JP2003083337A - スラスト針状ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 針状ころの滑りを抑えて針状ころやスラスト
レースの摩耗を抑制することができるスラスト針状ころ
軸受を提供する。 【解決手段】 スラスト針状ころ軸受１２は、回転軸線
方向に互いに対向する一対のスラストレース８，９間
に、複数の針状ころ１０が保持器１１を介して周方向に
沿って略等間隔に配設される。一対のスラストレース
８，９における固定側スラストレース９の表面粗さを回
転側スラストレース８の表面粗さより大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスラスト針状ころ軸
受に関し、特に、カーエアコン用の斜板式圧縮機、自動
車用自動変速機、手動変速機、又は一般産業用機械等の
大きな軸方向荷重が発生する回転機械の軸方向荷重支持
部に用いられるスラスト針状ころ軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示したカーエアコン用の斜板式圧
縮機（コンプレッサ）は、回転軸１に固定された傾斜板
２の回転動作によって、ハウジング３内のシリンダ室４
でピストン５を軸線方向に往復移動させて冷媒の吸入圧
縮動作を行うものである。前記傾斜板２及び前記回転軸
１には、冷媒の圧縮動作に伴う大きな軸方向荷重（アキ
シアル荷重）がピストン５を介して負荷されるので、こ
れを軸方向荷重支持部であるハウジング３の端面と回転
軸１側の回転板６との間に介装されたスラスト針状ころ
軸受７によって支持するようになっている。

【０００３】前記スラスト針状ころ軸受７は、回転軸線
方向に互いに対向する一対のスラストレース８，９間
に、複数の針状ころ１０が保持器１１を介して周方向に
沿って等間隔に配設されており、回転側スラストレース
８が前記回転板６に支持され、固定側スラストレース９
が前記ハウジング３の端面に支持されている。

【０００４】前記各スラストレース８，９は、一般には
鋼板をプレスで打抜き形成し、熱処理後、最終的にバレ
ル処理によるバリ取り、磨き等を施して製品として使用
される（この場合、板厚は薄く軌道面はバックアップと
呼ばれる背面側の精度に倣わせて使用する) 。又、板厚
が厚い場合は、プレスによる成形は困難であるため、機
械加工によりレースを製作し、バレル、または超仕上げ
を施して軌道面の粗さ精度を確保する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
カーエアコン用の斜板式圧縮機に用いられるスラスト針
状ころ軸受７の使用環境は非常に厳しい潤滑条件下であ
り、かつ、回転数は高速から低速、荷重は無負荷に近い
状態から５０００Ｎ程度まで負荷され、斜板式圧縮機の
運転状態によってこれらの条件がランダムに組み合わさ
れる。更に、上記斜板式圧縮機のように、前記回転板６
がラジアル荷重や偏心の影響によって触れ回り運動を起
こす場合、回転板６に固定される前記回転側スラストレ
ース８の軌道面も触れ回りを運動を起こす。

【０００６】そこで、上記各スラストレース８，９の軌
道面の表面粗さを良くし過ぎてしまうと、斜板式圧縮機
の運転中に荷重が軽くなった場合には、軌道面ところの
速度差に起因して、針状ころ１０が滑る現象が発生す
る。即ち、前記針状ころ１０の姿勢（スキュー方向や半
径方向）が不安定となって回転中に針状ころ１０が保持
器１１のポケットすき間の分だけ両振れし、この結果、
針状ころ１０や各スラストレース８，９の軌道面が異常
摩耗して最終的にはフレーキング等の損傷が発生し、斜
板式圧縮機の異音及び振動の増大、さらには軸受のロッ
クにより斜板圧縮機が運転不可能になることが考えられ
る。従って、本発明の目的は上記課題を解消することに
係り、針状ころの滑りを抑えて針状ころやスラストレー
スの摩耗を抑制することができるスラスト針状ころ軸受
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、回
転軸線方向に互いに対向する一対のスラストレース間に
複数の針状ころが配設されたスラスト針状ころ軸受であ
って、前記一対のスラストレースにおける一方のスラス
トレースの表面粗さを他方のスラストレースの表面粗さ
より大きくしたことを特徴とするスラスト針状ころ軸受
により達成される。

