JPH0988823A - 軸受構造およびそれを用いた容積型機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーハング荷重が作用する回転軸が、そ
の軸受部における軸受隙間に応じて傾斜する傾斜量を低
減し、軸と軸受との片当たりおよび軸の振れまわりを低
減する。 【構成】 複数の支持部で支えられ、その支持部から軸
方向の一方に延び出した位置に半径方向荷重の作用する
主軸と、複数の支持部で主軸を支える軸受とからなる軸
受構造において、主軸は半径方向荷重の作用する部分以
外が、互いに中心軸の偏心した少なくとも３つの軸部３
１ｂ，３１ｃ，３１ｄからなり、その中の少なくとも２
つの部３１ｂ，３１ｃ分が軸受３２ａ，３２ｂにより支
持されており、残りの軸部３１ｄに対するそれらの軸部
のそれぞれの偏心量は、それぞれの位置での軸部と軸受
部との直径隙間の半分以下であるとともに、複数の支持
部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受であることを特
徴とする軸受構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸を支える軸受構
造に係り、特に、例えば冷凍空調用スクロール圧縮機の
軸受構造のように、半径方向荷重の作用する主軸を荷重
作用点に対して片側にのみ配置された複数の支持部で支
える方式の、いわゆるオーバーハング軸受の軸受構造お
よびそれを用いた容積型機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のオーバーハング軸受は、複数の支
持部の軸受部同士もそれに対応する軸部同士もそれぞれ
同軸に形成された構造が一般的であった。また、特開昭
６４−８７８９０号公報あるいは特開平６−３１７２６
３号公報に記載されているように、複数の支持部の軸部
同士のみを互いに微小量だけ偏心させた構造のものもあ
るが、その際、複数の支持部の軸受はいずれも複数の完
成部材を組み立てて形成される構造であった。図１６
は、特開昭６４−８７８９０号公報記載の従来技術に係
るスクロール圧縮機の縦断面図、図１７は、特開平６−
３１７２６３号公報記載の従来技術に係るスクロール圧
縮機の縦断面図である。

【０００３】図１６に示す特開昭６４−８７８９０号公
報記載のスクロール圧縮機では、玉軸受５０、玉軸受５
１、フロントエンドプレート５２、フロントボス５３の
それぞれの完成品を組み立てることにより２つの軸受部
を一体化する構造である。また、図１７に示す特開平６
−３１７２６３号公報記載のものでは、フレーム５５、
サブフレーム５６、および密閉容器のそれぞれの完成品
を組み立てることにより主軸受５７，副軸受５８の２つ
の軸受部を一体化する構造であった。

【０００４】また、特開昭６４−８７８９０号公報記載
のものでは、図１６に示すように、玉軸受５０，５１
（ころがり軸受）を用いた構造であり、さらに、複数の
支持部の軸部同士の偏心方向が、軸端部に形成されたク
ランクピン５４の偏心方向と同方向になっていた。さら
に、特開平６−３１７２６３号公報記載のものでは、図
１７に示すように、駆動用モータを間に挾んだフレーム
５５、サブフレーム５６の２つの軸受フレームで主軸６
１が支持される構造であり、軸受スパンが大きく、質量
の大きな駆動用モータのロータ５９が複数の支持部にお
ける軸部のいずれかと同軸に取付けられる構造であっ
た。そして、複数の支持部の軸部同士の偏心方向を、ク
ランクピン６１ａがガス圧縮荷重を受ける方向からメイ
ンのバランスウェイト６２の遠心力方向に０度から４０
度の角度範囲としていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の一般
的構造では、まず、主軸に作用するオーバーハング荷重
を支えるためのモーメントを発生させるのに、少なくと
も２ヵ所の支持部において逆方向の支持荷重が発生しな
ければならず、それらの軸受部の直径隙間と軸受スパン
に対応した量だけ前記主軸の中心軸が必然的に傾斜す
る。その傾斜量の大きさに応じた強さで主軸と軸受との
間の片当たりが生じ、局部的な軸受面圧が増大し、摺動
部の損傷を引き起こすという問題があった。また、特開
平６−３１７２６３号公報に示されるスクロール圧縮機
のように荷重方向が回転する場合に適用しすると、前記
主軸の中心軸の傾斜方向が回転するため、主軸に取り付
けられている比較的大きな質量のモータのロータ５９
（図１７参照）の振れまわりの遠心力により振動が発生
するという問題があった。

【０００６】これに対し、図１６に示す特開昭６４−８
７８９０号公報記載のものでは、複数の支持部の軸部同
士のみを互いに微小量だけ偏心させており、その偏心方
向のオーバーハング荷重が作用した場合に、主軸の中心
軸の傾斜が小さくても複数の支持部の互いに反対方向で
軸と軸受とが近接するようにしてオーバーハング荷重を
支えるためのモーメントを発生させ、一見、主軸と軸受
との間の片当たりの程度を十分弱くすることができるよ
うに見える。しかし実際には、複数の支持部の軸受部同
士が多数の完成部品を組み立てることにより一体化され
る構造であるため、個々の部品の加工や組立の際の各部
同軸度，直角度に対する誤差の累積により、軸受部同士
の偏心量がある程度大きくなることが避けられなかっ
た。

【０００７】特に、軸部同士の偏心量は軸受との間の直
径隙間のオーダーの微小量であるので、これに比べて軸
受部同士の偏心量が大きくなる可能性は大である。した
がって、前記軸部同士の微小偏心による片当たり低減効
果と軸受部同士の偏心による片当たり増大とがキャンセ
ルしてしまい、摺動部の損傷を引き起こさない程度の十
分な片当たり低減が達成できない恐れがある。さらに、
軸受部同士の偏心量が大きいと、偏心した主軸と組み合
わせても軸の傾斜量が大きくなり、軸と軸受部とをそれ
ぞれ同軸に製作した一般的構造に比べ、むしろ片当たり
が増大してしまう危険性もある。量産に際しては、全て
の製品の信頼性を相当高い確度で保証しなければならな
いが、上記の構造では十分な片当たり低減を確実には達
成できないという問題があった。

【０００８】また、図１６に示す特開昭６４−８７８９
０号公報記載の軸受は、安価で流体潤滑で使用した場合
の寿命が長いとされているすべり軸受でなく、直径隙間
をより小さくして使用するのが一般的なころがり軸受を
用いており、高価で有限寿命であるとともに、軸部同士
を偏心させることによって上記直径隙間に起因する主軸
の傾斜量が低減する効果は小さい。また、ここで、スク
ロール圧縮機のクランクシャフト５４には、そのクラン
クピン部５４ａの偏心方向とほぼ直角方向に半径方向荷
重が作用するが、軸部同士の偏心方向はクランクピン部
５４ａの偏心方向と同方向であるので荷重方向と約９０
度ずれており、実際に荷重方向のクランクシャフト傾斜
量を低減する効果は非常に小さい。

【０００９】一方、図１７に示す特開平６−３１７２６
３号公報記載のものでも、複数の支持部の軸受部同士が
多数の完成部品を組み立てることにより一体化される構
造であり、軸受部同士の偏心量がある程度大きくなるこ
とが避けられないので、軸受部同士の偏心による片当た
り増大に起因した問題が特開昭６４−８７８９０号公報
記載のものと同様に生ずる。また、ものでは、駆動用モ
ータを間に挾んで軸受スパンが大きいので、軸受隙間に
起因した軸傾斜の問題以外に、軸の弾性変形に起因した
軸傾斜の問題が無視できなくなる。

【００１０】また、図１７に示す特開平６−３１７２６
３号公報記載のものによれば、クランクピン部６１ａに
近い主軸受５７での軸の弾性変形に起因した軸傾斜は低
減できるが、クランクピン部６１ａから遠い副軸受５８
での弾性変形に起因した軸傾斜は逆に増大してしまうの
で、ころがり軸受が必要となり、安価で寿命の長いすべ
り軸受を使用できない場合があるという問題があつた。
また、質量の大きな駆動用モータのロータ５９が複数の
支持部における軸部のいずれかと同軸に取り付けられて
いるので、軸に弾性変形が無視できる程度の十分な剛性
を持たせても、支持荷重を発生させるために、軸部を支
持部の軸受隙間の範囲で変位させているのと一緒にロー
タ５９が軸受中心軸より変位し、その振れ回りによって
振動が発生するという問題があった。

【００１１】さらに、図１７に示す特開平６−３１７２
６３号公報記載のものでは、軸の弾性変形に影響を与え
るガス圧縮荷重による曲げモーメントと回転質量の遠心
力による曲げモーメントとの両方を考慮して軸部同士の
偏心方向を設定しているが、軸に弾性変形が無視できる
程度の十分な剛性を持たせ場合の軸傾斜方向は、軸に作
用するオーバーハング荷重の合力方向により決まり、回
転質量の各遠心力を互いに打消し合う構成とした場合に
は、特開平６−３１７２６３号公報記載のもので設定し
ている方向と異なるので、十分な軸傾斜量低減効果が得
られないという問題があった。

