JP3604458B2 - 斜板式圧縮機用のスラストころ軸受 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸に固着される斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復動作させる斜板式圧縮機の前記斜板と非回転のシリンダとの間に設けられるスラストころ軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の斜板式圧縮機として、例えば実願昭61−171406号(実開昭63−78177号公報)のマイクロフィルムや実願平2−12736号(実開平3−104525号公報)のマイクロフィルムなどに示すようなものがある。
【0003】
一般的に、斜板式圧縮機の斜板を支持するスラストころ軸受の支持形態としては、斜板の受け座に対して一方レースの外面の外径側を、また、シリンダの受け座に対して他方レースの外面の内径側を、それぞれ部分的に当接させる片当たり支持形態が採用されている。
【0004】
そして、スラストころ軸受に取付誤差やピストンの荷重変動に伴う振動発生を抑制する目的から、一方レースの外径側を他方レース側へ、また、他方レースの内径側を一方レース側へそれぞれ所要量押圧する状態に設定することにより、スラストころ軸受に対して所要のアキシャル荷重からなる予圧を与えている。このような組み付け状態では、スラストころ軸受の内径が軸方向一方側に、外径側が軸方向他方側にと、若干ではあるが偏り、円錐形にたわんでいる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例のスラストころ軸受では、次のような問題がある。
【0006】
つまり、斜板式圧縮機では、そのピストンの動きに伴いスラストころ軸受に対して作用するアキシャル方向の負荷が増減変動するために、スラストころ軸受の両レースのたわみ量が時事刻々と変動することになる。しかも、このたわみ量は、一方レースの外径側と他方レースの内径側とで若干の差を生じることが分かっている。このために、ころとレースとの局部に対する過大負荷によるエッジロードが発生しやすくなるなど、軸受機能や寿命の低下につながる。
【0007】
これに対して、ころにクラウニングを施すことが考えられている。このクラウニングにも、従来から、ころの全長にわたって連続的に形成するフルクラウニングと、ころの両端にのみ部分的に形成する部分クラウニングとがある。
【0008】
しかしながら、前者は、最大たわみ時の局部負荷を無くす場合に有効であるものの、たわみ量が減少すると接触面圧が高くなるために短寿命となりやすくなる。一方の後者は、常用のたわみ時に長寿命とする場合に有効であるものの、最大たわみ時にころ端部への負荷が過大になるために短寿命となりやすくなる。
【0009】
したがって、本発明の目的は、斜板式圧縮機用のスラストころ軸受において、レースのたわみの変動にかかわらず、軸受機能の安定化と寿命の向上を図ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸に固着される斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復動作させる斜板式圧縮機の前記斜板と非回転のシリンダとの間に設けられるスラストころ軸受において、次のように構成した。
【0011】
本発明では、前記斜板の受け座に対して、外面の内径側または外径側のいずれか一方が部分的に当接される第1レースと、非回転のシリンダの受け座に対して、外面の外径側または内径側のいずれか一方が部分的に当接される第2レースと、両レースに挟まれる複数のころとを備え、かつ、ころの長手方向中間部分には、レースのたわみが小さいときに接触面圧を小さくする曲率の小さな第1のクラウニングが形成されていて、ころの長手方向両端部分には、斜板回転に伴うレースのたわみ時の湾曲形状に近似する放物線に沿う第2のクラウニングが形成されている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図1ないし図5に示す実施例に基づいて説明する。
【0013】
図1ないし図5は本発明の一実施例にかかり、図1は、斜板式圧縮機の縦断面図、図2は、斜板式圧縮機の斜板の支持部の縦断面図、図3は、斜板支持用のスラストころ軸受に備えるころのクラウニングの説明図、図4は、スラストころ軸受の組み付け状態を示す上半分の縦断面図、図5は、スラストころ軸受のアキシャル荷重とレースたわみ量との関係を示すグラフである。
【0014】
図例の斜板式圧縮機1において、2,3は二つのシリンダ、4,5はシリンダヘッド、6は二つのシリンダ2,3の間に跨がって配されるピストン、7は駆動用の回転軸、8は回転軸7に外嵌固定されかつ外周がボール9およびシュー10を介してピストン6に係合される斜板、11は回転軸支持用のラジアルころ軸受、12は斜板支持用のスラストころ軸受、13はサイドカバーである。
【0015】
前述の二つのシリンダ2,3の内径側の円筒部のそれぞれ斜板8寄りの端面において内周側には、スラストころ軸受12の受け座としての環状凸部14,15が形成されている。
【0016】
また、斜板8のボス部16の両端面において外周側には、スラストころ軸受12の受け座としての環状凸部17,18が形成されている。
【0017】
