JP2014202162A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、耐久性、潤滑性、及び回転駆動力の伝達性能を向上し、更には小型・軽量化を実現したクランク機構により、生産性と信頼性の高いスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】主軸部１２、駆動軸部５６、並びに大径軸部１０を有する回転軸８と、該回転軸とクランク機構３４を構成するブッシュ５２と、大径軸部においては第１軸受部材を介して回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ブッシュが第２軸受部材を介して嵌入されるボスを有し、固定スクロールと可動スクロールとを備え、駆動軸部は主軸部及び大径軸部と同じ軸線Ｌを有し、貫通孔６４はブッシュの軸線Ｌｂの偏心位置に設けられ、貫通孔の内周面６４ａと駆動軸部の外周面５６ｂとは駆動軸部の回転駆動力をブッシュに偏心して伝達する係合面部６６を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、スクロール型流体機械（圧縮機又は膨張機）に係り、詳しくは、車両用空調装置やヒートポンプ装置に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。

この種のスクロール型流体機械は、駆動ユニットである電動モータの回転駆動力を被駆動ユニットであるスクロールユニットにクランク機構を介して伝達するものが知られている。
そして、前記回転軸は、電動機やエンジンからの動力を受ける主軸（主軸部）と、主軸の上端側に回転軸に対して偏心して配置されたクランク軸（駆動軸部）とを含み、このクランク軸は、主軸の上端に形成されたクランクピンと、このクランクピンに対して着脱自在に取り付けられるブッシュとを備え、これらクランクピンとブッシュとの間に、これらを互いに係止するための係止手段を設けたスクロール型圧縮機が開示されている（例えば特許文献１）。

また、前記主軸の大径部の先端面に、駆動ピン（駆動軸部）と異なるピンを設けるとともに、前記ブッシュにこのピンを受ける円弧状の溝を設けたスクロール型圧縮機が開示されている（例えば特許文献２）

特開２００５−６９１５５号公報 特公昭５８−１９８７５号公報

前述した特許文献１のクランク軸は、主軸に対し同心に形成される場合があるものの、クランクピンとブッシュとは係止手段としての連結ピンで行われ、別部材を要するため、クランク機構の製造コストが増大するおそれがある。
また、クランクピンよりも小径の別部材である連結ピンに、クランク機構の作動時における負荷（曲げ応力や摩擦力）が集中的に繰り返し作用するため、クランク機構の強度、ひいては耐久性が低下するおそれもある。

また、クランク機構に連結ピンを用いた場合には、クランク軸に対するブッシュの偏心回転量（スイング量）の遊びを設定するのが困難であり、クランク機構の調整を高精度に行うことができない。
一方、特許文献２においては、クランクピンと異なるピンをブッシュの円弧状の溝に挿入することにより、クランク軸に対するブッシュの偏心回転量の遊びを設定可能であるが、別部材であるクランクピンを要することには変わりなく、クランクピンとは別のピンをも要し、更にはこのピンが挿入される円弧状溝の形成が必要であり、クランクピンのオフセット量やクランクピン径に大幅な制約を受けるため、クランク機構の作動に伴う衝撃を効果的に緩衝することができない。従って、クランク機構の作動に伴い振動及び騒音の抑制が困難であった。

本発明は前述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で、製造コストを低減しながら、強度、耐久性、潤滑性、及び回転駆動力の伝達性能を向上し、更には小型化及び軽量化を実現したクランク機構により、生産性及び信頼性の高いスクロール型流体機械を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械は、駆動ユニットにより回転駆動される一端側の主軸部、他端側の駆動軸部、並びに主軸部と駆動軸部との間に位置する大径軸部を有する回転軸と、駆動軸部が嵌入される貫通孔を有し、回転軸とクランク機構を構成するブッシュと、主軸部にて軸シール部材を介し、大径軸部においては第１軸受部材を介して回転軸を回転自在に支持するハウジングと、ハウジングに固定される固定スクロールと、ブッシュが第２軸受部材を介して嵌入されるボスを有し、回転軸の回転駆動に伴い固定スクロールに対し公転旋回し、固定スクロールと協働して潤滑油を含む作動流体の作動室を形成する可動スクロールとを備え、駆動軸部は主軸部及び大径軸部と同じ軸線を有し、貫通孔はブッシュの軸線の偏心位置に設けられ、貫通孔の内周面と駆動軸部の外周面とは駆動軸部の回動駆動力をブッシュに偏心して伝達する係合面部を形成する。

請求項２記載の発明では、係合面部は、駆動軸部の外周面に駆動軸部の軸線方向に沿って軸径内方に凹設された凹面部と、貫通孔の内周面にブッシュの軸線方向に沿って孔径外方に凸設された凸面部とからなる。
請求項３記載の発明では、係合面部は、駆動軸部及びブッシュの軸周方向に凹面部及び凸面部が相補する円弧形状をなす。

