JP4597396B2

JP4597396B2 - Thrust bearing

Info

Publication number: JP4597396B2
Application number: JP2001040581A
Authority: JP
Inventors: 猛酒井; 治雄神谷; 哲也林; 賀泰中野; 勝北川
Original assignee: NTN Corp; Denso Corp
Current assignee: NTN Corp; Denso Corp
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP2002242857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスラスト軸受に関し、より詳しくは、スクロール圧縮機における旋回スクロール部材とハウジングのように、相互間で偏心回転運動を行う二つの部材間でスラスト荷重を支持するスラスト軸受に関する。
【０００２】
本発明のスラスト軸受は、とくにＣＯ2 を冷媒として用いるスクロール圧縮機用に利用できるが、その他の、相互間で偏心回転運動を行う二つの部材間に介在してスラスト荷重を支持するスラスト軸受として各種用途にも広く利用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
特開平９−３２４８１６号公報にはスクロール圧縮機用のスラスト玉軸受が記載されている。図１２および図１３に従って説明すると、旋回スクロール部材１およびハウジング２の螺旋状隔壁1b，2bを組み合わせて両螺旋状隔壁1b，2b間に圧縮室Ｐを形成し、旋回スクロール部材１のハウジング２に対する偏心回転運動に伴って圧縮室Ｐの容積を順次変化させることにより、圧縮室Ｐ内の流体を圧縮するようにしたものである。
【０００４】
旋回スクロール部材１の軸心と駆動モータ５の軸心とは偏心しており（偏心量を符号ｅで示す）、駆動モータ５の出力軸5aが回転すると、旋回スクロール部材１が偏心量ｅに等しい旋回半径で偏心回転する。このとき、旋回スクロール部材１にはこれを自転させようとする力が働き、また、流体圧縮動作に伴うスラスト荷重が負荷される。そこで、旋回スクロール部材１とハウジング２（図１３に示す構成では、ハウジング２に固定された静止フレーム３）との間にスラスト玉軸受４を介在させてある。
【０００５】
スラスト玉軸受４は、図１４に拡大して示すように、一対の軌道輪4a，4bと、これら軌道輪4a，4bの軌道面4a1，4b1間に介在する複数のボール4cとで構成される。軌道輪4a，4bは、それぞれ、旋回スクロール部材１と静止フレーム３の、軸方向に対向した装着部1a，3aに固定される。
【０００６】
図１５に示すように、軌道輪4aと軌道輪4bは同形状・同寸法のリングであり、それぞれ、環状に配列した複数の軌道面4a1，4b1を有する。各軌道面4a1，4b1は環状で、断面形状は円弧状である。各軌道面4a1，4b1に配されたボール4cは、旋回スクロール部材１の偏心回転に伴って、軌道面4a1，4b1のピッチ円上を転動する。軌道面4a1，4b1のピッチ円直径ＰＣＤは偏心量ｅに等しい。
【０００７】
なお、スクロール圧縮機では、冷媒とＰＡＧオイル（ポリアルキレングリコール）等の冷凍機油が混在した流体によって潤滑がなされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
転動体にボールを使用したスラスト玉軸受では、ボールと軌道面とが点接触することから負荷容量を大きくとることができず、高負荷荷重の要求に対して軸受負荷容量が不足するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、相互間で偏心回転運動を行う二つの部材間に介在してスラスト荷重を支持する、高負荷容量のスラスト軸受を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、相互間で偏心回転運動を行う第一の部材10と第二の部材20との間に介在してスラスト荷重を支持するスラスト軸受であって、
第一の部材10に固定した第一の軌道輪12と、
第二の部材20に固定した第二の軌道輪22と、
第一の軌道輪12と第二の軌道輪22との間に配置した中間輪30と、
第一の軌道輪12と中間輪30との間に配置した複数の第一のころ14と、
第一のころ14を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット18を有し、各ポケット18に複数のころ14が並列に収容されている第一の保持器16と、
第二の軌道輪22と中間輪30との間に配置した複数の第二のころ24と、
第二のころ24を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット28を有し、各ポケット28に複数のころ24が並列に収容されている第二の保持器26と
を具備し、第一のころ14の転動軸心と第二のころ24の転動軸心とが直交し、かつ、保持器16，26がころ案内方式であって軌道輪12，22および中間輪30との間に積極的にすきまが形成されているとともに、第一および第二の保持器が、直径方向で対向する位置に形成した一対のピン孔を有し、上記ピン孔近傍に追加の転動体を収容するためのポケットを付加し、上記追加の転動体が他のころより短いころであることを特徴とするスラスト軸受である。
請求項２の発明は、相互間で偏心回転運動を行う第一の部材10と第二の部材20との間に介在してスラスト荷重を支持するスラスト軸受であって、
第一の部材10に固定した第一の軌道輪12と、
第二の部材20に固定した第二の軌道輪22と、
第一の軌道輪12と第二の軌道輪22との間に配置した中間輪30と、
第一の軌道輪12と中間輪30との間に配置した複数の第一のころ14と、
第一のころ14を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット18を有する第一の保持器16と、
第二の軌道輪22と中間輪30との間に配置した複数の第二のころ24と、
第二のころ24を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット28を有する第二の保持器26と
を具備し、第一のころ14の転動軸心と第二のころ24の転動軸心とが直交し、かつ、保持器16，26がころ案内方式であって軌道輪12，22および中間輪30との間に積極的にすきまが形成されているとともに、第一および第二の保持器が、直径方向で対向する位置に形成した一対のピン孔を有し、上記ピン孔近傍に追加の転動体を収容するためのポケットを付加し、上記追加の転動体がボールであることを特徴とするスラスト軸受である。
請求項３の発明は、相互間で偏心回転運動を行う第一の部材10と第二の部材20との間に介在してスラスト荷重を支持するスラスト軸受であって、
第一の部材10に固定した第一の軌道輪12と、
第二の部材20に固定した第二の軌道輪22と、
第一の軌道輪12と第二の軌道輪22との間に配置した中間輪30と、
第一の軌道輪12と中間輪30との間に配置した複数の第一のころ14と、
第一のころ14を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット18を有する第一の保持器16と、
第二の軌道輪22と中間輪30との間に配置した複数の第二のころ24と、
第二のころ24を転動軸心が互いに平行になるように保持するための複数のポケット28を有する第二の保持器26と
