JP2010014022A - 回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材とより硬度の高い高硬度材からなる外径側部材を備えた回転機械において、耐久性や耐摩耗性を維持しつつ、軽量化および低コスト化を実現する。
【解決手段】相対的に回転される、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材とより硬度の高い高硬度材からなる外径側部材との間に、円周方向に配列されたニードルと該ニードルの保持具とを備えたニードルベアリングを介装した回転機械であって、該ニードルベアリングを、前記保持具が前記内径側部材の外周面に嵌着され、ニードルが前記外径側部材の内周面に転動自在に直接当接される構造に構成したことを特徴とする回転機械。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転機械に関し、とくに、低コスト化、軽量化が要求される車両空調装置用スクロール型圧縮機等に好適な回転機械の軸受部構造に関する。

回転機械、例えば、低コスト化や軽量化の要求の強い車両空調装置用圧縮機としてのスクロール型圧縮機においては、回転駆動軸のクランクシャフト部と可動スクロールの駆動力入力側ボス部との間には、通常ニードルベアリングが介装されている。このようなスクロール型圧縮機の回転軸受部、とくに上記ニードルベアリング装着部においては、このベアリング部およびその周回部の耐久性、軽量化、低コスト化などが課題となる。例えば、特許文献１には、スクロール型圧縮機において、可動スクロール部材の中心軸と駆動シャフトの中心軸とが互いに傾斜を有するように設計することで、ドライブベアリング（ニードルベアリング）の耐久性を向上させるとともにコストダウンを図った構造が示されている。このようなスクロール型圧縮機、とくに車両空調装置用圧縮機として使用されるスクロール型圧縮機においては、軽量化を達成するため、可動スクロール部は軽量かつ加工が容易なアルミニウム系材料で形成されていることが多い。

しかしながら、ニードルベアリングのニードルは、高い耐摩耗性や剛性を得るために通常高硬度材（とくに鋼材）で形成されるが、比較的低硬度材であるアルミニウム系材料で構成された可動スクロールが、高硬度材からなるニードルベアリングのニードルと直接当接すると、ニードルによって可動スクロールの当接部が摩耗し、可動スクロールの耐用年数の低下や、所望しない形態への摩耗による動作の不安定化を招くおそれがある。このため、従来の技術では、可動スクロールのボス部に鉄製のカラーを嵌着し、このカラーをニードルと当接させることで可動スクロールの摩耗を防止している。しかしながら、この方法はカラーの追加による圧縮機の重量増加、およびカラーの部品コストや装着コストの増加による製造コストの上昇を招いており、とくに軽量化、低コスト化が要求される車両空調装置用スクロール型圧縮機において大きな課題となっていた。
特開２００１−２０８７６号公報

そこで本発明の課題は、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材とより硬度の高い高硬度材からなる外径側部材を備えた、スクロール型圧縮機に代表される回転機械において、ニードルベアリング部の耐久性や耐摩耗性を維持しつつ、軽量化および低コスト化を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る回転機械は、相対的に回転される、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材とより硬度の高い高硬度材からなる外径側部材との間に、円周方向に配列されたニードルと該ニードルの保持具とを備えたニードルベアリングを介装した回転機械であって、前記ニードルベアリングを、前記保持具が前記内径側部材の外周面に嵌着され、前記ニードルが前記外径側部材の内周面に転動自在に直接当接される構造に構成したことを特徴とするものからなる。

このような回転機械においては、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材の外周面にニードルベアリングの保持具が嵌着されており、内径側部材はニードルベアリングの保持具と一体的に動作可能（例えば、一体的に回転可能）であるので、内径側部材の外周面は、ニードルに直接接触することはなく、ニードル自体の転動および回転ニードルとの接触による摩擦は発生せず、該摩擦による影響を実質的に受けないことになる。このため、従来のように内径側部材の外周面に摩耗防止用のカラーを装着する必要はなくなり、その分回転機械の軽量化を実現することができ、かつ、カラーの部品コストや装着コストを削減することが可能となる。一方、ニードルベアリングに設けられている円周方向に配列されたニードルは、高硬度材からなる外径側部材の内周面に直接当接するが、高硬度材同士の接触であるから、ニードルが転動しても両者間の摩耗が抑制され、回転機械のこの部分における耐久性は従来同様の水準に維持される。

