(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、該本体部の一端面から一体に突出し、略円柱状又は略円筒状の突出部とからなる一体品を鋳造により成形する成形工程と、
該一体品の該本体部のうち側板形成部位を切削することにより、板状の可動側板を形成し、該一体品の該突出部を切削することにより、該可動側板の一端面から突出し、軸受を介して公転駆動される被駆動部を形成し、かつ該一体品の該本体部のうち渦巻体形成部位を切削することにより、該可動側板の他端面から直立し、渦巻き状に設けられた可動渦巻体とを形成する切削工程とを有する可動スクロールの製造方法において、
前記成形工程は、前記側板形成部位と前記突出部とを同一型で形成することにより、前記突出部の外径を所望範囲内に規制し、
前記切削工程は、該突出部の外周面を把持し、前記側板形成部位の外周面及び前記渦巻体形成部位を切削する第１切削工程と、該第１切削工程後の該側板形成部位の外周面又は該渦巻体形成部位を把持し、該側板形成部位の前記一端面及び該突出部の外周面を除く面を切削する第２切削工程とからなることを特徴とする可動スクロールの製造方法。
【請求項２】
本体部と、該本体部の一端面から一体に突出し、略円柱状又は略円筒状の突出部とからなる一体品を鋳造により成形する成形工程と、
該一体品の該本体部のうち側板形成部位を切削することにより、板状の可動側板を形成し、該一体品の該突出部を切削することにより、該可動側板の一端面から突出し、軸受を介して公転駆動される被駆動部を形成し、かつ該一体品の該本体部のうち渦巻体形成部位を切削することにより、該可動側板の他端面から直立し、渦巻き状に設けられた可動渦巻体とを形成する切削工程とを有する可動スクロールの製造方法において、
前記成形工程は、前記側板形成部位と前記突出部とを同一型で形成することにより、前記側板形成部位の外径及び前記突出部の外径を所望範囲内に規制し、
前記切削工程は、該側板形成部位の外周面又は該突出部の外周面を把持し、前記渦巻体形成部位を切削する第１切削工程と、該側板形成部位の外周面又は該第１切削工程後の該渦巻体形成部位を把持し、該側板形成部位の前記一端面及び該突出部の外周面を除く面を切削する第２切削工程とからなることを特徴とする可動スクロールの製造方法。
【請求項３】
被駆動部は内周面に軸受が介装されるボスであることを特徴とする請求項１又は２記載の可動スクロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スクロール型圧縮機等のスクロール型流体機械を構成する可動スクロール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機は可動スクロールと固定スクロールとを有している。可動スクロールは、図５に示すように、板状の可動側板９０と、この可動側板９０の前端面から突出する被駆動部としてのボス９１と、可動側板９０の後端面から直立し、渦巻き状に設けられた可動渦巻体９２とからなる。なお、固定スクロールは、板状の固定側板と、この固定側板の前端面から直立し、渦巻き状に設けられた固定渦巻体を有している。
【０００３】
かかる可動スクロールを構成要素として含むスクロール型圧縮機では、図示はしないが、ボス９１の内周面に軸受を介して駆動ブッシュが収納され、駆動ブッシュが駆動軸から偏心した駆動ピンによって公転駆動されるように構成され得る。そして、可動スクロールの可動側板９０とハウジングとの間には可動スクロールの自転を防止する自転防止機構が介在されており、かつ可動スクロールの可動渦巻体９２が固定スクロールの固定渦巻体と噛合されているため、固定及び可動スクロールで形成される圧縮室は、可動スクロールの公転運動によって渦巻き中心方向に移動されて容積を縮小する。
【０００４】
