(57)【要約】【課題】スクロール圧縮機の両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受の組み立てを容易にして安価に提供する。【解決手段】軸受単体では旋回する必要がないので、固定側と旋回側のガイド穴を重ねて偏心すると形成されるダ円のポケット穴に両頭円すいころを軽く圧入して保持器付きローラーとし、取り扱いを容易にする、運転作動前に偏心を解除する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受において、固定側と旋回側の旋回ガイド部材図４、の（３）と（４）を着脱可能な系合部材を用いて偏心させて系合し合成される略ダ円穴の内壁で両頭円すいころの外径を挟持して、図１のクランク軸（２０）と旋回側軸受（１５）を嵌合した時点で旋回ガイド部材（３）と（４）の前記系合を外す、両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。
【請求項２】
両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受において、二枚のガイド部材（３）（４）に軸方向に凸の偏心付与部材を設けて、前記ガイド部材（３）（４）の偏心付与部材を系合すると出来る略ダ円穴の内壁で、両頭円すいころの外径を挟持し、図１のクランク軸（２０）と旋回側軸受（１５）を嵌合した時点でガイド部材（３）（４）を軸方向に離反させて前記系合を解除する手段の両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。
【請求項３】
請求項１、及び請求項２の旋回ころ軸受において、二枚のガイド部材（３）（４）のポケット穴の軌道ワッシャと接する側の内径を小さくしたテーパー穴、若しくは前記穴の軌道ワッシャと接する側の端部に内径に張り出した鍔部、を形成して、転動ころを挿入したときに該張り出し部とのシメシロで両頭円すいころを挟持する手段の両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。
【請求項４】
求項１、及び請求項２の旋回ころ軸受において、固定側と旋回側の軌道ワッシャ（１）（２）を連結部材で分離不能に連結した両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  スクロール圧縮機、及び膨張機のころがり旋回継手に関する。
【背景技術】
【０００２】  空調用冷媒は、地球温暖化対策でＲ１３４ａから温暖化係数の低い二酸化炭素、炭化水素、新合成冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆなどに変更されつつとともに圧縮機も電動化並びに、高圧、小型化、高効率、低騒音と一層の省エネ化が求められる。その対応に好適とされる、スクロール式は、一対の渦巻き体を向き合わせて自転せずに旋回すると、冷媒を外側から吸い込み中心に向けて緩やかに圧縮するもので脈動が少なく簡素な構成を特徴とする。これの二酸化炭素冷媒用では渦巻き側面に、１０ＭＰ以上の圧縮反力で１トンものスラス反力が生じる。この反力を支えて旋回駆動するためには、自転させずに旋回駆動する旋回継手と、１トンもの偶力を伴ったスラスト荷重を支える軸受と、渦巻き羽根の先端のスキマも摩擦も共に限りなくゼロで摺接させて密封性を長期に渡り担保するための寸法安定性も求められる。【０００３】  因みに公開誌Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００７  １９  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｒｅｐｏｒｔによれば、当部位に背圧を印加して発生スラストと相殺させる普及のオルダム継手では、軸受け部位と渦巻き先端の摺動摩擦だけで圧縮損失の、３０％を占めると報じられている。