スラストころ軸受12は、軸方向に対向配置される第1、第2のレース19,20と、両レース19,20の間に保持器21で保持される複数のころ22とを備えている。これら両レース19,20およびころ22は、軸受鋼などの高炭素鋼系材料に浸炭窒化または窒化などの処理を施して、表面部の基質を内部より高炭素・高窒素とするとともに、表面部に炭・窒化物を形成させ、焼入れを行うことにより、耐摩耗性を向上して長寿命化を図っている。
【0018】
さらに、ころ22の外周面には、それぞれ、クラウニングが施されている。具体的に、図3に示すように、ころ22の長手方向中間部分E1には、両レース19,20のたわみが小さいときに接触面圧を小さくする曲率の小さな第1のクラウニング23が形成されていて、ころ22の長手方向両端部分E2,E2には、斜板8の回転に伴う両レース19,20のたわみ時の湾曲形状に近似する放物線(Y=aX2、aは定数)に沿う第2のクラウニング24が形成されている。なお、第1のクラウニング23の最小径部位から最大径部位までの膨出寸法dは、1μm以下に設定するのが好ましい。そして、第1のクラウニング23と第2のクラウニング24との継ぎ目についても、滑らかな曲線となっている。
【0019】
このスラストころ軸受12の第1レース19の外面(斜板8のボス部16の端面に対向する面)において外径側は、ボス部16の環状凸部17,18に対して部分的に当接させられており、一方、第2レース20の外面(シリンダ2,3の端面に対向する面)において内径側は、シリンダ2,3の環状凸部14,15に対して部分的に当接させられている。そして、第1レース19の外径側を第2レース20側(矢印A側)へ、また、第2レース20の内径側を第1レース19側(矢印B側)へ、それぞれ所要量押圧する状態に組み付けることにより、所要のアキシャル荷重からなる予圧を与えている。この組み付け状態では、図4に示すように、スラストころ軸受12がほぼ円錐形に弾性的にたわんでいる。図では、たわみを誇張して表している。
【0020】
ところで、前述のたわみは、図5のグラフに示すように、第1レース19の外径側と第2レース20の内径側とで若干の差を生じる。また、ピストン6によるアキシャル方向の負荷の変動でもって両レース19,20のたわみ量が増減変動することになる。これらの現象は、避けられない。しかしながら、本実施例の場合では、ころ22に両レース19,20のたわみを考慮した特殊なクラウニング23,24を施しているので、たわみ量が比較的小さいときには、ころ22の長手方向中間部分E1と両レース19,20との接触面圧を低く保つことができ、軸受性能の安定化を達成できるようになる。一方、たわみ量が最大のときには、ころ22の端部にかかる負荷を軽減してエッジロードの発生を阻止することができ、寿命向上を達成できるようになる。
【0021】
このように、両レース19,20のたわみ量が変動しても、その変動に応じて、ころ22と両レース19,20との局部に対する過大負荷の発生を抑制できるようになる。そして、ころ22および両レース19,20を前述したように耐摩耗性を向上させているから、前述したクラウニング23,24の作用、効果とあいまって、軸受機能の安定化と長寿命化を達成できるようになる。
【0022】
【発明の効果】
本発明では、要するに、ころの全長にクラウニングを形成するのであるが、このクラウニングとして、ころの長手方向中間部分と両端部分とで異なる曲率の曲線からなる二種の特殊なものを組み合わせた構成としている。
【0023】
したがって、本発明のスラストころ軸受では、斜板式圧縮機からの影響によってレースのたわみ量が変動しても、その変動に応じて、ころとレースとの局部に対する過大負荷の発生を抑制できるようになり、軸受機能の安定化と寿命の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のスラストころ軸受を備える斜板式圧縮機の縦断面図
【図2】図1の斜板式圧縮機の斜板の支持部の縦断面図
【図3】斜板支持用のスラストころ軸受に備えるころのクラウニングの説明図
【図4】スラストころ軸受の取付形態を示す上半分の縦断面図
【図5】スラストころ軸受のアキシャル荷重とレースたわみ量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 斜板式圧縮機
2,3 シリンダ
7 回転軸
8 斜板
12 スラストころ軸受
14,15 シリンダの環状凸部
17,18 斜板の環状凸部
19 第1レース
20 第2レース
22 ころ
23 第1のクラウニング
24 第2のクラウニング
Claims (1)
- 回転軸に固着される斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復動作させる斜板式圧縮機の前記斜板と非回転のシリンダとの間に設けられるスラストころ軸受であって、
前記斜板の受け座に対して、外面の内径側または外径側のいずれか一方が部分的に当接される第1レースと、
非回転のシリンダの受け座に対して、外面の外径側または内径側のいずれか一方が部分的に当接される第2レースと、
両レースに挟まれる複数のころとを備え、
かつ、ころの長手方向中間部分には、レースのたわみが小さいときに接触面圧を小さくする曲率の小さな第1のクラウニングが形成されていて、ころの長手方向両端部分には、斜板回転に伴うレースのたわみ時の湾曲形状に近似する放物線に沿う第2のクラウニングが形成されている、ことを特徴とする斜板式圧縮機用のスラストころ軸受。
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