(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に偏心回転運動を行なう一対の軌道輪の相互に対向する位置に所要数の環状の軌道溝を形成し、上記の対向する軌道溝間にボールを介在し、上記各軌道溝の溝底ピッチ円直径を上記回転運動の偏心量より小さく設定し、上記軌道溝を形成する溝凹部の内周端の溝底基準高さａを一定に設定してなるスラスト玉軸受において、上記軌道溝を形成する溝凹部と外周肩部との変曲点における外周端の溝底基準高さｂを、上記溝凹部と内周肩部との変曲点における内周端の溝底基準高さａより大に設定したことを特徴とするスラスト玉軸受。
【請求項２】
上記の外周端の溝底基準高さｂを、負荷時における上記ボールの接触楕円が上記溝凹部外に逸脱しない大きさに設定したことを特徴とする請求項１に記載のスラスト玉軸受。
【請求項３】
上記の各軌道輪に形成された軌道溝の断面形状が、中央凸部を中心としてその両側に対称形に形成され、その片側における断面形状が円弧状の溝凹部と、その溝凹部の外周端及び内周端、上記外周端の外側に連続した外周肩部、並びに上記内周端の内側に連続し上記中央凸部の頂部に至る間の内周肩部により規定され、上記外周肩部の外側の平坦部を上記中央凸部より高く形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト玉軸受。
【請求項４】
上記外周端が上記溝凹部と外周肩部の間の変曲点上にあり、また上記溝凹部の内周端が上記溝凹部と内周肩部の間の変曲点上にあることを特徴とする請求項３に記載のスラスト玉軸受。
【請求項５】
上記溝凹部の断面形状が、該溝凹部の溝底に立てた法線上の一点から該法線の両側を見た同一角度の２点における曲率が同一である形状をなすことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項６】
上記溝凹部の断面形状が円弧又は楕円円弧であることを特徴とする請求項５に記載のスラスト玉軸受。
【請求項７】
上記の各軌道輪が鋼板製であり、絞り加工により上記の軌道溝が形成され、上記軌道溝を形成した軌道輪の表層に表面硬化処理が施されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項８】
上記のボールをステンレス鋼又はセラミック材により形成したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクロール圧縮機における旋回スクロール部材と静止スクロール部材のように、相対的に偏心回転運動を行なう二つの部材間に介在されるスラスト玉軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機に用いられるスラスト玉軸受として、例えば特開平１０−８９３５０号公報に開示されたものが知られている。この場合のスラスト玉軸受は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、相対的に偏心回転運動を行なう一対の軌道輪１、２の対向する位置に、周方向に一定ピッチで所要数の環状の軌道溝３、４を形成し、その対向する軌道溝３、４間にボール５を介在したものである。ボール５の直径をｄｗで示す。ボール５の材質は軸受鋼である。
【０００３】
上記の一方の軌道輪１は、静止スクロール部材７に固定されたフレーム８に取付けられ、他方の軌道輪２は、上記の軌道輪１と相い対向して旋回スクロール部材６に取付けられる。
【０００４】
旋回スクロール部材６と静止スクロール部材７には、それぞれ相互に嵌合する螺旋隔壁９、１０が設けられ、その隔壁９、１０間に圧縮室１１が形成される。上記の旋回スクロール部材６に偏心量ｅをもって回転する偏心回転軸１２が連結される。上記の軌道溝３、４の溝底ピッチ円直径ｄは上記の偏心量ｅとほぼ等しく設定して、上記の圧縮室１１において所定の圧縮比を得るようにしている。上記の各軌道輪１、２は、通常はプレス成形により形成される。
【０００５】
上記のスラスト玉軸受は、圧縮作用に伴うスラスト荷重を支持すると共に、旋回スクロール部材６の自転を防止する機能を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５は上記の軌道輪１の部分の拡大図であり、環状の軌道溝３を形成する溝凹部１３の外周端１４の外側に外周肩部１５が形成され、その外周肩部１５の外側は平坦部１７になっている。また、内周端１４’の内側から中央凸部１６の頂部に至る間に内周肩部１８が形成される。上記の軌道溝３の断面形状は、中央凸部１６の頂部を中心として左右対称形であり、その中央凸部１６の頂部と平坦部１７の高さは一定である。また、外周端１４及び内周端１４’の溝底を基準とした高さ（以下、溝底基準高さという。）ａは、両方とも等しい高さに設定される。
