JPH0367082A - 圧縮可能な媒体のための回転スクロール式過給機 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮可能な媒体のための回転スクロール式過
給機であって、主にケーシングから形成されており、互
いに対称的な２つの押しのけ板が、駆動部材によって回
転可能にケーシング内に配置されており、これらの押し
のけ板のそれぞれ片側に渦巻き形状の複数のリブが設け
られており、向かい合う押しのけ板のリブが互いに係合
して搬送室を形成しており、かつ自由な端面によって、
それぞれ対向する押しのけ板に対してシールされている
形式のものに関する回転する押しのけ板を備えたこの形
式のスクロール式過給機は、例えば空気又は空気・燃料
混合気から戊るガス状の作業媒体をほぼ脈動なく搬送す
ることができるので、有利には内燃機関の過給作業のた
めに使用される。上記過給機の駆動時には、渦巻き形状
で複数のリブ間に形成された搬送室に沿って、はぼ鎌形
で複数の作業室が形成される。これらの作業室は、作業
媒体の流入口から流出口まで移動させられる。この場合
、作業室の容量は次第に減少していき、それに応じて作
業媒体の圧力が次第に増大していく。

［従来の技術］ はじめに述べた形式の過給機は、ＣＨ−Ａ−５０１８３
８号明細書から公知である。この明細書では第８図及び
第９図において、二条で一段の渦巻き形状リブを備えた
過給機の実施例が示されており、運動可能な２つの押し
のけ板が定置で偏心的な２つの軸上にルーズに取付けら
れている。これらの軸のうちで１つは、搬送されるべき
作業媒体を過給機から外部へ案内するために中空状に形
成されている。両押しのけ板の外周部には歯車リムが設
けられており、駆動軸に取付けられた、両押しのけ板に
対して共通の歯車が上記歯車リムとかみ合っている。上
記多条式の過給機が有する利点は、まず、各押しのけ板
のバランスが充分にとられている点にあり、さらに、作
業媒体が一様でほぼ脈動なく搬送される点にある。また
、両押しのけ板の半径方向のずれ、即ち両軸の偏心率が
一条式の過給機においてよりも小さく、それによって渦
巻き形状のリブ間の滑動速度がより小さくなる点にある
。従って、原則的には上記形式の過給機は、高速回転を
行うことができる。

しかし、高速回転を行う過給機ではリブの安定度が問題
となる。そのために上記公知の過給機においては、リブ
が頭部から脚部へ向かって台形状に延びている。しかし
、この解決手段は、わずかな容量の作業媒体しか搬送で
きないスクロール式過給機、即ちリブの軸方向長さが短
いスクロール式過給機においてしか得られないものであ
る。

リブの安定度を高めるためには、上述したようにリブを
台形状に形成する手段の他に、可変な横断面を備えたリ
ブを形成する付加的な手段が、ＵＳ第２．３２４．１６
８号明細書による過給機において公知である。この場合
、例えば協働する２つの渦巻き形状リブの内壁がそれぞ
れアルキメデスの渦巻き線状に形成されている。それに
対して、これら２つの渦巻き形状リブの外壁がそれぞれ
次第に増大する巻込み角度を有しており、即ち次第に大
きくかつ不定に傾斜していっている。それにより、渦巻
き形状リブの肉厚は内側から外側へ向かって次第に厚く
なっていく。この解決手段によれば、上記２つの渦巻き
形状リブの、過給機の駆動時にリブの渦巻き形状に沿っ
て移動する各接点において、これら渦巻き形状リブは特
に良好にシールされねばならない。上述した渦巻き線の
法則性に基づけば、搬送室の形成には必要なく、従って
シール作用も行われる必要のないリブの外周部、即ち渦
巻き形状リブの外壁範囲における渦巻き形状リブは、「
厚く」なりすぎてしまう。従って、上述したように良好
なシールが行われるためには、外側に位置する渦巻き形
状リブの肉厚がこのリブよりも内側に位置する渦巻き形
状リブの肉厚よりも薄くなければならない。このように
、肉厚の可変な公知渦巻き形状リブは、壁が互いに平行
ではない搬送室を形成することとなり、従って７ライス
加工によっては製作することができない。