請求項４記載の発明では、凸面部は、ブッシュの軸周方向に係合面部に連続した円弧形状の回動許容面を有する。
請求項５記載の発明では、ブッシュの軸線方向における係合面部の長さが該軸線方向におけるブッシュの高さよりも短い。
請求項６記載の発明では、ブッシュには作動室の形成に伴い作動流体の作動反力が作用し、係合面部は、作動反力を凹面部の接線方向に分解した分力が可動スクロールの旋回半径を増加する方向に作用する向きに位置付けられる。

請求項７記載の発明では、ブッシュは、その外周面にカウンタウェイト部を一体に有し、第２軸受部材はすべり軸受であり、ブッシュの本体は、鉄を主成分とする焼結金属により成形され、カウンタウェイト部は、鉄を主成分とする焼結金属に密度向上措置を施して成形される。
請求項８記載の発明では、カウンタウェイト部は、駆動軸部が挿入される側のブッシュの本体の端面と面一に形成される。

請求項９記載の発明では、駆動軸部は、大径軸部との境界となる根元において拡径された凸段差部と、貫通孔から突出した駆動軸部に係合されるとともに貫通孔よりも大径の係合部材とを有し、ブッシュは、駆動軸部が嵌入される側のブッシュの本体の端面に、ブッシュの外周面よりも内側に凹設されるとともに凸段差部が摺動される凹段差部を有する。
請求項１０記載の発明では、大径軸部は、その軸線方向に凹面部から主軸部の外周面に連なるように貫通されるとともに潤滑油が流れる第１潤滑孔を有する。

請求項１１記載の発明では、ブッシュは、その軸線方向に凸面部に近接した内方位置において貫通されるとともに潤滑油が流れる第２潤滑孔を有する。
請求項１２記載の発明では、回転軸の軸径は、大径軸部、駆動軸部、主軸部の順に大きい。

請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、駆動軸部は主軸部及び大径軸部と同じ軸線を有し、貫通孔はブッシュの軸線の偏心位置に設けられ、貫通孔の内周面と駆動軸部の外周面とは駆動軸部の回動駆動力をブッシュに偏心して伝達する係合面部を形成する。これにより、主軸部に対する駆動軸部の偏心加工を要することなく、また、駆動軸部とブッシュとを連結する連結ピン等の別部材を要することがないため、クランク機構の製造コストを大幅に低減することができる。

また、クランク機構にクランクピンよりも小径の別部材である連結ピンを要しないことにより、クランク機構の作動時における負荷（曲げ応力や摩擦力）が連結ピンに集中的に繰り返し作用することが回避され、クランク機構の強度、ひいては耐久性を大幅に向上することができる。
また、駆動軸部からブッシュへの回転駆動力の伝達を係合面部において面接触による係合で行うことにより、特許文献２に示す構造に比して、駆動軸部に対するブッシュの偏心回転量（スイング量）の遊びを容易に設定可能である。従って、クランク機構の調整を高精度に行うことができるため、クランク機構の作動に伴う衝撃を効果的に緩衝することができ、ひいてはクランク機構の振動及び騒音を低減しながら、クランク機構の回転駆動力の伝達性能を大幅に向上することができる。

請求項２記載の本発明によれば、具体的には、係合面部は、駆動軸部の外周面に駆動軸部の軸線方向に沿って軸径内方に凹設された凹面部と、貫通孔の内周面にブッシュの軸線方向に沿って孔径外方に凸設された凸面部とからなり、簡単な形状の面接触可能な係合面部が形成される。
請求項３記載の本発明によれば、具体的には、係合面部は、駆動軸部及びブッシュの軸周方向に凹面部及び凸面部が相補する円弧形状をなし、簡単な形状の面接触となる係合面部が形成される。

請求項４記載の本発明によれば、凸面部は、ブッシュの軸周方向に係合面部に連続した円弧形状の回動許容面を有する。駆動軸部５６が貫通孔６４に遊嵌され、貫通孔６４に対する駆動軸部５６の回動が許容される。これにより、凸面部における回動許容面の領域を調整することで、駆動軸部に対するブッシュの偏心回転量の遊びを容易に設定可能であり、クランク機構の調整を高精度に行うことができる。従って、クランク機構の振動及び騒音を低減しながら、クランク機構の回転駆動力の伝達性能をより一層向上することができる。

請求項５記載の本発明によれば、ブッシュの軸線方向における係合面部の長さが該軸線方向におけるブッシュの高さよりも短いことにより、可動スクロールのボスに第２軸受部材を介して嵌入されるブッシュが係合面部の係合面の幅全体で接触するようにして傾斜可能となり、クランク機構の耐久性を向上することができる。

請求項６記載の本発明によれば、ブッシュには作動室の形成に伴い作動流体の作動反力が作用し、係合面部は、作動反力を凹面部の接線方向に分解した分力が可動スクロールの旋回半径を増加する方向に作用する向きに位置付けられる。これにより、作動反力を凹面部の接線方向に分解した分力を可動スクロールの旋回半径、すなわちクランク機構のクランク半径を増加する方向に作用させることにより、可動スクロールの渦巻壁が固定スクロールの渦巻壁と好適に接触して作動室のシール性が高まる。また、生産上のばらつき等の理由により可動スクロールと固定スクロールとの噛み合いに相対的なズレが生じたとしても、作動室のシール性を確保することができ、スクロール型流体機械の性能及び生産性を向上することができる。

