JPS6315443B2 - - Google Patents

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JPS6315443B2
JPS6315443B2 JP56081702A JP8170281A JPS6315443B2 JP S6315443 B2 JPS6315443 B2 JP S6315443B2 JP 56081702 A JP56081702 A JP 56081702A JP 8170281 A JP8170281 A JP 8170281A JP S6315443 B2 JPS6315443 B2 JP S6315443B2
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Masaharu Hiraga
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Sanden Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/008—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0215—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/063—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with only rolling movement

Description

【発明の詳細な説明】 本明はうず巻型流体装置に関するもので、特に
内燃機関用過給機や空気移送用容積式ブロワに関
するものである。
従来板体上に固定されたうず巻体を有する２つ
のうず巻部材を両うず巻体を互いに角度をずらせ
てかみ合うように重ね合せ、かつ半径方向にもず
らせて両うず巻体を互いに線接触させ、それらの
間に形成される流体ポケツトを一方のうず巻部材
の他方に対する円軌道運動によりうず巻に沿つて
外周部から中央へ向かつてあるいは中央から外周
部へ向かつて移動させることにより流体の移送を
行なつたり、上記移動に伴う容積変化を用いて圧
縮あるいは膨張を行なううず巻型流体装置は各種
提案されている。
ところで一般に上記したうず巻型流体装置では
可動うず巻部材の駆動は板体の裏面で行つている
が、圧縮あるいは膨張により可動うず巻部材に加
わる接線方向力はうず巻壁高さの中心に加わるの
で駆動点との間の距離が大きくならざるを得ず、
その結果うず巻部材を傾けようとするモーメント
が発生し、一平面内で安定した円軌道運動を得る
ことは難しくなるためうず巻高さが制限され、与
えられた直径のハウジングの中に収納できる最大
容積が制限されるかあるいは与えられた容積を得
るために要するハウジング直径が大きくなつてし
まいスペースに制限のある応用に対し、必要な能
力を与える上で問題があつた。
そこで本発明では流体吸入口と流体吐出口とを
有し一端が開口したカツプ状ハウジングと、第１
の板体の一面上に第１のうず巻体を固定した第１
のうず巻部材とカツプ状ハウジング内に固定配置
した第２のうず巻体とを有し、該第１のうず巻体
と第２のうず巻体とを角度をずらせて組合せてそ
れらの間に閉塞される流体ポケツトを形成するよ
うになし、一方を他方に対して円軌道運動させる
ことにより前記流体ポケツトを外周から中央に向
けてあるいは中央から外周に向けて移動させるう
ず巻型流体装置において、前記カツプ状ハウジン
グの一端開口を閉塞し中央部に開口を有するフロ
ントエンドプレートと、該開口を貫通し回転可能
に支承される主軸と前記第１のうず巻部材の円軌
道運動を許しながら自転を阻止するために前記フ
ロントエンドプレートと前記第１の板体との間に
設けられたボールカツプリングからなる回転阻止
機構と、前記主軸の内端で前記主軸の軸芯から偏
心した位置に設けられたフランジを有する駆動ス
タツドと、前記第１の板体によつて軸方向前記フ
ロントエンドプレート側へ移動が阻止されかつ前
記駆動スタツドを回転可能に支承するベアリング
とからなり、前記駆動スタツドのフランジと前記
ベアリングとの間には前記第１のうず巻部材を軸
方向前記フロントエンドプレート側に付勢する弾
性体を配したことを特徴とするうず巻型流体装置
を得た。
本発明によれば、前記弾性体で前記第１のうず
巻部材を軸方向前記フロントエンドプレート側に
付勢しているので、うず巻部材を傾けようとする
モーメントを小さくすることができ、この結果一
平面内で安定した円軌道運動を得られる。従つ
て、ハウジングの直径が限定されてもうず巻高さ