を具備し、第一のころ14の転動軸心と第二のころ24の転動軸心とが直交し、かつ、保持器16，26がころ案内方式であって軌道輪12，22および中間輪30との間に積極的にすきまが形成されているとともに、第一および第二の保持器16，26が、直径方向で対向する位置に形成した一対のピン孔を有し、上記ピン孔近傍に追加の転動体を収容するためのポケットを付加し、かつ、内径側から外径側に切り通した溝29を有することを特徴とするスラスト軸受である。
【００１１】
転動体としてころを採用することにより、線接触となるため、ボールを使用した玉軸受に比べて負荷容量を格段に大きくすることができ、長寿命化が図れる。しかしながら、ころの転動は一方向を指向することから、ボールを転動体とする場合とは異なる偏心回転運動を許容するための構成が必要となる。そこで、本発明では、中間輪30の両側に第一のころ14と第二のころ24を配置し、第一のころ14の転動軸心と第二のころ24の転動軸心とを直交させてある。これにより、オルダムカップリング（Oldham coupling）と類似の作用が得られ、第一の部材10と第二の部材20との間における偏心回転運動を許容する。ころを用いた転がり接触であるため、すべり子軸継手（slider coupling）とも称されるとおり滑り接触を伴うオルダムカップリングに比べて運転トルクを抑えることができ、出力損失低減が図れる。
【００１２】
また、前述の従来の技術では、ボールの挙動を軌道輪の軌道面によって規制しているため、保持器は必ずしも必要でない。これに対して、本発明では転動体にころを採用したことに伴い、保持器によってころの転動軸心を所定の方向に維持することとした。そして、保持器の案内形式をころ案内とし、軌道輪との間にすきまを確保する。保持器と軌道輪との間にすきまを積極的に確保することによって、内方から侵入するＣＯ2冷媒＋ＰＡＧオイルを外方に通過させやすくなるばかりでなく、保持器と軌道輪とのＰＡＧオイルによる密着状態（リンギング）を回避してトルク上昇を抑制することが可能となる。
【００１３】
一般に、保持器の円滑な回転を得るため、軌道輪に面する保持器の幅面と、軌道輪の転走面との間に適切なすきまが与えられている。そして、軌道輪の保持器案内面の直径と保持器の案内面の直径との差を案内すきまといい、案内すきまの値は通常０．０５ｍｍ程度に設定されている。ここでは、保持器の案内をころ案内形式とすることによって、保持器と軌道輪との間および保持器と中間輪との間に０．０５ｍｍ程度あるいはそれ以上のすきまを積極的に確保するのが好ましい。
【００１４】
第一および第二の保持器16，26は、直径方向で対向する位置に形成した一対のピン孔16a，16b；26a，26bを有するとともに、上記ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍に、追加の転動体を収容するためのポケット18'；28'を付加してある。追加の転動体としては、ころ（請求項１）またはボール（請求項２）とすることができる。
請求項１の発明のように追加の転動体を他のころ14；24より短いころとした場合、ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍に、他のころ14；24を収容するためのポケット18；28よりも短いポケット18'；28'が付加される。このように長さの異なるころを使用することで、限られたスペースを有効に活用して規定寸法内に、より多くのころを保持することができるため、スラスト軸受の負荷容量をより高くすることが可能となる。また、当該部分に他より短いころを使用することで、ピン孔近傍の肉厚減少による強度低下を抑制することができる。
請求項２の発明のように追加の転動体をボールとした場合、ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍に、ボール14'；24'を収容するためのポケット18"；28"が付加される。ピン孔近傍のスペースを有効に活用してボールを配置することにより、負荷容量が向上する。さらに、ピン孔近傍のころをボールに変更して、ころ用の概ね矩形のポケットから円形のボール用ポケットに変更することで、ピン孔近傍の肉厚減少を回避するとともにポケット部の切欠き効果を抑制することができ、保持器の強度、耐久性に寄与する。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載のスラスト軸受において、請求項１の発明と同様、第一および第二の保持器16，26の各ポケット18，28に複数のころ14；24が並列に収容されていることを特徴とする。一つのポケットに複数のころを収容することにより、規定寸法内に、より多くのころを保持することができ、スラスト軸受の負荷容量をより高くすることが可能となる。
【００１８】
構造上、保持器、とくにガイドピンと係合するピン孔部に外力が掛かり得るため、ポケット形状の工夫により切欠き効果を抑制して強度を高めるのが有利である。請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のスラスト軸受において、ころを収容するためのポケット18；28，18'；28'の隅部にぬすみ18ａ；28ａを形成したことを特徴とする。請求項６の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のスラスト軸受において、ころを収容するためのポケット18；28の隅部が単一円弧18ｂ；28ｂで形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１または２に記載のスラスト軸受において、第一および第二の保持器16，26に内径側から外径側に切り通した溝29を形成したことを特徴する。保持器16；26と軌道輪12；22との間に侵入したＣＯ₂冷媒＋ＰＡＧオイルが溝29を伝って外方に排出される。したがって、ＰＡＧオイルによって保持器16；26と軌道輪12；22が密着状態（リンギング）に至るのを回避し、それに起因するトルク上昇を抑制することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１３に関連して既述したようなスクロール圧縮機用のスラスト軸受に適用した場合を例にとって、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、スクロール圧縮機の旋回スクロール部材10とハウジング20との間に設けたスラスト軸受の断面を示す。図２は図１のII−II線から見た図であり、図１は図２のＡ〜Ｆ線に沿った断面を示している。
【００２２】
スラスト軸受は、２枚の軌道輪12，22と、２組の保持器付きころ14，24と、中間輪30と、４本のガイドピン11a，11b；21a，21bを有している。
【００２３】
第一および第二の軌道輪12，22は、旋回スクロール部材10とハウジング20の、軸方向に対向した面にそれぞれ固定されている。すなわち、第一の軌道輪12は旋回スクロール部材10の端面に接し、旋回スクロール部材10に植え込んだガイドピン11a，11bによって位置決めと回り止めがなされている。同様に、第二の軌道輪22は、ハウジング20の端面と接し、ハウジング20に植え込んだガイドピン21a，21bによって位置決めと回り止めがなされている。
【００２４】
第一の軌道輪12と中間輪30との間に第一のころ14が介在し、第二の軌道輪22と中間輪30との間に第二のころ24が介在している。第一のころ14は第一の保持器16によって保持され、転動軸心が互いに平行になっている。また、第二のころ24は第二の保持器26によって保持され、転動軸心が互いに平行になっている。そして、第一のころ14の転動軸心と第二のころ24の転動軸心とは直交している。
