JP2002250338A

JP2002250338A - スラスト軸受装置

Info

Publication number: JP2002250338A
Application number: JP2001184900A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yui; 秀人由井; Hirotoshi Aramaki; 宏敏荒牧
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】スラスト力の高負荷作用時に、摩耗や転がり疲
れに対して有利であり、従って長寿命化をはかれ、かつ
生産性が良く、コスト低下が図れる旋回部材のスラスト
軸受装置を提供する。【解決手段】中間輪13における固定支持板9の軌道面13b
と、旋回支持板8側の軌道面13aとは、固定支持板9に対
する旋回支持板8の偏心に応じて偏心しているので、固
定支持板9と旋回支持板8との間に生じるスラスト力を、
固定支持板9と中間輪13との間に配置されたころ10、及
び中間輪13と旋回支持板8との間に配置されたころ20に
おいて、それぞれ線接触で受けることができ、それによ
り高速旋回時における高負荷に対しても、摩耗量を減少
させ、また面圧が減少することから転がり疲れに対して
も有効となり、スラスト軸受装置の長寿命を図ることが
できる。更に中間輪13における固定支持板9側の軌道面1
3bと、旋回支持板8側の軌道面13aとを、固定支持板9に
対する旋回支持板8の偏心に応じて偏心させることによ
り、自転以外のころの挙動を抑制し、ころの摩耗を更に
抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラスト力を受け
る偏心回転運動を行う部材を支持可能なスラスト軸受装
置に関し、例えばスクロール圧縮機等に使用されて、ス
ラスト力を受けるスクロール部材等の旋回部材を支持す
ると好適なスラスト軸受装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機は、旋回部材及び固定
部材に渦巻き状隔壁を各々設け、両隔壁間に形成される
圧縮室を、旋回部材の旋回に伴って容積変化させること
により圧縮動作を行うものである。かかるスクロール圧
縮機は回転式圧縮機の一種で、小型で弁機構がなく、ま
た流体の圧縮が連続的であり、従来の往復式等の圧縮機
に比較して、トルク変動や振動、騒音が少なく、高速運
転が可能であることから、近年実用化が活発に進められ
ている。

【０００３】ここで、旋回部材は、自転を伴うことなく
旋回半径Ｅで旋回するものであり、この自転阻止及び旋
回支持のために、図１０に示すような、ボールを旋回部
材と固定部材との間に介在させているボールカップリン
グが提案されている。

【０００４】図１０において、旋回部材５０１及び固定
部材５０２には、ボール５０３の移動範囲を制限する凹
部５０１ａ、５０２ａが設けられてあり、直径がＤの凹
部５０１ａ、５０２ａの中心間距離Ｅ’は、ボール５０
３が円軌道で転がり自在なように、旋回半径に略等しく
設計されている。

【０００５】このような凹部５０１ａ、５０２ａの代わ
りに、溝断面が円弧状の環状の軌道輪を、前記旋回半径
に等しい軌道直径に形成したものも提案されており（例
えば、特開昭５５−１５５９１６号公報）、かかる例で
は、旋回部材と固定部材との間にボールを介在させてい
るものが一般的である。また複式スラスト玉軸受におい
て、中間輪両面の転動体の軌道溝を互いに偏心させた偏
心複式スラスト玉軸受が提案されている（特開平５−８
７１２８号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにボールを用いたカップリングでは、ボールと軌道輪
の接触が点接触となり、面圧が高く又弾性変形を伴うた
め、高速、高負荷の条件下での長期使用には耐えられな
いなどの寿命等に関わる問題がある。特に、ボールの接
触面は、冷媒と冷凍機油の混合液で潤滑されており、潤
滑性能は乏しく、高面圧においては摩耗が発生しやす
い。また高圧ガスのリークを防ぐには、軸受において高
い剛性を要するので、できるだけ大きな径のボールの多
数個使用が必要となるが、このため装置が大型となって
しまう傾向がある。

【０００７】これに対し、近年、スクロール圧縮機の小
型化の要求に伴う耐高負荷仕様のスラスト軸受装置が要
求されるようになってきている。また、小径で同出力を
得るために定格回転がより高くなる傾向も顕著となって
おり、従ってボール及び軌道輪にとって摩耗や剥離の面
で、非常に厳しくなってきているといえる。

【０００８】これに対し、接触部の面圧を下げることを
目的に点接触を線接触にするために、転動要素としてソ
ロバン珠形状の両円錐ころを用いた軸受装置が提案され
ている（例えば特開平１０−１８４６７６号公報）。し
かしながら、かかる軸受装置は、高速運転時における全
両円錐ころの位相のずれ、両円錐ころ端部の摩耗、両円
錐ころ保持プレートのポケット面の摩耗、また製造及び
組立技術などの問題に起因して、未だ実用化されるに至
っていないといえる。

