スクロール型圧縮機
【課題】高速回転時においても対をなすスクロール部材の渦巻壁の転動抵抗の増大を抑えつつ、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分でフレーキングが発生することを回避したスクロール型圧縮機を提供する。
【解決手段】駆動軸１２の端部に設けられた偏心軸１７にブッシュ２３を外嵌し、このブッシュ２３を旋回スクロール部材２２の背面に形成されたボス部２２ｂに設けられているラジアル軸受２４に相対回転可能に支持し、ブッシュ２３にこれと一体をなすバランスウエイト３２を備えるスクロール型圧縮機において、ブッシュ２３が傾いた際に、当該ブッシュの外周面をバランスウエイト３２が設けられた端部側のみでラジアル軸受２４に当接させる。具体的には、偏心軸１７とブッシュ２３の偏心穴２３ａの内周面とのクリアランスＡを、ラジアル軸受２４とブッシュ２３の外周面とのクリアランスＣよりも小さくする。
【解決手段】駆動軸１２の端部に設けられた偏心軸１７にブッシュ２３を外嵌し、このブッシュ２３を旋回スクロール部材２２の背面に形成されたボス部２２ｂに設けられているラジアル軸受２４に相対回転可能に支持し、ブッシュ２３にこれと一体をなすバランスウエイト３２を備えるスクロール型圧縮機において、ブッシュ２３が傾いた際に、当該ブッシュの外周面をバランスウエイト３２が設けられた端部側のみでラジアル軸受２４に当接させる。具体的には、偏心軸１７とブッシュ２３の偏心穴２３ａの内周面とのクリアランスＡを、ラジアル軸受２４とブッシュ２３の外周面とのクリアランスＣよりも小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置の冷凍サイクル等に用いられるスクロール型圧縮機に関し、特に駆動軸の端部に設けられた偏心軸をブッシュ及びラジアル軸受を介して旋回スクロール部材のボス部に軸架する構成を備えたスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型圧縮機は、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置されて端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材とを備え、この一対のスクロール部材をそれぞれの渦巻壁を互いに組み合わせ、旋回スクロール部材を自転が規制された状態で揺動回転（公転運動）させることにより、両スクロール部材の渦巻壁間に形成された圧縮室を容積を減少しながら中心へ移動させて作動流体の圧縮を行うようにしている。
【０００３】
このようなスクロール型圧縮機において、旋回スクロール部材は、端板の背面にボス部が形成され、このボス部に駆動軸の一端に設けられた偏心軸をラジアル軸受を介して軸架させることで、駆動軸の軸心を中心として揺動回転（公転運動）可能に支持されている。
【０００４】
この際、両スクロール部材の渦巻壁の側面間にクリアランスが存在すると、中心側（下流側）の圧縮室から外周部側（上流側）へ高圧ガスが漏れてしまうため、圧縮効率が損なわれてしまう。このため、駆動軸の偏心軸と旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受（軸受け部）との間に中間部材としてのブッシュを配設し、旋回スクロール部材に作用する圧縮反力の分力を利用して、旋回スクロール部材を固定スクロール部材の径方向に付勢し、旋回スクロール部材の渦巻壁の側面が固定スクロール部材の渦巻壁の側面に離れることなく当接するよう、旋回スクロール部材の公転半径量を可変させる機構が採用されている（特許文献１〜３）。
【０００５】
このうち、特許文献１に開示されるスクロール型圧縮機は、図６に示されるように、旋回スクロール部材１０１のボス部１０２にブッシュ１０３が装着されているが、このブッシュ１０３は、駆動軸１０４の一端に設けられた偏心軸１０５に対して相対回転不能で、且つ、径方向へ微少に移動可能な、いわゆるスライド型ブッシュとなっている。また、偏心軸１０５には曲面部１０６が設けられ、駆動軸１０４が旋回スクロール部材１０１の圧縮力や遠心力によりたわみ変形が生じた場合でも、軸受け部で片あたりが発生しないようになっている。さらに、同公報には、バランスウエイト１０７をブッシュ１０３から軸方向にずらした位置で駆動軸１０４に設けるようにした構成も開示されている。
【０００６】
特許文献２に開示されるスクロール型圧縮機は、図７に示されるように、駆動軸１１１の一端に設けられた偏心軸１１２をブッシュ１１３及びラジアル軸受１１４を介して旋回スクロール部材１１５のボス部１１７に軸架する構成において、バランスウエイト１１６がブッシュ１１３の外周面に圧入されることにより支持され、ブッシュ１１３と共に回転するようになっている。このバランスウエイト１１６は、これに作用する遠心力の作用点ができるだけ旋回スクロール部材１１５に作用する遠心力の作用点に近づくように旋回スクロール部材１１５のボス部１１７の径方向外側へ張り出すように設けられている。
【０００７】
特許文献３に開示されるスクロール型圧縮機は、図８に示されるように、バランスウエイト１２１を一体に設けたブッシュ１２２を駆動軸１２３の先端に設けられた偏心軸１２４に組み付け、このブッシュ１２２を旋回スクロール部材１２５の背面に設けられたボス部１２６にラジアル軸受１２７を介して軸架することにより旋回スクロール部材１２５を公転運動させる構成が開示されている。このバランスウエイト１２１は、特許文献２と同様、旋回スクロール部材１２５のボス部１２６の外側に張り出すように設けられているが、旋回スクロール部材１２５と反対側（モータ側）にも張り出すように設けられているため、径方向の張り出しが抑えられ、旋回スクロール部材１２５の大径化を回避する工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−４２４６７号公報
【特許文献２】特開平８−４２４７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成（図６）においては、バランスウエイト１０７が設けられている箇所はブッシュ１０３ではなく、駆動軸１０４であるため、圧縮機全体では遠心力が相殺されて釣り合いが保たれるものの、旋回スクロール部材１０１を径方向外側に押し出すように作用する遠心力を打ち消すようには作用しないため、旋回スクロール部材１０１の渦巻壁１０１ａと固定スクロール部材１０８の渦巻壁１０８ａとの接触荷重が大きくなり、高速回転時の渦巻壁１０１ａ、１０８ａの転動抵抗が増加し、また、渦巻壁の信頼性が損なわれる等の不都合がある。
【００１０】
また、特許文献２の構成（図７）においては、バランスウエイト１１６がボス部１１７の外側に張り出すように設けられているので、自転防止機構１１８がバランスウエイト１１６との干渉を避けるためにさらにその径方向外側に設けられることとなり、このため、旋回スクロール部材１１５が大型化し、圧縮機の小型化の妨げとなっている。また、旋回スクロール部材１１５の重量も重くなるので、これと釣り合わせるために、バランスウエイト１１６も大きくしなければならないという不都合もある。
【００１１】
さらに、特許文献３の構成（図８）においては、バランスウエイト１２１が旋回スクロール部材１２５と反対側（モータ側）にも張り出すように設けられているため、バランスウエイト１２１の遠心力はラジアル軸受１２７からはみ出したブッシュ１２２の端部に作用し、ブッシュ１２２の軸心が偏心軸１２４の軸心に対して傾こうとする。このため、このブッシュ１２２の傾きを低減するために、従来においては、ラジアル軸受１２７とブッシュ１２２の外周面との間のクリアランスをできるだけ小さく設定し、ラジアル軸受１２７によってブッシュ１２２が傾こうとする力を支持する設計が行われるが、高速回転時においては、軸受内輪の局所当たりが耐力を超えてしまい、フレーキングが生じる不都合がある。
【００１２】
特に、ラジアル軸受としてニードル軸受が用いられる構成においては、従来の設計思想によれば、図９（ａ）に示されるように、ラジアル軸受２４の内周面とブッシュ２３の外周面との間のクリアランス（ニードル軸受にあっては、ローラ２４ａとブッシュ２３の外周面との間のクリアランス）Ｃをできるだけ小さくするよう（Ｃをブッシュ２３と偏心軸１７との間のクリアランスＡよりも小さくするよう）設計されるが、バランスウエイト３２はブッシュ２３の端部に設けられ、バランスウエイト３２の重心は駆動軸１２の端部に設けられた偏心軸１７の中心からずれているため、図９（ｂ）に示されるように、ブッシュ２３の軸心が偏心軸１７の軸心に対して傾くこととなり、この状態でバランスウエイト３２の遠心力は、ブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して旋回スクロール部材２２に作用する。この際、クリアランスＣはクリアランスＡよりも小さく形成されているため、バランスウエイト３２の遠心力Ｆ１により傾いたブッシュ２３を支えるためにラジアル軸受２４の内面２箇所（バランスウエイト３２が設けられた端部近傍［バランスウエイト３２の遠心力が作用する箇所から軸方向にＬ１離れた部位］と、バランスウエイト３２から遠ざかる端部又はその近傍［バランスウエイト３２の遠心力が作用する箇所から軸方向にＬ２離れた部位：Ｌ２＞Ｌ１］との２箇所）で荷重（Ｆ２，Ｆ３）を受けることとなり、このため、Ｆ３が発生した分だけＦ２の荷重が大きくなり、このＦ２の荷重を受ける部分で局所荷重が著しく大きくなってフレーキングが発生しやすくなる。