【００２５】
旋回スクロール部材10が、ハウジング20に対して偏心量ｅ（図１３参照）に等しい旋回半径で偏心回転することにより、両者の螺旋状隔壁1b，2b間に形成される圧縮室Ｐが容積変化して、流体の圧縮動作が行われる。スラスト軸受は、そのような圧縮動作が行われる際の、旋回スクロール部材10の自転を防止するとともに、スラスト荷重を支持する役割を果たす。
【００２６】
第一の軌道輪12と第二の軌道輪22は同一の形状・寸法である。すなわち、図３に示すように、これらの軌道輪12，22はたとえば鋼板素材からプレス加工等によってリング状に成形し、円周方向に等間隔で４つのピン孔12a〜12d；22a〜22dを設けてある。各ピン孔12a〜12d；22a〜22dはガイドピン11a，11b；21a，21bとほぼ同径で、軌道輪12，22を軸方向に貫通している。軌道輪12，22は熱処理によってＨＲＣ６０〜６４程度の表面硬さを備えている。
【００２７】
中間輪30は、図４に示すようにリング状で、円周方向に等間隔で４つのピン孔30a〜30dを設けてある。各ピン孔30a〜30dは中間輪30を軸方向に貫通するとともに、中間輪30の半径方向に延びた長孔の形態をしている。中間輪30は熱処理によってＨＲＣ６０〜６４程度の表面硬さを備えている。
【００２８】
第一の保持器16と第二の保持器26は同一の形状・寸法である。すなわち、これらの保持器16，26は図５（Ａ）に示すようにリング状で、樹脂から成型することができる。各保持器16，26は円周方向に配列した多数のポケット18，28を有する。図示する実施の形態の場合、ポケット数は２８である。ポケット18，28はころ14，24を収容するためのもので、保持器16，26を軸方向に貫通するとともに、互いに平行である。したがって、各保持器16または26に保持されたころ14または24の転動軸線が平行となる。各保持器16，26は直径方向で対向する位置に一対のピン孔16a，16b；26a，26bを有する。各ピン孔16a，16b；26a，26bは保持器16，26を軸方向に貫通するとともに、保持器16，26の半径方向に延びた長孔の形態をしている。
【００２９】
保持器16；26の案内はころ案内とし、保持器16；26と軌道輪12；22との間および保持器16；26と中間輪30との間にはすきまを確保する。このために、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、ポケット18；28に案内突起17；27を設けてある。案内突起17；27は、ポケット18；28の長手方向の二箇所に、ポケット18；28の壁面に、向かい合った対で形成してあり、向かい合った案内突起17；27の離間距離がころ14；24の外径よりわずかに小さい。したがって、ポケット18；28にころ14；24を組み込むときは弾性変形を利用してころ14；24を押し込み、一旦組み付けるところ14；24はポケット18；28内に保持され、不用意に脱落することはない。図５（Ｃ）から理解されるとおり、保持器16；26の表面から突出したころ14；24の突出量が保持器16；26と軌道面12；22および中間輪30との間に確保されるすきまの量に相当する。
【００３０】
第一および第二の保持器16，26と中間輪30に設けたピン孔16a，16b；26a，26b；30a〜30dの長手方向の寸法は、第一および第二のガイドピン11a，11b；21a，21bがピン孔の長手方向の一端から他端まで移動し得る距離が旋回スクロール部材10とハウジング20との偏心量ｅに相当するように設定する。これにより、旋回スクロール部材10とハウジング20との間の旋回回転運動の規制がなされる。また、ピン孔16a，16b；26a，26b；30a〜30dの幅寸法は、第一および第二のガイドピン11a，11b；21a，21bがピン孔の長手方向に円滑に移動できる程度に、第一および第二のガイドピン11a，11b；21a，21bの外径よりも僅かに大きく設定する。
【００３１】
第一の保持器16と第二の保持器26は同一の形状・寸法であるが、図１および図６から理解できるように、ころ14，24の転動軸線が直交する向きに組み合わせて使用される。なお、図６ではころの図示を省略してある。そして、第一のガイドピン11a，11bはその一端を旋回スクロール部材10に植え込んであり、他端は第一の軌道輪12のピン孔12a，12cと第一の保持器16のピン孔16a，16bを貫通して中間輪30のピン孔30a，30cに進入している。また、第二のガイドピン21a，21bはその一端をハウジング20に植え込んであり、他端は第二の軌道輪22のピン孔22d，22bと第二の保持器26のピン孔26a，26bを貫通して中間輪30のピン孔30d，30bに進入している。
【００３２】
図７〜１１は保持器16；26の各種変形態様を示す。
【００３３】
まず、図７に示す保持器16；26は、各ポケット18；28に二本のころ14；24（図示省略）を並列に収容させるようにしたものである。たとえば図５に示される保持器16；26の場合、ポケット数が２８で、各ポケット18；28に一本のころを収容するため、ころ数も２８である。これに対して図７の保持器16；26は、ポケット数は１６であるが、各ポケット18；28に二本のころを収容するため、ころ数は３２となる。
【００３４】
図８に示す保持器16；26は、ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍に、他のポケット18；28に収容されるころ14；24より短いころ（図示省略）を収容させるためのポケット18'；28'を付加したものである。たとえば図５に示される保持器16；26に比べて、収容可能なころ数が追加のポケット18'；28'の分だけ、つまり４本、増える。また、これらのポケット18'；28'は他のポケット18；28より短く、ピン孔16a，16b；26a，26b側の端部が他のポケット18；28と整列した位置で止まっているため、ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍の肉厚を減少させることがない。
【００３５】
図９に示す保持器16；26は、ピン孔16a，16b；26a，26bの近傍に、ボール（図示省略）を収容するためのポケット18"；28"を付加したものである。これにより、スラスト軸受の負荷容量が高まる。さらに、この実施の形態では、図５の保持器16；26においてピン孔16a；26aの両側に位置する矩形のポケット18；28をボールポケットに変更してある。これにより、ガイドピン11a，11b；21a，21bと係合するピン孔16a，16b；26a，26b近傍は大きな応力が発生するところ、ピン孔16a，16b；26a，26b近傍の肉厚減少を回避するとともに切欠き効果を抑制し、保持器16；26の強度、耐久性を向上させることができる。
【００３６】
図１０に示す保持器16；26は、両面に溝19；29を設けてある。各溝19；29は環状の保持器16；26の内径側から外径側に概ね半径方向に沿って走る切り通し溝の形態をしている。この溝19；29の存在によって、保持器16；26と軌道輪12；22との間にあって内径側と外径側とを連絡する通路が形成されるため、保持器と軌道輪との間に留まって両者の密着現象（リンギング）を引き起こしがちなＰＡＧオイルをこの通路を通じて排出することができる。
【００３７】
