じず、回転部分等に隙間の増大が生じない。。また、摺動部がないため、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しないものである。

次に、以上説明した平行移動機構１に用いた軸継手機構３０について図２〜図５を参照して説明する。平行移動機構１と同一構成要素について同一符号を付する。
図２に示すように、軸心のずれた平行な主軸３１と従動軸３３との２軸間に回転運動の伝達を行わせる軸継手機構３０が設けられている。
主軸３１の端部、従動軸３３の端部には、それぞれコ字形状をした主軸継手フランジ３７（第一支持フランジ）と、従動軸継手フランジ３９（第二支持フランジ）とが形成され、コ字形状の先端部を向かい合わせるようにさらに略９０°回転方向に位相をずらして形成されている。また主軸継手フランジ３７と従動軸継手フランジ３９との径方向長さは等しく設定されている。

そして、主軸継手フランジ３７と、従動軸継手フランジ３９とを巻くように一枚の帯状の板ばね部材としてのリング板ばね１８が、環状に配置されている。リング板ばね１８は、ばね鋼からなり図２に示すように、主軸継手フランジ３７と従動軸継手フランジ３９とを外側から取り囲むように巻かれてそれぞれのフランジのコ字形状の両端部に溶接または螺子等で固定されている。一枚のリング板ばね１８でなく、複数枚を軸方向に並べて固定してもよい。

そしてこのような軸継手機構３０によれば、主軸３１に対して回転力が作用すると、リング板ばね１８にはリング板ばね１８の長手方向の引張り力および圧縮力によって主軸継手フランジ３７から従動軸継手フランジ３９へと回転運動が伝達される。すなわち、図３、４に示すようにリング板ばね１８のＤ方向における引張り力、圧縮力によって回転運動が伝達される。

また、図５に示すように主軸３１の軸心３１Ｚと従動軸３３の軸心３３Ｚとの間には、距離ｄのずれが生じているが、Ｘ方向のずれｄ１およびＹ方向のずれｄ２は、それぞれリング板ばね１８のリング形状の変形によって吸収される。すなわち、軸心１Ｚと３Ｚとが一致しているときには、円形状態のリング形状が、ｄだけずれて位置されたときには、円形が崩れて長円形状になる。そして、回転運動が作用すると、リング板ばね１８に引張り力と圧縮力とが作用してさらに変形して図５に示すように変形４角形状のリング形状になって回転運動が伝達される。

従って、主軸３１に入力された回転運動を主軸継手フランジ３７、リング板ばね１８、従動軸継手フランジ３９を介して、ｄだけずれた従動軸３３へ伝達することができる。その結果、この軸継手機構３０は、従来のオルダム軸継手機構のような摺動部を用いたものに対して、摺動部を用いずに軸心３１Ｚ、３３Ｚのずれた平行な２軸間に回転運動の伝達を行わせることが可能になる。
そして、摺動部がないため、磨耗等による経時変化が生じず、回転部分等弐隙間の増大が生ぜず、また、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しない軸継手機構を成立させることができる。

次に、以上説明した軸継手機構３０の従動軸３３を固定化することで、主軸３１を従動軸３３の軸心３３Ｚ周りに旋回運動可能な旋回機構を成立させることができ、その旋回機構をスクロール流体機械であるスクロール圧縮機５０に適用した例について図６、７を参照して説明する。

図６において、スクロール圧縮機５０は、旋回スクロール５２と、旋回スクロールラップ５４とラップ壁面を互いに対面させて配置した固定スクロールラップ５６を有した固定スクロール５８と、旋回スクロール５２を覆って固定スクロール５８に固着されるスクロールケーシング６０と、旋回スクロール５２を駆動するモータ６２を内蔵したモータケーシング６４とで構成されている。

そして、固定スクロール５８は、円板状に形成された鏡面５８ａの中央部に設けられた吐出孔６８は吐出口７０に連結している。該吐出孔６８の近傍から外周部に向かって固定スクロールラップ５６が螺旋状に植設され、この固定スクロールラップ５６の頂部には図示しない自己潤滑性を有するチップシールが嵌入されている。
また、鏡面５８ａから円周方向に９０°毎に固定スクロールフランジ７１（第二支持フランジ）が植設されている。

旋回スクロール５２の端板７２は、図７の傾視図に示すように略円形状をし、また端板７２の鏡面７２ａ側には、固定スクロールラップ５６の壁面と対面して設けられる旋回スクロールラップ５４が螺旋状に植設され、この旋回スクロールラップ５４の頂部には図示しない自己潤滑性を有するチップシールが嵌入されている。
また、旋回スクロール５２の鏡面７２ａとは反対側の面７２ｂには、玉軸受７４を嵌合配置するベアリング室７６が設けられている。

