| 【発明の名称】 |
偏心スラスト軸受 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐田 隆
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| 【要約】 |
【課題】偏心スラスト軸受において、動作円滑性に優れかつ軸受負荷容量の増大に対応できる構造とすること。
【解決手段】偏心スラスト軸受１０では、径方向内外に同心状に配設される２つの環体１４，１５の間に多数のボール１６群を周方向に連続的に隣接して配置した状態で保持させる形態、すなわち、いわば総玉軸受のような形態としている。これにより、ボール１６の使用数を可能な限り多くできるようになるから、従来のボール使用タイプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に増大できるようになる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】偏心旋回運動する可動部材と、この可動部材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装される偏心スラスト軸受であって、両部材間に偏心回転可能に介装されるボールユニットを有し、このボールユニットが、径方向内外に同心状に配設される複数の環体と、各環体の対向環状空間に周方向に隣接して介装される多数のボールとを含む、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
【請求項２】請求項１の偏心スラスト軸受において、前記一方部材の少なくとも内径側および他方部材の少なくとも外径側に、前記ボールユニットの偏心回転動作に伴い前記環体あるいはボールに対して干渉して該ボールユニットの偏心回転動作範囲を規制するフランジがそれぞれ相手部材側へ向けて突設されている、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
【請求項３】偏心旋回運動する可動部材と、この可動部材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装される偏心スラスト軸受であって、前記可動部材に固定される可動側レースと、固定部材に固定される固定側レースと、両レース間に偏心回転可能に介装されるボールユニットとを有し、前記ボールユニットが、径方向内外に同心状に配設される複数の環体と、各環体の対向環状空間に周方向に隣接して介装される多数のボールとを含む、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
【請求項４】請求項３の偏心スラスト軸受において、前記一方レースの少なくとも内径側および他方レースの少なくとも外径側に、前記ボールユニットの偏心回転動作に伴い前記環体あるいはボールに対して干渉して該ボールユニットの偏心回転動作範囲を規制するフランジがそれぞれ相手レース側へ向けて突設されている、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
【請求項５】請求項１ないし４の偏心スラスト軸受において、前記ボールユニットが、周方向隣り合わせに配列される複数のボール群が径方向に複数段配設されている、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスクロール圧縮機などにおける偏心旋回運動を支持する偏心スラスト軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスクロール圧縮機では、フレームに対して偏心旋回運動する旋回スクロール部材を偏心スラスト軸受を介して支持するようになっている。
【０００３】この種の偏心スラスト軸受は、例えば特開平１１−９３９５０号公報や特開平１０−１８４６７６号公報に示すように、２枚一対のレースの各内面における円周数カ所に設けられる円形軌道溝内に、転動体を１つずつ旋回転動可能に配設した構成になっている。
【０００４】前者の公報では、転動体としてボールを用いており、また、後者の公報では、転動体としてそろばん玉のようないわゆる両円錐ころを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記ボールを用いた従来の偏心スラスト軸受では、動作円滑性に優れているものの、ボールの使用数が限られるために、軸受負荷容量を増加するうえで限界がある。一方、上記両円錐ころを用いた従来の偏心スラスト軸受では、軸受負荷容量の増加に対応しうるものの、旋回スクロール部材の偏心旋回運動量が一時的に変化すると、両円錐ころのすべりが発生し、動作円滑性が低下することが指摘される。
【０００６】このような事情に鑑み、本発明は、偏心スラスト軸受において、動作円滑性に優れかつ軸受負荷容量の増大に対応できる構造とすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明第１の偏心スラスト軸受は、偏心旋回運動する可動部材と、この可動部材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装されるもので、両部材間に偏心回転可能に介装されるボールユニットを有し、このボールユニットが、径方向内外に同心状に配設される複数の環体と、各環体の対向環状空間に周方向に隣接して介装される多数のボールとを含む。
【０００８】この構成では、いわば総玉軸受のような形態としているから、ボールの使用数を可能な限り多くできるようになって、従来のボール使用タイプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に増大できるようになる。また、従来例のようにボールや両円錐ころを円形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でないから、可動部材の回転抵抗を低減できるようになる他、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても動作円滑性ならびに耐摩耗性が向上する。しかも、可動部材の偏心旋回運動量が一時的に変化しても、ボール群の転がり動作を維持できるから、従来の両円錐ころ使用タイプの偏心スラスト軸受のようなすべり現象を防止できるなど、動作円滑性が保たれることになる。