その理由は軸受周辺が高負荷によるヒズミによる片当り、温度による膨張収縮、旋回直径がφ５〜６ｍｍと小いため高速の揺動振幅摺接下の油膜の形成力不足に起因する。当該軸受（継手）の役目は如何なる条件下でも、永続して渦巻きの先端のスキマがゼロ、摩擦がゼロで高剛性で安定した寸法精度を永続することであって、この１０年間に当部位の軸受のほか、自転阻止機構、渦巻き先端のチップシールの摩耗、対策に関して２０００件を越えるおびただしい数の対策案が出願されて来た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４６３９（旋回連結手段）
【特許文献２】特開平２０１１−１６８７５６（ころの保持方法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  当該圧縮機のスクロール羽根を自転を防止してトルクを伝達しつつ、スラスト荷重を摩擦を略ゼロで支える両頭の円すいころ軸受の原理は、二枚の円盤状部材の周上に複数の円形の穴を設けて穴の半径分偏心させて重ね合わせると略ダ円の穴ができる。このダ円穴に両頭円すいころ（以降転動ころ、若しくは、ころ、と呼称する）を挿入して旋回すると、ころは、自転軸が軌道平面に対して４５度傾斜して、ころの片側の頂点を固定側の旋回中心に、反対側の頂点を旋回側部材の旋回中心にしてピボットの転がりで旋回するもので、摩擦抵抗μが０．００１（実験値）になる。このとき旋回側と固定側はダ円穴のスラスト内壁と転動ころとが転がりキーになってスクロール羽根の旋回側と固定側の相対角度位置が正確に維持される、つまり高剛性の自転防止になる。従来のオルダム継ぎ手とスベリ軸受の組み合わせに比べて３０％の摩擦損失が軽減される。当該機構は米国で発明されてから３５年、国内外で幾度も試されたが、転動ころの安価な製法と、組み立て方法の二つの課題でいまだに実施に到っていない。【０００６】  前記の課題の一つである今回発明の組み立て方法について述べる。当該両頭円すいころをスクロール形に使用する場合、旋回半径が小さく転動ころのサイズは４〜５ミリまで小さくなる、同時に形状が著しく不安定で搬送中の僅かな振動、衝撃で一瞬にころの姿勢が乱れてころの円すいの頂点の向きが逆向きに反転する。軸受ユニット内で反転すると無負荷では発見し難くい、その上一度反転するともとに戻せないし然も目視出来ない奥方に位置する。【０００７】  これを克服するために先行技術文献の［特許文献１］特開平０９−４６３９（連結手段）及び特開平２０１１−１６８７５６が発明された。
前記特開平０９−４６３９は、軸受を搬送する際に、ころが脱落するのを防ぐため細い円柱状のピンにフランジと溝を付けた連結ピンで、ころが旋回できる状態に連結して軸受をユニット化した発明である。これの課題は、軌道面上に該連結ピンと、軌道ワッシャと旋回ガイド部材とを一体にするリベットで転動ころを収容するスペースが削がれ定格荷重が小さくなる。また軌道輪とガイド穴がリベットで固定されるため転動ころが軌道ワッシャの一点のみで永久に旋回するので局所陥没磨耗し軌道ワッシャの寿命が短い。更に部品数が多い上組み立てに手間取りコスト高であった。【０００８】  更なる欠点に、旋回ピンの連結部には大きなバックラッシュを余儀なくされる。このバックラッシュは、ダ円のガイド穴径を拡大するバラツキになる。このアソビは、スクロール羽根に遠心力が働いてスクロールの動的旋回外径の摺接精度、つまりガス漏れ対策上軸受側の旋回外径を意図的に大きくして逃がすことがある。この場合は軸受のガイド穴を幾分大きくするため、前記の略ダ円穴と転動ころとの遊び（隙間）は一層大きくなり転動ころは図９、のように傾いたり反転し易くなる。ダ円穴内でころが傾くと図１０、の８２、如く、ガイド穴のポケット周囲にころの外径エッジが乗り上げてポケット穴からころが脱落する。これらの理由で前記特開平０９−４６３９では実施困難であった。【０００９】  これを解消する手段に特開平２０１１−１６８７５６が発明された。