従来、かかる可動スクロールはおよそ以下の方法により製造されていた。すなわち、まず成形工程として、図６に示すように、鋳造により略円柱状の本体部８０と、この本体部８０の一端面から一体に突出し、略円筒状の突出部８１とからなる一体品Ｗを成形するのであれば、そのうちの本体部８０を形成する第１型８５と、そのうちの突出部８１を形成する第２型８６とからなる砂型を用意する。そして、第１型８５及び第２型８６のキャビティ内に溶湯を注湯し、図７（Ａ）に示す一体品Ｗを成形する。この際、砂型の型割り面ＰＬは本体部８０のうち側板形成部位８２の一端面８２ａ側にある。
【０００５】
そして、切削工程として、一体品Ｗの本体部８０の外周面を矢印Ｃ−Ｃのように把持し、本体部８０のうち側板形成部位８２の一端面８２ａ及び外周面８２ｂを破線のように切削する。また、突出部８１の外面（外周面８１ａ及び外端面８１ｂ）及び内面（内周面８１ｃ及び内端面８１ｄ）を破線のように切削する。次いで、図７（Ｂ）に示すように、切削後の突出部８１の外周面８１ａを矢印Ｃ−Ｃのように把持し、本体部８０のうち渦巻体形成部位８３を破線のように切削する。こうして図５に示す可動側板９０、ボス９１及び可動渦巻体９２を形成する。なお、この後、チップシール溝等が切削されて完成品とされる。
【０００６】
なお、被駆動部としてピンが突出された可動スクロールも知られており、かかる可動スクロールを構成要素として含むスクロール型圧縮機では、ピンの外周面に軸受を介して駆動ブッシュ等が係合され、同様に可動スクロールが公転運動するようになされている。そして、この可動スクロールも被駆動部としてボスを有するものと同様の方法により製造されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の可動スクロールは、上記のように鋳造等後の一体品の表面を全て切削することにより製造していたため、被駆動部においてある程度の肉厚を確保しなければ、強度を確保できなかった。このため、スクロール型圧縮機等のスクロール型流体機械は、厚肉の可動スクロールを構成要素として含むことで大型化するとともに重量化し、例えば車両等への搭載性に欠けることとなっていた。
【０００８】
特に、被駆動部がボスであれば、このボスは内周面に軸受を介して可動スクロールを公転駆動するため、かかるボスは十分な強度を確保すべくある程度の肉厚を確保しなければならない。このため、ボスの薄肉化によりスクロール型流体機械の大型化等を回避することができれば、非常に実用的である。
本発明は、可動スクロールの被駆動部、特にボスを薄肉化しても、十分に強度を確保できるようにすることを解決すべき課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、従来の製造方法においていわゆる黒皮を全て除去しなければならなかった要因は、図６に示すように、鋳造時において型割り面ＰＬが本体部８０の一端面８２ａ側に位置する砂型を採用していたことから、本体部８０の軸芯Ｏ1 と突出部８１の軸芯Ｏ2 とを一致させにくかったことにあることを見い出した。そして、可動スクロールの外形を形成する全表面のうちの被駆動部、特にボスについて、素地を残留させ得るか否かの検討を行い、鋳造時における型割り面を変更することにより、少なくとも被駆動部、特にボスの外周面に素地を残留させ得ることを見い出し、請求項４〜６の発明を完成した。
【００１５】
請求項１の可動スクロールの製造方法は、本体部と、該本体部の一端面から一体に突出し、略円柱状又は略円筒状の突出部とからなる一体品を鋳造により成形する成形工程と、
該一体品の該本体部のうち側板形成部位を切削することにより、板状の可動側板を形成し、該一体品の該突出部を切削することにより、該可動側板の一端面から突出し、軸受を介して公転駆動される被駆動部を形成し、かつ該一体品の該本体部のうち渦巻体形成部位を切削することにより、該可動側板の他端面から直立し、渦巻き状に設けられた可動渦巻体とを形成する切削工程とを有する可動スクロールの製造方法において、
