(57)【要約】【課題】  可動スクロールの回転阻止機構の寿命低下を防止することができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】  回転阻止機構(10)は、駆動ケーシングと可動スクロールとの間に介装され、可動スクロールの自転を拘束させる拘束部材(11)と、駆動ケーシングに突設されて拘束部材に係合する固定側ピン(14)と、可動スクロールに突設されて拘束部材に係合し、拘束部材により規制されつつ固定側ピンの軸心周りに旋回する旋回側ピン(15)とを含み、旋回側ピンは、拘束部材に係合して摺動されるピン摺動部(15a)と、可動スクロールに突設すべくピン摺動部から一体に延びて可動スクロールに圧入され、ピン摺動部とは異形であって可動スクロールに対するピンの回転を阻止させる形状を有したピン圧入部(15A)とを含めて構成される。【選択図】      図２
2005171882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ケーシング及び圧縮ケーシングを有するハウジングと、
前記駆動ケーシング内を延び、該駆動ケーシングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記回転軸により駆動されて作動ガスの吸込、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを具備し、
該スクロールユニットは、
前記回転軸により駆動されて固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールと、
該可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく該可動スクロールの自転を阻止する回転阻止機構とを含み、
該回転阻止機構は、
前記駆動ケーシングと前記可動スクロールとの間に介装され、該可動スクロールの自転を拘束させる拘束部材と、
前記駆動ケーシングに突設されて前記拘束部材に係合する固定側ピンと、
前記可動スクロールに突設されて前記拘束部材に係合し、該拘束部材により規制されつつ前記固定側ピンの軸心周りに旋回する旋回側ピンとを含み、
該旋回側ピンは、
前記拘束部材に係合して摺動されるピン摺動部と、
前記可動スクロールに突設すべく前記ピン摺動部から一体に延びて前記可動スクロールに圧入され、該可動スクロールに対するピンの回転を阻止させる形状を有したピン圧入部とを含むことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記固定側ピンは、
前記拘束部材に係合して摺動されるピン摺動部と、
前記駆動ケーシングに突設すべく、前記ピン摺動部から一体に延びて前記駆動ケーシングに圧入され、該駆動ケーシングに対するピンの回転を阻止させる形状を有したピン圧入部とを更に含む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。
【請求項３】
前記ピン摺動部はその断面形状が円形をなし、前記ピン圧入部はその断面形状が外接四角形をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記ピン摺動部はその断面形状が円形をなし、前記ピン圧入部はその断面形状が前記ピン摺動部よりも大径の円形をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記ピン摺動部はその断面が円形をなし、前記ピン圧入部はその断面が前記ピン摺動部の円形断面の周囲に波状突起を配した花弁形をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、例えば自動車用空調システムを構成する冷凍回路のための圧縮機として好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械、つまり、スクロール型圧縮機は冷凍回路に備えられ、例えば自動車ではエンジンルーム内に配置されている。より具体的には、圧縮機はエンジンルームと車室との間を区画するインストルメントパネル内に配置された蒸発器に循環管路の復路を介して接続され、この循環回路の往路には凝縮器及び膨張弁が介挿されている。
【０００３】
そして、この圧縮機はスクロールユニット、すなわち、固定及び可動スクロールを備えており、可動スクロールを固定スクロールに対して旋回させることにより作動ガスを上記循環管路の復路から吸い込んで圧縮し、この圧縮した作動ガスを凝縮器に向けて吐出する。
この可動スクロールの旋回運動を行うためには、駆動ケーシングに回転自在に支持された回転軸周りの可動スクロールの公転を妨げることなく、可動スクロールの自転を阻止する必要がある。そこで、この自転を阻止する回転阻止機構としては駆動ケーシングと可動スクロールとの間にその自転を拘束させる複数の拘束部材を設け、これら拘束部材を駆動ケーシング及び可動スクロールの双方にピン結合させたスクロール型圧縮機（特許文献１）が知られている。