請求項７記載の本発明によれば、ブッシュは、その外周面にカウンタウェイト部を一体に有し、第２軸受部材はすべり軸受であり、ブッシュの本体は、鉄を主成分とする焼結金属により成形され、カウンタウェイト部は、鉄を主成分とする焼結金属に密度向上措置を施して成形される。特に第２軸受部材をすべり軸受とした場合には、焼結金属は、すべり軸受に対し耐摩耗性を有し、要求される加工精度を無切削で実現できることから、ブッシュを低コストで成形可能である。また、焼結金属のポーラス空間に潤滑油を含浸させることにより、すべり軸受の摺動面の潤滑性能をも向上可能であり、クランク機構の耐久性を飛躍的に向上することができる。

また、カウンタウェイト部に密度向上措置を施した成形を行うことにより、ブッシュ全体におけるカウンタウェイト部の重量比及び強度を高めることができるため、カウンタウェイト部、ブッシュ、ひいてはクランク機構の小型化及び軽量化を実現可能である。
請求項８記載の本発明によれば、カウンタウェイト部は駆動軸部が挿入される側のブッシュの端面と面一に形成されることにより、ブッシュの形状の複雑化を回避し、ブッシュを成形加工する際の金型を簡素化することができる。また、カウンタウェイト部を焼結金属で成形することと相俟ってカウンタウェイト部をブッシュの端面と面一にすることによりブッシュの生産性向上を図ることができるため、ブッシュ、ひいてはクランク機構の製造コストをより一層低減することができる。

請求項９記載の本発明によれば、駆動軸部は凸段差部を有し、ブッシュは凸段差部が摺動される凹段差部を有することにより、応力集中が生じやすい駆動軸部の根元の強度を高めることができるとともに、貫通孔から突出した駆動軸部に係合される係合部材と協働して、駆動軸部に対するブッシュのがたつきを効果的に抑制することができる。従って、クランク機構の振動及び騒音を低減しながらクランク機構の耐久性をより一層高めることができる。

請求項１０記載の本発明によれば、大径軸部に第１潤滑孔を形成することにより、クランク機構を潤滑するための潤滑油を第１潤滑孔から主軸部側に流通させることができる。従って、潤滑油の流動性を高めることができるため、係合面部、第１及び第２軸受部材、及び軸シール部材の潤滑性を高め、クランク機構の振動及び騒音を低減しながら、スクロール型流体機械の信頼性をより一層向上することができる。

また、第１潤滑孔は軸線方向に凹面部から主軸部の外周面に連なるように貫通され、凹面部及び第１潤滑孔の形成を一括加工で行うことができるため、回転軸のバランス調整や軽量化を容易に図りながら、クランク機構の生産性を向上し、その製造コストを更に低減することができる。
請求項１１記載の本発明によれば、ブッシュに第２潤滑孔を形成することにより、クランク機構を潤滑するための潤滑油を第２潤滑孔を経て主軸部側に流通させることができる。また、第２潤滑孔を第１潤滑孔と連通する位置に形成すれば、一貫の潤滑油流路を形成可能である。従って、潤滑油の流動性を更に高めることができるため、係合面部の耐摩耗性を更に高め、クランク機構の振動及び騒音を低減しながら、スクロール型流体機械の信頼性をより一層向上することができる。

また、第２潤滑孔の形成によりブッシュを減肉することができるため、ブッシュの軽量化を図ることができるとともに、ブッシュにおけるカウンタウェイト部の重量比率を高めることができるため、カウンタウェイト部を大きくしなくともクランク機構の作動バランスを容易に調整可能である。
また、第２潤滑孔の存在によって凸面部の内方側に凸面部の弾性変形が許容されるため、凹面部に対する凸面部の接触面圧の異常な増大を防止することもでき、ひいては係合面部の耐摩耗性を更に高めることができる。

請求項１２記載の本発明によれば、回転軸の軸径が大径軸部、駆動軸部、主軸部の順に大きいことにより、主軸部よりも小径の連結ピンを用いる場合に比して、駆動軸部の強度を向上することができるとともに、係合面部における面接触面積を大きく確保することができる。また、大径軸部の軸径が大きいことにより、十分な大きさの第１潤滑孔を形成可能である。

また、主軸部は、回転駆動力のトルク伝達性能を確保可能な限り小径であることが主軸部のシール確保及び軽量化のために望ましい。

本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示した縦断面図である。 図１のクランク機構をブッシュ側から見た分解斜視図である。 図１のクランク機構を小径軸部側から見た分解斜視図である。 図１のクランク機構をブッシュ側から見た平面図である。 図４のクランク機構をＡ−Ａ方向から示した縦断面図である。 図４のクランク機構のブッシュにおける横断面図である。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る圧縮機を示す。当該圧縮機１は横置きタイプのスクロール型圧縮機であって、車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれている。圧縮機１は潤滑油を含む冷媒を吸入し、圧縮した後に吐出する。この冷媒中の潤滑油は圧縮機１内の軸受や種々の摺動面を潤滑する他、摺動面のシールする機能をも発揮する。

