(57)【要約】【課題】旋回軸を回転可能に支持する作動部側の玉軸受に作用する力が小さい偏芯旋回装置を提供すること。【解決手段】旋回軸１１の第１の玉軸受と作動部との間の部分に、回転可能に錘板３２を取り付け、錘板３２の重心ＯＤを回転軸６の回転中心線Ｏ１と旋回軸１１の回転中心線Ｏ２とに直角に交差する偏芯線ＬＤ上に位置させ、また錘板３２の重心ＯＤを回転軸６の回転中心線Ｏ１の旋回軸１１の回転中心線Ｏ２側とは反対側に位置させ、さらに回転軸６に凹部３３を設け、錘板３２に突出部３４を設け、凹部３３に突出部３４を挿入し、回転軸６に対して突出部３４が偏芯線ＬＤの方向にのみに移動可能とする。【選択図】図２
2015010575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記回転軸に少なくともラジアル方向の力を受ける第１、第２の玉軸受を介して偏芯して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と、上記旋回軸の上記第１の玉軸受側の端部に設けられた作動部とを有する偏芯旋回装置であって、
上記旋回軸の上記第１の玉軸受と作動部との間の部分に、回転可能に取り付けられた錘板を具備し、
上記錘板の重心は上記回転軸の回転中心線と上記旋回軸の回転中心線とに直角に交差する偏芯線上に位置しており、上記錘板の重心は上記回転軸の回転中心線の上記旋回軸の回転中心線側とは反対側に位置しており、
上記錘板が上記回転軸に対して上記偏芯線の方向にのみに移動するのを許容する移動規制機構を有する
ことを特徴とする偏芯旋回装置。
【請求項２】
上記第１の玉軸受がアンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項１に記載の偏芯旋回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作動部が偏芯旋回運動をする偏芯旋回装置、たとえば旋回スクロールが偏芯旋回運動をするスクロール圧縮機に関するものである。ここで、偏芯旋回運動とは、所定の軸を中心に偏芯旋回しかつ自転しない運動である。
【背景技術】
【０００２】
図５、図６により、特許文献１に示されたスクロール圧縮機を説明する。図に示すように、ケーシング１に軸受支え２、３が固定されている。軸受支え２、３に軸受４、５を介して回転軸６が回転可能に支持されている。すなわち、ケーシング１に回転軸６が回転可能に支持されている。回転軸６にロータ７が固定されている。ケーシング１にステータ８が固定されている。そして、ロータ７、ステータ８等によりモータが構成されている。
【０００３】
回転軸６にアンギュラ玉軸受９、１０を介して旋回軸１１が回転可能に支持されている。回転軸６の回転中心線と旋回軸１１の回転中心線とは平行であり、回転軸６の回転中心線と旋回軸１１の回転中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１１は回転軸６に偏芯して回転可能に支持されている。旋回軸１１のアンギュラ玉軸受１０側の端部に旋回板１２が固定されている。軸受支え３と旋回板１２との間にオルダムリング１３が設けられている。オルダムリング１３の一方の面に突起１４が設けられ、オルダムリング１３の他方の面に突起１５が設けられている。突起１４の幅の中央を通る線と突起１５の幅の中央を通る線とは直交している。軸受支え３に溝１６が設けられ、旋回板１２に溝１７が設けられている。溝１６と溝１７とは直交している。溝１６に突起１４が係合し、溝１７に突起１５が係合している。そして、軸受支え３、旋回板１２、オルダムリング１３等により、回転軸６の回転中心線を中心とする旋回軸１１の偏芯旋回を許容しかつ旋回軸１１の自転を防止する自転防止装置が構成されている。
【０００４】
ケーシング１に固定スクロール１８が固定されている。固定スクロール１８に渦巻状のラップが設けられている。旋回軸１１のアンギュラ玉軸受９側の端部に旋回スクロール１９が取り付けられている。旋回スクロール１９に固定スクロール１８のラップと同一形状のラップが設けられている。固定スクロール１８のラップと旋回スクロール１９のラップとが重なり合っており、固定スクロール１８のラップと旋回スクロール１９のラップとの間に複数の圧縮室が形成されている。固定スクロール１８に吸入管２０および吐出管２１が接続されている。吸入管２０、吐出管２１は圧縮室に連通している。そして、固定スクロール１８、旋回スクロール１９等により圧縮機本体が構成されている。
【０００５】