また、端板７２の外周端部には固定スクロール５８に向かって突出して形成された旋回スクロールフランジ７３（第一支持フランジ）が、端板７２の外周上に９０°毎に４箇所に設けられている。旋回スクロールフランジ７３と固定スクロールフランジ７１とは円周上に同位置に設置され、固定スクロールフランジ７１が、旋回スクロールフランジ７３の外側に配置されている。

スクロールケーシング６０の上部には、吸込口７８が設けられ、さらにスクロールケーシング６０には、玉軸受８０を嵌合配置するベアリング室８２が設けられている。
モータケーシング６４内には、ロータ８４を有した回転軸８６と、該ロータ８４の周囲に電磁石８８とコイル９０からなるステータ９２が配置され、ロータ８４には、ロータ８４と一体に回転する冷却ファン９４が設けられている。

前記スクロールケーシング６０とモータケーシング６４とは図示しないボルトによって結合されている。
回転軸８６の一方側は、玉軸受９６によって回転自在に嵌合保持され、他方側の嵌合部９８は玉軸受７４に回転自在に嵌合保持され、嵌合部９８の偏心したクランク先端部１００は旋回スクロール５２の玉軸受７４に回転可能に嵌合保持されている。クランク先端部１００は回転軸８６と中心がδだけずれている。
さらに、回転軸８６の一方側にはカウンターウエイト１０２が、回転軸８６の他方側にはバランスウエイト１０４がそれぞれ設けられ、偏心したクランク先端部１００の回転によって生じるアンバランスを解消して、回転軸８６の全体の回転バランスを保持している。

そして、前記固定スクロールフランジ７１と旋回スクロールフランジ７３との間には、図７に示すように、リング板ばね１１０が取付けられている。このリング板ばね１１０は、軸方向に２列に形成され、前リング板ばね１１０ａと後リング板ばね１１０ｂからなり、さらに、前リング板ばね１１０ａは、周上を９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成され、それぞれ１１０ａａ、１１０ａｂ、１１０ａｃ、１１０ａｄの板ばねから構成されている。同様に後リング板ばね１１０ｂも同様に周上を９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成され、１１０ｂａ、１１０ｂｂ、１１０ｂｃ、１１０ｂｄの板ばねから構成されている。

そして、前リング板ばね１１０ａａは、第一固定スクロールフランジ７１ａと第二旋回スクロールフランジ７３ｂとに固定され、後リング板ばね１１０ｂａは、第一旋回スクロールフランジ７３ａと第二固定スクロールフランジ７１ｂとに固定されている。
同様に次の９０°の周範囲を囲う前リング板ばね１１０ａｂは、第二固定スクロールフランジ７１ｂと第三旋回スクロールフランジ７３ｃとに固定され、後リング板ばね１１０ｂｂは、第二旋回スクロールフランジ７３ｂと第三固定スクロールフランジ７１ｃとに固定されている。

次の前リング板ばね１１０ａｃ（不図示）、後リング板ばね１１０ｂｃ（不図示）について、さらにその次の前リング板ばね１１０ａｄ、後リング板ばね１１０ｂｄについても同様に旋回スクロールフランジ７３ｃ、７３ｄ（不図示）、固定スクロールフランジ７１ｃ、７１ｄに取付けられている。

図７に示す第一旋回スクロールフランジ７３ａに着目すると、矢印Ｅ方向に捩れ回転（自転回転）が作用するときに、前リング板ばね１００ａｄには引張り方向の力が、後リング板ばね１１０ｂａには圧縮方向の力がそれぞれ作用し、その反作用力が第一旋回スクロールフランジ７３ａにかかる。そして旋回スクロールフランジ７３は周上に４箇所（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）設置され、そこで９０°ごとに配置されたリング板ばねそれぞれの抑制力が作用するため、ねじれ回転が抑制され、旋回スクロール５２の捩れ回転、すなわち自転を効果的に防止して、公転を安定して行わせる旋回機構を簡単な構造によって達成することができる。

また、このリング板ばね１１０は、軸方向に２列に形成され、前リング板ばね１１０ａ（１１０ａａ、１１０ａｂ、１１０ａｃ、１１０ａｄ）と後リング板ばね１１０ｂ（１１０ｂａ、１１０ｂｂ、１１０ｂｃ、１１０ｂｄ）からなっているため、帯状の板ばねの幅方向の剛性によって、旋回スクロール５２と固定スクロール５８との軸方向の支持力が高められて、旋回スクロール５２と固定スクロール５８との間隔を一定に保持した旋回機構を構成することができる。