【０００９】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、スラスト力の高負荷作用時に、摩
耗や転がり疲れに対して有利であり、従って長寿命化を
はかれ、かつ生産性が良く、コスト低下が図れる旋回部
材のスラスト軸受装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスラスト軸受装置は、固定部材と、前記固
定部材に対して偏心回転運動を行う旋回部材と、前記固
定部材と前記旋回部材との間に配置された中間輪と、前
記固定部材と前記中間輪との間、及び前記中間輪と前記
旋回部材との間に配置された複数のころとを有し、前記
中間輪における前記固定部材側の軌道面と、前記旋回部
材側の軌道面とは、前記固定部材に対する前記旋回部材
の偏心に応じて偏心していることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のスラスト軸受装置は、固定部材と、前
記固定部材に対して偏心回転運動を行う旋回部材と、前
記固定部材と前記旋回部材との間に配置された中間輪
と、前記固定部材と前記中間輪との間、及び前記中間輪
と前記旋回部材との間に配置された複数のころとを有
し、前記中間輪における前記固定部材側の軌道面と、前
記旋回部材側の軌道面とは、前記固定部材に対する前記
旋回部材の偏心に応じて偏心しているので、前記固定部
材と前記旋回部材との間に生じるスラスト力を、前記固
定部材と前記中間輪との間に配置されたころ、及び前記
中間輪と前記旋回部材との間に配置されたころにおい
て、それぞれ線接触で受けることができ、それにより高
速旋回時における高負荷に対しても、摩耗量を減少さ
せ、また面圧が減少することから転がり疲れに対しても
有効となり、スラスト軸受装置の長寿命を図ることがで
きる。更に、前記中間輪における前記固定部材側の軌道
面と、前記旋回部材側の軌道面とを、前記固定部材に対
する前記旋回部材の偏心に応じて偏心させることによ
り、自転以外のころの挙動を抑制し、ころの摩耗を更に
抑制することができる。また前記中間輪が回転軸の速度
と同一速度で回転し、前記ころの周速が増し、油膜が確
保されやすくなるため、摩耗に対して長寿命とすること
が可能となる。

【００１２】更に、前記中間輪における前記固定部材側
の軌道面と、前記旋回部材側の軌道面とは、テーパ形状
となっていると、前記中間輪がラジアル方向力を受ける
ことができる。よって、前記軸受装置にラジアル力が付
与される作動条件下でも、前記中間輪は、前記ころを介
し円滑に回転することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は、第１の実施
の形態にかかるスラスト軸受装置を含むスクロール圧縮
機の断面図である。図２は、図１の構成をII-II線に沿
って切断した矢印方向に見た図である。図３は、第１の
実施の形態にかかるころの正面図である。

【００１４】図１において、円筒状の筐体６内に配置さ
れた略円盤状の固定部材１に、略円盤状の旋回部材２が
対向している。固定部材１の対向面から突出する渦巻き
状の隔壁１ａは、旋回部材２に向かって延在し、その対
向面に当接している。一方、旋回部材２の対向面から突
出する渦巻き状の隔壁２ａも、固定部材１に向かって延
在し、その対向面に当接している。従って、隔壁１ａ、
２ａにより渦巻き状の通路である圧縮室７が形成されて
いる。圧縮室７は、スクロール圧縮機の中央で、固定部
材１の内部に形成された通路１ｂに連通し、これを介し
て外部に、流体を圧送できるようになっている。

【００１５】旋回部材２は、固定部材１とは反対側の面
に、開口２ｃを有するボス部２ｂを設けている。開口２
ｃには、例えばラジアルニードル軸受などの軸受５を介
して駆動軸４の端部が挿入されており、従って旋回部材
２は、駆動軸４に対して回転自在に支持されている。

【００１６】旋回部材２におけるボス部２ｂの周囲に
は、円盤状の旋回支持板８が配置されている。一方、筐
体６の旋回部材２に対向する面には、円盤状の固定支持
板９が配置されている。

【００１７】旋回支持板８は、旋回部材２の軸線Ｐを中
心として周方向に連続して延在する浅溝８ａを形成して
いる。かかる浅溝８ａ内には、薄いリング状の旋回軌道
輪１１が配置されている。

【００１８】一方、固定支持板９は、旋回部材２の軸線
Ｐに対して距離Ｅだけシフトした固定部材１の軸線Ｑを
中心として、周方向に連続して延在する浅溝９ａを形成
している。かかる浅溝９ａ内には、薄いリング状の固定
軌道輪１２が配置されている。

【００１９】旋回軌道論１１と固定軌道輪１２との間に
は、薄い円盤状の中間輪１３が配置されており、更に、
旋回軌道輪１１と中間輪１３との間、及び中間輪１３と
固定軌道輪１２との間には、それぞれ複数のころ１０が
配置されている。尚、ころ１０は、保持器１６によって
保持されている。

【００２０】一対の軌道輪１１、１２の対向面及び中間
輪１３の対向面両面には、ころ１０を転走させる軌道面
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１３ｂがそれぞれ設けられて
いる。中間輪１３の軸方向両面の各軌道面１３ａ、１３
ｂは、平面となっているため、ころ１０が運動可能な円
周軌道の中心間距離が、旋回部材２の旋回半径Ｅに略等
しく運動が可能である。

【００２１】ころ径は特に指定しないが、ころ径が小さ
いと高面圧となり、ころ径が大きいとスラスト軸受装置
自体の寸法が大きくなってしまう。従って、ころ径を
Ｄ、ころ軌道面の接触部内径をＤｉ、ころ軌道面の接触
部外径をＤｅとすると、Ｄ≦０．１×（Ｄｉ＋Ｄｅ）／
２が好ましく、０．０１×（Ｄｉ＋Ｄｅ）／２≦Ｄ≦
０．０５×（Ｄｉ＋Ｄｅ）／２にすると更に好ましい。

