旋回接ぎ手装置
【課題】高圧で使用のスクロール圧縮機の旋回スラスト受けに、ローラーを使用した場合の課題は、軸受けの質量による振動、騒音対策と転がり面が僅かでも磨耗するとその累計がスクロールメンバのシール部の隙間になりガス漏れする、その磨耗対策である。
【解決手段】ローラーの偏りを防ぐセンタリング部材の、ローラー収納ポケットの位置、ローラーの個数ｎと、ローラーの直径ｄと、ローラーの長さＬ、並びにスクロールの旋回半径ｅの寸法関係を幾何学的法則で決めることで、中間軌道輪の質量厚さを最小化して振動騒音を軽減し強度を確保、又ローラーが永久に同じ場所で微小範囲を揺動することで生ずる陥没磨耗に対して、軌道輪を回す。
【解決手段】ローラーの偏りを防ぐセンタリング部材の、ローラー収納ポケットの位置、ローラーの個数ｎと、ローラーの直径ｄと、ローラーの長さＬ、並びにスクロールの旋回半径ｅの寸法関係を幾何学的法則で決めることで、中間軌道輪の質量厚さを最小化して振動騒音を軽減し強度を確保、又ローラーが永久に同じ場所で微小範囲を揺動することで生ずる陥没磨耗に対して、軌道輪を回す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
スクロールコンプレッサの旋回部に使用の旋回接ぎ手の性能に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境の改善課題のうちで温暖化防止に関するものでは、エアコンの脱フロン、中でも自然冷媒の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際、超臨界を得るために従来のフロンに比べて５乃至１０倍もの高圧を要する。圧縮機の種類の中で、一対の渦巻状の羽根を自転を禁止しつつ相対的に旋回することで、羽根で形成される三日月状の空間容積が外側から中心に向かうに従って収縮する原理のスクロール形の圧縮機がある。 当圧縮機は、部品点数が少なく圧縮時の脈動が少ないことから、静粛性、小型化、高速回転、高効率の点で有利とされ普及しつつある。
【０００３】
ところが当該圧縮機では旋回するスクロールメンバの側面に内圧により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軸受の軸心に対して偏心しているため軸受部に大きな偶力が作用する。従来当部位に使用のボールカップリング及びオルダムリングでは、軸受部における磨耗、摩擦損失、微小の揺動振幅に伴う油膜の形成力不足などの点で課題が多く、技術的にＣＯ２冷媒への転換を妨げる要因であった。特にスクロール形圧縮機では高効率化のために１００００ｒｐｍ以上の高速回転で且つ１０乃至１４ＭＰａの高圧で使用のため、一回転当りの吐出量を小さくする傾向があり、そのためスクロールメンバの相対旋回半径は１．５乃至３ミリといった小さな範囲の旋回運動となる。 接ぎ手部の課題は、上記の使用条件下でエアコンに要求される１０００時間以上の耐摩耗性と転がり面の疲労剥離への耐久性能を要し、低摩擦係数、低い振動、騒音、更には低コスト、高信頼性、組み付け作業性、小型軽量化が付随して求められる。
【０００４】
特にオルダム接ぎ手のような高面圧、高速の微小揺動振幅でのスベリ接触では、流体力学的に油膜の構成が甚だ困難で、圧縮されたガス圧を導入して軸受部に背圧をかけて荷重を緩和する手段が採用されて来た。しかし軸受部の簡素化、摩擦抵抗の軽減、偶力に対する傾きの剛性などの有利性から転がり接触が望ましく、転動体にニードルローラーを用いた手段として近時、特開２０００−１８６６８０、２０００−１８６６８０、２０００−３４５９８２、２００２−２４２９４０、２００２−２４２９３９、２００２−２４２９２７、２００２−２４２８５７など転がり接触化の試みが提案されて来た。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の、好適とされている転がり軸受のニードルローラー使用の接ぎ手には、以下の課題が残されている。
【０００６】
ローラー接ぎ手は、三枚で構成された軌道輪の一枚目と二枚目の間にＸ方向に転がるローラーを、二枚目と三枚目の間にはＹ方向に転がるローラーを挟設して成る積層形態のタンデム形の旋回スラスト接ぎ手（軸受）であって、これを実施する際の課題は、スクロール圧縮機の内圧を受けて運転した時に、ローラーには高い接触面圧１ＧＰａ相当が作用し且つ高速でＸ方向とＹ方向にそれぞれ毎秒１８０Ｈｚもの速さで、１．５〜３．０ミリの微小の振幅でこの極めて狭い範囲内で永久に同じ場所で揺動するためにローラーの接触下で潤滑油の供給よりも払拭速さが勝り乾燥状態の金属接触を生ずることがある。その条件化で運転すると転がり面に磨耗粉が発生してフレッティングコロージョンと称する褐色の錆を伴って陥没磨耗痕を生ずる。かかる不具合は揺動範囲が小さいほど、又ローラが太く慣性質量が大きいほど発生し易く、実験では運転初期段階で発生することが確認され、圧縮機としては致命的損傷となる。特にスクロール圧縮機では軸受が僅かでも磨耗すると、その分だけスクロールメンバのガスのシール面の隙間が拡大し圧縮性能が低下するので、磨耗は致命的な課題である。
【０００７】
当該転がり接触では構造上Ｘ，Ｙローラーを積層した時に形成されるローラーの交点で中間軌道輪に集中的面圧が作用する。軌道輪の肉厚が仮に極端に薄い場合では、交点以外に軌道輪を裏側で支えるローラーが存在しないので定格荷重が得られない問題があった、そのため集中応力を緩和する目的で剛性の高い厚肉の軌道輪を要していた。
特に当該接ぎ手では偏心荷重と偶力で軸受の半周が浮きあがることが想定される。この状態で運転されると面圧の低い側のローラーは潤滑油が接触面に閉じ込められて出来る弾性流体潤滑膜（ＥＨＬ）のせん断強度で生ずる回転駆動力が得られずローラーの慣性が勝って、軌道の高速揺動変位に追随せず、激しいバックスピンのようなスリップを繰り返して擦過焼けを生じて軌道表面の損傷を助長する。又 ＣＯ２冷媒の圧縮機では冷媒が潤滑油中に溶け込み粘度の低下で、転がり接触の構成要件である前記ＥＨＬの油膜形成能力の低下が予想され、更にＣＯ２ガスと潤滑油の混合比率が５％以下の貧潤滑状態であるから磨耗の課題が顕在し、圧縮機の密封性能を低下させる。
【０００８】
次に、転がり接触にした場合には、従来のオルダムリングでスラストを受ける表面積と、同等の面積の中に、出来る限り多くの軽量のローラーを配置してローラーの接触面圧を下げる必要がある。そのためにはローラーが揺動する際の偏りを防ぐ位置決め用の制御板にはローラーを収納するポケット穴が最多数になるような配置を要し又、ポケットは経済性の観点から安価な帯鋼板からのプレス打ち抜き製法が好ましい。その場合ポケットの間隔が狭すぎるとプレス打ち抜き時に材料の塑性流動でポケットを区切る柱が減肉し、強度が低下すると同時に加工も困難となる。又、スクロールの内圧による反力で生ずる偏心荷重とモーメントによる偶力の合成のスラスト負荷に対して、制御板の円周上のピッチ円上にローラーを等間隔に配分した配置では、負荷分布に対応することが出来ず定格荷重の確保が困難と言った課題がある。
