JPS61152988A

JPS61152988A - 回転スリ−ブを有する回転圧縮機

Info

Publication number: JPS61152988A
Application number: JP27515884A
Authority: JP
Inventors: Yuji Akagi; 赤木　裕治; Toshihiko Hattori; 服部　敏彦
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-12-26
Filing date: 1984-12-26
Publication date: 1986-07-11

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）本発明は例えばエンジンの機械過給用エアポンプとして
使用されるベーン式の回転圧縮機、特に回転スリーブを
有する回転圧縮機に関する。

（従　　来　　技　　術）近年においては、例えばエンジンの機械過給用エアポン
プとしてベーン式の回転圧縮機、特に回転スリーブを有
する回転圧縮機の使用が試みられている。これは、第４
図に示すように、円筒状のセンターハウジングＡとその
両端部に夫々取付けられたサイドハウジングＢ、Ｂ’　
とでなるケーシングと、該ケーシング内に空気軸受けさ
れるように上記センターハウジングＡとの間に所定の間
隙Ｃを有して回転自在に嵌挿された回転スリーブＤと、
該スリーブＤ内に偏心配置されたロータＥと、該ロータ
Ｅの放射方向に出退自在に嵌挿され且つ該ロータＥと回
転スリーブＤとの間に複数の作動ＷＦ・・・Ｆを形成す
る複数のベーンＧ・・・Ｇとから構成され、上記ロータ
Ｅの回転に伴って各ベーンＧ・・・Ｇが回転スリーブＤ
の内周面に摺接した状態で回転するようになっている。

このような回転圧縮機によれば、上記各ベーンＧ・・・
Ｇの回転に伴って各作動室Ｆ・・・Ｆの容積が変化する
ことにより、吸入ポートＨから該作動室Ｆ・・・Ｆ内に
吸入された空気が圧縮された上で吐出ポートＩから吐出
されることになる。そして、上記回転圧縮機においては
特にセンターハウジングＡと各ベーンＧ・・・Ｇとの間
に回転スリーブＤが介在され、該スリーブＤが空気軸受
けされているため、各ベーンの先端がセンターハウジン
グ内周面に摺接する通常のベーン式回転圧縮機に比べて
駆動抵抗が大幅に低減されることになる。

ところで、このような回転圧縮機をエンジンの機械過給
用エアポンプとして使用する場合は、該回転圧縮機の低
速回転時から高速回転時にかけての全範囲でその特有の
高性能を十分に発揮することが必要とされ、特に、エン
ジンの低速トルクを向上させるために該回転圧縮機の低
速回転時における体積効率を向上させると共に、エンジ
ンの高速時の最大出力を向上させるために該回転圧縮機
の高速回転時の損失抵抗を低減させることが必要とされ
る。

然して、例えば９０＠間隔で４枚のベーンＧ・・・Ｇが
設けられた第４図に示すような従来の回転圧縮機におい
ては、鎖線で示すように吸気完了時、即ち１つの作動室
Ｆ１の後方のベーンＧ１がロータ回転方向に対する吸入
ポートＨの前端部Ｈ１を丁度通過した時に該作動室Ｆ１
の容積が最大となるように該吸入ポートＨの開口位置が
設定される。

その場合、該吸入ポートＨから作動室Ｆ・・・Ｆ内への
空気流入が余裕をもって行われるロータＥの中、低速回
転時においては最大の体積効率が得られるが、ロータの
高速回転時においては、上記作動室Ｆ・・・Ｆ内に空気
が十分に流入し得るだけの時間的余裕がないため、中、
低速回転時に比べて体積効率が低下するのである。また
、これに対して、吸入ポートＨを上記の位置より下流側
に設けて吸入行程終了時期を遅らせれば、高速回転時の
体積効率は向上するが、中、低速回転時に一旦吸入され
た空気が吸入ポートから逆流して体積効率が低下する。

一方、吐出行程については、ロータＥの回転速度が低く
て吐出ポートＩにおける圧力（吐出圧）が低い場合には
、作動室Ｆ・・・Ｆ内の圧力があまり高くなくても該室
内の圧縮空気を吐出ポート■に。

