(57)【要約】【課題】  スラストころ軸受の各円筒ころに、エッジロードが生じないようにすることである。【解決手段】  斜板式圧縮機１００のスラストころ軸受２００において、保持器１５のラジアル方向Ｒに外側円筒ころ１３と内側円筒ころ１４とを２列に、かつ所定の間隔をおいて保持する。即ち、各円筒ころ１３，１４を保持する保持器１５に、外側波状部Ｗ１、中間波状部Ｗ２、内側波状部Ｗ３を、ラジアル方向Ｒにこの順で設け、外側波状部Ｗ１と中間波状部Ｗ２とに形成される外側ポケット部２８に外側円筒ころ１３を保持するとともに、中間波状部Ｗ２と内側波状部Ｗ３とに形成される内側ポケット部２９に内側円筒ころ１４を保持する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成され、第１主表面に円筒ころの転動面が形成されて回転軸と一体回転する第１レースと、
環状に形成され、前記第１レースの第１主表面との間に前記円筒ころを介して配置され、前記第１レースに対して相対回転可能に支持されるとともに、その第１主表面が前記円筒ころの転動面とされる第２レースと、
環状に形成され、前記円筒ころを前記第１及び第２のレースのラジアル方向外側及び内側に振り分けて複列に保持するとともに、ラジアル方向外側に配置された外側円筒ころと、同じく内側に配置された内側円筒ころとを、前記第１及び第２のレースのラジアル方向において予め定められた間隔をおいて保持する保持器と、を備えるスラストころ軸受において、
前記保持器は、アキシャル方向の第１側から第２側へ延びる第１部分と、該第１部分のアキシャル方向の第２側端縁からラジアル方向の内側へ延びる第２部分と、該第２部分のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第１側へ延びる第３部分と、該第３部分のアキシャル方向の第１側端縁からラジアル方向の内側へ延びる第４部分とを備える波状部をラジアル方向に少なくとも３個連結することにより、ラジアル方向の外側に位置する外側波状部と、同じく内側に位置する内側波状部と、前記外側波状部と前記内側波状部との間に位置する中間波状部とを備えるように金属板を曲げ加工して形成され、
前記外側円筒ころを保持するための外側ポケット部は、前記金属板における前記外側波状部の前記第２部分から前記中間波状部の前記第２部分に亘る部分をアキシャル方向に切り欠いた形に形成され、
前記内側円筒ころを保持するための内側ポケット部は、前記金属板における前記中間波状部の前記第４部分から前記内側波状部の第４部分に亘る部分をアキシャル方向に切り欠いた形に形成され、
前記外側波状部には、前記第１部分のアキシャル方向の第１側端縁からラジアル方向外側へ延出する外側第１長さ調整部と、該外側第１長さ調整部のラジアル方向外側端縁からアキシャル方向の第２側へ向けて延出する外側第２長さ調整部とを備える外側長さ調整部が形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
前記内側波状部には、前記第４部分のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第２側へ延出する内側第１長さ調整部と、該内側第１長さ調整部のアキシャル方向の第２側端縁からラジアル方向の内側へ延出する内側第２長さ調整部と、該内側第２長さ調整部のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第１側へ延出する内側第３長さ調整部とを備える内側長さ調整部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、斜板式圧縮機に使用されるスラストころ軸受について説明する。斜板式圧縮機は、回転軸の回転に伴い斜板を回転軸の軸方向に揺動させ、回転軸の周りに配置される複数個のピストンを、回転軸の軸方向に沿って往復変位させている。そして、斜板の中心孔と斜板ガイドの軸受支持部との間にラジアル玉軸受が装着されていて、斜板の一側面と斜板ガイドの立ち上がり斜面との間にスラストころ軸受が装着されている。
【０００３】