前記成形工程は、前記側板形成部位と前記突出部とを同一型で形成することにより、前記突出部の外径を所望範囲内に規制し、
前記切削工程は、該突出部の外周面を把持し、前記側板形成部位の外周面及び前記渦巻体形成部位を切削する第１切削工程と、該第１切削工程後の該側板形成部位の外周面又は該渦巻体形成部位を把持し、該側板形成部位の前記一端面及び該突出部の外周面を除く面を切削する第２切削工程とからなることを特徴とする。
【００１６】
第２切削工程においては、第１切削工程後の渦巻体形成部位を把持することが好ましい。
請求項１の可動スクロールの製造方法では、まず成形工程として、側板形成部位と突出部とを同一型で形成するため、鋳型の型割り面が本体部側になり、本体部の軸芯と突出部の軸芯とが一致する。このため、突出部の外径を所望範囲内に規制することができる。
【００１７】
そして、第１切削工程として、突出部の外周面を把持し、側板形成部位の外周面と、渦巻体形成部位とを切削する。これにより可動側板の外周面及び可動渦巻体を形成する。
次いで、第２切削工程として、第１切削工程後の側板形成部位の外周面又は渦巻体形成部位を把持し、側板形成部位の一端面と、突出部の外周面を除く面とを切削する。これにより可動側板の一端面及び被駆動部を形成する。この第２切削工程において、第１切削工程後の渦巻体形成部位を把持する場合には、可動渦巻体に対して被駆動部を直接的に形成することになり、両者の芯精度が高くなる。
【００１８】
こうして被駆動部の外周面に鋳造等時の素地が残留された可動スクロールを製造する。
請求項２の可動スクロールの製造方法は、本体部と、該本体部の一端面から一体に突出し、略円柱状又は略円筒状の突出部とからなる一体品を鋳造により成形する成形工程と、
該一体品の該本体部のうち側板形成部位を切削することにより、板状の可動側板を形成し、該一体品の該突出部を切削することにより、該可動側板の一端面から突出し、軸受を介して公転駆動される被駆動部を形成し、かつ該一体品の該本体部のうち渦巻体形成部位を切削することにより、該可動側板の他端面から直立し、渦巻き状に設けられた可動渦巻体とを形成する切削工程とを有する可動スクロールの製造方法において、
前記成形工程は、前記側板形成部位と前記突出部とを同一型で形成することにより、前記側板形成部位の外径及び前記突出部の外径を所望範囲内に規制し、
前記切削工程は、該側板形成部位の外周面又は該突出部の外周面を把持し、前記渦巻体形成部位を切削する第１切削工程と、該側板形成部位の外周面又は該第１切削工程後の該渦巻体形成部位を把持し、該側板形成部位の前記一端面及び該突出部の外周面を除く面を切削する第２切削工程とからなることを特徴とする。
【００１９】
第２切削工程においては、第１切削工程後の渦巻体形成部位を把持することが好ましい。
請求項２の可動スクロールの製造方法では、まず成形工程として、側板形成部位と突出部とを同一型で形成することにより、一体品の本体部のうち側板形成部位の外径及び突出部の外径を所望範囲内に規制する。この際、鋳型の型割り面が本体部側になるため、本体部の軸芯と突出部の軸芯とは一致する。
【００２０】
そして、第１切削工程として、側板形成部位の外周面又は突出部の外周面を把持し、渦巻体形成部位を切削する。これにより可動渦巻体を形成する。
次いで、第２切削工程として、側板形成部位の外周面又は第１切削工程後の渦巻体形成部位を把持し、側板形成部位の一端面と、突出部の外周面を除く面とを切削する。これにより可動側板の一端面及び被駆動部を形成する。この第２切削工程において、第１切削工程後の渦巻体形成部位を把持する場合には、可動渦巻体に対して被駆動部を直接的に形成することになり、両者の芯精度が高くなる。
【００２１】
こうして被駆動部の外周面及び可動側板の外周面に鋳造等時の素地が残留された可動スクロールを製造する。