を高くして流体の作動容積を大きくすることが可
能となる。逆に言えば所定の作動容積を得るため
にハウジングの直径を大きくするようなことも無
くなる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。
この装置は一端を開口したカツプ状ハウジング
１０と、その一端を閉塞し、中央部に主軸４３を
ラジアルニードルベアリングからなる第１のベア
リング４４で支承しているフロントエンドプレー
ト３０とで囲まれる空間７０を形成し、該空間７
０内部にはカツプ状ハウジング１０の底面部１２
より内側に突出した固定うず巻体１１と、該主軸
４３の内端に偏芯して突出している駆動スタツド
４６により第２のベアリング２５を介して円軌道
運動をうける可動うず巻部材２０と、該可動うず
巻部材２０とフロントエンドプレート３０との間
には可動うず巻部材２０の回転を阻止するために
設けたボールカツプリング６０からなる回転阻止
機構を有する。該主軸４３の外端には外部駆動源
からの回転を伝達するプーリ８１を有し、フロン
トエンドプレート３０の前面に固定されたスリー
ブ状部分をもち主軸４３を中心に内包するフロン
トボス９０のスリーブ部９１の外周に第３のベア
リング８２により支承された回転被伝達部８０に
主軸４３がキー８３とボルト８４によりシム８５
を介して固定されている。また、カツプ状のハウ
ジング１０にはその円筒状部分１３および底面部
１２に流体吐出口１２１、および流体吸入口１３
１がそれぞれ一個ずつ設けられている。さらに該
駆動スタツド４６の端面には駆動スタツドの径よ
りも大きな径を有するワツシヤ４７がボルト４９
により固定され、ワツシヤ４７が駆動スタツド４
６より径方向へ突出したフランジを有する構造に
なつており、可動うず巻部材２０をフロントエン
ドプレート３０の内面に付勢するために可動うず
巻部材２０に円軌道運動を伝えるべく軸方向に固
定された第２のベアリング２５と該ワツシヤ４７
の間にスプリングワツシヤ４８を配設している。
該スプリングワツシヤ４８は可動うず巻体２２の
遠心力によりボールカツプリング６０の円周状に
配置された複数個の全ボール６１の一部が押付け
る力を失い浮き上がつて可動うず巻部材２０の正
しい円軌道運動が行われなくなることのないよう
に充分強い力で第２のベアリング２５を、可動う
ず巻部材２０を軸方向にフロントエンドプレート
３０に対して押付けている。
また、フロントエンドプレート３０と可動うず
巻部材２０はアルミニウム合金や強化プラスチツ
クなどの軽材料で製作されている。
ここで、ボールカツプリング６０のボール６１
は流体の移送、圧縮あるいは膨張のために発生す
る軸トルクにより回転しようとする可動うず巻部
材２０を回転しないように阻止しているため円形
ポケツト部分を補強しないとボール６１の転送面
が摩耗するので、これを防ぐため可動側円形ポケ
ツト６３および固定側円形ポケツト６４をプレス
加工した鋼鉄製円板３２，３４を可動うず巻部材
２０およびフロントエンドプレート３０の対向す
る面にかぶせてある。フロントエンドプレート３
０側の鋼鉄製円板３４はカツプ状ハウジング１０
とフロントエンドプレート３０との間にその外周
部を狭持され、ボルト３１によりフロンドボス９
０のフランジ部９２とともに固定されている。こ
の時固定うず巻体１１と可動うず巻体２２の間の
角度関係を正しく決めるためにカツプ状ハウジン
グ１０とフロントエンドプレート３０の間にピン
６５を用いて位置決めしている。鋼鉄製円板３２
は可動うず巻部材２０を鋳型する際に折返し部３
２１が材料の中に埋込まれるようにしてある。
また、可動うず巻部材２０の遠心力によるアン
バランスを相殺するために主軸４３にバランスウ
エイト５０をつけ、さらに回転被伝達部８０にも
方向性をもつ肉盛り部８６あるいは切欠き部８７
によりアンバランスをつけている。
さらに、バランスウエイト５０の円板部５１は
フロントエンドプレート３０の外側面上に軸方向
に突出した円環突起部３８と対向しており、この
円環突起部３８に設けられた溝３７内にバランス
ウエイトの円板部５１との間を密閉するための第
１のオイルシール３９を配設するとともに鋼鉄製
円板３４のボールカツプリング６０の外周部につ
けられた溝３４１内に設けられた第２のオイルシ
ール３６がこれと対向する鋼鉄製円板３２を平坦
部分との間を密閉するよう配置されている。また
第２のベアリング２５はベアリングボール列の両
を密封したグリース入りボールベアンリングであ
り、該第２のベアリング２５と前記２つのオイル
シール３６，３９によつて第１のベアリング４
４、ボールカツプリング６０を内包している密閉
された空間６２を形成し、該空間６２内にグリー