【０００９】本発明第２の偏心スラスト軸受は、上記第１の構成において、前記一方部材の少なくとも内径側および他方部材の少なくとも外径側に、前記ボールユニットの偏心回転動作に伴い前記環体あるいはボールに対して干渉して該ボールユニットの偏心回転動作範囲を規制するフランジがそれぞれ相手部材側へ向けて突設されている。
【００１０】この構成では、ボール群が両部材に対して接触するとともに、ボールユニットが径方向に変位したときに両部材の各フランジに対してボールユニットの各環体あるいはボール群が当接して径方向内外への抜け出しが阻止されるようになるから、ボールユニットの偏心転がり範囲が規制されるようになる。
【００１１】本発明第３の偏心スラスト軸受は、偏心旋回運動する可動部材と、この可動部材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装されるもので、前記可動部材に固定される可動側レースと、固定部材に固定される固定側レースと、両レース間に偏心回転可能に介装されるボールユニットとを有し、前記ボールユニットが、径方向内外に同心状に配設される複数の環体と、各環体の対向環状空間に周方向に隣接して介装される多数のボールとを含む。
【００１２】この構成では、レースを備える点を必須としたものであり、基本的な作用は上記第１の偏心スラスト軸受と同様である。
【００１３】本発明第４の偏心スラスト軸受は、上記第３の構成において、前記一方レースの少なくとも内径側および他方レースの少なくとも外径側に、前記ボールユニットの偏心回転動作に伴い前記環体あるいはボールに対して干渉して該ボールユニットの偏心回転動作範囲を規制するフランジがそれぞれ相手レース側へ向けて突設されている。
【００１４】この構成では、レースを備える点を必須としたものであり、基本的な作用は上記第２の偏心スラスト軸受と同様である。
【００１５】本発明第５の偏心スラスト軸受は、上記第１ないし第４の構成において、前記ボールユニットが、周方向隣り合わせに配列される複数のボール群が径方向に複数段配設されている。
【００１６】この構成では、ボール群を多段にしているから、軸受負荷容量をさらに増大できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】図１ないし図６に本発明の実施形態１を示している。図１は、スクロール圧縮機の断面図、図２は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、図３は、偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面図、図４は、図３の（４）−（４）線断面の矢視図、図５は、図４において可動側レースを偏心させた状態を示す図、図６は、偏心スラスト軸受の動作説明に用いる模式図である。
【００１９】図例のスクロール圧縮機１は、一般的に周知の構成であり、例えばモータ軸などの回転軸２を回転駆動して、その軸端の偏心軸部２ａに連結されてある旋回スクロール部材３を偏心旋回運動させることにより、旋回スクロール部材３と固定スクロール部材４との間の圧縮室容積を変化させて圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【００２０】なお、回転軸２は、フレーム５に対して２つの転がり軸受６，７を介して支持されており、また、回転軸２の偏心軸部２ａは、旋回スクロール部材３の円筒形ボス部３ａに対して転がり軸受８を介して嵌入装着されている。さらに、旋回スクロール部材３とフレーム５との間には、旋回スクロール部材３の偏心旋回運動を支持するための偏心スラスト軸受１０が配設されている。
【００２１】この実施形態では、上述した偏心スラスト軸受１０の構成に特徴があるので、以下で詳細に説明する。
【００２２】偏心スラスト軸受１０は、上下２枚のレース１１，１２の間にボールユニット１３が非分離に介装されている。
【００２３】上側のレース１１は、旋回スクロール部材３の下面に固定状態で取り付けられており、その内径端縁には、板厚方向下向きに突出するフランジ１１ａが一体的に形成されている。この上側のレース１１は、旋回スクロール部材３と一体に偏心旋回運動するので、以下において可動側レースと呼ぶ。
【００２４】下側のレース１２は、フレーム５の上面に固定状態で取り付けられており、その外径端縁には、板厚方向上向きに突出するフランジ１２ａが一体的に形成されている。この下側のレース１２は、フレーム５に固定されて不動となるので、以下において固定側レースと呼ぶ。
【００２５】なお、上記両レース１１，１２を旋回スクロール部材３やフレーム５に対して固定するためには、図示しないが、例えば両者に凹凸部を振り分けて設けて、それらを凹凸嵌合させることにより行うことができる。
【００２６】ボールユニット１３は、径方向内外に同心状に配設される２つの環体１４，１５と、これら２つの環体１４，１５の対向環状空間に対して周方向隣り合わせに転動可能な状態で介装される多数のボール１６群とから構成されている。
【００２７】内側環体１４の外周面および外側環体１５の内周面には、周溝１４ａ，１５ａが設けられており、この周溝１４ａ，１５ａの両側の輪状突起に対する各ボール１６の軸方向での引っ掛かりによって、２つの環体１４，１５間に各ボール１６が自転および公転可能な状態で非分離に保持される形態になっている。