請求項３の可動スクロールの製造方法は、請求項１又は２記載の可動スクロールの製造方法において、被駆動部は内周面に軸受が介装されるボスであることを特徴とする。
【００２２】
被駆動部がボスであれば、薄肉化でも十分な強度確保の実用性が高い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、各請求項１〜３の発明を具体化した実施形態１、２を図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
実施形態１では請求項１及び３を具体化して可動スクロールを製造している。実施形態１の可動スクロール４（図３参照）は以下のように製造した。
【００２４】
「成形工程」
まず、図１に示すように、略円柱状の本体部６４を形成する第１型８７と、この本体部６４の一端面から一体に突出し、略円筒状の突出部６５を形成する第２型８８とからなる砂型を用意する。そして、第１型８７及び第２型８８のキャビティ内にアルミニウム系合金の溶湯を注湯し、図２（Ａ）に示す一体品Ｗを成形する。この際、側板形成部位６６と突出部６４とが同一の第２型８８により形成されることで砂型の型割り面ＰＬは本体部６４側にあるため、本体部６４の軸芯Ｏ1と突出部６５の軸芯Ｏ2とは一致し、一体品Ｗの突出部６５の外径ｄを所望範囲内に規制することができる。
【００２５】
「第１切削工程」
そして、一体品Ｗの突出部６５の外周面６５ａ（ボス４３の外周面４３ａ）を矢印Ｃ−Ｃのように把持し、側板形成部位６６の外周面６６ａと、渦巻体形成部位６７とを破線のように切削する。こうして、側板形成部位６６の外周面６６ａにより可動側板４１の外周面４１ｃを形成するとともに、渦巻体形成部位６７により可動渦巻体４２を形成する。
【００２６】
「第２切削工程」
次いで、図２（Ｂ）に示すように、第１切削工程後の渦巻体形成部位６７（可動渦巻体４２）を矢印Ｃ−Ｃのように把持し、側板形成部位６６の一端面６６ｂと、突出部６５の外周面６５ａを除く面、つまり外端面６５ｂ及び内面（内周面６５ｃ及び内端面６５ｄ）とを切削する。この間、側板形成部位６６の外周面６６ａ（可動側板４１の外周面４１ｃ）を把持してもよい。こうして側板形成部位６６の一端面６６ｂにより可動側板４１の一端面４１ｂを形成するとともに、突出部６５の外端面６５ｂ及び内面によりボス４３を形成する。このとき、第１切削工程後の渦巻体形成部位６７を把持しているため、可動渦巻体４２に対してボス６５を直接的に形成することになり、両者の芯精度が高くなる。
【００２７】
この後、チップシール溝等が切削されて完成品とされる。こうしてボス４３の外周面４３ａに鋳造時の素地が残留された可動スクロール４を製造する。
この可動スクロール４を構成要素としてスクロール型圧縮機を組付けた。このスクロール型圧縮機では、図３に示すように、固定スクロール２が可動スクロール４と噛合することにより圧縮室１を形成している。固定スクロール２は、円板状の固定側板２１と、この固定側板２１と一体に形成され外郭を形成するシェル部２２と、固定側板２１の前面側にインボリュート曲線等により形成された固定渦巻体２３とからなる。可動スクロール４は、円板状の可動側板４１と、この可動側板４１の裏面側にインボリュート曲線等により形成された可動渦巻体４２と、可動側板４１の前面側に形成されたボス部４３とからなる。
【００２８】
また、固定スクロール２のシェル部２２と締結手段により結合されたフロントハウジング３０内には、軸封装置３１及び主軸受３２を介して駆動軸３３が回転自在に支承されており、駆動軸３３の大径部内端にはスライドキー３４が突設されている。このスライドキー３４にはカウンタウェイト３５及び駆動ブッシュ３６が嵌合され、駆動ブッシュ３６に軸受３７を介して可動側板４１のボス部４３が支承されている。
【００２９】
