JP2001208083A - スラスト玉軸受け - Google Patents

スラスト玉軸受け

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JP2001208083A JP2001012265A JP2001012265A JP2001208083A JP 2001208083 A JP2001208083 A JP 2001208083A JP 2001012265 A JP2001012265 A JP 2001012265A JP 2001012265 A JP2001012265 A JP 2001012265A JP 2001208083 A JP2001208083 A JP 2001208083A
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プフルーク ライナー
Wolfgang Miereisz
ミーライツ ヴォルフガング
Thomas Motz
モッツ トーマス
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円リング状の軸受けディスクを、それが高い
耐久強度を有しているように、構成する。 【解決手段】 第1及び第2の互いに間隔をおいた円リ
ング状の軸受けディスク(2,3)を備え、軸受けディ
スクは互いに偏心的に動き、これにより軸受けディスク
の間に配置されている軸受け玉(4)が所属の円軌道
(5)上で転動する形式のスラスト玉軸受け(1)であ
る。円リング状の軸受けディスク(2,3)は無心焼入
れ可能な鉄材料から製作されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1及び第2の互
いに間隔をおいた円リング状の軸受けディスクを備え、
軸受けディスクは互いに偏心的に動き、これにより軸受
けディスクの間に配置されている軸受け玉が所属の円軌
道上で転動する形式のスラスト玉軸受けに関する。
【0002】
【従来の技術】このような軸受けは US 5,921,684 から
公知である。ここでスクロールコンプレッサ内で使用さ
れている円リング状の軸受けディスクは肌焼きされてい
る。このような軸受けディスクは特に高い荷重の際に劣
悪な摩耗特性を有している。換言すれば浸炭領域は軟質
の心部に向かっての移行範囲内で避けることのできない
過荷重ピークの際に裂ける。別の欠点は、肌焼きされた
軸受けディスクが炭化物形成が欠けているために特に不
足潤滑の条件の下で高い摩耗性の摩滅を受けることであ
る。欠点であることは更に、肌焼きが高められた拡散時
間によって時間がかかりかつこれにより高価であること
である。これらの欠点を最小限にするために従来は、肌
焼きされる軸受けディスクの安全率を7にすることが提
案された。このことは、走行軌道表面から任意の深さに
おいてこの深さで走行軌道表面の下方に転動体の転動に
よって生ぜしめられる動的なせん断応力の7倍がこの深
さにおける硬さを下回らないようにすることである。換
言すれば、この深さにおける硬さはこの深さにおけるせ
ん断応力よりも係数7だけ大きくなければならずあるい
はせん断応力に関する最大の許容し得る応力は単にこの
構造部分深さにおける硬さの1/7の高さでしか生じて
はならない。この安全率はしかしながらより高い荷重に
おいてはもはや維持可能ではなくかつ皮むきによる材料
破壊が生ずる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はしたが
って、円リング状の軸受けディスクを、それが高い耐久
強度を有しているように、構成することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は請求項1の特徴付け部分により、円リング状の軸受け
ディスクが無心焼入れ可能な鉄材料から製作されている
ことによって、解決される。
【0005】無心焼入れとはこの場合専門的な形式で焼
入れ過程の際に構造部分の全体の横断面にわたって一様
なマルテンサイト組織を達成することである。一貫した
マルテンサイト組織によって係数7に相応する前述の安
全率はもはや必要でなく、単に、硬さを荷重から生じる
比較応力よりも大きくしなければならないという要求だ
けが生じ、換言すれば従来の係数7は明確に下回ること
ができる。このことから硬さだけは同じである場合に本
発明により無心焼入れされた円リング状の軸受けディス
クの著しく高い荷重が生じる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施の形態は請求
項2〜6に記載されている。
【0007】すなわち請求項2によれば、軸受けディス
クは無合金の、低合金のあるいは高合金の鉄材料から製
作されており、その際鋼は、それが0.5%Si,0.8
%Mn,0.1%Alあるいは0.25%Cuよりもわず
かな含有量であるときに、無合金とされる。低合金の鋼
においては5%よりもわずかな合金元素が存在している
のに対し、5%よりも多い合金元素を備えた鋼は高合金
されている。
【0008】請求項3によれば、軸受けディスクは商標
名C45、C55,Ck67,C75、100Cr6又
は85Mn3の鋼から製作されている。すべてのここに
挙げた鋼は、焼入れの際にオーステナイト化の後に急冷
によってマルテンサイト組織への完全な変態を達成する
ことができ、その際臨界の冷却速度は比較的に低く、こ
れにより材料の心部内においても所望の硬さを生ぜしめ
ることができる。
【0009】マルテンサイトの達成可能な硬さは炭素含
有量とともに増大し、その際しかしながら0.8%より
も上の炭素含有量の場合にはマルテンサイト変態は室温
までの冷却の際にもはや完全にはおこなわれない。換言
すれば残っている残存オーステナイトは幾分かわずかな
硬さ値をもたらす。0.42〜0.50%C、0.15〜
0.35%Si、0.50〜0.80%Mn、≦0.045
%P及び≦0.045%Sを備えた商標名C45の鋼は
この場合≧600HVの硬さ値を許容する。0.53〜
0.61%C、0.15〜0.35%Si、0.60〜0.