上記のような内径側部材と外径側部材を構成する具体的素材の種類については、とくに限定されるものではないが、内径側部材をアルミニウム系材料で構成し、外径側部材を鉄系材料で構成することが好ましい。内径側部材を軽量かつ加工容易なアルミニウム系材料で構成することにより、内径側部材の加工コストを抑えつつ軽量化を達成することが可能となる。また、外径側部材を低コストかつ高硬度である鉄系材料で構成することにより、外径側部材のコスト削減および高耐久性を実現することができる。

本発明に係るニードルベアリング部の構造は、あらゆる種類の回転機械に適用することが可能であるが、代表的には、圧縮機、中でもスクロール型圧縮機に適用することが可能である。したがって、本発明に係る回転機械の構造は、とくに限定しないものの、たとえば、内径側部材が、自転を阻止された状態で旋回運動を行う可動スクロールのボス部、外径側部材が、圧縮機の回転駆動軸の前記可動スクロールのボス部に動力を伝達するクランクシャフト部からなるスクロール型圧縮機として構成することができる。このような機構を有する圧縮機に本発明を適用することにより、圧縮機の耐久性を維持しつつ、圧縮機の軽量化、低コスト化を実現することが可能になる。

また、上述の如く、本発明に係る回転機械構造を採用して構成された圧縮機は、とくに限定されるものではないが、車両空調装置用圧縮機として用いて好適なものである。すなわち、軽量化・低コスト化の要求が強い車両空調装置用圧縮機においてとくに有用である。

このように、本発明に係る圧縮機によれば、内径側部材の外周面に摩耗防止用のカラーを装着する必要がないため、カラーの部品コストや装着コストを削減することができ、摩擦部品の耐用期間を従来同様の水準に維持しつつ、回転機械の軽量化および低コスト化を実現することが可能となる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る回転機械としてのスクロール型圧縮機の一例を示しており、とくに、内径側部材が、自転を阻止された状態で旋回運動を行う可動スクロールのボス部、外径側部材が、圧縮機の回転駆動軸の前記可動スクロールのボス部に動力を伝達するクランクシャフト部からなるスクロール型圧縮機を示している。

図１において、スクロール型圧縮機１は、固定スクロール２と、回転を阻止された状態で固定スクロール２に対し旋回運動を行う、可動スクロール３からなるスクロール機構４を有しており、スクロール機構４により流体の圧縮動作が行われる。可動スクロール３には、外部駆動源（図示略）からの回転駆動力が駆動軸５を介して伝達される。駆動軸５と可動スクロール３との間には、可動スクロール３を固定スクロール２に対して旋回運動させるために、より硬度の高い高硬度材としての鉄系材料からなる外径側部材としての、駆動軸５と一体に形成されたクランクシャフト６と、より硬度の低い低硬度材としてのアルミニウム系材料からなる可動スクロール３のボス部１４が介在されている。吸入室７からスクロール機構４へと導入された媒体（例えば、冷媒）は、可動スクロール３の旋回運動を介して固定スクロール２との間に形成される圧縮室内で圧縮され、径方向中央部に設けられた吐出孔８より吐出室９へと吐出される。

図１におけるスクロール型圧縮機では、本発明に係る構造として、ニードルベアリング１０を有している。ニードルベアリング１０は、より硬度の高い高硬度材からなる外径側部材としてのクランクシャフト６の内周面１３に直接当接しているニードル１１と、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材としての可動スクロール３のボス部１４に嵌着されているニードル保持具１２からなる。図１において、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材としての可動スクロール３は、そのボス部１４に嵌着されているニードルベアリング１０のニードル保持具１２と一体的に動作可能である。ボス部１４は、嵌着されているニードル保持具１２に対して相対移動を行わず、かつニードル１１はボス部１４には接触しないため、摩擦に起因するボス部１４の摩耗は防止されており、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材としての可動スクロール３の耐久性が向上している。一方、ニードルベアリング１０に備えられたニードル１１は、より硬度の高い高硬度材からなる外径側部材としてのクランクシャフト６の内周面１３に対して転動自在に直接当接しており、高硬度材同士の当接となるから、この間に保持具やカラーが介装されていない場合でも、従来同様の耐摩耗性と耐用期間を確保することが可能である。すなわち、スクロール型圧縮機１においては、従来機構で必要であった摩耗防止用のカラーを装着する必要がないため、圧縮機の軽量化を実現することができ、カラーの部品コストや装着コストを削減することが可能である。