【０００８】上記構成によれば、他方のスラストレース
よりも表面粗さを大きくされた一方のスラストレースに
おける軌道面は、前記他方のスラストレースにおける軌
道面よりも針状ころに対する摩擦力が大きくなる。そこ
で、前記針状ころの姿勢（スキュー方向）が、摩擦力の
大きい一方のスラストレースにおける軌道面により支配
されて安定し、回転中の針状ころの両触れが抑制される
ので、ころの滑りを抑えることができ、転動部分のすべ
り摩耗を抑制することができる。

【０００９】尚、好ましくは前記一方のスラストレース
が固定側スラストレースとされると共に、前記他方のス
ラストレースが回転側スラストレースとされることによ
り、更にころの滑りを抑えることができる。又、好まし
くは前記針状ころを周方向に沿って等間隔に保持する鋼
板製の保持器が、ころ持たせにより案内されることによ
って、該保持器がスラストレースの軌道面に接触して潤
滑油を掻き取ることがないので、軸受としての潤滑性を
向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の一実施形態に係るスラスト針状ころ軸受を詳細に説明
する。なお、本実施形態のスラスト針状ころ軸受１２の
全体構造は、図３に示した斜板式圧縮機に用いられるス
ラスト針状ころ軸受７と略同一である。

【００１１】本実施形態のスラスト針状ころ軸受１２
は、図１に示すように、回転軸線方向に互いに対向する
一対のスラストレース８，９間に、複数の針状ころ１０
が保持器１１を介して周方向に沿って等間隔に配設され
ており、回転側スラストレース８が前記回転板６に支持
され、固定側スラストレース９が前記ハウジング３の端
面に支持されている（図３、参照）。

【００１２】鋼板製のプレスにて成形された前記保持器
１１は、ころ持たせにより案内されることによって、前
記スラストレース８，９の各軌道面上の潤滑油を掻き取
ることがない。そこで、前記スラスト針状ころ軸受１２
の使用環境が、例えばカーエアコン用の斜板式圧縮機に
用いられるという非常に厳しい潤滑条件下にも関わら
ず、軸受としての潤滑性を向上させることができる。

【００１３】更に、前記固定側スラストレース（一方の
スラストレース）９の表面粗さは、前記回転側スラスト
レース（他方のスラストレース）８の表面粗さよりも大
きくされている。尚、本発明における表面粗さとして
は、算術平均粗さ（Ｒa ）や十点平均粗さ（Ｒz ）等を
用いることができる。即ち、本実施形態のスラスト針状
ころ軸受１２によれば、回転側スラストレース８よりも
表面粗さを大きくされた固定側スラストレース９におけ
る軌道面は、前記回転側スラストレース８における軌道
面よりも針状ころ１０に対する摩擦力が大きくなる。

【００１４】そこで、前記針状ころ１０の姿勢（スキュ
ー方向）が、摩擦力の大きい固定側スラストレース９に
おける軌道面により支配されて安定し、回転中の針状こ
ろ１０の両触れが抑制されるので、針状ころ１０の滑り
を抑えることができ、転動部分のすべり摩耗を抑制する
ことができる。

【００１５】従って、本実施形態のスラスト針状ころ軸
受１２は、針状ころ１０の異常摩耗が抑止され、フレー
キング等の損傷発生が防止されるので、軸受寿命を確保
することができる。そこで、前記スラスト針状ころ軸受
１２を使用した斜板式圧縮機は、異音及び振動が減少
し、軸受のロック等による作動不具合が防止される。

【００１６】尚、本発明のスラスト針状ころ軸受におけ
るスラストレース及び保持器等の構成は、上記実施形態
の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づ
いて種々の形態を採りうることは言うまでもない。ま
た、上記実施形態では、スラスト針状ころ軸受１２をカ
ーエアコン用の斜板式圧縮機に使用した例で説明した
が、本発明のスラスト針状ころ軸受は、自動車用自動変
速機、手動変速機、又は一般産業用機械等の大きな軸方
向荷重が発生する種々の回転機械に使用することができ
る。

