JP2016138477A - 斜板式圧縮機用スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストレースの撓み違いに起因するエッジロードによるスラストレース及びころの摩耗や破損を防止することができる斜板式圧縮機用スラストころ軸受を提供する。
【解決手段】第１レース２１の当接部位又は第２レース２２の当接部位には、円環溝２５を形成して、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第１レース２１における荷重支点位置Ｓａ１までの距離Ｌａ１と、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第２レース２２における荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂと、を略等しくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、斜板式圧縮機用スラストころ軸受に関し、より詳細には、回転する斜板によってピストンをシリンダ内で往復駆動させる斜板式圧縮機の斜板とシリンダとの間に配設される斜板式圧縮機用スラストころ軸受に関する。

図６に示すように、斜板式圧縮機Ｐは、一対のシリンダブロック１，２の前後両端部に、バルブプレート３，４を介してフロントハウジング５及びリヤハウジング６が複数本のボルトＢにより結合されている。フロント及びリヤハウジング５，６内には、吸入室５ａ，６ａ及び吐出室５ｂ，６ｂがそれぞれ区画形成されている。シリンダブロック１，２の軸孔１ｂ，２ｂには、駆動軸７が一対のラジアルベアリング８，８を介して回転可能に支持されている。

シリンダブロック１，２の間には斜板室９が形成され、駆動軸７には斜板室９内に位置するように斜板１０がそのボス部１０ａにおいて嵌合固定されている。シリンダブロック１，２には、複数のシリンダボア１ｃ，２ｃが駆動軸７と平行に形成され、各シリンダボア１ｃ，２ｃ内には、両頭ピストン１１が往復運動可能に嵌入されている。ピストン１１は、シューを介して斜板１０に係留されている。斜板１０のボス部１０ａの両端部とシリンダブロック１，２との間には、スラストベアリング１２，１３が介装されている。両吸入室５ａ，６ａは斜板室９と吸入通路１ａ，２ａを介してそれぞれ連通されている。そして、斜板１０が駆動軸７と共に回転すると、両頭ピストン１１がシリンダボア１ｃ，２ｃ内で往復運動して吸入及び圧縮動作を行う。両頭ピストン１１の往復運動にともなう圧縮力は、斜板１０のボス部１０ａとシリンダブロック１，２との間に配置したスラストベアリング１２，１３で受けられる。

例えば、図６の斜板圧縮機Ｐに適用されるスラストベアリング１３は、図７に示すように、一対のスラストレース１０１，１０２と両レース１０１，１０２間に介在された複数のころ１０３と、各ころ１０３を回動自在に保持するリテーナ１０４と、を有する。斜板１０のボス部１０ａの側壁面には、環状突条１０ｂが形成されて、スラストレース１０１の外周寄りスラスト受面を支持している。また、シリンダブロック２の斜板１０側壁面には、環状突条１０ｂよりも小径の環状突条２ｄが形成されて、スラストレース１０２の内周寄りスラスト受面を支持している。

図７に示すように、スラストレース１０１，１０２のスラスト受面が平面の場合、スラストベアリング１３のピッチ円直径（ＰＣＤ）からスラストレース１０１の荷重支点位置（外周寄りスラスト受面）Ｓａまでの距離をＬａ、スラストベアリング１３のピッチ円直径（ＰＣＤ）からスラストレース１０２の荷重支点位置（内周寄りスラスト受面）Ｓｂまでの距離をＬｂとすると、Ｌａ＜Ｌｂとなっている。このため、スラストベアリング１３には、スラスト方向の荷重が作用すると、スラストレース１０２には、スラストレース１０１と比較して大きな撓みが発生する。このため、ころ１０３が傾き、ころ１０３のエッジロードによって、スラストレース１０１やころ１０３の摩耗が大きくなる問題がある。

このような問題に対して、特許文献１の斜板式圧縮機Ｐは、スラストベアリング１２，１３のスラストレースが接触する、斜板１０のボス部１０ａのスラスト受面及びシリンダブロック２のスラスト受面を傾斜面又は円弧面とし、スラストベアリング１２，１３の弾性変形時に平面接触又は曲面接触によってスラスト受面の摺動摩擦を低減し、磨耗や齧りを抑制して振動及び異音の低減を図っている。