【００１３】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、高速回転時においても対をなすスクロール部材の渦巻壁の転動抵抗の増大を抑えつつ、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分においてフレーキングが発生することを回避したスクロール型圧縮機を提供することを主たる課題としている。また、これに加えて圧縮機の小型化を図ることをも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を達成するために、本発明に係るスクロール型圧縮機は、ハウジングに対して径方向の動きが規制され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材と、回転動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸の端部に設けられ、この駆動軸の軸心に対してずれた位置に設けられる偏心軸と、前記旋回スクロール部材の背面に形成されたボス部に内嵌されたラジアル軸受と、前記偏心軸が挿入される偏心穴を備え、この偏心穴を介して前記偏心軸に外嵌されると共に前記ラジアル軸受に相対回転可能に支持されるブッシュと、前記ブッシュの一方の端部に設けられて該ブッシュと一体をなすバランスウエイトとを備え、前記ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面を前記バランスウエイトが設けられた端部側のみで前記ラジアル軸受に当接させるようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【００１５】
したがって、バランスウエイトの遠心力が作用する点が、ラジアル軸受から軸方向にずれた部位（ラジアル軸受からはみ出したブッシュの端部）であると、このバランスウエイトの遠心力によりブッシュの軸心は偏心軸の軸心に対して傾こうとするが、ブッシュが傾いた場合には、このブッシュの外周面がバランスウエイトを設けた端部側のみでラジアル軸受に当接するので、その当接部位での局所荷重をバランスウエイトから遠ざかるブッシュの端部がラジアル軸受に当接することによって著しく増大する事態を回避することが可能となる。このため、ラジアル軸受に生じる偏荷重を軽減することが可能となるため、ラジアル軸受の耐力が相対的に高められ、ラジアル軸受のブッシュの外周面との当接部分で生じるフレーキングの発生を抑えることが可能となる。
【００１６】
ここで、ブッシュが傾いた際に、ブッシュがバランスウエイトを設けた端部側のみでラジアル軸受に当接させる具体的構成としては、偏心軸とブッシュに設けられた偏心穴の内周面とのクリアランスをＡ、偏心軸とブッシュに設けられた偏心穴の内周面との嵌合長をＢ、ラジアル軸受とブッシュの外周面とのクリアランスをＣ、ラジアル軸受とブッシュの外周面との嵌合長をＤとした場合に、Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄとなるように設定するとよい。
【００１７】
また、上述のような構成とすれば、バランスウエイトの遠心力が作用する点がラジアル軸受から軸方向にずれた位置であっても、ブッシュの傾きに伴う偏荷重（ブッシュとラジアル軸受との当接箇所での局所荷重）を許容範囲に抑えることが可能となるので、旋回スクロール部材のボス部の径方向外側に自転防止機構が配設される場合には、バランスウエイトを、旋回スクロール部材から遠ざかる方向に積極的に張り出すように形成して、自転防止機構との干渉を回避するようにしてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、自転防止機構を旋回スクロール部材のボス部の外側に近接して設けた場合でも、バランスウエイトを自転防止機構との干渉を避けるように設けることが可能となるので、自転防止機構の外形を小さくすることが可能となり、引いては旋回スクロール部材の外径を小さくすることが可能になる。
【００１９】
さらに、前記ラジアル軸受としてニードル軸受を用いるとよい。ニードル軸受はコンパクト且つ軽量な反面、軸が軸受けの軸心に対して傾いた状態で当接すると接触面圧が過大となるため、アキシャル荷重や軸の傾きを支承するには不向きであるが、前述の如くブッシュとの局所荷重を低減させることが可能となるので、耐力を相対的に高めることが可能となり、ニードル軸受けで十分対応が可能となる。このため、軸受けの重量を軽くすることができ、また、径方向寸法もコンパクトにできるので、バランスウエイトも軽量化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一体に設けられたブッシュを介して軸架させるにあたり、ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面をバランスウエイトが設けられた端部側のみでラジアル軸受に当接させるようにしたので、ブッシュが傾いた場合でも、ブッシュの外周面とラジアル軸受との当接部位で局所荷重が著しく大きくなることはなく、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分でフレーキングが発生することを回避することが可能となる。このため、高速回転時でおいても対をなすスクロール部材の渦巻壁の転動抵抗の増大を抑えつつ、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分においてフレーキングが発生することを回避することが可能となる。
【００２１】
また、上述のような構成とすれば、バランスウエイトを旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出して形成される場合でも、ブッシュの外周面とラジアル軸受との当接部位での局所荷重を許容範囲内とすることが可能となるので、バランスウエイトを旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出すように形成することで、ボス部の外側に近接して自転防止機構が設けられる場合でも、これとの干渉を回避することが可能となり、引いては、自転防止機構や旋回スクロール部材の外径を小さくすることが可能となる。
【００２２】
さらに、ブッシュとラジアル軸受との当接部位における局所荷重を低減することが可能となるため、ラジアル軸受をニードル軸受で対応させることが十分に可能となり、ニードル軸受けを用いることで、これが取付けられる旋回スクロール部材の軽量化が図れ、また、旋回スクロール部材の遠心力を相殺するために設けられるバランスウエイトの重量も軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係るスクロール型圧縮機の全体構成例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、駆動軸の端部に設けられた偏心軸にブッシュを外嵌し、このブッシュを旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に支持させている状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の分解斜視図である。
【図３】図３は、ブッシュを示す図であり、（ａ）は軸方向の一方の側から見た図であり、（ｂ）はブッシュの側断面図であり、（ｃ）は軸方向の他方の側から見た図である。
【図４】図４は、バランスウエイトを示す図であり、（ａ）は軸方向の一方の側から見た図であり、（ｂ）はバランスウエイトの側断面図であり、（ｃ）は軸方向の他方の側から見た図である。
【図５】図５は、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一方の端部に設けられたブッシュを介して軸架した状態を示す拡大図であり、（ａ）は、駆動軸が回転していない状態を示す図であり、（ｂ）は、駆動軸が回転してブッシュが傾いた状態を示す図である。
【図６】図６は、従来のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図７】図７は、従来の他のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図８】図８は、従来のさらに他のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図９】図９は、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一方の端部に設けられたブッシュを介して軸架した従来の状態を示す拡大図であり、（ａ）は、駆動軸が回転していない状態を示す図であり、（ｂ）は、駆動軸が回転してブッシュが傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るスクロール型圧縮機について、図面を参照しながら説明する。
図１において、スクロール型圧縮機１は、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適した電動型圧縮機であり、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中左方において圧縮機構３を配設し、また、図中右側において圧縮機構３を駆動する電動機４を配設している。尚、図１において、図中右側を圧縮機１の前方、図中左側を圧縮機の後方としている。
【００２５】
