JP2004162910A - スラストニードル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】
円筒ころの滑りによる摩耗を低減させることができるスラストニードル軸受を提供する。
【解決手段】
円筒ころ１２ａ、１２ｂを複列に配置することで、円筒ころ１２ａ、１２ｂの総軸線長を確保しつつ、複列に配置された半径方向外側の円筒ころ１２ａと、半径方向内側の円筒ころ１２ｂの回転を独立させて、滑り量を効果的に低減させることができる。したがって、円筒ころ１２ａ、１２ｂが転動する軌道面における油膜の形成性も改善されることになり、摩耗に対して顕著な改善が得られる。そのため、本発明のスラストニードル軸受をカーエアコン用コンプレッサに使用することにより、スラストニードル軸受の摩耗に起因したガタ、異音不具合、振動等を抑制可能となるため、正常な状態で長期間使用可能なカーエアコン用コンプレッサを提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カーエアコン用コンプレッサ等に用いられると好適なスラストニードル軸受に関する。

例えばカーエアコン用コンプレッサ（カークーラコンプレッサともいう）の一タイプとして、容量可変式のコンプレッサが知られている。一般的に、容量可変式のコンプレッサは、ハウジングに対して駆動軸をラジアル軸受により回転自在に支持し、この駆動軸に対して回転板を取り付け、この回転板に対して斜板を傾斜角度可変に取り付けてある。回転板とハウジングの間にはスラスト軸受が配置されている。斜板には，複数のピストンロッドの一端が円周方向等間隔に取り付けてあり、このピストンロッドの他端はピストンに連結している。このピストンは、ハウジング内に設けられたシリンダの内部で摺動するように設けられ、このシリンダのボア内に流入される冷媒ガスを圧縮し吐出するようにしている。つまり、斜板が回転すると、ピストンロッドを介してピストンが軸線方向に往復運動し、冷媒ガスを圧縮し吐出するようになっている（特許文献１参照）。
特開２００２−２６６７５４号公報

ところで、カーエアコン用コンプレッサの動作時には、斜板を介して駆動軸は大きな力を受けるので、かかる駆動軸をハウジングに対してスラスト方向に支持するスラスト軸受が必要となる。かかる場合、スラストニードル軸受は針状の円筒ころを有しているので、軸線方向の厚さが薄く、カーエアコン用コンプレッサに用いることにより、構成をよりコンパクトにすることができる。

しかるに、一般的なカーエアコン用コンプレッサは、クランクの回転による力を、べルトを介して電磁クラッチ経由で回転運動により駆動軸に伝達しており、アイドリングのような低速回転から、加速時のような高速回転まで幅広い回転数の範囲で、しかもコンプレッサの能力も必要に応じて変化するため、回転数と荷重が複雑に組み合わさった状態で運転される。このような環境で使用されるため、当然スラストニードル軸受も同様に高速回転から低速回転、さらには無負荷状態から重負荷状態まで幅広い条件下で動作することになる。そのうえ、軸受の使用部位がカーエアコン用コンプレッサであることから、外部から多量の潤滑剤を供給することもできず、潤滑性確保という観点からも非常に厳しい条件下にあるといえる。

図５は、従来使用されているカーエアコンコンプレッサ用のスラストニードル軸受の一部の模式図である。図５において、保持器１の１つのポケット部１ａには、円筒ころ２が保持されている。ここで、円筒ころ２が矢印方向に転動することを考えたとき、不図示の軌道面に対して、円筒ころ２は、その中央部が位置するＰＣＤ位置（点線で図示）では滑りなく転動するが、それより半径方向外側の領域では、円筒ころ２の回転に対して軌道面の回転移動量が大きくなるため、円筒ころ２が遅れることによる滑りが生じ、一方、ＰＣＤ位置より半径方向内側の領域では、円筒ころ２の回転に対して軌道面の回転移動量が小さくなるため、円筒ころ２が進むことによる滑りが生じる。いずれにせよ、ＰＣＤ位置から離れるに従い、滑り量ＳＱは増大する。

よって、例えば荷重が非常に軽く、高速運転になった時、スラストニードル軸受としては、その特性上、常に滑りが生じていることに加えて、さらに非常に滑りやすい状況におかれることになる。この場合、円筒ころが正規の回転をしなくなるため、油膜が掻き取られるなどしてその形成性が低下し、円筒ころ又は軌道面に摩耗が発生する恐れが考えられる。尚、円筒ころ２の軸線長を短くすれば、滑り量ＳＱは低下するが、軸線長が短くなった分、スラストニードル軸受の負荷容量が低下するという問題が生じる。

尚、以下の特許文献２の請求項１６には、複列のころを有するスラスト軸受が開示されているが、かかるころは両円錐ころであるため、円筒ころを用いた本発明のスラストニードル軸受とは、全く作用効果が異なるものである。
特開２００１−５６０２５号公報