【００１２】さらに、図１７に示すものでは、フレーム
５５、サブフレーム５６の２つの軸受フレームを用意
し、密閉容器を介してそれらの軸受部同士の同軸度とモ
ータのロータ５９とステータ６０との同軸度の両方を確
保しながら組み立てねばならず、部品点数が増え組立が
面倒であるという問題があった。

【００１３】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、オーバーハング荷重が作用す
る回転軸が、その軸受部における軸受隙間に応じて傾斜
する傾斜量を低減し、軸と軸受との片当りおよび軸の触
れ回りを低減し、信頼性が高く長寿命で低振動のオーバ
ーハング軸受の軸受構造を安価に提供することを目的と
する。また、本発明の他の目的は、オーバーハング軸受
を用いた機械の摺動部の機械摩擦損失を低減し、摺動条
件の苛酷度を緩和し、効率と信頼性とを向上しうる軸受
構造を用いた容積型機械を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る軸受構造の最も基本的な構成は、複数
の支持部で支えられ、その支持部から軸方向の一方に延
び出した位置に半径方向荷重の作用する主軸と、前記複
数の支持部で前記主軸を支える軸受とからなる軸受構造
において、前記複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の
軸受部内径は、それぞれの支持部における軸部と軸受部
との直径隙間の半分を合計した値を偏心量の上限とし
て、互いに偏心して形成されるとともに、前記複数の支
持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受としたもので
ある。ここで、直径隙間とは、すべり軸受の場合には軸
外径と軸受内径との差であり、ころがり軸受の場合には
軸受を固定した時に軸がある半径方向に前後に移動でき
る距離のことである。

【００１５】また、２ヵ所の支持部の互いに偏心した軸
受部内径は、一体部材または一体に固定された後の部材
を仕上加工して形成されたものである。すなわち、上記
の軸受部同士や軸部同士を互いに偏心させて加工したり
同軸に加工したりする場合、基本的に一体の部材あるい
は複数の部材を一体に固定した後の一体化部材を用いて
偏心部や同軸部の仕上げ加工を行う。

【００１６】さらに、上記目的を達成するために、本発
明に係る軸受構造の他の基本的な構成は、複数の支持部
で支えられ、その支持部から軸方向の一方に延び出した
位置に半径方向荷重の作用する主軸と、前記複数の支持
部で前記主軸を支える軸受とからなる軸受構造におい
て、前記主軸は前記半径方向荷重の作用する部分以外
が、互いに中心軸の偏心した少なくとも３つの軸部から
なり、その中の少なくとも２つの部分が前記軸受の軸受
部により支持されており、残りの軸部に対するそれらの
軸部のそれぞれの偏心量は、それぞれの位置での軸部と
軸受部との直径隙間の半分以下であるとともに、前記複
数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受とした
ものである。

【００１７】より詳しくは、複数の支持部の軸部同士の
方を互いに偏心させた場合で、さらにその回転主軸に比
較的大きな質量が取り付けられる場合、上記の互いに偏
心させた軸部のいずれからも偏心した第３の軸部を形成
し、前記質量の重心が前記第３の軸部の中心軸上に来る
ようにする。なお、前記第３の軸部の中心軸と前記複数
の支持部に対応する軸部の中心軸との偏心量は、それぞ
れ、その支持部における軸と軸受との直径隙間の半分を
上限とする。

【００１８】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明に係る軸受構造を用いた往復動式容積型機械の構
成は、電動機にクランクシャフトを介して連結するポン
プ部を有し、このポンプ部は、少なくとも、シリンダ
と、該シリンダ内を往復運動するピストンと、前記クラ
ンクシャフトの回転運動を前記ピストンの直線往復運動
に変換する機構とからなり、このクランクシャフトを支
持する複数の軸受を有するフレームを備えた往復動式容
積型機械において、半径方向荷重の作用する主軸である
クランクシャフトの回転を支持する複数の支持部の少な
くとも２ヵ所の軸受部内径は、一体部材または一体に固
定された後の部材を仕上加工して同軸に形成されたもの
であり、前記主軸の前記２ヵ所の支持部に対応する軸部
は、それぞれの位置における軸部と軸受部との直径隙間
の半分を合計した値を偏心量の上限として、互いに偏心
して形成されるとともに、前記複数の支持部の中の少な
くとも１ヵ所はすべり軸受である軸受構造を採用し、ク
ランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準とし
て、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の支
持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クランク
シャフトの回転方向と逆方向に０度から９０度の間の９
０度の角度範囲としたものである。

【００１９】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明に係る軸受構造を用いたスクロール式容積型機械
の基本的な構成は、それぞれの鏡板上に渦巻状のラップ
を有し、それぞれのラップを噛み合わせてポンプ室を形
成する固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋
回スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、
このクランクシャフトを支持する複数の軸受を有するフ
レームと、前記旋回スクロールの自転を防止する手段と
を備えたスクロール式容積型機械において、半径方向荷
重の作用する主軸であるクランクシャフトの回転を支持
する複数の支持部の少なくとも２ヵ所の軸受部内径は、
一体部材または一体に固定された後の部材を仕上加工し
て同軸に形成されたものであり、前記クランクシャフト
の２ヵ所の支持部に対応する軸部は、それぞれの位置に
おける軸部と軸受部との直径隙間の半分を合計した値を
偏心量の上限として、互いに偏心して形成されるととも
に、前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり
軸受である軸受構造を採用し、クランクシャフトのクラ
ンクピン部の偏心方向を基準として、荷重点に近い方の
支持部の軸部中心軸を遠い方の支持部の軸部中心軸に対
して偏心させる方向を、クランクシャフトの回転方向と
逆方向に９０度から１８０度の間の９０度の角度範囲と
したものである。

【００２０】

【作用】上記技術的手段による働きは次のとおりであ
る。まず、オーバーハング軸受の複数の支持部の軸受部
同士あるいは複数の支持部の軸部同士のいずれかを互い
に軸受隙間の存在に起因して軸が傾斜しようとする方向
に偏心させ、他方を同軸に形成することにより、弾性変
形が無視できる程度に軸に剛性を持たせれば軸が実際に
傾斜しようとする方向と軸受部同士あるいは軸部同士の
偏心方向を一致させることができる。その結果、軸受に
対して軸が傾斜しなくても、あるいは、その傾斜量が小
さくても、複数の支持部のそれぞれで軸と軸受とを十分
近接させることができる。しかも、それらの近接方向は
互いに逆方向であるので、固体間接触力や潤滑油膜圧力
により、軸にモーメントが作用する。

【００２１】すなわち、オーバーハング荷重を支えるた
めに不可欠な支持モーメントを発生させる際の軸傾斜量
を低減でき、それによって軸と軸受との間の片当たりが
軽減されて局部的な面圧が低下し、摺動の損傷が発生し
にくくなる。これにより、安価で流体潤滑で使用した場
合に寿命の長いすべり軸受が使用しやすくなる。また、
オーバーハング荷重の方向が回転する場合には軸傾斜方
向も回転するが、軸傾斜量が低減されるので軸に固定さ
れた質量の振れまわり半径も低減され、その遠心力によ
り発生する振動も低減される。

【００２２】次に、軸受部同士や軸部同士を互いに偏心
させて加工したり同軸に加工したりする場合、複数の部
材を一体に固定した後の一体化部材や始めから一体の部
材を用いて偏心部や同軸部の加工を行なえば、その加工
精度そのものを実際に軸や軸受として使用されるとき
の、偏心量，同軸度，平行度の精度とすることができ、
複数の部品を組み立てて偏心部や同軸部を形成する場合
に比べて、精度を飛躍的に向上させることができる。な
お、上記の偏心量は、まず軸と軸受との組立性の観点か
ら、ゼロと複数の支持部における軸と軸受とのガタの半
分の合計の間という元来非常に狭い領域の中になければ
ならず、非常に高精度の加工が要求されるものである。

【００２３】また、上記の軸受部同士と軸部同士の一方
の微小で高精度な偏心量による片当たり低減の効果が、
他方の同軸度の誤差による偏心や傾斜により相殺されて
しまうのを防止するため、前記同軸度に対しても上記偏
心量以上に高精度の加工が要求される。上記の手段よ
り、それらの要求に応えられる高精度の加工が可能とな
る。

