JP2000345982A - 旋回継ぎ手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】スクロール圧縮機に高負荷容量の転がり接触の
旋回継ぎ手を提供し、高圧化と長寿命化と省エネに対応
する。 【解決手段】スクロールメンバの側面の旋回継ぎ手部材
に、中間軌道ワッシャ１０を二枚の軌道ワッシャ１，２
で挟み、ワッシャ間に、それぞれ直角方向に直動するこ
ろ１４を保持器手段３，１３で挟設し、保持器を旋回メ
ンバの運動にリンクさせて揺動させてころの転動距離と
同期させて転がり接触を確実にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高圧のスクロール圧
縮機の渦巻羽根（メンバ）の側面に生ずるスラスト反力
を旋回駆動するとともに支承する旋回継ぎ手に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の渦巻状の羽根を相対回転を禁じな
がら旋回させた時に、渦巻状の羽根の間にできる三か月
状の空間容積が、中心方向に向かうに従って収縮する原
理を利用したスクロール圧縮機に於いて、スクロールメ
ンバの側圧を支える旋回部位には、自転を禁じて旋回す
るオルダム継ぎ手とスラスト軸受けとの複合機能の部材
を要する。従来この部位にはオルダム継ぎ手と平軸受
け、別の形態では、鋼球を二枚の軌道輪間に挟設して円
形のポケット内に鋼球を旋回させて自転を禁じ転がり軸
受けとした旋回カップリング（ＵＳ特許４２５９０４
３）更には、前記鋼球の代わりに両頭の円すいころを配
置して成る旋回ころ軸受けＵＳ．ＰＡＴＥＮＴ ５，８
４６，０００（Ｄｅｃ．８，１９９８）及び特願平５−
２２９５９１３があり、これを非分離とし軸受けをユニ
ット化した特願平７−１８７６４２、がある。特にころ
ガリ接触の旋回カップリングでは、平軸受けの滑り摩擦
係数μ＝０．０８に対して、転がり摩擦係数はμ＝０．
００３、に低下するので圧縮機の機械効率を著しく向上
させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年環境改善のため冷
媒ガスをフロンからＣＯ_２等に変更を要し、それに対応
するスクロール圧縮機に於いては、高圧化に備え羽根を
厚肉化して強度を確保し、更にスクロールメンバの旋回
半径を小さくして回転を高速化し吐出量を確保する等の
対応策を要する。従いスクロールメンバの側面を支持す
る旋回軸受けの旋回半径も小さくなる。例えば前記の第
二図に示す両頭の円すいころを用いた場合、旋回径が８
ミリ以下になると軸受けのころの一辺の長さも４ミリ以
下となり、同時にスクロールの側面反力が数百キロに達
する。これを支える軸受け部材の収容スペースは装置の
外径が制限されるので、転動体の収容数も制限され、転
動ころの接触面圧が過大となる、例えば毎分１万回転で
耐久強度が千時間を要する場合従来の前記転動ころでは
困難であった。

【０００４】円筒状のころを用いて定格荷重を増大せし
める従来技術に、第一図に示す、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ
４，２５９，０４３号 Ｍａｒ．３１，１９８１ Ｓ
ｈｅｅｔ７ｏｆ７、の、旋回側と固定側メンバにキー溝
を設け、該溝内にローラを配置し転がり接触とするもの
がある。実施に於いては、少なくともキー溝部には焼き
入れ鋼で硬さがＨＲＣ６０度以上を要し、焼き入れ歪み
を除去した後、全ローラが均等な面圧を負荷するために
各溝底の平坦度を２ミクロン以下で且つ、一対の溝底の
相互差を２ミクロン以下に揃えた平滑な仕上げ面を要
し、更にスクロール羽根の自転を禁止するために、ころ
の長さを揃えて且つキー溝の内側面と高精度で平滑な摺
接を要し製造上著しい困難性を伴う。運転時ローラは毎
分一万回以上揺動するので、自転禁止を満たすに要する
端面の有る太いころでは大きな慣性力を伴う、又装置の
剛性、弾性歪み等で全ローラに均等な負荷が得られず滑
りを伴う。従ってころは慣性力に逆らって転動できず不
規則な転がり接触となる等の問題点が多く２０年経過す
るも実施例はない。 又、前記平軸受けの代わり
に、油圧を導いて流体軸受けとした場合、構造が複雑化
するとともに油圧発生のための動力損失を伴う。

