JP2004138227A - 偏心スラスト軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が簡素で、旋回軸方向に薄く、しかも十分な負荷容量を有する偏心スラスト軸受を提供する。
【解決手段】固定側レース8と可動側レース9の両軌道面8a,9a間に多数の玉10を面状にランダム配置し、固定側レース8に対して可動側レース9を偏心旋回運動させる。
【選択図】 図2
【解決手段】固定側レース8と可動側レース9の両軌道面8a,9a間に多数の玉10を面状にランダム配置し、固定側レース8に対して可動側レース9を偏心旋回運動させる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスクロール圧縮機において偏心旋回運動する旋回部材を、固定部材上に支持するための偏心スラスト軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール圧縮機等において偏心旋回運動する旋回スクロール部材を、固定部材上に支持するために、偏心スラスト軸受が使用されている。このような偏心スラスト軸受には、転動体として玉を使用したもの(例えば、特許文献1参照。)や、中間レースを介してころを2段重ねで使用したもの(例えば、特許文献2参照。)がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−73967号公報(第3〜5頁、図2,図7,図11)
【特許文献2】
特開2001−73968号公報(第3〜4頁、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の偏心スラスト軸受において、玉を使用したものは、全体的な構造は比較的簡素であるが負荷容量が十分ではない。また、構造は比較的簡素とはいっても、玉を入れる円弧状のガイド孔を備えた保持器を製作しなければならない点では面倒である。一方、ころを使用したものは、負荷容量は大きいが旋回軸方向に分厚く、複雑な構造である。このように、従来の偏心スラスト軸受は、構造の簡素さと、旋回軸方向の薄さと、十分な負荷容量とをすべて備えることはできなかった。
【0005】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、構造が簡素で、旋回軸方向に薄く、しかも十分な負荷容量を有する偏心スラスト軸受を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の偏心スラスト軸受は、軌道面を有する固定側レースと、軌道面を有し、この軌道面を前記固定側レースの軌道面と対向させて配置され、前記固定側レースに対して偏心旋回運動する可動側レースと、前記両軌道面間に保持され、各軌道面に沿って面状にランダム配置された複数の転動体とを備えたものである(請求項1)。
上記のように構成された偏心スラスト軸受は、両軌道面間に転動体を保持するだけの簡素な構造である。また、転動体を、いずれかの方向へ整列配置するのではなく、面状にランダム配置する構成としたので、転動体を整列させるための溝が不要となる。しかも、多数の小さな転動体を面状に密集配置することにより、旋回軸方向に薄く構成されるとともに、十分な負荷容量が確保される。
【0007】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、転動体は玉であり、軌道面間に詰め込むことができる最大数より少ない数の玉が相互に近接した状態で配置されていてもよい(請求項2)。
この場合、玉と玉の間に隙間ができることにより、個々の玉が円滑に転動し得る。
【0008】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、旋回軸に対する径方向における転動体の移動可能範囲を画定して脱落を防止する脱落防止部が設けられていてもよい(請求項3)。
この場合、脱落防止部によって、転動体の移動は、一定の移動可能範囲に規制される。
【0009】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項3)において、脱落防止部は、固定側レース及び可動側レースの少なくとも一方から他方側へ旋回軸方向に突設した周壁状部であってもよい(請求項4)。
この場合、周壁状部によって、転動体の、旋回軸に対する径方向への移動可能範囲が画定される。
【0010】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、転動体が存在する両軌道面間の空間は、周方向に連続した一つの空間であってもよい(請求項5)。