【００２４】さらに、オーバーハング荷重の方向が回転
する場合に、複数の支持部の軸部同士の方を互いに偏心
させると、それらの軸部は支持モーメントを発生させる
ために、必ず軸受内で偏心した状態で偏心方向を回転さ
せる旋回運動を行うが、その両者のいずれからも偏心し
た第３の軸部を形成しすることによって、前記支持部の
軸部の旋回運動の半径より小さな半径で旋回運動する軸
部を形成することができ、駆動用モータのロータ等の大
きな質量をその小さな半径で旋回運動する軸部に取り付
けることにより、その遠心力による振動を低減すること
が可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図１５
を参照して説明する。 〔実施例 １〕まず、本発明の第１の実施例を図１ない
し図４を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施例に係る回転機械を示す側断面図、図２は、軸傾斜方
向に対する本発明の第１の実施例の軸受部同士の偏心方
向を示す説明図、図３は、本発明の第１の実施例で流体
潤滑した場合の荷重方向に対する軸受部同士の偏心方向
を示す説明図、図４は、荷重方向が一定であるオーバー
ハング軸受の従来構造例を示す側断面図である。

【００２６】まず、図４に示すオーバーハング軸受の従
来構造例を説明する。ここで図４は、送風機の基本構成
を示すものである。図４において、水平方向の主軸１
は、軸受ブロック２の２つの軸受部２ａ，２ｂで回転可
能に支持されている。軸受部２ａ，２ｂは軸受ブロック
２に自己潤滑性のある摺動材を一体に固定して形成した
軸受部である。前記主軸１には、その駆動用モータ３の
ロータ部３ａと送風用のファン４とが前記軸受部２ａ，
２ｂを挾んで互いに反対側に取り付けられている。軸受
ブロック２には、前記駆動用モータ３のステータ部３ｂ
が固定されている。なお、主軸１は前記２ヵ所の支持部
における部分同士が同軸であり、軸受ブロックの前記２
つの軸受部２ａ，２ｂ同士も同軸である。

【００２７】ここで、ファン４が樹脂等で作られており
軽量であると、主軸１には、比較的質量の大きなモータ
のロータ部３ａの重力がオーバーハング荷重として半径
方向に作用する。そこで、主軸１は、常に図４における
反時計回転方向に傾斜し、前記２ヵ所の支持部において
主軸１と軸受部２ａ，２ｂとが片当たりし、摺動部に大
きな局部面圧を生じて損傷を起しやすくなることがわか
る。

【００２８】本発明の第１の実施例を説明する。図１に
示すように、本実施例は、図４の従来構造における軸受
ブロック２の代わりに軸受ブロック５を用いたものであ
る。軸受ブロック５の２つの軸受部５ａ，５ｂは、軸受
ブロック５に自己潤滑性のある摺動材を一体に固定した
のち仕上げ加工して形成した軸受部であり、主軸１が傾
斜しなくても主軸外周に反対方向から接するように、そ
れぞれ先の図４の軸受部２ａ，２ｂに対し、軸と軸受と
の直径隙間の半分だけ上下に移動させてあり、その結
果、軸受部５ａ，５ｂは前記直径隙間の半分の合計だ
け、互いに偏心させた構成となっている。図１におい
て、Ｏａは軸受部５ａの軸受荷重方向の前記偏心した軸
心、Ｏｂは軸受部５ａの軸受荷重方向の前記偏心した軸
心を示す。

【００２９】各軸受部は、オーバーハング荷重により主
軸１が傾斜しようとする方向と反対方向にあらかじめ互
いに偏心させてあることになるが、この状態では、主軸
１が傾斜しなくても、モータのロータ部３ａの重力によ
るオーバーハング荷重を支えるモーメントを主軸１と軸
受部５ａ，５ｂとの接触力で発生することができ、主軸
１と軸受部５ａ，５ｂとが片当たりせず、摺動部に大き
な局部面圧が生じないので損傷が起りにくくなってい
る。

【００３０】このように本実施例によれば、荷重方向が
特定の方向であるオーバーハング軸受の信頼性を向上さ
せることができるが、さらに、軸も軸受も一体の部材を
仕上げ加工しているので、軸受部同士の偏心量の効果に
対して他の部分の寸法精度の影響が小さく、上記信頼性
の向上を確実に実現することができる。なお、軸受部５
ａ，５ｂは、互いに前記直径隙間の半分の合計まで偏心
させず、それ以下の偏心量であっても、それなりに図４
の従来構造より主軸１の傾斜量を低減でき、局部面圧を
低減して摺動部の損傷を起りにくくすることができる。

【００３１】また、軸受が流体潤滑されている場合に
は、軸と軸受との間に油膜が存在するので、軸受部５
ａ，５ｂの相互の偏心量が前記ガタの半分の合計以下で
あっても、主軸１の傾斜量をゼロに近付けることがで
き、局部面圧を低減して摺動部の損傷を起りにくくする
ことができる。また、ある相互の偏心量を持つ軸受部同
士は、その偏心方向とある角度をなす方向に前記偏心量
と前記角度の余弦の積だけ相互に偏心したことになるの
で、その軸受部同士の偏心方向がオーバーハング荷重に
より主軸が傾斜しようとする方向と正反対の方向でな
く、正反対の方向からのずれが例えば４５度以内であれ
ば、各軸部が傾斜しようとする方向と反対方向に軸受部
を実際の偏心量の７割以上偏心させたことになり、軸傾
斜低減効果は十分残る。

【００３２】すなわち、図２に示すように、オーバーハ
ング荷重によりその荷重点に近い方の支持部の軸部が遠
い方の支持部の軸部に対して半径方向に変位しようとす
る方向Ａを基準として、荷重点に近い方の支持部の軸受
部中心軸を遠い方の支持部の軸受部中心軸に対して偏心
させる方向Ｂが、矢印に示す主軸の回転方向と逆方向に
１３５度≦θ≦２２５度の９０度の角度範囲にあれば、
軸傾斜低減効果を十分発揮することができる。

【００３３】また、本実施例では、オーバーハング荷重
が重力によって発生し、オーバーハング荷重により主軸
が傾斜しようとする方向は一定方向であったが、オーバ
ーハング荷重に方向性があるもののその方向がある範囲
で変動する場合は、オーバーハング荷重が最大となると
きに、荷重点に近い方の支持部の軸部が遠い方の支持部
の軸部に対して半径方向に変位しようとする方向Ａを基
準として、荷重点に近い方の支持部の軸受部中心軸を遠
い方の支持部の軸受部中心軸に対して偏心させる方向Ｂ
を上記角度範囲にすれば良い。

【００３４】なお、本実施例の軸受方式は無潤滑方式で
あり、オーバーハング荷重の方向と主軸が傾斜しようと
する方向とは摺動面における摩擦係数が極端に大きくな
ければほとんど一致する。しかし、流体潤滑方式を採用
した場合には、軸部からその軸受部に作用する荷重方向
と最小油膜厚み方向とは一致しないので、オーバーハン
グ荷重の方向と主軸が傾斜しようとする方向も一致しな
い。流体潤滑の場合、荷重方向に対して最小油膜厚み方
向が軸の回転方向にある角度φだけずれることが知られ
ている。

【００３５】角度φの値は、「改訂版 潤滑ハンドブッ
ク（養賢堂）１２９頁〜１３０頁」によると、軸受の使
用条件を表わす指標であるゾンマーフェルト数により変
化するが、０度から９０度の範囲にある。したがって、
流体潤滑方式を採用した場合に、主軸が傾斜しようとす
る方向と軸受部同士の偏心方向とを正反対の方向とする
ためには、オーバーハング荷重の方向Ｆを基準として、
荷重点に近い方の支持部の軸受部中心軸を遠い方の支持
部の軸受部中心軸に対して偏心させる方向Ｂが、図３に
示すように、主軸の回転方向と逆方向に９０度≦θ≦１
８０度の間の９０度の角度範囲になるようにすれば良
い。

【００３６】〔実施例 ２〕次に、本発明の第２の実施
例を図５ないし図８を参照して説明する。図５は、荷重
方向が回転するオーバーハング軸受の従来構造例を示す
側断面図、図６は、本発明の第２の実施例である回転機
械を示す側断面図、図７は、本発明の第２の実施例を示
す他の時点の側断面図、図８は軸傾斜方向に対する本発
明の第２の実施例の軸部同士の偏心方向の説明図であ
る。

【００３７】図５に示す荷重方向が回転するオーバーハ
ング軸受の従来構造例は、水平面方向の加振力を発生す
る加振機の基本構成を示すものである。垂直方向の主軸
６は軸受ブロック７の２つの軸受部７ａ，７ｂで回転可
能に支持されている。軸受部７ａ，７ｂは、軸受ブロッ
ク７に自己潤滑性のある摺動材を一体に固定したのち同
軸に仕上げ加工して形成した軸受部である。前記主軸６
には、その駆動用モータ８のロータ部８ａと偏心質量９
とが前記軸受部７ａ，７ｂを挾んで互いに反対側に取り
付けられている。軸受ブロック７には、前記駆動用モー
タ８のステータ部８ｂが固定されている。なお、主軸６
は前記２ヵ所の支持部における部分同士が同軸であり、
軸受ブロックの前記２つの軸受部７ａ，７ｂ同士も同軸
である。