十分に吐出することができるから、ロータＥの回転方向
に対して比較的手眞側に吐出ポートＩの開口位置を設定
して、吐出タイミングを早くすることが必要以上に空気
を圧縮することによるポンピングロスの増大を抑制する
上で望ましい。しかし、このようにすると、ロータＥの
回転速度が増加して吐出圧が上昇した場合に、作動室Ｆ
１内の空気が十分に圧縮される前に吐出ポート■に連通
するから、吐出ポート■から当該作動市内に空気が逆流
するのである。つまり、吐出タイミングを早めると、ボ
ンピングロスが低下する反面、高回転、高吐出圧の条件
下では空気の逆流現象が生じる。

そして、これに伴って当該作動室Ｆ内の圧力が急激に上
昇するため、回転スリーブＤがセンターハウジングＡの
吐出ポートＩ側の内周面に押圧され、その結果、損失抵
抗が大幅に上昇すると共に、回転スリーブＤやベーンＧ
・・・Ｇの耐久性が著しく低下することになる。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は従来における上記のような実情に対処するもの
で、回転スリーブを有する回転圧縮機において、ロータ
の回転数に応じて最適の吸入、吐出ポート位置が得られ
るようにすることにより、ロータの低速回転時から高速
回転時にかけて高い体積効率を維持することができ、し
かも損失抵抗が最小限に抑えられるようにする。これに
より例えばエンジンの機械過給用エアポンプとして最適
の高性能回転圧縮機を実現することを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）即ち、本発明に係る回転圧縮機は、円筒状の内周面を有
するセンターハウジングと該センターハウジングの両側
部に配置されたサイドハウジングとを有するケーシング
と、上記サイドハウジングに形成された吸入ポート及び
吐出ポートと、上記センターハウジング内に回転自在に
嵌挿された回転スリーブと、該スリーブ内に偏心配置さ
れたロータと、該ロータに出退自在に嵌挿され且つ上記
回転スリーブ内周面に摺接して該スリーブとロータとの
間に複数の作動室を形成する複数のベーンとを有する構
成において、上記吸入ポート及び吐出ポートが設けられ
るサイドハウジング側に、吸入ポートからの吸入位置及
び吐出ポートへの吐出位置を変化させるポート位置可変
部材を設ける。

上記ポート位置可変部材は、ロータの回転数に応じて回
動することにより、該回転数に応じた最適の体積効率が
得られるように作動室内への空気の吸入タイミングを変
化させると共に、作動室が吐出ポートに開口される際の
損失抵抗を最小にすべく吐出タイミングを変化させる。

具体的には、ロータ回転数の上昇に伴って該ロータの回
転方向に回動して、吸入ポート及び吐出ポートを下流側
に移動させることにより吸入行程終了時期及び吐出行程
開始時期を避らせる。そして、このようにして、吸入行
程については、吸入ポートから作動室内への空気の吸入
が余裕をもって行われるロータの中、低回転時には当該
作動室の容積が最大となった時に該室が閉じられるよう
にすると共に、空気の吸入に関して余り時間的余裕のな
い０−タの高速回転時には上記の中、低速時の場合より
も若干遅れて当該作動室が閉じられることにより、該室
内への空気吸入が十分に行われるようにする。

また、吐出行程については、ロータの中、低回転時には
空気を必要以上に圧縮しないようにしてボンピングロス
の低減を図ると共に、ロータの高速回転時には空気を十
分に圧縮した上で吐出することにより吐出ポートからの
空気の逆流を防止する。

尚、ロータ回転数に応じて上記ポート位置可変部材を回
動させる手段は、例えば次のように構成される。即ち、
この種の回転圧縮機においては、回転スリーブが上記両
ポート側つまりポート位置可変部材側に空気の流れによ
って押付けられると共に、その押付力がロータ回転数の
上昇に応じて増大するといった性質があるが、その押付
力による上記スリーブとポート位置可変部材との摩擦を
利用して該部材をロータ回転数に応じて回動させるよう
にする。