以上のように構成されたスクロール圧縮機５０は、図６に示すように、回転軸８６がモータ６２によって回転されることで、偏心した回転軸８６のクランク先端部１００は、回転軸８６の軸心に対して旋回回転されるが、このとき、旋回スクロール５２は、固定スクロールフランジ７１と旋回スクロールフランジ７３との間に介在された前リング板ばね１１０ａと後リング板ばね１１０ｂとによって、自転することなくスクロールケーシング６０の鏡面５８ａから一定距離を保持して公転旋回することができる。

また、この一定距離を保持して旋回スクロール５２を旋回させることができるため、旋回スクロールラップ５４と固定スクロールラップ５６とによって形成される密閉圧縮室の機密性が損なわれることが無く、スクロール圧縮機５０の機能を十分確保することができ旋回機構を簡単な構造を構成することができる。

スクロールケーシング６０の吸込口７８から吸入した流体は、旋回スクロールラップ５４によって取り込まれて、この旋回スクロールラップ５４と、固定スクロールラップ５６とによって形成される密閉圧縮空間により順次圧縮されて中央部に送られて、吐出孔６８を出て吐出口７０から排出される。

この旋回スクロールラップ５４の旋回状態とそれによる吸入流体の圧縮状態を、図９を参照して説明する。
渦巻き状の固定スクロールラップ内周部５６ｂと、渦巻き状の旋回スクロールラップ外周部５４ａとの間に形成される三日月状の圧縮室（密閉空間）５９が、前記固定および旋回スクロール５２、５８の相対運動によって容積変化を起こすことを利用して、吸い込み流体を圧縮状態となすようにしたものである。

図９（ａ）で、旋回スクロールラップ外周部５４ａと、固定スクロールラップ内周部５６ｂとの間が閉じて吸い込み過程が終了すると、吸込口７８から取り込まれた流体は点状図示のように圧縮室５９に閉じ込められる。ついで、回転軸８６の偏心したクランク先端部１００の回転によって位相が９０度進んだ図９（ｂ）では、旋回スクロールラップ外周部５４ａと、巻き始めの固定スクロールラップ内周部５６ｂの端部内側との間にできた隙間６１で流体の吸込み過程に入り、また中間部の圧縮室６３では圧縮過程に、さらに中央の圧縮室６５では吐出孔６８で吐出過程に入る。

そして、前記偏心したクランク先端部１００の右回転によって更に９０度位相が進んだ図９（ｃ）では、旋回する旋回スクロール５２の公転運動につれ、前記点状図示の圧縮室５９がスクロールの中心部位に移動して順次圧縮室の容積が減少し、流体が圧縮されて図９（ｄ）および図９（ａ）を経て、固定スクロール５８の中心部に設けられた吐出孔６８から排出される。

以上のような、スクロール圧縮機５０によれば、従来、オルダム継手機構やピンクランク機構によって、旋回スクロール５２の自転防止機構を構成したのに比べて、本実施の形態によれば、固定スクロールフランジ７１と旋回スクロールフランジ７３と、との間に介在された前リング板ばね１１０ａと後リング板ばね１１０ｂとによって摺動部を用いずに、自転防止機構を構成することが可能となるため、磨耗等による経時変化がないため隙間の増大がなく、また、摺動部がないため、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しないスクロール圧縮機５０を得ることができる。

次に、図８を参照して、前記したスクロール圧縮機５０の変形例として、いわゆる全系回転式のスクロール圧縮機２００について説明する。なお、スクロール圧縮機５０と同一構成部材については同一符号を付する。
前記軸継手機構３０の主軸３１から従動軸３３に回転力が伝達されると、従動軸３３と主軸３１は回転軸のずれ量の旋回半径をもった相対的な旋回運動が生じることから相対的な旋回運動の可能な旋回機構を成立させることができる。すなわち、スクロール圧縮機５０のように固定スクロール５８をスクロールケーシング６０に固定して設置しなくても旋回機構を成立させることができる。

図８において、スクロール圧縮機２００は、駆動側の駆動スクロール２０２と、この駆動スクロール２０２の駆動スクロールラップ２０４とラップ壁面を互いに対面させて配置した従動スクロールラップ２０６を有した従動スクロール２０８と、さらに、駆動スクロール２０２と従動スクロール２０８を覆うスクロールケーシング２１０と、駆動スクロール２０２を駆動するモータ６２を内蔵したモータケーシング６４とで構成されている。