スラストころ軸受の各円筒ころの中心は、斜板と複数個のピストンとを連結する各ピストン連結部材（シュー）の軸線を結ぶピッチ円上に配置されていることが望ましい（特許文献１を参照）。しかしながら、斜板は回転軸の軸線に対して「みそすり運動（歳差運動）」をする。また、可変容量型の斜板式圧縮機の場合、斜板の主表面と回転軸の軸線との成す角度（θ、図１参照）が変位する。このため、特定の角度で、各円筒ころの中心が、斜板と各ピストン連結部材の軸線を結ぶピッチ円上に配置されても、斜板の角度が変位したときにずれてしまう。すると、各円筒ころに大きなアキシャル荷重が作用したとき、一部の円筒ころに偏荷重が作用してその端面の外周縁が斜板の転動面に圧接されることにより、過大な応力（エッジロード）が発生してしまう。この結果、斜板の転動面に剥離が生じたり（フレーキング）、各円筒ころが転動せずに引き摺られ易くなったり（差動滑り）して、スラストころ軸受の寿命が短くなってしまう。特に斜板式圧縮機では、微量の潤滑油を混入させた冷媒ガスによってスラストころ軸受に潤滑を行っており、その潤滑条件が通常の軸受装置よりも過酷であるため、上記した不具合が発生し易い。
【特許文献１】特開２００６−１１２３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、スラストころ軸受の各円筒ころにエッジロードが生じないようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
上記課題を達成するための本発明は、
環状に形成され、第１主表面に円筒ころの転動面が形成されて回転軸と一体回転する第１レースと、
環状に形成され、前記第１レースの第１主表面との間に前記円筒ころを介して配置され、前記第１レースに対して相対回転可能に支持されるとともに、その第１主表面が前記円筒ころの転動面とされる第２レースと、
環状に形成され、前記円筒ころを前記第１及び第２のレースのラジアル方向外側及び内側に振り分けて複列に保持するとともに、ラジアル方向外側に配置された外側円筒ころと、同じく内側に配置された内側円筒ころとを、前記第１及び第２のレースのラジアル方向において予め定められた間隔をおいて保持する保持器と、を備えるスラストころ軸受において、
前記保持器は、アキシャル方向の第１側から第２側へ延びる第１部分と、該第１部分のアキシャル方向の第２側端縁からラジアル方向の内側へ延びる第２部分と、該第２部分のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第１側へ延びる第３部分と、該第３部分のアキシャル方向の第１側端縁からラジアル方向の内側へ延びる第４部分とを備える波状部をラジアル方向に少なくとも３個連結することにより、ラジアル方向の外側に位置する外側波状部と、同じく内側に位置する内側波状部と、前記外側波状部と前記内側波状部との間に位置する中間波状部とを備えるように金属板を曲げ加工して形成され、
前記外側円筒ころを保持するための外側ポケット部は、前記金属板における前記外側波状部の前記第２部分から前記中間波状部の前記第２部分に亘る部分をアキシャル方向に切り欠いた形に形成され、
前記内側円筒ころを保持するための内側ポケット部は、前記金属板における前記中間波状部の前記第４部分から前記内側波状部の第４部分に亘る部分をアキシャル方向に切り欠いた形に形成され、
前記外側波状部には、前記第１部分のアキシャル方向の第１側端縁からラジアル方向外側へ延出する外側第１長さ調整部と、該外側第１長さ調整部のラジアル方向外側端縁からアキシャル方向の第２側へ向けて延出する外側第２長さ調整部とを備える外側長さ調整部が形成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、前記内側波状部には、前記第４部分のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第２側へ延出する内側第１長さ調整部と、該内側第１長さ調整部のアキシャル方向の第２側端縁からラジアル方向の内側へ延出する内側第２長さ調整部と、該内側第２長さ調整部のラジアル方向の内側端縁からアキシャル方向の第１側へ延出する内側第３長さ調整部とを備える内側長さ調整部を形成してもよい。
【０００７】
本発明に係るスラストころ軸受では、複列の円筒ころをラジアル方向の所定位置に位置決めして配置できる。即ち、各円筒ころを、ピストンからの付勢力が各円筒ころに分散して作用する位置に配置させることで、それらの特定の端縁部に応力が集中することが回避される。例えば、保持器のラジアル方向の外側に外側円筒ころを配置し、その内側に内側円筒ころを配置して、各円筒ころの外側端縁部と内側端縁部との周速の差を小さくし、各円筒ころの滑りを抑止する。この結果、各円筒ころにエッジロードが発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施例を説明する。図１は一部を破断した斜板式圧縮機１００の正面図、図２は回転軸６の軸線６ａと斜板１２の斜板側転動面２２とが直交状態に配置されたときの斜板式圧縮機１００の要部の正面図、図３は図２の部分拡大図、図４は保持器１５の平面図、図５は図４のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【実施例１】