【０００５】これ等の課題が多く、当該部位では改良の
ための多くの発明提案があるが、所望の寿命を得る好適
な手法が未だ見出されていない。本発明は、上記の耐久
強度及び製造方法に関する諸問題を解消し、信頼性が高
く容易に製造可能な技術を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】転がり軸受けの種類の中
で、針状ころ軸受けが、最もコンパクトで定格荷重が大
きく、そのため針状ころ軸受けが重負荷用として使用例
の多いことは周知である。例えば自動車の駆動力伝達の
自在継ぎ手における十字軸のトラニオン部の針状ころ
は、ころの最大接触面圧力が２５０Ｋｇ／ｍｍ^２以上の
高負荷で、且つ高速の揺動運動で而も微量の初期の封入
潤滑剤で驚くほどの長寿命が得られている。そこでスク
ロールメンバの旋回運動を支持するカップリング部位に
おいても針状ころでの支持が好適である。

【０００７】その手段として旋回運動を縦方向と横方向
の直線方向の相対変位に分け、それぞれの方向にのみ転
動する針状ころを複数個適宜配列して保持器で保持し、
タンデム形の二段で成る保持器付のスラストころ軸受け
を構成する。軸受けの定格荷重は、ころの本数ところの
有効接触長さ、ころの直径で決るので、極めて高密度で
小型で軽量の所望の寿命を有する高速で往復揺動に適し
た軸受けが得られる。例えば直径が２ミリ×長さ７ミリ
の針状ころを第一軌道輪と第二軌道輪間のそれぞれ８０
本挟設した場合、ＪＩＳ規格のＢ１５１８（１９８１）
の寿命計算式に従えば、定格荷重Ｃは約２６０００Ｎに
達し、運転速度を毎分１万回転、使用荷重７０００Ｎ揺
動距離を５ミリの例では、計算寿命時間Ｌｈ＝１３００
時間に達する。

【０００８】相対変位する二枚の軌道輪間に挟設された
転動体が転動する距離は、軌道輪の相対変位量の二分の
一である、しかし高速運転では、ころに大きな慣性力及
び振動等の外力が作用するとともに、全てのころの接触
面圧が均等でないこと、潤滑油膜の厚さ、粘性抵抗差で
摩擦に不釣り合いを生じ、転がりと滑りが混在する等の
理由でころ が一方に偏ってしまう問題がある。このた
めころの位置を制御する手段として、ころを保持する保
持器部材を設け、旋回部材と固定部材の相対旋回運動に
前記保持器をリンクさせ、そのリンクモーションで保持
器を強制的に変位させることで常に保持器を中立位置に
もたらすことができる。

【０００９】高速で微小ストロークする振動的揺動で
は、フレッチング磨耗による疑似圧痕を生ずる恐れがあ
り、かかる問題には直径の小さな針状ころを用い、ころ
に十分な転動量を付与して隣接のローラの軌道上の転送
面にオーバラップさせることで解消する。小径の針状こ
ろの使用では、慣性力も軽減し一層好適である。又ころ
を保持器で配置するとき、ころの分布を中間軌道輪の表
裏で同じ位置にすることで、中間軌道輪の変形を防止す
る。中間軌道輪は、旋回メンバと固定側メンバに固定さ
れたピンに中間軌道輪のキー溝に係合しスクロールメン
バの自転を禁止する力の媒体部材であってこれによって
ガスの圧縮動力を得る。従って前記キー溝とピンの係合
摺接面には適度の強度を要するので中間軌道輪は厚肉の
板を要する。更にガス圧がスクロールの中心に向かうに
従い高圧化するので側面の最大圧力発生付近にころを集
中的に配置する、所謂不等配分、で寿命向上を得ること
ができる。又前記ピンと中間軌道輪のキー溝内の摺接部
は比較的高面圧で高速度で摺接するためＰＶ値が高く、
ピンの外周にブッシュ又は転がり軸受けのトラックロー
ラを装設する手段（実施例省略）が有効である。