【０００４】
図６は当該圧縮機の回転阻止機構１００を示す。この回転阻止機構１００では、可動スクロール５４に突設されて拘束部材１１に係合する旋回側ピン１５０と、駆動ケーシング２２に突設されて拘束部材１１に係合する固定側ピン１４０とが並設されている。また、各ピン１４０，１５０の端部周縁には面取り部が設けられている。これにより、各ピン１４０，１５０を駆動ケーシング２２や可動スクロール５４に圧入する際のかじりなどを防ぐことが可能となる。
【特許文献１】特開２００１−９０６７９号公報（段落番号００２３〜００２８、図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、可動スクロールの旋回運動中における自転阻止は、旋回側ピンが拘束部材を伴い、固定側ピンの周りに旋回することで達成される。ここで、各ピンは、この可動スクロールの旋回運動の際に、拘束部材との摺動部分にてせん断力を受ける。つまり、各ピンの長手方向に対して垂直な方向から不所望な力がピンに部分的に作用するのである。
この不所望なせん断力はピン自体を可動スクロール内や駆動ケーシング内で捩って回転させ、各ピンを可動スクロールや駆動ケーシングから浮き上がらせてしまう。これでは旋回側ピンの先端部分と駆動ケーシングとの間や、固定側ピンの先端部分と可動スクロールとの間にかじりを招き、更にはピンの破断をも引き起こし、回転阻止機構の寿命が低下するとの問題がある。
【０００６】
すなわち、前記従来の技術では各ピンに生ずるせん断力に伴う影響について格別な配慮がなされていない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、可動スクロールの回転阻止機構の寿命低下を防止することができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、駆動ケーシング及び圧縮ケーシングを有するハウジングと、駆動ケーシング内を延び、駆動ケーシングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、圧縮ケーシング内に収容され、回転軸により駆動されて作動ガスの吸込、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを具備し、スクロールユニットは、回転軸により駆動されて固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールと、可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する回転阻止機構とを含み、回転阻止機構は、駆動ケーシングと可動スクロールとの間に介装され、可動スクロールの自転を拘束させる拘束部材と、駆動ケーシングに突設されて拘束部材に係合する固定側ピンと、可動スクロールに突設されて拘束部材に係合し、拘束部材により規制されつつ固定側ピンの軸心周りに旋回する旋回側ピンとを含み、旋回側ピンは、拘束部材に係合して摺動されるピン摺動部と、可動スクロールに突設すべくピン摺動部から一体に延びて可動スクロールに圧入され、可動スクロールに対するピンの回転を阻止させる形状を有したピン圧入部とを含むことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、固定側ピンは、拘束部材に係合して摺動されるピン摺動部と、駆動ケーシングに突設すべく、ピン摺動部から一体に延びて駆動ケーシングに圧入され、駆動ケーシングに対するピンの回転を阻止させる形状を有したピン圧入部とを更に含むことを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、ピン摺動部はその断面形状が円形をなし、ピン圧入部はその断面形状が外接四角形をなすことを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項４記載の発明では、ピン摺動部はその断面形状が円形をなし、ピン圧入部はその断面形状がピン摺動部よりも大径の円形をなすことを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、ピン摺動部はその断面が円形をなし、ピン圧入部はその断面がピン摺動部の円形断面の周囲に波状突起を配した花弁形をなすことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、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、可動スクロールに圧入される旋回側ピンのピン圧入部は可動スクロールに対して回転しない形状をなして構成される。これにより、旋回側ピンは可動スクロールと一体的に旋回する。つまり、この旋回側ピンが拘束部材を伴って固定側ピンの周りを旋回する際、ピン摺動部にせん断力が作用しても、ピン摺動部による拘束部材内の回転を許容しつつ、ピン圧入部による可動スクロール内の回転を阻止できる。従って、旋回側ピンによる可動スクロールからの浮き上がりが防止され、旋回側ピンの先端部分と駆動ケーシングとの間のかじりを防ぎ、回転阻止機構の寿命を向上できる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、旋回側ピンの他、固定側ピンも駆動ケーシングに対して回転しない形状をなして構成されることにより、固定側ピンによる駆動ケーシングからの浮き上がりが防止される。よって、固定側ピンの先端部分と可動スクロールとの間のかじりも防ぎ、回転阻止機構の寿命をより一層向上できる。
