JPS5941601A - 旋回円筒ピストン型容積式流体装置 - 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、旋回ピストン式の容積式流体装置、特に大気
を吸入し排出圧力が１．６〜２気圧の範囲で用いられる
流体装置に関するもので、例えば内燃機関の過給機等に
最も適するものである。

従来流体装置のうち空気圧縮機としては、ファンブレー
ドなどを比較的高い回転数で回転させることで空気流量
を大きくとることを主眼とした速度式圧縮機とピストン
式あるいはロータリーベーン弐などに代表される、ある
一定の空気を一旦シリンダー内に閉じ込め、これを吐出
側圧力に逆らって排出することで大きな圧力を得ること
を主眼とした容積式圧縮機とに分れ、それぞれの目的に
応じてどちらかのタイプの圧縮機が使用されていた。こ
こで、速度式圧縮機あるいはプロワでは流量は大きくと
れるが、高い圧力は得られず、また容積式圧縮機では高
い圧力は得られるが大きな流量が得られないという一長
一短を有していたが、従来の空気圧縮機あるいはブロワ
応用製品では、これら速度式あるいは容積式のいずれか
を用いることで充分であった。しかし近年既存の内燃機
関の出力を吸気を過給することにより大幅に増大させる
過給機の如く、大気を吸入し、これを中間的な圧力であ
る０、５気圧程度に昇圧させながらも流量としては５〜
１０靜’／ｍ　ｉ　ｎ程度の中位の流量を要する速度式
と容積式の中間の特性を有する圧縮機あるいはプロワが
要求されるようになってきた。

過給機の場合、そのサイズや重量は内燃機関本体に比べ
てあまり大きいものではメリットがなく、特に自動車、
農業用機械、建設機械等において内燃機関の主軸よ駆動
力をとって駆動するものにあっては、既にある機械のエ
ンジンルーム内に納まり、他の機能に影響を与えないよ
うに取シ付ける必要がある。従来は、サギナウ型あるい
はルーツ型流体装置がこのような応用に用いられてきだ
が、据置型装置に対する応用がほとんどであシ、サイズ
や重量の面で可搬式装置あるいは自動車類には適さない
ものであった。特に自動車に搭載する場合には多少長さ
方向は長くても良いが横方向の小さな形状のものが望筐
れる。

また、エンジンの主軸よシギャーあるいはベルト等の動
力伝達装置を用いて駆動力を得る過給機にあっては、過
給によって得られるエンジンの出力向上が過給機の駆動
に要する動力と比べて充分に大きいとは言えず、特に広
い回転数範囲で高い体積効率で空気を圧送し、しかも全
圧効率の高い過給機を得ることは困難であシ、わずかな
正味動力向上を得るために大きなコストとスペースを要
するという欠点を有していた。

さらに、自動車用過給装置としては過給機を必要とする
ときのみ過給を行なえる過給・無過給切換装置を付加で
きることが望ましいが、従来のメカニズムでは無過給か
ら過給への切換時に大きなピークトルクを要するだめス
ムースな切換えが行なえなかった。

このような欠陥を除去でき、特に自動車用過給機に適す
るものとして、旋回円筒ピストン型の容積式流体装置が
ある。この旋回ピストン型の流体装置は・・ウジングを
構成する円筒状ケーシングと、該ケーシングの中央部に
配されケーシング内側壁面と同心円状の円筒状の円筒面
を有する固定円筒部材と、ケーシングと固定円筒部材の
間に軸方向へ延在するよう配設された垂直な仕切板と、
ケーシングと固定円筒部材の間に形成された環状空間内
に配設され、仕切板を径方向へ貫通させるスロットを形
成した旋回円筒部材と、旋回円筒部材を駆動するためハ
ウジングの中央部に延在・支承された主軸及び旋回円筒
部材の回転を阻止する回転阻止機構を有するものである
が、この容積式流体装置に用いられる固定円筒部材は仕
切板を介してケーシングに固定されるため、ある程度、
圧縮ガスの反力が加えられると径方向あるいは軸方向に
変位し、旋回円筒部材内壁と固定円筒部材とが接触する
ということが゛あった。そこで固定円筒部材を軸受を介
してクランクシャフトで支持していたが、この方法でも
軸受の数が多く女り形状が複雑となるということと、ク
ランクシャフトを支持する軸受と固定円筒部材を支持す
る軸受との中心を一致させることが困難であるという二
つの欠点を有していた。

本発明の目的は固定円筒部材とクランクシャフトとを一
体とすることによシ、上記の欠点を解消し、簡単な構造
で信頼性の高い旋回ピストン型容積式流体装置を提供す
ることにある。