【００３８】ここで、主軸６は垂直方向に支持されてい
るので、駆動用モータのロータ部８ａ等に作用する重力
は、主軸６を傾斜させようとするモーメントにはなら
ず、偏心質量９に作用する図の半径方向の遠心力がオー
バハング荷重として主軸６を反時計回転方向に傾斜させ
ようとするモーメントを発生させる。そこで、前記２ヵ
所の支持部において主軸６と軸受部７ａ，７ｂとが片当
たりして摺動部に大きな局部面圧を生じ、軸受部７ａ，
７ｂに自己潤滑性があっても、軸受および軸の損傷を起
しやすくなる。

【００３９】また、主軸６の端部に取付けられたモータ
のロータ部８ａの重心は主軸６の傾斜により軸受部７
ａ，７ｂの中心軸から変位する。主軸６の傾斜方向は、
図５においては反時計回転方向であるが、偏心質量９に
作用する遠心力の方向により決定され主軸６と共に回転
するので、ロータ部８ａの重心が前記変位を公転半径と
して振れ回り、余分な振動発生の要因となる。なお、主
軸６の傾斜方向が主軸６と共に回転することは、常に主
軸６の一定の場所が軸受部７ａ，７ｂと片当たりで接触
することを意味する。

【００４０】図６と図７に本発明の第２の実施例の回転
機械を示す。本第２の実施例は、図５の従来構造におけ
る主軸６の代わりに主軸１０を用いたものである。軸受
部７ａ，７ｂに対応する主軸１０の軸部１０ａ，１０ｂ
は、主軸１０が傾斜しなくても軸受部７ａ，７ｂに内側
から接するように、それぞれの位置の軸と軸受の直径隙
間の半分の合計だけ中心軸を相対的に左右に移動させて
ある。すなわち、偏心質量９の遠心力によるオーバハン
グ荷重により主軸１０が傾斜して各軸部同士が変位しよ
うとする方向に、各軸部をあらかじめ相互に偏心させて
いる。図６，７において、Ｏａ，Ｏｂは、軸部１０ａ，
１０ｂにおける偏心した軸心を示す。

【００４１】この状態では、主軸１０が傾斜しなくて
も、偏心質量９の遠心力によるオーバーハング荷重を支
えるモーメントを主軸の軸部１０ａ，１０ｂと軸受部７
ａ，７ｂとの接触力で発生でき、軸部１０ａ，１０ｂと
軸受部７ａ，７ｂとが片当たりせず、摺動部に大きな局
部面圧が生じないので損傷が起りにくくなる。その際、
図６と図７とを比較して分かるように、オーバーハング
荷重の方向が回転しても、本第２の実施例では、軸部１
０ａ，１０ｂの互いの偏心方向も同時に回転するので、
常に軸部１０ａ，１０ｂと軸受部７ａ，７ｂとが片当た
りせず、摺動部に大きな局部面圧は生じない。

【００４２】以上のように、本実施例によれば、荷重方
向が回転するオーバーハング軸受の信頼性を向上させる
ことができるが、さらに、軸も軸受も一体の部材を仕上
げ加工しているので、軸部同士の偏心量の効果に対して
他の部分の寸法精度の影響が小さく、上記信頼性の向上
を確実に実現することができる。なお、軸部１０ａ，１
０ｂの相互の偏心量は前記直径隙間の半分の合計以下の
偏心量であっても、それなりに図５の従来構造より主軸
１０の傾斜量を低減でき、局部面圧を低減して摺動部の
損傷を起りにくくすることができる。

【００４３】また、軸受が流体潤滑されている場合に
は、軸と軸受との間に油膜が存在するので、軸部１０
ａ，１０ｂの相互の偏心量が前記直径隙間の半分の合計
以下であっても、主軸１０の傾斜量をゼロに近付けるこ
とができ、局部面圧を低減して摺動部の損傷を起りにく
くすることができる。また、互いにある偏心量を持つ軸
部同士は、その偏心方向とある角度をなす方向に前記偏
心量と前記角度の余弦の積だけ互いに偏心したことにな
るので、軸部同士の偏心方向と軸が傾斜しようとする方
向とのずれが４５度程度以内であれば、軸部同士が傾斜
方向に軸部同士の実際の偏心量の７割以上を偏心させた
ことになり、軸傾斜低減効果は十分残る。

【００４４】すなわち、図８に示すように、オーバーハ
ング荷重によりその荷重点に近い方の支持部の軸部が遠
い方の支持部の軸部に対して半径方向に変位しようとす
る方向Ａを基準として、荷重点に近い方の支持部の軸部
中心軸を遠い方の支持部の軸部中心軸に対して偏心させ
る方向Ｂが、主軸の回転方向と逆方向に−４５度≦θ≦
４５度の９０度の角度範囲にあれば、軸傾斜低減効果を
十分発揮できる。

【００４５】また、本実施例では、オーバーハング荷重
を発生する遠心力の方向は主軸１０と同期して回転する
ため、これにより主軸１０が傾斜しようとする方向はそ
の主軸１０に対して一定方向であったが、オーバーハン
グ荷重の方向が回転するものの主軸の回転と完全には同
期しない場合は、オーバーハング荷重が最大となるとき
に荷重点に近い方の支持部の軸部が遠い方の支持部の軸
部に対して半径方向に偏位しようとする方向Ａを基準と
して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向Ｂを上記角
度範囲にすれば良い。

【００４６】〔実施例 ３〕上記第２の実施例の回転機
械の応用例を説明する。図９は、第２の実施例の軸受構
造を適用したスコッチヨーク形レシプロ圧縮機の縦断面
図である。クランクシャフト１１は、フレーム１２に固
定された二つの軸受部１２ａ，１２ｂで回転可能に支持
されている。フレーム１２にはシリンダブロック１３が
固定されており、そのピストンボア部１３ａにはピスト
ン１４が挿入されている。ピストン１４は、また、スラ
イダ１５を介してクランクシャフトのクランクピン部１
１ａに連結されており、クランクピン１１ａが公転運動
するのに連動して、ピストン１４がピストンボア部１３
ａを往復運動するようになっている。

【００４７】シリンダブロックのピストンボア部１３ａ
の一方の開口部は、シリンダヘッド１６により閉塞さ
れ、ピストンボア部１３ａ、ピストン１４、シリンダヘ
ッド１６で囲まれる作動室１７が形成されている。ピス
トン１４には、吸入通路１４ａおよび吸入ポート１４ｂ
が形成されており、その吸入経路を開閉する吸入バルブ
１８が取り付けられている。シリンダヘッド１６には吐
出ポート１６ａが形成されており、それを開閉する吐出
バルブ１９が取り付けられている。シリンダヘッド１６
の外側にはカバ２０が取り付けられ、両者の間に高圧空
間２１が形成されている。

【００４８】フレーム１２の二つの軸受部１２ａ，１２
ｂを間にはさんで、クランクシャフトのクランクピン部
１１ａと反対側の端部には駆動用モータ２２のロータ部
２２ａが取り付けられており、フレーム１２にはステー
タ部２２ｂが取り付けられている。これらの全体はばね
２３を介して上チャンバ２４と下チャンバ２５とで形成
される密閉容器の中に支持されている。作動ガスは、上
チャンバ２４に取り付けられた低圧配管２６から密閉容
器内の低圧空間２７に流入し、作動室１７に吸い込まれ
て圧縮され、高圧空間２１に吐出され、カバ２０に取り
付けられた高圧配管２８により圧縮機外へ流出する。

【００４９】クランクシャフトのクランクピン部１１ａ
には、圧縮された作動ガスの圧力がピストン１４の頭部
に作用して発生する荷重が、スライダ１５を介して図９
において右方向のオーバーハング荷重として作用する。
この荷重によりクランクシャフト１１の主軸部１１ｂは
時計回り方向に傾斜しようとするが、軸受部１２ａ，１
２ｂを予めそれぞれの位置での軸と軸受との直径隙間の
半分だけ左右に移動させ、主軸部１１ｂが傾斜しようと
する方向と反対方向に、前記直径隙間の半分の合計だけ
互いに偏心させてあるので、主軸部１１ｂと軸受部１２
ａ，１２ｂとの片当り無しに前記オーバーハング荷重に
対する支持モーメントを発生することができ、摺動部の
損傷を起こりにくくすることができる。

【００５０】その際、オーバーハング荷重の作用点に近
い方の軸受部１２ａの方が、より反荷重方向に位置する
ように偏心させてある。なお、軸受部１２ａと１２ｂと
の相対的な偏心方向が主軸部１１ｂの傾斜しようとする
方向と厳密に反対方向でなくても、先の実施例と同様に
主軸部１１ｂの傾斜量を低減でき、局部面圧を低減して
それなりに摺動部の損傷を起こりにくくすることができ
る。

