(57)【要約】【目的】  スクロール圧縮機の旋回カップリングの性能向上【構成】  ＸとＹ方向に転がる保持器付き針状ころを軌道輪を介して積層して成る旋回接ぎ手の、中間軌道輪に振動吸収部材を装設して、保持器内径の楕円穴で保持器をガイドし、中間軌道輪の内外周の外郭を階段状の稜線で構成する。【効果】  スクロール圧縮機の高圧、高速、旋回径の最小化、静粛化に対し好適な旋回接ぎ手を提供する。【選択図】  図２
2005042692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸとＹ方向に直動する保持器付き針状ころを第一と、中間の第二と、第三の軌道輪間に介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラ接ぎ手において、第二軌道輪と逆方向に変位する部材を具備したスクロール圧縮機の旋回ローラ接ぎ手。
【請求項２】
ＸとＹ方向に直動する保持器付き針状ころを第一と、中間の第二と、第三の軌道輪間に介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラ接ぎ手において、保持器が入力軸の偏心カムでガイドされることを特徴としたスクロール圧縮機の旋回ローラ接ぎ手。
【請求項３】
ＸとＹ方向に直動する保持器付き針状ころを第一と、中間の第二と、第三の軌道輪間に介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラ接ぎ手において、第二軌道輪の内外径が階段状の稜線で構成されていることを特徴とした旋回ローラ接ぎ手。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】スクロールコンプレサの旋回部に使用の旋回接ぎ手に関する。
【背景技術】
【０００２】従来スクロール圧縮機の前記部位にはフロン冷媒ではオルダムリング叉はボールカップリングが実用され高圧のＣＯ２冷媒では静圧軸受で成るオルダムリングが使用されている。この内ローラを用いた技術には、１９８１ＵＳＰＡＴ４２５９０４３、及び特開２０００−１８６６８０、２０００−３４５９８２、特開２００２−２４２９４０、２００２−２４２９３９、２００２−２４２９２７、２００２−２４２８５７、が提案されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】地球環境の改善課題の内でエアコンに関しては脱フロン、中でも自然冷媒である炭酸ガス冷媒の実用化が急がれる。炭酸ガス冷媒を採用する場合、超臨界を得るためにフロンに比べて５〜１０倍もの高圧化を要する。圧縮機の種類のなかで、一対の渦巻き状の羽根を互いに自転を禁止しつつ相対的に旋回運動することで、二枚の羽根で形成される三か月状の空間部の容積が外側から中心に向かうに従って収縮する原理を利用したスクロール方式の圧縮機が、部品点数が少なく且つ圧縮時の脈動が少なく、小型化、高速回転、高効率化に有利であるとされる。当該圧縮機では旋回するスクロールメンバの側面に巨大な圧縮反力が生じ、これを支えて旋回運動を司る旋回軸受部には大きなスラスト荷重が作用する。しかも圧縮圧力の作用点が偏心していることによる偶力と前記のスラスト荷重と合成されたモーメント荷重を負荷する。そのため従来のボールカップリング及びオルダムリングでは強度確保と気密性を妨げる磨耗、摩擦損失、振動衝撃への耐性、熱膨張変位に対する追随性などの難点が多く、ＣＯ２冷媒への転換を妨げる主要な技術課題があった。特にスクロール形圧縮機では高効率を得るために１００００ｒｐｍを超えた高速回転での１０Ｍｐａの高圧を得るために一回転当りの吐出量が小さく、従いスクロールメンバの相対旋回半径が２〜３ミリ以下の旋回運動となる。接ぎ手部の課題は、上記の使用条件下で１２００時間以上の耐磨耗性、低摩擦係数、高剛性、低い振動、騒音、更には低コスト、高信頼性、組み付け性、小型軽量化などが求められる。この内ローラを用いた接ぎ手では、以下の課題がある。