図１１は、応力が集中して亀裂の起点となるような箇所をなくして耐久性を向上させた保持器16；26のポケット18；28の形状を例示する。すなわち、図１１（Ａ）はポケット18；28の両端隅部にぬすみ18ａ；28ａを設けた場合、図１１（Ｂ）はポケット18；28の両端隅部を単一円弧18ｂ；28ｂで形成した場合を示している。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、転動軸心を直交させた一対のころ群を使用することによって第一の部材と第二の部材との間における偏心回転運動を許容するようにしたので、ボールを使用した従来のスラスト玉軸受に比べて負荷容量を格段に大きくすることができ、長寿命化がはかれる。また、ころを用いた転がり接触であるため、運転トルクを抑えることができ、出力損失低減が図れる。かくしてスクロール圧縮機用をはじめとする高負荷容量のスラスト軸受の構成が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクロール圧縮機におけるスラスト軸受部分を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】図１における軌道輪の平面図である。
【図４】図１における中間輪の平面図である。
【図５】（Ａ）は図１における保持器の平面図、
（Ｂ）はポケットの平面拡大図、
（Ｃ）は図５（Ｂ）のＣ−Ｃ線に沿うポケットの断面拡大図である。
【図６】図１に示すスラスト軸受の分解斜視図である。
【図７】別の実施の形態を示す保持器の平面図である。
【図８】別の実施の形態を示す保持器の平面図である。
【図９】別の実施の形態を示す保持器の平面図である。
【図１０】（Ａ）は別の実施の形態を示す保持器の平面図、
（Ｂ）は同じく側面図である。
【図１１】（Ａ）は別の実施の形態を示すポケットの平面図、
（Ｂ）は別の実施の形態を示すポケットの平面図である。
【図１２】スクロール圧縮機の原理を説明する概念図である。
【図１３】従来の技術を示すスクロール圧縮機の概略断面図である。
【図１４】図１３のスラスト玉軸受部分の拡大図である。
【図１５】図１３における軌道輪の平面図である。
【符号の説明】
10 旋回スクロール部材
12第一の軌道輪
12a〜12d 第一のピン孔
14 第一のころ
16 第一の保持器
16a，16b ピン孔
18ポケット
18' ポケット
18" ポケット
19 溝
20 ハウジング
22 第二の軌道輪
22a〜22d ピン孔
24 第二のころ
26 第二の保持器
26a，26b ピン孔
27 案内突起
28 ポケット
28' ポケット
28" ポケット
29 溝
30 中間輪
30a〜30d ピン孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thrust bearing, and more particularly to a thrust bearing that supports a thrust load between two members that perform eccentric rotational motion between each other, such as a revolving scroll member and a housing in a scroll compressor.
[0002]
The thrust bearing of the present invention can be used particularly for a scroll compressor using CO2 as a refrigerant, but various other thrust bearings that support a thrust load interposed between two members that perform eccentric rotational motion between each other. It can be widely used for applications.
[0003]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-324816 discloses a thrust ball bearing for a scroll compressor. Referring to FIGS. 12 and 13, the orbiting scroll member 1 and the spiral partition walls 1 b and 2 b of the housing 2 are combined to form a compression chamber P between the spiral partition walls 1 b and 2 b, and the orbiting scroll member 1 with respect to the housing 2. The fluid in the compression chamber P is compressed by sequentially changing the volume of the compression chamber P along with the eccentric rotational motion.
[0004]
The axis of the orbiting scroll member 1 and the axis of the drive motor 5 are eccentric (the amount of eccentricity is indicated by symbol e), and when the output shaft 5a of the drive motor 5 rotates, the orbiting scroll member 1 is equal to the amount of eccentricity e. It rotates eccentrically with the turning radius. At this time, the orbiting scroll member 1 is subjected to a force for rotating the orbiting scroll member 1, and a thrust load accompanying the fluid compression operation is applied. Therefore, a thrust ball bearing 4 is interposed between the orbiting scroll member 1 and the housing 2 (the stationary frame 3 fixed to the housing 2 in the configuration shown in FIG. 13).
[0005]
As shown in an enlarged view in FIG. 14, the thrust ball bearing 4 is composed of a pair of race rings 4a and 4b and a plurality of balls 4c interposed between raceway surfaces 4a1 and 4b1 of the race rings 4a and 4b. . The track rings 4a and 4b are fixed to the mounting portions 1a and 3a of the orbiting scroll member 1 and the stationary frame 3 facing each other in the axial direction, respectively.