上記圧縮機１はリアハウジング２及びフロントハウジング（ハウジング）４を備え、リアハウジング２とフロントハウジング４との間にはスクロールユニット６が配置されている。
フロントハウジング４内には回転軸８が水平配置され、この回転軸８はスクロールユニット６側に位置した大径軸部１０と、フロントハウジング４から突出した小径の主軸部１２とを有する。大径軸部１０は軸受（第１軸受部材）１５を介してフロントハウジング４に回転自在に支持され、主軸部１２は軸シール（軸シール部材）１６を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。

主軸部１２の突出端には電磁クラッチ１８を内蔵した駆動プーリ２０が取付けられており、この駆動プーリ２０は軸受２２を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。駆動プーリ２０には車両のエンジン（駆動ユニット）の回転駆動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ２０の回転は電磁クラッチ１８を介して回転軸８に伝達可能である。従って、エンジンの駆動中、電磁クラッチ１８がオン作動されると、回転軸８は駆動プーリ２０と一体的に回転し、エンジンの回転駆動力がスクロールユニット６に伝達される。

一方、スクロールユニット６は、リアハウジング２及びフロントハウジング４に挟持された固定スクロール２４と、この固定スクロール２４に対して噛み合うように組付けられた可動スクロール２６とを備えている。固定及び可動スクロール２４，２６にはそれぞれ渦巻壁が対向して立設され、可動スクロール２６は、回転軸８に回転駆動されることにより固定スクロール２４に対し公転旋回し、固定スクロール２４及び可動スクロール２６の各渦巻壁が噛み合って協働することにより、その内部に潤滑油を含む冷媒の圧縮室（作動室）２８が形成され、この圧縮室２８の容積が固定スクロール２４に対する可動スクロール２６の公転旋回運動に伴い増減される。

前述した可動スクロール２６に公転旋回運動を付与するため、可動スクロール２６の基板３０に凸設されたボス３２と回転軸８とはクランク機構３４を介して連結されている。また、基板３０はフロントハウジング４に内設されたスラストプレート３５に摺動可能に当接されている。
固定スクロール２４はリアハウジング２に固定ボルト３６を介して固定され、固定スクロール２４とリアハウジング２における端壁３８との間に吐出室４０が形成されている。

固定スクロール２４は圧縮室２８と吐出室４０とを互いに連通させる吐出孔４２を有し、吐出室４０には吐出孔４２を開閉する吐出弁４４が配置され、この吐出弁４４はストッパプレート４６によってその開度が規制されている。
フロントハウジング４の外周壁４ａには冷媒の吸入ポート４８が形成され、吸入ポート４８は前述した冷媒循環経路の復路に連通されている。また、フロントハウジング４には、フロントハウジング４と可動スクロール２６との間に吸入室５０が確保され、吸入室５０は吸入ポート４８に連通されている。一方、リアハウジング２の端壁３８には図示しない吐出ポートが形成され、この吐出ポートは吐出室４０に連通されている。

前述した圧縮機１によれば、回転軸８の回転に伴い、可動スクロール２６が自転することなく旋回運動する。このような可動スクロール２６の旋回運動は、吸入室５０から圧縮室２８内への冷媒の吸入行程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出行程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室２８から吐出弁４４を通じて吐出室４０内に吐出される。ここで、冷媒には潤滑油が含まれているので、冷媒中の潤滑油はフロントハウジング４内の後述する軸受（第２軸受け部材、すべり軸受）１４や、軸受１５，軸シール１６，スラストプレート３５、及び可動スクロール２６の各摺動面等を潤滑し、また、圧縮室２８のシールにも寄与する。

ここで、図２〜図５に示すように、前述したクランク機構３４は、回転軸８、ブッシュ５２、止め輪（係合部材）５４から構成され、前述した車両のエンジンの回転駆動力を駆動ベルト、駆動プーリ２０、電磁クラッチ１８、回転軸８を順次介した後、スクロールユニット６の可動スクロール２６に伝達する。
回転軸８は、その軸線Ｌの方向に主軸部１２とは反対側に大径軸部１０から突出した駆動軸部５６を有している。駆動軸部５６は主軸部１２及び大径軸部１０に一体に形成され、主軸部１２と駆動軸部５６との間に大径軸部１０が位置付けられている。駆動軸部５６、大径軸部１０、及び主軸部１２は同一の軸線Ｌを有して形成され、回転軸８の軸径は大径軸部１０、駆動軸部５６、主軸部１２の順に大きい。

主軸部１２の先端面１２ａ及び駆動軸部５６の先端面５６ａには、それぞれ回転軸８の旋盤加工用のセンター穴５８が軸線Ｌ上に形成され、駆動軸部５６は一般的なクランクピンのように回転軸８の軸線Ｌから偏心していないため、回転軸８のワンチャック旋盤加工が可能である。また、センター穴５８を拡径し、センター穴５８を回転軸８の肉抜き孔としても利用すれば、回転軸８の軽量化が促進される。