【００５１】〔実施例 ４〕次に、本発明の第４の実施
例として、容積型機械の１つであるスクロール圧縮機を
図１０ないし図１４を参照して説明する。図１０は、本
発明の第４の実施例に係るスクロール圧縮機の縦断面
図、図１１は、荷重方向およびクランクピン部偏心方向
に対する本発明の第４の実施例の軸部同士の偏心方向の
説明図、図１２は、本発明の第４の実施例の主軸部を図
１１のＰ方向から見て各部の偏心状態を誇張して示した
説明図、図１３は、第４の実施例の軸受部で軸とその中
心の変位方向および荷重方向が一緒に回転する様子を示
す説明図、図１４は、第４の実施例の軸受部を荷重方向
と共に回転する座標系で観察すると軸とその中心の偏位
方向および荷重方向が固定され軸受の内周面が荷重方向
に対して移動して来る様子を示す説明図である。

【００５２】図１０に示すスクロール圧縮機において、
クランクシャフト３１は、フレーム３２のボス部の２つ
の軸受部３２ａ，３２ｂで回転可能に支持されており、
そのクランクピン部３１ａには、旋回スクロール３３の
軸受ボス部３３ａが回転可能に挿入されている。図１１
と図１２に示すように、クランクシャフト３１はクラン
クピン部３１ａ以外に、軸受部３２ａ，３２ｂに対応す
る軸部３１ｂ，３１ｃおよびその他の軸部３１ｄの３つ
の部分を持ち、それらの中心軸は平行で互いに偏心して
いる。図１２において、Ｏはクランクシャフト３１の軸
心、Ｏｂ，Ｏｃは、軸部３１ｂ，３１ｃの偏心した軸心
を示す。軸部３１ｄに対する軸部３１ｂ，３１ｃの偏心
量は、いずれも、各々に対応する軸受部３２ａ，３２ｂ
との直径隙間の半分以下の微小量である。

【００５３】また軸部３１ｄに対するそれらの偏心方向
は、クランクピン部３１ａの偏心方向を基準として、ク
ランクピン部３１ａに近い軸部３１ｂがクランクシャフ
ト３１の回転方向と逆方向にθの角度方向であり、クラ
ンクピン部３１ａから遠い軸部３１ｃがクランクシャフ
ト３１の回転方向に１８０度−θの角度方向である。す
なわち、軸部３１ｂ，３１ｃは軸部３１ｄに対してほぼ
反対方向偏心しているが、相互の偏心量は各々に対応す
る軸受部３２ａ，３２ｂとの直径隙間の半分の合計以下
である。

【００５４】図１０に示す旋回スクロール３３は円板状
の鏡板部３３ｂとこの鏡板上に直立する渦巻状のスクロ
ールラップ３３ｃとを持ち、同じく鏡板部３４ａとこの
鏡板上に直立するスクロールラップ３４ｂとを持つ固定
スクロール３４と、互いのスクロールラップを噛み合わ
せた状態で組み込まれている。固定スクロール３４は、
間に旋回スクロール３３を挾み込んだ状態でフレーム３
２に固定されている。さらに、フレーム３２と旋回スク
ロール３３との間にはオリダムリング３５が組み込ま
れ、旋回スクロール３３の自転運動を阻止する機能を果
たしている。

【００５５】クランクシャフト３１には、フレームの２
つの軸受部３２ａ，３２ｂを挾んでクランクピン部３１
ａと反対側に突き出た軸部３１ｄに、駆動用モータ３６
のロータ部３６ａが固定されている。上記の全体は、メ
インチャンバ３７、上チャンバ３８、下チャンバ３９で
形成される密閉容器の中に収納され、フレーム３２の外
周部がメインチャンバ３７の内周部に焼嵌めされること
で固定されている。駆動用モータのステータ部３６ｂも
その外周部がメインチャンバ３７の内周部に焼嵌めさ
れ、その内周円筒面の中心軸がフレームの２つの軸受部
３２ａ，３２ｂの中心軸と同軸になるように固定されて
いる。

【００５６】作動ガスは、まず、メインチャンバ３７に
取り付けられた低圧配管４０の中を通って、固定スクロ
ール３４と旋回スクロール３３との間の空間の外周部か
ら、スクロールラップ３３ｃ，３４ｂおよび鏡板部３３
ｂ，３４ａとで形成される複数の作動室に吸入される。
各作動室は旋回スクロール３３がクランクシャフト３１
によって公転運動するのに伴いその容積を減少させなが
ら中央部に移動するので、作動ガスも圧縮されて昇圧し
ながら中央部に移動し、固定スクロール３４の中央部に
形成された吐出ポート３４ｃより、メインチャンバ３
７、上チャンバ３８、下チャンバ３９で形成される密閉
容器の空間４１に吐出される。その後、メインチャンバ
３７に取付られた高圧配管４２から圧縮機外に流出す
る。

【００５７】上記スクロール圧縮機の各作動室は、旋回
スクロール３３がクランクシャフトのクランクピン部３
１ａの偏心方向に変位し、ほぼその変位方向の複数の点
でスクロールラップ３３ｃが固定スクロール部材のスク
ロールラップ３４ｂとが接近することにより仕切られ、
個々の作動室は前記複数の接近点の中の２つを頂点とす
る三日月状の形状となる。１個の作動室の圧力により旋
回スクロールのスクロールラップ３３ｃに作用する半径
方向荷重は、前記２つの頂点を結んだ線分の垂直２等分
線方向上にあるので、クランクピン部３１ａの偏心方向
とほぼ直角な方向である。これはどの作動室の圧力によ
り作用する半径方向荷重についても言えることであるの
で、それらの合計の半径方向荷重もやはりクランクピン
部３１ａの偏心方向とほぼ直角な方向である。

【００５８】したがって、各作動室の圧力により旋回ス
クロールに作用する半径方向荷重の方向、すなわち圧縮
荷重によりクランクピン部３１ａに作用する半径方向荷
重の方向は、クランクシャフト３１の回転と共に回転し
クランクシャフト３１自身に対してほぼ固定された方向
となる。クランクピン部３１ａに作用する他の半径方向
荷重としては、旋回スクロール３３の公転運動に伴う遠
心力があるが、本実施例ではバランスウェイト４３，４
４によって打ち消されるので、クランクシャフト３１の
回転を支持する軸受部３２ａ，３２ｂにはほとんど作用
しない。

【００５９】上記の結果、図１１に示すように、本実施
例ではクランクシャフト３１にクランクピン部３１ａの
偏心方向Ｃを基準としてクランクピン部３１ａの公転運
動方向と反対方向に約９０度の角度方向のオーバハング
荷重Ｆが作用するので、荷重点に近い支持部の軸部３１
ｂから軸受部３２ａに同方向の荷重が、遠い支持部の軸
部３１ｃから軸受部３２ｂに逆方向の荷重がそれぞれ作
用する。したがって、前述の方向に偏心させている軸部
３１ｂ，３１ｃの偏心方向は、いずれもそれぞれの軸受
部での荷重方向に対しクランクピン部３１ａの公転運動
方向と反対方向にθ−９０度だけずれた方向になってい
る。

【００６０】本実施例では圧縮機内の底部に貯留した潤
滑油を各摺動部に各摺動部に供給して潤滑する構造であ
るが、流体潤滑軸受の場合には荷重方向と軸の偏心方向
である最小油膜厚み方向とは一致せず、前記「改訂版
潤滑ハンドブック（養賢堂）１２９頁〜１３０頁」から
解釈すれば、荷重方向を固定した座標系で観察した場合
の最小油膜厚み方向が荷重方向に対して移動して来る壁
面の移動方向、すなわちクランクシャフト３１の回転方
向と逆方向にずれる。これは、荷重方向の前後に油膜の
くさび効果による昇圧部が形成されないと、それらの合
力が荷重方向に一致できないためと解釈される。本実施
例はそのずれ角度をθ−９０度と想定した場合の実施例
である。

【００６１】図１３は本実施例の軸受部で実際には軸３
１ｂ，３１ｃとそれらの中心の偏位方向Ａおよび荷重方
向Ｆが一緒に回転する様子を示したものであるが、荷重
方向と共に回転する座標系で観察すると図１４のように
軸３１ｂ，３１ｃとそれらの中心の偏位方向Ａおよび荷
重方向Ｆが固定され軸受３２ａ，３２ｂの内周面が荷重
方向に対して移動して来ることになるわけである。本実
施例では最初から上記最小油膜厚み方向、すなわちオー
バハング荷重によりクランクシャフト３１が傾斜して各
軸部が偏位しようとする方向にあらかじめ各軸部を偏心
させて製作してあるので、クランクシャフト３１はほと
んど傾斜する事なくオーバハング荷重を支えるための油
膜力を各軸受部で発生することができる。