（発　　明　　の　　効　　果）上記の構成によれば、ロータの回転数に応じた最適の体
積効率が得られるため、低速から高速に至る広い回転範
囲にわたって高い体積効率を維持することが可能になる
と共に、上記ロータの回転数に応じて吐出圧の圧力状態
が変化しても作動室の吐出ポートへの開口時における空
気の逆流が防止されるので、損失抵抗が常に最小限に抑
制されることになる。これにより、回転数の広い範囲に
わたって高性能を発揮し得る回転圧縮機が実現され、特
に、エンジンの機械過給用エアポンプとして要求される
低速での高体積効率と高速での低損失抵抗の２つの性能
を併せもち、しかも耐久性に優れた高性能回転圧縮機が
実現される。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１，２図に示すように、回転圧縮機１のケーシング２
は、円筒状のセンターハウジング３と、その両端に複数
の通しボルト４・・・４によって夫々取付けられたフロ
ントサイドハウジング５及びリヤサイドハウジング６と
を有し、このうちリヤサイドハウジング６には該ケーシ
ング２の内側を連通させる吸入ポート７と吐出ポート８
とが夫々形成されている。ここで、該リヤサイドハウジ
ング６の外側面には、上記吸入ポート７及び吐出ポート
８に連結用パイプを接続するための補助プレート９が連
設されている。

上記ケーシング２内には、外径がセンターハウジング３
の内径より梢小径の回転スリーブ１０が回転自在に嵌挿
されていると共に、該スリーブ１０の外周面１０ａとセ
ンターハウジング３の内周面３ａとの間に微小な間隙が
設けられて該スリーブ１０をフローティング支持する空
気軸受室１１とされている。

更に、ケーシング２内には、両端の軸部１２ａ。

１２ａが上記サイドハウジング５．６に軸受１３・・・
１３を介して軸承されたロータ１２がセンターハウジン
グ３の中心ないし回転スリーブ１０の回転中心に対して
偏心させて備えられ、該ロータ１２の外周面１２ｂと回
転スリーブ１０の内周面１０ｂとの間に断面形状が略三
日月状の空間が形成されている。そして、該〇−夕１２
には等角度間隔に外周面１２ｂから中心に向って複数（
図例においては９０”間隔で４個）のベーン溝１２Ｃ・
・・１２Ｃが切込まれており、該溝１２Ｃ・・・１２０
に夫々板状のベーン１４・・・１４が放射方向に出退自
在に嵌装されている。このベーン１４・・・１４はロー
タ１２の回転時に遠心力によって外方に突出され、その
先端が回転スリーブ１０の内周面１０ｂに当接して、上
記断面三日月状の空間を複数の作動室１５・・・１５に
画成すると共に、該当接部における摩擦によって回転ス
リーブ１０を回転駆動するようになっている。

ここで、この実施例における回転圧縮１１にはフロント
サイドハウジング５側にプーリ１６が備えられているが
、該プーリ１６は、ロータ１２におけるフロントサイド
ハウジング５から外部に突出する軸部１２ａに固着され
ていると共に、該フロントサイドハウジング５に設けら
れた突出部５ａに軸受１７．１７を介して軸承されてお
り、該プーリ１６に巻掛けられたベルト（図示せず）を
介してロー９１２が第１図ａ方向に回転駆動されるよう
になっている。また、図示しないが上記リヤサイドハウ
ジング６及びセンターハウジング３には圧縮空気導入通
路が設けられており、上記吐出ポート８から吐出された
圧縮空気が該導入通路を介して、圧縮作用をしている作
動室１５（第１図においては作動室１５１）に対応する
空気軸受室１１内に噴出されるように構成されている。