特許第３０９４７２０号公報

ところで、特許文献１に記載のスラストベアリング１２、１３では、斜板１０のボス部１０ａやシリンダブロック２のスラスト受面を傾斜面や円弧面によって形成しており、形状が複雑な機械加工を部品に施さなければならず、製作費が嵩む問題があった。また、特許文献１には、両スラストレースの撓み量の違いによる摩耗防止について記載されておらず、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラストレースの撓み違いに起因するエッジロードによるスラストレース及びころの摩耗や破損を防止することができる斜板式圧縮機用スラストころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 回転軸の軸心に対して傾斜した斜板の回転によりピストンをシリンダ内で往復駆動させる斜板式圧縮機の前記斜板と前記シリンダとの間に配設される斜板式圧縮機用スラストころ軸受であって、
側面の外径側又は内径側のいずれか一方が前記斜板のボス部に形成された環状突条に当接する当接部位をなす第１レースと、
側面の内径側又は外径側のいずれか一方が前記シリンダに形成された環状突条に当接する当接部位をなす第２レースと、
前記第１レース及び前記第２レース間に転動自在に配置された複数のころと、
を備え、
前記第１レースの前記当接部位又は前記第２レースの前記当接部位には、円環溝が形成され、
前記円環溝の内径側縁部の直径は、該円環部が形成された前記第１または第２レースが当接する前記環状突条のピッチ円直径寄り縁部の直径よりも小径であり、前記円環溝の外径側縁部の直径は、前記ピッチ円直径寄り縁部の直径よりも大径であり、
前記スラストころ軸受のピッチ円直径から前記第１レースにおける荷重支点位置までの距離と、前記スラストころ軸受の前記ピッチ円直径から前記第２レースにおける荷重支点位置までの距離と、が略等しいことを特徴とする斜板式圧縮機用スラストころ軸受。
（２） 回転軸の軸心に対して傾斜した斜板の回転によりピストンをシリンダ内で往復駆動させる斜板式圧縮機の前記斜板と前記シリンダとの間に配設される斜板式圧縮機用スラストころ軸受であって、
側面の外径側又は内径側のいずれか一方が前記斜板のボス部に当接する当接部位をなす第１レースと、
側面の内径側又は外径側のいずれか一方が前記シリンダに当接する当接部位をなす第２レースと、
前記第１レース及び前記第２レース間に転動自在に配置された複数のころと、
を備え、
前記第１レースの前記当接部位又は前記第２レースの前記当接部位には、環状凸部が形成され、
前記スラストころ軸受のピッチ円直径から前記第１レースにおける荷重支点位置までの距離と、前記スラストころ軸受の前記ピッチ円直径から前記第２レースにおける荷重支点位置までの距離と、が略等しいことを特徴とする斜板式圧縮機用スラストころ軸受。

本発明の斜板式圧縮機用スラストころ軸受によれば、第１レースの当接部位又は第２レースの当接部位に、円環溝又は環状凸部を形成し、スラストころ軸受のピッチ円直径から第１レースにおける荷重支点位置までの距離と、スラストころ軸受のピッチ円直径から第２レースにおける荷重支点位置までの距離を略等しくしたので、第１レース及び第２レースの撓み量を略同じ撓み量とすることができる。これにより、第１レース及び第２レースの撓み量の違いに起因するころのエッジロードを防止して、レースやころの摩耗を抑制することができる。

（ａ）は、本発明に係る第１実施形態のスラストころ軸受の要部断面図、（ｂ）は、図１（ａ）の円Ｉで囲まれた部分の拡大図である。 図１に示すスラストころ軸受の作用を説明するための断面図である。 （ａ）は第１実施形態の第１変形例の要部拡大断面図、（ｂ）は第２変形例の要部拡大断面図、（ｃ）は第３変形例の要部拡大断面図、（ｄ）は第４変形例の要部拡大断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２実施形態のスラストころ軸受の要部断面図、（ｂ）は、図４（ａ）の円ＩＶで囲まれた部分の拡大図である。 第２実施形態の第１変形例のスラストころ軸受の要部拡大断面図である。 従来の斜板式圧縮機の断面図である。 従来のスラストころ軸受の要部断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る斜板式圧縮機用スラストころ軸受は、斜板式圧縮機における斜板のボス部とシリンダとの間に配置されて斜板式圧縮機のスラスト荷重を支持する。斜板式圧縮機は、図６で説明した従来の斜板式圧縮機Ｐと同様の構成を有するので、詳細な説明を省略し、以後、斜板式圧縮機用スラストころ軸受（以後、単にスラストころ軸受と言う）について主に説明する。