このスクロール圧縮機においては、ステータ８の巻線に通電すると、ロータ７、回転軸６が回転し、旋回軸１１は回転軸６の回転中心線を中心として偏芯旋回するが、オルダムリング１３等からなる自転防止装置が設けられているから、旋回軸１１は自転しない。このため、旋回軸１１、旋回スクロール１９がケーシング１、固定スクロール１８に対して偏芯旋回運動をするから、固定スクロール１８と旋回スクロール１９との間に形成された圧縮室が徐々に縮小する。したがって、空気等の被圧縮ガスは吸入管２０から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出管２１から吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３０４１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５、図６に示したスクロール圧縮機においては、回転軸６の回転中心線に対して旋回スクロール１９、旋回軸１１、旋回板１２の重心が偏芯しているから、スクロール圧縮機を動作させた場合には、旋回スクロール１９、旋回軸１１、旋回板１２に遠心力が作用する。そして、スクロール圧縮機を動作させた場合に各部材に作用する力であって、旋回軸１１の長さ方法の中心線と直角の方向の力は、図７に示すように、旋回スクロール１９に作用する遠心力Ｆ１、旋回軸１１に作用する遠心力Ｆ２、旋回板１２に作用する遠心力Ｆ３、アンギュラ玉軸受９から旋回軸１１に作用する力Ｒ１、アンギュラ玉軸受１０から旋回軸１１に作用する力Ｒ２である。また、旋回軸１１の回転中心線上の任意の点における力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｒ１、Ｒ２によるモーメントが釣り合う。このことから、力Ｆ３、Ｒ２、Ｆ２、Ｒ１、Ｆ１が作用する点間の距離を図７に示すようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とすると、力Ｒ２が作用する点Ｃにおけるモーメントの釣り合い式は次式のようになる。
Ｆ３・Ｌ１＋Ｒ１（Ｌ２＋Ｌ３）＝Ｆ２・Ｌ２＋Ｆ１（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）
したがって、力Ｒ１は次式で表わされる。
Ｒ１＝｛Ｆ２・Ｌ２＋Ｆ１（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）−Ｆ３・Ｌ１｝／（Ｌ２＋Ｌ３）
そして、旋回軸１１、旋回スクロール１９の質量は、旋回板１２の質量に比べて大きいから、力Ｆ１、Ｆ２は力Ｆ３に比べて大きくなる。このため、作動部側の玉軸受であるアンギュラ玉軸受９から旋回軸１１に作用する力Ｒ１が大きくなる。
【０００８】
この場合、図８に示すように、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用するラジアル力はＲ１／２となるから、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用するスラスト力をＳ１とすると、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用する力ＦＢ１は力Ｓ１と力Ｒ１／２との合力となる。そして、ラジアル力Ｒ１／２が大きいために、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用する力ＦＢ１は大きくなる。このため、アンギュラ玉軸受９が短時間で損壊することがある。
【０００９】
本発明は上述の問題を解決するためになされたもので、旋回軸を回転可能に支持する作動部側の玉軸受に作用する力が小さい偏芯旋回装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、ケーシングと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記回転軸に少なくともラジアル方向の力を受ける第１、第２の玉軸受を介して偏芯して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と、上記旋回軸の上記第１の玉軸受側の端部に設けられた作動部とを有する偏芯旋回装置であって、上記旋回軸の上記第１の玉軸受と作動部との間の部分に、回転可能に取り付けられた錘板を具備し、上記錘板の重心は上記回転軸の回転中心線と上記旋回軸の回転中心線とに直角に交差する偏芯線上に位置しており、上記錘板の重心は上記回転軸の回転中心線の上記旋回軸の回転中心線側とは反対側に位置しており、上記錘板が上記回転軸に対して上記偏芯線の方向にのみに移動するのを許容する移動規制機構を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第２の態様としては、上記第１の玉軸受がアンギュラ玉軸受であることを特徴とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記の第１の態様によれば、錘板の重心は偏芯線上に位置しており、錘板の重心は回転軸の回転中心線の旋回軸の回転中心線側とは反対側に位置しており、錘板が回転軸に対して偏芯線の方向にのみに移動可能である。このため、偏芯旋回装置が作動した場合に錘板に作用する遠心力の方向は、旋回軸および作動部に作用する遠心力の方向とは反対側になる。この結果、第１の玉軸受に作用する力が小さくなる。