【０００４】  請求項１の課題は、当部位に好適なローラ接ぎ手として、三枚の軌道輪の一枚目と二枚目にはＸ方向に転がるローラを二枚目と三枚目の軌道輪間にＹ方向に転がるローラを挟接して積層した形のタンデム式の旋廻スラスト接ぎ手（軸受）が前記の特開２０００−１８６６８０で提案されている。前記特願の２０００−１８６６８０を実施する際の要件は、前記のＸ方向とＹ方向にそれぞれ転がるローラで挟圧される中間の軌道輪は、ローラの面圧で変形しローラのエッジに応力集中を生ずる。これを少なくするため硬さがＨＲＣ６２以上で高剛性の厚板にする必要がある。これを高速回転すると、軌道輪はＸ又はＹの何れかの方向に直動の激しく揺動（振動）する。外径φ１００ミリの大きさで厚さが４ｍｍの中間軌道輪では、質量は８０ｇｒに達し、前述の使用条件で運転すると、スクロールの旋回半径の変位量２ミリ程度の相対変位をするので、毎分１００００回以上の速さ（毎秒１７０回）で±２ｍｍのストロークで８０ｇｒの質量が揺動振幅することとなり周辺をも激しく加振してしまい、実用上重要な課題になる。
【０００５】  請求項２の課題は、軌道輪の相対揺動変位が２．０ミリの時、ローラが正しく転がる場合のローラの変位距離は１／２の１．０ミリである。ローラにすべりを伴うとローラの位置は定まらず、所定の位置から外れて一方に偏って壁に衝突を繰り返し、異常音を伴いやがて破損に至る。特にスクロール圧縮機ではスラスト荷重と前記の偶力とが作用して円周上のスラスト荷重は不均一で面圧の高いローラと低いローラが混在する。従って面圧の低い部位のローラは正しく転がらず、特にカーエアコンの如く軸を横にして装着される場合エンジンの振動加速度方向が接ぎ手の半径方向になるので保持器の自重と相まって重力加速度の方向に激しく外れる。このためローラを収容する保持器にはローラの設計上の転がり移動距離と同期して同じ距離だけ移動しローラを常に正しい位置に矯正する厳格な位置決め機能が求められる。そのため保持器を強制的に位置決めする手段として特開Ｈ２０００−１８６６８０の保持器の円周上の２箇所に楕円穴を設け、該だ円穴の内周を旋回ガイドピンで摺接ガイドさせ、保持器の移動量をローラの転動距離と強制的に同期させ駆動する提案がある。当提案では、だ円穴の内周のみでガイドされ中心方向にはフリーになるので、保持器を片方向の揺動にのみ矯正されることとなり十分でなかった。
【０００６】  請求項３の課題は、前記請求項１の課題で述べた如く、中間軌道輪は高速で微小振幅で振動する、この振動エネルギーを抑制するには、中間軌道輪の質量を減らすとともに、巨大なスラスト荷重に耐え且つ高速揺動に追随するために、慣性を減らすに適した極細の針状ころを多量に配置して十分な定格荷重を確保する必要がある。従って軌道面はローラを配置するに十分な広い表面積を要し、更に接ぎ手の内径側にはスクロールを旋回させるクランク軸とクランク軸受けが配置されるので、内径は最大にする。更に外径は圧縮機のケースに制約されており最小にする必要がある。そのほかに潤滑面では、ローラの高速微小振幅での揺動と高面圧で使用されるため軌道面には擬似圧痕を生ずる、これを防ぐためには豊富な潤滑油の供給を要するが、通常の軸受と異なりローラは回転を禁止した微小揺動運動であるので軸受には遠心力が作用せず、ローラ周辺は軌道輪に挟まれて潤滑油が極めて入りにくい状況にある。従って潤滑油の外部からの強制給油が望まれる。  以上の中間軌道輪の求められる各課題を要約すると、省スペース、軽量、最大の定格荷重、軽量の転動ローラの大量の配置、振動の抑制、高剛性の確保、潤滑油の供給などの相反する課題を同時に解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
請求項１の課題を解決する手段に、二枚目の第二の中間軌道輪の変位で生ずる加速度エネルギーに匹敵するエネルギーをバランサーウエイトで作り出し相殺すれば振動を打ち消すことができる。かかる手段には入力軸上に偏心カムを装設し、入力軸の回転で中間軌道輪と同じ質量のバランサーウエイトに逆方向の変位加速度を発生させ相殺する。即ち偏心カムの偏心方向を中間軌道輪の変位と反対方向に偏心させれば足り、且つバランサーには偏心カムに摺接する楕円穴を設け、短径をローラの転がる方向と一致させ、長径側をローラの転がる方向とは直角に位置し隙間を持って逃がす。かくしてバランサーはＸ、又はＹの何れかの一方向にのみ直動する揺動運動を生じ、中間軌道輪のＸ又はＹの何れかの一方向の振動と相殺され振動は消滅する。該バランサーの材料には好適な高比重材を用いれば省スペースになる。バランサーと偏心カムとは高速で摺接するが、バランサーの質量は６０ｇｒ程度で軽く、ＰＶ値は極めて低く、更に流体潤滑が構成され全く問題はない。更にバランサーは偏心カムで激しく加振されるので共振を生じないように適度の剛性を要するので、変形防止のためリブなどで補強する。