以下本発明を実施例を示す図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す容積式流体装置の縦断
面図、第２図は同分解斜視図であシ、流体装置はアルミ
ニウム又はアルミニウムの合金で作られた円筒状のケー
シング１と、これの一端に設ｆｌされたフロントエンド
プレート８と、他端に設置されたリヤエンドプレート７
とからなるノ１ウジング１０口を有している。

フロントエンドプレート８は、クランクシャフト５の主
軸部５６を挿通させるだめの貫通孔１０１を中心に形成
しておシ、この貫通孔１０１の背面側にはフロントシャ
フトベアリング１１を挿入するだめの円形凹部を設ける
。

リヤエンドプレート７は、リヤシャフトベアリング１３
を挿入するための円形四部と旋回円筒部材２のボス部が
運動するための窪み部を設ける。

ケーシング１は、はぼ中空円筒状をしておシ、両開孔部
は前記したとおシフロアトエンドプレート８とリヤエン
ドプレート７がはめ合いにＪ：り接合され、ハウジング
固定ボルト１６により固着される。該ケーシング１は流
体の吸入孔４５１と吐出孔４６１をその上部に有し、こ
の吐出孔４６１、吸入孔４５１に結合される外部システ
ムとのフィッティング用として平面部を設ける。さらに
この上部平面部には複数個のネジ貫通用孔が設けられ、
仕切板４がケーシング１に固定される。

クランクシャフト５は、主軸部５６と前方クランク部５
３、バランス穴５１を有する静止円筒部材５５、後方ク
ランク部５４から成っておシ、主軸部５６と末端部とが
それぞれフロントエンドプレート８とリヤエンドプレー
ト７の中心部に、フロントシャフトベアリング１１とリ
ヤシャフトベアリング１６により回転可能に支持されて
いる。

そしてこのクランクシャフト５は図示例では一体として
形成されているが、例えばバランス穴５１を有する静止
円筒部材５５を別句きとしてもよい。

また、第６図に示すようにクランクシャフト５の軽量化
のだめクランクシャフト５に付加されているバランスウ
ェイト５２にアルミニウムなどの軽金属から成る静止円
筒６をポルｌ−１５５により締結し、その前後端面に漏
れ防止のための端板６１をボルト２５５によシ嵌着する
方法もある。

フロントエンドプレート８は、また主軸５６を取巻くよ
うに前方に伸びたスリーブ５７を有する。

スリ一ブ８１は、フロントエンドプレート８と一体に形
成されておシ、図示していないが電磁クラッチがベアリ
ングを介して設けられる。（電磁クラッチはプーリーが
設けられてお如ベルト等の伝達手段によシ外部の駆動源
、例えばエンジンにより回転が伝達され、この回転力は
断続可能で主軸部５６に伝えられる。なお電磁クラッチ
は絶対必要な手段ではなく、例えば主軸部５６にプーリ
ーが直接取り付けられてもよい。） ハウジング１００内にはクランクシャフト５の他に旋回
円筒部材２、仕切板４、回転阻止機構６１１が設けられ
ている。

旋回円筒部材２は旋回円筒６１と側面板６とフロントド
ライブベアリング１２とリヤドライブベアリング１４と
から成り立っている。

旋回円筒６１は、仕切板４が貫通するためのスロット（
直線切欠き）６３を持つ中空円筒であシ、フロントエン
ドプレート８側に対向する面側にのみ底部即ち側面部６
４を持ち、他方は開孔している。

側面部６４中心部の開孔には、フロントドライブベアリ
ング１２がはめこまれておシ、またスロット（切欠き部
）６３に位置が対応した側面部６４に半円弧を対向させ
たまゆ形の形状をもったまゆ形切欠部６２を設ける。

旋回円筒６１の開放端には側面板６がはめこまれビス等
の手段により固着される。

側面板６は、側面部６４とほぼ同じ形状をしておシ、中
心部の開孔にはリヤドライブベアリング１４をはめこみ
、また側面部６４のまゆ形切欠部６２と同形状のまゆ形
切欠部６０を設け、ボルト６０１によシ旋回円筒６１に
固着される。

仕切板４は、吐出通口４６、吸入通口４５、χ形仕切片
４３．４４を有しておシ、吐出室、吸入室間の仕切シを
行なう。仕切板４は、第３図で示した形状のほか第４図
（ａ）（ｂ）のような平板状に形成したり、（Ｃ）（ｄ
）のように凹部を作成してもよい。また仕切板４の径方
向全長からχ形仕切片４ろ、４４の肉厚を差し引いた長
さはバランス穴５１を有する静止円筒部材５５の全長及
び旋回円筒部材２の中空部長さと一致しておシ、χ形仕
切片４３．４４の肉厚は、それぞれ側面板乙の板厚及び
旋回円筒６１の側面部６４の肉厚に等しい。