【００１３】
また、上記の第２の態様によれば、第１の玉軸受はスラスト力も受けることができ、しかも第１の玉軸受のボールからアウタレースに作用する力の作用角が小さくなるから、第１の玉軸受のボールからアウタレースに作用する力はアウタレースの肉厚の部分に作用する。このため、第１の玉軸受が短時間で損壊するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の態様に係るスクロール圧縮機を示す概略断面図である。
【図２】図２は図１の拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図３は図１に示したスクロール圧縮機の各部材に作用する力を説明するための図である。
【図４】図４は図１に示したスクロール圧縮機のアンギュラ玉軸受に作用する力を説明するための図である。
【図５】図５は従来のスクロール圧縮機を示す概略断面図である。
【図６】図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７は図５に示したスクロール圧縮機の各部材に作用する力を説明するための図である。
【図８】図８は図５に示したスクロール圧縮機のアンギュラ玉軸受に作用する力を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図２により本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機を説明する。図に示すように、旋回軸１１に軸受３１を介して回転可能に錘板３２が取り付けられている。錘板３２はアンギュラ玉軸受９と旋回スクロール１９との間に位置している。錘板３２の重心ＯＤは回転軸６の回転中心線Ｏ１と旋回軸１１の回転中心線Ｏ２とに直角に交差する偏芯線ＬＤ上に位置している。また、錘板３２の重心ＯＤは回転中心線Ｏ１の回転中心線Ｏ２側とは反対側に位置している。
【００１６】
回転軸６の旋回スクロール１９側の端面に凹部３３が設けられている。錘板３２の回転軸６側に突出部３４が設けられている。凹部３３に突出部３４が挿入されている。凹部３３の対向する平面３３ａは偏芯線ＬＤと平行である。突出部３４の対向する平面３４ａは偏芯線ＬＤと平行である。平面３３ａと平面３４ａとは当接している。凹部３３の対向する面３３ｂと突出部３４の対向する面３４ｂとの間に隙間がある。そして、凹部３３、突出部３４により、錘板３２が回転軸６に対して偏芯線ＬＤの方向にのみに移動するのを許容する移動規制機構が構成されている。
その他の構成は図５、図６に示した偏芯旋回装置と同様である。
【００１７】
このスクロール圧縮機においては、回転軸６が回転すると、錘板３２は回転中心線Ｏ２を中心として回転する。この場合、錘板３２の重心ＯＤは偏芯線ＬＤ上に位置しており、また錘板３２の重心ＯＤは回転中心線Ｏ１の回転中心線Ｏ２側とは反対側に位置している。このため、錘板３２には図２に示す矢印Ｄの方向の遠心力ＦＷが作用する。すなわち、スクロール圧縮機が作動した場合に錘板３２に作用する遠心力の方向は、旋回軸１１および旋回スクロール１９に作用する遠心力の方向とは反対側になる。
その他の動作は図５、図６に示した偏芯旋回装置と同様である。
【００１８】
図１、図２に示したスクロール圧縮機を動作させた場合に各部材に作用する力であって、旋回軸１１の回転中心線Ｏ２と直角の方向の力は、図３に示すように、旋回スクロール１９に作用する遠心力Ｆ１、旋回軸１１に作用する遠心力Ｆ２、旋回板１２に作用する遠心力Ｆ３、錘板３２に作用する遠心力ＦＷ、旋回スクロール１９側のアンギュラ玉軸受９から旋回軸１１に作用する力Ｒ１、旋回板１２側のアンギュラ玉軸受１０から旋回軸１１に作用する力Ｒ２である。また、旋回軸１１の回転中心線Ｏ２上の任意の点における力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、ＦＷ、Ｒ１、Ｒ２によるモーメントが釣り合う。このことから、力Ｆ３、Ｒ２、Ｆ２、Ｒ１、ＦＷ、Ｆ１が作用する点間の距離を図３に示すようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６とすると、力Ｒ２が作用する点Ｃにおけるモーメントの釣り合い式は次式のようになる。