図２に、比較のため、従来のスクロール型圧縮機の一例を示す。図２に示すスクロール型圧縮機１ａにおいて、ニードルベアリング１０ａのニードル保持具１２ａは、より硬度の高い高硬度材からなる外径側部材としてのクランクシャフト６ａの内周面１３ａに嵌着されており、ニードルベアリング１０ａのニードル１１ａは、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材としての可動スクロール３ａのボス部１４ａに嵌着された、高硬度材からなるカラー１５の外周面に対して相対回転自在に当接している。その他の構成は、実質的に図１に示したものと同じであるので、図１と同一の符号にａを付加したものを付すことにより説明を省略する。

図２において、より硬度の低い低硬度材からなるボス部１４ａには、高硬度材からなるカラー１５が一体的に嵌着されており、かつ、より硬度の高い高硬度材からなる外径側部材としてのクランクシャフト６ａの内周面１３ａには、ニードルベアリング１０ａのニードル保持具１２ａが嵌着されているので、この２つの当接面においては相対回転時の摩擦に起因する摩耗が防止されている。ニードルベアリング１０ａに備えられたニードル１１ａに対しては、高硬度材からなるカラー１５が相対回転可能な状態で当接されており、このカラー１５が相対回転時の摩擦に対する耐摩耗性および耐久性を確保している。図１と比較すると、図２に示すスクロール型圧縮機１ａにおいては、カラー１５の装着により圧縮機の重量が増加しており、さらにカラー１５の部品コストおよび装着コストを追加する必要がある。

本発明に係る回転機械の構造はあらゆる分野に適用可能であり、とくに、低コスト化、軽量化が要求される車両空調装置用スクロール型圧縮機に好適である。

本発明に係る回転機械の一例としてのスクロール型圧縮機の縦断面図である。 比較のために示した、従来のスクロール型圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１ 回転機械としてのスクロール型圧縮機
２ 固定スクロール
３ 可動スクロール
４ スクロール機構
５ 駆動軸
６ より硬度の高い高硬度材からなる外径側部材としてのクランクシャフト
７ 吸入室
８ 吐出孔
９ 吐出室
１０ ニードルベアリング
１１ ニードル
１２ ニードル保持具
１３ 内周面
１４ より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材としての可動スクロールのボス部
１５ カラー

Claims (5)

1. 相対的に回転される、より硬度の低い低硬度材からなる内径側部材とより硬度の高い高硬度材からなる外径側部材との間に、円周方向に配列されたニードルと該ニードルの保持具とを備えたニードルベアリングを介装した回転機械において、前記ニードルベアリングを、前記保持具が前記内径側部材の外周面に嵌着され、前記ニードルが前記外径側部材の内周面に転動自在に直接当接される構造に構成したことを特徴とする回転機械。
2. 前記内径側部材がアルミニウム系材料で構成され、前記外径側部材が鉄系材料で構成されている、請求項１に記載の回転機械。
3. 圧縮機からなる、請求項１または２に記載の回転機械。
4. 前記圧縮機がスクロール型圧縮機からなり、前記内径側部材が、自転を阻止された状態で旋回運動を行う可動スクロールのボス部、前記外径側部材が、圧縮機の回転駆動軸の前記可動スクロールのボス部に動力を伝達するクランクシャフト部からなる、請求項３に記載の回転機械。
5. 車両空調装置用圧縮機からなる、請求項３または４に記載の回転機械。
   

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