【作用】当発明の構成は、主に素材には鋼板を使用し、
加工の容易なプレス成型を主体にし、軸受け用標準の針
状ころを使用することで、極めて安価に得られる。又転
動体のころは、旋回部材の旋回運動と同期させた保持器
手段で強制的に揺動駆動させるので、外部からの激しい
振動の作用、高速運転下でも常に正しい転がり接触が得
られ磨耗が皆無となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】 本発明の実施例を以下に説明
する、第一図は従来のスクロール圧縮機のスクロールメ
ンバの側面に生ずるスラスト反力を支承する部位に、円
筒ころを直交させたタンデム形軸受けで継ぎ手を構成し
た実施例の側面図を示す。第二図は、前記実施例の継ぎ
手部位を、二枚の軌道輪間に両頭の円すいころを挟設し
継ぎ手をユニット化した実施例を示す。第三図は、本発
明の実施例の側面図、と平面図を示す。図中の符号１は
旋回側軌道輪 ２は固定側軌道輪 ３は、第一保持器
第一保持器３には、周上２箇所対称位置にキー溝４が設
けてあり、キー溝の長さ寸法は、スクロールの自転を禁
止するため固定側メンバに固定されたピン８、９の直径
にスクロールメンバの旋回半径を加えた値で、幅寸法
は、ピン８と９の直径に等しくスライドして摺接する。
又、前記キー溝に対して９０゜の周上２箇所にダ円穴
５、１５が設けてあり、旋回側メンバに固定のピン６、
７と係合する。ダ円穴の長径は、ピンの外径に旋回径を
加えた値で、短径はピンの外径に旋回半径を加えた値で
ある。中間軌道輪１０の周上４箇所には、キー溝１１、
１２ ２１、２２が等配で有し、旋回側と固定側のメン
バそれぞれに固定された前記のピン６、７、および８、
９、と係合する。固定側軌道輪２と中間軌道輪１０との
間には第一保持器３と直動するころ１４が挟設され、中
間軌道輪１０と保持器３は、ピン７、８で自転が禁止さ
れるとともにピン６、９の旋回円運動で、第三図の平面
図では固定側軌道輪２に対して縦方向にのみ相対変位す
る、しかし保持器３は、ピン６、９の旋回円運動に対し
てダ円穴５、１５で係合するので、ピンとの接点がダ円
５の長径の両端に移動し、その時ダ円の内周曲面でピン
はガイドされて、第三図の図面上で縦方向にダ円の短径
の半分だけ押される。これは中間軌道輪と固定側軌道輪
２との相対変位量の半分で、ころの転動距離に同期す
る。同じように旋回側軌道輪１と中間軌道輪１０とその
間に挟設された第二保持器１３および該保持器に収容さ
れたころ１４は、旋回側に固定のピン６、９が、中間軌
道輪のキー溝１１、１２及び第二保持器１３のキー溝１
６、２６、と係合し、且つ固定側メンバに固定のピン
７、８ともキー溝１１、２１と係合しており、旋回側軌
道輪１に対して横方向に揺動される、しかし保持器１３
はピン７、８とダ円穴１８、２８で係合しているので、
前記の第一保持器同様に、ダ円穴の短径とピン外径との
隙間分だけ中間軌道輪１０よりも移動量が少なくなる。
更に、ピン７、８はダ円穴１８、２８内で旋回運動する
ので前記ダ円穴の内周面とピン７、８との摺接位置がダ
円の長径（図面では縦方向の両端）に移動するに従い曲
面の摺接面でガイドされて押され保持器１３は横方向に
ダ円の短径の半分だけ移動する、この距離は旋回半径の
半分であってころの転動距離に等しい。但し当実施例は
ダ円穴の内周全域で保持器の位置を制御することはでき
ず、例えば第三図で説明すると、右に旋回したとすれ
ば、前述のダ円穴の内周面を旋回ピンが摺接してピンの
外径で保持器を附勢する範囲は、ダ円穴の短径を上死点
とすれば長径の両端に至る内周の四分の一の範囲に限ら
れ、以降は附勢力は消滅し保持器と転動ころ自体の慣性
で下死点に至る。下死点に達すると再びピンの外径でダ
円穴の内周が押されて保持器は反転し上死点に向かい、
これがくり返される。つまりころは保持器によって強制
的に正しい方向に反転され移動量の半分だけ附勢され、
後は慣性で移動し高速の揺動に追随することができる。