駆動スクロール２０２は、図７に示した圧縮機５０と同様に４角形の隅部を削り落とした略８角形の形状をした端板２１２の鏡面２１２ａ側の中央部から外周部に向かって駆動スクロールラップ２０４が螺旋状に植設され、この駆動スクロールラップ２０４の頂部には図示しない自己潤滑性を有するチップシールが嵌入されている。また鏡面２１２ａとは反対側の面には、駆動軸２１４の端部が連結されている。

従動スクロール２０８は、４角形の隅部を削り落とした略８角形の形状をした端板２２２の鏡面２２２ａ側の中央部から外周部に向かって従動スクロールラップ２０６が螺旋状に植設され、この従動スクロールラップ２０６の頂部には図示しない自己潤滑性を有するチップシールが嵌入されている。そして、駆動スクロールラップ２０４と従動スクロールラップ２０６は、前記スクロール圧縮機５０と同様に、所定角度だけずらして重なり合うように配置されている。

従動スクロール２０８の鏡面２２２ａ側とは反対側の面には従動軸２２４が一体に形成され、従動軸２２４の中央部には吐出穴２２６が形成されて吐出口２２８に連通している。従動軸２２４は玉軸受２３０によってスクロールケーシング２１０に回転支持されている。なお、駆動軸２１４と従動軸２２４とは中心がδだけずれて配置されている。

スクロールケーシング２１０の上部には、吸込口２３１が設けられ、さらにスクロールケーシング２１０には、玉軸受８０を嵌合配置するベアリング室８２が設けられている。
そして、前記スクロールケーシング２１０とモータケーシング６４とは図示しないボルトによって結合されている。

また、駆動スクロール２０２の端板２１２の鏡面２１２ａ側の外周端部には従動スクロール２０８に向かって突出して形成された駆動スクロールフランジ２１３（第一支持フランジ）が、端板２１２の外周上に９０°毎に４箇所に設けられている。また、従動スクロール２０８の端板２２２の鏡面２２２ａ側の外周端部には駆動スクロール２０２に向かって突出して形成された従動スクロールフランジ２１５（第二支持フランジ）が、端板２２２の外周上に９０°毎に４箇所に設けられている。
駆動スクロールフランジ２１３と従動スクロールフランジ２１５とは円周上に同位置に設置され、従動スクロールフランジ２１５が、駆動スクロールフランジ２１３の外側に配置されている。

そして、前記駆動スクロールフランジ２１３と従動スクロールフランジ２１５との間には、図７に示した例と同様に、リング板ばね２２０が取付けられている。このリング板ばね２２０は、軸方向に２列に形成され、前リング板ばね２２０ａと後リング板ばね２２０ｂからなり、さらに、前リング板ばね２２０ａは、周上を９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成され、同様に後リング板ばね２２０ｂも周上を９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成された板ばねから構成されている。

このように構成されたスクロール圧縮機２００は、図８に示すように、駆動軸２１４がモータ６２によって回転されことで、駆動軸２１４と従動軸２２４とは中心がδだけずれて配置されているため、駆動スクロール２０２と従動スクロール２０８との間に設けられた前リング板ばね２２０ａと後リング板ばね２２０ｂとからなる平行移動機構によって、駆動スクロール２０２と従動スクロール２０８との間で回転伝達を行うと共に、駆動スクロール２０２と従動スクロール２０８との間に相対的な旋回運動が生じる。

この旋回運動によって、駆動スクロールラップ２０４と従動スクロールラップ２０６とによって形成される圧縮室は連続的に縮小させるように作動され、スクロールケーシング２１０の吸込口２３１から吸入した流体は、駆動スクロールラップ２０４によって取り込まれて、この駆動スクロールラップ２０４と、従動スクロールラップ２０６とによって形成される圧縮空間により順次圧縮されて中央部に送られて、吐出穴２２６を出て吐出口２２８から排出される。

前リング板ばね２２０ａと後リング板ばね２２０ｂとによって、駆動スクロール２０２の鏡面２１２ａから従動スクロール２０８の鏡面２２２ａまでを略一定距離を保持して旋回運動をすることができるため、駆動スクロールラップ２０４と従動スクロールラップ２０６とによって形成される圧縮室の機密性が損なわれることが無く、スクロール圧縮機２００の機能を十分確保することができ旋回機構を簡単な構造で構成することかできる。