これは前記連結ピンもリベットも不要にして、しかも転動ころの収容数を増やして軌道輪がコロの旋回でクリープ回転することで前記の局所磨耗を無くす発明である。その内容は転動ころを偏心側に仮留めホルダで押し付けて保持し、固定側と旋回側を分離した方式で、仮留めホルダを圧縮機の運転前にスライドさせて転動ころから遠ざけるもので、仮留めホルダをスライドさせるストロークを要し、背面に隣接するガイドポケット穴の間隔を広くすることから肝心の転動ころの収容数が制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、上記課題を解決するもので
請求項１、の手段について述べる。両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受において、固定側と旋回側の旋回ガイド部材図２、の（３）と（４）を着脱可能な系合部材を用いて偏心させて系合したときに出来る合成の略ダ円穴の内壁で、両頭円すいころの外径を挟持して、図１のクランク軸（２０）と旋回側軸受（１５）を嵌合した時点で旋回ガイド部材（３）と（４）の前記系合を外す、両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。【００１１】  請求項２、の手段について述べる。請求項１の旋回ころ軸受において、二枚のガイド部材（３）（４）に軸方向に凸の偏心付与部材を設けて、前記二枚のガイド部材（３）（４）の偏心付与部材を系合すると出来る略ダ円穴の内壁で、両頭円すいころの外径を挟持し、図１のクランク軸（２０）と旋回側軸受（１５）を嵌合した時点でガイド部材（３）（４）を軸方向に離反させて前記系合を解除する手段の両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。【００１２】  請求項３、の手段について述べる。請求項１の旋回ころ軸受において、二枚のガイド部材（３）（４）のポケット穴の軌道ワッシャと接する側の内径を小さくしたテーパー穴、若しくは前記穴の軌道ワッシャと接する側端部に内径に張り出した鍔部、を形成して転動ころを挿入したときに該張り出し部とのシメシロで両頭円すいころを挟持する手段の両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。【００１３】  請求項４、の手段について述べる。請求項１の旋回ころ軸受において、固定側と旋回側の軌道ワッシャを連結部材で分離不能に連結した両頭円すいころを用いた旋回ころ軸受。
【発明の効果】
【００１４】  転がり接触特有の高い剛性と極端な貧潤滑にも耐え、ミスト潤滑でも摩耗が無く、コンタミ、ミスアライメント、周囲の熱変形にも対応できる。しかも旋回側と固定側の渦巻き先端の密封シールの摺接部のクリアランスを高い精度で微細にコントロール出来るので漏れによる効率低下が防げる。【００１５】  ［特許文献１］特開平９−４６３９  ［特許文献２］特開平２０１１−１６８７５６に比べて偏心付与部材、旋回ガイド部材、軌道ワッシャ全てが薄板からのプレス打ち抜き製法で得られるので格段の低コスト、と定格荷重の増大、超寿命が得られその経済効果が大きい。組み立てに置いては、転動ころのサイズが幾ら小さくても、ガイドポケット穴に軽く圧入埋め込むだけで済み、穴の緊迫力で保持されるので自動組み付けが容易で搬送中の衝撃で姿勢が乱れることがない。従って転動ころを無制限に配置出来るので、炭酸ガス冷媒使用の給湯器、カーエアコン等の空調機の静音、効率改善、超寿命化、コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】当発明のスクロール羽根への装着実施例側面略視図
【図２】当発明の請求項１，４の分解、構成外観略視図
【図３】当発明の請求項２、の保持方法説明４方向の断面図
【図４】請求項２の偏心付与部材の実施例外観略視図
【図５】請求項２、の実施側面図
【図６】請求項２、の組み立て後の相関断面図
【図７】請求項３のバーリング実施例断面図