χ形仕切片４３．４４と１ゆ形切欠部６０゜６２とは、
旋回円筒部材２の旋回運動中いつでも最低一点で接触（
シール）するような幾何形状をなし、この側面部６４、
側面板６を介して吐出流体が吸入側へ逆流することのな
いようシールを保持している。

回転阻止機構６１１は、他にクランク状の部材を用いた
クランクカップリング々ど幾多のものが知られているが
、図示例はボールカップリング機構を用いた一例であり
、フロントエンドプレート８の背面と旋回円筒６１の側
面部６４に設けられた複数個のポールガイド周円溝６５
の間にはさみこ１れたボール１０により旋回円筒６１の
回転を阻止し公転運動のみ行表わせる。なおボールガイ
ド周円溝６５は、軽合金材料などを用いた場合耐久性に
問題があるため、図示例ではボールサポートメタル９を
置溝６５に挿入し耐久性を向上させている。この回転阻
止機構６１１は、図示例ではフロントエンドプレート８
と旋回円筒６１の側面部６４の間に設けているが、どち
らか片側あるいは両者同時に設けてもよいことは勿論で
ある。

次に以上の構成の組付けを説明すると、１ず仕切板４が
ケーシング１にボルト１５１及び位置決めビン１５を用
いて固着される。次に静止円筒部材５５を含むクランク
シャフト５はベアリング’１４．１２の圧入された側面
板６と旋回円筒６１にそれぞれ挿入され、同時に側面板
６と旋回円筒６１にそれぞれ圧入されたベアリングにク
ランクシャフト５のクランク部５３．５４をはめこみ、
旋回円筒６１と側面板６とを固着したのち、ボール１０
を介してフロントエンドプレート８をケーシング１に、
リヤエンドプレート７をケーシング１にそれぞれ固着す
る。仕切板４とケーシング１とは加工」二の困難さはあ
るものの、一体化したものでも実施可能である。

このように本発明の構造によれば、部品点数も少なく組
付けが簡単でしかも信頼性の高い旋回円筒ピストン型容
積式流体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による旋回円筒ピストン型容積式流体装
置の第１の実施例を示す縦断面図、第２図は本発明によ
る旋回円筒ピストン型容積式流体装置の各構成部品の組
立て状態を示す分解斜視図、第６図は本発明による旋回
円筒ピストン型容積式流体装置の第２の実施例を示す縦
断面図、第４図（ａ）、（ｂ）は平板状の仕切板を用い
た場合の説明図、第４図（Ｃ）、（ｄ）は凹部を設けた
仕切板を用いた場合の説明図。 １・・・ケーシング　　２・・・旋回円筒部材６・・・
静止円筒　　４・・・仕切板 ５・・・クランクシャフト　　６・・・側面板７・・・
リヤエンドプレート ８・・・フロントエンドプレート ９・・・ボールサポートメタル　　１０・・・ボール１
１・・・フロントシャフトベアリング１２・・・フロン
トドライブベアリング１ろ・・・リヤシャフトベアリン
グ １４・・・リヤドライブベアリング　　１５・・・ピン
１６．１５１．１５５，２５５，６０１・・・ボルト３
１・・・端板　　４３．４４・・・仕切片４５・・吸入
通口　　４６・・・吐出通口５１・・・バランス穴　　
５２・・・バランスウェイト５３・・・前方クランク部
　　５４・・・後方クランク部１６− ５５・・・静止円筒部材　　５６・・・主軸部６０；６
２・・・葦ゆ形切欠部　　６１・・・旋回円筒６６・・
・スロット　　６４・・・側面部　　６５・・・置溝８
１・・・スリーブ　　１００・・・ハウジング１０１・
・・貫通孔　　４５１・・・吸入孔４６１・・・吐出孔
　　６１１・・・回転阻止機構１４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状ケーシングと該ケーシングの両端面に配設された
   エンドプレートよシ成るハウジングと該ケーシングの中
   央部に配設されケーシング内側壁面と同心の円筒面を有
   する静止円筒部材と、該ケーシング内側壁面に固着され
   るとともに該ケーシングと該静止円筒部材間に軸方向へ
   延在した仕切板と、ケーシングと静止円筒部材間に形成
   される環状空間内に配設され、該仕切板を径方向に貫通
   させるスロットを形成し前後を閉塞された旋回円筒部材
   とを有し、前記ハウジングの中央部に延在しハウジング
   の前後端部で軸受支承されたクランクシャフトの前後に
   一対の偏心クランク部を形成するとともに、該偏心クラ
   ンク部上に軸受を介して前記旋回円筒部材を支持し、該
   旋回円筒部材を旋回運動させることにより流体の吸入吐
   出動作を行なう容積式流体装置において、ケーシング内
   側壁面と同心の円筒面を有する静止円筒部材をクランク
   シャフトと一体としたことを特徴とする旋回円筒ピスト
   ン型容積式流体装置。