ハウジング２は、圧縮機構３を収容する圧縮機構収容ハウジング部材２ａと、圧縮機構３を駆動する電動機４を収容する電動機収容ハウジング部材２ｂと、電動機４を駆動制御する図示しないインバータ装置を収容するインバータ収容ハウジング部材２ｃとを有し、これらハウジング部材を位置決めピン７により位置決めすると共に締結ボルト８で軸方向に締結するようにしている。
【００２６】
電動機収容ハウジング部材２ｂの圧縮機構収容ハウジング部材２ａと対峙する側には、軸支部９ａが一体に形成された仕切壁１０が設けられ、また、インバータ収容ハウジング部材２ｃの電動機収容ハウジング部材２ｂと対峙する側にも軸支部９ｂが一体に形成された仕切壁１１が設けられ、これら仕切壁１０，１１の軸支部９ａ，９ｂに駆動軸１２がベアリング１３，１４を介して回転可能に支持されている。この電動機収容ハウジング部材２ｂとインバータ収容ハウジング部材２ｃとに形成されたそれぞれの仕切壁１０，１１によりハウジング２の内部が後方から圧縮機構３を収納する圧縮機構収容部１５ａ、電動機４を収納する電動機収容部１５ｂ、及びインバータ装置を収容するインバータ収容部１５ｃに仕切られている。
尚、この例では、インバータ収容部１５ｃは、インバータ収容ハウジング部材２ｃに蓋体１６を図示しないボルト等によって固定することで画成されている。
【００２７】
圧縮機構３は、固定スクロール部材２１とこれに対向配置された旋回スクロール部材２２とを有するスクロールタイプのもので、固定スクロール部材２１は、ハウジング２に対して、軸方向の動きを許容されつつ、位置決めピン２８により径方向への動きが規制されており、円板状の端板２１ａと、この端板２１ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に前方に向かって立設された円筒状の外周壁２１ｂと、その外周壁２１ｂの内側において前記端板２１ａから前方に向かって延設された渦巻状の渦巻壁２１ｃとから構成されている。
【００２８】
また、旋回スクロール部材２２は、円板状の端板２２ａと、この端板２２ａから後方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁２２ｃとから構成され、端板２２ａの背面に立設されたボス部２２ｂに、駆動軸１２の後端部に設けられると共に駆動軸１２の軸心に対して偏心して設けられた偏心軸１７がブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して支持され、駆動軸１２の軸心を中心として公転運動可能に設けられている。
【００２９】
固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２とは、それぞれの渦巻壁２１ｃ、２２ｃをもって互いに噛み合わされており、固定スクロール部材２１の端板２１ａ及び渦巻壁２１ｃと、旋回スクロール部材２２の端板２２ａ及び渦巻壁２２ｃとによって囲まれた空間に圧縮室２５が画成されている。
【００３０】
また、固定スクロール部材２１の外周壁２１ｂと仕切壁１０との間には、薄板状の環状のスラストレース２６が挟持され、固定スクロール部材２１と仕切壁１０とは、このスラストレース２６を介して突き合わされている。
【００３１】
スラストレース２６は、耐摩耗性に優れた素材で形成されているもので、中央に旋回スクロール部材２２のボス部２２ｂや後述するオルダムリング２７が貫挿する中央孔が形成されている。また、固定スクロール部材２１、スラストレース２６、及び電動機収容ハウジング部材２ｂは、スラストレース２６に形成されたピン挿通孔に挿通される位置決めピン２８により、径方向の位置が規定されている。
【００３２】
電動機収容ハウジング部材２ｂの仕切壁１０に一体に形成された軸支部９ａは、中央に貫通孔を有し、その内面がスラストレース２６に向かって径が段階的に大きく形成されているもので、スラストレース２６から最も離れた前方側から、ベアリング１３が収容されるベアリング収容部３１、前記ブッシュ２３に一体に形成され又はブッシュに対して相対回転不能に外嵌されてブッシュ２３と一体をなして駆動軸１２の回転に伴って回転するバランスウエイト３２（この例では、バランスウエイト３２がブッシュ２３と別体に形成されてブッシュ２３に相対回転不能に外嵌されている）を収容するウエイト収容部３３、このウエイト収容部３３に続いて形成され、旋回スクロール部材２２との間で当該旋回スクロール部材２２の自転を防止するオルダムリング２７を収容するオルダム収容部３４が形成されている。
【００３３】
したがって、旋回スクロール部材２２は、駆動軸１２の回転により自転力が発生するが、オルダムリング２７により自転が規制されつつ駆動軸１２の軸心に対して公転運動するようになっている。
【００３４】
前述した固定スクロール部材２１の外周壁２１ｂと旋回スクロール部材２２の渦巻壁２２ｃの最外周部との間には、後述する吸入口４０から導入された冷媒を吸入経路４５を介して吸入する吸入室３５が形成され、また、ハウジング内の固定スクロール部材２１の背後には、圧縮室２５で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール部材２１の略中央に形成された吐出孔３６を介して吐出される吐出室３７が圧縮機構収容ハウジング部材２ａの後端壁との間に画成されている。この吐出室３７に吐出された冷媒ガスは、吐出口３８を介して外部冷媒回路へ圧送されるようになっている。
【００３５】
これに対して、ハウジング２内の仕切壁１０より前方の部分に形成された電動機収容部１５ｂには、電動機４を構成するステータ４１とロータ４２とが設けられている。ステータ４１は、円筒状をなす鉄心４３とこれに巻回されたコイル４４とで構成され、ハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）の内面に固定されている。また、駆動軸１２には、ステータ４１の内側において回転可能に収容されたマグネットからなるロータ４２が固装され、このロータ４２が、ステータ４１によって形成される回転磁力により回転され、駆動軸１２を回転するようになっている。これらステータ４１やロータ４２によって、ブラシレスＤＣモータからなる電動機４が構成されている。
【００３６】
そして、ハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）の側面には、電動機収容部１５ｂに冷媒ガスを吸入する吸入口４０が形成され、ステータ４１とハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）との間の隙間や、仕切壁１０に形成された孔、及び固定スクロール部材２１とハウジング２との間に形成される隙間を介して、吸入口４０から電動機収容部１５ｂに流入した冷媒を前記吸入室３５に導く吸入経路４５が構成されている。
【００３７】
尚、インバータ収容ハウジング部材２ｃに収容されるインバータ装置は、仕切壁１１に形成された貫通孔６１に取付けられるターミナル（気密端子）６０を介してステータ４１と電気的に接続し、電動機４に対してインバータ装置から給電するようにしている。
【００３８】
したがって、電動機４への給電により、ロータ４２が回転して駆動軸１２が回転すると、圧縮機構３において、旋回スクロール部材２２が偏心軸１７を中心として回転するので、旋回スクロール部材２２は、固定スクロール部材２１の軸心の周りを公転することになる。この際、旋回スクロール部材２２は、オルダムリング２７からなる自転阻止機構によって自転が阻止されているので、公転運動のみが許容される。
【００３９】
この旋回スクロール部材２２の公転運動により、圧縮室２５は両スクロール部材の渦巻壁２１ｃ、２２ｃの外周側から中心側へ容積を徐々に小さくしつつ移動するので、吸入室３５から圧縮室２５に吸入された冷媒ガスは圧縮され、この圧縮された冷媒ガスは固定スクロール部材２１の端板２１ａに形成された吐出孔３６を介して吐出室３７に吐出される。そして、吐出口３８を介して外部冷媒回路へ送出される。
【００４０】
以上の構成において、前述したブッシュ２３は、図２及び図３にも示されるように、柱状形状のもので、軸心から径方向にずらした位置に、軸方向に延設されて前記偏心軸１７を挿入可能とする偏心穴２３ａが形成され、旋回スクロール部材側の端部には、偏心穴２３ａよりも径を拡大させた凹状部２３ｂが形成され、また、電動機側の端部周縁には外径を小さくしてバランスウエイト３２を外嵌するウエイト嵌合代２３ｃが形成されている。
【００４１】
バランスウエイト３２は、図４にも示されるように、環状に形成された嵌合部３２ａと、この嵌合部３２ａの周縁に所定の角度範囲に亘って一体形成された扇状のウエイト本体３２ｂとを有して構成され、嵌合部３２ａを前記ブッシュ２３のウエイト嵌合代２３ｃの外周に例えば圧入にて外嵌し、ブッシュ２３と共に回転するようになっている。
このバランスウエイトは、旋回スクロール部材に近づくように張り出すと共に、旋回スクロール部材から遠ざかる方向にも張り出すように形成されており、これにより径方向の寸法を短くし、オルダムリング２７との干渉を回避しつつ要求される質量を確保するようにしている。
【００４２】
前記偏心軸１７は、一端近傍に環状溝１７ａが形成された円柱状のもので、駆動軸１２の旋回スクロール部材２２と対峙する端面に形成された嵌合孔１２ａに環状溝１７ａが形成された側と反対側の端部を圧入固定し、環状溝側の端部を、前記ブッシュ２３の偏心穴２３ａに相対回転可能に挿通して凹状部２３ｂに突出させ、この凹状部１２ｂに突出させた部分に、サークリップ２９を環状溝１７ａに嵌合させることでブッシュ２３を取付けている。このため、ブッシュ２３は、偏心軸１７の軸方向への移動が規制されつつ、偏心軸１７に対して相対回転可能に取付けられている。
【００４３】