過給作業のためのスクロール式過給機では、幅の広い搬
送室によって大量の作業媒体が搬送される。従って、リ
ブは通常、押しのけ板に対してほぼ垂直な渦巻き形状の
条片から形成されており、これらの条片の軸方向長さは
その厚さよりも大きくなっている。この場合、条片の垂
直な終端縁部は、少なくとも押しのけ板から最も離れた
範囲、即ち頭部範囲において比較的不安定である。それ
によって、過給機の駆動時には条片の頭部範囲における
終端縁部が、この条片と協働する他の条片の脚部範囲に
おける終端縁部へ強く当付けられる危れがある。さらに
、条片の脚部範囲における終端縁部には大きな負荷が発
生し、場合によってはこの負荷によってこの端部が破損
されてしまうこともある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、遠心力によってリブにひずみが生じる
ことを大きく阻止できるような、はじめに述べた形式の
スクロール式過給機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、本発明によればはじめに述べた形式の過給
機において、過給機に設けられた複数のリブの外周部に
それぞれ補強部が設けられており、この補強部が、リブ
の外壁に設けられており、かつ少なくともリブの軸方向
のほぼ全長にわたって延びており、かつ上記複数のリブ
のうちで１つのリブの流入端部から、周方向でこのリブ
に統く別のリブの流入端部までしかせいぜいの所延びて
おらず、この場合、それぞれ２つのリブにより形成され
る搬送室の流入横断面に影響を与えていないことによっ
て解決されている。

〔作用及び効果１ 本発明の利点は特に、作業媒体の貫流する各リブの渦巻
き形状区分が、できるだけ小さな肉厚を有してさえいれ
ばよい点にある。この場合、各リブの偏心率が変化しな
ければ、渦巻きの巻込み角度の増大につれて２つの渦巻
き形状リブ間に形成される室の容量も増大する。

ＥＰ−Ａ−２７５４１５号明細書から既に公知のスクロ
ール式過給機では、リブから押しのけ板への移行範囲に
おいてリブ流入縁部を保護するｌ；めに、リブの流入側
端部が０６〜１２００の角度範囲にわたって補強されて
いる。この場合、有利にはリブ補強部の肉厚が流入縁部
における最大限の厚さとなるまで次第に厚くならねばな
らない。しかも、リブの渦巻き形状は内輪郭に対して外
輪郭が拡大していくか、又は逆に、外輪郭に対して内輪
郭が減少していくように変化するとさらに有利である。

本発明による過給機では２つの押しのけ板が互いに回転
しているのに対して、上記公知の過給機では押しのけ板
が渦巻き形状リブのための定置のケーシング内で旋回し
ている。従って、リブの安定度に関する種々異なる問題
に基づけば、公知の過給機において押しのけ板と協働す
る定置のケーシングの輪郭形状が、押しのけ板に設けら
れたリブの不定の渦巻き形状に適合されねばならない。

［実施例コ 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

この場合、過給機の作用形式は本発明の目的とするもの
ではなく、既に上述したＣＨ−Ａ−５０１８３８号明細
書に開示されている。従って、以下には本発明による過
給機の構成が詳細に述べてあり、過給機の作用形式は簡
潔に述べであるだけである。また、図面において作業媒
体の貫流方向は矢印によって示されている。

第１図では、２つの半部から戒るケーシングが符号１に
よって示されている。これら２つの半部は、ねじ結合部
を受容するための図示されていない固定アイによって結
合されている。ケーシング１を戊す両半部内には軸基部
２．３が配置されており、これらの軸基部２．３はケー
シング内室へ突入している。軸基部２．３の各長手軸線
４．５は互いに偏心率ｅだけずらされている。回転可能
な押しのけ板６．７が、それぞれ上記軸基部２．３上に
ルーズに載置されている。右側の押しのけ板７のポス９
は、２つの玉軸受け１１を介して軸基部３上に支承され
ており、かつ軸方向では固定されている。これに対して
、左側の押しのけ板６は軸方向移動可能に形成されてい
る。というのも、押しのけ板６のポス８が、支持支承部
として役立つ２つのニードルころ軸受けｌＯを介して軸
基部２上にルーズに載置されているからである。軸基部
２がニードルころ軸受け１０の軸受は面を威しているの
で、ニードルころ軸受け１０の載置された、軸基部２の
範囲は研摩されている。軸基部２に関するこのような構
成においては、付加的なスラスト軸受け１２が必要とな
り、軸基部２の力はこのスラスト軸受１２によってポス
８へ伝達される。