Ｆ３・Ｌ１＋Ｒ１（Ｌ２＋Ｌ３）＋ＦＷ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５）＝Ｆ２・Ｌ２＋Ｆ１（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５＋Ｌ６）
したがって、力Ｒ１は次式で表わされる。
Ｒ１＝｛Ｆ２・Ｌ２＋Ｆ１（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５＋Ｌ６）−Ｆ３・Ｌ１−ＦＷ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５）｝／（Ｌ２＋Ｌ３）
そして、錘板３２の質量、重心位置ＯＤを変化させることにより、力ＦＷを任意に定めることができる。この結果、上記式の「Ｆ２・Ｌ２＋Ｆ１（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５＋Ｌ６）−Ｆ３・Ｌ１−ＦＷ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５）」の値を小さくすることができる。このため、アンギュラ玉軸受９から旋回軸１１に作用する力Ｒ１を小さくすることができる。すなわち、スクロール圧縮機が作動した場合に錘板３２に作用する遠心力の方向は、旋回軸１１および旋回スクロール１９に作用する遠心力の方向とは反対側になるから、アンギュラ玉軸受９から旋回軸１１に作用する力Ｒ１を小さくすることができる。
【００１９】
この場合、図４に示すように、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３にラジアル力Ｒ１／２が作用する。このため、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用するスラスト力をＳ１とすると、第１のアンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用する力ＦＢ１は力Ｓ１と力Ｒ１／２との合力となる。そして、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用するラジアル力Ｒ１／２が小さいために、アンギュラ玉軸受９のボール２２からアウタレース２３に作用する力ＦＢ１は小さくなる。このため、作動部である旋回スクロール１９側のアンギュラ玉軸受９が短時間で損壊することがない。
【００２０】
また、図５に示した従来のスクロール圧縮機においては、図８に示すように、旋回軸１１の長さ方向に対する力ＦＢ１の方向の角度すなわち力ＦＢ１の作用角θが大きいのに対して、図１に示した本実施の形態のスクロール圧縮機においては、図４に示すように、力ＦＢ１の作用角θが小さい。このため、力ＦＢ１はアウタレース２３の肉薄の部分には作用しないで、アウタレース２３の肉厚の部分に作用する。したがって、アンギュラ玉軸受９が短時間で損壊するのを確実に防止することができる。
【００２１】
なお、上述実施の形態においては、スクロール圧縮機について説明したが、他の偏芯旋回装置に本発明を適用できることは明らかである。たとえば、真空ポンプ、発電機、作動部に歯車を取り付けた自動車の減速機の構成部品に本発明を適用することができる。また、上述実施の形態においては、少なくともラジアル方向の力を受ける第１、第２の玉軸受としてアンギュラ玉軸受９、１０を用いたが、上記の第１、第２の玉軸受としてラジアル玉軸受を用いてもよい。
【００２２】
さらに、上述実施の形態においては、錘板３２が回転軸６に対して偏芯線ＬＤの方向にのみに移動するのを許容する移動規制機構として、凹部３３と突出部３４とを具備するものを用いたが、錘板に凹部を設け、回転軸に突出部を設け、凹部内に突出部を挿入した移動規制機構等を用いてもよい。
【００２３】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００２４】
１…ケーシング、６…回転軸、７…ロータ、８…ステータ、９…アンギュラ玉軸受、１０…アンギュラ玉軸受、１１…旋回軸、１２…旋回板、１３…オルダムリング、１８…固定スクロール、１９…旋回スクロール、２２…ボール、２３…アウタリング、３２…錘板、３３…凹部、３４…突出部
【図１】
2015010575.tif 000003
【図２】
2015010575.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015010575.tif 000006
【図５】
2015010575.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015010575.tif 000009
【図８】
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