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、円筒ころの滑りによる摩耗を低減させることができるスラストニードル軸受を提供することを目的としている。

本発明のスラストニードル軸受は、周方向に複列で配置された円筒ころと、前記円筒ころをポケット部で保持する保持器とを有することを特徴とする。

図１は、本発明にかかるスラストニードル軸受の一部の模式図である。図１において、保持器１１の１つのポケット部１１ａには、半径方向に並んだ２つの円筒ころ１２ａ、１２ｂが保持されている。ここで、円筒ころ１２ａ、１２ｂが矢印方向に転動することを考えたとき、図５の円筒ころ２と比較すると、円筒ころ１２ａ、１２ｂは、それぞれその中央部がＰＣＤ位置になるので、かかるＰＣＤ位置から円筒ころの端面までの距離は単純計算で半分になり、従って滑り量ＳＱも約半分になり、その分、摩耗量を抑えることができる。

すなわち本発明によれば、円筒ころ１２ａ、１２ｂを複列に配置することで、円筒ころ１２ａ、１２ｂの総軸線長を確保しつつ、複列に配置された半径方向外側の円筒ころ１２ａと、半径方向内側の円筒ころ１２ｂの回転を独立させて、滑り量を効果的に低減させることができる。したがって、円筒ころ１２ａ、１２ｂが転動する軌道面における油膜の形成性も改善されることになり、摩耗に対して顕著な改善が得られる。そのため、本発明のスラストニードル軸受をカーエアコン用コンプレッサに使用することにより、スラストニードル軸受の摩耗に起因したガタ、異音不具合、振動等を抑制可能となるため、正常な状態で長期間使用可能なカーエアコン用コンプレッサを提供できる。

尚、「円筒ころ」とは、両端まで完全に円筒である必要はなく、緩やかにテーパ形状であっても良い。又、「周方向に複列で配置する」とは、例えば一部の円筒ころのＰＣＤ径を、他の円筒ころのＰＣＤ径と異ならせることをいい、必ずしも半径方向に整列させる必要はない。

前記保持器の１つのポケット部は、半径方向に並んだ複数の円筒ころを保持すると好ましい。

前記保持器の１つのポケット部は、１つの円筒ころを保持すると好ましい。

前記円筒ころの端面には、潤滑剤の保持部が形成されていると、潤滑性を高められるので好ましい。

前記円筒ころの端面には、凹部が形成されていると、前記凹部に潤滑剤を保持することができ、潤滑性を高められるので好ましい。

前記凹部は、外径側から内径側に向かう溝であると、前記円筒ころの回転より更に潤滑性を高められるので好ましい。

前記スラストニードル軸受は、カーエアコン用コンプレッサに使用されると好ましい。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図２は、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受を用いたカーエアコン用コンプレッサの断面図である。図３は、スラストニードル軸受の部分上面図である。

図２において、カーエアコン用のコンプレッサである容量可変式のコンプレッサは、ハウジング１に対して駆動軸２を回転自在に嵌挿し、この駆動軸２に対して斜板３を傾斜角度可変に連結し、この斜板３に対しウォブル板４を摺動自在に取付けてある。斜板３とウォブル板４との間には、スラスト軸受５が配設されている。ウォブル板４には、複数のピストンロッド６の一端が円周方向等間隔に取付けてあり、このピストンロッド６の他端はピストン７に連結している。このピストン７は、ハウジング１内に設けられたシリンダ１ａの内部で摺動するように設けられ、このシリンダ１ａのボア内に流入される冷媒ガスを圧縮し吐出するようにしている。駆動軸２の図２で右端は、クラッチ機構ＣＭを介してプーリ８に連結されており、駆動軸２のプーリ８側外周には、一体的に回転するようにスラスト板９が圧入され、スラスト板９とハウジング１との間には、スラストニードル軸受１０が配置されている。

図３において、円盤状（一部のみ図示）の保持器１１において、１つのポケット部１１ａには、半径方向に並んだ（すなわち周方向に沿って複列に配置された）２つの円筒ころ１２ａ、１２ｂが保持されており、かかるポケット部１１ａは、円周方向に等間隔に配置されている。本実施の形態によれば、図１を参照して説明したように、円筒ころ１２ａ、１２ｂの滑り量を抑え、各部の摩耗を抑制することができる。

