JP3342450B2

JP3342450B2 - スラスト玉軸受

Info

Publication number: JP3342450B2
Application number: JP26812099A
Authority: JP
Inventors: 典男山田; 温桑原
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP2000074049A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スクロール圧縮機等
に使用されて、公転スクロール部材等の公転部材を、自
転しないように支持するスラスト玉軸受に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機は、図８に示すように
公転スクロール部材５１および静止スクロール部材５２
に螺旋状隔壁５３，５４を各々設け、両各壁５３，５４
間に形成される圧縮室５５を、公転スクロール部材５１
の公転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。

【０００３】公転スクロール部材５１は、自転を伴うこ
となく公転半径Ｅで公転させるものであり、この自転阻
止および公転支持のために、ボール５６を公転スクロー
ル部材５１と固定フレーム５７との間に介在させてい
る。これら公転スクロール部材５１および固定フレーム
５７には、ボール５６の移動範囲を拘束する凹部５８が
設けてあり、凹部５８の直径は、ボール５６が円軌道で
転がり自在なように、公転半径Ｅに略等しく設計され
る。

【０００４】凹部５８の代わりに、図９に示すように溝
断面が円弧状の環状の軌道溝５９を、前記公転半径Ｅに
等しい軌道直径ｅに形成したものも提案されている（例
えば、特開昭５５−１５５９１６号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８の例において、公
転スクロール部材５１には圧縮室５５の圧縮ガス圧のた
めに、大きな軸方向荷重が作用し、この荷重がボール５
６と凹部５８の底面との接触面に加わる。しかし、この
接触状態は、球と平面との関係であって点接触になるた
め、単位面積当たりの接触圧が大きく、そのため摩耗や
転がり疲れが著しくて軸受寿命が短くなるという問題点
がある。

【０００６】図９の例の場合は、軌道溝５９の内面が円
弧状であるため、ボール５６の軌道面との接触面積が大
きくなり、面圧が低下して軸受寿命が大幅に向上する。
しかし、このような円弧状断面の環状の軌道溝５９を公
転スクロール部材５１や固定フレーム５７に直接に加工
することは非常に難しく、そのため生産性が悪く、製造
コストが高くなるという問題点がある。

【０００７】この発明の目的は、公転の支持を行うスラ
スト玉軸受において、軸受寿命の向上と、製造の容易と
を図ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のスラスト玉軸
受は、ボール（８）を介在させる一対のリング状軌道輪
（７，７）を、公転部材（３）および固定部材（２）と
は別に製造し、これら公転部材（３）および固定部材
（２）に装着するものである。各軌道輪（７，７）は鋼
板製とする。上記軌道輪（７，７）は、溝形断面であっ
て、そのウエブ外面に軌道溝（１１）を形成したものと
し、この軌道輪（７，７）の縦フランジ（７ｃ，７ｃ）
を、公転部材（３）および固定部材（２）に形成した環
状の軌道輪装着溝（９）に沿って設けられたフランジ嵌
合溝（１３）に嵌合させる。このうち、請求項１に記載
のスラスト玉軸受では、一対の軌道輪（７，７）は、両
軌道輪（７，７）の相対向する面に、各々ボール（８）
を円周軌道で転走させる軌道溝（１１）が、周方向の間
隔を隔てた複数箇所に設けてあり、前記軌道溝（１１）
とボール（８）の寸法関係を、前記円周軌道で転走する
ボール（８）の軌跡（Ｌ）が内周側で重なる関係とす
る。請求項２に記載のスラスト玉軸受では、一対の軌道
輪（７，７）は、両軌道輪（７，７）の相対向する面
に、各々ボール（８）を円周軌道で転走させる環状の軌
道溝（１１）が、周方向の間隔を隔てた複数箇所に設け
てあり、前記各軌道溝（１１）は、溝断面が円弧状で、
かつ内周側の溝側壁面（１１ａ）の開口縁（１１ａａ）
を、前記円周軌道で転走するボール（８）の軌跡（Ｌ）
が成す立体形状の中央窪み部分（Ｓ）の底部（Ｓａ）ま
で入るものとする。