更に、請求項３記載の発明によれば、ピン圧入部の形状は、拘束部材に対して回転するピン摺動部の形状とは異なる四角形をなすことから、ピン摺動部による拘束部材内の回転を許容しつつも、ピン圧入部による可動スクロール内や駆動ケーシング内の回転を確実に阻止できる。更に、このピン圧入部の四角形の各辺がすべてピン摺動部の円形に外側から接しているので、ピンの強度も維持できる。
【００１２】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、ピン圧入部をピン摺動部よりも大径の円形に形成すれば、ピン圧入部の捩りこわさがピン摺動部のそれよりも大きくなる。すなわち、ピン摺動部にせん断力が作用してもピン圧入部は捩りに強く且つ回転し難くなり、この場合にもピンの回転による浮き上がりを防止でき、しかも、ピンの強度を維持できる。
また、請求項５記載の発明によれば、ピン圧入部がその周囲に波状突起を配した花弁形をなすことから、ピン摺動部の回転を許容しつつピン圧入部の回転を確実に阻止できる。更に、ピン圧入部の外周がピン摺動部の外周よりも大径になり、ピンの強度も維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、本実施形態に係るスクロール型流体機械を示す。
当該流体機械４は、ハウジング２０を備えた回転式のスクロール型圧縮機である。ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有し、駆動ケーシング２２は圧縮ケーシング２４に向けて大径となる段付きの筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有する。一方、圧縮ケーシング２４は駆動ケーシング２２の大径端に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端が駆動ケーシング２２の大径端に気密に嵌合され、複数の連結ねじ２８を介して駆動ケーシング２２に連結されている。
【００１４】
駆動ケーシング２２内には回転軸３０が配置され、この回転軸３０もまた段付き形状なし、一端側の小径軸部３２と、他端側の大径端部３４とを有する。小径軸部３２は駆動ケーシング２２の小径端から突出し、その突出端には駆動ディスク４２がナット４４を介して取り付けられている。駆動ディスク４２は電磁クラッチ４６を介して駆動プーリ４８に連結されており、駆動プーリ４８はプーリ軸受５０を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。
【００１５】
大径端部３４はニードル軸受３６を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。また、回転軸３０の小径軸部３２もまたボール軸受３８を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。更に、駆動ケーシング２２内にはボール軸受３８とニードル軸受３６との間にリップシール４０が配置されており、このリップシール４０は回転軸３０の小径軸部３２に相対的に摺接し、駆動ケーシング２２内を気密に区画している。
【００１６】
そして、電磁クラッチ４６がオン作動されたときには、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２とを一体的に連結し、駆動ディスク４２、すなわち、回転軸３０を駆動プーリ４８とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ４６がオフ作動されたときには、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２との間の連結を解除し、駆動プーリ４８から回転軸３０の動力の伝達を断つ。
【００１７】
ここで、圧縮ケーシング２４にはスクロールユニット５２が収容され、このスクロールユニット５２は可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えている。これら可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ５４ａ，５６ａを有し、これら渦巻きラップ５４ａ，５６ａは互いに協働し、シールを介して圧縮室５８を形成する。この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