【０００９】
最初に、可変容量型の斜板式圧縮機１００について説明する。図１に示されるように、アキシャル方向Ｑに沿って直列に連結された２つのシリンダ１，２によって形成される空間部Ｖにピストン３が挿入されている。ピストン３は、空間部Ｖ内をアキシャル方向Ｑに沿って移動可能である。各シリンダ１，２の開口側の端部は、キャップ４とサイドカバー５とによって閉塞されている。各シリンダ１，２の軸心部分には、回転軸６が配置されている。回転軸６は、各シリンダ１，２に取り付けられたラジアルころ軸受（図示せず）により、回転自在に支持されている。
【００１０】
回転軸６には、図示しない取付手段を介して斜板ガイド７が取り付けられていて、この斜板ガイド７に、スラストころ軸受２００が取り付けられている。即ち、図２及び図３に示されるように、斜板ガイド７の端部には２段に亘る段突き部７ａ，７ｂが設けられている。最初の段付き部７ａにはレース８（第１レース）が一体となるように装着されていて、２段目の段付き部７ｂにはラジアル軸受支持部９が一体となるように装着されている。ラジアル軸受支持部９の外周部分には、複数個のラジアル円筒ころ１１が転動自在に取り付けられている。各ラジアル円筒ころ１１を介して、斜板１２（第２レース）が、斜板ガイド７と同心となるように取り付けられている。レース８と斜板１２との間に、多数個の外側円筒ころ１３と内側円筒ころ１４とがラジアル方向Ｒに複列（本実施例の場合、２列）となって配置されている（後述）。そして、斜板ガイド７は、回転軸６に対して揺動自在である。各円筒ころ１３，１４は、保持器１５により、それらの軸線Ｃを中心として転動自在に保持されている。
【００１１】
図３に示されるように、本実施例のレース８は、環状でかつ板状のレース本体部１６と、レース８の内周面から、アキシャル方向Ｑに沿って延設された短円筒状の保持器支持部１７とを備えている。そして、レース８の第１主表面（レース８における保持器支持部１７の外周面と連続する側の面）に、各円筒ころ１３，１４を転動させるためのレース側転動面１８が形成されている。
【００１２】
また、本実施例の斜板１２は、環状でかつ板状の斜板本体部１９と、斜板本体部１９の内周面から、アキシャル方向Ｑに沿って延設された短円筒状のラジアル円筒ころ転動部２１とを備えている。斜板１２の第１主表面（斜板本体部１８において、レース８のレース側転動面１８と対向する面）には、各円筒ころ１３，１４を転動させるための斜板側転動面２２が形成されている。また、斜板１２の第２主表面（斜板側転動面２２と反対側の面）には、受け部２３が固着されている。この受け部２３には、ビストン３（図２参照）と斜板１２とを連結するピストン連結棒２４の先端球面部２５に対応する摺接面２３ａが形成されている。ピストン連結棒２４の先端球面部２５は、受け部２３の摺接面２３ａに揺動自在に装着されている。
【００１３】
次に、スラストころ軸受２００について説明する。図２及び図３に示されるように、本実施例のスラストころ軸受２００は、ラジアル方向Ｒの外側と内側に２列に配置された各円筒ころ１３，１４と、各円筒ころ１３，１４を保持する保持器１５とを備えている。保持器１５は、金属より成る薄板（例えば、鉄の薄板）を曲げ加工して形成される。図４及び図５に示されるように、本実施例の保持器１５は、その外周部分（保持器１５の外周面２６の近傍部分）に外側長さ調整部Ｌ１が設けられているとともに、内周部分（保持器１５の内周面２７の近傍部分）に内側長さ調整部Ｌ２が設けられている。そして、各長さ調整部Ｌ１，Ｌ２との間には、外側長さ調整部Ｌ１と連続する外側波状部Ｗ１、中間波状部Ｗ２、内側波状部Ｗ３がこの順で形成されていて、内側波状部Ｗ３の終端部は、内側長さ調整部Ｌ２と接続されている。外側波状部Ｗ１と中間波状部Ｗ２とには、外側円筒ころ１３を回転自在に嵌合させるための外側ポケット部２８が設けられているとともに、中間波状部Ｗ２と内側波状部Ｗ３とには、内側円筒ころ１４を回転自在に嵌合させるための内側ポケット部２９が設けられている。外側ポケット部２８と内側ポケット部２９は、保持器１５の周方向に、それぞれ一定の角度をおいて等分に形成されている。
【００１４】