【００２２】ころ数は荷重条件及びサイズによって決定
され、特に指定しないが、ころ数が少ないと高面圧とな
り、耐モーメント荷重に不利である。ころ数が多いとト
ルクが大きくなり発熱も大きくなる。従って、ころ数を
Ｚとすると、０．２×（Ｄｉ＋Ｄｅ）／２≦Ｚ≦１．０
×（Ｄｉ＋Ｄｅ）／２にすると好ましい。

【００２３】ころ長さをＬとした場合、ころ径Ｄとの比
であるＬ／Ｄの値は特に指定しないが、Ｌ／Ｄの値が小
さいとスキュー滑りが発生しやすく、大きいとスピン滑
りの値が大きくなり、それに伴い発熱が大きくなる。従
って、１≦Ｌ／Ｄ≦５が好ましく、２≦Ｌ／Ｄ≦４とす
ると更に好ましい。

【００２４】ここで、図１５に示すころ角部拡大図のよ
うに、ころ１０において軌道輪１１、１２及び中間輪１
３とに接触する軌道面接触部１０ａの形状はストレート
としている。またころ端面１０ｂ、１０ｃ（図３）の形
状は、ストレートとなっており、ころ１０の軌道面１０
ａと端面１０ｂ、１０ｃの接続部は、任意の半径Ｒ２の
曲面形状でクラウニングが施されている。ここで、ころ
端面１０ｂ、１０ｃとクラウニング半径Ｒ２との接続
は、任意の半径Ｒ５で、またころ軌道面１０ａとクラウ
ニング半径Ｒ２との接続は、任意の半径Ｒ４で、滑らか
に接続されている。

【００２５】また図３に示すように、ころ端面１０ｂ、
１０ｃの形状は任意の半径Ｒ３の曲面形状であるころの
ものを用いてもよい、またころの端面形状は平面形、円
すい形、とがり形、クランクピン形、段付形等であって
よく、特にころ端面形状は指定しない。

【００２６】ここで、Ｒ２の値が小さいとエッジロード
が発生しやすく、大きいと接触面積が小さくなることか
ら負荷容量が小さくなるとともに、ころのスキューが発
生しやすくなる。よって、図１５に示すように、ころ端
面の半径方向及びころ転勤面の軸方向にストレート部
（平坦部）が存在するころにおいて、ころ端面平坦部か
らころ転動面平坦部までのころ軸方向の距離をｒｘと
し、ころ転動面平坦部からころ端面平坦部までのころ半
径方向の距離をｒｙとし、ｒｙ／ｒｘをころエッジ部の
落ち量と規定すると、０．１≦ｒｙ／ｒｘ≦５の範囲内
に設定することが好ましく、０．５≦ｒｙ／ｒｘ≦３と
すると更に好ましい。ここで、Ｒ２の値としては、０．
１≦Ｒ２≦Ｄ／２が好ましい。

【００２７】また図３や図４に示すように、ころ端面若
しくはころ転動面に平坦部が存在しないころの場合は、
平坦部ではなく、頂点からの距離としてｒｘ及びｒｙを
置き換えてもよい。

【００２８】本実施の形態においては、固定部材である
固定軌道輪１２と、旋回部材である旋回軌道輪１３と、
ころ１０とでスラスト軸受装置を構成している。

【００２９】次に、本実施の形態のスラスト軸受装置の
効果を説明する。旋回部材２は、駆動軸４の駆動によ
り、旋回半径Ｅで旋回運動をする。それにより、隔壁２
ａが蠕動し、圧縮室７の内部の流体を押し出すことがで
きる。

【００３０】ここで、両軌道輪１１、１２は、中間輪１
３に対して、各面の軌道面１１ａ、１２ａの円周中心
Ｐ、Ｑ回りに各々回転自在であるが、図２で明らかなよ
うに、中間輪１３両面の軌道面１３ａ、１３ｂ上を、こ
ろ１０が互いに偏心した状態で転走するようにセッティ
ングされている。従って、スクロール圧縮機の動作時
に、ころ１０は、受けたスラスト荷重により、ころ１０
の転がり方向、つまり、両軌道輪１１、１２の回転中心
Ｐ、Ｑ回りに回転し、偏心運動を許容するようになって
いる。そのため、一方の軌道輪、例えば図中下方側の軌
道輪１２を固定で使用し、中間輪１３が旋回することに
よって、各ころ１０は、旋回支持板８を介した旋回部材
２の旋回運動に伴って、両軌道輪１１、１２の軌道面１
１ａ、１２ａと、中間輪１３の軌道面１３ａ、１３ｂと
の間で転走し、それにより他方の軌道輪１１の偏心回転
の支持が可能になる。

【００３１】したがって、旋回部材２は、固定部材１に
対して常に一定の偏心関係を保ちながら旋回運動が可能
になり、それによりスクロール圧縮機の円滑な圧縮動作
が行われることとなる。圧縮ガス圧により、旋回部材２
には大きなスラスト荷重が作用するが、このスラスト荷
重がころ１０と中間輪１３及び各軌道輪１１、１２を介
して支持される。しかし、ころ１０と軌道輪１１、１２
及び中間輪１３との接触部は線接触であるため、転動体
としてボールを用いた場合に比べ、面圧をより低く抑え
ることができる。

