JP2001074043A - 偏心スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏心スラスト軸受において、動作円滑性に優れ
かつ軸受負荷容量の増大に対応できる構造とすること。 【解決手段】偏心スラスト軸受１０では、保持器１４の
扇形窓１６，１７に多数のボール１５群を周方向に連続
的に隣接して配置した状態で保持させてなるボールユニ
ット１３を有するものとし、いわば総玉軸受のような形
態としている。これにより、ボール１５の使用数を可能
な限り多くできるようになるから、従来のボール使用タ
イプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に
増大できるようになる。また、旋回スクロール部材３の
偏心旋回運動がボール１５群による転動動作によりサポ
ートされることに伴い、当該旋回スクロール部材３の動
きが円滑となる。

Description

【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
圧縮機などにおける偏心旋回運動を支持する偏心スラス
ト軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール圧縮機では、フレーム
に対して偏心旋回運動する旋回スクロール部材を偏心ス
ラスト軸受を介して支持するようになっている。

【０００３】この種の偏心スラスト軸受は、例えば特開
平１１−９３９５０号公報や特開平１０−１８４６７６
号公報に示すように、２枚一対のレースの各内面におけ
る円周数カ所に設けられる円形軌道溝内に、転動体を１
つずつ旋回転動可能に配設した構成になっている。

【０００４】前者の公報では、転動体としてボールを用
いており、また、後者の公報では、転動体としてそろば
ん玉のようないわゆる両円錐ころを用いている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ボールを用いた従
来の偏心スラスト軸受では、動作円滑性に優れているも
のの、ボールの使用数が限られるために、軸受負荷容量
を増加するうえで限界がある。一方、上記両円錐ころを
用いた従来の偏心スラスト軸受では、軸受負荷容量の増
加に対応しうるものの、両円錐ころと円形軌道溝との摺
動部位が多いために、旋回スクロール部材の動作円滑性
が低下することが指摘される。

【０００６】このような事情に鑑み、本発明は、偏心ス
ラスト軸受において、動作円滑性に優れかつ軸受負荷容
量の増大に対応できる構造とすることを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明第１の偏心スラス
ト軸受は、偏心旋回運動する可動部材と、この可動部材
の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装される
もので、両部材間に偏心回転可能に介装されるボールユ
ニットを有し、このボールユニットが、円周少なくとも
２カ所を除いて軸方向に貫通する扇形窓を有する円環状
の保持器と、この保持器の各扇形窓内に周方向に隣接し
て転動可能に収納保持される多数のボールとを含み、前
記保持器における少なくとも２カ所の連接部と前記固定
部材において前記連接部に対応する部位とに対して、支
軸とそれに遊嵌される円形凹部とが振り分けて設けられ
ている。

【０００８】この構成では、いわば総玉軸受のような形
態としているから、ボールの使用数を可能な限り多くで
きるようになって、従来のボール使用タイプの偏心スラ
スト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅に増大できるよう
になる。また、従来例のようにボールや両円錐ころを円
形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でなく、可
動部材や固定部材に対してボール群を転動させる形態に
しているから、可動部材の回転抵抗を低減できるように
なる他、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても
動作円滑性ならびに耐摩耗性が向上する。さらに、ボー
ルユニットの保持器と固定部材とに対して設ける円形凹
部と支軸とによりボールユニットの偏心転がり範囲を規
制するようにしているから、ボールユニットが２つの部
材間からはみ出さないように拘束される。

【０００９】本発明第２の偏心スラスト軸受は、偏心旋
回運動する可動部材と、この可動部材の軸方向に対向配
置される固定部材との間に介装されるもので、前記可動
部材に固定される可動側レースと、固定部材に固定され
る固定側レースと、両レース間に偏心回転可能に介装さ
れるボールユニットとを有し、前記ボールユニットが、
円周少なくとも２カ所を除いて軸方向に貫通する扇形窓
を有する円環状の保持器と、この保持器の各扇形窓内に
周方向に隣接して転動可能に収納保持される多数のボー
ルとを含み、前記保持器における少なくとも２カ所の連
接部と前記固定部材において前記連接部に対応する部位
とに対して、支軸とそれに遊嵌される円形凹部とが振り
分けて設けられている。

【００１０】この構成では、レースを備える点を必須と
したものであり、基本的な作用は上記第１の偏心スラス
ト軸受と同様である。

【００１１】本発明第３の偏心スラスト軸受は、上記第
１または第２の構成において、前記保持器における少な
くとも２カ所の連接部が、ほぼ１８０度対向する位置に
設置されている。