【０００９】

【作用】この構成によると、公転部材（３）を公転させ
るときに、公転部材（３）と固定部材（２）の間に介在
したボール（８）は、両部材（３，２）の軌道輪（７，
７）における局部的な環状軌道溝（１１）によって転走
経路が拘束される。そのため公転部材（３）の自転が阻
止される。公転部材（３）と固定部材（２）との間に加
わる軸方向荷重は、ボール（８）と各軌道輪（７，７）
との接触面に作用する。

【００１０】このとき、請求項１のスラスト玉軸受は、
円周軌道で転走するボール（８）の軌跡（Ｌ）が内周側
で重なるようにしたため、前記円周軌道の径（ｅ）が同
じであっても、ボール（８）に径の大きいものが使用で
きる。このように大径のボール（８）が使用できるた
め、軌道溝（１１）とボール（８）との接触面積が広く
得られ、そのため面圧が低くなって摩耗や転がり疲れに
対して長寿命になる。また、請求項２のスラスト玉軸受
は、軌道溝（１１）の内面が円弧状断面であるため、ボ
ール（８）との接触面積が広く、そのため面圧が低くな
って摩耗や転がり疲れに対して長寿命になる。しかも、
各軌道溝（１１）は、内周側の溝側壁面（１１ａ）の開
口縁（１１ａａ）を、前記円周軌道に沿って移動するボ
ール（８）の軌跡（Ｌ）が成す立体形状の中央窪み部分
（Ｓ）の底部（Ｓａ）まで入るものとしたため、軌道溝
（１１）の内面とボール（８）との接触面積をより一層
広くすることができ、より一層面圧が低下し、摩耗や転
がり疲れに対して長寿命になる。

【００１１】

【実施例】この発明の基礎となる提案例を図１ないし図
４に基づいて説明する。この提案例はスクロール圧縮機
に適用した例であり、スラスト玉軸受１は、各々固定部
材および公転部材となる固定フレーム２と公転スクロー
ル部材３との間に設けられている。

【００１２】公転スクロール部材３は、中心部に突出し
た筒部３ａが駆動軸４にニードル軸受等の軸受５を介し
て回転自在に嵌合しており、駆動軸４はモータ等の回転
軸（図示せず）に偏心して設けられて、回転軸の軸心と
なる公転中心Ｑの回りに公転半径Ｅで公転駆動される。
したがって、公転スクロール部材３は、駆動軸４と共に
公転中心Ｑの回りに公転半径Ｅで公転運動を行う。

【００１３】固定フレーム２と一体のハウジング６に
は、公転スクロール部材３の上面と対面する固定スクロ
ール部材（図示せず）が設けてあり、これら公転スクロ
ール部材３と固定スクロール部材とに各々設けた螺旋状
隔壁（図示せず）の間で、スクロール圧縮機の圧縮室が
図８の例と同様に構成される。

【００１４】スラスト玉軸受１は、固定フレーム２およ
び公転スクロール部材３に装着された一対の対面するリ
ング状軌道輪７，７と、これら軌道輪７，７の間に介在
させたボール８とで構成される。