[0006]
As shown in FIG. 15, the raceway ring 4a and the raceway ring 4b are rings having the same shape and size, and each have a plurality of raceway surfaces 4a1 and 4b1 arranged in an annular shape. Each of the raceway surfaces 4a1 and 4b1 is annular and the cross-sectional shape is an arc. The balls 4c arranged on the raceway surfaces 4a1 and 4b1 roll on the pitch circle of the raceway surfaces 4a1 and 4b1 as the orbiting scroll member 1 rotates eccentrically. The pitch circle diameter PCD of the raceway surfaces 4a1 and 4b1 is equal to the eccentricity e.
[0007]
Note that the scroll compressor is lubricated by a fluid in which refrigerant and refrigeration oil such as PAG oil (polyalkylene glycol) are mixed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Thrust ball bearings that use balls as rolling elements cannot make large load capacity due to point contact between the balls and the raceway surface, and there is a problem that the bearing load capacity is insufficient for high load demands. is there.
[0009]
An object of the present invention is to provide a thrust bearing with a high load capacity that supports a thrust load by interposing between two members that perform eccentric rotational motion between each other.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a thrust bearing for supporting a thrust load interposed between a first member 10 and a second member 20 that perform eccentric rotational movement between each other.
A first bearing ring 12 fixed to the first member 10;
A second race ring 22 fixed to the second member 20,
An intermediate wheel 30 disposed between the first track ring 12 and the second track ring 22;
A plurality of first rollers 14 disposed between the first race ring 12 and the intermediate ring 30;
A first retainer 16 having a plurality of pockets 18 for holding the first rollers 14 so that the rolling axes are parallel to each other, and the plurality of rollers 14 are accommodated in each pocket 18 in parallel. When,
A plurality of second rollers 24 disposed between the second race ring 22 and the intermediate ring 30;
A second retainer 26 having a plurality of pockets 28 for holding the second rollers 24 so that the rolling axes are parallel to each other, and the plurality of rollers 24 are accommodated in parallel in each pocket 28. The rolling axis of the first roller 14 and the rolling axis of the second roller 24 are orthogonal to each other, and the cages 16 and 26 are of a roller guide type, and the race rings 12 and 22 In addition, a gap is positively formed between the intermediate ring 30 and the first and second cages have a pair of pin holes formed at positions facing each other in the diametrical direction, and in the vicinity of the pin holes The thrust bearing is characterized in that a pocket for accommodating the additional rolling elements is added to the roller, and the additional rolling elements are shorter than the other rollers .
The invention of claim 2 is a thrust bearing for supporting a thrust load interposed between a first member 10 and a second member 20 that perform eccentric rotational movement between each other.
A first bearing ring 12 fixed to the first member 10;
A second race ring 22 fixed to the second member 20,
An intermediate wheel 30 disposed between the first track ring 12 and the second track ring 22;
A plurality of first rollers 14 disposed between the first race ring 12 and the intermediate ring 30;
A first cage 16 having a plurality of pockets 18 for holding the first rollers 14 such that the rolling axes are parallel to each other;
A plurality of second rollers 24 disposed between the second race ring 22 and the intermediate ring 30;
A second cage 26 having a plurality of pockets 28 for holding the second roller 24 so that the rolling axes are parallel to each other;
The rolling axis of the first roller 14 and the rolling axis of the second roller 24 are orthogonal to each other, and the cages 16 and 26 are of a roller guide system, and the races 12, 22, and A gap is positively formed between the intermediate ring 30 and the first and second cages have a pair of pin holes formed at positions facing each other in the diametrical direction, in the vicinity of the pin holes. The thrust bearing is characterized in that a pocket for accommodating an additional rolling element is added, and the additional rolling element is a ball.
The invention of claim 3 is a thrust bearing that supports the thrust load by interposing between the first member 10 and the second member 20 that perform eccentric rotational motion between each other.
A first bearing ring 12 fixed to the first member 10;
A second race ring 22 fixed to the second member 20,
An intermediate wheel 30 disposed between the first track ring 12 and the second track ring 22;
A plurality of first rollers 14 disposed between the first race ring 12 and the intermediate ring 30;
A first cage 16 having a plurality of pockets 18 for holding the first rollers 14 such that the rolling axes are parallel to each other;
A plurality of second rollers 24 disposed between the second race ring 22 and the intermediate ring 30;
A second cage 26 having a plurality of pockets 28 for holding the second roller 24 so that the rolling axes are parallel to each other;
The rolling axis of the first roller 14 and the rolling axis of the second roller 24 are orthogonal to each other, and the cages 16 and 26 are of a roller guide system, and the races 12, 22, and A gap is positively formed between the intermediate ring 30 and the first and second cages 16 and 26 have a pair of pin holes formed at positions opposed to each other in the diametrical direction. The thrust bearing is characterized in that a pocket for accommodating an additional rolling element is added in the vicinity of the hole, and a groove 29 cut from the inner diameter side to the outer diameter side is provided.
[0011]
By employing rollers as rolling elements, line contact is achieved, so that the load capacity can be significantly increased compared to ball bearings using balls, and the life can be extended. However, since the rolling of the rollers is directed in one direction, a configuration for allowing an eccentric rotational motion different from the case of using the ball as a rolling element is required. Therefore, in the present invention, the first roller 14 and the second roller 24 are arranged on both sides of the intermediate wheel 30, and the rolling axis of the first roller 14 and the rolling axis of the second roller 24 are It is orthogonal. Thereby, an action similar to Oldham coupling is obtained, and an eccentric rotational movement between the first member 10 and the second member 20 is allowed. Because of the rolling contact using the rollers, the operating torque can be suppressed as compared to the Oldham coupling with sliding contact, which is also referred to as a slider coupling, and output loss can be reduced.
