(57)【要約】【課題】軸方向の厚さを低減した偏心スラスト軸受を提供する。【解決手段】支持すべき旋回部材の旋回軸方向をＺ方向として、これに直交する２方向をＸ，Ｙ方向とするとき、第１ころユニット１０の各ポケット１２ａにはＹ方向に転動する複数のころ１３を装着し、第２ころユニット１１の各ポケット１４ａにはＸ方向に転動する複数のころ１３を装着する。そして、第１ころユニット１０のころ１３と、第２ころユニット１１のころ１３とを互いに直交交差させ、かつ、Ｚ方向には直接接触させて相手側の円筒面上を転動させる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心旋回運動する旋回部材を固定部材上に支持する偏心スラスト軸受であって、旋回軸方向に直交する２方向を第１，第２方向とした場合において、
前記旋回部材と固定部材との間に介装され、前記第１方向を転動方向としてころを保持するための複数のポケットを有する第１保持器の各ポケットに、旋回部材側のレースに転接するころを装着して成る第１ころユニットと、
前記第１ころユニットと固定部材との間に介装され、前記第２方向を転動方向としてころを保持するための複数のポケットを前記第１ころユニットの各ポケットに対向する位置に有する第２保持器の各ポケットに、固定部材側のレースに転接し、かつ、前記第１ころユニットのころと直接接触するころを装着して成る第２ころユニットと
を備えたことを特徴とする偏心スラスト軸受。
【請求項２】
前記各ポケットに、複数列にころが装着された請求項１記載の偏心スラスト軸受。
【請求項３】
前記第１方向と第２方向とは互いに直交する請求項１又は２記載の偏心スラスト軸受。
【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において偏心旋回運動する旋回部材を、固定部材上に支持するための偏心スラスト軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機等において偏心旋回運動する旋回スクロール部材を、固定部材上に支持するために、偏心スラスト軸受が使用されている。この偏心スラスト軸受では、軸受の容量を十分に確保するために、転動体としてころを使用する場合がある。しかしながらころは一方向にしか転動しないため、偏心旋回運動する旋回スクロール部材を支持するには、旋回軸に直交するＸ，Ｙの２方向に自由度を持たせる必要がある。そこで、従来の偏心スラスト軸受は、固定側及び旋回側の一対のレース間に、Ｘ方向に転動可能なころ群を保持する第１ころユニット（保持器及びころ）と、中間レースと、Ｙ方向に転動可能なころ群を保持する第２ころユニット（保持器及びころ）とを重ね合わせたものを挟み込んだ構造となっている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８６６８０号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】
特開２０００−３４５９８２号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−７３９６８号公報（第３〜４頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の偏心スラスト軸受は、両レース間に２つのころユニットと中間レースとを含むため、軸方向に分厚いものとなり、コンパクトでないという問題点があった。また、このことが、スクロール圧縮機の旋回軸方向におけるコンパクト化を妨げる一因ともなっていた。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、軸方向の厚さを低減した偏心スラスト軸受を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏心旋回運動する旋回部材を固定部材上に支持する偏心スラスト軸受であって、旋回軸方向に直交する２方向を第１，第２方向とした場合において、前記旋回部材と固定部材との間に介装され、前記第１方向を転動方向としてころを保持するための複数のポケットを有する第１保持器の各ポケットに、旋回部材側のレースに転接するころを装着して成る第１ころユニットと、前記第１ころユニットと固定部材との間に介装され、前記第２方向を転動方向としてころを保持するための複数のポケットを前記第１ころユニットの各ポケットに対向する位置に有する第２保持器の各ポケットに、固定部材側のレースに転接し、かつ、前記第１ころユニットのころと直接接触するころを装着して成る第２ころユニットとを備えたものである（請求項１）。
上記のように構成された偏心スラスト軸受では、第１ころユニットのころと第２ころユニットのころとが互いに直接接触して相手側の円筒面上を転動する。従って、従来使用していた中間レースが省略され、その分の厚みが減る。
【０００６】
また、上記偏心スラスト軸受（請求項１）において、各ポケットに、複数列にころが装着されることが好ましい（請求項２）。