【００６２】したがって本実施例によれば、クランクピ
ン部３１ａにオーバハング荷重が作用するのに対し、こ
れを支持する軸受部３２ａ，３２ｂに対応する軸部３１
ｂ，３１ｃを互いに偏心させクランクシャフト３１の傾
斜量を低減しているので、軸と軸受との片当たりが緩和
され、局部面圧を低減して摺動部の損傷を起りにくくす
ることができるという効果がある。また本実施例によれ
ば、クランクピン部３１ａに作用するオーバハング荷重
の方向が回転するのに対しクランクシャフト３１の傾斜
量が低減できるので、その端部に質量の大きな駆動用モ
ータのロータ部３６ａが装着されていても、軸傾斜によ
る重心の振れ回り半径を小さくできるので、振動を低減
できるという効果がある。

【００６３】また本実施例によれば、軸部３１ｂ，３１
ｃの２つの中心軸の間に中心軸を持つ軸部３１ｄに駆動
用モータのロータ部３６ａが装着されおり、並進運動に
よる重心の振れ回り半径を小さくできるので、振動を一
層低減できるという効果がある。さらに本実施例によれ
ば、特開平６−３１７２６３に記載されているスクロー
ル圧縮機のようにクランクシャフトの軸受部を駆動用モ
ータの両側に設けて軸受スパンを大きくしなくても、１
つの軸受部材であるフレーム３２に設けた２つの軸受部
３２ａ，３２ｂの比較的小さな軸受スパンのままでクラ
ンクシャフト３１の傾斜量が低減できるので、低コスト
な構成になると同時に２つの軸受部の同軸度が高精度に
確保できるので上記した軸と軸受との片当たりの緩和が
確実に達成できるといういう効果がある。

【００６４】なお、互いにある偏心量を持つ軸部同士
は、その偏心方向とある角度をなす方向に前記偏心量と
前記角度の余弦の積だけ互いに偏心したことになるの
で、軸部同士の偏心方向と軸が傾斜しようとする方向と
のずれが４５度程度以内であれば、軸部同士が傾斜方向
に軸部同士の実際の偏心量の７割以上を偏心させたこと
になり、軸傾斜低減効果は十分残る。すなわち、図８と
同様に、オーバーハング荷重によりその荷重点に近い方
の支持部の軸部が遠い方の支持部の軸部に対して半径方
向に偏位しようとする方向Ａを基準として、荷重点に近
い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の支持部の軸部中心
軸に対して偏心させる方向Ｂが、主軸の回転方向に４５
度から主軸の回転方向と逆方向に４５度の９０度の角度
範囲にあれば、軸傾斜低減効果を十分発揮できる。

【００６５】ところで、前記「改訂版 潤滑ハンドブッ
ク（養賢堂）１２９頁〜１３０頁」によれば、荷重方向
を基準としたときの最小油膜厚み方向は、荷重方向に移
動して来る壁面の移動方向すなわちクランクシャフト３
１の回転方向と逆方向に０度から９０度に間の範囲であ
ると解釈でき、前記したようにオーバーハング荷重の方
向はクランクピン部３１ａの偏心方向からクランクシャ
フト３１の回転方向と逆方向に約９０度の角度方向であ
る。このことは、本実施例のように流体潤滑方式のすべ
り軸を採用したスクロール圧縮機では、主軸が傾斜しよ
うとする方向に軸部同士をあらかじめ偏心させるために
は、クランクピン部３１ａの偏心方向Ｃを基準として、
荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の支持部
の軸部中心軸に対して偏心させる方向Ｂが、図１１に示
すように、主軸の回転方向と逆方向に９０度≦θ≦１８
０度の間の９０度の角度範囲にあれば良いことを意味す
る。

【００６６】ところで、上記実施例におけるスクロール
圧縮機は、現在、冷凍空調用として約１馬力クラスまで
小形のものが実用化されており、その軸直径は約１５ｍ
ｍ程度まで細いものがある。また、滑り軸受における直
径隙間は軸直径の約千分の一程度にするのが一般的であ
るので、結局スクロール圧縮機の軸受の半径隙間には、
７〜８μｍまで小さくなる可能性がある。一方、軸や軸
受の表面には、研削しても最大表面粗さで０．８μｍ程
度までの凹凸が存在する可能性があるのが一般的であ
る。

【００６７】さて、「改訂版 潤滑ハンドブック（養賢
堂）６２１〜６２２頁」によれば、最小油膜厚みｈｍｉ
ｎと軸の最大表面粗さＲｊｍａｘや軸受の最大表面粗さ
Ｒｂｍａｘとの間の関係に、ｈｍｉｎ＞Ｒｊｍａｘ＋Ｒ
ｂｍａｘが保証できれば、滑り軸受が安全に作動するこ
とが期待できる。Ｒｊｍａｘ＝Ｒｂｍａｘ＝０．８μｍ
とすれば、ｈｍｉｎ＞１．６μｍ、すなわち、軸受の半
径隙間（７〜８μｍ）に対する軸心の偏心量である偏心
率ε＜０．８のときは軸と軸受との固体接触が発生せ
ず、本発明の軸同士を微小量だけ偏心させる効果は軸受
の損傷が無くなる等の顕著な改善としては現われない。

【００６８】本発明の効果が顕著に現われるのは、偏心
率ε＜０．８のとき、すなわち、「改訂版 潤滑ハンド
ブック（養賢堂）１３０頁、図４，３，１３」によれ
ば、軸心の偏心方向（最小油膜厚みの方向）が荷重方向
に対して０度から５０度の範囲の場合である。スクロー
ル圧縮機の場合、上記の荷重方向はクランクシャフトの
クランクピン部の偏心方向からクランクシャフトの回転
方向と逆方向に約９０度の方向であるので、クランクシ
ャフトのクランクピン部の偏心方向を基準として表現す
れば、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向をクランク
シャフトの回転方向と逆方向に約９０度から１４０度の
間の５０度の範囲としておけば、軸と軸受が接触して損
傷が発生しやすい条件下で軸と軸受との片当りを効率良
く低減し、大きな信頼性改善効果を発揮することができ
る。

【００６９】もちろん、軸と軸受が接触せず損傷が発生
しない条件下であっても、本発明は軸と軸受との傾斜量
を低減できるので、軸の触れ回りは低減できる等の効果
を発揮することができる。

【００７０】〔実施例 ５〕図１５に、本発明の第５の
実施例を示す。図１５は本発明の第５の実施例の主軸部
を図１２と同方向から見て各部の偏心状態を誇張して示
した図である。図１５中、図１２と同一符号のものは同
等部を示す。図１５に示す実施例は、第４の実施例にお
ける図１２に対応するものである。図１５に示すクラン
クシャフト４５は、フレーム４６に固定されたコロ軸受
４７とフレーム４６の軸受部４６ａで回転可能に支持さ
れている。すなわち、一方がころがり軸受であり他の一
方がすべり軸受である。

【００７１】クランクシャフト４５はクランクピン部４
５ａ以外に、コロ軸受４７、軸受部４６ａに対応する軸
部４５ｂ，４５ｃの２つの部分を持ち、それらは中心軸
は平行で互いに偏心している。軸部４５ｂに対する軸部
４５ｃの偏心量は、各軸部に対応する軸受部での直径隙
間の半分の合計以下であるが、コロ軸受は直径隙間をほ
とんどゼロにして使用するのが一般的であり、上記偏心
量は実質的に軸部４５ｃと軸受部４６ａとの直径隙間の
半分である。軸部４５ｂに対する軸部４５ｃの偏心方向
は、第４の実施例における軸部３１ｄに対する軸部３１
ｃの偏心方向と同一方向である。クランクシャフト４５
の端部には駆動用モータ３６のロータ部３６ａが固定さ
れているが、その部分の軸中心は前記の軸部４５ｂと同
軸としてある。

【００７２】第１ないし第４の実施例では、オーバハン
グ荷重を支えるための２つの軸受部の両方がすべり軸受
であり、両方の軸受部に直径隙間が存在することにより
軸の最大傾斜量が大きく、それを防止する効果も大きか
った。本実施例では一方の軸受部がころがり軸受で直径
隙間がほとんど存在しないが、残りの１つがすべり軸受
であるので、その部分に直径隙間が存在することにより
軸の傾斜量がある程度あり、それを防止する効果もやは
り存在する。

【００７３】本実施例によれば、クランクシャフトの軸
部４５ｂ，４５ｃを互いに偏心させているので、第４の
実施例と同様に軸と軸受との片当たりが緩和され、局部
面圧を低減して摺動部の損傷を起りにくくすることがで
き、駆動用モータのロータ部３６ａの重心の軸傾斜によ
る振れ回り半径を小さくして振動を低減できるという効
果がある。