旋回スクロール部材２２のボス部２２ｂに内嵌されているラジアル軸受２４は、周方向に等間隔にニードル状のローラ２４ａを多数配置したニードル軸受によって構成され、ブッシュ２３をその外周面との間に所定のクリアランスを持たせて相対回転可能に嵌入できるようにしている。
この例において、ラジアル軸受２４は、ローラ数が１４個、ローラ部分の長さ（ブッシュ２３の外周面との軸方向の嵌合長）が１０ｍｍ、ローラ径が２．５ｍｍに設定されている。また、ブッシュと偏心軸との軸方向の嵌合長は１５ｍｍ、偏心軸の径は６ｍｍに設定されている。
【００４４】
ところで、従来の一般的な設計手法によれば、ラジアル軸受とこれに支持される部材（本実施例ではブッシュ）とは、できるだけ平行な状態で当接されるよう、部材の公差を見込んでクリアランスをできるだけ小さく設定するのが通常である。即ち、ニードル軸受を用いたラジアル軸受２４においては、軽量かつコンパクトな反面、アキシャル荷重や軸の傾きを支承するには不向きであるため、内側に挿入される部材とのクリアランスをマッチング加工により小さいクリアランスに管理することで、ブッシュの傾きを抑えてニードルとの偏荷重を軽減しようとするのが設計常識である。
【００４５】
しかしながら、ブッシュ２３の一端部にはラジアル軸受２４から軸方向にはみ出した部分にバランスウエイト３２が取付けられているので、バランスウエイト３２の遠心力によりブッシュ２３の軸心が偏心軸１７（駆動軸１２）の軸心に対して傾けられようとする。このため、このブッシュ２３の傾きをブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４との間のクリアランスを小さくして補おうとすると、前述したように、ブッシュ２３が軸方向の異なる２箇所でラジアル軸受２４に片当たりし、ブッシュ２３のバランスウエイト３２が設けられた端部側での当接部分において偏荷重が著しく大きくなってフレーキングを生じる不都合がある。
このため、本発明においては、ブッシュのバランスウエイトが設けられた端部側の局所荷重（偏荷重）を低減するために、図５（ａ）に示されるように、偏心穴２３ａに挿入されている偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスＡを、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスＣよりも小さく設定するようにしている。
【００４６】
より具体的には、偏心軸１７の外周面とブッシュ２３に設けられた偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスをＡ、偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との嵌合長をＢ、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスをＣ、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との嵌合長をＤとすると、Ａ＝６〜２２μｍ、Ｃ＝２４〜４８μｍとし、
Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄ
となるように設定している。
【００４７】
このため、このような構成においては、ブッシュ２３のラジアル軸受２４からはみ出した端部に設けられているバランスウエイト３２の重心が偏心軸１７の中心からずれていることによって、（バランスウエイトの遠心力が作用する点がラジアル軸受２４からはみ出したブッシュ２３の端部に作用することによって）、図５（ｂ）に示されるように、ブッシュ２３の軸心が偏心軸１７の軸心に対して傾き、この状態でブッシュ２３の外周面がラジアル軸受２４に対して片当たりし、バランスウエイト３２の遠心力がブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して旋回スクロール部材２２に作用し、旋回スクロール部材２２の遠心力を相殺する。この際、偏心穴２３ａに挿入されている偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスＡは、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスＣよりも小さく設定されているので、ブッシュ２３の傾きは偏心軸１７によって規制され（主として偏心軸１７によって支持され）、ラジアル軸受２４に対しては１箇所でのみ当接する（ブッシュ２３の外周面は、バランスウエイト３２が設けられている端部側でのみ当接し、バランスウエイト３２から遠ざかる端部側においては、ラジアル軸受と当接しない）。このため、前記Ｆ３（図９に示す）が発生しないこととなるため、バランスウエイト３２が設けられている端部側でラジアル軸受２４と当接する部位に作用する荷重Ｆ２は、著しく大きくなることはなく、Ｆ１とほぼ同じ大きさとなる。
【００４８】
もっとも、実際の運転においては、旋回スクロール部材２２と固定スクロール部材２１との間の圧縮室２５での圧縮に伴う圧縮反力によって紙面に対して手前側−奥側の成分の力が加わるため、それらの合力が作用する点でブッシュ２３とラジアル軸受２４が接触することになる。このため、従来の形態においては、ブッシュ２３のフロント側とリア側の２箇所でF３とF２の相反する方向の力が作用するので、接触部が３次元的にねじれることになるが、本発明においては、Ｆ３の荷重が作用しないことからこのようなねじれ接触が抑えられる。
また、上述の構成においては、ブッシュ２３の傾きが、偏心軸１７の外周面とブッシュ２３に設けられた偏心孔２３ａの嵌合部によって支持されることになるので、偏心軸１７と偏心孔２３ａでの当接部分において局所荷重（α１、α２）が発生することとなるが、ブッシュ２３は偏心軸１７に対して相対的に回転しないため当該当接部分での滑りや転動は生じず、フレーキングや磨耗が発生する恐れはない。
【００４９】
なお、前述の通り、一般的な設計手法においては、ラジアル軸受２４の内周面の寸法に合わせてブッシュ２３の外周面を加工（いわゆるマッチング加工）することにより、Ｃを管理していたが、上述の構成においては、Ｃが小さくなるよう管理する必要がないため、マッチング加工を省いたものとなっている。ここで、マッチング加工をＡのクリアランス管理に適用（偏心穴２３ａの内周面の寸法に合わせて偏心軸１７の外周面を加工）し、Ａ＝６〜１２μｍとすることも可能である。このようにすれば、従来に対して加工工数を増やすことなく、Ａにより支承されるブッシュの傾きをさらに小さくすることが可能となる。
【００５０】
したがって、ラジアル軸受２４（ローラ２４ａ）に作用する偏荷重を軽減させることが可能になり、ブッシュ２３がラジアル軸受２４のローラ２４ａに片当たりして局所的に当接しても、フレーキングの発生を抑制することが可能となり、ラジアル軸受２４の耐力を相対的に高めることが可能となる（ラジアル軸受２４の耐力を確保するために、ラジアル軸受２４の大型化を図ることが不要となる）。
【００５１】
また、上述の構成においては、バランスウエイト３２が、旋回スクロール部材２２から遠ざかる方向にも張り出すように形成されているので、バランスウエイトの径方向の長さを抑えることが可能となり、また、自転防止機構（オルダムリング２７）と干渉しないようにバランスウエイト３２を設けることが可能となる。このため、オルダムリング２７の径の増大を回避でき、旋回スクロール部材の外径も小さくすることが可能となる。
【００５２】
さらに、上述した構成においては、ラジアル軸受２４としてニードル軸受が用いられているので、軸受け自体の重量を軽くすることが可能となり、また、径方向寸法もコンパクトにすることが可能となり、引いては、バランスウエイトの軽量化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１ スクロール型圧縮機
２ ハウジング
２１ 固定スクロール部材
２１ａ 端板
２１ｃ 渦巻壁
２２ 旋回スクロール部材
２２ａ 端板
２２ｂ ボス部
２２ｃ 渦巻壁
２３ ブッシュ
２３ａ 偏心穴
２４ ラジアル軸受
３２ バランスウエイト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置の冷凍サイクル等に用いられるスクロール型圧縮機に関し、特に駆動軸の端部に設けられた偏心軸をブッシュ及びラジアル軸受を介して旋回スクロール部材のボス部に軸架する構成を備えたスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型圧縮機は、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置されて端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材とを備え、この一対のスクロール部材をそれぞれの渦巻壁を互いに組み合わせ、旋回スクロール部材を自転が規制された状態で揺動回転（公転運動）させることにより、両スクロール部材の渦巻壁間に形成された圧縮室を容積を減少しながら中心へ移動させて作動流体の圧縮を行うようにしている。
【０００３】
このようなスクロール型圧縮機において、旋回スクロール部材は、端板の背面にボス部が形成され、このボス部に駆動軸の一端に設けられた偏心軸をラジアル軸受を介して軸架させることで、駆動軸の軸心を中心として揺動回転（公転運動）可能に支持されている。
【０００４】