【００２８】なお、２つの環体１４，１５の軸方向寸法は、図４に示すように、ボール１６の直径寸法よりも若干小さく、かつ、各レース１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間の離間間隔寸法よりも大きく設定されており、それにより、ボール１６群のみが２つのレース１１，１２に対して接触するとともに、ボールユニット１３が径方向に変位したときに２つのレース１１，１２の各フランジ１１ａ，１２ａに対して各環体１４，１５が当接して径方向内外への抜け出しが阻止されるようになっている。つまり、ボールユニット１３の偏心転がり範囲が、各レース１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａによって規制されるようになっている。
【００２９】そして、上述した各レース１１，１２は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２やＳＡＥ規格５１２０などの金属材に必要に応じて焼入れ・焼き戻し処理（ずぶ焼入れ）あるいは浸炭硬化処理を施したもの、あるいはセラミックスなどにより形成される。また、ボールユニット１３の環体１４，１５は、ＪＩＳ規格ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤなどの鋼材あるいは各種の合成樹脂材により形成されており、ボールユニット１３のボール１６は、一般的な軸受鋼などの金属材あるいはセラミックスなどにより形成される。なお、セラミックス材としては、例えば窒化珪素を主体とし、焼結助剤として、イットリアおよびアルミナ、その他、適宜、窒化アルミ、酸化チタン、スピネルを用いたものの他、アルミナや炭化珪素、ジルコニア、窒化アルミなどが挙げられる。具体的には、イットリアを１．５〜５．５重量％、窒化アルミを１〜２重量％、アルミナを２〜４．５重量％、酸化チタンを０．５〜１．０重量％とし、残りを窒化珪素とするセラミックスを用いるのが好ましい。
【００３０】上述した偏心スラスト軸受１０では、旋回スクロール部材３および可動レース１１が、図６（ａ）ないし（ｄ）に示すように、その中心点ＯがＯ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４へと経時的に偏心旋回運動させられると、それらの動きに合わせてボールユニット１３が、各レース１１，１２の各フランジ１１ａ，１２ａで規制される範囲内において転動することになる。このように、旋回スクロール部材３の偏心旋回運動が多数のボール１６群による転がり動作により案内されるので、前記偏心旋回運動が円滑になる。
【００３１】以上説明したように、本実施形態の偏心スラスト軸受１０では、多数のボール１６群を内外２つの環体１４，１５の間に周方向に連続的に隣接して配置した状態で保持させる形態、すなわち、いわば総玉軸受のような形態とすることにより、ボール１６の使用数を可能な限り多くさせているから、ボール１６の使用数に応じて軸受負荷容量を増大できるようになり、従来のボール使用タイプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に増大できるようになる。
【００３２】また、従来例のようにボールや両円錐ころを円形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でないから、旋回スクロール部材３の回転抵抗を低減できるようになる他、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても動作円滑性ならびに耐摩耗性を向上させることができるようになる。
【００３３】しかも、旋回スクロール部材３の偏心旋回運動量が一時的に変化しても、ボール１６群の転がり動作を維持できるから、従来の両円錐ころ使用タイプの偏心スラスト軸受のようなすべり現象を防止できるなど、動作円滑性が保たれることになる。
【００３４】また、上記偏心スラスト軸受１０では、各レース１１，１２とボールユニット１３とが分離しうる形態になっているものの、ボールユニット１３だけみれば、多数のボール１６群が非分離になっているから、取り扱いが容易になるとともに、組み付けや保守点検時の取り外しが容易となる。しかも、各レース１１，１２およびボールユニット１３のいずれかが経時的な摩耗や損傷などが発生した場合に、該当するものだけを独立して交換できるようになるので、軸受全体を交換する場合に比べてランニングコストを低減できるという点で有利となる。
【００３５】図７ないし図１０に本発明の実施形態２を示している。図７は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、図８は、図７の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面図、図９は、図８の（９）−（９）線断面の矢視図、図１０は、図９において可動側レースを偏心させた状態を示す図である。
【００３６】この実施形態２では、ボールユニット１３の２つの環体１４，１５について、軸方向寸法を各レース１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間の離間間隔寸法よりも小さく設定することにより、ボールユニット１３が径方向に変位したときに２つのレース１１，１２の各フランジ１１ａ，１２ａに対してボール１６が当接して径方向内外への抜け出しが阻止されるようになっている。
【００３７】このような形態でボールユニット１３の偏心転がり範囲を規制するようにしていれば、旋回スクロール部材３の偏心旋回半径を上記実施形態に比べて大きくできるようになる点で有利である。但し、この場合、各レース１１，１２の各フランジ１１ａ，１２ａの内径側角部について、テーパ状の面取り１１ｂ，１２ｂを設けることにより、ボール１６の万一の損傷を阻止するのが好ましい。