【００３２】ここで、線接触部に発生するスピン滑りを
抑えるために、面圧が許容される範囲で、ころ１０の軌
道面接触部１０ａの長さを短くすることによって、スラ
スト軸受装置の発熱を抑えることができる。尚、軌道面
接触部の形状を、本実施の形態ではストレートとした
が、図４に示す変形例のように、ころ１０の軌道面接触
部１０ａを半径Ｒ１の曲線で構成することによって、ス
ラスト軸受装置の発熱を更に抑えることもできる。

【００３３】Ｒ１の値を小さくするとスピン滑りが小さ
くなるが、スキューが発生しやすくなる。従って、Ｒ１
の値としては、ころ長さＬ≦Ｒ１が好ましい。

【００３４】またエッジロードを防ぐために、ころの軌
道面接触部と端面の接続部を適切に設定される半径Ｒ２
の曲線で接続することが望ましい。更にころ１０にニー
ドルローラを用いれば、複段式にしても高さを小さくす
ることができ、旋回部材２の倒れを抑え、安定した旋回
運動が可能となる。

【００３５】Ｒ２の値が小さいとエッジロードが発生し
やすく、大きいと接触面積が小さくなり負荷容量が小さ
くなり、ころのスキューが発生しやすくなる。よってク
ラウニングＲ２の値は、０．１≦Ｒ２≦Ｄ／２が好まし
い。

【００３６】又、ころ１０，両軌道輪１１、１２、中間
輪１３、保持器１６の材質は、特に限定されないが、耐
食性を向上させるステンレス鋼や、高炭素クロム軸受
鋼、それに窒化処理や浸炭処理及び溶射膜等の表面硬化
処理を施して表面高度を高めた鋼等が望ましい。また、
潤滑不良に対して損傷が生じ難いセラミック等を用いる
ことも摩耗防止に有効である、軌道輪１１、１２、中間
輪１３、保持器１６の材質としてプレス鋼板を用いると
非常に安価となる。

【００３７】ころ１０、軌道輪１１、１２、中間輪１３
の表面中心線平均粗さＲａの値としては、小さい方が油
膜が形成されやすいことから、ころ１０の転動面表面粗
さの値としては、０．１μｍＲａ以下が好ましく、０．
０５μｍＲａ以下が更に好ましい。軌道輪１１，１２，
中間輪１３の軌道面粗さの値としては、０．５μｍＲａ
以下が好ましく、０．２μｍＲａ以下が更に好ましい。

【００３８】勿論、スラスト軸受装置の各要素に同一材
料を使用する必要はなく、材料を組み合わせて使用して
も良い。

【００３９】以下に、本発明の第２の実施の形態を説明
する。図５は、第２の実施の形態にかかるスラスト軸受
装置の軸線方向断面図であり、スクロール圧縮機につい
ては省略している。図６は、図５のVI-VI線に沿って切
断し矢印方向に見た図である。本実施の形態において
は、旋回軌道輪を省略して旋回支持板１０８にその機能
を持たせており、また固定軌道輪を省略して固定支持板
１０９にその機能を持たせている。尚、上述した実施の
形態と同様の構成を有する部材には同じ記号を付して説
明を省略する。

【００４０】旋回支持板１０８は、図５における下面か
ら突出し周方向に連続したリング状隔壁である、保持器
１６を案内する内側案内部１０８ａを有し、又、固定支
持板１０９は、図５における上面から突出した円筒壁で
ある、保持器１６を案内する内側案内部１０９ａを有し
ている。更に、中間輪１１３は、図５における上面から
突出した周方向に連続するリング状隔壁である、保持器
１６を案内する第１外側案内部１１３ａと、図５におけ
る下面から突出した周方向に連続するリング状隔壁であ
る、保持器１６を案内する第２外側案内部１１３ｂとを
有している。本実施の形態は、旋回部材２の自転を防止
するために、旋回案内構造を設けた例である。

【００４１】本実施の形態のように、旋回軌道輪を省略
して旋回支持板１０８にその機能を持たせ、また固定軌
道輪を省略して固定支持板１０９にその機能を持たせる
ことで、スラスト軸受装置の低コスト、サイズ縮小が可
能となり、部品点数を削減でき、またスラスト軸受装置
として組込み作業が簡単になる。

【００４２】更に、本実施の形態では、旋回支持板１０
８、固定支持板１０９、及び中間輪１１３に、ころ１０
を保持している保持器１６の案内部１０８ａ、１０９
ａ、１１３ａ、１１３ｂを設けているために、中間輪１
３両（図で上下）面のころ１０が必ず互いに偏心して転
走することとなるために、一対の支持板１０８、１０９
の回転中心Ｐ、Ｑが互いに偏心し、それにより動作を円
滑に行えることになる。

【００４３】また本実施の形態では、旋回支持板１０８
（すなわち旋回部材２（図１））の自転を防止するため
に、固定支持板１０９の図中上面に４本の案内ピン１１
７を植設している。案内ピン１１７の図中上端は、図６
から形状が明らかなように、旋回支持板１０８の図中下
面に形成された４つの円形の案内用孔１０８ｂに収容さ
れており、動作時にこの中で案内されるために、旋回支
持板１０８と固定支持板１０９の相対的なかつ円滑な旋
回を確保するとともに、相対的な回転を阻止することが
できる。