[0012]
Further, in the above-described conventional technology, the behavior of the ball is regulated by the raceway surface of the raceway, so that the cage is not always necessary. On the other hand, in the present invention, with the adoption of the roller as the rolling element, the roller rolling axis is maintained in a predetermined direction by the cage. And the guide type of the cage is a roller guide, and a clearance is secured between the bearing ring. By positively securing a clearance between the cage and the bearing ring, not only does the CO2 refrigerant and PAG oil entering from the inside easily pass outside, but also due to the PAG oil between the cage and the bearing ring. It is possible to suppress the torque increase by avoiding the close contact state (ringing).
[0013]
Generally, in order to obtain smooth rotation of the cage, an appropriate clearance is provided between the width surface of the cage facing the raceway and the rolling surface of the raceway. The difference between the diameter of the cage guide surface of the bearing ring and the diameter of the guide surface of the cage is called a guide clearance, and the value of the guide clearance is normally set to about 0.05 mm. Here, by using a roller guide type guide for the cage, a clearance of about 0.05 mm or more is actively secured between the cage and the raceway ring and between the cage and the intermediate ring. Is preferred.
[0014]
The first and second cages 16 and 26 have a pair of pin holes 16a and 16b; 26a and 26b formed at diametrically opposed positions, and in the vicinity of the pin holes 16a and 16b; 26a and 26b. , Pockets 18 'and 28' are added to accommodate additional rolling elements. Additional rolling elements can be a roller (claim 1) or ball (claim 2).
When the additional rolling element is a roller shorter than the other rollers 14; 24 as in the first aspect of the invention, the other rollers 14; 24 are accommodated in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b. Pockets 18 ';28' shorter than pockets 18; 28 are added. By using rollers with different lengths in this way, it is possible to hold more rollers within the specified dimensions by effectively utilizing the limited space, so that the load capacity of the thrust bearing is increased. It becomes possible. In addition, by using a shorter roller for the part, it is possible to suppress a decrease in strength due to a decrease in the thickness near the pin hole.
When the additional rolling elements are balls as in the invention of claim 2, pockets 18 ";28" for accommodating the balls 14 ';24' are added in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b. Is done. By effectively utilizing the space in the vicinity of the pin hole, the load capacity is improved. Furthermore, by changing the roller near the pin hole to a ball and changing from a generally rectangular pocket for the roller to a circular ball pocket, thickness reduction near the pin hole can be avoided and the notch effect of the pocket portion can be avoided. This contributes to the strength and durability of the cage.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the thrust bearing according to the second or third aspect , as in the first aspect of the invention , a plurality of rollers 14 are provided in the pockets 18 and 28 of the first and second cages 16 and 26, respectively. 24 is accommodated in parallel. By accommodating a plurality of rollers in one pocket, more rollers can be held within the specified dimensions, and the load capacity of the thrust bearing can be increased.
[0018]
Since an external force can be applied to the cage, in particular, the pin hole portion that engages with the guide pin, it is advantageous to increase the strength by suppressing the notch effect by devising the pocket shape. The invention according to claim 5 is the thrust bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the thin holes 18a; 28a are formed at the corners of the pockets 18; 28, 18 ';28' for accommodating the rollers. It is characterized by. The invention of claim 6 is the thrust bearing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the corners of the pockets 18; 28 for accommodating the rollers are formed by a single arc 18b; 28b. And
[0019]
The invention according to claim 7 is the thrust bearing according to claim 1 or 2 , characterized in that a groove 29 cut from the inner diameter side to the outer diameter side is formed in the first and second cages 16, 26. The CO ₂ refrigerant + PAG oil that has entered between the cage 16; 26 and the raceway ring 12; 22 is discharged to the outside through the groove 29. Therefore, it is possible to prevent the cages 16; 26 and the races 12; 22 from coming into close contact (ringing) with the PAG oil, and to suppress the torque increase caused by the contact.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example a case where the present invention is applied to a thrust bearing for a scroll compressor as described above with reference to FIG.
[0021]
FIG. 1 shows a cross section of a thrust bearing provided between the orbiting scroll member 10 and the housing 20 of the scroll compressor. 2 is a view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 1 shows a cross section taken along lines A to F in FIG.
[0022]
The thrust bearing has two race rings 12 and 22, two sets of rollers 14 and 24 with cages, an intermediate ring 30, and four guide pins 11a and 11b; 21a and 21b.
[0023]
The first and second race rings 12 and 22 are respectively fixed to the surfaces of the orbiting scroll member 10 and the housing 20 facing in the axial direction. That is, the first race 12 is in contact with the end surface of the orbiting scroll member 10 and is positioned and prevented from rotating by the guide pins 11a and 11b implanted in the orbiting scroll member 10. Similarly, the second race 22 is in contact with the end surface of the housing 20 and is positioned and prevented from rotating by guide pins 21a and 21b implanted in the housing 20.
[0024]
A first roller 14 is interposed between the first track ring 12 and the intermediate ring 30, and a second roller 24 is interposed between the second track ring 22 and the intermediate ring 30. The first roller 14 is held by a first cage 16, and the rolling axes are parallel to each other. The second roller 24 is held by a second cage 26, and the rolling axes are parallel to each other. The rolling axis of the first roller 14 and the rolling axis of the second roller 24 are orthogonal to each other.
[0025]
When the orbiting scroll member 10 rotates eccentrically with an orbiting radius equal to the eccentric amount e (see FIG. 13) with respect to the housing 20, the volume of the compression chamber P formed between the spiral partition walls 1b and 2b changes. Thus, the fluid compression operation is performed. The thrust bearing serves to prevent the orbiting scroll member 10 from rotating when such a compression operation is performed and to support a thrust load.
[0026]
The first race 12 and the second race 22 have the same shape and size. That is, as shown in FIG. 3, these races 12 and 22 are formed into a ring shape by pressing or the like from a steel plate material, for example, and four pin holes 12a to 12d; 22a to 22d are formed at equal intervals in the circumferential direction. It is provided. Each of the pin holes 12a to 12d; 22a to 22d has substantially the same diameter as the guide pins 11a and 11b; 21a and 21b, and penetrates the raceways 12 and 22 in the axial direction. The races 12 and 22 have a surface hardness of about HRC 60 to 64 by heat treatment.