90%Mn、≦0.025%P、≦0.017%Sを備え
た鋼C55はこの場合≧635HVの硬さ値を可能にす
る。0.68%と0.74%との間の範囲内の炭素含有
量、0.15〜0.35%Si、0.60〜0.90%M
n、≦0.035%P、≦0.035%Sを備えた商標名
Ck67の鋼の場合にはこの場合≧670HVの硬さ値
が達成される。同じことは硬さに関して0.70〜0.8
0%C、0.15〜0.35%Si、0.60〜0.80%
Mn、≦0.045%P、≦0.045%Sを含有してい
るばね鋼C75の場合に当てはまる。ほぼ1.35%〜
1.55%若しくは0.7〜0.85%である鋼100C
r6及び85Mn3内の合金元素クローム及びマンガン
は、臨界的な冷却速度が減少せしめられかつこれにより
焼入れ可能性が著しく増大せしめられているようにす
る。これらの鋼の場合には≧700HVの硬さが表示さ
れる。更に合金元素クローム及びマンガンは有利な形式
で炭化物形成に寄与し、これによりこれらの鋼は溶くに
耐摩耗性であり、換言すれば摩耗に対して抵抗性があ
る。
【0010】請求項4及び5によれば、軸受けディスク
は非切削の成形過程によって製作され、その際変形速度
は≦2m/minである。低い変形速度及び圧力応力を
作用させることによって、冷間変形可能性を困難にする
合金元素クローム、マンガン及び炭素にもかかわらず材
料の流れが可能にされかつこのようにして大きな形状精
度及び寸法精度を備えた構造部分が製作可能であること
が保証されている。加えて非切削の製作法は、良好な耐
久強度特性の付加的な前提である材料内の有利な繊維経
過を保障する。
【0011】最後に請求項6によれば、第1の軸受けデ
ィスクが軸のクランクピン上に保持されているスクロー
ル型のコンプレッサの円運動をするスパイラル部に結合
されており、第2の軸受けディスクはケーシングにより
受容されており、これにより円運動をするスパイラル部
とケーシング内で不動に固定されている第2のスパイラ
ル部とが協働する際にその容積が変化可能な圧縮室が媒
体の搬送のために形成されておりかつ円運動をするスパ
イラル部に生ずる軸方向圧力が軸受け玉を介して受け止
められている。
【0012】
【実施例】本発明は以下の実施例で詳細に説明する。
【0013】図1において概略的に部分的に示したスク
ロールコンプレッサはケーシング7を有しており、その
上方の部分内にその突出しているスパイラルエレメント
12を備えたスパイラル部8が不動に配置されている。
他方の可動に配置されたスパイラル部6はスパイラルエ
レメント13をもって不動に配置されているスパイラル
部8のスパイラルエレメント12内に係合しており、こ
れにより圧縮室9が形成されており、これは両方のスパ
イラル部6及び8の相対運動の際に縮小又は拡大せしめ
られ、これによりガス状又は液状の媒体が搬送可能であ
る。スパイラル部6はその中心において軸11のクラン
クピン10と結合されており、これによりスパイラル部
6はその円運動の際に偏心距離eをもって不動に配置さ
れたスパイラル部8内で可動である。スパイラル部6は
スラスト玉軸受け1を介してケーシング7内で支えられ
ており、その際スパイラル部6内には第1の円リング状
の軸受けディスク2が取り付けられておりかつケーシン
グ7内には第2の軸受けディスク3が取り付けられてお
り、これにより、特に所属の図2が示すように、個々の
軸受け玉4が別個の円軌道5上で円運動をする。図2に
おいては平面図で深くされた円軌道5を備えた軸受けデ
ィスク2,3が示されている。
【0014】図2に示した円リング状の軸受けディスク
2,3は薄板から打ち抜かれた素材から非切削の成形過
程によって適当な成形装置、例えば液力プレス又はトグ
ルレバープレスで≦2m/minの変形速度で製作され
ている。材料としては、0.70〜0.80%C、0.1
5〜0.35%Si及び0.50〜0.80%Mnを含有
している商標Ck75の鋼が使用された。その際添えら
れたkによって≦0.035%若しくは≦0.015%の
特に低いリン含有量及びイオウ含有量が表示されてい
る。焼入れ過程及び焼もどし過程の後にこの無心焼入れ
可能な材料の場合に700HVの硬さが測定された。こ
のディスクは1の安全率で負荷することができる。換言
すれば硬さ700HVは比較応力に関するやはり700
HVの硬さに相応する最大限許容し得る負荷を可能にす