図１に示すように、本実施形態のスラストころ軸受２０は、内側面が第１軌道面２１ａをなす第１レース２１と、内側面が第２軌道面２２ａをなす第２レース２２と、互いに対向する第１レース２１の第１軌道面２１ａ及び第２レース２２の第２軌道面２２ａ間に転動自在に配置された複数のころ２３と、複数のころ２３をポケット２４ａ内に回動自在に保持する保持器２４と、を有する。
なお、本実施形態では、第１レース２１及び第２レース２２は、内径及び外径が略等しい円環板状に形成され、軸方向両側面（内側面及び外側面）を平面状としている。

第１レース２１は、斜板式圧縮機Ｐの斜板１０のボス部１０ａに形成された環状突条１０ｂと、外側面の外径側で当接している。第２レース２２は、斜板式圧縮機Ｐのシリンダブロック２に形成された環状突条２ｄと、外側面の内径側で当接している。また、第１レース２１の外側面には、環状突条１０ｂに対応して断面略くの字形の円環溝２５が形成されている。円環溝２５は、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃを含む径方向位置に形成されている。即ち、円環溝２５の内径側縁部２５ｉの直径は、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃの直径よりも小径となり、円環溝２５の外径側縁部２５ｏの直径は、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃの直径よりも大径となる。この円環溝２５の外径側縁部２５ｏは、後述する第１レース２１の荷重支点位置Ｓａ１となり、スラストころ軸受２０のピッチ円直径（ＰＣＤ）から第１レース２１の荷重支点位置Ｓａ１までの距離Ｌａ１と、スラストころ軸受２０のピッチ円直径（ＰＣＤ）から第２レース２２の荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂが略等しくなるように設計している。
なお、環状突条１０ｂの側面１０ｄは、平面となっている。また、第２レース２２の外側面、及び環状突条２ｄの側面２ｅは、いずれも平面となっている。

図２に示すように、予圧によるスラスト荷重、或いは圧縮作用に伴うスラスト荷重が斜板式圧縮機Ｐに作用すると、スラストころ軸受２０の第１レース２１は、外側面の外径側が環状突条１０ｂにより図中右方向に押圧される。また、第２レース２２は、外側面の内径側が環状突条２ｄにより図中左方向に押圧される。これにより、第１及び第２レース２１，２２が撓んで角度θだけ傾斜する。

第１及び第２レース２１，２２の傾斜により、第１レース２１は、円環溝２５の外径側縁部２５ｏが、環状突条１０ｂに当接し、この当接部位が第１レース２１の荷重支点位置Ｓａ１となる。また、平面である第２レース２２の外側面は、環状突条２ｄの側面２ｅの外径側縁部に当接し、この当接部位が第２レース２２の荷重支点位置Ｓｂとなる。
なお、円環溝２５は、第１レース２１が傾斜した際、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃが円環溝２５と接触しないような深さに設計されている。

第１レース２１が円環溝２５を有しないと仮定した場合、第１レース２１の外側面は、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃと当接し、この当接部位が第１レース２１の荷重支点位置Ｓａとなる（図７参照）。しかし、外側面に円環溝２５を設けることにより、内径側縁部１０ｃが円環溝２５内に入り込むことで第１レース２１が傾斜する。これにより、第１レース２１と環状突条１０ｂとの荷重支点位置Ｓａ１は、円環溝２５がない場合の荷重支点位置Ｓａより径方向外方に移動する。