【０００９】
次の課題に、当該軸受の構成部材の内、Ｘ向きとＹ向きに転がる転動ローラーに挟接される中間の軌道輪は、高速で揺動振幅するため質量が大きいと周囲を加振するので大きな振動騒音原因となり、当該環境重視の設備では騒音は致命的課題である。そのため接ぎ手の軌道輪の揺動による振動を打ち消すカウンタバランサーを中間軌道輪に直接追加した特開２００５−０４２６９２の１項、並びに軸方向に離れた位置にバランサーを設けた特開２００４−３２４４６２が提案されて来た。又 振動を減らす目的の軽量化の工夫に特開２００５−０４２６９２の請求項３の如く、軌道輪の内外周囲を階段状に段付き形状にして、ローラーの転送面のみを残した軽量化技術が提案されてきた。
【００１０】
更なる課題に、当該軸受では、ローラーが何年間にも亘って、永久に１．５〜３ｍｍの狭い範囲を高圧でしかも高速で揺動転動するため、ローラーの転送面に局部的な陥没状の磨耗痕を生ずる。特に当該軸受けでは、軌道輪を積層するため、ローラーとの接触面が４面になる、その個々の磨耗量の累計がスクロールの密封摺接面の隙間の拡大になる。例えば軌道面が０．００４ｍｍ磨耗しても合計で０．０２ｍｍがスクロールの側面の隙間拡大になるので圧縮能力の著しい低下に繋がる。
【００１１】
以上の課題を図面で説明すると、図７の中間軌道輪２は表裏からローラー６と７で最大接触面圧１Ｇｐａ以上の高圧で挟接されてＸ，Ｙ方向に揺動するので、当該軌道輪には高い圧縮並びに３３の如く繰返し曲げ応力を生ずる。肉厚が薄い場合ここに疲労破損を招くとともに、２０に示す如くローラーのエッジに応力集中を生じ寿命低下を招く。更に図５は、軌道輪を介してローラーの接触状態をモデル化した図で、Ｘ向きローラー７とＹ向きローラー６の交点を展開した説明モデルを図４に示す。Ｘ，Ｙの交点の個数が旋回範囲内に形成されていればスラスト負荷を交点で均等に受圧することとなるが、旋回に伴い交点が減少すると残された交点の面圧上昇を伴い寿命低下を招く。前記交点を形成するための各寸法の相関の法則の根拠を詳述すると、例えば特開２０００−３４５９８２のローラーの偏りを防いでローラーを常に幾何学的定位置にセンタリングする制御部材の実施例図２を活用した場合で説明すると、図２の４，５の制御部材のローラーを収容するポケット穴の中に配置したローラーの位置関係を示す断面略視図６、では、図６のローラーの全長を１８（Ｌ）とし、ローラーの直径をｄ 両端のローラーの軌道輪との接触点間距離を３６、とした時にローラーが旋回によって転動変位して３６が３７に移動する。この時３７が１８の範囲内であれば、交点は正しく形成されている。３７が１８より外になると両端に配置されたローラーは交点を形成せず、受圧可能なローラーの交点数が減るので定格荷重は計算値より低くなる。
従ってローラーの交点を管理すれば所定の軸受寿命を得る。この関係式を式で示すとローラー直径：ｄ ポケット内のローラ収容数ｎ 旋回半径ｅの時ｄ（ｎ−１）＋ε≦Ｌ の関係を満たせばよい。従来は面圧の集中を避けるため、軌道輪を厚肉にして面圧を分散する方策が採られていたため、これが結果的にスラスト受け部の総重量が増して、それによる振動騒音が増し、これを軽減するために敢えてバランサーを追加する（特開２００４−３２４４５２）、重量が増す、部品点数の増加、厚肉による軌道輪の加工性の悪さ、コストの押し上げ、といった課題が悪循環していた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
高速、高面圧で揺動するローラーは、スピンスリップを減らすため慣性を小さくする質量の小さな極細ローラーを用い、ローラーを複数個並列してローラーとローラーを互いに接触させて隣接ローラーでもって相互に潤滑剤を転がり接触面に補給し合う工夫がなされ、特開２０００−３４５９８２、特開２００３−１８４９１０及び２００５−０４２６９２の実施例で提案されている。
【００１３】
又 当該接ぎ手には、偶力、偏心スラスト荷重が作用するので、負荷に対応してローラーを効率よく最大多数配置するには、軌道輪の周上に板状のローラー位置決めセンタリング部材を設け、このセンタリング部材に設けた略正方形のポケット穴にローラーを収納してセンタリングする。この時ポケットの配置はガイドピンを装設する位置を除いた残りの限られた空間への配置であるから、ポケットを最大数配置するには、各ポケットと中心との距離をそれぞれ異にする一定の法則に沿って配置することで得られる。又 Ｘ向き転動ローラーとＹ向き転動ローラーの各位置決め（センタリング）部材を、単に９０°位相するのみでＸ用とＹ用の両者を共通化し経済効果をもたらす手段として、ローラー収納ポケットの位置をＸ，Ｙ座標上に表した時と同様一定の法則に沿って配置することで得られる。
【００１４】
即ち図３に示す如く、センタリング部材４，５のローラーを収容するポケットのＸ，Ｙ座標で表示すると、Ｘ軸から時計方向にｎ番目のポケットの中心ＰＸｎとＸ軸の角度ｎα°とＹ軸から反時計方向にｎ番目のポケット中心ＰＹｎとＹ軸の成す角度ｎβ°を等しくし、更にＰＸｎとＯ点間距離と、ＰＹｎとＯ点間距離を等しくする。これを実施すると、中間軌道輪の片面に、Ｘ用センタリング部材を、もう一方の面に同じ部材を９０°位相してＹ用センタリング部材として積層したとき、Ｘ、Ｙローラーを投影したときに形成される交点３１が、図４に示す旋回径４４の範囲の全域に形成される。
【００１５】
請求項２では、ローラーが軌道輪上の１．５〜３ｍｍの狭い範囲を永久に揺動するので一箇所に集中した陥没状態の磨耗は避けられない。スクロール圧縮機では、当該部位の磨耗はガス漏れを招き致命的であることは前述の通りである。そこで中間の軌道輪の旋回に伴うＸローラーとＹローラーの揺動で生ずる転がり摩擦抵抗の僅かな不釣合いと振動、荷重変動を利用して軌道輪を微速度で半径方向又は円周方向に僅かずつ移動させて、同じ箇所での揺動を無くす。その手段として固定側スクロールメンバに対して旋回側スクロールメンバを自転を禁止して旋回させる（当発明実施例ではガイドピンと称する）連結部材に、中間軌道輪部材を係合させ、該中間軌道輪部材と転送面を別部材にして、図８の如く軌道輪のみが径方向又は円周方向に自由に移動可能に隙間５５を持たせて嵌合する。
【００１６】