る。
【0015】図3のグラフから分かるように、領域 I
においては材料の流れ限界はその縁層焼入れの際に比較
応力の応力最大点の範囲内で超えられている。換言すれ
ば不所望の変形が充分に高いヘルツの応力で生じる。領
域 II においては材料は塑性の変形をする。それは焼入
れ深さが過度に小さく選ばれたからである。領域 IIIに
おいては最後に、心部材料の硬さ若しくは流れ応力が過
度に低いときに、塑性の変形が生じる。右側に位置す
る、上方から下方に達している鎖線は無心焼入れされた
材料の流れ応力を示す。認められるように、この流れ応
力は常に安全な側にある。それは硬さから導かれる無心
焼入れされた材料の強度若しくは流れ限界はすべての箇
所において比較応力の経過の上方に位置しているからで
ある。本発明による場合に関してはこのことは、特定の
深さにおける硬さはせん断応力よりも係数7だけ大きい
必要はなく、この安全率は本発明によって1に減少せし
められているということである。
【図面の簡単な説明】
【図1】スクロールコンプレッサのスパイラル部の範囲
の部分的縦断面図を示す。
【図2】円リング状の軸受ディスクの平面図を示す。
【図3】縁間隔に関連した応力状態のグラフを示す。
【符号の説明】
1 スラスト玉軸受け、 2 軸受けディスク、 3
軸受けディスク、 4軸受け玉、 5 円軌道、 6
スパイラル部、 7 ケーシング、 8 スパイラル
部、 9 圧縮室、 10 クランクピン、 11
軸、 12 スパイラルエレメント、 13 スパイラ
ルエレメント、 e 偏心距離
フロントページの続き (72)発明者 トーマス モッツ ドイツ連邦共和国 ヘルツオーゲンアウラ ツハ アム ハーゼンガルテン 12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2の互いに間隔をおいた円リ
    ング状の軸受けディスク(2,3)を備え、軸受けディ
    スクは互いに偏心的に動き、これにより軸受けディスク
    の間に配置されている軸受け玉(4)が所属の円軌道
    (5)上で転動する形式のスラスト玉軸受け(1)にお
    いて、円リング状の軸受けディスク(2,3)が無心焼
    入れ可能な鉄材料から製作されていることを特徴とす
    る、スラスト玉軸受け。
  2. 【請求項2】 軸受けディスク(2,3)が無合金の、
    低合金のあるいは高合金の鉄材料から製作されているこ
    とを特徴とする、請求項1記載のスラスト玉軸受け。
  3. 【請求項3】 軸受けディスク(2,3)が商標名C4
    5、C55,Ck67,C75、100Cr6又は85
    Mn3の鋼から製作されていることを特徴とする、請求
    項1記載のスラスト玉軸受け。
  4. 【請求項4】 軸受けディスク(2,3)が非切削の成
    形過程によって製作されていることを特徴とする、請求
    項1記載のスラスト玉軸受け。
  5. 【請求項5】 変形速度が≦2m/minであることを
    特徴とする、請求項1記載のスラスト玉軸受け。
  6. 【請求項6】 第1の軸受けディスク(2)が軸(1
    1)のクランクピン(10)上に保持されているスクロ
    ール型のコンプレッサの円運動をするスパイラル部
    (6)に結合されており、第2の軸受けディスク(3)
    はケーシング(7)により受容されており、これにより
    円運動をするスパイラル部(6)とケーシング(7)内
    で不動に固定されている第2のスパイラル部(8)とが
    協働する際にその容積が変化可能な圧縮室(9)が媒体
    の搬送のために形成されておりかつ円運動をするスパイ
    ラル部(6)に生ずる軸方向圧力が軸受け玉(4)を介
    して受け止められていることを特徴とする、請求項1記
    載のスラスト玉軸受け。
JP2001012265A 2000-01-21 2001-01-19 スラスト玉軸受け Pending JP2001208083A (ja)

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DE10002557A1 (de) 2001-07-26
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