両押しのけ板６，７は互いに対称的に構成されている。

即ち、押しのけ板６．７はそれぞれ、組立て状態では互
いに平行な平面状の１枚のプレート１３と、プレート＋
３に対して垂直な複数のリブ１４とから主に形成されて
いる。これらのリブ１４は渦巻き状（第２図）に延びて
おり、言いかえれば、典型的なコイルであってもよいか
、又は互いに接続された複数の円弧から形成されていて
もよい。

第２図によれば、リブ１４の弧の長さは１回転であり、
本明細書ではこれを「−段」とする。各プレート１３は
それぞれ２つのリブ１４を備えており、これらのリブ１
４は互いに約１８０°ずらされている。本明細書ではこ
れを「二条」とする。このような二条式の構成では平行
な４つの作業室１５が形成されており、これらの作業室
１５は搬送室として役立っている。

本発明による装置の駆動時に、上記４つの作業室１５が
それぞれ　回転の間隔を置きながら流出口１６に対して
開放される。この場合、渦巻き状のリブ１４の外周部が
流入口１７に対して開放されており、リブ１４は流入口
１７から新鮮空気を吸入する。

明らかなように、本発明による装置が正常に機能するた
めには、リブ１４間の半径方向のシール・即ち作業室１
５の周方向のシールだけでなく、作業室１５の軸方向の
シールも必要である。このために、押しのけ板６．７の
うちのどちらか一方に設けられたリブ１４の端面２４は
他方の押しのけ板に設けられたプレート１３に接触して
いなければならない。通常このような接触は、シールス
トリップ２５がリブ１４の端面２４に形成された適当な
溝内へ入込むことによって行われる。しかし、渦巻き状
のリプ１４内部に生じた圧力が、両押しのけ板６．７を
互いに離反させるように作用するので、それを阻止する
手段が設けられねばならない。

この手段として、軸方向移動可能な押しのけ板６とケー
シング壁との間に圧力室２６が形成されており、この圧
力室２６は流出口１６内の作業媒体の圧力によって負荷
されている。圧力室２６をこのように圧力負荷するため
に、中空状の軸基部２は取出し管２７を介して圧力室２
６と連通している。その結果、圧力室２６内の圧力が、
適当な手段としてのベローズ２９によリケーシングｌに
気密に固定された環状板２８へ作用を及ぼすこととなる
。

圧力負荷による環状板２８の軸方向移動時に、環状板２
８のボス３０も軸基部２上を滑動する。この場合、スラ
スト軸受け１２の、ボス３０と接した内側ケージがボス
３０によって移動させられる。さらに、押しのけ板６の
リブ１４が押しのけ板７のプレート１３に当接するまで
、押しのけ板６の移動可能なポス８が上記スラスト軸受
け１２の玉によって連行される。

流入口１７内に生じた圧力即ち大気圧が、環状板２８の
、押しのけ板６に向いた裏側に作用している。従って、
環状板２８のアクティブな面の寸法を規定しさえすれば
、押しのけ板６のリブ１４を押しのけ板７のプレー１−
１３へ押圧する力を規定する容易な手段が得られる。し
かしこのためには、流入口１７内の圧力と流出口１６内
の圧力とが分離されていなければならない。というのは
、これらの流入口１７及び流出口１６がニードル軸受け
１０及びスラスト軸受け１２を介して連通しているから
である。環状板２８の定置のボス３０と押しのけ板６の
回転するボス８との間で作用するリップバッキング３０
が、上記流入口１７と流出口１６との圧力を分離してい
る。

リブ１４の安定度を高めるために、遠心力によって最も
大きく負荷されて搬送室を形成することのない、各リブ
１４の部分が補強部３２を有している。第１図及び第２
図によれば、この補強部３２はリブ１４の流入口範囲で
膨出した部分から或っている。押しのけ板６．７がリブ
１４と共に金属から鋳造又は焼結される場合には、補強
部３２は容易に製作される。また、作業室１５がリブ１
４の７ライス加工により形成される場合には、補強部３
２は後加工されなくともよい。というのも、この補強部
３２はリプ１４端部の外側で貫流通路即ち作業室１５の
外部に設けられているからである。各補強部３２はリブ
１４の軸方向長さ全体にわたって延びており、しかもリ
ブ１４の頭部端部から脚部端部まで横断面を拡大させな
がら円錐状に延びている。周方向で見ると、各補強部３
２は各リブ１４の最も外側の外周部即ち各リブ１４の流
入縁部で始まっており、このリブに隣接する別のリブの
流入縁部範囲まで延びている。リブ１４が押しのけ板６
．７と結合された、リブ１４の脚部範囲では、補強部３
２と押しのけ板６．７の外側縁部とは同一平面状に並ん
でいる。言いかえれば、円形の押しのけ板６．７の半径
に対してリブ１４の半径は小さくなっており、しかも補
強部３２はこのようなリブ１４の端部から周方向で次第
に厚くなっている。