フロントハウジング３０と可動側板４１との間には軸方向に延在する所定数の自転防止ピン５１ａをもつ可動リング５１が介在され、自転防止ピン５１ａはフロントハウジング３０に凹設された規制孔３０ａと可動側板４１に凹設された規制孔４１ａとにライナーを介して係合され、これにより駆動軸３３及び可動側板４１より作用するラジアル方向の力を受承して可動側板４１の自転を防止している。また、自転防止ピン５１ａが設けられていない可動リング５１の前後面はフロントハウジング３０及び可動側板４１と当接されており、これにより可動側板４１より作用するスラスト方向の力が受承されている。
【００３０】
また、フロントハウジング３０には冷凍回路と通じる図示しない吸入口が貫設され、吸入口は可動リング５１の開口により吸入段階の圧縮室１内に連通されている。固定スクロール２の固定側板２１と締結手段により結合されたリアハウジング３８内には吐出室３９が形成されており、この吐出室３９は固定側板２１の中央部分に貫設された吐出ポート２と吐出弁３９ａ及びリテーナ３９ｂを介して連通され、図示しない吐出口で冷凍回路と連通されている。
【００３１】
以上のように構成されたこのスクロール型圧縮機では、駆動軸３３が車両用エンジンから電磁クラッチ等を介して回転される。これにより、スライドキー３４が駆動され、駆動ブッシュ３６が可動リング５１、自転防止ピン５１ａ及び規制孔３０ａ、４１ａとの協働により可動スクロール４を公転円に沿って公転させる。そして、固定側板２１、固定渦巻体２３、可動側板４１及び可動渦巻体４２により形成される圧縮室１は順次容積を縮小させながら渦巻き中心方向へ移動される。このため、冷凍回路より冷媒ガスが吸入口から吸入段階の圧縮室１に吸入される。その後、圧縮室１の移動によって圧縮された冷媒ガスは、吐出口２、吐出弁３９ａを介して吐出室３９へ吐出される。
【００３２】
この間、実施形態１の可動スクロール４は、ボス４３の外周面４３ａに素地が残留されていることにより、薄肉でも十分な強度を確保しているため、スクロール型圧縮機の小型化及び軽量化を実現している。
したがって、このスクロール型圧縮機は車両等への優れた搭載性を発揮できることがわかる。
【００３３】
また、従来の可動スクロールは、鋳造等後の素地を残留させていないため、切削後に素地を基準とする他の面への距離を把握することができない。このため、切削後の可動スクロールの寸法が良品でない欠陥品を生じてしまった場合に、検査においてその原因を究明することができず、歩留りの低下をもたらすおそれもある。これに対し、実施形態１の可動スクロールは、素地をボス４３の外周面４３ａに残留させているため、その外周面４３ａを基準として欠陥の原因を早期に究明することができ、歩留りを向上させることもできる。
【００３４】
さらに、実施形態１の可動スクロール４は一体品Ｗの表面の一部を切削すれば得られるため、加工コストが低くなり、スクロール型圧縮機の製造コストの低廉化を実現できる。
（実施形態２）
実施形態２では請求項２、３を具体化して可動スクロールを製造している。実施形態２の可動スクロール４（図３参照）は以下のように製造した。
【００３５】
「成形工程」
まず、実施形態１と同様、図１に示す第１型８７及び第２型８８からなる砂型を用い、図４（Ａ）に示すように、本体部６８と突出部６９とからなる一体品Ｗを鋳造により成形する。この際、側板形成部位７０と突出部６９とが同一の第２型８８により形成されることで砂型の型割り面ＰＬは本体部６８側にあるため、本体部６８の軸芯Ｏ1と突出部６９の軸芯Ｏ2とは一致し、一体品Ｗの本体部６８のうち側板形成部位７０の外径Ｄ及び突出部６９の外径ｄを所望範囲内に規制することができる。
【００３６】
「第１切削工程」
そして、一体品Ｗの突出部６９の外周面６９ａ（ボス４３の外周面４３ａ）を矢印Ｃ−Ｃのように把持し、渦巻体形成部位７１を破線のように切削する。この間、側板形成部位７０の外周面７０ａ（可動側板４１の外周面４１ｃ）を把持してもよい。こうして、渦巻体形成部位７１により可動渦巻体４２を形成する。