この際、両スクロール部材の渦巻壁の側面間にクリアランスが存在すると、中心側（下流側）の圧縮室から外周部側（上流側）へ高圧ガスが漏れてしまうため、圧縮効率が損なわれてしまう。このため、駆動軸の偏心軸と旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受（軸受け部）との間に中間部材としてのブッシュを配設し、旋回スクロール部材に作用する圧縮反力の分力を利用して、旋回スクロール部材を固定スクロール部材の径方向に付勢し、旋回スクロール部材の渦巻壁の側面が固定スクロール部材の渦巻壁の側面に離れることなく当接するよう、旋回スクロール部材の公転半径量を可変させる機構が採用されている（特許文献１〜３）。
【０００５】
このうち、特許文献１に開示されるスクロール型圧縮機は、図６に示されるように、旋回スクロール部材１０１のボス部１０２にブッシュ１０３が装着されているが、このブッシュ１０３は、駆動軸１０４の一端に設けられた偏心軸１０５に対して相対回転不能で、且つ、径方向へ微少に移動可能な、いわゆるスライド型ブッシュとなっている。また、偏心軸１０５には曲面部１０６が設けられ、駆動軸１０４が旋回スクロール部材１０１の圧縮力や遠心力によりたわみ変形が生じた場合でも、軸受け部で片あたりが発生しないようになっている。さらに、同公報には、バランスウエイト１０７をブッシュ１０３から軸方向にずらした位置で駆動軸１０４に設けるようにした構成も開示されている。
【０００６】
特許文献２に開示されるスクロール型圧縮機は、図７に示されるように、駆動軸１１１の一端に設けられた偏心軸１１２をブッシュ１１３及びラジアル軸受１１４を介して旋回スクロール部材１１５のボス部１１７に軸架する構成において、バランスウエイト１１６がブッシュ１１３の外周面に圧入されることにより支持され、ブッシュ１１３と共に回転するようになっている。このバランスウエイト１１６は、これに作用する遠心力の作用点ができるだけ旋回スクロール部材１１５に作用する遠心力の作用点に近づくように旋回スクロール部材１１５のボス部１１７の径方向外側へ張り出すように設けられている。
【０００７】
特許文献３に開示されるスクロール型圧縮機は、図８に示されるように、バランスウエイト１２１を一体に設けたブッシュ１２２を駆動軸１２３の先端に設けられた偏心軸１２４に組み付け、このブッシュ１２２を旋回スクロール部材１２５の背面に設けられたボス部１２６にラジアル軸受１２７を介して軸架することにより旋回スクロール部材１２５を公転運動させる構成が開示されている。このバランスウエイト１２１は、特許文献２と同様、旋回スクロール部材１２５のボス部１２６の外側に張り出すように設けられているが、旋回スクロール部材１２５と反対側（モータ側）にも張り出すように設けられているため、径方向の張り出しが抑えられ、旋回スクロール部材１２５の大径化を回避する工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−４２４６７号公報
【特許文献２】特開平８−４２４７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成（図６）においては、バランスウエイト１０７が設けられている箇所はブッシュ１０３ではなく、駆動軸１０４であるため、圧縮機全体では遠心力が相殺されて釣り合いが保たれるものの、旋回スクロール部材１０１を径方向外側に押し出すように作用する遠心力を打ち消すようには作用しないため、旋回スクロール部材１０１の渦巻壁１０１ａと固定スクロール部材１０８の渦巻壁１０８ａとの接触荷重が大きくなり、高速回転時の渦巻壁１０１ａ、１０８ａの転動抵抗が増加し、また、渦巻壁の信頼性が損なわれる等の不都合がある。
【００１０】
また、特許文献２の構成（図７）においては、バランスウエイト１１６がボス部１１７の外側に張り出すように設けられているので、自転防止機構１１８がバランスウエイト１１６との干渉を避けるためにさらにその径方向外側に設けられることとなり、このため、旋回スクロール部材１１５が大型化し、圧縮機の小型化の妨げとなっている。また、旋回スクロール部材１１５の重量も重くなるので、これと釣り合わせるために、バランスウエイト１１６も大きくしなければならないという不都合もある。
【００１１】
さらに、特許文献３の構成（図８）においては、バランスウエイト１２１が旋回スクロール部材１２５と反対側（モータ側）にも張り出すように設けられているため、バランスウエイト１２１の遠心力はラジアル軸受１２７からはみ出したブッシュ１２２の端部に作用し、ブッシュ１２２の軸心が偏心軸１２４の軸心に対して傾こうとする。このため、このブッシュ１２２の傾きを低減するために、従来においては、ラジアル軸受１２７とブッシュ１２２の外周面との間のクリアランスをできるだけ小さく設定し、ラジアル軸受１２７によってブッシュ１２２が傾こうとする力を支持する設計が行われるが、高速回転時においては、軸受内輪の局所当たりが耐力を超えてしまい、フレーキングが生じる不都合がある。
【００１２】
特に、ラジアル軸受としてニードル軸受が用いられる構成においては、従来の設計思想によれば、図９（ａ）に示されるように、ラジアル軸受２４の内周面とブッシュ２３の外周面との間のクリアランス（ニードル軸受にあっては、ローラ２４ａとブッシュ２３の外周面との間のクリアランス）Ｃをできるだけ小さくするよう（Ｃをブッシュ２３と偏心軸１７との間のクリアランスＡよりも小さくするよう）設計されるが、バランスウエイト３２はブッシュ２３の端部に設けられ、バランスウエイト３２の重心は駆動軸１２の端部に設けられた偏心軸１７の中心からずれているため、図９（ｂ）に示されるように、ブッシュ２３の軸心が偏心軸１７の軸心に対して傾くこととなり、この状態でバランスウエイト３２の遠心力は、ブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して旋回スクロール部材２２に作用する。この際、クリアランスＣはクリアランスＡよりも小さく形成されているため、バランスウエイト３２の遠心力Ｆ１により傾いたブッシュ２３を支えるためにラジアル軸受２４の内面２箇所（バランスウエイト３２が設けられた端部近傍［バランスウエイト３２の遠心力が作用する箇所から軸方向にＬ１離れた部位］と、バランスウエイト３２から遠ざかる端部又はその近傍［バランスウエイト３２の遠心力が作用する箇所から軸方向にＬ２離れた部位：Ｌ２＞Ｌ１］との２箇所）で荷重（Ｆ２，Ｆ３）を受けることとなり、このため、Ｆ３が発生した分だけＦ２の荷重が大きくなり、このＦ２の荷重を受ける部分で局所荷重が著しく大きくなってフレーキングが発生しやすくなる。
【００１３】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、高速回転時においても対をなすスクロール部材の渦巻壁の転動抵抗の増大を抑えつつ、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分においてフレーキングが発生することを回避したスクロール型圧縮機を提供することを主たる課題としている。また、これに加えて圧縮機の小型化を図ることをも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を達成するために、本発明に係るスクロール型圧縮機は、ハウジングに対して径方向の動きが規制され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材と、回転動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸の端部に設けられ、この駆動軸の軸心に対してずれた位置に設けられる偏心軸と、前記旋回スクロール部材の背面に形成されたボス部に内嵌されたラジアル軸受と、前記偏心軸が挿入される偏心穴を備え、この偏心穴を介して前記偏心軸に外嵌されると共に前記ラジアル軸受に相対回転可能に支持されるブッシュと、前記ブッシュの一方の端部に設けられて該ブッシュと一体をなすバランスウエイトとを備え、前記ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面を前記バランスウエイトが設けられた端部側のみで前記ラジアル軸受に当接させるようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【００１５】
したがって、バランスウエイトの遠心力が作用する点が、ラジアル軸受から軸方向にずれた部位（ラジアル軸受からはみ出したブッシュの端部）であると、このバランスウエイトの遠心力によりブッシュの軸心は偏心軸の軸心に対して傾こうとするが、ブッシュが傾いた場合には、このブッシュの外周面がバランスウエイトを設けた端部側のみでラジアル軸受に当接するので、その当接部位での局所荷重をバランスウエイトから遠ざかるブッシュの端部がラジアル軸受に当接することによって著しく増大する事態を回避することが可能となる。このため、ラジアル軸受に生じる偏荷重を軽減することが可能となるため、ラジアル軸受の耐力が相対的に高められ、ラジアル軸受のブッシュの外周面との当接部分で生じるフレーキングの発生を抑えることが可能となる。
【００１６】
ここで、ブッシュが傾いた際に、ブッシュがバランスウエイトを設けた端部側のみでラジアル軸受に当接させる具体的構成としては、偏心軸とブッシュに設けられた偏心穴の内周面とのクリアランスをＡ、偏心軸とブッシュに設けられた偏心穴の内周面との嵌合長をＢ、ラジアル軸受とブッシュの外周面とのクリアランスをＣ、ラジアル軸受とブッシュの外周面との嵌合長をＤとした場合に、Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄとなるように設定するとよい。
【００１７】