当然ながら、半径の小さなリブ１４から補強部３２を外
側へ膨出させるといった手段は必然的なものではない。

製作的な利点が得られるならば、リブ１４の脚部範囲に
おける周方向の膨出部はリブ１４の輪郭形状に沿って内
側へ膨出しており、かつ一定の横断面を備えているもの
であってもよい。

上記複数のリブ１４のうちで一つのリブに設けられた補
強部３２が、このリブと別のリブとの隣接範囲において
押しのけ板６．７の外側縁部からリブ１４の外壁へ向か
って斜めに延びている。この傾斜角度は有利には流れ技
術的な観点から選ばれているが、作業媒体が隣接する２
つのリブ１４間の作業室１５内へ自由にかつ支障なく吸
込まれるように考慮されねばならない押しのけ板６．７
がアルミ合金又はマグネシウムから形成されている場合
には、押しのけ板６．７の固有安定性をさらに高めるた
めに、補強部３２の、ケーシングｌ内壁に向いＩ；自由
な表面を焼入れ処理することができる。この場合、例え
ば陽極処理及び陽極酸化又はエナメル層による被覆が挙
げられる。

明らかなように、上記複数のリブ１４のうちで一つのリ
ブに設けられた補強部３２が、このリブに隣接する別の
リブの範囲まで延びてぃない場合には、この周方向の補
強部３２は上述したように傾斜せず、リブ１４外壁に対
して半径方向垂直に延びていてもよい。これは、例えば
流入縁部が互いに約１８０°ずらされた一条の渦巻き形
状のリブ１４における場合である。このように大きな角
度範囲にわたった補強部は必ずしも必要ではない。とい
うのも、上記渦巻き形状のリブ１４は曲率が増大するに
つれて、わずかな遠心力の作用しか受けない程内側中心
へ入り込むようになるからである。

第１図及び第２図による実施例とは別の実施例として、
第３図及び第４図では補強部３２′がサンドイッチ式構
造で示されている。例えば、回転する部材即ち押しのけ
板６．７が鋳造又は射出成形によって製作される場合に
、補強部３２′は使用される。補強部３２′において、
押しのけ板６，７の外側縁部からリブ１４の頭部端部ま
で円錐状に延びるカバーリング３５が、複数のウェブ３
７を介してリブ１４と、場合によっては押しのけ板６．
７と結合されているリブ１４と押しのけ板６．７とカバ
ーリング３５との間に形成された中空室は、有利には中
間体３６例えば泡沫によって満たされている。

回転する機構の安定度を付加的に高めるために、押しの
け板６．７の、ケーシングｌ内壁に向いた裏側が補強さ
れている。このために、第１図によれば、複数のウェブ
３３が押しのけ板６．７の周方向で一様に分配されてい
る。これらのウェブ３３は、押しのけ板６，７の各ポス
８．９から出発して押しのけ板６．７の外側縁部まで半
径方向に延びており、かつ有利には円錐状に形成されて
いる。遠心力によるリブ１４の湾曲は、上記ウェブ３３
によって阻止されている。さらに、換気損失を回避する
ために、第３図によるウェブ３３は押しのけ板６．７と
は反対側でカバープレート３４によって被覆されていて
もよい。

本発明による装置の作用形式は以下の通りである： ケーシングｌ内で押しのけ板６，７の外側に玉軸受け１
９を介して支承された駆動軸１８によって、まず押しの
け板６．７が回転させられる。次いで、駆動軸１８上に
取付けられたベルト車２０が歯付きベルト２１を介して
、押しのけ板６，７のポス８，９とそれぞれ結合された
ベルト車２２及び２３をそれぞれ駆動させる。