この場合、外径が円でなる軌道輪は、図１０に示す４７の如く表裏からＸ、Ｙローラーで挟まれており、且つ前記揺動部材の内側に大きな隙間５５で遊嵌されているので、僅かに径方向または円周方向にのみ移動が許される。エアコンでは使用時間が数千から数万時間のため、１時間に０．００１ｍｍ変位すれば、機能として十分である。
両端の第一第三の軌道輪も同様に、スクロールメンバの側面と受け面のそれぞれに設けた溝内に遊嵌し移動可能に収納するだけでよい。
【発明の効果】
【００１７】
軌道輪を薄くした場合、振動騒音の軽減以外に付随効果として、例えば、軌道輪の素材のＳＫ−３又はＳＫ−５等の大量生産中の圧延鋼板を用い、プレスで打ち抜いて成型した後、焼き入れ、バレル研摩を施すのみで、近時の圧延鋼板の持つ高精度の板厚平行度と表面粗さをそのまま活用でき、従来の研削加工を省略し大きな経済効果が得られる。近年スクロール形圧縮機は小型、静粛性、高速性に優れ家電、車両に普及しつつあり、中でも環境改善の要として炭酸ガスなど自然冷媒化が急がれる。当該発明により実施が困難とされていた炭酸ガス冷媒使用時の高圧スクロール圧縮機の旋回スラスト受け部の耐摩耗性、摩擦抵抗の低減、耐圧強度、軽量化、生産性、振動騒音の課題が一挙に解決する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を説明すると図２の第一軌道輪１、と中間の第二軌道輪２と、第三軌道輪３とで構成され、各軌道輪は、特殊鋼の例えばＳＵＪ−２、ＳＫ−５といった材料を用い、特に第二の中間軌道輪２は、高速で揺動運動するため振動騒音原因となるので質量を減らすために板厚を薄くし且つ内外周を階段状に段付き形状として、ローラーの転送面のみを確保した形状である。又材料の硬さをＨＲＣ６０〜６３に焼き入れ焼き戻し処理を施し、表面を平滑に研摩仕上げをしてある。当該装置の必要精度は、スクロールの旋回メンバと固定メンバとで圧縮ガスを密封するのであるからスキマと予圧が共にゼロで摺接するような軸受精度が望ましく、接ぎ手の幅寸法の変動、ばらつきは極限まで抑える必要があり、各軌道輪の平面度は０．０１以下が望ましい。
【００１９】
ローラーはＳＵＪ−２材を用い極力直径の細く短い軽量ローラーで、硬さをＨＲＣ６３以上に焼き入れ硬化し、表面が平滑に研摩仕上げをしてある。図２のローラー６，７の使用数及びサイズは、センタリング制御板の１ポケットあたり数本を並列配置し、サイズと本数は作用するスラスト荷重、回転速度、スクロールの偏心量に合わせて適宜増減して調節する。
ローラーをセンタリングする制御板は、厚さがローラー直径よりも薄く磨き帯鋼板をプレス成型し、表面を硬さＨＶ５００以上に熱処理で硬化し耐摩耗性を備える。
ガイドピン８は、焼き入れ硬化の鋼で、硬さがＨＲＣ５５以上に硬化し耐摩耗性の表面処理を施す。
【００２０】
図２のセンタリング制御板（通称保持器）４の外縁には、楕円穴９詳細図３の９を設け、旋回するガイドピン８と係合する。楕円穴９は特開２０００−３４５９８２で開示されているものでその機能を詳述すると、該楕円穴はスクロールメンバの旋回径ｅにガイドピン８の直径を加えた値を長径とし、ガイドピンの直径に旋回径の半分を加えた値を短径とした形状にしてある。 Ｘ方向の制御板とＹ方向の制御板それぞれの楕円穴には、クロールメンバーが旋回すると、ガイドピン外径と係合しているので、該センタリング制御板は楕円穴の短径と円運動するガイドピンとが摺接することでローラーの転動方向にのみ、転動距離であるすなわち旋回径の半分の距離だけＸ方向、又はＹ方向に揺動駆動される。楕円穴の長径は、ガイドピンの旋回径とが同じため、フリーでガイドピンとは干渉せず、代わりにセンタリング部材の９０°の位置にある溝と旋回するガイドピンとで中間軌道輪と同じ方向にローラーの転動変位距離のみ揺動する。
【００２１】
中間軌道輪２の表裏のＸ，Ｙ向きローラー６，７はセンタリング部材でその交点が正しく形成されるので、中間軌道輪に生ずる応力を交点の圧縮応力のみに限定することが出来、結果的に板厚をスラスト荷重に応じて最小の約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の限界まで薄くできる。これで軽量化効果による振動騒音の抑制ならびに軌道輪の鋼板からのプレス打ち抜きが可能とする好適な経済製法を可能にする。更には、中間軌道輪の揺動運動時の力積で生ずるガイドピンとの摺接部の面圧も減少するので、当該部位の摩擦損失も減り且耐久性が向上するといった付随効果がある。
【００２２】
又 センタリング制御板はＸ，Ｙ用で両者は当然共通部材が好ましく、Ｘ向きで製造品を９０°回転させればＹ向きとなれば経済効果を更に増すことができる。更に当該スラスト軸受には高荷重で且つ偏心荷重、強大な偶力が作用するため、片側半面のみに大きな荷重が作用する、従ってローラーは前述の如く軌道表面に均等配分では不都合で、荷重に対応して適宜不等配分の最適配置が好ましい。この場合は、センタリング制御板のポケット穴は図３に示す一定の法則の線分ＰｘｎからＯ点の距離とＰｙｎからＯ点までの距離が等しく、α°＝β°の条件で配置すれば荷重に対応した合理的配置となる。
当該実施例では、外径φ８０で圧縮反力が１００００Ｎの条件で定格荷重は３００００Ｎが得られる。ローラーの最大接触面圧は０．８Ｇｐで回転速度５０００ｒｐｍの時、転がり軸受としての計算寿命は１万時間となり半永久的となる。
【００２３】
請求項２の実施の形態を説明すると、図８の例では、外枠４８がガイドピイン５２でスクロールメンバに対してＸ，Ｙ方向に相対的には揺動駆動され自転せずにただ旋回するだけである。外枠４８の中には軌道輪４７が５５の嵌合面に案内され回動するように収納されている。また軌道輪４７はＸ．Ｙローラーでもって両側から挟まれている。外枠４８は、図８の形状の環状に鋼板材からプレスで打ち抜き成型し、焼き入れ硬化する。
この揺動枠４８の内側には４７のようにローラーを圧受する前記の中間軌道輪相当を遊嵌して案内面５５で回動可能に装設する。揺動枠との嵌合面の５５は平滑な面を形成し、硬さをＨＲＣ６０以上に表面を硬化して耐摩耗性を確保する。嵌合部の隙間は、径方向に数ミリ移動するようにしても良く、転送面の位置が円周方向又は径方向の何れの方に変化しても良い。旋回に伴って軌道輪が連れ回りする速さは、概ね嵌合部の隙間値に比例するので、隙間値の決定の方法は、軌道輪に予め位置マークを施し運転時間毎に移動量を実測して最適値を決める。
【実施例】
【００２４】
以下実施例について説明する。請求項１の実施例では、図１はスクロール圧縮機の断面略視図を示し、入力軸３７が回転するとクランク軸４３が偏心量３８のｅで旋回する。かくして渦巻き状の羽根を有する旋回スクロールメンバ４１が固定側スクロールメンバに対して旋回され、隙間４４のガスは中心に向かうに従い空間容積の収縮でガスは圧縮されて４５から吐出される。