保持器１５について、図５の図面視における左側を「アキシャル方向Ｑの第１側Ａ１」と記載し、同じく右側を「アキシャル方向Ｑの第２側Ａ２」と記載して説明する。図５に示されるように、保持器１５の外周部分は、ラジアル方向Ｒにほぼ重なるように折り曲げられていて、外側長さ調整部Ｌ１が形成されている。外側長さ調整部Ｌ１は、ラジアル方向Ｒに沿ってアキシャル方向Ｑの第１側Ａ１に配置された外側第１長さ調整部３０の外側端部からアキシャル方向Ｑの第２側Ａ２に向かって延設される外側第２長さ調整部３１と、同じく内側端部からアキシャル方向Ｑの第２側Ａ２に向かって、外側第２長さ調整部３１とほぼ平行に延設される第１部分３２とを備えている。外側長さ調整部Ｌ１の第１部分３２と外側第２長さ調整部３３とが僅かな隙間を介してほぼ重なり状態で配置されているため、保持器１５の外周部分の剛性が確保されている。また、外側長さ調整部Ｌ１の第１部分３２と外側第２長さ調整部３３との隙間を調整することにより、保持器１５の大きさ（外径）を調整することができる。
【００１５】
外側第１長さ調整部Ｌ１には、外側波状部Ｗ１が連続して設けられている。即ち、外側第１長さ調整部Ｌ１の第１部分３２におけるアキシャル方向Ｑの第２側Ａ２の端縁部から、ラジアル方向Ｒの内側に向かって第２部分３３が延設されていて、第２部分３３の終端部から、アキシャル方向Ｑの第１側Ａ１に向かって第３部分３４が延設されていて、第３部分３４の終端部からラジアル方向Ｒの内側に向かって第４部分３５が延設されている。第１ないし第４の各部分３２〜３５により、外側波状部Ｗ１が形成されている。
【００１６】
外側波状部Ｗ１の第４部分３５の終端部は、中間波状部Ｗ２の第１部分３６と接続されている。中間波状部Ｗ２は、外側波状部Ｗ１とほぼ同様であり、第１ないし第４の各部分３６〜３９により形成されている。
【００１７】
更に、中間波状部Ｗ２の第４部分３９の終端部は、内側波状部Ｗ３の第１部分４１と接続されている。内側波状部Ｗ３は、外側波状部Ｗ１及び中間波状部Ｗ２とほぼ同様であり、第１ないし第４の各部分４１〜４４により形成されている。
【００１８】
保持器１５の内周縁部には、内側波状部Ｗ３の第４部分４４と接続する内側第１長さ調整部４５、内側第２長さ調整部４６、内側第３長さ調整部４７がこの順で形成されている。内側第２長さ調整部４６は、内側第１長さ調整部４５のラジアル方向Ｒの内側端縁部からラジアル方向Ｒの内側に向かって延設されていて、内側第３長さ調整部４７は、内側第２長さ調整部４６のラジアル方向Ｒの内側端縁部から内側第１長さ調整部４５と平行に延設されている。内側第２長さ調整部４６の長さを調整することにより、保持器１５の内径を調整可能である。
【００１９】
そして、図２及び図３に示されるように、本実施例の斜板式圧縮機１００のスラストころ軸受２００は、斜板１２が回転軸６の軸線６ａに対して直交配置されたときに、保持器１５の中間波状部Ｗ２が、ピストン連結棒２４の軸線２４ｂの延長線上で、各円筒ころ１３，１４の中心から一定の範囲δ内に配置されるように取り付けられている（図６参照）。換言すれば、各円筒ころ１３，１４の軸線Ｃと各円筒ころ１３，１４のラジアル方向Ｒの中心線１３ａ，１４ａとの交点をそれぞれＰ１，Ｐ２としたとき、ピストン連結棒２４のピッチ円径Ｄ０は、各円筒ころ１３，１４のピッチ円径Ｄ１，Ｄ２の間（範囲δ内）に配置されるように設けられている。ここで、範囲δは、各円筒ころ１３，１４のピッチ円径Ｄ１，Ｄ２の差の半分である（δ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２）。
【００２０】
そして、図６に示されるように、斜板１２が最大に傾いた場合（そのときの角度をθとする）であっても、ピストン連結棒２４のピッチ円径Ｄ０’は、各円筒ころ１３，１４のピッチ円径Ｄ１’，Ｄ２’の間（範囲δ’内）に配置されるように設けられている。ここで、傾き状態における範囲δ’は、（δ×ｓｉｎθ）で表される。なお、残りのピストン連結棒２４（例えば、図６の図面視における下側のピストン連結棒２４）においても同様に、範囲δ’内に配置される。
【００２１】
本実施例の斜板式圧縮機１００の作用について説明する。図１に示されるように、回転軸６が所定方向に回転されることにより、ラジアルころ軸受１１及びスラストころ軸受２００を介して斜板１２が回転される。容量可変型の斜板式圧縮機１００の場合、回転軸６の軸線６ａに対する斜板ガイド７の傾き（角度θ）が自動で調整される。図６に示されるように、斜板ガイド７が傾いた状態で回転されると、斜板１２も傾いた状態で回転される。これにより、斜板１２は「みそすり運動（歳差運動）」を行う。そして、各ピストン連結棒２４がアキシャル方向Ｑに沿って往復移動され、空間部Ｖに存する流体が圧縮される。
【００２２】