【００７４】また本実施例によれば、一方の軸受を直径
隙間のほとんど存在しないコロ軸受４７としていること
で、これに対応する軸部４５ｂと同軸な部分に駆動用モ
ータのロータ部３６ａを装着することにより、その重心
の並進運動による振れ回り半径を小さくして振動を低減
できる。すなわち、第４の実施例のクランクシャフトで
はクランクピン部以外の軸部を加工するのに互いに偏心
した３種類の中心軸回りの加工が必要であったのに対し
て、本実施例では２種類の中心軸回りの加工で良く、ク
ランクシャフトの製作が容易であるという効果がある。

【００７５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、オーバーハング荷重が作用する回転軸が、その軸
受部における軸受隙間に応じて傾斜する傾斜量を低減
し、軸と軸受との片当りおよび軸の触れ回りを低減し、
信頼性が高く長寿命で低振動のオーバーハング軸受の軸
受構造を安価に提供することができる。また、本発明に
よれば、オーバーハング軸受を用いた機械の摺動部の機
械摩擦損失を低減し、摺動条件の苛酷度を緩和し、効率
と信頼性とを向上しうる軸受構造を用いた容積型機械を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る回転機械を示す側
断面図である。

【図２】軸傾斜方向に対する本発明の第１の実施例の軸
受部同士の偏心方向を示す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例で流体潤滑した場合の荷
重方向に対する軸受部同士の偏心方向を示す説明図であ
る。

【図４】荷重方向が一定であるオーバーハング軸受の従
来構造例を示す側断面図である。

【図５】荷重方向が回転するオーバーハング軸受の従来
構造例を示す側断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例である回転機械を示す側
断面図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す他の時点の側断面
図である。

【図８】軸傾斜方向に対する本発明の第２の実施例の軸
部同士の偏心方向の説明図である。

【図９】第２の実施例の軸受構造を適用したスコッチヨ
ーク形レシプロ圧縮機の縦断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例に係るスクロール圧縮
機の縦断面図である。

【図１１】荷重方向およびクランクピン部偏心方向に対
する本発明の第４の実施例の軸部同士の偏心方向の説明
図である。

【図１２】本発明の第４の実施例の主軸部を図１１のＰ
方向から見て各部の偏心状態を誇張して示した説明図で
ある。

【図１３】第４の実施例の軸受部で軸とその中心の変位
方向および荷重方向が一緒に回転する様子を示す説明図
である。

【図１４】第４の実施例の軸受部を荷重方向と共に回転
する座標系で観察すると軸とその中心の偏位方向および
荷重方向が固定され軸受の内周面が荷重方向に対して移
動して来る様子を示す説明図である。