然して、第２．３図に示すように上記リヤサイドハウジ
ング６には、その内側に形成された凹部にポート位置可
変プレート１８が設けられている。

このポート位置可変プレート１８は軸受１９を介してリ
ャサイドハヴング６に支持されており、上記センターハ
ウジング３ないし回転スリーブ１０の中心と同心の回動
中心０１　（第３図参照）の回りに回動可能とされてい
ると共に、該プレート１８には上記リヤサイドハウジン
グ６における吸入ポート７及び吐出ポート８に夫々対応
せて可動吸入ポート１８ａ及び可動吐出ポート１８ｂが
形成されている。また、このポート位置可変プレート１
８には上記ロータ１２の軸部１２ａが貫通する穴１８０
が形成されていると共に、該プレート１８とりャサイド
ハウジング６とには互いに対向させてスプリング係合部
１８ｄ、６ａが突設され、両係合部１８ｄ、６’ａ間に
該プレート１８を反ロータ回転方向（ｂ方向）に付勢す
るスプリング２０が介設されている。そして、ロータ１
２の低速回転時においては、第３図に実線で示すように
上記可動吸入ポート１８ａ及び可動吐出ポート１８ｂが
上記スプリング２０によってｂ方向に寄せられた位置（
図例では可動吸入ポート１８ａの後端１８ａ′がロータ
回転中心０２とポート位置可変プレート１８の回動中心
０１とを結ぶ直線ｘ１に対して該ロータ回転中心０２か
ら４５°の方向となる位置）に保持されると共に、ロー
タ１２が高速で回転するようになるに従って回転スリー
ブ１０との摺動により、ポート位置可変プレート１８が
上記スプリング２０に抗してａ方向に回動し、これによ
り同図に鎖線で示すように上記両ポート１８ａ、１８ｂ
がロータ回転方向（ａ方向）に対して相対的に手前側に
位置するようになっている。

ここで、ロータ回転速度が上昇するとポート位置可変プ
レート１８がａ方向に回動するのは次のような理由によ
る。即ら、上記のような回転圧縮機１においては、一般
に、上記両ポート７．８が設けられているリヤサイドハ
ウジング６側の作動室内圧力がフロントサイドハウジン
グ５側の作動室内圧力よりも小さくなり、しかもこの現
象はロータ１２の回転が高くなる程顕著となる性質があ
るため、ロータ１２の回転が高くなるに従って該作動室
１５・・・１５内の圧力勾配に伴って生じる空気の流れ
により、上記回転スリーブ１０が第２図に示す矢印Ｃの
方向に移動してその端面がリヤサイドハウジング６側の
位置可変プレート１８に強く押圧される。その結果、回
転スリーブ１０と位置可変プレート１８との間にｊ！擦
が生じて該プレート１８が上記のように回動されるので
ある。

尚、該プレート１８と上記フロントサイドハウジング５
の各内面には、回転スリーブ１０の端面に対応させてカ
ーボン材２１．２１が嵌着され、該カーボン材２１．２
１によって回転スリーブ１０とフロントサイドハウジン
グ５及び位置可変プレート１８との当接部の摺動を柔ら
げるようになっている。

上記の構成によれば、ロータ１２の回転により各ベーン
１４・・・１４が外方に突出されて、その先端部が回転
スリーブ１０の内周面１０ｂに当接することにより、該
回転スリーブ１０内に複数の作動室１５・・・１５が画
成されると共に、該回転スリーブ１０がベーン先端部と
の摩擦によって該ベーン１４・・・１４を介してロータ
１２と同期的に回転される。その場合に、ロータ１２は
センターハウジング３ないし回転スリーブ１０に対して
漏心状に備えられているから、上記各作動室１５・・・
１５は、吸入ポー］へ７及び可動吸入ポート１８ａを通
過する際には容積が次第に増加し、吐出ポート８及び可
動吐出ポート１８ｂを通過する際には容積が次第に減少
する。これにより、吸入ポート７がら空気を吸入して、
これを圧縮した上で吐出ポート８から吐出する各行程、
つまり吸気、圧縮、排気の各行程が繰り返されて圧縮機
としての作用が行われることになる。

然して、各作動室１５・・・１５が上記吸入ポート７な
いし可動吸入ポート１８ａを通過する速度が遅いロータ
１２の低速回転時つまり吸入ポート７及び可動吸入ポー
ト１８ａを介して作動室１５・・・１５内に空気が十分
に流入する場合は、第３図に実線で示す位置に可動吸入
ポート１８ａが存在するため、吸入行程終了時における
作動室１５・・・１５の容積が最大となって高い体積効
率が得られる。