【００１５】各軌道輪７，７は、プレス加工による鋼板
等の深絞り成形品からなり、これら軌道輪７，７の対向
面には、ボール８を転走させる環状の軌道溝１１が周方
向複数箇所に等間隔で成形してある（図２）。各軌道溝
１１は、溝断面がボール８よりも僅かに大きな曲率半径
ｒ（図３）の円弧状断面に形成され、かつ溝底部に沿う
円周軌道の直径ｅが、公転スクロール部材３の公転半径
Ｅ（図１）に略等しく設定される。また、図３に、前記
円周軌道上の１８０°離れた位置のボール８が、実線お
よび２点鎖線で示され、これらのボール８が一部重なっ
て示されていることから分かるように、前記軌道溝１１
とボール８の寸法関係は、前記円周軌道で転走するボー
ル８の軌跡Ｌが内周側で重なる関係とする。図３（Ｂ）
において、交差斜線を施した部分は、ボール８の軌跡Ｌ
の全体の断面を示し、その重なり部分Ｌａを、同図
（Ａ）において、平行斜線を施した部分で示す。さら
に、軌道溝１１の内周側の溝側壁面１１ａの開口縁１１
ａａは、前記円周軌道で転走するボール８の軌跡Ｌが成
す立体形状の中央窪み部分Ｓ（図３（Ｂ）に平行斜線で
示す部分）の底部Ｓａまで入るものとする。

【００１６】軌道輪７は、軌道溝１１の非形成部分の断
面を図４に示すように、内外周にフランジ７ａを有する
溝形の断面形状に形成され、そのウエブ内面に前記軌道
溝１１が成形される。なお、プレス加工の手順は、図４
のように溝形に成形する過程と、軌道溝１１を成形する
過程との２段階に分けても、リング状の金属板から一度
に全体の成形を行っても良い。

【００１７】各軌道輪７，７は、固定フレーム２および
公転スクロール部材３に形成した環状の軌道輪装着溝９
に嵌合させ、フランジ７ａを軌道輪装着溝９の開口周縁
に係合させる。この状態で、図３に白矢印Ａで示すよう
にフランジ７ａをポンチ等の工具で打撃してかしめ突部
１２を形成し、軌道輪７の回り止めを行う。固定フレー
ム２および公転スクロール部材３には、予めかしめ突部
１２と係合させる凹部（図示せず）を形成しておき、そ
の位置で前記のかしめを行う。かしめ突部１２は、軌道
輪７の周方向複数箇所、例えば３か所程度に設ける。

【００１８】上記構成の動作を説明する。公転スクロー
ル部材３は、駆動軸４の駆動により、公転半径Ｅで公転
運動をする。このとき、固定フレーム２と公転スクロー
ル部材３とは、軌道輪７，７間に介在したボール８を介
して係合しており、ボール８の転走範囲が局部的な環状
軌道溝１１の内部に制限されるため、公転スクロール部
材３の自転が阻止される。すなわち、各ボール８は、公
転スクロール部材３の公転運動に伴って、両軌道輪７，
７の環状の軌道溝１１内を、公転半径Ｅと等しい直径ｅ
の円周軌道で転走する。したがって、公転スクロール部
材３は、固定フレーム２に対して常に一定の角度関係を
保ちながら公転運動をすることになり、このような動作
によりスクロール圧縮機の圧縮動作が行われる。

【００１９】圧縮ガス圧により、公転スクロール部材３
には大きな軸方向荷重が作用するが、この軸方向荷重は
ボール８と各軌道輪７，７との接触面で受けられる。こ
のとき、軌道溝１１の内面が円弧状断面に形成されてい
るため、ボール８との接触面積が広く、そのため面圧が
軽減されて摩耗や転がり疲れが生じ難くなり、軸受寿命
が向上する。

【００２０】軌道溝１１は、比較的加工の難しい円弧状
断面の環状溝であるが、複雑な形状の公転スクロール部
材３や固定フレーム２とは別に軌道輪７を設け、これら
軌道輪７をプレスによる深絞り成形品としたため、軌道
溝１１の形成が容易に、かつ精度良く行える。

【００２１】図５ないし図７は、この発明の一実施例を
示す。この例は、深絞りによって形成する軌道輪７を前
記実施例と表裏逆の溝形断面とし、そのウエブ外面に軌
道溝１１を成形したものである。軌道輪７の縦フランジ
７ｃは、固定フレーム２および公転スクロール部材３に
軌道輪装着溝９に沿って設けられるフランジ嵌合溝１３
に嵌合させる。軌道輪７の回り止めは、前記提案例と同
様にかしめ突部１２で行う。このように構成した場合
は、軌道輪７の強度が縦フランジ７ｃによって強くな
り、容易に変形することがなくなるという利点がある。
その他の構成効果は前記提案例と同様である。