【０００７】  請求項２の課題の解決手段を以下に述べる。ローラの幾何学的転がり変位距離はスクロールメンバーの旋回半径の二分の一の距離に等しい、これに相当する偏心量を備えたカムを入力軸上に設け、保持器の内径に設けただ円穴の短径と系合する。保持器のだ円の内径の長径側は偏心カムとの干渉を防ぐために十分な隙間を設けておく。かくして保持器は入力軸の回転に伴ってＸ又はＹの方向のローラの転がる方向にのみローラの転動距離だけ変位することとなる。ローラの転がり距離と保持器の移動量が同期しているので、ローラに激しい振動衝撃が作用しても保持器でもってローラを常に正しい位置に矯正することができ、ローラのすべりを防ぐことができる。保持器の位置を制御する前記の偏心カムは、入力軸上に装設の前述の中間軌道輪のバランサ駆動用の偏心カムの両側にそれぞれＸ方向とＹ方向の９０°位相で配置する。  請求項３の課題の解決手段を以下に述べる。当該圧縮機の接ぎ手には、１内径側はスクロールメンバを駆動するクランク軸とクランク用のベアリングが装設されているので、内径の拡大が要求される。２外径側は圧縮機のハウジンの壁で制約されているので極力最小化が求められる。３更に前記の中間軌道輪の振動を抑制するバランサーを中間軌道輪の内径側に併設し、４しかもローラの高速の揺動追随を容易にするには慣性抗力の低減に有効な質量の小さな細いローラを用い、それに伴い定格荷重確保のためにローラを多量に配置できる広い転送面が必要である。５両面からのローラによる強圧に対し変形を防ぐに十分な高剛性の板厚を要し、６更には中間軌道輪の振動エネルギー軽減のため質量の軽減化、７更に中間軌道輪の内径に収容のバランサーには自転を禁止しつつＸ又はＹの何れか一方向の直動変位のみを許すガイド面を備え、８製造面では帯鋼板材からのファインブランキングによる打ち抜きプレス加工が容易な形状であること。９更には軌道輪の内側から潤滑油が強制給油されるようにポンピング作用を生ぜしめに有用な形状であること、などの９項目を同時に充足させるには、軌道輪の内側に装設のバランサーが一定の方向の直動運動するようにガイドされ、ローラの転送軌跡である四角形を連ねた必要最小限度の形状で、且つ内径を最大にし外径を最小にする、高剛性で且つ質量が最軽量となり、潤滑油の強制給油の機構の構成などを求めると、軌道輪の外郭が階段形状の稜線で成ることが最も好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  請求項１の実施の形態を以下に説明する。図２に実施の構成部材の積層配置状態を示す。図２の符号３の中間軌道輪の内径側には、バランスウエイト６が装設されており、その詳細を図５に示す。バランスウエイト６の内径は符号１７のだ円穴で構成され、短径は１８に示す部位であって偏心カム１０と摺接する。偏心カム１０は、入力軸１１の軸心１３に対してスクロールの旋回中心である１４の位置と反対の１２の軸心で固定してある。  図５で入力軸が一回転すると偏心カム１０も回転しバランサー６はバランサーの長穴１７で逃がしてあるのでＹ方向には変位せず、短径の１８のみで駆動されて中間軌道輪のガイド面２０に沿って図５では横のＸ方向に向かって直動し入力軸１１を中心にして中間軌道輪の変位と逆方向に変位する。中間軌道輪３の質量とバランサー６の質量が同じであれば変位エネルギは打ち消し合って消滅する。バランサーは中間軌道輪の内径近傍が望ましく、そのため薄肉で高比重材料を用いれば中間軌道輪の内側に支障なく収容可能に小型化できる。偏心カムの位置とバランサーの位置関係を図６  に示す。入力軸が矢印の２５の方向に回転するとバランサーは矢印２６の方向に変位し図の右端２７の位置に来た時が最大で入力軸の回転とともに戻る方に反転する。図８はバランサーを収容した側面の略視図である。