この場合、１ポケットに複数のころを装着したことで、ころとレースとの接触面積、及び、交差するころ同士の接触面積を十分に確保することができる。
【０００７】
また、上記偏心スラスト軸受（請求項１又は２）において、第１方向と第２方向とは互いに直交することが好ましい（請求項３）。
この場合、機械的損失を最も少なくすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の偏心スラスト軸受の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
図１において、スクロール圧縮機１は、固定部材であるハウジング２と、このハウジング２の上部に設けられた固定スクロール部材３と、上記ハウジング２の軸孔２ａ内に配置され、図の下端部がモータの出力軸（図示せず）に連結された回転軸４と、ラジアル軸受６を介して回転軸４の上端部４ｂに連結された旋回部材としての旋回スクロール部材５とを備えている。上記回転軸４は図示のようにクランク状に形成されており、その主軸部４ａの旋回軸Ａに対して上端部４ｂは偏心している。従って、主軸部４ａが旋回軸Ａを中心に回転すると、旋回スクロール部材５は偏心旋回運動をする。偏心スラスト軸受７は、偏心旋回運動する旋回スクロール部材５を、ハウジング２上に支持している。
【０００９】
上記旋回スクロール部材５の上面５ａには渦巻状の隔壁（旋回スクロール）５ｓが形成されており、この隔壁５ｓは、固定スクロール部材３の内面に同様に形成された渦巻状の隔壁（固定スクロール）３ｓと交互に入れ合う関係となる。これによって、冷媒を圧縮する圧縮室Ｐが固定スクロール部材３の内面３ａと旋回スクロール部材５の上面５ａとの間に形成され、旋回スクロール部材５の偏心旋回運動により、圧縮室Ｐが渦巻の中央側に追い込まれつつ、その容積が減少し、冷媒を圧縮するように構成されている。なお、圧縮された冷媒は最終的に、固定スクロール部材３の中央に設けられた吐出口３ｂから吐出される。
【００１０】
次に、上記偏心スラスト軸受７の構造について詳細に説明する。図２は、偏心スラスト軸受７の分解斜視図である。当該偏心スラスト軸受７は、上記旋回スクロール部材５の下面５ｂ（図１）及びハウジング２の軸方向端面２ｂ（図１）にそれぞれ取り付けられる円環状の第１レース８及び第２レース９と、これらのレース８，９間に介装された第１ころユニット１０と、第１ころユニット１０と第２レース９との間に介装された第２ころユニット１１とを備えている。上記第１、第２レース８，９は軸受用鋼等からなり、互いに対向する軌道面８ａ，９ａを有している。
【００１１】
上記第１ころユニット１０は、円環状の第１保持器１２の各ポケット１２ａに、第１レース８の軌道面８ａに転接する円柱状のころ１３を複数列（本例では３列）に装着して成るものである。なお、図では一箇所のポケット１２ａに装着される３本のころ１３しか図示していないが、他のポケット１２ａにも同様にころ１３が装着される（以下同様。）。ポケット１２ａは複数個（本例では８個）設けられ、長方形のポケット１２ａの中心点（ＸＹ平面上の中心点）が周方向に所定角度ごとに存在しているように配置されている。また、各ポケット１２ａは、ころ１３を一定の方向に整列させるように形成されており、図示の軸方向（図１の旋回軸Ａに相当する。）をＺ方向とすると、上記第１ころユニット１０に装着された全てのころ１３は、ころ軸が、Ｚ方向に直交するＸ方向に平行であり、転動方向はＺ及びＸの両方向に直交するＹ方向である。なお、第１保持器１２の２箇所に設けられた長孔１２ｂ（Ｙ方向に長い。）には、第１レース８に設けられたピン（図示せず。）が挿通され、これにより第１ころユニット１２が自転することを防止する。
【００１２】
他方、上記第２ころユニット１１は、円環状の第２保持器１４の各ポケット１４ａに、第２レース９の軌道面９ａに転接するころ１３を複数列（本例では３列）に装着して成るものである。ポケット１４ａは、第１ころユニット１０のポケット１２ａと対向して同数設けられ、長方形の各ポケット１４ａの中心点が、対応する第１ころユニット１０のポケット１２ａの中心点と一致するように配置されている。また、各ポケット１４ａは、ころ１３を一定の方向に整列させるように形成されており、第２ころユニット１１に装着された全てのころ１３は、ころ軸がＹ方向に平行であり、転動方向はＸ方向である。なお、第２保持器１４の２箇所に設けられた長孔１４ｂ（Ｘ方向に長い。）には、第２レース９に設けられたピン（図示せず。）が挿通され、これにより第２ころユニット１４が自転することを防止する。
【００１３】
上記のように構成される第１ころユニット１０及び第２ころユニット１１は、実際には全く同じ物を２つ作って、位相を互いに９０度ずらせて配置すればよい。従って、製造が簡単で、製造コストを低減することができる。但し、ポケット１２ａ（又は１４ａ）の中心位置が上記のように周方向に等間隔でない場合等、同一の２ユニットの位相を互いに９０度ずらしただけではポケット１２ａと、これに対応するポケット１４ａとの位置が互いに一致しないような構成を採用した場合には、各ユニットを別々に用意してポケットの中心位置を一致させる必要がある。