この場合、転動体の配置に配慮する必要が無く、装着が極めて容易である。
【0011】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、複数の転動体を輪帯状の固体物に転動可能に埋め込んでもよい(請求項6)。
この場合、複数の転動体の相対的位置関係が固体物により固定される。従って、転動体同士の接触を回避することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の偏心スラスト軸受の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
図1において、スクロール圧縮機1は、固定部材であるハウジング2と、このハウジング2の上部に設けられた固定スクロール部材3と、上記ハウジング2の軸孔2a内に配置され、図の下端部がモータの出力軸(図示せず)に連結された回転軸4と、ラジアル軸受6を介して回転軸4の上端部4bに連結された旋回部材としての旋回スクロール部材5とを備えている。上記回転軸4は図示のようにクランク状に形成されており、その主軸部4aの旋回軸Aに対して上端部4bは偏心している。従って、主軸部4aが旋回軸Aを中心に回転すると、旋回スクロール部材5は偏心旋回運動をする。偏心スラスト軸受7は、偏心旋回運動する旋回スクロール部材5を、ハウジング2上に支持している。
【0013】
上記旋回スクロール部材5の上面5aには渦巻状の隔壁(旋回スクロール)5sが形成されており、この隔壁5sは、固定スクロール部材3の内面に同様に形成された渦巻状の隔壁(固定スクロール)3sと交互に入れ合う関係となる。これによって、冷媒を圧縮する圧縮室Pが固定スクロール部材3の内面3aと旋回スクロール部材5の上面5aとの間に形成され、旋回スクロール部材5の偏心旋回運動により、圧縮室Pが渦巻の中央側に追い込まれつつ、その容積が減少し、冷媒を圧縮するように構成されている。なお、圧縮された冷媒は最終的に、固定スクロール部材3の中央に設けられた吐出口3bから吐出される。
【0014】
次に、上記偏心スラスト軸受7の構造について詳細に説明する。図2は、偏心スラスト軸受7の平面図(左上部分のみ切裁。)である。
図において、偏心スラスト軸受7は、ハウジング2(図1)に固定される環状の固定側レース8と、旋回スクロール部材5(図1)に固定され、固定側レース8に対して偏心旋回運動する環状の可動側レース9と、転動体としての多数の玉10と、固定側レース8及び可動側レース9を互いに保持する複数(本例では4本)の保持ピン11とを備えている。
【0015】
図3の(a)及び(b)はそれぞれ、図2におけるA−A線断面図及びB−B線断面図である。図3の(a)に示すように、固定側レース8は断面形状が平底の皿状であり、底は軌道面8aである。また、軌道面8aに対して垂直に突設されている内外の周壁状部8bは、玉10が旋回軸に対する径方向に脱落するのを確実に防止する役目を果たしている。一方、可動側レース9は、断面が平板状で、固定側レース8の軌道面8aと対向する下面が軌道面9aとなっている。
【0016】
多数の玉10は、両軌道面8a,9aと内外の周壁状部8bとによって囲まれる空間(周方向に連続した一空間)に詰め込まれ、両軌道面8a,9a間に挟持されている。ここで、玉10は溝等に導かれて並ぶのではなく、任意に不規則に詰め込まれている。但し、玉10の身動きがとれないような又は旋回時に両軌道面8a,9aとすべり接触するような詰め方ではなく、詰め込み得る最大数より少ない数が詰め込まれて、相互に隙間ができ得る状態で近接している。こうして、多数の玉10は、両軌道面8a,9a間に保持され、軌道面8a,9aに沿って面状にランダム配置されている。面状に拡がって多数点在する玉10は全体として、スラスト荷重に対する負荷容量を十分に確保することができる。また、その反面、個々の玉10に要求される負荷容量は小さい。その結果、玉10を線状に単列又は複列配置する場合等と比較して、比較的小径な玉(例えば2〜3mm)を使用することが可能である。このことは、偏心スラスト軸受7の、旋回軸方向への薄型化に寄与する。
【0017】
また、図3の(b)に示す保持ピン11は、ピン軸部11cの上下端部に円形の上鍔部11a及び下鍔部11bを設けた(一体に設けるか若しくは別体を取り付けた)ものである。ピン軸部11cは、固定側レース8に設けられた孔8h及びこれに対応して可動側レース9にも設けられた孔9hに挿通され、上鍔部11aが可動側レース8を、下鍔部11bが固定側レース8を、それぞれ抜け防止程度に軽く押さえている。この保持ピン11の存在により、偏心スラスト軸受7は、スクロール圧縮機1(図1)に取り付けられる前の状態においても各部が分離することなく、一定の形を保持することができる。なお、図1には図示していないが、旋回スクロール部材5及びハウジング2には、上鍔部11a及び下鍔部11bに対する逃がし穴(ぬすみ)が設けられており、偏心スラスト軸受7の取り付けには支障が無い構造となっている。