【００４４】本実施の形態では、案内ピン１１７を固定
支持板１０９に固定しているが、旋回支持板１０８に固
定し、固定支持板１０９に案内用孔を設けても構わな
い。又、本実施の形態では、案内ピン１１７を案内用孔
１０８ｂで案内する構造としているが、旋回支持板１０
８即ち旋回部材２（図１）の自転を防止する機能を満た
す上で、特に案内ピン形状や案内構造を指定するもので
はない。また、案内構造の個数は限定されないが、旋回
部材２のバランスを考え、等間隔に２〜８箇所程度設け
ることが望ましい。

【００４５】以下に、本発明の第３の実施の形態を説明
する。図７は、第３の実施の形態にかかるスラスト軸受
装置の軸線方向断面図であり、スクロール圧縮機につい
ては省略している。図８は、図７のVIII-VIII線に沿っ
て切断し矢印方向に見た図である。尚、上述した実施の
形態と同様の構成を有する部材には同じ記号を付して説
明を省略する。

【００４６】本実施の形態では、図９に示す円すい形状
のころ２１０を用いた構成を有しており、又、旋回部材
２（図１）の自転を防止するために、玉転動体２２３を
用い軌道溝２０８ｃ、２０９ｃを設けた例である。

【００４７】本実施の形態のように、ころ２１０を角度
αを持つ円すい形状とし、ころ２１０と接触する軌道
面、つまり固定部材１及び旋回部材２（図１）に、支持
板２０８、２０９を介してそれぞれ固定されている軌道
輪２１１、２１２の軌道面２１１ａ、２１２ａ、及びそ
れらに対向する中間輪２１３の軌道面２１３ａ、２１３
ｂの形状をテーパ角αのテーパ（円錐形状）にし、その
延長線の交点を、各々の回転中心上に位置する点Ｓ、Ｔ
になるようにすると、接触面におけるスピン滑りを抑え
ることができ、スラスト軸受装置の発熱を抑えることが
可能となる。ここでころ２１０と、軌道面２１１ａ、２
１２ａ、２１３ａ、２１３ｂとの接触面でエッジロード
を発生させないよう、図９に示すように、ころ２１０の
軌道面接触部２１０ａと端面２１０ｂ、２１０ｃのつな
ぎ部は、それぞれ半径Ｒ５，Ｒ４のＲ形状が望ましい。
また、ころ２１０の端面を軌道輪２１１、２１２に設け
たつば部２１１ｂ、２１２ｂにより規制することで、こ
ろ２１０の位置決めを行うと良い。

【００４８】また本実施の形態は、旋回部材２（図１）
の自転を防止するために、固定支持板２０９と旋回支持
板２０８に一対のリング状軌道溝（それぞれ断面形状が
半円）２０９ｃ、２０８ｃを設け、対向するこれら軌道
溝２０９ｃ、２０８ｃで形成される空間内に玉転動体２
２３を配置している。軌道溝２０９ｃ、２０８ｃと玉転
動体２２３の寸法関係を、接触させた状態での玉ピッチ
円直径が旋回部材２の旋回直径と等しくなるように設定
することによって、スラスト軸受装置の動作時に、軌道
溝２０９ｃ、２０８ｃで形成される空間内を円周軌道で
玉転動体２２３が転走し、それにより旋回部材２（図
１）の自転を防止することができる。

【００４９】本実施例では、玉転動体２２３とその軌道
溝２０９ｃ、２０８ｃで旋回運動を案内する構造として
いるが、旋回部材２の自転を防止する機能を満たす上
で、第２の実施の形態と同様、特に案内構造を指定する
ものではない。又、本実施の形態では、旋回軌道輪２１
１、固定軌道輪２１２、中間輪２１３の軌道面を全てテ
ーパ形状にしているが、各々のころ２０に対し、どちら
か一方のみテーパ形状とし、他方を軸方向に対し垂直の
平面にしても構わない。

【００５０】以下に、本発明の第４の実施の形態を説明
する。図１１は、第４の実施の形態にかかるスラスト軸
受装置の軸線方向断面図である。図１２は、図１１のXI
I-XII線に沿って切断し矢印方向に見た図である。

【００５１】本実施の形態にかかる軸受装置も、スクロ
ール圧縮機に適用した例であり、図１１において、円筒
状の筐体３０６内に配置された略円盤状の固定部材１
に、略円盤状の旋回部材２が対向している。固定部材１
の対向面から突出する渦巻き状の隔壁１ａは、旋回部材
２に向かって延在し、その対向面に当接している。一
方、旋回部材２の対向面から突出する渦巻き状の隔壁２
ａも、固定部材１に向かって延在し、その対向面に当接
している。従って、隔壁１ａ、２ａにより渦巻き状の通
路である圧縮室７が形成されている。圧縮室７は、スク
ロール圧縮機の中央で、固定部材１の内部に形成された
通路１ｂに連通し、これを介して外部に、流体を圧送で
きるようになっている。