スが封入される。
なお、第５図は別の実施例を示す縦断面図であ
り、この場合第１のベアリングであるラジアルニ
ードルベアリング４４と第１のオイルシール３９
を使用するかわりに、シヤフトベアリングとして
グリースが封入され、ベアリングボールの両側に
配されたグリースシール板で密閉した構造のグリ
ース封入ボールベアリング４４′を使用したもの
で、該ボールベアリング４４′第２のボールベア
リング２５および第２のオイルシール３６により
密閉空間６２を形成したものである。
第２図ｄは第１図のＸ−X′線断面図であり、
この場合のクランク角度を270゜とし、クランク角
度が0゜、90゜、180゜の場合の２つのうず巻体１１，
２２の関係を第２図ａ，ｂ，ｃに示す。２つのう
ず巻体１１，２２の間には接触しないようにわず
かな隙間を有している。これらの図を用いて流体
の吸入・吐出する開口をそれぞれ流体吸入口１３
１および流体吐出口１２１とするエアーポンプの
場合の動作を説明する。
吸入口１３１から吸込まれた空気は第２図ａに
おいて２方向に分かれて可動うず巻体２２の内側
の空間Ａと外側の空間B′に流れ込む。主軸４３
が90゜回転すると第２図ｂに示すように可動うず
巻体２２の外端付近の外壁２２１は円筒状となつ
ているのでカツプ状ハウジング１０の内壁にほぼ
内接しながら進む。空間B′が第２図ではすでに
閉じ込められたように見えるが実際は可動うず巻
体２０の板体２１はカツプ状ハウジング１０内径
の中で半径Rorの運動が許されるようにハウジン
グ１０内径より2Ror以上小さい直径を有する円
板であるため軸方向に通じでおり有効なポンプ作
用はまだ始まつていない。ポンプ作用の開始点は
中心に対して互いに反対方向の２点P1，P2の２
つあるが、吸入口１３１が開始点P1付近に１つ
存在するだけなので、もう１つの開始点P2付近
まで空気を圧力損失なく供給することが必要であ
るが、この構成ではこれが充分行なえるのであ
る。
さて、第２図ｂの位相では空間Ａが体積を徐々
に増しているため空間B′のうちの開始点P2より
も右の部分Ｂでは同時に吸込みが進行している。
次に主軸４３が90゜回転すると第２図ｃのように
２つの空間Ａ，Ｂへの吸込みがさらに進行し、第
２図ｄでついにこれらの空間は固定うず巻体１１
と可動うず巻体２２の間に閉じ込められる。しか
るに、２つのうず巻体１１，２２の有効巻数がこ
の場合約1.6回巻しかないためクランク角度270゜
で閉じ込めた空気は次の約20゜の回転ですでに吐
出口１２１につながる中央空間１２２に連通して
しまい、大きな圧縮はなされない。クランク角度
が進んで第２図ａに戻ると空間Ａ，ＢはA2，B2
となり空気はクランク角度の進行とともに着実に
体積が減少している空間A2，B2より中央空間１
２２にはき出され吐出口１２１より外部へ排出さ
れてゆく。
本実施例の場合は前記の如くうず巻巻数は約
1.6回巻であるが該うず巻巻数を1.5回巻とし、主
軸43回転方向を逆にすれば、前記の説明における
吐出口１２１が吸入口に、吸入口１３１が吐出口
となつて全く同様の空気ポンプあるいはブロワと
して動作する。
第３図は第１図Ｙ−Y′線断面図で、これを用
いて可動うず巻部材２０の回転阻止機構であるボ
ールカツプリング６０の動作を説明する。
可動うず巻体２２に第２図で説明したような円
軌道運動をさせるために可動スタツド４６で第２
のベアリング２５を介して可動うず巻部材２０を
破線Ｃで示した円軌道上を矢印の方向に駆動する
と流体を吸入口１３１から取り込み吐出口１２１
に移送するために要するトルクの反作用で逆方向
に回転しようとする力を可動側円形ポケツト６３
と固定側円形ポケツト６４の間に収められたボー
ル６１を挟み込むことで受けている。実線矢印Ｆ
で可動うず巻部材２０を押し戻そうとする力で、
これを固定側円形ポケツト６４の内壁にボール６
１を介して破線矢印F′の反力で受けている。
また鋼鉄製円板３２の平坦部にオイルシール３
６が全周にわたつて押し付けられており、主軸４
３の回転とともにオイルシール３６の鋼鉄製円板
３２へ接する面はそのすべての点がRorの半径で
円軌道運動をして摺動する。
第４図は可動うず巻部材２０の外観を示す斜視
図である。可動うず巻体２２の内外壁は固定うず
巻体１１と同じ角度で傾斜しており、先端部分の
重量を軽くし、しかも根元部分で厚くすることに
より高速において壁に作用する遠心力が増大して
も流体を移送、圧縮、膨張させるためのガス力の
他に高速運転時に壁に作用する遠心力が加わつて
も破損しないよう充分な強度を有している。
以上のように本発明では、スプリングワツシヤ
４８により可動うず巻部材２０が常にフロントエ
ンドプレート３０の内面に対してボール６１を介