【００１４】
上記のように構成される第１レース８、第１ころユニット１０、第２ころユニット１１、及び、第２レース９を互いに重ねて組み立てたときの偏心スラスト軸受７のころ１３近傍の断面図を図３の（ａ）に示す。図２及び図３の（ａ）において、第１ころユニット１０のポケット１２ａに保持されたころ１３は第１レース８に接し、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３は第２レース９に接している。また、第１ころユニット１０のポケット１２ａに保持されたころ１３と、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３とは、互いに直交交差し、かつ、Ｚ方向（旋回軸方向）においては直接接触している。なお、Ｘ，Ｙ両方向におけるころ１３とポケット１２ａ，１４ａとの間には、ころ１３の円滑な転動を可能とするための隙間が設けられている。特に、３個のころ１３が並ぶ方向、例えば図３の（ａ）のポケット１４ａにおけるＸ方向での、ころ１３とポケット１４ａとの間は、３列のころ１３同士の円滑な回転をも確保すべく、一定量の隙間を確保する必要がある。
【００１５】
上記のように構成された偏心スラスト軸受７において、第１ころユニット１０のポケット１２ａに保持されたころ１３と、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３とは、互いに直交交差しつつ相手側の円筒面上を転動する。例えば、第１レース８及び第１ころユニット１０が静止しているとして、（ａ）の状態から、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３がＸ方向へ所定量転動すると、（ｂ）に示すようになる。このとき、（ａ）から（ｂ）へのころ１３の移動量をＸｒとすると、第２レース９のＸ方向への移動量は、２Ｘｒとなる。
【００１６】
また、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３の、Ｘ方向への移動限界は、（ｃ）に示すように、第２ころユニット１１の左端のころ１３の中心位置が第１ころユニット１０のころ１３の左端に達する位置である。これは、第２ころユニット１１のポケット１４ａに保持されたころ１３が（ｃ）の位置よりさらにＸ方向に転動すると、左端のころ１３が、第１ころユニット１０のころ１３から外れ、ポケット１４ａから出る恐れがあるからである。従って、上記移動限界までの範囲内でころ１３が転動するように、ポケット１２ａ，１４ａ、ころ１３、長孔１２ｂ、前記ピン等の寸法を設計する。また、−Ｘ方向への移動限界も同様である。
逆に、第１ころユニット１０のころ１３が、第２ころユニット１１のころ１３に対してＹ（又は−Ｙ）方向へ移動する場合も同様に、第１ころユニット１０の端のころ１３のＹ方向における中心位置が、第２ころユニット１１のころ１３のＹ又は−Ｙ方向の端に達する位置までの範囲内で移動するように、ポケット１２ａ，１４ａやころ１３等の寸法を設計する。
【００１７】
以上の点から、旋回スクロール部材５の偏心旋回運動に従って、第１ころユニット１０と第２ころユニット１１とが相互にどのように動くかを示したものが、図４及び図５である。図４の（ａ）及び（ｂ）は、例えば第１ころユニット１０を基準として見た場合における、第２ころユニット１１のＹ（−Ｙ）方向への移動限界を示した平面図である。また、図５の（ａ）及び（ｂ）は、同様に第１ころユニット１０を基準として見た場合における、第２ころユニット１１のＸ（−Ｘ）方向への移動限界を示した平面図である。このように、上下左右の移動限界の範囲内で、第１ころユニット１０と第２ころユニット１１とは相互に偏心旋回運動に追随した動作が可能である。なお、前述のように、レース８，９同士の相対的移動量は、ころユニット１０，１１同士の相対的移動量の倍量である。
【００１８】
上記のような偏心スラスト軸受７は、第１ころユニット１０のころ１３と第２ころユニット１１のころ１３とが互いに直接接触して相手側の円筒面上を転動するので、従来使用していた中間レースが省略され、その分の厚みが減る。従って、軸方向の厚さを低減した薄肉で簡素な構造とすることができる。
また、１ポケットに複数のころ１３を装着したことで、ころ１３とレース８，９との接触面積、及び、交差するころ１３同士の接触面積を十分に確保することができる。従って、軸受としての十分な負荷容量を確保することができる。但し、１ポケットに必ずしも複数のころ１３を装着しなければならない訳ではなく、負荷容量が足りる場合には、１ポケットに１つのころを装着する構成としてもよい。また、ポケット１２ａ，１４ａやころは１３は、上記実施形態に示したものに限らず、必要な負荷容量、軸受寸法や偏心量等により、ころ数、直径、長さ等のころ形状を選択し、その選択に応じて適宜ポケットを変更することができる。
【００１９】