【0018】
上記保持ピン11のピン軸部11cの外径は、可動側レース9の孔9h及び固定側レース8の孔8hの内径より所定寸法だけ細く設計されている。このため、固定側レース8に対して可動側レース9は、多数の玉10を転動させながら、旋回軸に直交する図2のXY平面に沿って任意の方向に所定範囲で移動することができる。従って、可動側レース9は固定側レース8に対して偏心旋回運動することができ、スクロール圧縮機1に装着された状態において、ハウジング2に対して旋回スクロール部材5を、偏心旋回自在に保持し、かつ、スラスト荷重を多数の玉10を介して支えることができる。
【0019】
上記のような偏心スラスト軸受7は、上述のように比較的小さな玉の使用により旋回軸方向に薄い構造となる。また、かかる小さな玉10であっても、多数存在することにより、全体として十分な負荷容量を確保することができる。
また、両レース8,9間に玉10を保持するだけの簡素な構成であるとともに、玉10の存在する空間は周方向に連続した一空間であるので玉配置に配慮する必要もなく、装着が極めて容易である。
また、固定側レース8に周壁状部8bを設けて玉10の脱落を確実に防止する構造としたので、保持器が不要となり、さらに構成が簡素である。また、固定側レース8には溝加工が不要であり、製作が容易である。
【0020】
なお、上記実施形態では、固定側レース8に玉10の脱落を防止する周壁状部8bを設けたが、このような脱落防止部は可動側レース9に設けてもよいし、必要により双方のレースに設けることもできる。また、必要に応じて別途、脱落防止部としての機能を有する保持器を設けてもよい。
【0021】
また、上記偏心スラスト軸受に使用する転動体は玉が好ましく、玉以外の転動体では滑らかな偏心旋回運動をさせることがやや困難であるが、他の転動体を必ずしも排除するものではない。例えば、短い小さなころを同様にランダム配置した場合には、転がり摩擦に滑り摩擦が加わるので滑らかな偏心旋回運動という点では劣るものの、構造が簡素で、旋回軸方向に薄く、さらに大きな負荷容量を確保することができるという作用効果を奏し得る。
【0022】
また、保持ピンの構造は種々の変形例があり、一方の軌道面に植設して他方の軌道面に逃がし孔を設ける構造でもよいし、図4のように両レースから突設させた釘のような形の保持ピン11X,11Yを相互に係合させてもよい。
また、上記実施形態における偏心スラスト軸受7は、固定側レース8及び可動側レース9を備えているが、各レースは旋回部材や固定部材に直接設けることも可能である。
【0023】
次に、第2の実施形態による偏心スラスト軸受について説明する。上記第1の実施形態では両軌道面と周壁状部とで囲まれた空間内に玉を配置する構成としたが、第2の実施形態では、この空間に、多数の玉を転動可能にランダムに埋め込んだ輪帯状の固体物を装着する。この場合、当該固体物は樹脂が好ましく、潤滑剤を含む固体潤滑材やポリマー潤滑材等からなる固体物がさらに好ましい。図5の(a)は、このような樹脂等からなる輪帯状の固体物21に多数の玉22を転動可能に埋め込んだ玉一体型保持器20の平面図である。ここで、玉22は相互に近接して、固体物21にランダムに埋め込まれている。但し、玉間には樹脂等が回り込んで相互には接触しない状態である。また、玉22は固体物21の表面及び裏面から少し露出している。
【0024】
上記のような玉一体型保持器20は、例えば図5の(b)に示す固定側レース8に収められる。固定側レース8は、第1の実施形態と同様に、断面が平底の皿状であり、周壁状部8bを有する。この周壁状部8bにより、玉一体型保持器20の移動範囲を規制することができる。また、玉一体型保持器20と周壁状部8bとの間には、径方向の両側に隙間Gが確保できるようになっている。
【0025】
図6の(a)は可動側レース9を載せた状態での断面図である。隙間Gは、可動側レース9の移動範囲に対応した距離又はそれ以上に確保されている。可動側レース9が偏心運動により径方向(図の左右方向)に移動すると、これに伴って玉一体型保持器20も移動するが、可動側レース9が移動限界に達して(b)の状態となっても玉一体型保持器20の左端部は周壁状部8bに当接しないか又は、可動側レース9が移動限界に達して(b)の状態となったとき、玉一体型保持器20の左端部が周壁状部8bに当接する。言い換えれば、玉一体型保持器20の左端部が周壁状部8bに当接した後さらに可動側レース9が同一方向へ移動することはない。従って、玉22と可動側レース9とは常に転がり接触となり、すべり接触の状態は生じない。このことは、径方向の反対側(図6の右方向)への移動に関しても同様である。