スクロール圧縮機２００によれば、従来のように駆動軸から従動軸へ回転運動を伝えると共に相対回転を可能にするクランク機構等を駆動スクロールと従動スクロールとの間に介在させる必要が無く、前リング板ばね２２０ａと後リング板ばね２２０ｂとによって摺動部を用いずに、駆動軸２１４から従動軸２２４へと回転運動を伝達すると共に相対的な旋回運動を可能によるため、磨耗等による経時変化がないため隙間の増大がなく耐久性を向上できる。また、摺動部がないため、潤滑油、グリス等の使用が不要でメンテナンスフリーとすることができる。さらに、摺動部がないため、動力が低減され、振動騒音についても発生しないスクロール圧縮機２００を得ることができる。

本発明によれば、従来のような摺動嵌合による構成を用いることなく、２平面を互いに平行移動させる機構、及びその機構を用いて、平行にずれて配置される２軸間において回転運動の伝達を行う軸継手機構を提供すると共に、さらに一方の軸要素と他方の軸要素が軸方向に直角方向平面において相対的に旋回運動可能な旋回機構を得ることができるので、スクロール流体機械への適用に際して有益である。

本発明に係る平行移動機構の全体構成を示す斜視図である。 平行移動機構を用いた本発明に係る軸継手機構の全体構成を示す斜視図である。 図２のＡ矢視図である。 図２のＢ矢視図である。 図２のＣ矢視図である。 スクロール圧縮機への適用例を示す全体構成断面図である。 スクロール圧縮機への適用例を示す要部斜視図である。 スクロール圧縮機の他の例を示す全体構成図である スクロール圧縮機の作動説明図である。 従来技術のオルダム軸継手機構の説明図である。 従来技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 平行移動機構
２ 第一部材
３ 第二部材
１４ 第一支持フランジ
１６ 第二支持フランジ
１８ リング板ばね（板ばね部材）
３０ 軸継手機構
３１ 主軸
３３ 従動軸
５０ スクロール圧縮機
５２ 旋回スクロール
５８ 固定スクロール
７１（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ）
固定スクロールフランジ（第二支持フランジ）
７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）
旋回スクロールフランジ（第一支持フランジ）
１１０ａ（１１０ａａ、１１０ａｂ、１１０ａｃ、１１０ａｄ） 前リング板ばね
１１０ｂ（１１０ｂａ、１１０ｂｂ、１１０ｂｃ、１１０ｂｄ） 後リング板ばね
２００ スクロール圧縮機
２１３ 駆動スクロールフランジ（第一支持フランジ）
２１５ 従動スクロールフランジ（第二支持フランジ）
２２０ リング板ばね（板ばね部材）

Claims (6)

1. 軸心方向に直角な面を互いに平行にして対向するように２部材を配置し、一方部材の面から対向面へ突出するとともに軸心に対し対称位置に第一支持フランジを設け、該第一支持フランジとは周方向にずれた位置であって他方部材の面から対面へ突出するとともに軸心に対して対称位置に第二支持フランジを設け、前記第一支持フランジおよび第二支持フランジの間に帯状の板ばね部材を軸心を巻くように装架して軸心回りに環状に配置し、前記２部材の対向面の距離を維持した状態で前記帯状の板ばね部材のたわみによって前記２部材の対向面を互いに平行移動可能に構成したことを特徴とする平行移動機構。
2. 前記帯状の板ばね部材が前記第一支持フランジおよび第二支持フランジを繋いで円環状の一枚の板ばねからなることを特徴とする請求項１記載の平行移動機構。
3. 前記請求項１または２記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸との軸心が平行にずれて配置される回転軸からなることを特徴とする軸継手機構。
4. 前記請求項１記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸とが平行にずれて配置されるとともに、前記従動軸を固定することで前記主軸を、前記従動軸の軸心回りに旋回運動可能に構成してなることを特徴とする旋回機構。
5. 前記請求項１記載の平行移動機構の前記２部材の一方が主軸であり、他方が従動軸であり、該主軸と従動軸とが平行にずれて配置されて、前記主軸から従動軸に回転力が伝達されるとともに、前記従動軸と前記主軸とは前記ずれ量を旋回半径とする相対的な旋回運動が可能なように構成されたことを特徴とする旋回機構。
6. 前記第一支持フランジが周方向に９０°毎に突設され、前記第二支持フランジが周方向に９０°毎に前記第一支持フランジの外周側または内周側に突設され、前記板ばね部材が９０°の範囲を囲うように分割して略円弧状に形成され両端部を前記第一支持フランジと第二支持フランジとにそれぞれ固定するとともに軸方向に複数列配置し、該板ばね部材の前記第一支持フランジと第二支持フランジへの固定位置を軸方向において交互に異ならして固定して構成されたことを特徴とする請求項４または５の何れかに記載の旋回機構。

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