【００１２】この構成では、上記第１または第２の構成
において保持器の連接部をバランスよく配置するように
したものであるから、固定部材や固定側レースの径方向
全方位に対するボールユニットの動きをほぼ均等にでき
るようになる。

【００１３】本発明第４の偏心スラスト軸受は、上記第
１ないし第３のいずれかの構成において、前記可動部材
あるいは可動側レースにおいて前記円形凹部に対応して
同一の円形凹部が設けられており、前記支軸が、前記可
動部材あるいは可動側レースに設けられてある円形凹部
に対しても遊嵌させられる。

【００１４】この構成では、固定部材や固定側レースの
径方向全方位に対する可動部材や可動側レースの動きを
規制するようにしたものであるから、可動部材や可動側
レースの偏心旋回運動の軌跡が安定するようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。

【００１６】図１ないし図６に本発明の実施形態１を示
している。図１は、スクロール圧縮機の断面図、図２
は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、図３は、偏心スラ
スト軸受の内部構成を示す平面図、図４は、図３の
（４）−（４）線断面の矢視図、図５は、図４において
可動側レースを偏心させた状態を示す図、図６は、偏心
スラスト軸受の動作説明に用いる模式図である。

【００１７】図例のスクロール圧縮機１は、一般的に周
知の構成であり、例えばモータ軸などの回転軸２を回転
駆動して、その軸端の偏心軸部２ａに連結されてある旋
回スクロール部材３を偏心旋回運動させることにより、
旋回スクロール部材３と固定スクロール部材４との間の
圧縮室容積を変化させて圧縮室内の流体の圧縮を行うも
のである。

【００１８】なお、回転軸２は、フレーム５に対して２
つの転がり軸受６，７を介して支持されており、また、
回転軸２の偏心軸部２ａは、旋回スクロール部材３の円
筒形ボス部３ａに対して転がり軸受８を介して嵌入装着
されている。さらに、旋回スクロール部材３とフレーム
５との間には、旋回スクロール部材３の偏心旋回運動を
支持するための偏心スラスト軸受１０が配設されてい
る。

【００１９】この実施形態では、上述した偏心スラスト
軸受１０の構成に特徴があるので、以下で詳細に説明す
る。

【００２０】偏心スラスト軸受１０は、上下２枚のレー
ス１１，１２の間にボールユニット１３が非分離に介装
されている。

【００２１】上側のレース１１は、旋回スクロール部材
３の下面に固定状態で取り付けられており、また、下側
のレース１２は、フレーム５の上面に固定状態で取り付
けられている。このような関係により、上側のレース１
１は、旋回スクロール部材３と一体に偏心旋回運動する
ので、以下において可動側レースと呼び、下側のレース
１２は、フレーム５に固定されて不動となるので、以下
において固定側レースと呼ぶ。なお、両レース１１，１
２を旋回スクロール部材３やフレーム５に対して固定す
るためには、図示しないが、例えば両者に凹凸部を振り
分けて設けて、それらを凹凸嵌合させることにより行う
ことができる。

【００２２】ボールユニット１３は、円環状の保持器１
４で多数のボール１５群を保持した構成である。保持器
１４は、その円周上の１８０度対向する２カ所を除いて
軸方向に貫通する扇形窓１６，１７が設けられている。
ボール１５群は、保持器１４の各扇形窓１６，１７内に
周方向に隣接して転動可能に収納保持されている。

【００２３】なお、保持器１４の扇形窓１６，１７を構
成する内径側円環部の外周および外径側円環部の内周に
は、溝１８，１９が設けられており、この溝１８，１９
の両側の輪状突起に対する各ボール１５の軸方向での引
っ掛かりによって、各扇形窓１６，１７内に各ボール１
５が自転および公転可能な状態で非分離に保持される形
態になっている。このボール１５群は、保持器１４の扇
形窓１６，１７に対して軸方向からのスナップフィット
形態で無理嵌め装着される。

【００２４】また、保持器１４の軸方向寸法は、図４に
示すように、ボール１５の直径寸法よりも若干小さく設
定されており、それにより、ボール１５群のみが２つの
レース１１，１２に対して接触して、保持器１４が２つ
のレース１１，１２に対して非接触となる。