駆動軸部５６の先端面５６ａ近傍における外周面５６ｂには、その周方向に沿って環状の係合溝６０が形成されている。係合溝６０はクランク機構３４を組み付けたときに貫通孔６４から突出し、係合溝６０には貫通孔６４よりも大径となるＣ字形状の止め輪５４が係合される。
また、駆動軸部５６には大径軸部１０との境界となる根元に、駆動軸部５６の外周面５６ｂの周方向に沿って駆動軸部５６よりも拡径された凸段差部６２が凸設されている。

ブッシュ５２の本体は、その外周面５２ａが可動スクロール２６のボス３２にすべり軸受又は転がり軸受である軸受１４を介して嵌入されることで可動スクロール２６に連結される。ブッシュ５２の本体は、例えば鉄を主成分とする焼結金属によって成形され、この場合には軸受１４はすべり軸受であるのが好ましい。
図５に示すように、ブッシュ５２には、回転軸８の軸線Ｌとは異なるブッシュ５２の本体の軸線Ｌｂから偏心した位置に、駆動軸部５６が嵌入される貫通孔６４が貫通されている。なお、軸線Ｌと軸線Ｌｂとの離間距離が可動スクロール２６の旋回半径Ｒｏに相当する。

そして、貫通孔６４の内周面６４ａと駆動軸部５６の外周面５６ｂとは係合面部６６を形成し、係合面部６６は駆動軸部５６の回動駆動力をブッシュ５２に偏心して伝達する。
詳しくは、係合面部６６は、駆動軸部５６の外周面５６ｂに軸線Ｌの方向に沿って軸径内方に凹設された凹面部６８と、貫通孔６４の内周面６４ａに軸線Ｌｂの方向に沿って孔径外方に凸設された凸面部７０とが面接触することにより構成される。

図５に示すように、係合面部６６のブッシュ５２の軸線Ｌの方向における長さＬ１は軸線Ｌの方向におけるブッシュ５２の高さＨよりも短く形成されている。また、駆動軸部５６が嵌入される側のブッシュ５２の本体の端面５２ｂには、ブッシュ５２の外周面５２ａよりも内側に凹段差部７２が凹設されている。なお、凹段差部７２を形成することによりブッシュ５２の減肉となるため、ブッシュ５２の軽量化が促進される。

そして、貫通孔６４に駆動軸部５６を嵌入し、ブッシュ５２から突出した駆動軸部５６の係合溝６０に止め輪５４を係合することで、ブッシュ５２の凹段差部７２が駆動軸部５６の凸段差部６２と接触する。こうして駆動軸部５６からのブッシュ５２の抜け止め措置が施されるとともにブッシュ５２の軸方向の移動が規制される。
また、大径軸部１０には、軸線Ｌの方向に凹面部６８から主軸部１２の外周面１２ｂに連なるように第１潤滑孔７４が貫通され、この第１潤滑孔７４には冷媒から分離した潤滑油がフロントハウジング４内の軸受１４，１５、軸シール１６、スラストプレート３５、及び可動スクロール２６の各摺動面等を潤滑する。

一方、ブッシュ５２には、その外周面５２ａの凸面部７０の凸方向にカウンタウェイト部７６が一体に凸設されている。カウンタウェイト部７６は、鉄を主成分とする焼結金属に銅溶浸等による密度向上措置を施した成形が行われ、カウンタウェイト部７６のブッシュ５２の駆動軸部５６が嵌入される側の端面７６ａはブッシュ５２の本体の端面５２ｂと面一に形成される。なお、必ずしもカウンタウェイト部７６の端面７６ａをブッシュ５２の本体の端面５２ｂと面一にする必要はないが、面一にすることにより金型構成の簡素化が可能である。

また、ブッシュ５２には、ブッシュ５２におけるカウンタウェイト部７６の重量比を考慮してブッシュ５２の本体の外周に沿って軸線Ｌの方向に肉抜き孔７８が貫通され、また、凸面部７０に近接した内方位置において軸線Ｌの方向に第２潤滑孔８０が貫通されている。肉抜き孔７８及び第２潤滑孔８０は好ましくは第１潤滑孔７４と連通する位置に設けられ、第１潤滑孔７４と同様に、冷媒から分離した潤滑油がフロントハウジング４内の軸受１４，１５，軸シール１６、スラストプレート３５、及び可動スクロール２６の各摺動面等を潤滑する際の流路としても利用される。

図６に示すように、係合面部６６は、駆動軸部５６及びブッシュ５２の軸周方向に凹面部６８及び凸面部７０が相補する円弧形状をなして形成されている。また、凸面部７０にはブッシュ５２の軸周方向に係合面部６６に連続した円弧形状の回動許容面８２が係合面部６６の両端に確保されている。これより係合面部６６の軸周方向における円弧の周長さＬ２は凸面部７０の軸周方向における円弧の周長さＬ３よりも短くなっている。