また、上述のような構成とすれば、バランスウエイトの遠心力が作用する点がラジアル軸受から軸方向にずれた位置であっても、ブッシュの傾きに伴う偏荷重（ブッシュとラジアル軸受との当接箇所での局所荷重）を許容範囲に抑えることが可能となるので、旋回スクロール部材のボス部の径方向外側に自転防止機構が配設される場合には、バランスウエイトを、旋回スクロール部材から遠ざかる方向に積極的に張り出すように形成して、自転防止機構との干渉を回避するようにしてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、自転防止機構を旋回スクロール部材のボス部の外側に近接して設けた場合でも、バランスウエイトを自転防止機構との干渉を避けるように設けることが可能となるので、自転防止機構の外形を小さくすることが可能となり、引いては旋回スクロール部材の外径を小さくすることが可能になる。
【００１９】
さらに、前記ラジアル軸受としてニードル軸受を用いるとよい。ニードル軸受はコンパクト且つ軽量な反面、軸が軸受けの軸心に対して傾いた状態で当接すると接触面圧が過大となるため、アキシャル荷重や軸の傾きを支承するには不向きであるが、前述の如くブッシュとの局所荷重を低減させることが可能となるので、耐力を相対的に高めることが可能となり、ニードル軸受けで十分対応が可能となる。このため、軸受けの重量を軽くすることができ、また、径方向寸法もコンパクトにできるので、バランスウエイトも軽量化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一体に設けられたブッシュを介して軸架させるにあたり、ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面をバランスウエイトが設けられた端部側のみでラジアル軸受に当接させるようにしたので、ブッシュが傾いた場合でも、ブッシュの外周面とラジアル軸受との当接部位で局所荷重が著しく大きくなることはなく、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分でフレーキングが発生することを回避することが可能となる。このため、高速回転時でおいても対をなすスクロール部材の渦巻壁の転動抵抗の増大を抑えつつ、ラジアル軸受のブッシュとの当接部分においてフレーキングが発生することを回避することが可能となる。
【００２１】
また、上述のような構成とすれば、バランスウエイトを旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出して形成される場合でも、ブッシュの外周面とラジアル軸受との当接部位での局所荷重を許容範囲内とすることが可能となるので、バランスウエイトを旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出すように形成することで、ボス部の外側に近接して自転防止機構が設けられる場合でも、これとの干渉を回避することが可能となり、引いては、自転防止機構や旋回スクロール部材の外径を小さくすることが可能となる。
【００２２】
さらに、ブッシュとラジアル軸受との当接部位における局所荷重を低減することが可能となるため、ラジアル軸受をニードル軸受で対応させることが十分に可能となり、ニードル軸受けを用いることで、これが取付けられる旋回スクロール部材の軽量化が図れ、また、旋回スクロール部材の遠心力を相殺するために設けられるバランスウエイトの重量も軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係るスクロール型圧縮機の全体構成例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、駆動軸の端部に設けられた偏心軸にブッシュを外嵌し、このブッシュを旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に支持させている状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の分解斜視図である。
【図３】図３は、ブッシュを示す図であり、（ａ）は軸方向の一方の側から見た図であり、（ｂ）はブッシュの側断面図であり、（ｃ）は軸方向の他方の側から見た図である。
【図４】図４は、バランスウエイトを示す図であり、（ａ）は軸方向の一方の側から見た図であり、（ｂ）はバランスウエイトの側断面図であり、（ｃ）は軸方向の他方の側から見た図である。
【図５】図５は、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一方の端部に設けられたブッシュを介して軸架した状態を示す拡大図であり、（ａ）は、駆動軸が回転していない状態を示す図であり、（ｂ）は、駆動軸が回転してブッシュが傾いた状態を示す図である。
【図６】図６は、従来のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図７】図７は、従来の他のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図８】図８は、従来のさらに他のスクロール型圧縮機を示す断面図である。
【図９】図９は、旋回スクロール部材のボス部に設けられたラジアル軸受に、駆動軸の端部に設けられた偏心軸をバランスウエイトが一方の端部に設けられたブッシュを介して軸架した従来の状態を示す拡大図であり、（ａ）は、駆動軸が回転していない状態を示す図であり、（ｂ）は、駆動軸が回転してブッシュが傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るスクロール型圧縮機について、図面を参照しながら説明する。
図１において、スクロール型圧縮機１は、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適した電動型圧縮機であり、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中左方において圧縮機構３を配設し、また、図中右側において圧縮機構３を駆動する電動機４を配設している。尚、図１において、図中右側を圧縮機１の前方、図中左側を圧縮機の後方としている。
【００２５】
ハウジング２は、圧縮機構３を収容する圧縮機構収容ハウジング部材２ａと、圧縮機構３を駆動する電動機４を収容する電動機収容ハウジング部材２ｂと、電動機４を駆動制御する図示しないインバータ装置を収容するインバータ収容ハウジング部材２ｃとを有し、これらハウジング部材を位置決めピン７により位置決めすると共に締結ボルト８で軸方向に締結するようにしている。
【００２６】
電動機収容ハウジング部材２ｂの圧縮機構収容ハウジング部材２ａと対峙する側には、軸支部９ａが一体に形成された仕切壁１０が設けられ、また、インバータ収容ハウジング部材２ｃの電動機収容ハウジング部材２ｂと対峙する側にも軸支部９ｂが一体に形成された仕切壁１１が設けられ、これら仕切壁１０，１１の軸支部９ａ，９ｂに駆動軸１２がベアリング１３，１４を介して回転可能に支持されている。この電動機収容ハウジング部材２ｂとインバータ収容ハウジング部材２ｃとに形成されたそれぞれの仕切壁１０，１１によりハウジング２の内部が後方から圧縮機構３を収納する圧縮機構収容部１５ａ、電動機４を収納する電動機収容部１５ｂ、及びインバータ装置を収容するインバータ収容部１５ｃに仕切られている。
尚、この例では、インバータ収容部１５ｃは、インバータ収容ハウジング部材２ｃに蓋体１６を図示しないボルト等によって固定することで画成されている。
【００２７】
圧縮機構３は、固定スクロール部材２１とこれに対向配置された旋回スクロール部材２２とを有するスクロールタイプのもので、固定スクロール部材２１は、ハウジング２に対して、軸方向の動きを許容されつつ、位置決めピン２８により径方向への動きが規制されており、円板状の端板２１ａと、この端板２１ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に前方に向かって立設された円筒状の外周壁２１ｂと、その外周壁２１ｂの内側において前記端板２１ａから前方に向かって延設された渦巻状の渦巻壁２１ｃとから構成されている。
【００２８】
また、旋回スクロール部材２２は、円板状の端板２２ａと、この端板２２ａから後方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁２２ｃとから構成され、端板２２ａの背面に立設されたボス部２２ｂに、駆動軸１２の後端部に設けられると共に駆動軸１２の軸心に対して偏心して設けられた偏心軸１７がブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して支持され、駆動軸１２の軸心を中心として公転運動可能に設けられている。
【００２９】
固定スクロール部材２１と旋回スクロール部材２２とは、それぞれの渦巻壁２１ｃ、２２ｃをもって互いに噛み合わされており、固定スクロール部材２１の端板２１ａ及び渦巻壁２１ｃと、旋回スクロール部材２２の端板２２ａ及び渦巻壁２２ｃとによって囲まれた空間に圧縮室２５が画成されている。
【００３０】
また、固定スクロール部材２１の外周壁２１ｂと仕切壁１０との間には、薄板状の環状のスラストレース２６が挟持され、固定スクロール部材２１と仕切壁１０とは、このスラストレース２６を介して突き合わされている。
【００３１】
スラストレース２６は、耐摩耗性に優れた素材で形成されているもので、中央に旋回スクロール部材２２のボス部２２ｂや後述するオルダムリング２７が貫挿する中央孔が形成されている。また、固定スクロール部材２１、スラストレース２６、及び電動機収容ハウジング部材２ｂは、スラストレース２６に形成されたピン挿通孔に挿通される位置決めピン２８により、径方向の位置が規定されている。
