JP4206883B2 - 斜板式圧縮機用のスラストころ軸受 - Google Patents

斜板式圧縮機用のスラストころ軸受 Download PDF

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Description

本発明は、斜板式圧縮機用のスラストころ軸受にかかり、より詳しくは、斜板式圧縮機の斜板と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。斜板式圧縮機は、例えばエアコンディショナ用コンプレッサなどとして利用される。
斜板式圧縮機において斜板と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、径方向に波打つ形状の保持器を用いたものがある（例えば特許文献１参照）。この保持器は、プレス成形などにより製造されるが、保持器における外径側環状部の外周面および内径側環状部の内周面は保持器の軸線に対してほぼ平行な平坦面になっている。
特開平１１−３５１２４６号
上記斜板式圧縮機では、潤滑油が保持器の外径側または内径側に供給されたとき、保持器における外径側環状部の平坦面または内径側環状部の平坦面によって潤滑油が跳ね返されて、滞留しやすくなるなど、潤滑油が通過しにくくなる。
本発明は、斜板式圧縮機の斜板と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、円周方向複数箇所にころを保持するポケットを有する保持器を備え、この保持器は、外径側環状部と、内径側環状部と、両環状部間の円周方向複数箇所に設けられた柱部とを備えて一枚の板材により断面Ｍ字形に形成されたもので、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされており、かつ、前記外径側環状部の外周面に、前記保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面としてテーパ面が設けられている、ことを特徴としている。
本発明の他のものでは、内径側環状部の内周面に、保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面としてテーパ面が設けられている。本発明のさらに他のものでは、外径側環状部の外周面が、軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次縮径する球面とされるか、内径側環状部の内周面が、軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次拡径する球面とされている。