【００３８】図１１ないし図１４に本発明の実施形態３を示している。図１１は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、図１２は、図１１の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面図、図１３は、図１２の（１３）−（１３）線断面の矢視図、図１４は、図１３において可動側レースを偏心させた状態を示す図である。
【００３９】この実施形態３では、ボールユニット１３のボール１６群を径方向２段に配列している。そのために、ボールユニット１３について、径方向２段のボール１６群を保持するために、径方向内外に同心状に配設される３つの環体１４，１５，１７を用いる構成としている。なお、最小径の環体１７の内周面にも周溝１７ａが設けられている。また、中間に位置する環体１４には、その外周面だけでなく、内周面にも周溝１４ｂが設けられている。
【００４０】このような構成では、上記実施形態１，２に比べてさらに軸受負荷容量を増大できるようになる。もちろん、ボール１６群を径方向２段以上とすることも可能である。
【００４１】なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
（１） 上記各実施形態では、２つのレース１１，１２に１つずつフランジ１１ａ，１２ａを設けた例を挙げているが、各レース１１，１２の内・外径の２カ所にそれぞれフランジを設けるようにしてもよい。
（２） 上記各実施形態において、各レース１１，１２の内面やボール１６の少なくともいずれかに固体潤滑剤をコーティングしたり、あるいは特殊な表面処理を施したりすれば、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても優れた動作円滑性ならびに耐摩耗性を発揮させることができる。
【００４２】なお、前述の固体潤滑剤としては、例えば金、銀、銅などの軟質金属、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのふっ素系樹脂、あるいはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などが挙げられる。
【００４３】また、前述の特殊な表面処理としては、例えばリン酸マンガン塩処理が挙げられる。このリン酸マンガン塩処理は、処理対象物の表面を洗浄、アルカリ脱脂処理、イオン交換水で洗浄した後、表面調整剤で前処理して処理対象物の表面にリン酸マンガン塩化合物の水溶液を用いた被膜形成処理を施すものである。これにより、処理対象物の表面では、リン酸マンガン塩化合物による表面腐食と、その表面上でのリン酸マンガン塩の結晶の析出とが生じることになり、処理対象物の表面に、前記表面腐食作用により微小で浅い凹凸（初期凹凸）が形成されるとともに、表面全体にリン酸マンガン塩からなる被膜が形成される。この被膜の形成以前の処理対象物の表面には、比較的大きな凹凸が不均一に偏在しているが、前記腐食作用によって、不均一な凹凸が小さくならされてまんべんなく存在する微小な凹凸とされる。また、被膜も前記処理対象物の表面凹凸にならって波打って形成される。このような凹凸を有する被膜は、所要の潤滑性を有しているので、初期なじみ性が確保されることになり、また、波打ち形状の被膜における凹凸の谷部にオイルなどの潤滑成分が保持されるので、長期にわたる円滑動作性が確保されることになる。
【００４４】
【発明の効果】本発明の偏心スラスト軸受では、いわば総玉軸受のような形態とすることにより、ボールの使用数を可能な限り多くさせているから、ボールの使用数に応じて軸受負荷容量を増大できるようになり、従来のボール使用タイプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に増大できるようになる。
【００４５】また、従来例のようにボールや両円錐ころを円形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でないから、可動部材の回転抵抗を低減できるようになる他、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても動作円滑性ならびに耐摩耗性を向上させることができるようになる。
【００４６】また、可動部材の偏心旋回運動量が一時的に変化しても、ボール群の転がり動作を維持できるから、従来の両円錐ころ使用タイプの偏心スラスト軸受のようなすべり現象を防止できるなど、動作円滑性が保たれることになる。
【００４７】また、本発明の偏心スラスト軸受では、ボールユニットのボール群と環体とを非分離に構成しているから、取り扱いが容易になるとともに、組み付けや保守点検時の取り外しが容易となる。しかも、各レースおよびボールユニットのいずれかが経時的な摩耗や損傷などが発生した場合に、該当するものだけを独立して交換できるようになるので、軸受全体を交換する場合に比べてランニングコストを低減できるという点で有利となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２４７
【氏名又は名称】光洋精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月３日（１９９９．９．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８６７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 和秀
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７３９６７（Ｐ２００１−７３９６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２１日（２００１．３．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４９５５８ |
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