【００３２】
電動機収容ハウジング部材２ｂの仕切壁１０に一体に形成された軸支部９ａは、中央に貫通孔を有し、その内面がスラストレース２６に向かって径が段階的に大きく形成されているもので、スラストレース２６から最も離れた前方側から、ベアリング１３が収容されるベアリング収容部３１、前記ブッシュ２３に一体に形成され又はブッシュに対して相対回転不能に外嵌されてブッシュ２３と一体をなして駆動軸１２の回転に伴って回転するバランスウエイト３２（この例では、バランスウエイト３２がブッシュ２３と別体に形成されてブッシュ２３に相対回転不能に外嵌されている）を収容するウエイト収容部３３、このウエイト収容部３３に続いて形成され、旋回スクロール部材２２との間で当該旋回スクロール部材２２の自転を防止するオルダムリング２７を収容するオルダム収容部３４が形成されている。
【００３３】
したがって、旋回スクロール部材２２は、駆動軸１２の回転により自転力が発生するが、オルダムリング２７により自転が規制されつつ駆動軸１２の軸心に対して公転運動するようになっている。
【００３４】
前述した固定スクロール部材２１の外周壁２１ｂと旋回スクロール部材２２の渦巻壁２２ｃの最外周部との間には、後述する吸入口４０から導入された冷媒を吸入経路４５を介して吸入する吸入室３５が形成され、また、ハウジング内の固定スクロール部材２１の背後には、圧縮室２５で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール部材２１の略中央に形成された吐出孔３６を介して吐出される吐出室３７が圧縮機構収容ハウジング部材２ａの後端壁との間に画成されている。この吐出室３７に吐出された冷媒ガスは、吐出口３８を介して外部冷媒回路へ圧送されるようになっている。
【００３５】
これに対して、ハウジング２内の仕切壁１０より前方の部分に形成された電動機収容部１５ｂには、電動機４を構成するステータ４１とロータ４２とが設けられている。ステータ４１は、円筒状をなす鉄心４３とこれに巻回されたコイル４４とで構成され、ハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）の内面に固定されている。また、駆動軸１２には、ステータ４１の内側において回転可能に収容されたマグネットからなるロータ４２が固装され、このロータ４２が、ステータ４１によって形成される回転磁力により回転され、駆動軸１２を回転するようになっている。これらステータ４１やロータ４２によって、ブラシレスＤＣモータからなる電動機４が構成されている。
【００３６】
そして、ハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）の側面には、電動機収容部１５ｂに冷媒ガスを吸入する吸入口４０が形成され、ステータ４１とハウジング２（電動機収容ハウジング部材２ｂ）との間の隙間や、仕切壁１０に形成された孔、及び固定スクロール部材２１とハウジング２との間に形成される隙間を介して、吸入口４０から電動機収容部１５ｂに流入した冷媒を前記吸入室３５に導く吸入経路４５が構成されている。
【００３７】
尚、インバータ収容ハウジング部材２ｃに収容されるインバータ装置は、仕切壁１１に形成された貫通孔６１に取付けられるターミナル（気密端子）６０を介してステータ４１と電気的に接続し、電動機４に対してインバータ装置から給電するようにしている。
【００３８】
したがって、電動機４への給電により、ロータ４２が回転して駆動軸１２が回転すると、圧縮機構３において、旋回スクロール部材２２が偏心軸１７を中心として回転するので、旋回スクロール部材２２は、固定スクロール部材２１の軸心の周りを公転することになる。この際、旋回スクロール部材２２は、オルダムリング２７からなる自転阻止機構によって自転が阻止されているので、公転運動のみが許容される。
【００３９】
この旋回スクロール部材２２の公転運動により、圧縮室２５は両スクロール部材の渦巻壁２１ｃ、２２ｃの外周側から中心側へ容積を徐々に小さくしつつ移動するので、吸入室３５から圧縮室２５に吸入された冷媒ガスは圧縮され、この圧縮された冷媒ガスは固定スクロール部材２１の端板２１ａに形成された吐出孔３６を介して吐出室３７に吐出される。そして、吐出口３８を介して外部冷媒回路へ送出される。
【００４０】
以上の構成において、前述したブッシュ２３は、図２及び図３にも示されるように、柱状形状のもので、軸心から径方向にずらした位置に、軸方向に延設されて前記偏心軸１７を挿入可能とする偏心穴２３ａが形成され、旋回スクロール部材側の端部には、偏心穴２３ａよりも径を拡大させた凹状部２３ｂが形成され、また、電動機側の端部周縁には外径を小さくしてバランスウエイト３２を外嵌するウエイト嵌合代２３ｃが形成されている。
【００４１】
バランスウエイト３２は、図４にも示されるように、環状に形成された嵌合部３２ａと、この嵌合部３２ａの周縁に所定の角度範囲に亘って一体形成された扇状のウエイト本体３２ｂとを有して構成され、嵌合部３２ａを前記ブッシュ２３のウエイト嵌合代２３ｃの外周に例えば圧入にて外嵌し、ブッシュ２３と共に回転するようになっている。
このバランスウエイトは、旋回スクロール部材に近づくように張り出すと共に、旋回スクロール部材から遠ざかる方向にも張り出すように形成されており、これにより径方向の寸法を短くし、オルダムリング２７との干渉を回避しつつ要求される質量を確保するようにしている。
【００４２】
前記偏心軸１７は、一端近傍に環状溝１７ａが形成された円柱状のもので、駆動軸１２の旋回スクロール部材２２と対峙する端面に形成された嵌合孔１２ａに環状溝１７ａが形成された側と反対側の端部を圧入固定し、環状溝側の端部を、前記ブッシュ２３の偏心穴２３ａに相対回転可能に挿通して凹状部２３ｂに突出させ、この凹状部１２ｂに突出させた部分に、サークリップ２９を環状溝１７ａに嵌合させることでブッシュ２３を取付けている。このため、ブッシュ２３は、偏心軸１７の軸方向への移動が規制されつつ、偏心軸１７に対して相対回転可能に取付けられている。
【００４３】
旋回スクロール部材２２のボス部２２ｂに内嵌されているラジアル軸受２４は、周方向に等間隔にニードル状のローラ２４ａを多数配置したニードル軸受によって構成され、ブッシュ２３をその外周面との間に所定のクリアランスを持たせて相対回転可能に嵌入できるようにしている。
この例において、ラジアル軸受２４は、ローラ数が１４個、ローラ部分の長さ（ブッシュ２３の外周面との軸方向の嵌合長）が１０ｍｍ、ローラ径が２．５ｍｍに設定されている。また、ブッシュと偏心軸との軸方向の嵌合長は１５ｍｍ、偏心軸の径は６ｍｍに設定されている。
【００４４】
ところで、従来の一般的な設計手法によれば、ラジアル軸受とこれに支持される部材（本実施例ではブッシュ）とは、できるだけ平行な状態で当接されるよう、部材の公差を見込んでクリアランスをできるだけ小さく設定するのが通常である。即ち、ニードル軸受を用いたラジアル軸受２４においては、軽量かつコンパクトな反面、アキシャル荷重や軸の傾きを支承するには不向きであるため、内側に挿入される部材とのクリアランスをマッチング加工により小さいクリアランスに管理することで、ブッシュの傾きを抑えてニードルとの偏荷重を軽減しようとするのが設計常識である。
【００４５】
しかしながら、ブッシュ２３の一端部にはラジアル軸受２４から軸方向にはみ出した部分にバランスウエイト３２が取付けられているので、バランスウエイト３２の遠心力によりブッシュ２３の軸心が偏心軸１７（駆動軸１２）の軸心に対して傾けられようとする。このため、このブッシュ２３の傾きをブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４との間のクリアランスを小さくして補おうとすると、前述したように、ブッシュ２３が軸方向の異なる２箇所でラジアル軸受２４に片当たりし、ブッシュ２３のバランスウエイト３２が設けられた端部側での当接部分において偏荷重が著しく大きくなってフレーキングを生じる不都合がある。
このため、本発明においては、ブッシュのバランスウエイトが設けられた端部側の局所荷重（偏荷重）を低減するために、図５（ａ）に示されるように、偏心穴２３ａに挿入されている偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスＡを、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスＣよりも小さく設定するようにしている。
【００４６】
より具体的には、偏心軸１７の外周面とブッシュ２３に設けられた偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスをＡ、偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との嵌合長をＢ、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスをＣ、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との嵌合長をＤとすると、Ａ＝６〜２２μｍ、Ｃ＝２４〜４８μｍとし、
Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄ
となるように設定している。
【００４７】