【図８】請求項２、の旋回ガイド部材バーリング成形実施例外観略視図
【図９】ダ円穴のスキマところの姿勢説明図
【図１０】請求項４の連結部材サークリップ方式実施例外観略視図
【図１１】特開２０００−２４９１３９（特許３６３２１９５号）実施例断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】  請求項１の実施形態を説明する。
当該旋回ころ軸受の構成部品は、転動ころ、軌道ワッシャ、及びガイド部材から構成され、軌道ワッシャ、及びガイド部材はＳＫ−５鋼板材をプレスで打ち抜いた後焼き入れ焼き戻しでＨＲＣ硬さ６０にする。転動ころは、ＳＵＪ−２軸受鋼の線材にＶ溝を成形し焼き入れ焼き戻しで硬さＨＲＣ６５にした後、成形砥石で仕上げ研削して、真円度０．００１ｍｍ、相互差０．００２ｍｍ、斜面の母線の平行度を０．００１ｍｍ以下にする。課題解決の要めは、当該軸受は圧縮機に組み付ける前の状態では旋回可能にする必要性が全く無い点である。転動ころの外周を旋回ガイドのポケット穴を旋回半径分偏心させて重合したときに出来る略ダ円穴の内壁で転動ころを弾性を伴った緊迫力で保持する、こうすると組み立て作業は、ころを順番にダ円穴に埋め込むだけで、ころのサイズが小さくても容易に出来る。ころの相互差も自動的に２ミクロン以下に揃うし、扱い易いＪＩＳ規格の保持器付ローラーの形式になる。更に二枚の軌道輪で図３、のように二方向から挟んで分離不能に連結すれば搬送中の如何なる衝撃、振動にも耐える。
【００１８】  その手順は、図２に示す偏心付与部材（５、５ａ）で旋回側と固定側（３）（４）のガイド用ポケット穴を相対的に偏心側に寄せてダ円穴内壁にころを圧着させると同時に軌道輪ワッシャ（１）と（２）で二方向から挟んで四方から図３、の断面図のように拘束し固定する。二枚の軌道ワッシャ（１）（２）は、分離しなように断面がコの字形のフランジ付きの円筒状連結部材図２、図５、または図１０、のクリップで連結する。このユニット状態にした軸受体の図２、図５、を、図１のごとく圧縮機の旋回渦巻き羽根１６と固定側部材１７、の間にネジで装着する。
【００１９】  この手順では必然的に先に旋回側渦巻き羽根の中心の図１のベアリング（３０）の内径にクランクシャフト（２０）が嵌合するので、５、の偏心付与はベアリング（３０）に引き継がれて、５，５ａ、５ｋは不要になるので外して再利用する。修理点検時は、分解前に前述の偏心付与部材（５、５ａ）を再装着して転動ころをダ円穴で挟接して置く。従って図２、図５の偏心付与部材５、は仮留めが目的で着脱を容易にする。また、図５の偏心付与部材５ｋ、の使用材料は弾性体、樹脂製が好ましい。また、ガイド部材（３）（４）のポケット穴とキー溝５ｄは、一つの金型でプレス成形し、図４のように左右対象にすることで共通になる。
【００２０】  請求項２、の実施形態は、請求項１の旋回ころ軸受において、二枚のガイド部材（３）（４）に凹凸を設けて互いに噛み合って系合することで（３）（４）に偏心を付与する、（図４、では、左の円盤の端にピアシング穴８５、とエンボス加工の突起８６ａ、を、Ｘ−Ｘの線上に並べて設ける）この場合（３）を裏返すと（３ａ）＝（４）共通になる。（４）を（３）に対して旋回半径のｒ寸法だけＸ方向にずらして（３）の上に重ねてプレスで加圧すると、（３）の穴８５、と（４）の突起８６ａ、（（３）の突起８６、と（４）の穴（８５ａ）が噛み合って嵌合して（３）と（４）は合計４個の突起で接着されて一体化してポケット穴で略ダ円穴が形成される。このダ円穴（図３、の左下図）のように両頭円すいころを軽いシメシロで圧入する。するとガイド部材と転動ころとで構成される、保持器付ローラー、になる。更にこの保持器付ローラーは軌道ワッシャー（１）、と（２）に挟まれて連結部材（６）で軸受ユニットになる。出来た軸受をスクロールの本体カバー（１７）に円周一部から露出するネジ穴（５２）を通してネジ４９ａ，４９ｂ、で固定する。その後にカバー（１７）のクランク軸（２０）をスクロール羽根の中心のベアリング（１５）に嵌合して（４）を旋回羽根背面にネジ穴図２の（５２）を通してネジ（４９）を締めて固定する。ネジ（４９）を締めるに連れて前記のエンボス突起（８６）はピアシング穴（８５）から抜けて（３）（４）の接着が離れて偏心付与が解除される。ネジはエンボス突起に隣接させてネジの締め付け力によるガイド部材（３）（４）の変形を防ぐ。請求項２では、（３）（４）は自己接着の保持で請求項１の偏心付与の別部材を要しない。