この時スクロールメンバ４１の側面には圧縮反力が生じて軸受４６に荷重が作用する。当該部位の軸受の構成品の形状は図２に示す、１は固定側の軌道輪、３は旋回側の軌道輪で中間の軌道輪を２に示す、軌道輪１と２の間には図２の矢印のＸ向き転動ローラー６が挟設されており中間軌道輪２と第三軌道輪３の間には図２の矢印のＹ向きに転がるローラー７が挟設され、又ローラーはセンタリング部材４と５のポケットで位置決めされている。
【００２５】
又、中間軌道輪２の外周４箇所に設けた溝３６とガイドピン８が係合しているので、中間軌道輪は自転せず旋回する、つまりスクロールメンバに対してはＸ，Ｙ方向に相対揺動変位する。センタリング部材のポケットに収納されたローラー６、７は図５に示す如く中間軌道輪２の表裏にローラー６，７が位置し交点３１が形成される。その投影図を図４に示す。図４の＋マークがローラーの配置数によって構成される交点の数で、これがスクロールの旋回に伴い交点それぞれが旋回するが旋回半径がローラーの長さより大きいと両端で交点を形成しない。中間軌道輪の肉厚が薄いと、交点のみで面圧を受けるので、交点数が減ると面圧は上昇する。更に図７に示す如く、中間軌道輪が薄いと表裏のローラーの位置ずれで中間軌道輪には曲げ応力３３を生じ、更に軌道輪がローラー１９によって変形し２０の如くローラーのエッジで応力集中を生じ破損を招く。
そこで図６に示す如くＹ向きローラーの長さ１８よりもＸ向きローラーの転動変位量が小さければ図７の応力集中、曲げ応力の発生は無い。
【００２６】
又 図３の如く薄板の鋼板材４に窓ポケットを設け、ポケットの位置関係を座標で示す如く、線分ＰＸｎと原点０の距離＝線分ＰＹｎと０点で、角度Ａ０Ｘ軸＝Ｂ０Ｙ軸になるように配置すると、９０°回転させて重ねても窓位置は整合するので収容したローラーの投影に於ける交点は全窓で形成される。
ここで制御部材のポケット内へのローラー収容形態の例として、ローラーを輸送中に脱落しないように、制御部材の片側又は両側から薄板の例えば０．２ｍｍの鋼板にローラーの接触面のみが露出するようなメッシュ状の穴をパンチングプレスで穿孔し薄板でローラーを覆い、薄板と制御部材とはリベット又は爪で密着固定すれば足る。（図示省略）及びケットに潤滑油を含浸した樹脂でローラーを保持する（図省略）方法がある。
又前記の楕円穴でセンタリングを制御する部材の代わりに、特開平２００５−０４２６９２の如く、スクロールを駆動する偏心入力軸の外径に、内径を楕円穴にしたセンタリングプレートを摺接させて、入力軸でセンタリングプレートをローラーの転動距離と同期させて駆動する方式でも同じ効果が得られる。（図省略）
【００２７】
請求項２の実施例を説明すると、図８では、外枠４８の外周４箇所に設けた溝５４がガイドピン５２に係合し、ガイドピンの旋回に伴い自転はせず旋回する。図の５３のガイドピンの代わりに、外枠４７の外周４箇所の突起部５４の先端を舌形状にして、これを交互に軸方向に爪状に折り曲げて、その先端を両方のスクロールメンバに設けた半径方向のキー溝にそれぞれ係合して、オルダムリングに相当する機構で揺動のみを許容する（図省略）ようにしてもよい。又圧縮機の駆動入力トルクが大きい場合は、ガイドピン５３に薄肉の中空の円筒状のローラーブッシュを被せて中間軌道輪のキー溝５４とローラーを介在してＰＶ値を下げ、当該部位の磨耗、摩擦の軽減手法を採ってもよい（図省略）
外枠の内側に内装された軌道輪４７は外枠の中で自由に動く。尚 圧縮機が更なる高圧になる場合は、定格荷重の増大を要するので、軌道輪を前記の揺動枠４８の外側に配置し（図省略）軌道輪の受圧面積を拡大することとなる。
更に旋回枠４８をワッシャー状にして、ここにローラー収納ポケット毎にポケットの略対角線の長さの直径の円形の穴を穿孔し、該穴にコイン状の軌道円盤を嵌合してポケット単位で自転可能な小さな軌道輪（図省略）としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
当該発明は、スクロール圧縮機の性能向上に絶大な効果を得る以外に、従来の低圧のフロン用、及び一般空圧用のスクロール圧縮機に対しても、従来使用されてきたボール接ぎ手、オルダム接ぎ手に比べて一層の重量軽減、経済性、摩擦損失の低減が実現できる。特にスクロール圧縮機は、工場、及び一般住宅地の騒音低減に寄与することから、本発明の利用可能性は益々高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スクロール圧縮機の断線略視図
【図２】当該発明の構成の外観略視図
【図３】ローラーのセンタリング部材の窓配置図
【図４】Ｘ，Ｙローラーの交点配置図
【図５】中間軌道輪の表裏のローラー接触形態
【図６】ローラーの配置説明
【図７】ローラーの接触応力説明
【図８】中間軌道輪を揺動枠と軌道部に分割した実施例の平面の略視図
【図９】軌道輪の自転可能の実施例の平面の側面略視図
【図１０】中間軌道輪を揺動部と軌道部に分割した実施例図８の断面略視図
【符号の説明】
【００３０】
１，３・第一第三軌道輪 ２・中間（第二）軌道輪
４，５・センタリング部材
６，７・ローラー ８・ガイドピン ９・楕円穴 １０・キー溝
７，１７・ポケット内の両端ローラーの最大転動位置
２４・中間軌道輪の旋回時の変位位置 ７・変位２４の時のローラーの位置
３１・Ｘ，Ｙローラーの投影交点 ３３・曲げ応力
３６・ローラーの両端中心間距離 ３７・ローラーの転動距離
４０・ローラー最大転動時の接触位置
４４・Ｘローラーに対するＹローラーの旋回径
【技術分野】
【０００１】
スクロールコンプレッサの旋回部に使用の旋回接ぎ手の性能に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境の改善課題のうちで温暖化防止に関するものでは、エアコンの脱フロン、中でも自然冷媒の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際、超臨界を得るために従来のフロンに比べて５乃至１０倍もの高圧を要する。圧縮機の種類の中で、一対の渦巻状の羽根を自転を禁止しつつ相対的に旋回することで、羽根で形成される三日月状の空間容積が外側から中心に向かうに従って収縮する原理のスクロール形の圧縮機がある。 当圧縮機は、部品点数が少なく圧縮時の脈動が少ないことから、静粛性、小型化、高速回転、高効率の点で有利とされ普及しつつある。
【０００３】