【０００７】
この種の軸受の溝底ピッチ円直径ｄは、ボール直径ｄｗより小さく形成されるが、更に軸受全体の小型化と長寿命化のためｄｗとｄの比ｄｗ／ｄをできるだけ大きくとることが要求される。寿命面からボール直径ｄｗが決まると、前記の圧縮比を所定の大きさに維持しつつ、溝底ピッチ円直径ｄを少しでも小さくする必要がある。
【０００８】
しかし、溝底ピッチ円直径ｄを一定以下に小さくすると、中央凸部１６の頂部の高さが設計上低くなるばかりでなく、製造時のプレス工程においてその頂部が丸くなり一層低くなる傾向がある。その上、溝位置の加工精度が低いとボール５の接触楕円Ａが符号Ｂで示すように中央凸部１６の内周肩部１８に乗り上げ、この部分に面圧が集中して軸受寿命の低下をもたらす原因となる。
【０００９】
従って、溝底ピッチ円直径ｄは溝位置の加工精度による寿命低下をもたらさない範囲内においてできるだけ小さく設定され、その大きさに基づき内周終端１４’の溝底基準高さａも一定高さに設定される。
【００１０】
ここに接触楕円というのは、負荷時においてボール５との接触によって生じる軌道溝３上の弾性変形に伴う楕円形の接触痕を言い、この接触楕円が外周肩部１５や内周肩部１８に乗り上げるような設計は軸受寿命の観点から避けなければならない。
【００１１】
このため、前記の溝底ピッチ円直径ｄを小さく保ち、しかも軸受寿命を低下させないようにするために、溝底ピッチ円直径ｄを前記の偏心量ｅより小さく設定することが有効な手法であるとする提案がある。この手法によると、ボール５が軌道溝３の外周肩部１５側に片寄って転走し、中央凸部１６側から離れるために、接触楕円Ａが内周肩部１８に乗り上げることが防止される。
【００１２】
しかしながら、今度は接触楕円が外周肩部１５上に乗り上げることがあり（図５の符号Ｃ参照）、乗り上げた部分において面圧が高くなり、軸受の短寿命の原因となる。
【００１３】
なお、以上と同じことは、軌道輪２についても言えることである。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、溝底ピッチ円直径ｄを偏心量ｅより小さく設定する手法を採用する一方、接触楕円の外周肩部への乗り上げ問題を解決し、スラスト玉軸受の長寿命化を図ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、相対的に偏心回転運動を行なう一対の軌道輪の相互に対向する位置に所要数の環状の軌道溝を形成し、上記の対向する軌道溝間にボールを介在し、上記各軌道溝の溝底ピッチ円直径を上記回転運動の偏心量より小さく設定し、上記軌道溝を形成する溝凹部の内周端の溝底基準高さａを一定に設定してなるスラスト玉軸受において、上記軌道溝を形成する溝凹部の外周端の溝底基準高さｂを、上記内周端の溝底基準高さａより大に設定した構成としたものである。
【００１６】
上記の構成によると、ボールは溝凹部の溝底ピッチ円より外側に片寄って転走するが、溝凹部の外周端の溝底基準高さｂが、通常の高さである内周端の溝底基準高さａより大に設定されているので、負荷時において接触楕円が外周端の外へ逸脱する傾向を抑制することができる。
【００１７】
上記外周端の溝底基準高さｂを、負荷時における上記ボールの接触楕円が上記溝凹部外に逸脱しない大きさに設定した構成をとることができる。この構成によると、接触楕円の溝凹部外方への逸脱を確実に防ぐことができる。
【００１８】
また、上記の各軌道輪に形成された軌道溝の断面形状が、中央凸部を中心としてその両側に対称形に形成され、その片側におけ断面形状が円弧状の溝凹部と、その溝凹部の外周端及び内周端、上記外周端の外側に連続した外周肩部、並びに上記内周端の内側に連続し上記中央凸部の頂部に至る間の内周肩部により規定され、上記外周肩部の外側の平坦部を上記中央凸部より高く形成した構成をとることができる。
【００１９】
この場合において、上記外周端が上記溝凹部と外周肩部の間の変曲点上にあり、また上記溝凹部の内周端が上記溝凹部と内周肩部の間の変曲点上にある構成をとることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。実施形態のスラスト玉軸受は、従来の場合と同様に、一対の軌道輪１、２の対向する位置に、一定ピッチで所要数の環状の軌道溝３、４を形成し、その相い対向する軌道溝３、４間にボール５を介在したものである。