前記テーパ面や球面は、外径側環状部や内径側環状部の軸方向全長に形成されてもよいし、また、軸方向の所定長さ範囲に部分的に形成されてもよい。
この場合、保持器の外径側環状部の外周面にテーパ面もしくは球面を設けていれば、例えば保持器の外径側に潤滑油が供給されたときに、潤滑油が外径側環状部の斜面によって外径側環状部を回り込んで保持器の内径側へ通過しやすくなる。保持器の内径側環状部の内周面にテーパ面もしくは球面を設けていれば、保持器の内径側に潤滑油が供給されたときに、潤滑油が内径側環状部の斜面によって内径側環状部を回り込んで保持器の外径側へ通過しやすくなる。
前記保持器は、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされたものとすることができる。
この場合、保持器をレースガイドにしているから、保持器ところとが干渉しにくくなって、ころの転がり抵抗が軽減されるようになる。さらに、保持器の外径側環状部と内径側環状部の軸方向寸法を柱部の軸方向幅よりも小さくしているから、外径側環状部とレースとの間のすきまが広がり、潤滑油が通過しやすくなる。しかも、ころの軌道となる二つのレースが予圧付与によって撓んだ状態になっていても、両レースに保持器の外径側環状部と内径側環状部とが干渉しにくくなる。
本発明の斜板式圧縮機用のスラストころ軸受は、潤滑油の通過量を多くできるから、耐摩耗性および耐焼付き性が向上し、軸受機能の安定化ならびに長寿命化に貢献できる。
本発明に係る最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、斜板式圧縮機の断面図、図２は、図１の要部の拡大図、図３は、図２のＡ部を拡大した図、図４は、スラストころ軸受のころおよび保持器を分離して示す斜視図、図５は、スラストころ軸受の保持器を示す断面図、図６は、図５の（６）−（６）線断面の矢視図、図７は、図６の保持器の動作説明図である。
図１に示すように、斜板式圧縮機１は、軸方向に並ぶ二つのシリンダ２，３にまたがって単一のピストン４を挿入し、このピストン４に回転軸５に一体に取り付けている斜板６を係合した構成であり、回転軸５を回転することによって斜板６がピストン４を軸方向に往復移動させるようになっている。
二つのシリンダ２，３のボス部２ａ，３ａと、斜板６のボス部６ａとの間に、スラストころ軸受７，７が介装されている。
スラストころ軸受７は、軸方向に対向配置される第１、第２のレース１０，１１と、両レース１０，１１の間に介装される複数個のころ１２と、各ころ１２を保持して円周等間隔に配置する保持器１３とを備えている。
保持器１３は、断面Ｍ字形に形成されているとともに、円周方向の複数箇所にころ１２を収納するためのポケット１３ａが設けられており、同心上に配置される外径側の環状部１３ｂおよび内径側の環状部１３ｃと、両環状部１３ｂ，１３ｃ間に架け渡される柱部１３ｄとを備えた構成になっている。両環状部１３ｂ，１３ｃおよび柱部１３ｄの屈曲部分は丸みが付けられている。
各柱部１３ｄにおいて、径方向中間部分１３ｄ１には円周方向に突出する抜け止め凸部１３ｅが、また、径方向両端部分１３ｄ２，１３ｄ３には円周方向に突出する抜け止め凸部１３ｆがそれぞれ設けられている。円周方向に隣り合う二つの柱部１３ｄの各抜け止め凸部１３ｅによってポケット１３ａからころ１２が保持器１３の軸方向一方へ抜け出すのを防止し、円周方向に隣り合う二つの柱部１３ｄ，１３ｄの各抜け止め凸部１３ｆによってポケット１３ａからころ１２が保持器１３の軸方向他方へ抜け出すのを防止する。
この実施形態では、保持器１３における外径側環状部１３ｂの外周面を、軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次縮径する球面形状とし、保持器１３における内径側環状部１３ｃの内周面を、軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次拡径する球面形状としている。この球面形状とする場合の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、任意である。
このような保持器１３は例えば鋼板をプレス成形することにより製造することができる。
このように、外径側環状部１３ｂの外周面を球面形状としていれば、例えば保持器１３の外径側に潤滑油が供給されたときに、図３中の矢印Ｘで示すように、潤滑油が保持器１３の外径側環状部１３ｂを回り込んで保持器１３の内径側へ通過しやすくなる。一方、内径側環状部１３ｃの内周面を球面形状としていれば、例えば保持器１３の内径側に潤滑油が供給されたときに、図３中の矢印Ｙで示すように、潤滑油が保持器１３の内径側環状部１３ｃを回り込んで保持器１３の外径側へ通過しやすくなる他、回転軸５の外周面に摺接したときに摩擦抵抗を軽減するうえで有利となる。したがって、スラストころ軸受７の耐摩耗性、耐焼付き性が向上し、軸受機能の安定化ならびに長寿命化に貢献できる。
ところで、二つのシリンダ２，３のボス部２ａ，３ａの内端面における内径側には、受け座としての環状凸部２ｂ，３ｂが、また、斜板６のボス部６ａの両端面における外径側には、受け座としての環状凸部６ｂ，６ｃが、それぞれ設けられている。シリンダ２，３の環状凸部２ｂ，３ｂは、第１レース１０の外面における内径側に、また、斜板６のボス部６ａの環状凸部６ｂ，６ｃは、第２レース１１の外面における外径側にそれぞれ当接されており、第１レース１０と第２レース１１とを互いに近接させる向きに所要量押圧する状態に組み付けることによってスラストころ軸受７に所要のアキシャル荷重からなる予圧を付与している。
この予圧付与により、両レース１０，１１がほぼ円錐形に撓むので、ころ１２にクラウニングを施し、保持器１３をレースガイドとしたうえで、二つのレース１０，１１に保持器１３の外径側環状部１３ｂおよび内径側環状部１３ｃを干渉させにくくしている。
まず、ころ１２の外周面には、その軸方向全長にわたってクラウニングが施されている。このクラウニングをフルクラウニングと言う。なお、ころ１２は、その軸方向両端部分にクラウニングを施して軸方向中間部分を平坦にしたものでもよい。
また、保持器１３は、回転動作中において二つのレース１０，１１のうちの一方に接触した状態で案内されるレースガイドとして用いられる。柱部１３ｄの径方向中間部分１３ｄ１が第１レース１０にガイドされる場合と、柱部１３ｄの径方向両端部分１３ｄ２，１３ｄ３が第２レース１１にガイドされる場合とがある。レースガイドとは、図７に示すように、保持器１３を二つのレース１０，１１のうちの一方に接触させたとき、各抜け止め凸部１３ｅ，１３ｆがころ１２に軸方向から接触しない状態になる。このようなレースガイドとするために、図５に示すように柱部１３ｄの軸方向幅Ｗと、図６に示すようにポケット１３ａの真中にころ１２を配置した状態におけるころ１２と各抜け止め凸部１３ｅ，１３ｆとの間のすきまｄ１，ｄ２とを適宜管理している。柱部１３ｄの軸方向幅Ｗとは、柱部１３ｄの径方向中間部分（第１レース１０に対する案内部）１３ｄ１と柱部１３ｄの径方向両端部分（第２レース１１に対する案内部）１３ｄ２，１３ｄ３との間の間隔のことである。但し、レースガイドを成立するための条件については、柱部１３の軸方向幅Ｗを大きくすればよいのであるが、この軸方向幅Ｗを大きくすればするほど潤滑油の通過量が制限されるので、レースガイドを成立するための条件としては、保持器１３の軸方向幅Ｗをできるだけ小さくして前記すきまｄ１，ｄ２を大きくする方向で設定するのが好ましい。
また、図５に示すように、撓んだ状態の両レース１０，１１に保持器１３の外径側環状部１３ｂおよび内径側環状部１３ｃを干渉させにくくするために、保持器１３の外径側環状部１３ｂおよび内径側環状部１３ｃの軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２を柱部１３の軸方向幅Ｗよりも小さく設定している。
このように構成すれば、図３に示すように、スラストころ軸受７の二つのレース１０，１１を撓ませた状態において、次のような状態になる。まず、両レース１０，１１に対するころ１２の軸方向両端部分の接触圧が軽減されることによってころ１２のエッジロードが軽減される。また、保持器１３の抜け止め凸部１３ｅ，１３ｆにころ１２が干渉しにくくなってころ１２の転がり抵抗が軽減されるようになる。さらに、撓んだ状態の両レース１０，１１に保持器１３の外径側環状部１３ｂおよび内径側環状部１３ｃが干渉しにくくなって軸受トルクが軽減される。但し、外径側環状部１３ｂが第２レース１１に干渉したとしても、外径側環状部１３ｂの付け根側屈曲部分に丸みをつけているから、エッジロードの発生や摩耗を抑制できるようになる。
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
上述した保持器１３における外径側環状部１３ｂの外周面または内径側環状部１３ｃの内周面は、保持器１３の軸線に対して傾斜する斜面としたり、軸方向中央から軸方向両端へ向けて傾斜するＶ字形凸面としたりすることができる。
本発明の最良の実施形態に係るスラストころ軸受を用いた斜板式圧縮機の断面図 図１の要部の拡大図 図２のＡ部を拡大した図 図１のスラストころ軸受のころおよび保持器を分離して示す斜視図 図１のスラストころ軸受の保持器を示す断面図 図５の（６）−（６）線断面の矢視図 図６の保持器の動作説明図
符号の説明
１ 斜板式圧縮機
２，３ シリンダ
４ ピストン
６ 斜板
７ スラストころ軸受
１０ 第１レース
１１ 第２レース
１２ ころ
１３ 保持器
１３ｂ 外径側環状部
１３ｃ 内径側環状部
１３ｄ 柱部