[0027]
The intermediate wheel 30 has a ring shape as shown in FIG. 4 and is provided with four pin holes 30a to 30d at equal intervals in the circumferential direction. Each of the pin holes 30a to 30d penetrates the intermediate wheel 30 in the axial direction and has a long hole extending in the radial direction of the intermediate wheel 30. The intermediate ring 30 has a surface hardness of about HRC 60 to 64 by heat treatment.
[0028]
The first cage 16 and the second cage 26 have the same shape and dimensions. That is, these cages 16 and 26 are ring-shaped as shown in FIG. 5A and can be molded from resin. Each cage 16, 26 has a number of pockets 18, 28 arranged circumferentially. In the illustrated embodiment, the number of pockets is 28. The pockets 18 and 28 are for accommodating the rollers 14 and 24, penetrate the cages 16 and 26 in the axial direction, and are parallel to each other. Accordingly, the rolling axes of the rollers 14 or 24 held by the cages 16 or 26 are parallel to each other. Each retainer 16, 26 has a pair of pin holes 16a, 16b; 26a, 26b at positions facing each other in the diametrical direction. Each pin hole 16a, 16b; 26a, 26b penetrates the retainers 16, 26 in the axial direction and is in the form of a long hole extending in the radial direction of the retainers 16, 26.
[0029]
The guides of the cages 16; 26 are roller guides, and clearances are secured between the cages 16; 26 and the races 12; 22 and between the cages 16; 26 and the intermediate ring 30. For this purpose, as shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C), guide protrusions 17; 27 are provided in the pockets 18; The guide protrusions 17; 27 are formed in two pairs in the longitudinal direction of the pockets 18; 28 on the wall surfaces of the pockets 18; 28 in opposite pairs, and the guide protrusions 17; Slightly smaller than 24 outer diameter. Therefore, when assembling the rollers 14; 24 in the pockets 18; 28, the rollers 14; 24 are pushed in by using elastic deformation and once assembled, the 14; 24 is held in the pockets 18; There is no. As understood from FIG. 5 (C), the protruding amount of the rollers 14; 24 protruding from the surface of the cage 16; 26 is secured between the cage 16; 26 and the raceway surface 12; 22 and the intermediate ring 30. It corresponds to the amount of clearance.
[0030]
The longitudinal dimensions of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b; 30a-30d provided in the first and second cages 16, 26 and the intermediate ring 30 are the first and second guide pins 11a, 11b; The distance that 21a and 21b can move from one end to the other end in the longitudinal direction of the pin hole is set so as to correspond to the eccentricity e between the orbiting scroll member 10 and the housing 20. Thereby, the orbiting rotary motion between the orbiting scroll member 10 and the housing 20 is restricted. Also, the width dimensions of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b; 30a-30d are such that the first and second guide pins 11a, 11b; 21a, 21b can move smoothly in the longitudinal direction of the pin holes. The outer diameters of the first and second guide pins 11a and 11b; 21a and 21b are set slightly larger.
[0031]
The first retainer 16 and the second retainer 26 have the same shape and size, but as can be understood from FIGS. 1 and 6, they are used in combination so that the rolling axes of the rollers 14 and 24 are orthogonal to each other. Is done. In FIG. 6, the illustration of the rollers is omitted. The first guide pins 11a and 11b have one end implanted in the orbiting scroll member 10, and the other ends are pin holes 12a and 12c of the first race ring 12 and pin holes 16a of the first retainer 16. It penetrates 16b and enters pin holes 30a and 30c of intermediate wheel 30. The second guide pins 21a and 21b have one end implanted in the housing 20, and the other end has pin holes 22d and 22b of the second race ring 22 and pin holes 26a and 26b of the second cage 26. It penetrates and enters the pin holes 30d and 30b of the intermediate wheel 30.
[0032]
7-11 show various modifications of the cage 16; 26.
[0033]
First, the cage 16; 26 shown in FIG. 7 is configured to accommodate two rollers 14; 24 (not shown) in parallel in each pocket 18; For example, in the case of the cage 16; 26 shown in FIG. 5, the number of pockets is 28 and the number of rollers is 28 because one pocket is accommodated in each pocket 18; On the other hand, the cage 16; 26 of FIG. 7 has 16 pockets, but the number of rollers is 32 because two rollers are accommodated in each pocket 18;
[0034]
The cage 16; 26 shown in FIG. 8 is used for accommodating rollers (not shown) shorter than the rollers 14; 24 accommodated in the other pockets 18; 28 in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b. Pockets 18 'and 28' are added. For example, as compared with the cage 16; 26 shown in FIG. 5, the number of rollers that can be accommodated is increased by the additional pockets 18 ';28', that is, four. In addition, these pockets 18 ';28' are shorter than the other pockets 18; 28, and the ends of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b are stopped at positions aligned with the other pockets 18; The thickness in the vicinity of the pin holes 16a and 16b; 26a and 26b is not reduced.
[0035]
The cage 16; 26 shown in FIG. 9 is obtained by adding pockets 18 ";28" for accommodating balls (not shown) in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b. This increases the load capacity of the thrust bearing. Furthermore, in this embodiment, the rectangular pockets 18; 28 located on both sides of the pin holes 16a; 26a in the cage 16; 26 in FIG. 5 are changed to ball pockets. As a result, a large stress is generated in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; 26a, 26b engaged with the guide pins 11a, 11b; 21a, 21b, and a reduction in the thickness in the vicinity of the pin holes 16a, 16b; In addition, the notch effect can be suppressed and the strength and durability of the cages 16 and 26 can be improved.
[0036]
The cage 16; 26 shown in FIG. 10 is provided with grooves 19; 29 on both sides. Each groove 19; 29 is in the form of a cut-through groove that runs generally radially from the inner diameter side to the outer diameter side of the annular cage 16; Due to the presence of the grooves 19; 29, a passage is formed between the retainer 16; 26 and the bearing ring 12; 22, and connects the inner diameter side and the outer diameter side. PAG oil that tends to stay and cause a close contact phenomenon (ringing) between the two can be discharged through this passage.