回動許容面８２は、旋回半径Ｒｏが好ましくは、０．２ｍ程度増加、あるいは０．２ｍｍ程度減少した状態で、ブッシュ５２が回動したとしても、回動許容面８２にブッシュ５２が干渉しないように設けられている。また、凹面部６８は凸面部７０の円弧の略中央に位置付けられている。そして、この回動許容面８２の存在により、駆動軸部５６が貫通孔６４に遊嵌され、貫通孔６４に対して駆動軸部５６の軸周方向における回動が許容される。

ここで、駆動軸部５６において軸線Ｌが貫通する中心点Ｃと、ブッシュ５２において軸線Ｌｂが貫通する中心点Ｃｂとを結ぶ軸をＹ軸とする。そして、中心点Ｃｂを通過するとともにＹ軸に対して直交する軸をＸ軸とすると、凹面部６８と凸面部７０との接触中心点Ｃａと中心点Ｃ１とを通過する線とＸ軸との交差角度がクランク機構３４のアーム角θとして定義される。なお、接触中心点Ｃａには、凹面部６８と凸面部７０とが軸線Ｌ方向に面接触する際に最も大きな荷重が加担される中心線Ｌａが貫通する。

一方、圧縮室２８の形成に伴い冷媒の圧縮反力（作動反力）Ｆが図６中の矢印方向に作用し、凹面部６８には圧縮反力Ｆを凹面部６８の接線方向に分解した分力Ｆｄが作用する。分力Ｆｄの作用方向は、駆動軸部５６、ブッシュ５２、ひいては可動スクロール２６が旋回する旋回方向Ｄｏと同一の向きであり、換言すると、係合面部６６はクランク機構３４のクランク半径（すなわち旋回半径Ｒｏ）を増加する方向に作用する向きに位置付けられている。そして、前述した回動許容面８２を確保することにより、アーム角θ、旋回半径Ｒｏ、分力Ｆｄ、ひいては固定スクロール２４に対する可動スクロール２６の押圧力の調整が可能となる。

以上のように、本実施形態では、駆動軸部５６は主軸部１２と同じ軸線Ｌを有し、貫通孔６４はブッシュ５２の軸線Ｌｂの偏心位置に設けられ、前述した係合面部６６を形成することにより、主軸部１２に対する駆動軸部５６の偏心加工を要することなく、また、駆動軸部５６とブッシュ５２とを連結する連結ピン等の別部材を要することがないため、クランク機構３４の製造コストを大幅に低減することができる。

また、クランク機構３４にクランクピンよりも小径の別部材である連結ピンを要しないことにより、クランク機構３４の作動時における負荷（曲げ応力や摩擦力）が連結ピンに集中的に繰り返し作用することが回避され、クランク機構３４の強度、ひいては耐久性を大幅に向上することができる。
また、駆動軸部５６からブッシュ５２への回転駆動力の伝達を係合面部６６において面接触が可能な係合で行うことにより、特許文献２に示す構造に比して、駆動軸部５６に対するブッシュ５２の偏心回転量（スイング量）の遊びを容易に設定可能である。

具体的には、係合面部６６は凹面部６８と凸面部７０とから構成され、凹面部６８及び凸面部７０が相補する円弧形状とすることにより、簡単な形状の面接触を実現し、更に凸面部７０に回動許容面８２を形成することにより、駆動軸部５６が貫通孔６４に遊嵌され、貫通孔６４に対する駆動軸部５６の回動が許容される。これにより、凸面部７０における回動許容面８２の領域を調整することで、駆動軸部５６に対するブッシュ５２の偏心回転量の遊びを容易に設定可能であり、クランク機構３４の調整を高精度に行うことができ、クランク機構３４の振動及び騒音、例えば電磁クラッチ１８をオフにしたときの脱音等を低減しながら、クランク機構３４の回転駆動力の伝達性能を向上することができる。

また、係合面部６６は、そのブッシュ５２の軸線Ｌｂ方向における長さＬ１が軸線Ｌｂ方向におけるブッシュ５２の高さＨよりも短いことにより、可動スクロール２６のボス３２に軸受１４を介して嵌入されるブッシュ５２が係合面部６６の係合面の幅全体で接触するようにして傾斜可能となり、クランク機構３４の耐久性を向上することができる。

また、ブッシュ５２には圧縮室２８の形成に伴い冷媒の圧縮反力Ｆが作用し、係合面部６６は、圧縮反力Ｆを凹面部６８の接線方向に分解した分力Ｆｂが可動スクロール２６の旋回半径Ｒｏを増加する方向に作用する向きに位置付けられる。これにより、圧縮反力Ｆを凹面部６８の接線方向に分解した分力Ｆｄを可動スクロール２６の旋回半径Ｒｏを増加する方向、すなわちクランク機構３４のクランク半径を増加する方向に作用させることにより、可動スクロール２６の渦巻壁が固定スクロール２４の渦巻壁と好適に接触して圧縮室２８のシール性が高まる。また、生産上のばらつき等の理由により可動スクロール２６と固定スクロール２４との噛み合いに相対的なズレが生じたとしても、圧縮室２８のシール性を確保することができ、圧縮機１の性能及び生産性を向上することができる。