図６は、第２の実施形態による偏心スラスト軸受７の分解斜視図である。第１の実施形態との違いは、第１保持器１２に、ころ一個分のポケット１２ｃを、Ｘ方向に平行に、かつ、中心位置が周方向に等配されるように、複数箇所（本例では４箇所）設け、同様に、第２保持器１４には、ころ一個分のポケット１４ｃを、Ｙ方向に平行に同数設けて、ころ１３を装着した点である。ポケット１２ｃに装着されたころ１３と、ポケット１４ｃに装着されたころ１３とは、互いに交差し、かつ、Ｚ方向には直接接触して相手側の円筒面上を転動する。なお、この場合も、第１ころユニット１０及び第２ころユニット１１は、実際には全く同じ物を２つ作って、位相を互いに９０度ずらせて配置すればよい。
【００２０】
図７は、上記ポケット１２ｃ，１４ｃに装着されたころ１３同士の接触部分を示す断面図である。図３の（ａ）の場合と異なるのは、ポケット１２ｃ，１４ｃところ１３の円筒面との対向部分、例えば、ポケット１４ｃところ１３とのＸ方向における隙間が、極めて小さいことである。これにより、第２保持器１４ところ１３との相互の保持関係が第１の実施形態の場合より緊密になり、第２保持器１４はＺ方向にほとんど遊動しない。従って、第２保持器１４は、第１保持器１２及び第２レース９とは非接触の状態を確実に維持する。Ｙ方向における第１保持器１２においても同様である。このようにして、保持器１２，１４と、これらに対応するレース８，９との接触を確実に阻止して、摩擦の発生を防止することができる。また、保持器１２，１４及びレース８，９の損傷を防止することができる。
【００２１】
また、上記ポケット１２ｃ，１４ｃに装着されたころ１３は、隙間が極めて小さいとはいえ、ポケット１２ａ，１４ａに装着されたころ１３と同様に転動可能であり、軸受負荷を負担することができる。従って、ポケット１２ａ，１４ａに複数個のころ１３を装着したことと相まって、所望の軸受負荷を容易に確保することができ、高負荷要求に対応した偏心スラスト軸受７を簡単に構成することができる。
【００２２】
なお、上記偏心スラスト軸受７は、スクロール圧縮機１に適用したが、適用対象はこれに限らず、偏心旋回運動する旋回部材を固定部材上に支持する各種の構造に対して適用可能である。
また、上記偏心スラスト軸受７では、第１ころユニット１０のころ１３の転動方向と、第２ころユニット１１のころ１３の転動方向とが直交する構造としたが、直交以外（９０度以下）の交差も可能である。但し、直交の場合が、最も機械的損失を少なくすることができる。
また、上記各実施形態における偏心スラスト軸受７は、第１レース８及び第２レース９を備えているが、各レースは旋回部材や固定部材に直接設けることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の偏心スラスト軸受によれば、第１ころユニットのころと第２ころユニットのころとが互いに直接接触して相手側の円筒面上を転動するので、従来使用していた中間レースが省略され、その分の厚みが減る。従って、軸方向の厚さを低減した薄肉の偏心スラスト軸受を提供することができる。
【００２４】
請求項２の偏心スラスト軸受によれば、１ポケットに複数のころを装着したことで、ころとレースとの接触面積、及び、交差するころ同士の接触面積を十分に確保することができるので、軸受としての十分な負荷容量を確保することができる。
【００２５】
請求項３の偏心スラスト軸受によれば、機械的損失を最も少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による偏心スラスト軸受を使用したスクロール圧縮機の主要部を示す断面図である。
【図２】上記偏心スラスト軸受の分解斜視図である。
【図３】上記偏心スラスト軸受の断面図であり、ころが転動する状態を示す。
【図４】上記偏心スラスト軸受の第１ころユニットと第２ころユニットとが、旋回部材の偏心旋回運動に従って、上下に相対的に移動する状態を示す図である。
【図５】上記偏心スラスト軸受の第１ころユニットと第２ころユニットとが、旋回部材の偏心旋回運動に従って、左右に相対的に移動する状態を示す図である。
【図６】第２の実施形態による偏心スラスト軸受の分解斜視図である。
【図７】図６の偏心スラスト軸受における１本のころの部分についての断面図である。
【符号の説明】
２　　ハウジング（固定部材）
３　　固定スクロール部材
５　　旋回スクロール部材（旋回部材）
７　　偏心スラスト軸受
８　　第１レース
９　　第２レース
１０　　第１ころユニット
１１　　第２ころユニット
１２　　第１保持器
１２ａ　ポケット
１３　　ころ
１４　　第２保持器
１４ａ　ポケット
Ａ　　旋回軸（＝Ｚ方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004100922.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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