【００５２】旋回部材２は、固定部材１とは反対側の面
に、開口２ｃを有するボス部２ｂを設けている。開口２
ｃには、例えばラジアルニードル軸受などの軸受５Ａを
介して偏心軸３０４の端部が挿入されており、従って旋
回部材２は、偏心軸３０４に対して回転自在に支持され
ている。

【００５３】偏心軸３０４は、駆動軸３２０の図１１で
上端に取り付けられた偏心板３２０ａに軸線をシフトさ
せた状態で取り付けられている。尚、偏心板３２０に
は、回転バランス調整用のウェイト３２０ｂが取り付け
られている。筐体３０６の図１１で下方には、開口３０
６ａが形成されている。開口３０６ａには、例えばラジ
アルニードル軸受などの軸受５Ｂを介して駆動軸３２０
が挿入されている。従って駆動軸３２０が回転すること
により、偏心軸３０４は、駆動軸３２０の軸線Ｑ周りに
回転移動できるようになっている。

【００５４】旋回部材２におけるボス部２ｂの周囲に
は、円盤状の旋回支持板３０８が配置されている。一
方、筐体３０６の旋回部材２に対向する面には、円盤状
の固定支持板３０９が配置されている。

【００５５】旋回支持板３０８は、旋回部材２の軸線Ｐ
を中心として周方向に連続して延在する浅溝３０８ａを
形成している。かかる浅溝３０８ａ内には、薄いリング
状の旋回軌道輪３１１が配置されている。

【００５６】一方、固定支持板３０９は、旋回部材２の
軸線Ｐに対して距離Ｅだけシフトした固定部材１（即ち
駆動軸３２０）の軸線Ｑを中心として、周方向に連続し
て延在する浅溝３０９ａを形成している。かかる浅溝３
０９ａ内には、薄いリング状の固定軌道輪３１２が配置
されている。

【００５７】旋回軌道輪３１１と固定軌道輪３１２との
間には、薄い円盤状の中間輪３１３が配置されており、
更に、旋回軌道輪３１１と中間輪３１３との間、及び中
間輪３１３と固定軌道輪３１２との間には、それぞれ複
数のころ１０が配置されている。尚、図３に示すものと
同じ形状のころ１０は、保持器３１６によって保持され
ている。

【００５８】一対の軌道輪３１１、３１２の対向面及び
中間輪３１３の対向面両面には、ころ１０を転走させる
テーパ状の軌道面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａ、３１
３ｂがそれぞれ設けられている。中間輪３１３の軸方向
両面の各軌道面３１３ａ、３１３ｂは、テーパ状面とな
っているため、ころ１０が運動可能な円周軌道の中心間
距離が、旋回部材２の旋回半径Ｅに略等しく運動が可能
であると共に、ラジアル荷重を受けることができる。本
実施の形態においては、固定部材である固定軌道輪３１
２と、旋回部材である旋回軌道輪３１１と中間輪３１３
と、ころ１０とでスラスト軸受装置を構成している。

【００５９】次に、本実施の形態のスラスト軸受装置の
効果を説明する。旋回部材２は、駆動軸３２０の回転に
より偏心駆動される偏心軸３０４の駆動により、旋回半
径Ｅで旋回運動をする。それにより、隔壁２ａが蠕動
し、圧縮室７の内部の流体を押し出すことができる。

【００６０】ここで、両軌道輪３１１、３１２は、中間
輪３１３に対して、各面の軌道面３１１ａ、３１２ａの
円周中心Ｐ、Ｑ回りに各々回転自在であるが、図１２で
明らかなように、中間輪３１３両面の軌道面３１３ａ、
３１３ｂ上を、ころ１０が互いに偏心した状態で転走す
るようにセッティングされている。従って、スクロール
圧縮機の動作時に、ころ１０は、受けたスラスト荷重に
より、ころ１０の転がり方向、つまり、両軌道輪３１
１、３１２の回転中心Ｐ、Ｑ回りに回転し、偏心運動を
許容するようになっている。そのため、一方の軌道輪、
例えば図中下方側の軌道輪３１２を固定で使用し、中間
輪３１３が旋回することによって、各ころ１０は、旋回
支持板３０８を介した旋回部材２の旋回運動に伴って、
両軌道輪３１１、３１２の軌道面３１１ａ、３１２ａ
と、中間輪３１３の軌道面３１３ａ、３１３ｂとの間で
転走し、それにより他方の軌道輪３１１の偏心回転の支
持が可能になる。

【００６１】したがって、旋回部材２は、固定部材１に
対して常に一定の偏心関係を保ちながら旋回運動が可能
になり、それによりスクロール圧縮機の円滑な圧縮動作
が行われることとなる。圧縮ガス圧により、旋回部材２
には大きなスラスト荷重が作用するが、このスラスト荷
重がころ１０と中間輪３１３及び各軌道輪３１１、３１
２を介して支持される。しかし、ころ１０と軌道輪３１
１、３１２及び中間輪３１３との接触部は線接触である
ため、転動体としてボールを用いた場合に比べ、面圧を
より低く抑えることができる。又、本実施の形態では、
ころ１０を転動自在に支持する軌道面３１１ａ、３１２
ａ、３１３ａ、３１３ｂがテーパ状となっているので、
スラスト荷重のみならずラジアル荷重を受けることがで
きる。よって、旋回部材２の旋回運動に伴って、ころ１
０を介して、中間輪３１３が駆動されやすく、より滑ら
かにころ１０が転がることにより、非常に安定した旋回
運動を得ることができる。