ところが当該圧縮機では旋回するスクロールメンバの側面に内圧により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軸受の軸心に対して偏心しているため軸受部に大きな偶力が作用する。従来当部位に使用のボールカップリング及びオルダムリングでは、軸受部における磨耗、摩擦損失、微小の揺動振幅に伴う油膜の形成力不足などの点で課題が多く、技術的にＣＯ２冷媒への転換を妨げる要因であった。特にスクロール形圧縮機では高効率化のために１００００ｒｐｍ以上の高速回転で且つ１０乃至１４ＭＰａの高圧で使用のため、一回転当りの吐出量を小さくする傾向があり、そのためスクロールメンバの相対旋回半径は１．５乃至３ミリといった小さな範囲の旋回運動となる。 接ぎ手部の課題は、上記の使用条件下でエアコンに要求される１０００時間以上の耐摩耗性と転がり面の疲労剥離への耐久性能を要し、低摩擦係数、低い振動、騒音、更には低コスト、高信頼性、組み付け作業性、小型軽量化が付随して求められる。
【０００４】
特にオルダム接ぎ手のような高面圧、高速の微小揺動振幅でのスベリ接触では、流体力学的に油膜の構成が甚だ困難で、圧縮されたガス圧を導入して軸受部に背圧をかけて荷重を緩和する手段が採用されて来た。しかし軸受部の簡素化、摩擦抵抗の軽減、偶力に対する傾きの剛性などの有利性から転がり接触が望ましく、転動体にニードルローラーを用いた手段として近時、特開２０００−１８６６８０、２０００−１８６６８０、２０００−３４５９８２、２００２−２４２９４０、２００２−２４２９３９、２００２−２４２９２７、２００２−２４２８５７など転がり接触化の試みが提案されて来た。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の、好適とされている転がり軸受のニードルローラー使用の接ぎ手には、以下の課題が残されている。
【０００６】
ローラー接ぎ手は、三枚で構成された軌道輪の一枚目と二枚目の間にＸ方向に転がるローラーを、二枚目と三枚目の間にはＹ方向に転がるローラーを挟設して成る積層形態のタンデム形の旋回スラスト接ぎ手（軸受）であって、これを実施する際の課題は、スクロール圧縮機の内圧を受けて運転した時に、ローラーには高い接触面圧１ＧＰａ相当が作用し且つ高速でＸ方向とＹ方向にそれぞれ毎秒１８０Ｈｚもの速さで、１．５〜３．０ミリの微小の振幅でこの極めて狭い範囲内で永久に同じ場所で揺動するためにローラーの接触下で潤滑油の供給よりも払拭速さが勝り乾燥状態の金属接触を生ずることがある。その条件化で運転すると転がり面に磨耗粉が発生してフレッティングコロージョンと称する褐色の錆を伴って陥没磨耗痕を生ずる。かかる不具合は揺動範囲が小さいほど、又ローラが太く慣性質量が大きいほど発生し易く、実験では運転初期段階で発生することが確認され、圧縮機としては致命的損傷となる。特にスクロール圧縮機では軸受が僅かでも磨耗すると、その分だけスクロールメンバのガスのシール面の隙間が拡大し圧縮性能が低下するので、磨耗は致命的な課題である。
【０００７】
当該転がり接触では構造上Ｘ，Ｙローラーを積層した時に形成されるローラーの交点で中間軌道輪に集中的面圧が作用する。軌道輪の肉厚が仮に極端に薄い場合では、交点以外に軌道輪を裏側で支えるローラーが存在しないので定格荷重が得られない問題があった、そのため集中応力を緩和する目的で剛性の高い厚肉の軌道輪を要していた。
特に当該接ぎ手では偏心荷重と偶力で軸受の半周が浮きあがることが想定される。この状態で運転されると面圧の低い側のローラーは潤滑油が接触面に閉じ込められて出来る弾性流体潤滑膜（ＥＨＬ）のせん断強度で生ずる回転駆動力が得られずローラーの慣性が勝って、軌道の高速揺動変位に追随せず、激しいバックスピンのようなスリップを繰り返して擦過焼けを生じて軌道表面の損傷を助長する。又 ＣＯ２冷媒の圧縮機では冷媒が潤滑油中に溶け込み粘度の低下で、転がり接触の構成要件である前記ＥＨＬの油膜形成能力の低下が予想され、更にＣＯ２ガスと潤滑油の混合比率が５％以下の貧潤滑状態であるから磨耗の課題が顕在し、圧縮機の密封性能を低下させる。
【０００８】
次に、転がり接触にした場合には、従来のオルダムリングでスラストを受ける表面積と、同等の面積の中に、出来る限り多くの軽量のローラーを配置してローラーの接触面圧を下げる必要がある。そのためにはローラーが揺動する際の偏りを防ぐ位置決め用の制御板にはローラーを収納するポケット穴が最多数になるような配置を要し又、ポケットは経済性の観点から安価な帯鋼板からのプレス打ち抜き製法が好ましい。その場合ポケットの間隔が狭すぎるとプレス打ち抜き時に材料の塑性流動でポケットを区切る柱が減肉し、強度が低下すると同時に加工も困難となる。又、スクロールの内圧による反力で生ずる偏心荷重とモーメントによる偶力の合成のスラスト負荷に対して、制御板の円周上のピッチ円上にローラーを等間隔に配分した配置では、負荷分布に対応することが出来ず定格荷重の確保が困難と言った課題がある。
【０００９】
次の課題に、当該軸受の構成部材の内、Ｘ向きとＹ向きに転がる転動ローラーに挟接される中間の軌道輪は、高速で揺動振幅するため質量が大きいと周囲を加振するので大きな振動騒音原因となり、当該環境重視の設備では騒音は致命的課題である。そのため接ぎ手の軌道輪の揺動による振動を打ち消すカウンタバランサーを中間軌道輪に直接追加した特開２００５−０４２６９２の１項、並びに軸方向に離れた位置にバランサーを設けた特開２００４−３２４４６２が提案されて来た。又 振動を減らす目的の軽量化の工夫に特開２００５−０４２６９２の請求項３の如く、軌道輪の内外周囲を階段状に段付き形状にして、ローラーの転送面のみを残した軽量化技術が提案されてきた。
【００１０】
更なる課題に、当該軸受では、ローラーが何年間にも亘って、永久に１．５〜３ｍｍの狭い範囲を高圧でしかも高速で揺動転動するため、ローラーの転送面に局部的な陥没状の磨耗痕を生ずる。特に当該軸受けでは、軌道輪を積層するため、ローラーとの接触面が４面になる、その個々の磨耗量の累計がスクロールの密封摺接面の隙間の拡大になる。例えば軌道面が０．００４ｍｍ磨耗しても合計で０．０２ｍｍがスクロールの側面の隙間拡大になるので圧縮能力の著しい低下に繋がる。
【００１１】
