JP6184648B1 - 軸受ユニット及び圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
したがって、本発明に係る軸受ユニットを圧縮機に用いることにより、低速から高速まで回転するワイドレンジ駆動を行う圧縮機においても、軸受の寿命を圧縮機の製品寿命まで確保することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るスクロール圧縮機の構成を模式的に示す縦断面図である。また、図2は、このスクロール圧縮機の副軸受に用いられている軸受ユニットを示す縦断面図である。
なお、図1では、各構成を指し示す引き出し線を見やすくするため、ハッチングを省略している。
図2に示すように、主軸部6aが静止した状態においては、すべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aの外周面とハウジング23(より詳しくは凹部23aの内周面)との間には、一定の隙間δが形成されている。
電動機10のロータ10aと共に駆動軸6が回転すると、揺動スクロール2はオルダム継手12により自転を阻止されながら公転運動を行う。これにより、揺動スクロール2及び固定スクロール1のそれぞれの渦巻歯の組合せにより形成された圧縮室5が、次第に容積を減じながら中心側に移動する。このため、吸入口3から圧縮室5に吸入された冷媒は、次第にその圧力を高め、吐出口4及び冷媒吐出管16を通じて冷凍サイクル回路の凝縮器へ送り出される。
図3に示すように、駆動軸6の偏心軸部6bには、偏心軸部6bの偏心方向に、揺動スクロール2で発生する遠心力Aが作用する。この遠心力Aは、上述のように、主軸受19と副軸受11である軸受ユニット20で支持される。このため、主軸部6aにおける主軸受19で支持されている箇所には、遠心力Aとは反対方向の反力Bが作用する。また、主軸部6aにおける軸受ユニット20で支持されている箇所には、反力Bとは反対方向の反力Cが作用する。したがって、駆動軸6は、図3(b)のようにたわむこととなる。なお、駆動軸6のたわみ量は、上記遠心力Aに比例する。このため、駆動軸6の低回転時には、駆動軸6にたわみがほとんど発生せず、図3に示す中心軸(一点鎖線)に対してほぼ平行に駆動軸6は回転する。
駆動軸6の回転数が高速になると、ポンプ7bから供給される潤滑油の量が増加する。このため、給油孔7cから主軸部6aとすべり軸受21との間に供給された潤滑油に油膜圧力が発生し、主軸部6aはすべり軸受21内を流体潤滑で摺動できるようになる。また、揺動スクロール2の遠心力が増大して駆動軸6がたわむため、軸受ユニット20内において主軸部6aが傾斜する。
本実施の形態1に係る軸受ユニット20は、駆動軸6つまり主軸部6aの静止時、図5のような寸法関係となっている。すなわち、主軸部6aの中心軸(回転中心)からすべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aの外周面までの距離を、40mmとしている。主軸部6aの外周面とすべり軸受21の内周面との間に、0.030mmの隙間を設けている。内輪22aと転動体22cとの間、及び転動体22cと外輪22bとの間のそれぞれに、0.012mmの隙間を設けている。この場合、すべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aの外周面とハウジング23(より詳しくは凹部23aの内周面)との間の隙間を概ね0.026mm以上とすることにより、駆動軸6の低速回転時にはすべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aとハウジング23とが接触せず、駆動軸6の高速回転時にすべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aとハウジング23とが接触する軸受ユニット20が得られた。
上述のように軸受ユニット20が構成されているので、すべり軸受21において油膜を形成できない駆動軸6の低速回転時、転がり軸受22主体で、主軸部6aの回転を支持することができている。このため、すべり軸受21の内周面と主軸部6aの外周面で固体接触して摩耗が進行することを抑制することができる。また、駆動軸6の高速回転時、すべり軸受21主体で、主軸部6aの回転を支持することができている。このため、駆動軸6の高速回転時に懸念される転がり軸受22の寿命低下を抑制することができる。