【００６２】尚、ころ軌道面の軸方向形状が、本実施例
ではストレートとなっているが、図４に示すように半径
Ｒ１を設けることによって、スラスト軸受装置部の発熱
を抑えることが有効である。またエッジロードを防ぐた
めに、ころの軌道面と端面の接続部を適切な半径Ｒ２を
設定することが望ましい。ころ転動体にニードルローラ
を用いることによって複式にしても高さを小さくする
ことができ、旋回スクロール部材の倒れを抑え、安定し
た旋回運動が可能となる。

【００６３】また本実施の形態では、旋回部材２の自転
を防止するために、図１２に示すように、固定支持板３
０９に固定された案内ピン３１７が、旋回支持板３０８
に設けられている案内用孔３１８内で案内されるように
なっており、それにより両軌道輪３１１，３１２の相対
的なかつ円滑な旋回を保証するとともに、相対的な回転
を阻止することができる。本実施の形態では、案内ピン
３１７を固定支持板３０９に固定しているが、旋回支持
板３０８に固定し、固定支持板３０９に案内用孔を設け
ても構わない。更にころ転動体１０、軌道輪３１１、３
１２、中間輪３１３の材質は特に限定せず、高炭素クロ
ム軸受鋼や、それに表面硬化処理を施して表面高度を高
めた鋼、耐食性を向上させたステンレス鋼また潤滑不良
に対して損傷が生じ難いセラミック等を用いることが望
ましい。また保持器３１６の材質も特に限定しない、勿
論、スラスト軸受装置の全部材に同一材料を使用すると
は限らず、材料を組み合わせて使用しても良い。

【００６４】以下に、本発明の第５の実施の形態を説明
する。図１３は、第５の実施の形態にかかるスラスト軸
受装置の軸線方向断面図である。尚、上述した実施の形
態と同様の構成を有する部材には同じ記号を付して説明
を省略する。

【００６５】図１３においては、図１１の実施の形態に
対して、軌道輪３１１，３１２を省略し、旋回支持板４
０８と固定支持板４０９に直接テーパ状の軌道面４０８
ａと、４０９ａを形成しており、これに合わせて中間輪
４１３の形状も異なっている。

【００６６】本実施の形態のように、旋回支持板４０８
と固定支持板４０９に直接テーパ状の軌道面４０８ａ
と、４０９ａを形成することで、スラスト軸受装置の低
コスト、サイズ縮小が可能となり、部品点数を削減で
き、スラスト軸受装置として組込み作業が簡単になる。
又、本実施の形態例では、中間輪４１３にころ転動体１
０を保持している保持器４１６の案内面（軌道面４１３
ａ、４１３ｂの一部を流用）を設けているために、中間
輪４１３両面のころ転動体１０が必ず互いに偏心して転
走するために、固定部材１と旋回部材２の回転中心Ｐ、
Ｑが互いに偏心することになる。

【００６７】更に本実施の形態は、旋回部材２の自転を
防止するために、ころ転動体による旋回案内構造を設け
ている。より具体的には、旋回部材２の自転を防止する
ために、旋回支持板４０８の図１３で下面に設けられて
いる円形案内用孔４０８ｂと、固定支持板４０９の図１
３で上面に設けられている円形案内用孔４０９ｂ間に配
置された案内用ころ４１９が、両孔の内周面を転走する
ことによって旋回部材２が案内されるために、固定部材
１に対する相対的なかつ円滑な旋回を保証するととも
に、相対的な回転を阻止している。また案内用ころ４１
９は外周面で転がり運動を行うために摩耗を防ぐことが
できる。本実施の形態では、案内用ころ４１９を案内用
孔４０９ｂ、４０８ｂで案内する構造としているが、当
業者に良く知られている案内に玉を用いたものや、オル
ダムリング式の案内構造、ピン・アンド・リング式の案
内構造など、旋回部材２の自転を防止する機能を満たす
上で、特に案内ころ形状や案内構造を指定するものでは
ない。また、案内構造の個数は限定されないが、旋回部
材のバランスを考え、等配に２〜８箇所程度が望まし
い。ここでころ転動体１０は、ニードルころを用いてい
るが、図９に示すような、テーパ形状のころを用いても
構わない。

【００６８】以下に、本発明の第６の実施の形態を説明
する。図１４は、第６の実施の形態にかかるスラスト軸
受装置の軸線方向断面図である。尚、上述した実施の形
態と同様の構成を有する部材には同じ記号を付して説明
を省略する。

【００６９】本実施の形態では、図１の実施の形態に対
して、旋回軌道輪を省略して旋回支持板５０８にその機
能を持たせており、また固定軌道輪を省略して固定支持
板５０９にその機能を持たせ、保持器５１６は、中間輪
５１３に形成した円筒状案内面５１６ａ、５１６ｂによ
り、その半径方向内端側を案内される構造としている。
又、上述の実施の形態と同様に、旋回部材２の自転を防
止するために、案内ピン５１７を固定支持板５０９に固
定し、中間輪５１３の外周外方を延在させて、回転支持
板５０８の案内孔５１８に係合させている。