【００２１】
上記のスラスト玉軸受は従来の場合（図４（ａ）参照）と同様に、スクロール圧縮機に使用され、軌道輪１が静止スクロール部材と一体の部材に取付けられると共に、軌道輪２が旋回スクロール部材に取付けられる。軌道輪２は軌道輪１に対して、偏心量ｅで偏心回転される。上記の軌道溝３、４の溝底ピッチ円直径ｄは、上記の偏心量ｅより若干小さく（例えば、５％以下）設定される。
【００２２】
図２は一方の軌道輪１の軌道溝３の部分の拡大図である。基本的な構成は前述の従来例と同様であり、内周端１４’の溝底基準高さａ，中央凸部１６の高さとその形状は従来と同じであるが、平坦部１７は中央凸部１６よりｃだけ高く形成され、また外周端１４の溝底基準高さｂは、上記の高さａよりも大に形成されている。具体的には外周端１４の溝底基準高さｂは、負荷時におけるボール５の接触楕円Ａが溝凹部１３の外周端１４の外へ逸脱しない大きさに設定される。
【００２３】
上記の外周端１４は、溝凹部１３と外周肩部１５の間の変曲点上にあり、同様に、内周端１４’は、溝凹部１３と内周肩部１８の間の変曲点上にある。
【００２４】
上記の溝凹部１３の形状（外周端１４と内周端１４’間の形状）としては、図３（ａ）（ｂ）に示すような形状がある。
【００２５】
図３（ａ）は一定の曲率Ｒを有する曲線からなる形状である。言い換えれば、溝底Ｃに立てた法線Ｌ上の一点Ｐから、その両側を見た場合の同一角度θの２点における曲率が等しい形状であり、且つその曲率はθの大きさにかかわらず一定Ｒである。
【００２６】
図３（ｂ）場合の溝凹部１３の形状は、溝底Ｃに立てた法線Ｌに一致する短径を有する楕円の一部をなす楕円円弧と一致する形状である。言い換えれば、上記の法線Ｌ上の一点Ｐからその両側を見た場合の同一角度θの２点における曲率が等しい形状である。但し、この場合は角度θが異なると曲率が異なる点で前記の場合と相違する。
【００２７】
以上は一方の軌道輪１について述べたが、他方の軌道輪２についても同じことがいえる。
【００２８】
上記のように構成すると、負荷時においてボール５が溝底ピッチ円より外側を偏心量ｅの直径で転走することになるが、溝凹部１３の外周端１４側の溝底基準深さｂが比較的大きく形成されているため、接触楕円Ａが外周端１４の外側に逸脱することが避けられる。
【００２９】
なお、上記の軌道輪１、２は鋼板製であり、各軌道溝３、４は絞り加工により形成され、また軌道溝３、４が形成された面は、ずぶ焼き、浸炭処理、高周波焼入れ処理等により表面硬化処理が施される。ボール５の材質は、脆性剥離を防止する観点からステンレス鋼材、又はセラミック材が望ましい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明は偏心回転運動を行なう一対の軌道輪に設けられた所要数の環状の軌道溝の溝底ピッチ円直径ｄを、偏心回転の偏心量ｅより小さく設定することにより軸受の長寿命化を図った場合において、ボールの転走位置が溝外周側に寄ることによって接触楕円が溝凹部から逸脱する問題を、溝凹部の外周端の溝底基準高さｂを、内周端の溝底基準高さａより大きく設定することにより解決したものである。
【００３１】
従って、この発明によると、スラスト玉軸受の小型化と共に、その長寿命化をはかることができる。
【００３２】
また、軌道輪を絞り加工により形成することにより、機械加工の困難な断面形状の環状軌道溝を有しながら、容易に加工が行え、コストの低減をはかることができる。
【００３３】
さらに、軌道溝を形成した軌道輪の表層に表面硬化処理層を施すことにより、耐摩耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）実施形態の一部拡大断面図
（ｂ）同上の軌道輪の平面図
【図２】実施形態の一部拡大断面図と一部拡大平面図
【図３】（ａ）（ｂ）軌道溝の形状の説明図
【図４】（ａ）従来例の使用状態の断面図
（ｂ）同上の軌道輪の平面図
【図５】従来例の一部拡大断面図と一部拡大平面図
【符号の説明】
１  軌道輪
２  軌道輪
３  軌道溝
４  軌道溝
５  ボール
６  旋回スクロール部材
７  静止スクロール部材
８  フレーム
９  螺旋隔壁
１０  螺旋隔壁
１１  圧縮壁
１２  偏心回転軸
１３  溝凹部
１４  外周端
１４’  内周端
１５  外周肩部
１６  中央凸部
１７  平坦部
１８  内周肩部
【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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