以上の課題を図面で説明すると、図７の中間軌道輪２は表裏からローラー６と７で最大接触面圧１Ｇｐａ以上の高圧で挟接されてＸ，Ｙ方向に揺動するので、当該軌道輪には高い圧縮並びに３３の如く繰返し曲げ応力を生ずる。肉厚が薄い場合ここに疲労破損を招くとともに、２０に示す如くローラーのエッジに応力集中を生じ寿命低下を招く。更に図５は、軌道輪を介してローラーの接触状態をモデル化した図で、Ｘ向きローラー７とＹ向きローラー６の交点を展開した説明モデルを図４に示す。Ｘ，Ｙの交点の個数が旋回範囲内に形成されていればスラスト負荷を交点で均等に受圧することとなるが、旋回に伴い交点が減少すると残された交点の面圧上昇を伴い寿命低下を招く。前記交点を形成するための各寸法の相関の法則の根拠を詳述すると、例えば特開２０００−３４５９８２のローラーの偏りを防いでローラーを常に幾何学的定位置にセンタリングする制御部材の実施例図２を活用した場合で説明すると、図２の４，５の制御部材のローラーを収容するポケット穴の中に配置したローラーの位置関係を示す断面略視図６、では、図６のローラーの全長を１８（Ｌ）とし、ローラーの直径をｄ 両端のローラーの軌道輪との接触点間距離を３６、とした時にローラーが旋回によって転動変位して３６が３７に移動する。この時３７が１８の範囲内であれば、交点は正しく形成されている。３７が１８より外になると両端に配置されたローラーは交点を形成せず、受圧可能なローラーの交点数が減るので定格荷重は計算値より低くなる。
従ってローラーの交点を管理すれば所定の軸受寿命を得る。この関係式を式で示すとローラー直径：ｄ ポケット内のローラ収容数ｎ 旋回半径ｅの時ｄ（ｎ−１）＋ε≦Ｌ の関係を満たせばよい。従来は面圧の集中を避けるため、軌道輪を厚肉にして面圧を分散する方策が採られていたため、これが結果的にスラスト受け部の総重量が増して、それによる振動騒音が増し、これを軽減するために敢えてバランサーを追加する（特開２００４−３２４４５２）、重量が増す、部品点数の増加、厚肉による軌道輪の加工性の悪さ、コストの押し上げ、といった課題が悪循環していた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
高速、高面圧で揺動するローラーは、スピンスリップを減らすため慣性を小さくする質量の小さな極細ローラーを用い、ローラーを複数個並列してローラーとローラーを互いに接触させて隣接ローラーでもって相互に潤滑剤を転がり接触面に補給し合う工夫がなされ、特開２０００−３４５９８２、特開２００３−１８４９１０及び２００５−０４２６９２の実施例で提案されている。
【００１３】
又 当該接ぎ手には、偶力、偏心スラスト荷重が作用するので、負荷に対応してローラーを効率よく最大多数配置するには、軌道輪の周上に板状のローラー位置決めセンタリング部材を設け、このセンタリング部材に設けた略正方形のポケット穴にローラーを収納してセンタリングする。この時ポケットの配置はガイドピンを装設する位置を除いた残りの限られた空間への配置であるから、ポケットを最大数配置するには、各ポケットと中心との距離をそれぞれ異にする一定の法則に沿って配置することで得られる。又 Ｘ向き転動ローラーとＹ向き転動ローラーの各位置決め（センタリング）部材を、単に９０°位相するのみでＸ用とＹ用の両者を共通化し経済効果をもたらす手段として、ローラー収納ポケットの位置をＸ，Ｙ座標上に表した時と同様一定の法則に沿って配置することで得られる。
【００１４】
即ち図３に示す如く、センタリング部材４，５のローラーを収容するポケットのＸ，Ｙ座標で表示すると、Ｘ軸から時計方向にｎ番目のポケットの中心ＰＸｎとＸ軸の角度ｎα°とＹ軸から反時計方向にｎ番目のポケット中心ＰＹｎとＹ軸の成す角度ｎβ°を等しくし、更にＰＸｎとＯ点間距離と、ＰＹｎとＯ点間距離を等しくする。これを実施すると、中間軌道輪の片面に、Ｘ用センタリング部材を、もう一方の面に同じ部材を９０°位相してＹ用センタリング部材として積層したとき、Ｘ、Ｙローラーを投影したときに形成される交点３１が、図４に示す旋回径４４の範囲の全域に形成される。
【００１５】
請求項２では、ローラーが軌道輪上の１．５〜３ｍｍの狭い範囲を永久に揺動するので一箇所に集中した陥没状態の磨耗は避けられない。スクロール圧縮機では、当該部位の磨耗はガス漏れを招き致命的であることは前述の通りである。そこで中間の軌道輪の旋回に伴うＸローラーとＹローラーの揺動で生ずる転がり摩擦抵抗の僅かな不釣合いと振動、荷重変動を利用して軌道輪を微速度で半径方向又は円周方向に僅かずつ移動させて、同じ箇所での揺動を無くす。その手段として固定側スクロールメンバに対して旋回側スクロールメンバを自転を禁止して旋回させる（当発明実施例ではガイドピンと称する）連結部材に、中間軌道輪部材を係合させ、該中間軌道輪部材と転送面を別部材にして、図８の如く軌道輪のみが径方向又は円周方向に自由に移動可能に隙間５５を持たせて嵌合する。
【００１６】
この場合、外径が円でなる軌道輪は、図１０に示す４７の如く表裏からＸ、Ｙローラーで挟まれており、且つ前記揺動部材の内側に大きな隙間５５で遊嵌されているので、僅かに径方向または円周方向にのみ移動が許される。エアコンでは使用時間が数千から数万時間のため、１時間に０．００１ｍｍ変位すれば、機能として十分である。
両端の第一第三の軌道輪も同様に、スクロールメンバの側面と受け面のそれぞれに設けた溝内に遊嵌し移動可能に収納するだけでよい。
【発明の効果】
【００１７】
軌道輪を薄くした場合、振動騒音の軽減以外に付随効果として、例えば、軌道輪の素材のＳＫ−３又はＳＫ−５等の大量生産中の圧延鋼板を用い、プレスで打ち抜いて成型した後、焼き入れ、バレル研摩を施すのみで、近時の圧延鋼板の持つ高精度の板厚平行度と表面粗さをそのまま活用でき、従来の研削加工を省略し大きな経済効果が得られる。近年スクロール形圧縮機は小型、静粛性、高速性に優れ家電、車両に普及しつつあり、中でも環境改善の要として炭酸ガスなど自然冷媒化が急がれる。当該発明により実施が困難とされていた炭酸ガス冷媒使用時の高圧スクロール圧縮機の旋回スラスト受け部の耐摩耗性、摩擦抵抗の低減、耐圧強度、軽量化、生産性、振動騒音の課題が一挙に解決する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を説明すると図２の第一軌道輪１、と中間の第二軌道輪２と、第三軌道輪３とで構成され、各軌道輪は、特殊鋼の例えばＳＵＪ−２、ＳＫ−５といった材料を用い、特に第二の中間軌道輪２は、高速で揺動運動するため振動騒音原因となるので質量を減らすために板厚を薄くし且つ内外周を階段状に段付き形状として、ローラーの転送面のみを確保した形状である。又材料の硬さをＨＲＣ６０〜６３に焼き入れ焼き戻し処理を施し、表面を平滑に研摩仕上げをしてある。当該装置の必要精度は、スクロールの旋回メンバと固定メンバとで圧縮ガスを密封するのであるからスキマと予圧が共にゼロで摺接するような軸受精度が望ましく、接ぎ手の幅寸法の変動、ばらつきは極限まで抑える必要があり、各軌道輪の平面度は０．０１以下が望ましい。
【００１９】
ローラーはＳＵＪ−２材を用い極力直径の細く短い軽量ローラーで、硬さをＨＲＣ６３以上に焼き入れ硬化し、表面が平滑に研摩仕上げをしてある。図２のローラー６，７の使用数及びサイズは、センタリング制御板の１ポケットあたり数本を並列配置し、サイズと本数は作用するスラスト荷重、回転速度、スクロールの偏心量に合わせて適宜増減して調節する。