従来の斜板式圧縮機の場合、図７の（ａ）に示されるように、スラストころ軸受の円筒ころ７１は、保持器７２に単列で配置されている。このため、各円筒ころ７１におけるラジアル方向外側の端縁部７３と内側の端縁部７４との周速差が大きくなってしまう。この結果、各円筒ころ７１におけるラジアル方向内側の端縁部７３の滑りが大きくなり、レース７５又は斜板７６における各円筒ころ７１の転動面を損傷させてしまうおそれがある。しかし、本実施例のスラストころ軸受２００では、図３に示されるように、外側及び内側の各円筒ころ１３，１４が、ラジアル方向に複列（本実施例の場合、２列）となって配置されている。これにより、各円筒ころ１３，１４におけるラジアル方向外側の端縁部と内側の端縁部との周速差が小さくなり、各円筒ころ１３，１４の滑りを少なくできる。
【００２３】
また、各ピストン連結棒２４の軸線２４ａは、外側円筒ころ１３と内側円筒ころ１４との間の一定範囲δ内に配置されている。そして、図６に示されるように、斜板１２が最大に傾いた場合であっても、各ピストン連結棒２４の軸線２４ａは、一定範囲δ’内に配置される。この状態におけるスラストころ軸受２００の各円筒ころ１３，１４の作用を説明する。図７の（ｂ）に示されるように、斜板１２が傾いたときに、各ピストン連結棒２４の軸線２４ａのピッチ円径Ｄ０’が、範囲δ’（δ’＝δ×ｓｉｎθ）よりも外側（この場合、ラジアル方向Ｒの内側）に配置されている場合、いずれかの円筒ころ１３，１４の端縁部に、ピストン３からの付勢力Ｆが集中して作用してしまう（エッジロード）。例えば、図７の（ｂ）の場合、内側円筒ころ１４のラジアル方向Ｒの内側の端縁部４８に、集中的にエッジロードが作用する。この結果、レース８のレース側転動面１８において、内側円筒ころ１４の端縁部４８との接触部分が損傷し易くなる。
【００２４】
しかし、本実施例の斜板式圧縮機１００では、図６に示されるように、斜板１２が最大に傾いた場合（角度θで傾いた状態）であっても、各ピストン連結棒２４の軸線２４ａは、範囲δ’内に配置されている。このため、ピストン３からの付勢力Ｆは、各円筒ころ１３，１４において対向する面の端縁部４８，４９に分散して作用する。換言すれば、特定の端縁部にのみ集中的にエッジロードが作用するおそれがなくなる。このため、レース８及び斜板１２の各転動面１８，２２が損傷しにくくなる。
【００２５】
上記した結果、スラストころ軸受２００の各円筒ころ１３、１４に偏荷重が作用しなくなるため、レース８及び斜板１２の各転動面１８，２２の剥離（フレーキング）が生じにくくなるとともに、各円筒ころ１３，１４が滑りにくくなり、スラストころ軸受２００の長寿命化が図られる。
【００２６】
本明細書では、斜板式圧縮機１００において使用されるスラストころ軸受１００について説明した。しかし、本発明に係るスラストころ軸受１００を、いかなる装置に使用してもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一部を破断した斜板式圧縮機１００の正面図である。
【図２】回転軸６の軸線６ａと斜板１２の斜板側転動面２２とが直交状態に配置されたときの斜板式圧縮機１００の要部の正面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】保持器１５の平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図６】斜板式圧縮機１００の作用説明図である。
【図７】（ａ）は従来の斜板式圧縮機１００の要部の拡大図であり、（ｂ）はピストン連結棒２４の軸線２４ａが範囲δ’から外れたときの作用説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
２００  スラストころ軸受
４  回転軸
８  レース（第１レース）
１２  斜板（第２レース）
１３  外側円筒ころ
１４  内側円筒ころ
１８  レース側転動面（転動面）
２２  斜板側転動面（転動面）
３０  外側第１長さ調整部
３１  外側第２長さ調整部
３２，３６，４１  第１部分
３３，３７，４２  第２部分
３４，３８，４３  第３部分
３５，３９，４４  第４部分
４５  内側第１長さ調整部
４６  内側第２長さ調整部
４７  内側第３長さ調整部
Ｌ１  外側長さ調整部
Ｌ２  内側長さ調整部
Ｑ  アキシャル方向
Ｒ  ラジアル方向
Ｗ１  外側波状部
Ｗ２  中間波状部
Ｗ３  内側波状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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