【００２５】さらに、保持器１４における少なくとも２
カ所の連接部２０，２０には、円形凹部としての円形貫
通孔２５が、また、固定側レース１２において連接部２
０，２０に対応する部位には、前記円形貫通孔２５に遊
嵌する支軸としての丸棒形ピン２６が、それぞれ設けら
れている。この円形貫通孔２５と丸棒形ピン２６とによ
って、ボールユニット１３の偏心転がり範囲が規制され
るようになっており、それにより、可動側レース１１と
固定側レース１２との間からボールユニット１３がはみ
出さないように拘束される。つまり、前述のボールユニ
ット１３が偏心転がり運動すると、固定側レース１２の
丸棒形ピン２６の外周面に対して保持器１４の円形貫通
孔２５の内周壁面が摺接案内されることになって、ボー
ルユニット１３の偏心転がり範囲が規制されるのであ
る。

【００２６】そして、上述した各レース１１，１２は、
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２やＳＡＥ規格５１２０などの金属材
に必要に応じて焼入れ・焼き戻し処理（ずぶ焼入れ）あ
るいは浸炭硬化処理を施したもの、あるいはセラミック
スなどにより形成される。また、ボールユニット１３の
保持器１４は、各種の合成樹脂材により形成されてお
り、ボールユニット１３のボール１５は、一般的な軸受
鋼などの金属材あるいはセラミックスなどにより形成さ
れる。なお、セラミックス材としては、例えば窒化珪素
を主体とし、焼結助剤として、イットリアおよびアルミ
ナ、その他、適宜、窒化アルミ、酸化チタン、スピネル
を用いたものの他、アルミナや炭化珪素、ジルコニア、
窒化アルミなどが挙げられる。具体的には、イットリア
を１．５〜５．５重量％、窒化アルミを１〜２重量％、
アルミナを２〜４．５重量％、酸化チタンを０．５〜
１．０重量％とし、残りを窒化珪素とするセラミックス
を用いるのが好ましい。

【００２７】ところで、上述した偏心スラスト軸受１０
では、旋回スクロール部材３および可動レース１１が、
図６（ａ）ないし（ｄ）に示すように、その中心点Ｏが
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４へと経時的に偏心旋回運動させ
られると、それらの動きに合わせてボールユニット１３
が、円形貫通孔２５と丸棒形ピン２６とによって規制さ
れる範囲内において転動することになる。このように、
旋回スクロール部材３の偏心旋回運動が多数のボール１
５群による転がり動作により案内されるので、前記偏心
旋回運動が円滑になる。

【００２８】以上説明したように、本実施形態の偏心ス
ラスト軸受１０では、多数のボール１５群を保持器１４
の扇形窓１６，１７に周方向に連続的に隣接して配置し
た状態で保持させる形態とすることにより、ボール１５
の使用数を可能な限り多くさせているから、ボール１５
の使用数に応じて軸受負荷容量を増大できるようにな
り、従来のボール使用タイプの偏心スラスト軸受に比べ
て軸受負荷容量を大幅に増大できるようになる。

【００２９】また、従来例のようにボールや両円錐ころ
を円形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でな
く、レース１１，１２に対してボール１５群を転動させ
る形態にしているから、旋回スクロール部材３の回転抵
抗を低減できるようになる他、貧潤滑条件など苛酷な環
境での使用においても動作円滑性ならびに耐摩耗性を向
上させることができるようになる。

【００３０】また、旋回スクロール部材３の偏心旋回運
動量が一時的に変化した場合、ボールユニット１３の偏
心転がり範囲を規制しているから、当該ボールユニット
１３が追随して偏心移動できなくなるものの、ボール１
５群が自転して旋回スクロール部材３および可動側レー
ス１１の偏心旋回動作を転がり案内することができ、従
来の両円錐ころ使用タイプの偏心スラスト軸受のような
すべり現象を防止できるなど、動作円滑性が保たれるこ
とになる。

【００３１】また、各レース１１，１２およびボールユ
ニット１３のいずれかが経時的な摩耗や損傷などが発生
した場合に、該当するものだけを独立して交換できるよ
うになるので、軸受全体を交換する場合に比べてランニ
ングコストを低減できるという点で有利となる。しか
も、ボールユニット１３について、多数のボール１５群
を保持器１４の扇形窓１６，１７に対して非分離に収容
保持させているから、搬送過程、組み付け過程あるいは
交換時の取り扱いが容易となる。

【００３２】図７および図８に本発明の実施形態２を示
している。図７は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、図
８は、図７の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面図
である。

【００３３】この実施形態２では、上記実施形態１での
ボールユニット１３において偏心転がり範囲を規制する
ための円形貫通孔２５と丸棒形ピン２６の組み合わせを
４組設けていることに特徴がある。