【００７０】本実施の形態では、偏心板３２０ａから延
在するウェイト３２０ｂを取り付けた固定ピン３２０ｃ
によって、中間輪５１３は強制的に回転駆動される構成
となっている。即ち、中間輪５１３が軸線方向に移動可
能に支持されながら、固定ピン３２０ｃ及び中間輪５１
３に係合したキー３２０ｄを用いて、それらと一体的に
回転駆動されると、固定支持板５０９と中間輪５１３間
のころ１０及び旋回支持板５０８と中間輪５１３間のこ
ろ１０が駆動されやすく、より滑らかに転がることによ
って、非常に安定した旋回運動を得ることができる。こ
こで、本実施の形態の中間輪５１３は、駆動軸３２０に
固定されている回転バランス調整用ウェイト３２０ｂを
取り付ける固定ピン３２０ｃに固定されたキー３２０ｂ
を用いて強制駆動されるようになっているが、例えば切
欠等を用いても良く、スラスト力を中間輪駆動部で受け
ないために軸方向に移動可能ならば、駆動構造及び駆動
手法は、特に指定するものではない。中間輪５１３を駆
動する機能を満たす上で、案内構造及び案内位置を指定
するものではない。

【００７１】

【発明の効果】本発明のスラスト軸受装置は、固定部材
と、前記固定部材に対して偏心回転運動を行う旋回部材
と、前記固定部材と前記旋回部材との間に配置された中
間輪と、前記固定部材と前記中間輪との間、及び前記中
間輪と前記旋回部材との間に配置された複数のころとを
有し、前記中間輪における前記固定部材側の軌道面と、
前記旋回部材側の軌道面とは、前記固定部材に対する前
記旋回部材の偏心に応じて偏心しているので、前記固定
部材と前記旋回部材との間に生じるスラスト力を、前記
固定部材と前記中間輪との間に配置されたころ、及び前
記中間輪と前記旋回部材との間に配置されたころにおい
て、それぞれ線接触で受けることができ、それにより高
速旋回時における高負荷に対しても、摩耗量を減少さ
せ、また面圧が減少することから転がり疲れに対しても
有効となり、スラスト軸受装置の長寿命を図ることがで
きる。更に、前記中間輪における前記固定部材側の軌道
面と、前記旋回部材側の軌道面とを、前記固定部材に対
する前記旋回部材の偏心に応じて偏心させることによ
り、自転以外のころの挙動を抑制し、ころの摩耗を更に
抑制することができる。従って、従来のスクロール圧縮
機のボールカップリングでは得られない格別な長寿命効
果を得ることから性能向上となり、小型軽量化かつ生産
性に優れ、更にコスト低下を図ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかるスラスト軸受装置を
含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図２】図１の構成をII-II線に沿って切断した矢印方
向に見た図である。

【図３】第１の実施の形態にかかるころの正面図であ
る。

【図４】変形例にかかるころの正面図である。

【図５】第２の実施の形態にかかるスラスト軸受装置を
含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図６】図５の構成をVI-VI線に沿って切断した矢印方
向に見た図である。

【図７】第３の実施の形態にかかるスラスト軸受装置を
含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図８】図７の構成をVIII-VIII線に沿って切断した矢
印方向に見た図である。

【図９】第３の実施の形態にかかるころの正面図であ
る。

【図１０】従来技術にかかるボールカップリングを示す
図である。

【図１１】第４の実施の形態にかかるスラスト軸受装置
を含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図１２】図４の構成をXII-XII線に沿って切断した矢
印方向に見た図である。

【図１３】第５の実施の形態にかかるスラスト軸受装置
を含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図１４】第６の実施の形態にかかるスラスト軸受装置
を含むスクロール圧縮機の断面図である。

【図１５】ころの角部拡大図である。

【符号の説明】

１固定部材２旋回部材４、３２０駆動軸５、５Ａ、５Ｂラジアルニードル軸受６、３０６筐体７圧縮室８、１０８，２０８、３０８、４０８、５０８旋回支
持板９、１０９，２０９、３０９，４０９，５０９固定支
持板１０、２１０ころ１１、２１１、３１１旋回軌道輪１２、２１２、３１２固定軌道輪１３、１１３，２１３、４１４，５１３中間輪１６、３１６、４１６保持器１１７、３１７，５１７案内ピン１１８、３１８，５１８案内用孔２３玉転動体２０８ｃ、２０９ｃ軌道溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H029 AA02 BB21 BB31 BB44 CC17 3H039 AA01 BB02 BB04 BB07 CC22 3J101 AA14 AA16 AA25 AA27 AA32 AA42 AA53 AA54 AA62 AA73 AA81 BA05 BA06 DA02 EA03 EA06 EA41 FA31 FA44 FA51 FA53 GA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定部材と、前記固定部材に対して偏心回転運動を行う旋回部材と、前記固定部材と前記旋回部材との間に配置された中間輪
と、前記固定部材と前記中間輪との間、及び前記中間輪と前
記旋回部材との間に配置された複数のころとを有し、前記中間輪における前記固定部材側の軌道面と、前記旋
回部材側の軌道面とは、前記固定部材に対する前記旋回
部材の偏心に応じて偏心していることを特徴とするスラ
スト軸受装置。
【請求項２】前記中間輪における前記固定部材側の軌
道面と、前記旋回部材側の軌道面とは、テーパ形状とな
っていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。