【００１７】次に、上述した如き本発明のスラスト針状
ころ軸受における現象を検証する為に、固定側及び回転
側のスラストレースの表面粗さ（Ｒa ）と、針状ころの
ころ長手方向の長さと、ＰＶ値（面圧×すべり速度) と
の関係について、コンピュータを用いてシュミレーショ
ン解析を行った。その結果を図２のグラフに示す。尚、
このシュミレーション解析に用いた計算条件としては、
下記の諸元を用いた。

【００１８】計算条件； 軸受サイズ：軸受内径４０ｍｍ×軸受外径６０ｍｍ×高
さ５ｍｍ、 回転数：７０００ｒｐｍ、 荷重：１００Ｎ（オフセットした固定荷重）、 固定側スラストレースＡの算術平均粗さ（Ｒa ）：０．
１２ 回転側スラストレースＢの算術平均粗さ（Ｒａ）：０．
０９ 固定側スラストレースＣの算術平均粗さ（Ｒａ）：０．
０９ 回転側スラストレースＤの算術平均粗さ（Ｒａ）：０．
２８

【００１９】尚、上述した斜板式圧縮機等の実機におけ
る荷重は、オフセットした回転荷重であるが、計算上、
荷重を回転させることは出来ないため、固定荷重とし
た。従って、実機に本計算結果を適用する場合は、固定
側スラストレースと回転側スラストレースが逆になる。

【００２０】図２に示した計算結果から、回転側スラス
トレースＢ，ＤのＰＶ値が固定側スラストレースＡ，Ｃ
より大きくなっていることがわかり、固定側スラストレ
ースＡと回転側スラストレースＢのように略同じ表面粗
さの状態と比較して、固定側スラストレースＣと回転側
スラストレースＤのように表面粗さを大きく変えること
によって、ＰＶ値が大きく改善されることが検証でき
た。

【００２１】従って、本発明のような回転側スラストレ
ースと固定側スラストレースの表面粗さを変えた針状こ
ろ軸受、特に、実機における固定側スラストレースの表
面粗さを回転側スラストレースの表面粗さより大きく
（粗く）した場合、荷重が非常に軽い状態においてはＰ
Ｖ値が大幅に改善されることが検証できた。

【００２２】

【発明の効果】上述したように本発明のスラスト針状こ
ろ軸受によれば、他方のスラストレースよりも表面粗さ
を大きくされた一方のスラストレースにおける軌道面
は、前記他方のスラストレースにおける軌道面よりも針
状ころに対する摩擦力が大きくなる。

【００２３】そこで、前記針状ころの姿勢（スキュー方
向）が、摩擦力の大きい一方のスラストレースにおける
軌道面により支配されて安定し、回転中の針状ころの両
触れが抑制されるので、ころの滑りを抑えることがで
き、転動部分のすべり摩耗を抑制することができる。従
って、異常摩耗が抑止されたスラスト針状ころ軸受は、
フレーキング等の損傷発生が防止され、軸受寿命を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るスラスト針状ころ軸
受の要部拡大断面図である。

【図２】固定側及び回転側のスラストレースの表面粗さ
（Ｒa ）と、針状ころのころ長手方向の長さと、ＰＶ値
（面圧×すべり速度) との関係を示すグラフである。

【図３】スラスト針状ころ軸受を備えたカーエアコン用
の斜板式圧縮機の縦断面図である。

【符号の説明】

８ 回転側スラストレース ９ 固定側スラストレース １０ 針状ころ １１ 保持器 １２ スラスト針状ころ軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 裕司 神奈川県藤沢市鵠沼神明１丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA14 AA32 AA42 AA53 AA62 BA37 BA44 BA55 DA09 EA02 FA01 FA31 GA29

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸線方向に互いに対向する一対のス
   ラストレース間に複数の針状ころが配設されたスラスト
   針状ころ軸受であって、 前記一対のスラストレースにおける一方のスラストレー
   スの表面粗さを他方のスラストレースの表面粗さより大
   きくしたことを特徴とするスラスト針状ころ軸受。
2. 【請求項２】 前記一方のスラストレースが固定側スラ
   ストレースとされると共に、前記他方のスラストレース
   が回転側スラストレースとされることを特徴とする請求
   項１に記載のスラスト針状ころ軸受。
3. 【請求項３】 前記針状ころを周方向に沿って等間隔に
   保持する鋼板製の保持器が、ころ持たせにより案内され
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト針
   状ころ軸受。