図４は、別の実施の形態にかかるスラストニードル軸受の部分上面図である。図４において、円盤状（一部のみ図示）の保持器１１’において、ポケット部１１ａ、１１ｂが、保持器１１’の半径方向に並べて（すなわち周方向に沿って複列に）配置され、ポケット部１１ａには円筒ころ１２ａが配置され、ポケット部１１ｂには円筒ころ１２ｂが配置されている。本実施の形態においては、円筒ころ１２ａ、１２ｂの滑り量を抑え、各部の摩耗を抑制するという効果以外に、ポケット部１１ａ、１１ｂの間の架橋部１１ｃが、円筒ころ１２ａ、１２ｂの転動を案内するという効果がある。

ところで、１ポケットに２つの円筒ころを収容すると、円筒ころの端面同士が密着して摺動し合うこととなり、その潤滑状態が悪化する恐れがある。潤滑状態が悪化すると、端面の摩耗や溶着を招く恐れがある。以下に述べる実施の形態では、潤滑剤の保持部として機能する凹部又は溝を設けて、円筒ころ端面の潤滑状態をより向上させることができる。

図６〜８は、円筒ころの端面の斜視図である。図６（ａ）、（ｂ）に示す円筒ころ１１２ａは、その端面に円形の凹部１１２ｃが形成されている。かかる凹部１１２ｃは、端面からの深さが５０〜１００μｍである。このように端面に凹部１１２ｃが形成されていると、動作時に凹部１１２ｃに潤滑剤がたまるので、それにより円筒ころ１１２ａを１ポケットに複数収容した場合でも、端面の潤滑状態を改善できる。尚、凹部１１２ｃは、当接し合う端面の少なくとも一方に設けられていれば足りる。又、凹部１１２ｃに潤滑剤含浸部材等を装着してもよい。

図７に示す円筒ころ２１２ａは、その端面に、外径側から内径側に向かう風車状の浅溝２１２ｃを形成している。このように浅溝２１２ｃを形成することにより、動作時に図で矢印に示す方向に転動した場合、外径側から内径側へと潤滑剤が掻き込まれ、端面同士が密着した場合に潤滑剤が不足しがちとなる端面中央部の潤滑状態を改善できる。尚、浅溝２１２ｃは螺旋状に形成されていてもよい。

図８に示す円筒ころ３１２ａは、その端面に、細かいディンプル状の凹部３１２ｃを形成している。このように凹部３１２ｃを形成することにより、動作時に凹部３１２ｃに潤滑剤がたまるので、それにより円筒ころ３１２ａを１ポケットに複数収容した場合でも、端面の潤滑状態を改善できる。

以上の凹部を形成するに当たり、その形成方法には限られず、例えば機械加工、プレス加工、ショットピーニングなどの塑性加工でもよい。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば、本発明にかかるスラストニードル軸受は、２列ではなく３列以上の円筒ころを配置しても良く（複列とは複数の列の意味である）、又各列の円筒ころは、他の列の円筒ころに対して半径方向に整列して配置される必要はなく、周方向に軸線がずれるように配置しても良い。更に、本発明のスラストニードル軸受は、カーエアコン用コンプレッサに限らず、各種の自動車、産業機械等に用いることができる。

本発明のスラストニードル軸受によれば、円筒ころを周方向に沿って複列で配置することで、円筒ころの総軸線長を確保しつつ、複列に配置された半径方向外側の円筒ころと、半径方向内側の円筒ころの回転を独立させて、滑り量を効果的に低減させることができる。

本発明にかかるスラストニードル軸受の一部の模式図である。 本実施の形態にかかるスラストニードル軸受を用いたカーエアコン用コンプレッサの断面図である。 本実施の形態にかかるスラストニードル軸受の部分上面図である。 別な実施の形態にかかるスラストニードル軸受の部分上面図である。 従来使用されているカーエアコンコンプレッサ用のスラストニードル軸受の一部の模式図である。 円筒ころの端面の斜視図である。 円筒ころの端面の斜視図である。 円筒ころの端面の斜視図である。

符号の説明

１０ スラストニードル軸受
１１、１１’ 保持器
１２ａ、１２ｂ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ 円筒ころ

Claims (7)

1. 周方向に複列で配置された円筒ころと、前記円筒ころをポケット部で保持する保持器とを有することを特徴とするスラストニードル軸受。
2. 前記保持器の１つのポケット部は、半径方向に並んだ複数の円筒ころを保持することを特徴とする請求項１に記載のスラストニードル軸受。
3. 前記保持器の１つのポケット部は、１つの円筒ころを保持することを特徴とする請求項１に記載のスラストニードル軸受。
4. 前記円筒ころの端面には、潤滑剤の保持部が形成されてい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ラストニードル軸受。
5. 前記円筒ころの端面には、凹部が形成されてい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ラストニードル軸受。
6. 前記凹部は、外径側から内径側に向かう溝であることを特徴とする請求項５に記載のスラストニードル軸受。
7. カーエアコン用コンプレッサに使用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスラストニードル軸受。
   
   
   

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