したがって、スラストころ軸受２０のピッチ円直径（ＰＣＤ）から第１レース２１の荷重支点位置Ｓａ１までの距離Ｌａ１と、スラストころ軸受２０のピッチ円直径（ＰＣＤ）から第２レース２２の荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂを略同じにすることができ、第１及び第２レース２１，２２の撓みによる傾斜角θが同じ角度になる。これにより、第１レース２１と第２レース２２とが平行になり、ころ２３のエッジロード発生を防止することができ、これにより、第１レース２１やころ２３の摩耗を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の斜板式圧縮機用スラストころ軸受２０によれば、第１レース２１の当接部位に、断面略くの字形の円環溝２５を形成し、円環溝２５の内径側縁部２５ｉの直径を、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃの直径よりも小径とし、円環溝２５の外径側縁部２５ｏの直径を、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃの直径よりも大径としている。そして、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第１レース２１における荷重支点位置Ｓａ１までの距離Ｌａ１と、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第２レース２２における荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂを略等しくして、第１レース２１及び第２レース２２の撓み量を略同じ撓み量とすることができる。これにより、第１レース２１及び第２レース２２の撓み量の違いに起因するころのエッジロードを防止して、第１レース２１やころ２３の摩耗を抑制することができる。

図３は、第１レースの外側面に形成される円環溝の変形例であり、図３（ａ）に示す第１変形例の断面略くの字形の円環溝２５ａは、円環溝２５ａの内径側縁部２５ｉが、第１実施形態の内径側縁部より径方向内側に設定されている。即ち、円環溝２５ａの径方向幅Ｗが、第１実施形態の第１レース２１より広くなっている。円環溝２５ａは、第１実施形態の第１レース２１と同様に、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃを含む径方向位置に形成されている。

円環溝は、上述した距離Ｌａ１とＬｂが略等しくになるように、環状突条１０ｂの内径側縁部１０ｃを含む径方向位置に形成され、且つ、傾斜した際に内径側縁部１０ｃと干渉しないような深さを有するものであればよく、任意の断面形状に設定することができる。図３（ｂ）に示す第２変形例の円環溝２５ｂは、断面円弧状に形成されている。図３（ｃ）に示す第３変形例の円環溝２５ｃは、径方向幅Ｗが長い断面円弧状に形成されている。さらに、円環溝の断面形状としては、矩形形状や台形形状であってもよい。
また、図３（ｄ）に示すように、第１レース２１の当接部位となる、断面円弧状の円環溝２５ｄと外側面２１ａとの外径側縁部２５ｏには、断面円弧状の面取りが施されている。これにより、環状突条１０ｂとの当接部位の摩耗を更に抑制することができる。なお、外径側縁部２５ｏに施された断面円弧状の面取りは、図１（ｂ）や図３（ａ）〜（ｃ）の円環溝２５、２５ａ〜２５ｃにも適用できる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る斜板式圧縮機用スラストころ軸受について説明する。第２実施形態のスラストころ軸受は、第１レースの外側面に、断面半円状の環状凸部が形成されている以外は、第１実施形態と同様であるので、同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

第２実施形態の第１レース３１では、第１軌道面３１ａが形成される内側面と軸方向反対側の外側面に、斜板１０のボス部１０ａに設けられた環状突条１０ｂに対応して断面半円状の環状凸部３２が形成されている。そして、第１レース３１の環状凸部３２は、斜板１０の環状突条１０ｂと当接し、この当接部位が荷重支点位置Ｓａ２となる。従って、斜板１０の環状突条１０ｂの形状に影響されることなく、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第１レース３１における荷重支点位置Ｓａ２までの距離Ｌａ２を、環状凸部３２によって設定することができ、容易にスラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第２レース２２における荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂと略等しくすることができる。

以上説明したように、本実施形態の斜板式圧縮機用スラストころ軸受２０によれば、第１レース３１の当接部位に、断面半円状の環状凸部３２を形成し、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第１レース３１における荷重支点位置Ｓａ２までの距離Ｌａ２と、スラストころ軸受２０のピッチ円直径ＰＣＤから第２レース２２における荷重支点位置Ｓｂまでの距離Ｌｂを略等しくしたので、第１レース３１及び第２レース２２の撓み量を略同じ撓み量とすることができる。これにより、第１レース３１及び第２レース２２の撓み量の違いに起因するころのエッジロードを防止して、第１レース３１及び第２レース２２の摩耗を抑制することができる。
また、第１レース３１の当接部位となる環状凸部３２は、断面円弧状に形成されるので、環状突条１０ｂとの当接部位の摩耗を更に抑制することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、第１レース３１の外側面に形成する環状突条の形状は任意であり、図５に示す変形例のように、断面３角形の環状凸部３２ａとすることもできる。

尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、円環溝又は環状凸部を第１レースの外側面の外径側に設けた場合について説明したが、本発明は、スラストころ軸受のピッチ円直径ＰＣＤから第１レースにおける荷重支点位置までの距離Ｌａ１、Ｌａ２と、スラストころ軸受のピッチ円直径ＰＣＤから第２レースにおける荷重支点位置までの距離Ｌｂを略等しく設計すればよく、円環溝又は環状凸部を第２レースの外側面の内径側に設けてもよい。
なお、第２レースの外側面の内径側に円環溝が形成される場合には、円環溝の内径側縁部の直径は、第２レースが当接する環状突条の外径側縁部（ピッチ円直径寄り縁部）の直径よりも小径であり、円環溝の外径側縁部の直径は、環状突条の外径側縁部（ピッチ円直径寄り縁部）の直径よりも大径となる。

１ｃ，２ｃ シリンダボア（シリンダ）
７ 駆動軸（回転軸）
１０ 斜板
１０ａ ボス部
１０ｂ 環状突条
１０ｃ 環状突条の内径側縁部（ピッチ円直径寄り縁部）
１１ 両頭ピストン（ピストン）
２０ スラストころ軸受（斜板式圧縮機用スラストころ軸受）
２１，３１ 第１レース
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 円環溝
２５ｉ 円環溝の内径側縁部
２５ｏ 円環部の外径側縁部
２２ 第２レース
２３ ころ
３２，３２ａ 環状凸部
Ｌａ１，Ｌａ２ ピッチ円直径から第１レースにおける荷重支点位置までの距離
Ｌｂ ピッチ円直径から第２レースにおける荷重支点位置までの距離
Ｐ 斜板式圧縮機
Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ 荷重支点位置
ＰＣＤ ピッチ円直径

Claims (2)

1. 回転軸の軸心に対して傾斜した斜板の回転によりピストンをシリンダ内で往復駆動させる斜板式圧縮機の前記斜板と前記シリンダとの間に配設される斜板式圧縮機用スラストころ軸受であって、
   側面の外径側又は内径側のいずれか一方が前記斜板のボス部に形成された環状突条に当接する当接部位をなす第１レースと、
   側面の内径側又は外径側のいずれか一方が前記シリンダに形成された環状突条に当接する当接部位をなす第２レースと、
   前記第１レース及び前記第２レース間に転動自在に配置された複数のころと、
   を備え、
   前記第１レースの前記当接部位又は前記第２レースの前記当接部位には、円環溝が形成され、
   前記円環溝の内径側縁部の直径は、該円環部が形成された前記第１または第２レースが当接する前記環状突条のピッチ円直径寄り縁部の直径よりも小径であり、前記円環溝の外径側縁部の直径は、前記ピッチ円直径寄り縁部の直径よりも大径であり、
   前記スラストころ軸受のピッチ円直径から前記第１レースにおける荷重支点位置までの距離と、前記スラストころ軸受の前記ピッチ円直径から前記第２レースにおける荷重支点位置までの距離と、が略等しいことを特徴とする斜板式圧縮機用スラストころ軸受。
2. 回転軸の軸心に対して傾斜した斜板の回転によりピストンをシリンダ内で往復駆動させる斜板式圧縮機の前記斜板と前記シリンダとの間に配設される斜板式圧縮機用スラストころ軸受であって、
   側面の外径側又は内径側のいずれか一方が前記斜板のボス部に当接する当接部位をなす第１レースと、
   側面の内径側又は外径側のいずれか一方が前記シリンダに当接する当接部位をなす第２レースと、
   前記第１レース及び前記第２レース間に転動自在に配置された複数のころと、
   を備え、
   前記第１レースの前記当接部位又は前記第２レースの前記当接部位には、環状凸部が形成され、
   前記スラストころ軸受のピッチ円直径から前記第１レースにおける荷重支点位置までの距離と、前記スラストころ軸受の前記ピッチ円直径から前記第２レースにおける荷重支点位置までの距離と、が略等しいことを特徴とする斜板式圧縮機用スラストころ軸受。

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