Claims (4)

  1. 斜板式圧縮機の斜板と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、
    円周方向複数箇所にころを保持するポケットを有する保持器を備え、この保持器は、外径側環状部と、内径側環状部と、両環状部間の円周方向複数箇所に設けられた柱部とを備えて一枚の板材により断面Ｍ字形に形成されたもので、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされており、かつ、前記外径側環状部の外周面に、前記保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面としてテーパ面が設けられている、ことを特徴とする斜板式圧縮機用のスラストころ軸受。
  2. 斜板式圧縮機の斜板と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、
    円周方向複数箇所にころを保持するポケットを有する保持器を備え、この保持器は、外径側環状部と、内径側環状部と、両環状部間の円周方向複数箇所に設けられた柱部とを備えて一枚の板材により断面Ｍ字形に形成されたもので、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされており、かつ、前記内径側環状部の内周面に、前記保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面としてテーパ面が設けられている、ことを特徴とする斜板式圧縮機用のスラストころ軸受。
  3. 斜板式圧縮機の斜板と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、
    円周方向複数箇所にころを保持するポケットを有する保持器を備え、この保持器は、外径側環状部と、内径側環状部と、両環状部間の円周方向複数箇所に設けられた柱部とを備えて一枚の板材により断面Ｍ字形に形成されたもので、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされており、かつ、前記外径側環状部の外周面に、前記保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面として軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次縮径する球面が設けられている、ことを特徴とする斜板式圧縮機用のスラストころ軸受。
  4. 斜板式圧縮機の斜板と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、
    円周方向複数箇所にころを保持するポケットを有する保持器を備え、この保持器は、外径側環状部と、内径側環状部と、両環状部間の円周方向複数箇所に設けられた柱部とを備えて一枚の板材により断面Ｍ字形に形成されたもので、前記柱部の径方向中間部分または径方向両端部分が、シリンダ側に配置されるレースまたは斜板側に配置されるレースに摺接するレースガイドとされているとともに、前記外径側環状部および内径側環状部の軸方向寸法Ｌ１，Ｌ２が前記柱部の軸方向幅Ｗよりも小さくされており、かつ、前記内径側環状部の内周面に、前記保持器の軸線に対して傾斜する傾斜面として軸方向中央から軸方向両端に向けて漸次拡径する球面が設けられている、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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