さらに押しのけ板６．７の回転運動時には、渦巻き形状
のリブ１４が流入口１７に対して開放されて、流入口１
７から新鮮空気を吸上げる。次いで、リブ１４が何回も
交互に接近することにより、鎌形の作業室１５が形成さ
れ、これらの作業室１５は、流入口１７から渦巻き形状
のリブ１４内を通って流出口１６へ移動させられる。こ
のようにして搬送された作業媒体は、中空状の軸基部２
を介して過給機から外側へ案内される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による過給機の２つの実施例を示すもので
、 第１図はスクロール式過給機の縦断面図、第２図は第１
図による線分Ａ−Ａに沿った、第１実施例を示すリブの
横断面図、第３図は第１図による線分Ａ−Ａに沿った、
第２実施例を示すリブの部分横断面図、第４図は第３図
による線分に沿っｔ；部分断面図である。 ｌ・・・ケーシング、２．３・・・軸基部、４．５・・
・長手軸線、６，７・・・押しのけ板、８，９・・・ポ
ス１０・・・ニードルころ軸受け、１１・・・玉軸受け
１２・・・スラスト軸受け、１３・・・プレート、１４
・・・リブ、１５・・・作業室、１６・・・流出口、１
７・・・流入口、【８・・・駆動軸、１９・・・玉軸受
け、２０・・・ベルト車、２１・・・歯付きベルト、２
２．２３・・・ベルト車、２４・・・端面、２５・・・
シールストリップ、２６・・・圧力室、２７・・・取出
し管、２８・・・環状板、２９・・・ベローズ、３０・
・・ポス、３１・・・リップバッキング、３２．３２’
・・・補強部、３３・・・ウェブ、３４・・・カバープ
レート、３５・・・カバーリング、３６・・・中間体、
３７・・・ウエブｉｇ ２ ケ シング ８゜ ノブ 搬送室 ２０゜ １ 駆動部材 ２ 補強部 ケー／ング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮可能な媒体のための回転スクロール式過給機で
   あって、主にケーシング（１）から形成されており、互
   いに対称的な２つの押しのけ板（６、７）が、駆動部材
   （１８〜２３）によって回転可能にケーシング（１）内
   に配置されており、これらの押しのけ板（６、７）のそ
   れぞれ片側に渦巻き形状の複数のリブ（１４）が設けら
   れており、向かい合う押しのけ板（６、７）のリブ（１
   ４）が互いに係合して搬送室（１５）を形成しており、
   かつ自由な端面（２４）によって、それぞれ対向する押
   しのけ板（６、７）に対してシールされている形式のも
   のにおいて、各リブ（１４）の外周部に補強部（３２、
   ３２′）が設けられており、この補強部（３２、３２′
   ）が、 −リブ（１４）の外壁に設けられており、かつ −少なくともリブ（１４）の軸方向のほぼ全長にわたっ
   て延びており、かつ −上記複数のリブ（１４）のうちで１つのリブの流入端
   部から、周方向でこのリブに続く別のリブの流入端部ま
   でしかせいぜいの所延びておらず、この場合、それぞれ
   ２つのリブ（１４）により形成される搬送室（１５）の
   流入横断面に影響を与えていないことを特徴とする、圧
   縮可能な媒体のための回転スクロール式過給機。 ２、少なくともリブ（１４）の脚部範囲で、補強部（３
   ２、３２′）がこの補強部の設けられた押しのけ板（６
   、７）の外側縁部と同一平面状に並んでいる、請求項１
   記載の過給機。 ３、補強部（３２、３２′）がリブ（１４）の頭部から
   リブ（１４）の脚部まで円錐状に延びている、請求項１
   又は２記載の過給機。 ４、補強部（３２）がリブ（１４）と一体成形されてい
   る、請求項１記載の過給機。 ５、補強部（３２）の、ケーシング（１）内壁に向いた
   表面が焼入れ処理されている、請求項４記載の過給機。 ６、補強部（３２′）がサンドイッチ式構造体として形
   成されている、請求項１記載の過給機。 ７、ボス（８、９）から少なくとも押しのけ板（６、７
   ）のほぼ外側縁部まで延びる複数のウェブ（３３）が、
   各押しのけ板（６、７）の背壁に設けられている、請求
   項１記載の過給機。 ８、ウェブ（３３）が半径方向円錐状に延びている、請
   求項７記載の過給機。 ９、ウェブ（３３）の、押しのけ体（６、７）とは反対
   側がカバープレート（３４）によって被覆されている、
   請求項７又は８記載の過給機。