して付勢されているので、可動うず巻部材２０が
安定した円軌道運動を行なうことができる。
従つて、ハウジングの直径が限定されてもうず
巻高さを高くして流体の作動容積を大きくするこ
とが可能となり、所定の作動容積を得るためにハ
ウジングの直径を大きくするようなことも無くな
る。
なお、本発明の実施例で示した構造のみならず
うず巻の巻数を増して圧縮比を大幅に変えて高効
率のガス圧縮機やガス膨張機にも適用できるなど
様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の断面構造図、第２図
は第１図のＸ−X′線断面図でクランク角度を変
えた場合の動作を示したうず巻型流体装置の原理
説明図、第３図は第１図のＹ−Y′線断面図、第
４図は可動うず巻部材の斜視図、第５図は他の実
施例を示す断面構造図である。 １０……カツプ状ハウジング、１１……固定う
ず巻体、２０……可動うず巻部材、２１……可動
うず巻板体、２２……可動うず巻体、２５……第
２のベアリング、３０……フロントエンドプレー
ト、３６……第１のオイルシール、３９……第２
のオイルシール、４３……主軸、４４……第１の
ベアリング、４８……スプリングワツシヤ、５０
……バランスウエイト、６０……ボールカツプリ
ング、８０……回転被伝達部、８１……プーリ、
８２……第３のベアリング、９０……フロントボ
ス、１２１……流体吐出口、１３１……流体吸入
口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 流入吸入口と流体吐出口とを有し一端が開口
    したカツプ状ハウジングと、第１の板体の一面上
    に第１のうず巻体を固定した第１のうず巻部材と
    カツプ状ハウジング内に固定配置した第２のうず
    巻体とを有し、該第１のうず巻体と第２のうず巻
    体とを角度をずらせて組合せてそれらの間に閉塞
    される流体ポケツトを形成するようになし、一方
    を他方に対して円軌道運動させることにより前記
    流体ポケツトを外周から中央に向けてあるいは中
    央から外周に向けて移動させるうず巻型流体装置
    において、前記カツプ状ハウジングの一端開口を
    閉塞し中央部に開口を有するフロントエンドプレ
    ートと、該開口を貫通し回転可能に支承される主
    軸と前記第１のうず巻部材の円軌道運動を許しな
    がら自転を阻止するために前記フロントエンドプ
    レートと前記第１の板体との間に設けられたボー
    ルカツプリングからなる回転阻止機構と、前記主
    軸の内端で前記主軸の軸芯から偏心した位置に設
    けられたフランジを有する駆動スタツドと、前記
    第１の板体によつて軸方向前記フロントエンドプ
    レート側へ移動が阻止されかつ前記駆動スタツド
    を回転可能に支承するベアリングとからなり、前
    記駆動スタツドのフランジと前記ベアリングとの
    間には前記第１のうず巻部材を軸方向前記フロン
    トエンドプレート側に付勢する弾性体を配したこ
    とを特徴とするうず巻型流体装置。
JP56081702A 1981-05-27 1981-05-27 Fluidic device of volute type Granted JPS57195801A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56081702A JPS57195801A (en) 1981-05-27 1981-05-27 Fluidic device of volute type
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Publication Number Publication Date
JPS57195801A JPS57195801A (en) 1982-12-01
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ID=13753708

Family Applications (1)

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US (1) US4457676A (ja)
EP (1) EP0066457B1 (ja)
JP (1) JPS57195801A (ja)
AU (1) AU546965B2 (ja)
DE (1) DE3273525D1 (ja)

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