【0026】
上記のような玉一体型保持器20は、複数の玉22が相互に直接接触しない状態で相対的位置関係が固体物21により固定されている。従って、玉22同士の接触は回避され、可動側レース9の運動すなわち偏心スラスト軸受の運動が円滑になる。
【0027】
次に、上記のような玉一体型保持器20の具体例について述べる。玉一体型保持器20となるべき仮想の輪帯の内径をd、外径をDとすると、輪帯の面積Sは、
S=(π/4)・(D2−d2)
である。この輪帯に直径Daの玉を理想的に隙間無く整列配置(マトリクス状配置)したとすると、各玉は、辺の長さDaの正方形領域に内接する半径Da/2の円の関係で面積を占めるので、領域の占有率は(π・da2/4)/da2=π/4である。従って、全玉の投影面積は、(π/4)S、となる。そこで、上記整列配置の80%の密集度で玉を配置すると、全玉の投影面積Saは、
Sa=(π/4)S×0.8=(π2/20)(D2−d2)
である。この場合の玉の個数Zは、
Z=Sa/{(π/4)Da2}=(π/5)・{(D2−d2)/Da2}...(1)
である。従って、玉の個数Zは、(1)式に輪帯の内外径と、玉径とを代入して決定することができる。
【0028】
そこで、軸受内径60mm、軸受外径100mm、軸受に作用するアキシャル荷重5000Nの偏心スラスト軸受において、従来技術による比較例と、上記第2の実施形態に基づく実施例とを用意し、接触面圧を比較したところ以下の表1のようになった。なお、実施例の場合、輪帯の内径dは63mm、外径は97mmとする。
【0029】
【表1】
【0030】
表1より明らかなように、実施例は比較例に比べて圧倒的に多数の小さな玉を密集配置することにより、玉1個あたりの荷重を極端に小さくすることができる。また、その結果、接触面圧が比較例よりかなり低下している。なお、玉径の差4.7625(=7.9375−3.175)mmはそのまま、旋回軸方向への軸受の薄型化に寄与する。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の偏心スラスト軸受によれば、両軌道面間に転動体を保持するだけの簡素な構造となる。また、転動体を、いずれかの方向へ整列配置するのではなく、面状にランダム配置する構成としたので、転動体を整列させるための溝が不要となり、レースの構造が簡素である。しかも、多数の小さな転動体を面状に密集配置することができるので、旋回軸方向に薄く構成できるとともに、十分な負荷容量を確保することができる。
【0032】
請求項2の偏心スラスト軸受によれば、玉と玉の間に隙間ができることにより、個々の玉を円滑に転動させることができる。
【0033】
請求項3の偏心スラスト軸受によれば、脱落防止部によって、転動体の移動は、一定の移動可能範囲に規制されるので、軌道面間から径方向への転動体の脱落を確実に防止することができる。
【0034】
請求項4の偏心スラスト軸受によれば、周壁状部によって、転動体の、旋回軸に対する径方向への移動可能範囲が画定されるので、保持器を設けることなく、軌道面間からの転動体の脱落を確実に防止することができる。すなわち、保持器不要の簡素な構成となる。
【0035】
請求項5の偏心スラスト軸受によれば、転動体の装着が極めて容易である。
【0036】
請求項6の偏心スラスト軸受によれば、複数の転動体の相対的位置関係が固体物により固定されるので、転動体同士の接触を回避することができ、偏心スラスト軸受の運動が円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
【図2】上記偏心スラスト軸受の平面図(左上部分のみ切裁。)である。
【図3】(a)及び(b)はそれぞれ、図2におけるA−A線断面図及びB−B線断面図である。
【図4】保持ピンの他の構成を示す断面図である。
【図5】輪帯状の固体物に多数の玉を埋め込んだ玉一体型保持器の平面図、及び、これを固定側レースに収めた平面図である。
【図6】図5の玉一体型保持器を有する偏心スラスト軸受の断面図である。
【符号の説明】
7 偏心スラスト軸受
8 固定側レース
8a 軌道面
9 可動側レース
9a 軌道面
10 玉(転動体)
21 固体物
22 玉(転動体)