【００２１】  請求項３、の実施形態は、
一つのプレス金型で成形したガイド部材（３）（４）は、固定側を表に旋回側を裏返して共通使用する。ポケット穴の内径をテーパー穴にする加工方法は、下穴加工後にテーパーのパンチを入れて直径で０．１ｍｍ程の差んｐテーパー穴にする（図省略）。ころ止めの張り出し部位を形成する方法はポケット穴をパンチで抜く際にダイの径を大きくしてバリを出し、次工程で逆方向から小径パンチでバリを押し返して余肉を内径側に張り出す。次のパンチで張り出し量を調節する。張り出し量は０．１ｍｍ程度で、転動ころとの弾性シメシロは弾性で逃げるので数ミクロンになる。旋回ガイド部材が軌道ワッシャに密着すると、図３の右下拡大図のように張り出した部位は転動ころの外周のＲ面の位置になるので干渉しない。
【００２２】  請求項４の実施形態は、前述の連結部材は、強度を取り扱い中の分解防止が目的で強度を要しないので、安価な樹脂、若しくは鋼板製の図１０に示すＣ形サークリップでよい。連結の目的は前述の通り、軌道ワッシャが回転方向に自由に動き、且つ取り扱い中のバラケ防止であって、何ら強度は要しない。例えば連結部材の代わりに旋回側の軌道ワッシャの内若しくは外径をＬ字形に折り曲げて固定側のワッシャを偏心可能に抱くように連結しても良い（図省略）、連結部材の装着は、軸受の内径、外径の何れでもよい。
図２、図５、の連結部材（６）及び図１０、は軸受ユニットに取り付けたまま圧縮機本体のケーシングに挿入される。こうすると圧縮機の修理点検時にケーシングから軸受と渦巻き羽根を一体で抜き取れるので軸受がバラけずに済む。そのため連結部材６には運転中の潤滑油補給のための連通穴６ｃを設ける。
【００２３】  図２の連結部材軌道ワッシャの延命を図る目的とバラケ防止である。６、で連結すると軌道輪は回転方向には自由なので転動ころの差動すべり（１回転当たり１〜２ミクロン）に連れ回りしてクリープ回転する。これによってコロの接触面は満遍なく移転し全域に分散するので局所疲労剥離がなく軌道輪を大幅に延命させることができる。連結部材６、の強度は旋回スクロールを抜き取る際の重量約０．５キロの重さに耐えればよく、断面がコの字形のポリエチレンなど安価樹脂製でよい。
また連結する部材のフランジの片方を図５のように薄板円板（６ａ）にして、スナップリング（６ｂ）で着脱してもよい。
【００２４】  図２、図５、の偏心付与部材（５）は、ガイドポケット穴の壁エッジ（８）に（５）のフック部（５ｂ）を引っ掛けて、片方の端面５ｃ、をガイド部材４の外周に押し当てて５の湾曲した箇所（５ａ）の弾性反力で押し付けて固定するもので、ポリアセタール樹脂製で着脱を容易にし、軸受とクランク軸が嵌合した後に取り外す。
【００２５】  圧縮機の修理点検で分解する手順は、ケーシングから軸受と渦巻き羽根が連結部材で一体化されたサブアッシを抜き取った後、止めネジ（５２）を外して渦巻き羽根から軸受を取り外し、転動ころを偏心側に押し付けるストッパ部材（５）のフッく部５ｂを、ガイド穴の端部（８）にクリップで挟むように偏心側に押し付けてセットする。
【００２６】  連結部材は、図５の如く断面がコの字形が好ましく軌道ワッシャ二枚とガイド部材二枚の計４枚を、軌道ワッシャのクリープ回転が妨げられない程度に固定するもので、樹脂製円環若しくは薄板バネのＣ形サークリップ図１０、が好ましい。
また組み立て手順によっては連結部材は必ずしも一体品でなく図５の如く止め輪を用いて分解可能にも出来る。
【実施例】