ローラーをセンタリングする制御板は、厚さがローラー直径よりも薄く磨き帯鋼板をプレス成型し、表面を硬さＨＶ５００以上に熱処理で硬化し耐摩耗性を備える。
ガイドピン８は、焼き入れ硬化の鋼で、硬さがＨＲＣ５５以上に硬化し耐摩耗性の表面処理を施す。
【００２０】
図２のセンタリング制御板（通称保持器）４の外縁には、楕円穴９詳細図３の９を設け、旋回するガイドピン８と係合する。楕円穴９は特開２０００−３４５９８２で開示されているものでその機能を詳述すると、該楕円穴はスクロールメンバの旋回径ｅにガイドピン８の直径を加えた値を長径とし、ガイドピンの直径に旋回径の半分を加えた値を短径とした形状にしてある。 Ｘ方向の制御板とＹ方向の制御板それぞれの楕円穴には、クロールメンバーが旋回すると、ガイドピン外径と係合しているので、該センタリング制御板は楕円穴の短径と円運動するガイドピンとが摺接することでローラーの転動方向にのみ、転動距離であるすなわち旋回径の半分の距離だけＸ方向、又はＹ方向に揺動駆動される。楕円穴の長径は、ガイドピンの旋回径とが同じため、フリーでガイドピンとは干渉せず、代わりにセンタリング部材の９０°の位置にある溝と旋回するガイドピンとで中間軌道輪と同じ方向にローラーの転動変位距離のみ揺動する。
【００２１】
中間軌道輪２の表裏のＸ，Ｙ向きローラー６，７はセンタリング部材でその交点が正しく形成されるので、中間軌道輪に生ずる応力を交点の圧縮応力のみに限定することが出来、結果的に板厚をスラスト荷重に応じて最小の約１ｍｍ〜２ｍｍ程度の限界まで薄くできる。これで軽量化効果による振動騒音の抑制ならびに軌道輪の鋼板からのプレス打ち抜きが可能とする好適な経済製法を可能にする。更には、中間軌道輪の揺動運動時の力積で生ずるガイドピンとの摺接部の面圧も減少するので、当該部位の摩擦損失も減り且耐久性が向上するといった付随効果がある。
【００２２】
又 センタリング制御板はＸ，Ｙ用で両者は当然共通部材が好ましく、Ｘ向きで製造品を９０°回転させればＹ向きとなれば経済効果を更に増すことができる。更に当該スラスト軸受には高荷重で且つ偏心荷重、強大な偶力が作用するため、片側半面のみに大きな荷重が作用する、従ってローラーは前述の如く軌道表面に均等配分では不都合で、荷重に対応して適宜不等配分の最適配置が好ましい。この場合は、センタリング制御板のポケット穴は図３に示す一定の法則の線分ＰｘｎからＯ点の距離とＰｙｎからＯ点までの距離が等しく、α°＝β°の条件で配置すれば荷重に対応した合理的配置となる。
当該実施例では、外径φ８０で圧縮反力が１００００Ｎの条件で定格荷重は３００００Ｎが得られる。ローラーの最大接触面圧は０．８Ｇｐで回転速度５０００ｒｐｍの時、転がり軸受としての計算寿命は１万時間となり半永久的となる。
【００２３】
請求項２の実施の形態を説明すると、図８の例では、外枠４８がガイドピイン５２でスクロールメンバに対してＸ，Ｙ方向に相対的には揺動駆動され自転せずにただ旋回するだけである。外枠４８の中には軌道輪４７が５５の嵌合面に案内され回動するように収納されている。また軌道輪４７はＸ．Ｙローラーでもって両側から挟まれている。外枠４８は、図８の形状の環状に鋼板材からプレスで打ち抜き成型し、焼き入れ硬化する。
この揺動枠４８の内側には４７のようにローラーを圧受する前記の中間軌道輪相当を遊嵌して案内面５５で回動可能に装設する。揺動枠との嵌合面の５５は平滑な面を形成し、硬さをＨＲＣ６０以上に表面を硬化して耐摩耗性を確保する。嵌合部の隙間は、径方向に数ミリ移動するようにしても良く、転送面の位置が円周方向又は径方向の何れの方に変化しても良い。旋回に伴って軌道輪が連れ回りする速さは、概ね嵌合部の隙間値に比例するので、隙間値の決定の方法は、軌道輪に予め位置マークを施し運転時間毎に移動量を実測して最適値を決める。
【実施例】
【００２４】
以下実施例について説明する。請求項１の実施例では、図１はスクロール圧縮機の断面略視図を示し、入力軸３７が回転するとクランク軸４３が偏心量３８のｅで旋回する。かくして渦巻き状の羽根を有する旋回スクロールメンバ４１が固定側スクロールメンバに対して旋回され、隙間４４のガスは中心に向かうに従い空間容積の収縮でガスは圧縮されて４５から吐出される。
この時スクロールメンバ４１の側面には圧縮反力が生じて軸受４６に荷重が作用する。当該部位の軸受の構成品の形状は図２に示す、１は固定側の軌道輪、３は旋回側の軌道輪で中間の軌道輪を２に示す、軌道輪１と２の間には図２の矢印のＸ向き転動ローラー６が挟設されており中間軌道輪２と第三軌道輪３の間には図２の矢印のＹ向きに転がるローラー７が挟設され、又ローラーはセンタリング部材４と５のポケットで位置決めされている。
【００２５】
又、中間軌道輪２の外周４箇所に設けた溝３６とガイドピン８が係合しているので、中間軌道輪は自転せず旋回する、つまりスクロールメンバに対してはＸ，Ｙ方向に相対揺動変位する。センタリング部材のポケットに収納されたローラー６、７は図５に示す如く中間軌道輪２の表裏にローラー６，７が位置し交点３１が形成される。その投影図を図４に示す。図４の＋マークがローラーの配置数によって構成される交点の数で、これがスクロールの旋回に伴い交点それぞれが旋回するが旋回半径がローラーの長さより大きいと両端で交点を形成しない。中間軌道輪の肉厚が薄いと、交点のみで面圧を受けるので、交点数が減ると面圧は上昇する。更に図７に示す如く、中間軌道輪が薄いと表裏のローラーの位置ずれで中間軌道輪には曲げ応力３３を生じ、更に軌道輪がローラー１９によって変形し２０の如くローラーのエッジで応力集中を生じ破損を招く。
そこで図６に示す如くＹ向きローラーの長さ１８よりもＸ向きローラーの転動変位量が小さければ図７の応力集中、曲げ応力の発生は無い。
【００２６】
又 図３の如く薄板の鋼板材４に窓ポケットを設け、ポケットの位置関係を座標で示す如く、線分ＰＸｎと原点０の距離＝線分ＰＹｎと０点で、角度Ａ０Ｘ軸＝Ｂ０Ｙ軸になるように配置すると、９０°回転させて重ねても窓位置は整合するので収容したローラーの投影に於ける交点は全窓で形成される。
ここで制御部材のポケット内へのローラー収容形態の例として、ローラーを輸送中に脱落しないように、制御部材の片側又は両側から薄板の例えば０．２ｍｍの鋼板にローラーの接触面のみが露出するようなメッシュ状の穴をパンチングプレスで穿孔し薄板でローラーを覆い、薄板と制御部材とはリベット又は爪で密着固定すれば足る。（図示省略）及びケットに潤滑油を含浸した樹脂でローラーを保持する（図省略）方法がある。