【００３７】
「第２切削工程」
次いで、図４（Ｂ）に示すように、第１切削工程後の渦巻体形成部位７１（可動渦巻体４２）を矢印Ｃ−Ｃのように把持し、側板形成部位７０の一端面７０ｂと、突出部６９の外周面６９ａを除く面、つまり外端面６９ｂ及び内面（内周面６９ｃ及び内端面６９ｄ）とを切削する。この間、側板形成部位７０の外周面７０ａを（可動側板４１の外周面４１ｃ）把持してもよい。こうして、側板形成部位７０の一端面７０ｂにより可動側板４１の一端面４１ａを形成するとともに、突出部６９の外端面６９ｂ及び内面によりボス４３を形成する。このとき、第１切削工程後の渦巻体形成部位７１を把持しているため、可動渦巻体４２に対してボス４３を直接的に形成することになり、両者の芯精度が高くなる。
【００３８】
こうしてボス４３の外周面４３ａ及び可動側板４１の外周面４１ｃに鋳造時の素地が残留された可動スクロール４を製造する。
この可動スクロール４を構成要素とするスクロール型圧縮機は、可動スクロール４のボス４３の外周面４３ａに素地が残留されているため、実施形態１と同様に小型化及び軽量化が実現されるとともに、可動側板４１の外周面４１ｃにも素地が残留されているため、切削容積が減少し、加工も容易になる。
【００３９】
したがって、このスクロール型圧縮機は実施形態１のものよりもさらに優れた効果を発揮発揮できることがわかる。
なお、上記実施形態においては、突出部の外端面に素地を残留させる構成も可能である。
また、請求項１、２、４、５記載の発明は、被駆動部としてピンが突出された可動スクロールを適用する場合にも有効である。
【００４０】
以上詳述したように、この実施例の可動スクロールは、被駆動部が薄肉でも十分な強度を確保することができるため、スクロール型流体機械の小型化及び軽量化を図ることができる。
特に、被駆動部がボスである可動スクロールは、ボスが薄肉でも十分な強度を確保し、軸受を介して可動スクロールを公転駆動できるため、スクロール型流体機械の小型化等の程度が大きく、極めて実用的である。
【００４１】
したがって、スクロール型流体機械にこれらの可動スクロールを採用すれば、例えば車両等への搭載性が向上する。
また、これらの可動スクロールは、素地を残留させているため、素地の部分を基準として欠陥の原因を早期に究明することができ、歩留りを向上させることもできる。
【００４２】
さらに、これらの可動スクロールは一体品の表面の一部を切削すれば得られるため、加工コストが低くなり、スクロール型流体機械の製造コストの低廉化を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の製造方法に係る砂型の断面図である。
【図２】実施形態１の製造方法に係る可動スクロールの断面図である。
【図３】実施形態１、２に係るスクロール型圧縮機の縦断面図である。
【図４】実施形態２の製造方法に係る可動スクロールの断面図である。
【図５】可動スクロールの断面図である。
【図６】従来の製造方法に係る砂型の断面図である。
【図７】従来の製造方法に係る可動スクロールの断面図である。
【符号の説明】
４…可動スクロール
４１…可動側板
３７…軸受
４３…ボス（被駆動部）
４２…可動渦巻体
４３ａ…ボスの外周面
４１ｃ…可動側板の外周面
Ｗ…一体品
６４、６８…本体部
６５、６９…突出部
６６、７０…側板形成部位
６７、７１…渦巻体形成部位
６６ａ、７０ａ…側板形成部位の外周面
６６ｂ、７０ｂ…側板形成部位の一端面
６５ａ、６９ａ…突出部の外周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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