バランサー６を駆動する偏心カム軸１１は入力軸からクランク軸受のハウジングの外周まで延長して、偏心カムの摺接面１０とバランサー６の内径と摺接する。図９はバランサーを軸方向に延長して幅広化して一層の小型化を可能にする実施の形態の側面の略視図である。【０００９】  請求項２の実施の形態を図７に示す。前記中間軌道輪の内側に収容したバランサーの変位駆動方法と同様に、保持器の位置決めとして保持器の内径を図７の如く短径４２と長径の４５で構成してある。偏心カム４１の偏心量は図７の４３，４４に示す如くローラの転動方向のＹ−ＹとＸ−Ｘ方向にそれぞれスクロールの旋回半径の１／２だけ偏心してある。かくして保持器７，８は偏心カム４１によってＹ方向に、又４８でＸ方向に入力軸の回転とともにスクロールの旋回半径の１／２だけ駆動され、ローラを常に正しい転がり位置に規制する。偏心カム４１、と４８は図８の如く中間軌道輪の内側のバランサー６を駆動する偏心カム１０を中央にして両側に４５、４６の如く設ける。  図９の実施例のごとく、バランサーが広幅の場合、保持器を駆動する偏心カムの装設が困難であるので、特開２０００−３４５９８２の如く保持器の外周に設けた楕円穴に旋回ガイドピンを摺接させて位置決めする。  請求項３の実施の形態を図４に示す、中間軌道輪の必要最小の受圧面は、軌道輪の両面のＸ方向に転送するローラとＹ方向に転送するローラの受圧部位を重ねて表示した図３の如くである。図３の符号の３０、３１、３２、３３，３４の如くローラによる受圧部位のみを連ねた階段状の形状で軌道輪を構成すると図４の如くである。当該形状は請求項１のバランサーをＸ方向にのみ変位させる図５に示すガイド面２０に好適で、更に帯鋼板材からプレス打ち抜きする場合、軌道輪３とバランスウエイト６とを同時に得るので材料歩留まりの点で経済効果をもたす。バランサーと中間軌道輪との相対揺動運動により、軌道輪とバランサーとの間に生ずる空間容積が図６の符号５３、５４の如く膨張収縮を繰り返すので潤滑油をポンピングして軌道面とローラ部に圧送する機能を得ることができる。
【実施例】
【００１０】請求項１の実施例の略視図を図２、図５、図６、図８、図９に示す。請求項２の実施例を図７図９に示す。請求項３の実施例を図２、図４、図５、図６示す。
【発明の効果】
従来困難とされていたカーエアコの冷媒を、無害のＣＯ２に切り替えるための技術課題に対して当該特許出願技術で全て解決する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】は従来の発明の特開２０００−３４５９８２の実施例略視図を示す。
【図２】は本発明技術の請求項１の実施例の略視図を示す。
【図３】は本発明技術の請求項３の補足説明の中間軌道輪のローラの圧力分布図である。
【図４】本発明の請求項３の実施の形態略視図である。
【図５】本発明の請求項１の実施形態の略視図。
【図６】本発明の請求項１、２の補足説明の略視図。
【図８】本発明の請求項１、２の補足説明の略視図。
【図７】は本発明の請求項２の保持器の位置決め装置の略視図
【図９】は本発明の請求項１の実施例の断面略視図
【符号の説明】
１、５・・・第一、第二軌道輪２・・・Ｘ方向転動ローラ３・・・中間軌道輪４・・・Ｙ方向転動ローラ６・・・バランサー部材７・・・Ｙ方向転動保持器８・・・Ｘ方向転動保持器１０・・・偏心カム１１、４０・・・入力軸１２・・・偏心カム中心１３・・・入力軸中心１５・・・中間軌道輪の案内ガイドピン１６・・・中間期道輪の旋回駆動ピン２０・・・中間軌道輪のバランサー案内面２、４、３３，３４・・・Ｘ、方向転動ローラ４１、４５、４６・・・保持器駆動偏心カム５１・・・クランク軸受５２・・・軸受ハウジング５３、５４・・・空間容積
【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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【図８】
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【図９】
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