【００１１】 保持器をころの転動距離と同じ距離だけ
強制的に揺動する手段に上記以外で、例えば両端が球面
で成るロッドの両端を固定側と中間軌道輪に球面継ぎ手
の如く連結し、ロッドの中心部を保持器の穴と係合する
と、保持器は常に両者の相対変位量の二分の位置に規制
される（実施例図面は省略）

【００１２】更には、中間軌道輪と固定側、旋回側それ
ぞれに断面が円弧で成るボールの転動するための溝を交
角を設けて向かい合わせて保持器を挟むように配置し、
該保持器には鋼球を遊嵌する穴を設けておき、溝の交点
に鋼球を配置すれば、保持器は鋼球によって強制的に溝
の交点に位置決めされる、溝の交点は原理的に常に溝の
相対変位の二分の一の位置に成るので、保持器は軌道輪
間の相対変位量の二分の一の位置に位置決めされる。図
面省略

【００１３】かくして、スクロールの渦巻羽根の側面に
生ずるスラスト荷重は、固定側と旋回側の軌道輪と中間
軌道輪間に介在する好適な針状ころ軸受けが構成され
る。

【００１４】

【発明の効果】以上の発明によれば、最も機構が簡素で
小型であるスクロール圧縮機の弱点とされ、且つＣＯ_２
ガス採用時の難点とされてきた旋回継ぎ手の耐久強度の
不足問題が全て解消し、更に圧縮機の一層の高圧化と、
旋回継ぎ手自体を外形が９０ミリ、総幅が９ミリ以下の
小型化をもたらし、当該圧縮機の車両への搭載を容易に
し、且つ本発明が、磨き帯鋼板からのプレス成型を主体
としており、更にＪＩＳ標準の針状ころを使用すること
で安価に提供でき、而も摩擦抵抗を転がり抵抗のμ＝
０．００３に軽減させるのでえ省エネに寄与する。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

第一図は、スクロールメンバの側面に直動するローラを
タンデムに配置し旋回継き手を構成した実施例の側面図 第二図は、前記実施例のローラ継ぎ手を、二枚の軌道輪
間に両頭の円すいころを挟設してユニット形とした実施
例の側面図 第三図は、本発明の実施の代表例の断面と平面の略視図
を示す、 第五図は、中間軌道輪平面図 第六図は、第一保持器平面図 第七図は、第二保持器平面図

【符号の説明】

１・・旋回側軌道輪 ２・・固定側軌道輪 ３・・第一保持器 ４・・保持器のキー溝 ５、１５・・保持器のダ円穴 ６、９・・旋回側メンバに固定のピン ７、８・・固定側メンバに固定のピン １０・・中間軌道輪 １１、２１、１２、２２・・中間軌道輪のキー溝 １３・・第二保持器 １４・・転動ころ １６、２６・・第二保持器のキー溝 １８、２８・・第二保持器のダ円穴

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月２３日（１９９９．８．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、従来の実施例でスクロールメンバの側面に
ローラをタンデムに配置した旋回継ぎ手の側面図

【図２】は、前記と異なる従来の実施例で、二枚の軌道
輪間に両頭の円すいころを挟設して非分離とした実施例
の側面図

【図３】は本発明の実施の代表例の構成を示す断面図と
平面略視図である

【図４】は本発明の実施の代表例の構成部材の中間軌道
輪の平面略視図である

【図５】は本発明の実施の代表例の構成部材の第一保持
器の平面略視図である

【図６】は本発明の実施の代表例の構成部材の第二保持
器の平面略視図である

【符号の説明】 １・・・・・旋回側軌道輪 ２・・・・・固定側軌道輪 ３・・・・・第一保持器 ４・・・・・第一保持器のキー溝 ５、１５・・第一保持器のダ円穴 ６、９・・・旋回側メンバに固定のピン ７、８・・・固定側メンバに固定のピン １０・・・・中間軌道輪 １１、１２、２１、２２・・中間軌道輪のキー溝 １３、・・・第二保持器 １４、・・・転動ころ １６、２６・第二保持器のキー溝 １８、２８・第二保持器のダ円穴

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図４】

【図３】

【図５】

【図６】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】旋回側の軌道輪と中間軌道輪と固定側の軌
   道輪間に、第一保持器と第二保持器手段で直動する複数
   個のローラを挟設し、旋回側部材と固定側部材の相対変
   位で前記第一と第二保持器を、それぞれを直角方向に駆
   動することを特徴とした旋回継ぎ手。