【図１５】本発明の第５の実施例の主軸部を図１２と同
方向から見て各部の偏心状態を誇張して示した図であ
る。

【図１６】従来技術に係るスクロール圧縮機の縦断面図
である。

【図１７】従来技術に係るスクロール圧縮機の縦断面図
である。

【符号の説明】

１…主軸、３…駆動用モータ、３ａ…ロータ部、３ｂ…
ステータ部、４…ファン、５…軸受ブロック、５ａ…軸
受部、５ｂ…軸受部、７…軸受ブロック、７ａ…軸受
部、７ｂ…軸受部、８…駆動用モータ、８ａ…ロータ
部、８ｂ…ステータ部、９…偏心質量、１０…主軸、１
０ａ…軸部、１０ｂ…軸部、１１…クランクシャフト、
１１ａ…クランクピン部、１２…フレーム、１２ａ，１
２ｂ…軸受部、１３…シリンダブロック、１３ａ…ピス
トンボア部、１４…ピストン、１５…スライダ、１６…
シリンダヘッド、２２…駆動用モータ、２２ａ…ロータ
部、３１…クランクシャフト、３１ａ…クランクピン
部、３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…軸部、３２…フレーム、
３２ａ，３２ｂ…軸受部、３３…旋回スクロール、３４
…固定スクロール、３３ｂ，３４ａ…鏡板部、３３ｃ，
３４ｂ…スクロールラップ部、３５…オリダムリング、
３６…駆動用モータ、３６ａ…ロータ部、４５…クラン
クシャフト、４５ａ…クランクピン部、４５ｂ，４５ｃ
…軸部、４６…フレーム、４６ａ…軸受部、４７…ころ
がり軸受。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 岑夫 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 日立製作所電機システム事業本部内 (72)発明者 椎林 正夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 東條 健司 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の支持部で支えられ、その支持部か
   ら軸方向の一方に延び出した位置に半径方向荷重の作用
   する主軸と、前記複数の支持部で前記主軸を支える軸受
   とからなる軸受構造において、 前記複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の軸受部内径
   は、それぞれの支持部における軸部と軸受部との直径隙
   間の半分を合計した値を偏心量の上限として、互いに偏
   心して形成されるとともに、 前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受
   であることを特徴とする軸受構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、２ヵ所の
   支持部の互いに偏心した軸受部内径は、一体部材または
   一体に固定された後の部材を仕上加工して形成されたも
   のであることを特徴とする軸受構造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のいずれか
   において、主軸に作用する半径方向荷重により、その荷
   重点に近い方の支持部の軸部が遠い方の支持部の軸部に
   対して半径方向に変位しようとする方向を基準として、
   荷重点に近い方の支持部の軸受部中心軸を遠い方の支持
   部の軸受部中心軸に対して偏心させる方向が、主軸の回
   転方向と逆方向に１３５度から２２５度の間の９０度の
   角度範囲にあることを特徴とする軸受構造。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２記載のいずれか
   において、主軸に作用する半径方向荷重が最大となると
   きに、その荷重点に近い方の支持部の軸部が遠い方の支
   持部の軸部に対して半径方向に変位しようとする方向を
   基準として、荷重点に近い方の支持部の軸受部中心軸を
   遠い方の支持部の軸受部中心軸に対して偏心させる方向
   が、主軸の回転方向と逆方向に１３５度から２２５度の
   間の９０度の角度範囲にあることを特徴とする軸受構
   造。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２記載のいずれか
   において、複数の支持部の中のすべり軸受部は流体潤滑
   されており、主軸に作用する最大半径方向荷重の方向を
   基準として、荷重点に近い方の支持部の軸受部中心軸を
   遠い方の支持部の軸受部中心軸に対して偏心させる方向
   が、主軸の回転方向と逆方向に９０度から１８０度の間
   の９０度の角度範囲にあることを特徴とする軸受構造。
6. 【請求項６】 複数の支持部で支えられ、その支持部か
   ら軸方向の一方に延び出した位置に半径方向荷重の作用
   する主軸と、前記複数の支持部で前記主軸を支える軸受
   とからなる軸受構造において、 前記複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の軸受部内径
   は、一体部材または一体に固定された後の部材を仕上加
   工して同軸に形成されたものであり、 前記主軸の前記２ヵ所の支持部に対応する軸部は、それ
   ぞれの位置における軸部と軸受部との直径隙間の半分を
   合計した値を偏心量の上限として、互いに偏心して形成
   されるとともに、 前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受
   であることを特徴とする軸受構造。
7. 【請求項７】 請求項６記載のものにおいて、主軸に作
   用する半径方向荷重により、その荷重点に近い方の支持
   部の軸部が遠い方の支持部の軸部に対して半径方向に変
   位しようとする方向を基準として、荷重点に近い方の支
   持部の軸部中心軸を遠い方の支持部の軸部中心軸に対し
   て偏心させる方向が、主軸の回転方向に４５度から主軸
   の回転方向と逆方向に４５度の９０度の間の角度範囲に
   あることを特徴とする軸受構造。
8. 【請求項８】 請求項６記載のものにおいて、複数の支
   持部の中のすべり軸受部は流体潤滑されており、主軸に
   作用する半径方向荷重の方向を基準として、荷重点に近
   い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の支持部の軸部中心
   軸に対して偏心させる方向が、主軸の回転方向と逆方向
   に０度から９０度の間の９０度の角度範囲にあることを
   特徴とする軸受構造。
9. 【請求項９】 複数の支持部で支えられ、その支持部か
   ら軸方向の一方に延び出した位置に半径方向荷重の作用
   する主軸と、前記複数の支持部で前記主軸を支える軸受
   とからなる軸受構造において、 前記主軸は前記半径方向荷重の作用する部分以外が、互
   いに中心軸の偏心した少なくとも３つの軸部からなり、 その中の少なくとも２つの部分が前記軸受の軸受部によ
   り支持されており、 残りの軸部に対するそれらの軸部のそれぞれの偏心量
   は、それぞれの位置での軸部と軸受部との直径隙間の半
   分以下であるとともに、 前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受
   であることを特徴とする軸受構造。
10. 【請求項１０】 複数の支持部で支えられ、その支持部
    から軸方向の一方に延び出した位置に半径方向荷重の作
    用する主軸と、前記複数の支持部で前記主軸を支える軸
    受とからなる軸受構造において、 前記複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の軸受部内径
    は、一体部材または一体に固定された後の部材を仕上加
    工して同軸に形成されたものであり、 前記主軸は前記半径方向荷重の作用する部分以外に、互
    いに中心軸の偏心した少なくとも３つの軸部からなり、 その中の少なくとも２つの部分が前記軸受部の同軸内径
    部分により支持されており、 残りの軸部に対するそれらの軸部のそれぞれの偏心量
    は、それぞれの位置での軸部と軸受部との直径隙間の半
    分以下であるとともに、 前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受
    であることを特徴とする軸受構造。
11. 【請求項１１】 請求項９あるいは請求項１０記載のい
    ずれかにおいて、主軸に作用する半径方向荷重によりそ
    の荷重点に近い方の支持部の軸部が遠い方の支持部の軸
    部に対して半径方向に変位しようとする方向を基準とし
    て、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の支
    持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向が、主軸の回
    転方向に４５度から主軸の回転方向と逆方向に４５度の
    間の９０度の角度範囲にあり、 さらに、軸受部により支持されている２つの軸部の中心
    軸の両方に対して微小量偏心した中心軸を持つ残りの軸
    部に、比較的大きな質量が固定されていることを特徴と
    する軸受構造。
12. 【請求項１２】 請求項９あるいは請求項１０記載のい
    ずれかにおいて、複数の支持部の中のすべり軸受部は流
    体潤滑されており、主軸に作用する半径方向荷重の方向
    を基準として、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を
    遠い方の支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向
    が、主軸の回転方向と逆方向に０度から９０度の間の９
    ０度の角度範囲にあり、 さらに、軸受部により支持されている２つの軸部の中心
    軸の両方に対して微小量偏心した中心軸を持つ残りの軸
    部に、比較的大きな質量が固定されていることを特徴と
    する軸受構造。
13. 【請求項１３】 電動機にクランクシャフトを介して連
    結するポンプ部を有し、このポンプ部は、少なくとも、
    シリンダと、該シリンダ内を往復運動するピストンと、
    前記クランクシャフトの回転運動を前記ピストンの直線
    往復運動に変換する機構とからなり、このクランクシャ
    フトを支持する複数の軸受を有するフレームを備えた往
    復動式容積型機械において、 半径方向荷重の作用する主軸であるクランクシャフトの
    回転を支持する複数の支持部の少なくとも２ヵ所の軸受
    部内径は、一体部材または一体に固定された後の部材を
    仕上加工して同軸に形成されたものであり、前記主軸の
    前記２ヵ所の支持部に対応する軸部は、それぞれの位置
    における軸部と軸受部との直径隙間の半分を合計した値
    を偏心量の上限として、互いに偏心して形成されるとと
    もに、前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべ
    り軸受である軸受構造を採用し、 クランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準と
    して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
    支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クラン
    クシャフトの回転方向と逆方向に０度から９０度の間の
    ９０度の角度範囲としたことを特徴とする往復動式容積
    型機械。
14. 【請求項１４】 それぞれの鏡板上に渦巻状のラップを
    有し、それぞれのラップを噛み合わせてポンプ室を形成
    する固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回
    スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、こ
    のクランクシャフトを支持する複数の軸受を有するフレ
    ームと、前記旋回スクロールの自転を防止する手段とを
    備えたスクロール式容積型機械において、 半径方向荷重の作用する主軸であるクランクシャフトの
    回転を支持する複数の支持部の少なくとも２ヵ所の軸受
    部内径は、一体部材または一体に固定された後の部材を
    仕上加工して同軸に形成されたものであり、前記クラン
    クシャフトの２ヵ所の支持部に対応する軸部は、それぞ
    れの位置における軸部と軸受部との直径隙間の半分を合
    計した値を偏心量の上限として、互いに偏心して形成さ
    れるとともに、前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ
    所はすべり軸受である軸受構造を採用し、 クランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準と
    して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
    支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クラン
    クシャフトの回転方向と逆方向に９０度から１８０度の
    間の９０度の角度範囲としたことを特徴とするスクロー
    ル式容積型機械。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載のものにおいて、クラ
    ンクシャフトの複数の支持部の中の１ヵ所はころがり軸
    受であり、そのころがり軸受部に対応する軸部と同軸な
    軸部に駆動用モータのロータを固定したことを特徴とす
    るスクロール式容積型機械。
16. 【請求項１６】 それぞれの鏡板上に渦巻状のラップを
    有し、それぞれのラップを噛み合わせてポンプ室を形成
    する固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回
    スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、こ
    のクランクシャフトを支持する複数の軸受を有するフレ
    ームと、前記旋回スクロールの自転を防止する手段とを
    備えたスクロール式容積型機械において、 半径方向荷重の作用する主軸であるクランクシャフトの
    回転を支持する複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の
    軸受部内径は、一体部材または一体に固定された後の部
    材を仕上加工して同軸に形成されたものであり、前記主
    軸は前記半径方向荷重の作用する部分以外に、互いに中
    心軸の偏心した少なくとも３つの軸部からなり、その中
    の少なくとも２つの部分が前記軸受部の同軸内径部分に
    より支持されており、残りの軸部に対するそれらの軸部
    のそれぞれの偏心量は、それぞれの位置での軸部と軸受
    部との直径隙間の半分以下であるとともに、前記複数の
    支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受である軸受
    構造を採用し、 クランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準と
    して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
    支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クラン
    クシャフトの回転方向と逆方向に９０度から１８０度の
    間の９０度の角度範囲とし、前記クランクシャフトのク
    ランクピン以外の部分で、さらに、軸受により支持され
    ている２つの軸部の両方に対して微小量偏心した軸部
    に、駆動用モータのロータを固定したことを特徴とする
    スクロール式容積型機械。
17. 【請求項１７】 それぞれの鏡板上に渦巻状のラップを
    有し、それぞれのラップを噛み合わせてポンプ室を形成
    する固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回
    スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、こ
    のクランクシャフトを支持する複数の軸受を有するフレ
    ームと、前記旋回スクロールの自転を防止する手段とを
    備えたスクロール式容積型機械において、 半径方向荷重の作用する主軸であるクランクシャフトの
    回転を支持する複数の支持部の少なくとも２ヵ所の軸受
    部内径は、一体部材または一体に固定された後の部材を
    仕上加工して同軸に形成されたものであり、前記クラン
    クシャフトの２ヵ所の支持部に対応する軸部は、それぞ
    れの位置における軸部と軸受部との直径隙間の半分を合
    計した値を偏心量の上限として、互いに偏心して形成さ
    れるとともに、前記複数の支持部の中の少なくとも１ヵ
    所はすべり軸受である軸受構造を採用し、 クランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準と
    して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
    支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クラン
    クシャフトの回転方向と逆方向に９０度から１４０度の
    間の５０度の角度範囲としたことを特徴とするスクロー
    ル式容積型機械。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載のものにおいて、クラ
    ンクシャフトの複数の支持部の中の１ヵ所はころがり軸
    受であり、そのころがり軸受部に対応する軸部と同軸な
    軸部に駆動用モータのロータを固定したことを特徴とす
    るスクロール式容積型機械。
19. 【請求項１９】 それぞれの鏡板上に渦巻状のラップを
    有し、それぞれのラップを噛み合わせてポンプ室を形成
    する固定スクロールおよび旋回スクロールと、前記旋回
    スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、こ
    のクランクシャフトを支持する複数の軸受を有するフレ
    ームと、前記旋回スクロールの自転を防止する手段とを
    備えたスクロール式容積型機械において、 半径方向荷重の作用する主軸であるクランクシャフトの
    回転を支持する複数の支持部の中の少なくとも２ヵ所の
    軸受部内径は、一体部材または一体に固定された後の部
    材を仕上加工して同軸に形成されたものであり、前記主
    軸は前記半径方向荷重の作用する部分以外に、互いに中
    心軸の偏心した少なくとも３つの軸部からなり、その中
    の少なくとも２つの部分が前記軸受部の同軸内径部分に
    より支持されており、残りの軸部に対するそれらの軸部
    のそれぞれの偏心量は、それぞれの位置での軸部と軸受
    部との直径隙間の半分以下であるとともに、前記複数の
    支持部の中の少なくとも１ヵ所はすべり軸受である軸受
    構造を採用し、 クランクシャフトのクランクピン部の偏心方向を基準と
    して、荷重点に近い方の支持部の軸部中心軸を遠い方の
    支持部の軸部中心軸に対して偏心させる方向を、クラン
    クシャフトの回転方向と逆方向に９０度から１４０度の
    間の５０度の角度範囲とし、前記クランクシャフトのク
    ランクピン以外の部分で、さらに、軸受により支持され
    ている２つの軸部の両方に対して微小量偏心した軸部
    に、駆動用モータのロータを固定したことを特徴とする
    スクロール式容積型機械。