【００２７】（実施例１）、請求項１、の図２、の偏心付与部材符号５にはガイド部材３、４、を相対変位させるだけの機能を図示したが、請求項４、に記載の連結部材を使用せず代わりに、当該偏心付与部材５を内径方向に延長して軌道ワッシャ１，２、をも同時に抱き挟む方法でもよい（図省略）、当該偏心付与部材５、は装置に組み付けた後は不要になるので取り外すが、装置を分解点検する際は先に偏心付与部材を再度軸受に装着してから分解する。【００２８】（実施例２）請求項２、のガイド部材３，４、を一個の金型で成形する場合は、図４の左に示す模式図のようにエンボスの突起８６、の前後に突起が嵌るピアシング８５、をＸ−Ｘ線上に一列に設けて、これをガイド部材（３）に使用、（３）を裏返して（４）に流用する。（４）を（３）に対して旋回半径だけずらして（３）、の上に重ねると（３）（４）の合成でダ円穴が出来る。図４、の右にその断面図を示す。そのまま加圧するとエンボスとピン穴が１〜１．５ｍｍのストロークで僅かなシメシロで嵌合あれ３、４、が一体化する。この状態で転動ころをダ円穴に挿入してローラーユニット化して相手側に、３，４をビス４９ａ，４９ｂで締め付けるとビスのストロークでエンボスとピン穴は強制的に離れて（３）（４）の系合が外れて転動ころは挟持拘束から解かれる。この場合も軌道輪（１）（２）二枚は一体に連結部材（６）で連結されている。【００２９】（実施例３）図８、に前記エンボスの代わりにバーリング加工で円柱を形成する実施例を示す。円柱の先端にリブの凸部を設けて、抜け留めのスナップ効果をもたらすとともに、円柱成形のための下穴加工時にスリット５７，５８を設けて先端が系合して出来るダ円の寸法バラツキを弾性で吸収し挟持する。バーリング及びエンボス成形時の寸法関係の実施例を述べると、旋回ガイド（３）、（４）の板厚を１．０ミリとし、旋回径がφ９ミリの場合転動ころの一辺の長さは４．５ｍｍ（＝旋回半径ｒ）になる、偏心付与の円柱の（エンボスの高さ）高さは、板厚よりも１ｍｍ高くして置く、こうすると系合時の接触長さ（ラップ長さ）は１ｍｍになる。この寸法関係で旋回ガイド部材（３）（４）を本体にネジで固定すると旋回ガイド部材（３）（４）は、転動ころの幅いっぱいまで広がって前記の系合ラップしている長さ、１ミリが外れて偏心付勢は解除される。この時は既にスクロール旋回羽根中心の軸受とクランク軸に偏心付与が引き継がれいる。
（実施例４）偏心付与部材は、その他の方法として図７に示す折り曲げた爪でもよい。【００３０】（実施例５）請求項４、の連結部材の代わりに、旋回側の軌道ワッシャの内径若しくは外径を断面がＬ字形の絞り加工でボスを作り、固定側のワッシャを偏心出来るように余裕を持たせてボスの先端で支えて連結しても良い（図省略）、連結部材の装着は、軸受の内径、外径の何れでもよい。
（実施例５）請求項４、の実施例のサークリップ式の連結部材を図１０、に示す。
【産業上の利用可能性】
【００３１】二酸化炭素冷媒などのヒートポンプ、膨張機、の、高速、高圧のスクロール圧縮機の渦巻き先端の気密性を維持し、ころがり接触で摺動摩擦を下げる、長寿命のコロガリ継手。
【符号の説明】
【００３２】１、２‥軌道ワッシャ
３，４  旋回ガイド部材
５‥偏心付与部材
５ｄ、５ｅ‥キー溝、
６‥連結部材
７‥両頭円すいころ転動体
４０‥ガイド穴バーリング加工
４９‥止めネジ
５７、５８‥弾性スリット
５９‥旋回半径ｒ
６０ａ‥エンボス旋回付与部材
６３‥偏心付与爪
８０‥系合長さ（ラップ長さ）
８５‥ピアシング穴
８６‥エンボス突起
９０‥ころ止め
【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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【図１０】
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【図１１】
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