また、ロータＥの低速回転時、可動吐出ポート１８ｂも
実線で示す位置にあって吐出タイミングが早くなるが、
この場合は吐出圧が低いので当該作動室１５内の圧りが
比較的低い時点で吐出ポート８に連通しても空気の逆流
が生ぜず、却って吐出タイミングが早いだけボンピング
ロスが低減されることになる。

然して、このような状態からロー９１２の回転速度が次
第に上昇すると、吸入ポート７から各作動室１５・・・
１５への空気の流入の時間的余裕がなくなってその空気
流入量が不十分になる。また、ロータＥの回転速度が高
くなると吐出ポート８では吐出圧が上昇して作動室１５
・・・１５の該ポート８への開口時に該作動室１５・・
・１５内に空気が逆流し、そのため体積効率の低下及び
損失抵抗の増大を招く可能性が生じる。しかし、この時
には回転スリーブ１０が回転した状態で第２図に示すＣ
方向に移動して上記ポート位置可変プレート１８に強く
押圧され、しかも該プレート１８は中心０１の回りに回
動可能とされているため、両者の摩擦抵抗によって回転
スリーブ１０の回転方向く第１．３図に示すａ方向）に
該プレート１８が回動して、該プレート１８に設けられ
た可動吸入ポート１８８及び可動吐出ポート１８ｂの位
置が第３図にａｍで示す位置に変化するのである。その
ため、吸入行程側においては作動室１５・・・１５の吸
入タイミングが上記ロータ１２の低速回転時に比べて相
対的に遅くなるので、該作動室１５・・・１５内への空
気の流入が十分に行われることとなり、従って十分な空
気流入量が確保されることになる。

また、吐出行程側においても上記可動吐出ポート１８ｂ
の位置変化に応じて吐出タイミングに遅れが生じ、その
分だけ作動室１５・−１５，内の空気が余分に圧縮され
て室内圧力が高くなるため、該作動室１５・・・１５が
可動吐出ポート１８ｂ及び吐出ポート８に開口した時に
空気が該室内に逆流しなくなる。これにより、上記のよ
うな高回転、高吐出下においても高い体積効率が得られ
ると共に、上記作動室１５・・・１５内への空気の逆流
による損失抵抗が最小限に抑えられることになり、この
ようにして低速から高速に至る広い回転数範囲で高体積
効率を確保することが可能になると共に、損失抵抗を最
小限に抑制することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示すもので、第１図は第
１実施例に係る回転圧縮機の縦断面図、第２図は第１図
■−■線で切断した断面図、第３図は第２図Ｉ−１線で
切断してポート位置可変部材の周辺を示す正面図である
。また、第４図は従来の回転圧縮機を示す要部縦断面図
である。１・・・回転圧縮線、２・・・ケーシング、３・・・セ
ンターハウジング、５．６・・・サイドハウジング、７
・・・吸入ポート、８・・・吐出ポート、１０・・・回
転スリーブ、１２・・・ロータ、１４・・・ベーン、１
５・・・作動室、１８・・・ポート位置可変部材（ボー
・上位置可変プレート）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状の内周面を有するセンターハウジングと該
センターハウジングの両側部に配置されたサイドハウジ
ングとを有するケーシングと、一方のサイドハウジング
に形成された吸入ポート及び吐出ポートと、上記センタ
ーハウジング内に回転自在に嵌挿された回転スリーブと
、該スリーブ内に偏心配置されたロータと、該ロータに
出退自在に嵌挿され且つ上記回転スリーブ内周面に摺接
して該スリーブとロータとの間に複数の作動室を形成す
る複数のベーンとを備えた回転圧縮機であって、上記吸
入ポート及び吐出ポートが形成されたサイドハウジング
側に、ロータの回転数に応じて移動して、吸入ポートの
開口位置を最適の体積効率が得られる位置に、且つ吐出
ポートの開口位置を該ポートと作動室とが連通する際の
損失抵抗が最小となる位置に夫々変化させるポート位置
可変部材が設けられていることを特徴とする回転スリー
ブを有する回転圧縮機。