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスクロール圧縮機において偏心旋回運動する旋回部材を、固定部材上に支持するための偏心スラスト軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール圧縮機等において偏心旋回運動する旋回スクロール部材を、固定部材上に支持するために、偏心スラスト軸受が使用されている。このような偏心スラスト軸受には、転動体として玉を使用したもの(例えば、特許文献1参照。)や、中間レースを介してころを2段重ねで使用したもの(例えば、特許文献2参照。)がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−73967号公報(第3〜5頁、図2,図7,図11)
【特許文献2】
特開2001−73968号公報(第3〜4頁、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の偏心スラスト軸受において、玉を使用したものは、全体的な構造は比較的簡素であるが負荷容量が十分ではない。また、構造は比較的簡素とはいっても、玉を入れる円弧状のガイド孔を備えた保持器を製作しなければならない点では面倒である。一方、ころを使用したものは、負荷容量は大きいが旋回軸方向に分厚く、複雑な構造である。このように、従来の偏心スラスト軸受は、構造の簡素さと、旋回軸方向の薄さと、十分な負荷容量とをすべて備えることはできなかった。
【0005】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、構造が簡素で、旋回軸方向に薄く、しかも十分な負荷容量を有する偏心スラスト軸受を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の偏心スラスト軸受は、軌道面を有する固定側レースと、軌道面を有し、この軌道面を前記固定側レースの軌道面と対向させて配置され、前記固定側レースに対して偏心旋回運動する可動側レースと、前記両軌道面間に保持され、各軌道面に沿って面状にランダム配置された複数の転動体とを備えたものである(請求項1)。
上記のように構成された偏心スラスト軸受は、両軌道面間に転動体を保持するだけの簡素な構造である。また、転動体を、いずれかの方向へ整列配置するのではなく、面状にランダム配置する構成としたので、転動体を整列させるための溝が不要となる。しかも、多数の小さな転動体を面状に密集配置することにより、旋回軸方向に薄く構成されるとともに、十分な負荷容量が確保される。
【0007】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、転動体は玉であり、軌道面間に詰め込むことができる最大数より少ない数の玉が相互に近接した状態で配置されていてもよい(請求項2)。
この場合、玉と玉の間に隙間ができることにより、個々の玉が円滑に転動し得る。
【0008】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、旋回軸に対する径方向における転動体の移動可能範囲を画定して脱落を防止する脱落防止部が設けられていてもよい(請求項3)。
この場合、脱落防止部によって、転動体の移動は、一定の移動可能範囲に規制される。
【0009】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項3)において、脱落防止部は、固定側レース及び可動側レースの少なくとも一方から他方側へ旋回軸方向に突設した周壁状部であってもよい(請求項4)。
この場合、周壁状部によって、転動体の、旋回軸に対する径方向への移動可能範囲が画定される。
【0010】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、転動体が存在する両軌道面間の空間は、周方向に連続した一つの空間であってもよい(請求項5)。
この場合、転動体の配置に配慮する必要が無く、装着が極めて容易である。
【0011】
また、上記偏心スラスト軸受(請求項1)において、複数の転動体を輪帯状の固体物に転動可能に埋め込んでもよい(請求項6)。
この場合、複数の転動体の相対的位置関係が固体物により固定される。従って、転動体同士の接触を回避することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の偏心スラスト軸受の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