図7は、本発明の実施の形態2に係るスクロール圧縮機の軸受ユニットを示す縦断面図である。
以下、図7を用いて、本実施の形態2に係るスクロール圧縮機100について説明する。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ここで、動圧溝6dが、本発明の溝に相当する。
駆動軸6の回転数が高速になると、ポンプ7bから供給される潤滑油の量が増加する。このため、給油孔7cから主軸部6aとすべり軸受21との間に供給された潤滑油は、上方にも流れ、円周状の突出部6e近傍で油膜圧力が発生する。これにより、円周状の突出部6eがすべり軸受21から浮上し、主軸部6aの円周状の突出部6eとすべり軸受21の上端部との間に隙間ができて、当該隙間から潤滑油は遠心力により円周状の突出部6eの半径方向外側に排出される。また、実施の形態1と同様に、主軸部6aとすべり軸受21との間においても油膜圧力が発生し、主軸部6aはすべり軸受21内を流体潤滑で摺動できるようになる。
実施の形態1又は実施の形態2で示した軸受ユニット20に、次のような弾性体24を設けてもよい。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態3では、実施の形態2で示した軸受ユニット20に弾性体24を設けた例を説明する。
本実施の形態3に係る軸受ユニット20のハウジング23は、すべり軸受21が傾斜したときに円周方向外側に突出したフランジ21aと接触する位置に、弾性体24を有している。上述のように、軸受ユニット20内では、駆動軸6の回転数の増加に伴って、主軸部6aの傾斜が大きくなる。このため、実施の形態1又は実施の形態2で示した軸受ユニット20では、駆動軸6の回転数がすべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aとハウジング23とが接触しはじめるときの回転数よりも高い回転数領域Z(図6に示す)において、すべり軸受21と主軸部6aとが平行でなくなる場合がある。詳しくは、回転数領域Zにおいては、すべり軸受21の円周方向外側に突出したフランジ21aとハウジング23とが接触するため、ハウジング23に対するすべり軸受21の傾斜は一定となる。一方、主軸部6aは、駆動軸6の回転数の増加に伴って傾斜が大きくなる。このため、回転数領域Zにおいて、すべり軸受21と主軸部6aとが平行でなくなる場合がある。
図10は、本発明の実施の形態4に係るスクロール圧縮機の軸受ユニットを示す縦断面図である。図10を用いて、本実施の形態4に係る軸受ユニット20について説明する。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態1〜実施の形態3のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態4に係る駆動軸6は、実施の形態1〜実施の形態3と同様に、給油通路となる給油孔7a及び給油孔7cを備えている。また、本実施の形態4に係る駆動軸6は、実施の形態2と同様に、主軸部6aに円周状の突出部6eを有している。ここで、本実施の形態4においては、駆動軸6の主軸部6aは、転がり軸受22の内輪22aに固定されている。つまり、駆動軸6の主軸部6aと転がり軸受22の内輪22aとは、一体で動く。例えば、駆動軸6の主軸部6aは、転がり軸受22の内輪22aにしまりばめで圧入されている。このため、主軸部6aの円周状の突出部6eは、転がり軸受22の内輪22aの上端部(一端)と接触することとなる。
ここで、駆動軸6が、本発明に係る軸受ユニットの軸に相当する。
駆動軸6の回転数が高速になると、揺動スクロール2の遠心力が増大して駆動軸6がたわむため、軸受ユニット20内において主軸部6aが傾斜する。主軸部6aの傾斜に伴い、転がり軸受22及びブッシュ25も主軸部6aに沿って傾斜する。また、ポンプ7bから供給される潤滑油の量が増加する。このため、給油孔7cからブッシュ25とすべり軸受21との間に供給された潤滑油に油膜圧力が発生する。ブッシュ25が傾斜した場合、図11に示すようにブッシュ25とすべり軸受21との間の隙間が小さい部分に油膜圧力が大きく発生し、油膜圧力は上部に偏った分布となる。したがって、円周方向外側に突出したフランジ25b付近の油膜圧力が高くなり、ブッシュ25の円周方向外側に突出したフランジ25bとすべり軸受21の上端部との間の隙間に潤滑油が供給される。これにより、ブッシュ25の円周方向外側に突出したフランジ25bとすべり軸受21の上端部とが非接触となり、両者の間の摩擦係数が小さくなるため、ブッシュ25はすべり軸受21内を流体潤滑で摺動できるようになる。