【００１８】
上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板６０は駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、このクランクピン６８は回転軸３０の大径端部３４から偏心して突出している。したがって、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。
【００１９】
また、偏心ブッシュ６６にはこの偏心ブッシュ６６と大径端部３４との間に挟持されるようにしてカウンタウエイト７０が連結ピン７１を介して取り付けられており、このカウンタウエイト７０は複数の大小の円弧状プレートを重ね合わせて構成され、可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。
固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４内にて固定され、その基板７８が圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０とに仕切っている。基板７８にはその中央に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２はリード弁８４により開閉される。このリード弁８４はその弁押さえ８６とともに基板７８の外面にボルトを介して取り付けられている。なお、図示されていないが、圧縮ケーシング２４の周壁には圧縮室５８及び吐出室８０にそれぞれ連通する吸込口及び吐出口が形成されており、吸込口は前述した循環管路の復路に接続され、吐出口は循環管路の往路に接続されている。
【００２０】
そして、上記圧縮機４では、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動する。この際、可動スクロール５４の自転は回転阻止機構１０の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動は循環管路の往路から吸込口を通じて圧縮室５８内に作動ガスを吸い込み、この吸い込んだ作動ガスの圧縮を行い、そして、圧縮された作動ガスをリード弁８４を通じて吐出室８０内に吐出する一連のプロセスを実施し、この後、圧縮作動ガスは吐出室８０から吐出口を通じて循環管路の往路に供給される。
【００２１】
上記回転阻止機構１０の詳細は図２に示されており、回転阻止機構１０は駆動ケーシング２２の大径端と可動スクロール５４の基板６０との間に介装される複数の拘束部材１１を備えている。拘束部材１１は駆動ケーシング２２及び可動スクロール５４の双方にピン結合されている。
より具体的には、可動スクロール５４には拘束部材１１の配置側の面に開口を有するピン嵌合孔５４ｈが設けられている。一方、駆動ケーシング２２には拘束部材１１の配置側の面に開口を有するピン嵌合孔２２ｈが設けられている。
【００２２】
拘束部材１１は、その一端面が駆動ケーシング２２に対面し、他端面がスラストプレート１８を介して可動スクロール５４に対面して配置される。また、拘束部材１１には固定側ピン１４が挿通される固定側係合孔１２及び旋回側ピン１５が挿通される旋回側係合孔１３が備えられ、これら係合孔１２，１３は拘束部材１１の長手方向に並設される。
旋回側ピン１５の詳細は図３に示される。旋回側ピン１５はピン摺動部１５ａ及びピン圧入部１５Ａからなる。ピン摺動部１５ａは拘束部材１１の旋回側係合孔１３に挿通され、互い対して摺動可能である。一方、ピン圧入部１５Ａは、ピン摺動部１５ａと同軸上に形成され、ピン摺動部１５ａから一体に延びて可動スクロール５４のピン嵌合孔５４ｈに圧入されている。
【００２３】
更に、ピン圧入部１５Ａはピン摺動部１５ａに比して異形に構成される。より具体的には同図（ａ）に示されるように、ピン摺動部１５ａはその断面形状が円形をなす円柱で構成されるのに対し、ピン圧入部１５Ａはその断面形状が外接四角形をなす四角柱で構成されている。そして、旋回側ピン１５はピン圧入部１５Ａを先頭にしてピン嵌合孔５４ｈに圧入される。次いで、旋回側ピン１５の突出部分であるピン摺動部１５ａは拘束部材１１の旋回側係合孔１３に係合される。
【００２４】
固定側ピン１４もまた、旋回側ピン１５と同様に、ピン摺動部１４ａ及びピン圧入部１４Ａからなり、図示しないがピン摺動部１４ａはその断面形状が円形をなす円柱で構成されるのに対し、ピン圧入部１４Ａはその断面形状がピン摺動部１４ａに対する外接四角形となる四角柱で構成される。また、ピン圧入部１４Ａは拘束部材１１側からピン嵌合孔２２ｈに嵌合され、ピン摺動部１４ａは旋回側係合孔１３に係合される。そして、可動スクロール５４が固定スクロール５６の軸心周りに公転されるとき、旋回側ピン１５が拘束部材１１により規制されながら固定側ピン１４の周りで旋回される。