【００３４】すなわち、ボールユニット１３の保持器１
４については、その円周上における９０度ごとの４カ所
に、連接部２０が設けられており、この４つの連接部２
０に対して円形貫通孔２５が１つずつ設けられている。
また、固定側レース１２において前記４つの円形貫通孔
２５に対応する部位に、丸棒形ピン２６が設けられてい
る。なお、保持器１４には、４つの扇形窓１６ａ，１６
ｂ，１７ａ，１７ｂが設けられている。

【００３５】この場合、保持器１４の連接部２０の数を
４つに増やしているので、保持器１４の強度が向上する
ことになる他、ボールユニット１３の偏心転がり範囲を
より確実に規制できるようになる。

【００３６】図９ないし図１２に本発明の実施形態３を
示している。図９は、偏心スラスト軸受の分解斜視図、
図１０は、図９の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平
面図、図１１は、図１０の（１１）−（１１）線断面の
矢視図、図１２は、図１１において可動側レースを偏心
させた状態を示す図である。

【００３７】この実施形態３では、上記実施形態２の構
成を前提として、可動側レース１１の偏心旋回範囲をも
規制するようにしていることに特徴がある。

【００３８】すなわち、可動側レース１１における円周
上の９０度ごとの４カ所に、保持器１４の円形貫通孔２
５と同一大きさ形状の円形貫通孔２７が１つずつ設けら
れている。また、固定側レース１２に設けてある各丸棒
形ピン２６の自由端側に、小径軸部２６ａが突設されて
おり、この小径軸部２６ａが可動側レース１１の円形貫
通孔２７に対して遊嵌されている。

【００３９】このような構成では、可動側レース１１
が、固定側レース１２の中心を基準とした偏心旋回運動
を行うようになり、可動側レース１１の偏心旋回運動の
軌跡を安定に保つことができる。

【００４０】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。 （１）上記各実施形態において、各レース１１，１２の
内面やボール１５の少なくともいずれかに固体潤滑剤を
コーティングしたり、あるいは特殊な表面処理を施した
りすれば、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用において
も優れた動作円滑性ならびに耐摩耗性を発揮させること
ができる。

【００４１】なお、前述の固体潤滑剤としては、例えば
金、銀、銅などの軟質金属、ＰＴＦＥ（ポリテトラフル
オロエチレン）などのふっ素系樹脂、あるいはＤＬＣ
（ダイヤモンドライクカーボン）などが挙げられる。

【００４２】また、前述の特殊な表面処理としては、例
えばリン酸マンガン塩処理が挙げられる。このリン酸マ
ンガン塩処理は、処理対象物の表面を洗浄、アルカリ脱
脂処理、イオン交換水で洗浄した後、表面調整剤で前処
理して処理対象物の表面にリン酸マンガン塩化合物の水
溶液を用いた被膜形成処理を施すものである。これによ
り、処理対象物の表面では、リン酸マンガン塩化合物に
よる表面腐食と、その表面上でのリン酸マンガン塩の結
晶の析出とが生じることになり、処理対象物の表面に、
前記表面腐食作用により微小で浅い凹凸（初期凹凸）が
形成されるとともに、表面全体にリン酸マンガン塩から
なる被膜が形成される。この被膜の形成以前の処理対象
物の表面には、比較的大きな凹凸が不均一に偏在してい
るが、前記腐食作用によって、不均一な凹凸が小さくな
らされてまんべんなく存在する微小な凹凸とされる。ま
た、被膜も前記処理対象物の表面凹凸にならって波打っ
て形成される。このような凹凸を有する被膜は、所要の
潤滑性を有しているので、初期なじみ性が確保されるこ
とになり、また、波打ち形状の被膜における凹凸の谷部
にオイルなどの潤滑成分が保持されるので、長期にわた
る円滑動作性が確保されることになる。 （２）上記各実施形態において、保持器１４の円形貫通
孔２５の内周壁面や丸棒形ピン２６の外周面や可動側レ
ース１１の円形貫通孔２７の内周壁面などに対して、上
記（１）で例示したような固体潤滑剤をコーティングす
れば、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用においても優
れた動作円滑性ならびに耐摩耗性を発揮させることがで
きる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の偏心スラスト軸受では、いわば
総玉軸受のような形態とすることにより、ボールの使用
数を可能な限り多くさせているから、従来のボール使用
タイプの偏心スラスト軸受に比べて軸受負荷容量を大幅
に増大できるようになる。

【００４４】また、従来例のようにボールや両円錐ころ
を円形軌道溝の内周壁に摺接させて案内する形態でな
く、可動部材や固定部材に対してボール群を転動させる
形態にしているから、可動部材の回転抵抗を低減できる
ようになる他、貧潤滑条件など苛酷な環境での使用にお
いても動作円滑性ならびに耐摩耗性を向上させることが
できるようになる。