Claims (9)
- 一部に円周方向外側に突出したフランジを有するすべり軸受と、
内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に配置された転動体を有し、前記内輪に前記すべり軸受が固定された転がり軸受と、
前記転がり軸受の前記外輪が固定されたハウジングと、
を備え、
前記円周方向外側に突出したフランジは、
前記すべり軸受が前記ハウジングに対して傾斜した際、前記ハウジングと接触し、
前記ハウジングは、
前記円周方向外側に突出したフランジと接触する位置に、弾性体を有する構成である軸受ユニット。 - 前記すべり軸受は、内周側から外周側にかけて貫通する給油孔が形成されている請求項1に記載の軸受ユニット。
- 前記弾性体が樹脂で形成されている請求項1又は2に記載の軸受ユニット。
- 冷媒を圧縮する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記圧縮機構を接続し、前記電動機の駆動力を前記圧縮機構に伝達する駆動軸と、
前記圧縮機構、前記電動機及び前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜めが形成された密閉容器と、
を備えた圧縮機であって、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の軸受ユニットを有し、
前記駆動軸は、前記軸受ユニットの前記すべり軸受で回転自在に支持される構成であり、
前記駆動軸は、前記油溜めから該駆動軸と前記すべり軸受との間に至る給油通路を有する圧縮機。 - 前記駆動軸は、前記すべり軸受の一端と対向する円周状の突出部を有し、
前記駆動軸が回転しない状態において、前記円周状の突出部が前記すべり軸受に接触している構成である請求項4に記載の圧縮機。 - 前記駆動軸は、前記すべり軸受と対向する範囲の外周面に、前記給油通路から前記駆動軸と前記すべり軸受との間に供給された前記潤滑油を前記円周状の突出部の方へ導く溝が形成されている請求項5に記載の圧縮機。
- 前記溝は、前記円周状の突出部と反対側の端部から前記円周状の突出部側の端部に向かって、前記駆動軸の回転方向とは反対方向に傾斜している請求項6に記載の圧縮機。
- 内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に配置された転動体を有する転がり軸受と、
前記転がり軸受の前記内輪に固定された軸と、
内周面に前記転がり軸受の前記外輪が固定されたブッシュと、
前記ブッシュの外周面を回転自在に支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受が固定されたハウジングと、
を備え、
前記軸は、前記転がり軸受の前記内輪の一端に接触する円周状の突出部と、給油通路とを有し、
前記ブッシュは、
前記軸が回転しない状態において、前記軸の前記円周状の突出部が前記転がり軸受の前記内輪に接触する方向に前記すべり軸受又は前記ハウジングと接触する、円周方向外側に突出したフランジと、
内周側から外周側にかけて貫通し、前記軸の前記給油通路から供給される潤滑油を当該ブッシュと前記すべり軸受との間に供給する給油孔と、
を有する軸受ユニット。 - 冷媒を圧縮する圧縮機構と、
電動機と、
前記電動機と前記圧縮機構を接続し、前記電動機の駆動力を前記圧縮機構に伝達する駆動軸と、
前記圧縮機構、前記電動機及び前記駆動軸を収納しており、潤滑油が貯留される油溜めが形成された密閉容器と、
を備えた圧縮機であって、
請求項8に記載の軸受ユニットを有し、
前記軸受ユニットの前記軸は、前記駆動軸であり、
前記油溜めに貯留された前記潤滑油が前記給油通路を通って前記ブッシュと前記すべり軸受との間に供給される構成である圧縮機。
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