又前記の楕円穴でセンタリングを制御する部材の代わりに、特開平２００５−０４２６９２の如く、スクロールを駆動する偏心入力軸の外径に、内径を楕円穴にしたセンタリングプレートを摺接させて、入力軸でセンタリングプレートをローラーの転動距離と同期させて駆動する方式でも同じ効果が得られる。（図省略）
【００２７】
請求項２の実施例を説明すると、図８では、外枠４８の外周４箇所に設けた溝５４がガイドピン５２に係合し、ガイドピンの旋回に伴い自転はせず旋回する。図の５３のガイドピンの代わりに、外枠４７の外周４箇所の突起部５４の先端を舌形状にして、これを交互に軸方向に爪状に折り曲げて、その先端を両方のスクロールメンバに設けた半径方向のキー溝にそれぞれ係合して、オルダムリングに相当する機構で揺動のみを許容する（図省略）ようにしてもよい。又圧縮機の駆動入力トルクが大きい場合は、ガイドピン５３に薄肉の中空の円筒状のローラーブッシュを被せて中間軌道輪のキー溝５４とローラーを介在してＰＶ値を下げ、当該部位の磨耗、摩擦の軽減手法を採ってもよい（図省略）
外枠の内側に内装された軌道輪４７は外枠の中で自由に動く。尚 圧縮機が更なる高圧になる場合は、定格荷重の増大を要するので、軌道輪を前記の揺動枠４８の外側に配置し（図省略）軌道輪の受圧面積を拡大することとなる。
更に旋回枠４８をワッシャー状にして、ここにローラー収納ポケット毎にポケットの略対角線の長さの直径の円形の穴を穿孔し、該穴にコイン状の軌道円盤を嵌合してポケット単位で自転可能な小さな軌道輪（図省略）としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
当該発明は、スクロール圧縮機の性能向上に絶大な効果を得る以外に、従来の低圧のフロン用、及び一般空圧用のスクロール圧縮機に対しても、従来使用されてきたボール接ぎ手、オルダム接ぎ手に比べて一層の重量軽減、経済性、摩擦損失の低減が実現できる。特にスクロール圧縮機は、工場、及び一般住宅地の騒音低減に寄与することから、本発明の利用可能性は益々高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スクロール圧縮機の断線略視図
【図２】当該発明の構成の外観略視図
【図３】ローラーのセンタリング部材の窓配置図
【図４】Ｘ，Ｙローラーの交点配置図
【図５】中間軌道輪の表裏のローラー接触形態
【図６】ローラーの配置説明
【図７】ローラーの接触応力説明
【図８】中間軌道輪を揺動枠と軌道部に分割した実施例の平面の略視図
【図９】軌道輪の自転可能の実施例の平面の側面略視図
【図１０】中間軌道輪を揺動部と軌道部に分割した実施例図８の断面略視図
【符号の説明】
【００３０】
１，３・第一第三軌道輪 ２・中間（第二）軌道輪
４，５・センタリング部材
６，７・ローラー ８・ガイドピン ９・楕円穴 １０・キー溝
７，１７・ポケット内の両端ローラーの最大転動位置
２４・中間軌道輪の旋回時の変位位置 ７・変位２４の時のローラーの位置
３１・Ｘ，Ｙローラーの投影交点 ３３・曲げ応力
３６・ローラーの両端中心間距離 ３７・ローラーの転動距離
４０・ローラー最大転動時の接触位置
４４・Ｘローラーに対するＹローラーの旋回径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一軌道輪と中間軌道輪の間にＸ方向と、中間軌道輪と第二軌道輪の間にＹ方向に直動するローラーを介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラー接ぎ手において、ローラーの位置の偏りを防ぐ板状の部材の、ポケット穴に複数個のローラーを収容したとき、ローラーの直径ｄと、ローラーの並列配置の本数ｎと、ローラーの全長Ｌと、スクロールの旋回半径ｅとが、ｄ×（ｎ−１）＋ｅ≦Ｌの関係の法則で成ること、並びに前記板状部材のポケットの位置をＸ，Ｙ座標で表示したとき、Ｘ軸から時計方向に数えてｎ番目のポケットの中心点ＰｎＸから、座標の０点までの距離Ａが、Ｙ軸から反時計方法に数えてｎ番目のポケット中心点のＰｎＹから前記０点までの距離Ｂと、Ａ＝Ｂの関係で、ＰｎＸと０点を結ぶ線分とＸ軸との成す交角／α°と、ＰｎＹと０点を結ぶ線分とＹ軸とで成す交角∠β°が∠α°＝∠β°の法則でなる、旋回接ぎ手装置。
【請求項２】
第一軌道輪と中間軌道輪の間にＸ方向と、中間軌道輪と第三軌道輪の間にＹ方向に直動するローラーをそれぞれ介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラー接ぎ手において、ローラーの転送面が半径方向又は円周方向に変位することを特徴とした旋回接ぎ手装置。
【請求項１】
第一軌道輪と中間軌道輪の間にＸ方向と、中間軌道輪と第二軌道輪の間にＹ方向に直動するローラーを介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラー接ぎ手において、ローラーの位置の偏りを防ぐ板状の部材の、ポケット穴に複数個のローラーを収容したとき、ローラーの直径ｄと、ローラーの並列配置の本数ｎと、ローラーの全長Ｌと、スクロールの旋回半径ｅとが、ｄ×（ｎ−１）＋ｅ≦Ｌの関係の法則で成ること、並びに前記板状部材のポケットの位置をＸ，Ｙ座標で表示したとき、Ｘ軸から時計方向に数えてｎ番目のポケットの中心点ＰｎＸから、座標の０点までの距離Ａが、Ｙ軸から反時計方法に数えてｎ番目のポケット中心点のＰｎＹから前記０点までの距離Ｂと、Ａ＝Ｂの関係で、ＰｎＸと０点を結ぶ線分とＸ軸との成す交角／α°と、ＰｎＹと０点を結ぶ線分とＹ軸とで成す交角∠β°が∠α°＝∠β°の法則でなる、旋回接ぎ手装置。
【請求項２】
第一軌道輪と中間軌道輪の間にＸ方向と、中間軌道輪と第三軌道輪の間にＹ方向に直動するローラーをそれぞれ介装して成るスクロール圧縮機の旋回ローラー接ぎ手において、ローラーの転送面が半径方向又は円周方向に変位することを特徴とした旋回接ぎ手装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３２５４９（Ｐ２００７−３２５４９Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３７９８１（Ｐ２００５−２３７９８１）
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（５９１２７２４３５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２２日（２００５．７．２２）
【出願人】（５９１２７２４３５）
【Ｆターム（参考）】
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