【００４５】また、ボールユニットの保持器と固定部材
とに対して設ける円形凹部と支軸とによりボールユニッ
トの偏心転がり範囲を規制するようにしているから、可
動部材の偏心旋回運動量が一時的に変化しても、ボール
ユニットが２つの部材間からはみ出さないように拘束さ
れたうえで、ボール群の転がり動作を維持できるように
なる。そのため、従来の両円錐ころ使用タイプの偏心ス
ラスト軸受のようなすべり現象を防止できるなど、動作
円滑性が保たれることになる。

【００４６】また、偏心スラスト軸受を構成する各レー
スおよびボールユニットのいずれかが経時的な摩耗や損
傷などが発生した場合に、該当するものだけを独立して
交換できるようになるので、軸受全体を交換する場合に
比べてランニングコストを低減できるという点で有利と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の偏心スラスト軸受を用い
たスクロール圧縮機の断面図

【図２】偏心スラスト軸受の分解斜視図

【図３】偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面図

【図４】図３の（４）−（４）線断面の矢視図

【図５】図４において可動側レースを偏心させた状態を
示す図

【図６】偏心スラスト軸受の動作説明に用いる模式図

【図７】本発明の実施形態２の偏心スラスト軸受の分解
斜視図

【図８】図７の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平面
図

【図９】本発明の実施形態３の偏心スラスト軸受の分解
斜視図

【図１０】図９の偏心スラスト軸受の内部構成を示す平
面図

【図１１】図１０の（１１）−（１１）線断面の矢視図

【図１２】図１１において可動側レースを偏心させた状
態を示す図

【符号の説明】

１ スクロール圧縮機 ２ 回転軸 ３ 旋回スクロール部材 ４ 固定スクロール部材 ５ フレーム １０ 偏心スラスト軸受 １１ 可動側レース １２ 固定側レース １３ ボールユニット １４ 保持器 １５ ボール １６，１７ 保持器の扇形窓 ２０ 保持器の連接部 ２５ 連接部の円形貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA12 BB05 CC02 CC23 CC35 3J012 AB20 BB02 EB20 FB10 HB04 3J101 AA02 AA34 AA42 AA53 AA62 BA10 BA35 BA50 BA70 DA03 EA01 EA31 EA41 EA42 EA44 EA53 EA78 FA48 FA60 GA29

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】偏心旋回運動する可動部材と、この可動部
   材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装され
   る偏心スラスト軸受であって、 両部材間に偏心回転可能に介装されるボールユニットを
   有し、 このボールユニットが、円周少なくとも２カ所を除いて
   軸方向に貫通する扇形窓を有する円環状の保持器と、こ
   の保持器の各扇形窓内に周方向に隣接して転動可能に収
   納保持される多数のボールとを含み、 前記保持器における少なくとも２カ所の連接部と前記固
   定部材において前記連接部に対応する部位とに対して、
   支軸とそれに遊嵌される円形凹部とが振り分けて設けら
   れている、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
2. 【請求項２】偏心旋回運動する可動部材と、この可動部
   材の軸方向に対向配置される固定部材との間に介装され
   る偏心スラスト軸受であって、 前記可動部材に固定される可動側レースと、固定部材に
   固定される固定側レースと、両レース間に偏心回転可能
   に介装されるボールユニットとを有し、 前記ボールユニットが、円周少なくとも２カ所を除いて
   軸方向に貫通する扇形窓を有する円環状の保持器と、こ
   の保持器の各扇形窓内に周方向に隣接して転動可能に収
   納保持される多数のボールとを含み、 前記保持器における少なくとも２カ所の連接部と前記固
   定部材において前記連接部に対応する部位とに対して、
   支軸とそれに遊嵌される円形凹部とが振り分けて設けら
   れている、ことを特徴とする偏心スラスト軸受。
3. 【請求項３】請求項１または２の偏心スラスト軸受にお
   いて、 前記保持器における少なくとも２カ所の連接部が、ほぼ
   １８０度対向する位置に設置されている、ことを特徴と
   する偏心スラスト軸受。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの偏心スラス
   ト軸受において、 前記可動部材あるいは可動側レースにおいて前記円形凹
   部に対応して同一の円形凹部が設けられており、 前記支軸が、前記可動部材あるいは可動側レースに設け
   られてある円形凹部に対しても遊嵌させられる、ことを
   特徴とする偏心スラスト軸受。