また、ブッシュ５２の外周面５２ａにカウンタウェイト部７６を一体に有し、第２軸受部材はすべり軸受であり、ブッシュ５２の本体は、軸受１４を介して回転自在に支持されるとともに鉄を主成分とする焼結金属により成形され、カウンタウェイト部７６は、鉄を主成分とする焼結金属に密度向上措置を施して成形される。焼結金属は、すべり軸受に対し耐摩耗性を有し、要求される加工精度を無切削で実現できることから、軸受１４をすべり軸受とした場合には、ブッシュ５２を低コストで成形可能である。また、焼結金属のポーラス空間に潤滑油を含浸させることにより、すべり軸受１４の摺動面の潤滑性能をも向上可能であり、クランク機構３４の耐久性を飛躍的に向上することができる。

また、カウンタウェイト部７６に密度向上措置を施した成形を行うことにより、ブッシュ５２全体におけるカウンタウェイト部７６の重量比及び強度を高めることができるため、カウンタウェイト部７６、ブッシュ５２、クランク機構３４の小型化及び軽量化を実現可能である。
また、ブッシュ５２本体の端面５２ｂとカウンタウェイト部７６の端面７６ａとが面一に形成されることにより、ブッシュ５２の形状の複雑化を回避し、ブッシュ５２を成形加工する際の金型を簡素化することができる。また、カウンタウェイト部７６を焼結金属で成形することと相俟ってカウンタウェイト部７６をブッシュ５２の端面５２ｂと面一にすることによりブッシュ５２の生産性向上を図ることができるため、ブッシュ５２、ひいてはクランク機構３４の製造コストをより一層低減することができる。

また、駆動軸部５６は凸段差部６２を有し、ブッシュ５２は凸段差部６２が摺動される凹段差部７２を有することにより、応力集中が生じやすい駆動軸部５６の根元の強度を高めることができるとともに、係合溝６０に装着した止め輪５４と協働して、駆動軸部５６に対するブッシュ５２のがたつきを効果的に抑制することができる。従って、クランク機構３４の振動及び騒音を低減しながらクランク機構３４の耐久性をより一層高めることができる。

また、大径軸部１０に第１潤滑孔７４を形成することにより、スクロールユニット６等を潤滑した後に係合面部６６に供給された潤滑油を第１潤滑孔７４から主軸部１２側に流通させることができる。従って、潤滑油の流動性を高めることができるため、係合面部６６、軸受１４，１５、及び軸シール１６の潤滑性を高め、クランク機構３４の振動及び騒音を低減しながら、圧縮機１の信頼性をより一層向上することができる。

また、第１潤滑孔７４は軸線Ｌ方向に凹面部６８から主軸部１２の外周面１２ｂに連なるように貫通され、凹面部６８及び第１潤滑孔７４の形成を一括加工で行うことができるため、回転軸８のバランス調整や軽量化を容易に図りながら、クランク機構３４の生産性を向上し、その製造コストを更に低減することができる。
また、ブッシュ５２に第２潤滑孔８０を形成することにより、スクロールユニット６等を潤滑した後にブッシュ５２に供給された潤滑油を第２潤滑孔８０から主軸部１２側に流通させることができる。また、第２潤滑孔８０を第１潤滑孔７４と連通する位置に形成すれば、一貫の潤滑油流路を形成可能である。従って、潤滑油の流動性を更に高めることができるため、係合面部６６の耐摩耗性を更に高め、クランク機構３４の振動及び騒音を低減しながら、圧縮機１の信頼性をより一層向上することができる。

また、第２潤滑孔８０の形成によりブッシュ５２を減肉することができるため、ブッシュ５２の軽量化を図ることができるとともに、ブッシュ５２におけるカウンタウェイト部７６の重量比率を高めることができるため、カウンタウェイト部７６を大きくしなくともクランク機構３４の作動バランスを容易に調整可能である。
また、第２潤滑孔８０の存在によって凸面部７０の内方側に凸面部７０の弾性変形が許容されるため、凹面部６８に対する凸面部７０の接触面圧の異常な増大を防止することもでき、ひいては係合面部６６の耐摩耗性を更に高めることができる。

また、回転軸８の軸径が大径軸部１０、駆動軸部５６、主軸部１２の順に大きいことにより、主軸部１２よりも小径の連結ピンを用いる場合に比して、駆動軸部５６の強度を向上することができるとともに、係合面部６６における面接触面積を大きく確保することができる。また、大径軸部１０の軸径が大きいことにより、十分な大きさの第１潤滑孔７４を形成可能である。

また、主軸部１２は、圧縮機１に要求される回転駆動力のトルク伝達性能を確保可能な限り小径であることが主軸部１２のシール確保及び軽量化のために望ましい。
本発明は、前述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、係合面部６６は相補する円弧形状の凹面部６８及び凸面部７０に限らず、面接触可能な係合面部を形成可能であれば前述した実施形態に限定されない。
また、クランク機構３４はスクロール型圧縮機１に限らず、圧縮機以外の膨張機を含むスクロール型流体機械全般に適用可能であるのは勿論である。具体的には、図１において、吐出弁４４及びストッパプレート４６を除外し、吐出室４０を冷媒の吸入室、吐出孔４２を冷媒の吸入孔、圧縮室２８を冷媒の膨張室（作動室）、吸入室５０を冷媒の吐出室とすることにより、スクロール型膨張機を構成可能である。