図1において、スクロール圧縮機1は、固定部材であるハウジング2と、このハウジング2の上部に設けられた固定スクロール部材3と、上記ハウジング2の軸孔2a内に配置され、図の下端部がモータの出力軸(図示せず)に連結された回転軸4と、ラジアル軸受6を介して回転軸4の上端部4bに連結された旋回部材としての旋回スクロール部材5とを備えている。上記回転軸4は図示のようにクランク状に形成されており、その主軸部4aの旋回軸Aに対して上端部4bは偏心している。従って、主軸部4aが旋回軸Aを中心に回転すると、旋回スクロール部材5は偏心旋回運動をする。偏心スラスト軸受7は、偏心旋回運動する旋回スクロール部材5を、ハウジング2上に支持している。
【0013】
上記旋回スクロール部材5の上面5aには渦巻状の隔壁(旋回スクロール)5sが形成されており、この隔壁5sは、固定スクロール部材3の内面に同様に形成された渦巻状の隔壁(固定スクロール)3sと交互に入れ合う関係となる。これによって、冷媒を圧縮する圧縮室Pが固定スクロール部材3の内面3aと旋回スクロール部材5の上面5aとの間に形成され、旋回スクロール部材5の偏心旋回運動により、圧縮室Pが渦巻の中央側に追い込まれつつ、その容積が減少し、冷媒を圧縮するように構成されている。なお、圧縮された冷媒は最終的に、固定スクロール部材3の中央に設けられた吐出口3bから吐出される。
【0014】
次に、上記偏心スラスト軸受7の構造について詳細に説明する。図2は、偏心スラスト軸受7の平面図(左上部分のみ切裁。)である。
図において、偏心スラスト軸受7は、ハウジング2(図1)に固定される環状の固定側レース8と、旋回スクロール部材5(図1)に固定され、固定側レース8に対して偏心旋回運動する環状の可動側レース9と、転動体としての多数の玉10と、固定側レース8及び可動側レース9を互いに保持する複数(本例では4本)の保持ピン11とを備えている。
【0015】
図3の(a)及び(b)はそれぞれ、図2におけるA−A線断面図及びB−B線断面図である。図3の(a)に示すように、固定側レース8は断面形状が平底の皿状であり、底は軌道面8aである。また、軌道面8aに対して垂直に突設されている内外の周壁状部8bは、玉10が旋回軸に対する径方向に脱落するのを確実に防止する役目を果たしている。一方、可動側レース9は、断面が平板状で、固定側レース8の軌道面8aと対向する下面が軌道面9aとなっている。
【0016】
多数の玉10は、両軌道面8a,9aと内外の周壁状部8bとによって囲まれる空間(周方向に連続した一空間)に詰め込まれ、両軌道面8a,9a間に挟持されている。ここで、玉10は溝等に導かれて並ぶのではなく、任意に不規則に詰め込まれている。但し、玉10の身動きがとれないような又は旋回時に両軌道面8a,9aとすべり接触するような詰め方ではなく、詰め込み得る最大数より少ない数が詰め込まれて、相互に隙間ができ得る状態で近接している。こうして、多数の玉10は、両軌道面8a,9a間に保持され、軌道面8a,9aに沿って面状にランダム配置されている。面状に拡がって多数点在する玉10は全体として、スラスト荷重に対する負荷容量を十分に確保することができる。また、その反面、個々の玉10に要求される負荷容量は小さい。その結果、玉10を線状に単列又は複列配置する場合等と比較して、比較的小径な玉(例えば2〜3mm)を使用することが可能である。このことは、偏心スラスト軸受7の、旋回軸方向への薄型化に寄与する。
【0017】
また、図3の(b)に示す保持ピン11は、ピン軸部11cの上下端部に円形の上鍔部11a及び下鍔部11bを設けた(一体に設けるか若しくは別体を取り付けた)ものである。ピン軸部11cは、固定側レース8に設けられた孔8h及びこれに対応して可動側レース9にも設けられた孔9hに挿通され、上鍔部11aが可動側レース8を、下鍔部11bが固定側レース8を、それぞれ抜け防止程度に軽く押さえている。この保持ピン11の存在により、偏心スラスト軸受7は、スクロール圧縮機1(図1)に取り付けられる前の状態においても各部が分離することなく、一定の形を保持することができる。なお、図1には図示していないが、旋回スクロール部材5及びハウジング2には、上鍔部11a及び下鍔部11bに対する逃がし穴(ぬすみ)が設けられており、偏心スラスト軸受7の取り付けには支障が無い構造となっている。
【0018】
上記保持ピン11のピン軸部11cの外径は、可動側レース9の孔9h及び固定側レース8の孔8hの内径より所定寸法だけ細く設計されている。このため、固定側レース8に対して可動側レース9は、多数の玉10を転動させながら、旋回軸に直交する図2のXY平面に沿って任意の方向に所定範囲で移動することができる。従って、可動側レース9は固定側レース8に対して偏心旋回運動することができ、スクロール圧縮機1に装着された状態において、ハウジング2に対して旋回スクロール部材5を、偏心旋回自在に保持し、かつ、スラスト荷重を多数の玉10を介して支えることができる。
【0019】