【００２５】
このように、当該実施形態の回転阻止機構１０によれば、旋回側ピン１５は、ピン圧入部１５Ａとピン嵌合孔５４ｈとの嵌合により可動スクロール５４と一体的に旋回し、ピン摺動部１５ａにせん断力が作用しても、可動スクロール５４に対する旋回側ピン１５の回転は阻止される。すなわち、旋回側ピン１５が駆動ケーシング２２側に浮き上がらないことから、駆動ケーシング２２に対する旋回側ピン１５のかじりがなくなり、回転阻止機構１０の耐久性が向上し、圧縮機４の信頼性が向上する。
【００２６】
また、固定側ピン１４も、ピン圧入部１４Ａとピン嵌合孔２２ｈとの嵌合により駆動ケーシング２２と一体的に旋回し、ピン摺動部１４ａによる拘束部材１１内の回転を許容しつつ、駆動ケーシング２２に対する固定側ピン１４の回転を阻止できる。
更に、ピン圧入部１５Ａ、１４Ａは四角形をなすことから、可動スクロール５４内や駆動ケーシング２２内での回転が確実に阻止されている。しかも、この四角形のピン圧入部１５Ａ、１４Ａはその各辺がすべて円形のピン摺動部１５ａ、１４ａに外側から接する如くの大きさを有している。よって、旋回側ピン１５や固定側ピン１４の強度も維持できる。
【００２７】
ところで、ピン圧入部の形状はその断面形状がピン摺動部よりも大径の円形をなしていても良い。具体的には、図４に示すようにピン摺動部１６ａはその断面形状が円形に形成されるのに対し、ピン圧入部１６Ａはその断面形状がピン摺動部１６ａよりも大径の円形に形成される。当該段付きピンの構成により、ピン圧入部１６Ａの捩り剛性（ＧＩｐ）はピン摺動部１６ａのＧＩｐも大きくなり、ピン摺動部１６ａにせん断力が作用してもピン圧入部１６Ａは回転し難くなる。よって、ピンの回転による浮き上がりが防止可能となり、ピンの強度も維持可能となる。
【００２８】
また、ピン圧入部の形状は、上述の他、その断面形状が略半円形の波状突起を配した花弁形をなしていても良い。すなわち、図５に示すようにピン摺動部１７ａの断面形状は円形に形成され、一方、ピン圧入部１７Ａの断面形状は、ピン摺動部１７ａの円形断面の周囲に外方向に向けて突出させた波状突起を配した花弁形に形成される。この場合にも、ピン摺動部１７ａの回転を許容しつつピン圧入部１７Ａの回転を確実に阻止できるし、ピン圧入部１７Ａの強度も維持できる。なお、この場合のピン嵌合孔の形状としては、上記波状突起に交互に噛み合い、内方向に向けて突出させた波状突起に構成させることが考えられる。
【００２９】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、旋回側ピン及び固定側ピンの双方をピン摺動部とピン圧入部とで構成させる例が示されているが、可動スクロールの自転阻止に対して複雑な力を受け得る旋回側ピンのみを上述のピン摺動部とピン圧入部とで構成させても良い。
【００３０】
また、上記実施形態では３種類のピン圧入部の形状が示されているが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。一例としては上記略半円形の波状突起に換えて、外方向に向かう頂点を備えた三角形の波状突起であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール型流体機械の断面構成図である。
【図２】図１のスクロール型流体機械の要部拡大図である。
【図３】（ａ）は図１の回転阻止機構におけるピンの正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図４】（ａ）は他の実施例におけるピンの正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図５】（ａ）は他の実施例におけるピンの正面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図６】従来のスクロール型流体機械の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
４  スクロール型流体機械
１０  回転阻止機構
１１  拘束部材
１４  固定側ピン
１５  旋回側ピン
１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ  ピン圧入部
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ  ピン摺動部
２０  ハウジング
２２  駆動ケーシング
２４  圧縮ケーシング
３０  回転軸
３６  軸受
５０  軸受
５２  スクロールユニット
５４  可動スクロール
５６  固定スクロール
【図１】
2005171882.tif 000003
【図２】
2005171882.tif 000004
【図３】
2005171882.tif 000005
【図４】
2005171882.tif 000006
【図５】
2005171882.tif 000007
【図６】
2005171882.tif 000008