１ スクロール型圧縮機
４ フロントハウジング（ハウジング）
６ スクロールユニット
８ 回転軸
１０ 大径軸部
１２ 主軸部
１２ｂ 主軸部の外周面
１４ 軸受（第２軸受部材、すべり軸受）
１５ 軸受（第１軸受部材）
１６ 軸シール（軸シール部材）
２４ 固定スクロール
２６ 可動スクロール
２８ 圧縮室（作動室）
３２ ボス
３４ クランク機構
５２ ブッシュ
５２ａ ブッシュの外周面
５２ｂ ブッシュの本体の端面
５４ 止め輪（係合部材）
５６ 駆動軸部
５６ｂ 駆動軸部の外周面
６２ 凸段差部
６４ 貫通孔
６４ａ 貫通孔の内周面
６６ 係合面部
６８ 凹面部
７０ 凸面部
７２ 凹段差部
７４ 第１潤滑孔
７６ カウンタウェイト部
８０ 第２潤滑孔
８２ 回動許容面

Claims (12)

1. 駆動ユニットにより回転駆動される一端側の主軸部、他端側の駆動軸部、並びに前記主軸部と前記駆動軸部との間に位置する大径軸部を有する回転軸と、
   前記駆動軸部が嵌入される貫通孔を有し、前記回転軸とクランク機構を構成するブッシュと、
   前記主軸部にて軸シール部材を介し、前記大径軸部においては第１軸受部材を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと、
   前記ハウジングに固定される固定スクロールと、
   前記ブッシュが第２軸受部材を介して嵌入されるボスを有し、前記回転軸の回転駆動に伴い前記固定スクロールに対し公転旋回し、前記固定スクロールと協働して潤滑油を含む作動流体の作動室を形成する可動スクロールと
   を備え、
   前記駆動軸部は前記主軸部及び前記大径軸部と同じ軸線を有し、前記貫通孔は前記ブッシュの軸線の偏心位置に設けられ、前記貫通孔の内周面と前記駆動軸部の外周面とは前記駆動軸部の回動駆動力を前記ブッシュに偏心して伝達する係合面部を形成することを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 前記係合面部は、前記駆動軸部の外周面に前記駆動軸部の軸線方向に沿って軸径内方に凹設された凹面部と、前記貫通孔の内周面に前記ブッシュの軸線方向に沿って孔径外方に凸設された凸面部とからなることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
3. 前記係合面部は、前記駆動軸部及び前記ブッシュの軸周方向に前記凹面部及び前記凸面部が相補する円弧形状をなすことを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
4. 前記凸面部は、前記ブッシュの軸周方向に前記係合面部に連続した円弧形状の回動許容面を有することを特徴とする請求項３に記載のスクロール型流体機械。
5. 前記ブッシュの軸線方向における前記係合面部の長さが該軸線方向における前記ブッシュの高さよりも短いことを特徴とする請求項４に記載のスクロール型流体機械。
6. 前記ブッシュには前記作動室の形成に伴い前記作動流体の作動反力が作用し、
   前記係合面部は、前記作動反力を前記凹面部の接線方向に分解した分力が前記可動スクロールの旋回半径を増加する方向に作用する向きに位置付けられることを特徴とする請求項５に記載のスクロール型流体機械。
7. 前記ブッシュは、その外周面にカウンタウェイト部を一体に有し、前記第２軸受部材はすべり軸受であり、
   前記ブッシュの本体は、鉄を主成分とする焼結金属により成形され、
   前記カウンタウェイト部は、鉄を主成分とする焼結金属に密度向上措置を施して成形されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のスクロール型流体機械。
8. 前記カウンタウェイト部は、前記駆動軸部が挿入される側の前記ブッシュの本体の端面と面一に形成されることを特徴する請求項７に記載のスクロール型流体機械。
9. 前記駆動軸部は、前記大径軸部との境界となる根元において拡径された凸段差部と、前記貫通孔から突出した前記駆動軸部に係合されるとともに前記貫通孔よりも大径の係合部材とを有し、
   前記ブッシュは、前記駆動軸部が嵌入される側の前記ブッシュの本体の前記端面に、前記ブッシュの外周面よりも内側に凹設されるとともに前記凸段差部が摺動される凹段差部を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のスクロール型流体機械。
10. 前記大径軸部は、その前記軸線方向に前記凹面部から前記主軸部の外周面に連なるように貫通されるとともに前記潤滑油が流れる第１潤滑孔を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のスクロール型流体機械。
11. 前記ブッシュは、その前記軸線方向に前記凸面部に近接した内方位置において貫通されるとともに前記潤滑油が流れる第２潤滑孔を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のスクロール型流体機械。
12. 前記回転軸の軸径は、前記大径軸部、前記駆動軸部、前記主軸部の順に大きいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスクロール型流体機械。

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