上記のような偏心スラスト軸受7は、上述のように比較的小さな玉の使用により旋回軸方向に薄い構造となる。また、かかる小さな玉10であっても、多数存在することにより、全体として十分な負荷容量を確保することができる。
また、両レース8,9間に玉10を保持するだけの簡素な構成であるとともに、玉10の存在する空間は周方向に連続した一空間であるので玉配置に配慮する必要もなく、装着が極めて容易である。
また、固定側レース8に周壁状部8bを設けて玉10の脱落を確実に防止する構造としたので、保持器が不要となり、さらに構成が簡素である。また、固定側レース8には溝加工が不要であり、製作が容易である。
【0020】
なお、上記実施形態では、固定側レース8に玉10の脱落を防止する周壁状部8bを設けたが、このような脱落防止部は可動側レース9に設けてもよいし、必要により双方のレースに設けることもできる。また、必要に応じて別途、脱落防止部としての機能を有する保持器を設けてもよい。
【0021】
また、上記偏心スラスト軸受に使用する転動体は玉が好ましく、玉以外の転動体では滑らかな偏心旋回運動をさせることがやや困難であるが、他の転動体を必ずしも排除するものではない。例えば、短い小さなころを同様にランダム配置した場合には、転がり摩擦に滑り摩擦が加わるので滑らかな偏心旋回運動という点では劣るものの、構造が簡素で、旋回軸方向に薄く、さらに大きな負荷容量を確保することができるという作用効果を奏し得る。
【0022】
また、保持ピンの構造は種々の変形例があり、一方の軌道面に植設して他方の軌道面に逃がし孔を設ける構造でもよいし、図4のように両レースから突設させた釘のような形の保持ピン11X,11Yを相互に係合させてもよい。
また、上記実施形態における偏心スラスト軸受7は、固定側レース8及び可動側レース9を備えているが、各レースは旋回部材や固定部材に直接設けることも可能である。
【0023】
次に、第2の実施形態による偏心スラスト軸受について説明する。上記第1の実施形態では両軌道面と周壁状部とで囲まれた空間内に玉を配置する構成としたが、第2の実施形態では、この空間に、多数の玉を転動可能にランダムに埋め込んだ輪帯状の固体物を装着する。この場合、当該固体物は樹脂が好ましく、潤滑剤を含む固体潤滑材やポリマー潤滑材等からなる固体物がさらに好ましい。図5の(a)は、このような樹脂等からなる輪帯状の固体物21に多数の玉22を転動可能に埋め込んだ玉一体型保持器20の平面図である。ここで、玉22は相互に近接して、固体物21にランダムに埋め込まれている。但し、玉間には樹脂等が回り込んで相互には接触しない状態である。また、玉22は固体物21の表面及び裏面から少し露出している。
【0024】
上記のような玉一体型保持器20は、例えば図5の(b)に示す固定側レース8に収められる。固定側レース8は、第1の実施形態と同様に、断面が平底の皿状であり、周壁状部8bを有する。この周壁状部8bにより、玉一体型保持器20の移動範囲を規制することができる。また、玉一体型保持器20と周壁状部8bとの間には、径方向の両側に隙間Gが確保できるようになっている。
【0025】
図6の(a)は可動側レース9を載せた状態での断面図である。隙間Gは、可動側レース9の移動範囲に対応した距離又はそれ以上に確保されている。可動側レース9が偏心運動により径方向(図の左右方向)に移動すると、これに伴って玉一体型保持器20も移動するが、可動側レース9が移動限界に達して(b)の状態となっても玉一体型保持器20の左端部は周壁状部8bに当接しないか又は、可動側レース9が移動限界に達して(b)の状態となったとき、玉一体型保持器20の左端部が周壁状部8bに当接する。言い換えれば、玉一体型保持器20の左端部が周壁状部8bに当接した後さらに可動側レース9が同一方向へ移動することはない。従って、玉22と可動側レース9とは常に転がり接触となり、すべり接触の状態は生じない。このことは、径方向の反対側(図6の右方向)への移動に関しても同様である。
【0026】
上記のような玉一体型保持器20は、複数の玉22が相互に直接接触しない状態で相対的位置関係が固体物21により固定されている。従って、玉22同士の接触は回避され、可動側レース9の運動すなわち偏心スラスト軸受の運動が円滑になる。
【0027】
次に、上記のような玉一体型保持器20の具体例について述べる。玉一体型保持器20となるべき仮想の輪帯の内径をd、外径をDとすると、輪帯の面積Sは、
S=(π/4)・(D2−d2)
である。この輪帯に直径Daの玉を理想的に隙間無く整列配置(マトリクス状配置)したとすると、各玉は、辺の長さDaの正方形領域に内接する半径Da/2の円の関係で面積を占めるので、領域の占有率は(π・da2/4)/da2=π/4である。従って、全玉の投影面積は、(π/4)S、となる。そこで、上記整列配置の80%の密集度で玉を配置すると、全玉の投影面積Saは、