[0037]
FIG. 11 illustrates the shape of the pockets 18; 28 of the cage 16; 26 in which durability is improved by eliminating a portion where stress concentrates and becomes a starting point of a crack. That is, in FIG. 11 (A), when the corners 18a; 28a are provided at the corners of both ends of the pocket 18; 28, FIG. 11 (B) is formed with the single arcs 18b; Shows the case.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the eccentric rotation motion between the first member and the second member is allowed by using a pair of roller groups in which the rolling axis is orthogonal, the ball is used. Compared with the conventional thrust ball bearing, the load capacity can be remarkably increased and the life can be extended. Moreover, since it is rolling contact using a roller, an operating torque can be suppressed and output loss can be reduced. Thus, a configuration of a thrust bearing having a high load capacity such as that for a scroll compressor is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thrust bearing portion in a scroll compressor.
2 is a view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the raceway ring in FIG. 1;
4 is a plan view of the intermediate wheel in FIG. 1. FIG.
FIG. 5A is a plan view of the cage in FIG.
(B) is an enlarged plan view of the pocket,
(C) is the cross-sectional enlarged view of the pocket which follows the CC line of FIG. 5 (B).
6 is an exploded perspective view of the thrust bearing shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a plan view of a cage showing another embodiment.
FIG. 8 is a plan view of a cage showing another embodiment.
FIG. 9 is a plan view of a cage showing another embodiment.
FIG. 10A is a plan view of a cage showing another embodiment;
(B) is also a side view.
FIG. 11A is a plan view of a pocket showing another embodiment;
(B) is a top view of the pocket which shows another embodiment.
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the principle of a scroll compressor.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a scroll compressor showing a conventional technique.
14 is an enlarged view of the thrust ball bearing portion of FIG. 13;
15 is a plan view of the raceway ring in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Orbiting scroll member
12 first race ring
12a-12d 1st pin hole
14 First time
16 First cage
16a, 16b pin hole
18 pockets
18 'pocket
18 "pocket
19 groove
20 Housing
22 Second race
22a-22d pin hole
24 Second time
26 Second cage
26a, 26b Pin hole
27 Guide protrusion
28 pockets
28 'pocket
28 "pocket
29 groove
30 Intermediate wheel
30a-30d pin hole

Claims

A thrust bearing that supports the thrust load by interposing between the first member and the second member that perform eccentric rotational movement between each other;
A first race ring fixed to the first member;
A second race ring fixed to the second member;
An intermediate wheel disposed between the first and second bearing rings;
A plurality of first rollers disposed between the first race ring and the intermediate ring;
A plurality of pockets for retaining the first roller as the rolling axial are parallel to each other possess, a first retainer plurality of rollers that are housed in parallel with each pocket,
A plurality of second rollers disposed between the second race ring and the intermediate ring;
A plurality of pockets for retaining the second roller as the rolling axial are parallel to each other possess, and and a second retainer that has a plurality of rollers are accommodated in parallel to each pocket, The rolling axis of the first roller and the rolling axis of the second roller are orthogonal to each other, and the first and second cages are of a roller guide type, and are between the race ring and the intermediate ring. The gap is positively formed, and the first and second cages have a pair of pin holes formed at positions facing each other in the diametrical direction, and accommodate additional rolling elements in the vicinity of the pin holes. A thrust bearing, characterized in that a pocket is added and the additional rolling elements are shorter than the other rollers .

A thrust bearing that supports the thrust load by interposing between the first member and the second member that perform eccentric rotational movement between each other;
A first race ring fixed to the first member;
A second race ring fixed to the second member;
An intermediate wheel disposed between the first and second bearing rings;
A plurality of first rollers disposed between the first race ring and the intermediate ring;
A first cage having a plurality of pockets for holding the first rollers such that the rolling axes are parallel to each other;
A plurality of second rollers disposed between the second race ring and the intermediate ring;
A second cage having a plurality of pockets for holding the second roller so that the rolling axes are parallel to each other, and the rolling axis of the first roller and the second roller The rolling shaft is perpendicular to the rolling axis, and the first and second cages are roller guide systems, and a gap is positively formed between the raceway ring and the intermediate ring. The two cages have a pair of pin holes formed at positions facing each other in the diametrical direction, and a pocket for accommodating an additional rolling element is added near the pin hole, and the additional rolling element is a ball. thrust bearing, characterized in that there.

A thrust bearing that supports the thrust load by interposing between the first member and the second member that perform eccentric rotational movement between each other;
A first race ring fixed to the first member;
A second race ring fixed to the second member;
An intermediate wheel disposed between the first and second bearing rings;
A plurality of first rollers disposed between the first race ring and the intermediate ring;
A first cage having a plurality of pockets for holding the first rollers such that the rolling axes are parallel to each other;
A plurality of second rollers disposed between the second race ring and the intermediate ring;
A second cage having a plurality of pockets for holding the second roller so that the rolling axes are parallel to each other, and the rolling axis of the first roller and the second roller The rolling shaft is perpendicular to the rolling axis, and the first and second cages are roller guide systems, and a gap is positively formed between the raceway ring and the intermediate ring. The two cages have a pair of pin holes formed at diametrically opposed positions, a pocket for accommodating an additional rolling element is added near the pin holes, and the first and second A thrust bearing, wherein the cage has a groove cut from the inner diameter side to the outer diameter side .

The thrust bearing according to claim 2 or 3 , wherein a plurality of rollers are accommodated in parallel in each pocket of the first and second cages.

The thrust bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein a thin portion is formed at a corner of a pocket for accommodating the roller.

The thrust bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein a corner portion of the pocket for accommodating the roller is formed by a single arc.

The thrust bearing according to claim 1 or 2 , wherein the first and second cages have grooves cut from the inner diameter side to the outer diameter side.