【００２２】

【発明の効果】この発明のスラスト玉軸受は、ボールと
軌道面との接触面積が大きく、そのため公転部材と固定
部材との間に作用する大きな軸方向荷重に対して、面圧
が軽減され、軸受寿命の大幅な向上が図れる。また、軌
道溝を形成するリング状軌道輪を、公転部材および固定
部材と別体の鋼板製としたため、機械加工の困難な円弧
状断面の環状軌道溝を有しながら、容易に加工が行え
て、コスト低下が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基礎となる提案例のスラスト玉軸受
をスクロール装置に組み込んだ状態を示す断面図であ
る。

【図２】その軌道輪の平面図である。

【図３】（Ａ）は図２のIII-III 線拡大断面図、（Ｂ）
はボール軌跡の説明図である。

【図４】図２のIV-IV 線拡大断面図である。

【図５】この発明の一実施例における軌道輪の平面図で
ある。

【図６】図５のVI-VI 線拡大断面図である。

【図７】図５のVII-VII 線拡大断面図である。

【図８】従来のスラスト玉軸受とスクロール装置との関
係を示す部分断面図である。

【図９】他の従来例の部分断面図である。

【符号の説明】

１…スラスト玉軸受、２…固定フレーム（固定部材）、
３…公転スクロール部材（公転部材）、４…駆動軸、７
…軌道輪、８…ボール、１１…軌道溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 19/00 - 19/56 F16C 33/30 - 33/66 F04C 18/02 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに公転運動を行う公転部材（３）お
よび固定部材（２）に各々装着されて軸方向に対面する
一対のリング状軌道輪（７，７）を設け、これら軌道輪
（７，７）は、鋼板製であって、両軌道輪（７，７）の
相対向する面に、各々ボール（８）を円周軌道で転走さ
せる軌道溝（１１）が、周方向の間隔を隔てた複数箇所
に設けてあり、前記軌道溝（１１）とボール（８）の寸
法関係を、前記円周軌道で転走するボール（８）の軌跡
（Ｌ）が内周側で重なる関係とし、上記軌道輪（７，
７）は、溝形断面であって、そのウエブ外面に軌道溝
（１１）を形成したものとし、この軌道輪（７，７）の
縦フランジ（７ｃ，７ｃ）を、公転部材（３）および固
定部材（２）に形成した環状の軌道輪装着溝（９）に沿
って設けられたフランジ嵌合溝（１３）に嵌合させたス
ラスト玉軸受。
【請求項２】互いに公転運動を行う公転部材（３）お
よび固定部材（２）に各々装着されて軸方向に対面する
一対のリング状軌道輪（７，７）を設け、これら軌道輪
（７，７）は、鋼板製であって、両軌道輪（７，７）の
相対向する面に、各々ボール（８）を円周軌道で転走さ
せる環状の軌道溝（１１）が、周方向の間隔を隔てた複
数箇所に設けてあり、前記各軌道溝（１１）は、溝断面
が円弧状で、かつ内周側の溝側壁面（１１ａ）の開口縁
（１１ａａ）を、前記円周軌道で転走するボール（８）
の軌跡（Ｌ）が成す立体形状の中央窪み部分（Ｓ）の底
部（Ｓａ）まで入るものとし、上記軌道輪（７，７）
は、溝形断面であって、そのウエブ外面に軌道溝（１
１）を形成したものとし、この軌道輪（７，７）の縦フ
ランジ（７ｃ，７ｃ）を、公転部材（３）および固定部
材（２）に形成した環状の軌道輪装着溝（９）に沿って
設けられたフランジ嵌合溝（１３）に嵌合させたスラス
ト玉軸受。