Sa=(π/4)S×0.8=(π2/20)(D2−d2)
である。この場合の玉の個数Zは、
Z=Sa/{(π/4)Da2}=(π/5)・{(D2−d2)/Da2}...(1)
である。従って、玉の個数Zは、(1)式に輪帯の内外径と、玉径とを代入して決定することができる。
【0028】
そこで、軸受内径60mm、軸受外径100mm、軸受に作用するアキシャル荷重5000Nの偏心スラスト軸受において、従来技術による比較例と、上記第2の実施形態に基づく実施例とを用意し、接触面圧を比較したところ以下の表1のようになった。なお、実施例の場合、輪帯の内径dは63mm、外径は97mmとする。
【0029】
【表1】
【0030】
表1より明らかなように、実施例は比較例に比べて圧倒的に多数の小さな玉を密集配置することにより、玉1個あたりの荷重を極端に小さくすることができる。また、その結果、接触面圧が比較例よりかなり低下している。なお、玉径の差4.7625(=7.9375−3.175)mmはそのまま、旋回軸方向への軸受の薄型化に寄与する。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の偏心スラスト軸受によれば、両軌道面間に転動体を保持するだけの簡素な構造となる。また、転動体を、いずれかの方向へ整列配置するのではなく、面状にランダム配置する構成としたので、転動体を整列させるための溝が不要となり、レースの構造が簡素である。しかも、多数の小さな転動体を面状に密集配置することができるので、旋回軸方向に薄く構成できるとともに、十分な負荷容量を確保することができる。
【0032】
請求項2の偏心スラスト軸受によれば、玉と玉の間に隙間ができることにより、個々の玉を円滑に転動させることができる。
【0033】
請求項3の偏心スラスト軸受によれば、脱落防止部によって、転動体の移動は、一定の移動可能範囲に規制されるので、軌道面間から径方向への転動体の脱落を確実に防止することができる。
【0034】
請求項4の偏心スラスト軸受によれば、周壁状部によって、転動体の、旋回軸に対する径方向への移動可能範囲が画定されるので、保持器を設けることなく、軌道面間からの転動体の脱落を確実に防止することができる。すなわち、保持器不要の簡素な構成となる。
【0035】
請求項5の偏心スラスト軸受によれば、転動体の装着が極めて容易である。
【0036】
請求項6の偏心スラスト軸受によれば、複数の転動体の相対的位置関係が固体物により固定されるので、転動体同士の接触を回避することができ、偏心スラスト軸受の運動が円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
【図2】上記偏心スラスト軸受の平面図(左上部分のみ切裁。)である。
【図3】(a)及び(b)はそれぞれ、図2におけるA−A線断面図及びB−B線断面図である。
【図4】保持ピンの他の構成を示す断面図である。
【図5】輪帯状の固体物に多数の玉を埋め込んだ玉一体型保持器の平面図、及び、これを固定側レースに収めた平面図である。
【図6】図5の玉一体型保持器を有する偏心スラスト軸受の断面図である。
【符号の説明】
7 偏心スラスト軸受
8 固定側レース
8a 軌道面
9 可動側レース
9a 軌道面
10 玉(転動体)
21 固体物
22 玉(転動体)
Claims (6)
- 軌道面を有する固定側レースと、
軌道面を有し、この軌道面を前記固定側レースの軌道面と対向させて配置され、前記固定側レースに対して偏心旋回運動する可動側レースと、
前記両軌道面間に保持され、各軌道面に沿って面状にランダム配置された複数の転動体と
を備えたことを特徴とする偏心スラスト軸受。 - 前記転動体は玉であり、前記軌道面間に詰め込むことができる最大数より少ない数の玉が相互に近接した状態で配置されている請求項1記載の偏心スラスト軸受。
- 旋回軸に対する径方向における前記転動体の移動可能範囲を画定して脱落を防止する脱落防止部が設けられている請求項1記載の偏心スラスト軸受。
- 前記脱落防止部は、前記固定側レース及び可動側レースの少なくとも一方から他方側へ旋回軸方向に突設した周壁状部である請求項3記載の偏心スラスト軸受。
- 前記転動体が存在する前記両軌道面間の空間は、周方向に連続した一つの空間である請求項1記載の偏心スラスト軸受。
- 前記複数の転動体を輪帯状の固体物に転動可能に埋め込んだ請求項1記載の偏心スラスト軸受。
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