このため、このような構成においては、ブッシュ２３のラジアル軸受２４からはみ出した端部に設けられているバランスウエイト３２の重心が偏心軸１７の中心からずれていることによって、（バランスウエイトの遠心力が作用する点がラジアル軸受２４からはみ出したブッシュ２３の端部に作用することによって）、図５（ｂ）に示されるように、ブッシュ２３の軸心が偏心軸１７の軸心に対して傾き、この状態でブッシュ２３の外周面がラジアル軸受２４に対して片当たりし、バランスウエイト３２の遠心力がブッシュ２３及びラジアル軸受２４を介して旋回スクロール部材２２に作用し、旋回スクロール部材２２の遠心力を相殺する。この際、偏心穴２３ａに挿入されている偏心軸１７の外周面と偏心穴２３ａの内周面との間のクリアランスＡは、ブッシュ２３の外周面とラジアル軸受２４の内周面との間のクリアランスＣよりも小さく設定されているので、ブッシュ２３の傾きは偏心軸１７によって規制され（主として偏心軸１７によって支持され）、ラジアル軸受２４に対しては１箇所でのみ当接する（ブッシュ２３の外周面は、バランスウエイト３２が設けられている端部側でのみ当接し、バランスウエイト３２から遠ざかる端部側においては、ラジアル軸受と当接しない）。このため、前記Ｆ３（図９に示す）が発生しないこととなるため、バランスウエイト３２が設けられている端部側でラジアル軸受２４と当接する部位に作用する荷重Ｆ２は、著しく大きくなることはなく、Ｆ１とほぼ同じ大きさとなる。
【００４８】
もっとも、実際の運転においては、旋回スクロール部材２２と固定スクロール部材２１との間の圧縮室２５での圧縮に伴う圧縮反力によって紙面に対して手前側−奥側の成分の力が加わるため、それらの合力が作用する点でブッシュ２３とラジアル軸受２４が接触することになる。このため、従来の形態においては、ブッシュ２３のフロント側とリア側の２箇所でF３とF２の相反する方向の力が作用するので、接触部が３次元的にねじれることになるが、本発明においては、Ｆ３の荷重が作用しないことからこのようなねじれ接触が抑えられる。
また、上述の構成においては、ブッシュ２３の傾きが、偏心軸１７の外周面とブッシュ２３に設けられた偏心孔２３ａの嵌合部によって支持されることになるので、偏心軸１７と偏心孔２３ａでの当接部分において局所荷重（α１、α２）が発生することとなるが、ブッシュ２３は偏心軸１７に対して相対的に回転しないため当該当接部分での滑りや転動は生じず、フレーキングや磨耗が発生する恐れはない。
【００４９】
なお、前述の通り、一般的な設計手法においては、ラジアル軸受２４の内周面の寸法に合わせてブッシュ２３の外周面を加工（いわゆるマッチング加工）することにより、Ｃを管理していたが、上述の構成においては、Ｃが小さくなるよう管理する必要がないため、マッチング加工を省いたものとなっている。ここで、マッチング加工をＡのクリアランス管理に適用（偏心穴２３ａの内周面の寸法に合わせて偏心軸１７の外周面を加工）し、Ａ＝６〜１２μｍとすることも可能である。このようにすれば、従来に対して加工工数を増やすことなく、Ａにより支承されるブッシュの傾きをさらに小さくすることが可能となる。
【００５０】
したがって、ラジアル軸受２４（ローラ２４ａ）に作用する偏荷重を軽減させることが可能になり、ブッシュ２３がラジアル軸受２４のローラ２４ａに片当たりして局所的に当接しても、フレーキングの発生を抑制することが可能となり、ラジアル軸受２４の耐力を相対的に高めることが可能となる（ラジアル軸受２４の耐力を確保するために、ラジアル軸受２４の大型化を図ることが不要となる）。
【００５１】
また、上述の構成においては、バランスウエイト３２が、旋回スクロール部材２２から遠ざかる方向にも張り出すように形成されているので、バランスウエイトの径方向の長さを抑えることが可能となり、また、自転防止機構（オルダムリング２７）と干渉しないようにバランスウエイト３２を設けることが可能となる。このため、オルダムリング２７の径の増大を回避でき、旋回スクロール部材の外径も小さくすることが可能となる。
【００５２】
さらに、上述した構成においては、ラジアル軸受２４としてニードル軸受が用いられているので、軸受け自体の重量を軽くすることが可能となり、また、径方向寸法もコンパクトにすることが可能となり、引いては、バランスウエイトの軽量化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１ スクロール型圧縮機
２ ハウジング
２１ 固定スクロール部材
２１ａ 端板
２１ｃ 渦巻壁
２２ 旋回スクロール部材
２２ａ 端板
２２ｂ ボス部
２２ｃ 渦巻壁
２３ ブッシュ
２３ａ 偏心穴
２４ ラジアル軸受
３２ バランスウエイト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに対して少なくとも径方向の動きが規制され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材と、回転動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸の端部に設けられ、この駆動軸の軸心に対してずれた位置に設けられる偏心軸と、前記旋回スクロール部材の背面に形成されたボス部に内嵌されたラジアル軸受と、前記偏心軸が挿入される偏心穴を備え、この偏心穴を介して前記偏心軸に外嵌されると共に前記ラジアル軸受に相対回転可能に支持されるブッシュと、前記ブッシュの一方の端部に設けられて該ブッシュと一体をなすバランスウエイトとを備えるスクロール型圧縮機において、
前記ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面を前記バランスウエイトが設けられた端部側のみで前記ラジアル軸受に当接させるようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記偏心軸と前記ブッシュに設けられた前記偏心穴の内周面とのクリアランスをＡ、前記偏心軸と前記ブッシュに設けられた前記偏心穴の内周面との嵌合長をＢ、前記ラジアル軸受と前記ブッシュの外周面とのクリアランスをＣ、前記ラジアル軸受と前記ブッシュの外周面との嵌合長をＤとすると、
Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄ
であることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記旋回スクロール部材の前記ボス部の径方向外側に自転防止機構が設けられ、前記バランスウエイトは、前記旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出すことにより、前記自転防止機構との干渉が回避されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記ラジアル軸受は、ニードル軸受であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【請求項１】
ハウジングに対して少なくとも径方向の動きが規制され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する固定スクロール部材と、この固定スクロール部材に対向配置され、端板及びこの端板から立設された渦巻壁を有する旋回スクロール部材と、回転動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸の端部に設けられ、この駆動軸の軸心に対してずれた位置に設けられる偏心軸と、前記旋回スクロール部材の背面に形成されたボス部に内嵌されたラジアル軸受と、前記偏心軸が挿入される偏心穴を備え、この偏心穴を介して前記偏心軸に外嵌されると共に前記ラジアル軸受に相対回転可能に支持されるブッシュと、前記ブッシュの一方の端部に設けられて該ブッシュと一体をなすバランスウエイトとを備えるスクロール型圧縮機において、
前記ブッシュが傾いた際に、当該ブッシュの外周面を前記バランスウエイトが設けられた端部側のみで前記ラジアル軸受に当接させるようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
【請求項２】
前記偏心軸と前記ブッシュに設けられた前記偏心穴の内周面とのクリアランスをＡ、前記偏心軸と前記ブッシュに設けられた前記偏心穴の内周面との嵌合長をＢ、前記ラジアル軸受と前記ブッシュの外周面とのクリアランスをＣ、前記ラジアル軸受と前記ブッシュの外周面との嵌合長をＤとすると、
Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄ
であることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機。
【請求項３】
前記旋回スクロール部材の前記ボス部の径方向外側に自転防止機構が設けられ、前記バランスウエイトは、前記旋回スクロール部材から遠ざかる方向に張り出すことにより、前記自転防止機構との干渉が回避されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機。
【請求項４】
前記ラジアル軸受は、ニードル軸受であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール型圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２５３２８（Ｐ２０１２−２２５３２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６２３６（Ｐ２０１１−９６２３６）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
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