JP2005030582A

JP2005030582A - ニードル軸受、シャフト、カークーラコンプレッサ及び自動変速機用遊星歯車機構

Info

Publication number: JP2005030582A
Application number: JP2003337032A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Yoshiba; 岳雪吉場; Makoto Fujinami; 誠藤波
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US20050238275A1; EP1589241A1; EP1589241A4; WO2004067979A1

Abstract

【課題】
接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受及びシャフト、並びにそれらを用いたカークーラコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構を提供する。
【解決手段】
スラストニードル軸受１６Ａ、１６Ｂ及びラジアルニードル軸受１５Ａ、１５Ｂ及びシャフト１４は、上述したように各部が窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であるように処理されているので、過酷な潤滑条件で使用されても早期摩耗を抑制でき、長寿命をはかることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーエアコンのコンプレッサや自動変速機用遊星歯車機構等に用いられると好適なニードル軸受及びシャフトに関する。

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斜板を傾斜角度可変に連結し、この斜板に対し揺動板を摺動自在に取付けてある。斜板と揺動板との間にはスラスト軸受が配置されている。揺動板には、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、揺動板が、いわゆるみそすり的動作をし、ピストンロッドを介してピストンを軸線方向に往復運動させ、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と、ラジアル方向に支持するラジアル軸受とが必要となる。かかる場合、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及びラジアル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。

これに対し、一般的なニードル軸受のころ、軌道輪、保持器等は、通常の軸受鋼（一般的にはＳＵＪ２）を、焼入れ焼戻しの熱処理を行っている。このようなニードル軸受を、潤滑性が十分に確保されない使用条件下でカーエアコン用コンプレッサに適用した場合、接触部の油膜不良により早期に摩耗を引き起こすおそれがある。ところが、潤滑性を十分に確保するためには、十分な断面積の潤滑油供給路等をコンプレッサハウジングに形成しなくてはならず、コンプレッサハウジングの製造コストが増大し、又ハウジングがより大型化する。又、同様な問題は、高速回転が要求される近年の自動変速機用遊星歯車機構においても生じる。尚、以下の特許文献２には、転がり軸受の転動体、外輪及び内輪に、０．２〜０．８％の窒素濃度の窒化層を形成し、ビッカース硬度Ｈｖ１２００〜１５００の表面硬度を有するようにすることで、摩耗を抑制する効果があることが記載されているが、かかる転がり軸受は工作機械等に使用されるものであり、カーエアコンのコンプレッサに比較して潤滑条件が緩やかであるため、本発明の思想とは異なるものである。
特開２００２−３６４６４８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、接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受及びシャフト、並びにそれらを用いたカークーラコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構を提供することを目的とする。

第１の本発明のニードル軸受は、ころ、軌道輪、保持器のうち少なくとも１つの部品が、窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であることを特徴とする。

第２の本発明のニードル軸受は、ころ、軌道輪のうち少なくとも１つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さをＲａ０．１μｍ以下としたことを特徴とする。

第３の本発明のシャフトは、ニードル軸受を支持するシャフトにおいて、少なくとも前記ニードル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であることを特徴とする。

第１の発明のニードル軸受において、前記ころ、前記軌道輪、前記保持器のうち少なくとも１つの部品の表面における窒素濃度を０．３重量％とするように、浸炭窒化処理等により表面に窒素を付加すると焼戻し抵抗が向上して高温時の強度が増大し、耐摩耗性が向上すると共に、極表層部において圧痕起点型剥離の防止に有効な多量の残留オーステナイトを存在させることができる。表面窒素濃度が０．３重量％を下回ると高温時の強度が低下して耐摩耗性が低下するので、その下限値を０．３重量％とした。尚、表面窒素濃度が０．８重量％を超えると軸受製造時における研削仕上げが困難になり、難研削のために軸受の生産性が低下するので、その上限値は０．８重量％であると好ましい。

窒化層（適切な窒素濃度及び硬さを有する層）の形成方法としては、塩浴等による液体窒化処理や、ガス窒化処理や、イオン窒化処理が挙げられる。このうち、イオン窒化処理は処理温度が比較的高く、母材の耐熱性を考慮しても十分な下地の硬度が得られにくかったり、前記少なくとも一つの部品の表面に均一な窒化層を形成させることが困難な場合があるため、塩浴窒化処理あるいはガス窒化処理によることが好ましい。なお、好ましい窒化処理温度は４８０℃以下とする。また、窒化層は、特に処理温度が高い場合に、その最表面に数ミクロン程度の脆弱な化合物層（ξ相あるいはε相単相からなる擬似セラミックス層）が膜状に形成される場合があるため、窒化処理温度はさらに好ましくは４６０℃以下とする。また、このように処理温度がより低いものであると、窒化層がより緻密なものとなって粗悪なポーラス層も生成しない。

更に、本発明は、前記少なくとも一つの部品の表面の硬度が、ビッカース硬度Ｈｖ６５３〜８３２であるため、例えば特許文献２に記載の技術と大きく異なる。すなわち、特許文献２に記載の転動体、外輪又は内輪は、ビッカース硬度Ｈｖ１２００〜１５００の表面硬度を有することで、摩耗を抑制している。ところが、カーエアコンのコンプレッサ用途のニードル軸受においては、潤滑条件がより厳しいため、金属同士の接触により表面の剥離から早期摩耗を引き起こす場合が多い。そこで、本発明においては、前記少なくとも一つの部品の表面の硬度を、ビッカース硬度Ｈｖ６５３〜８３２と低めることで靱性を高め、相手部材への攻撃性を抑制し、それにより早期摩耗を抑制するようにしている。

第２の本発明のニードル軸受は、ころ、軌道輪のうち少なくとも１つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さをＲａ０．１μｍ以下としたことで、異常摩耗の発生を抑制できる。従来、カークーラコップレッサ、車両の自動変速機用遊星歯車機構に使用されているニードル軸受用ころは、素材となる線材を切断し、熱処理を施し、外径を研削加工することで形成されており、ころの外径面は、主として研削、バレル加工によって粗さを適正に仕上げていた。しかしながら、このようなころを使用すると、ころの転動面にバレル加工時のメディアであるアルミナ、シリカ等の非常に硬質な粒子が残っていることがあり、このようなころを組み込んだニードル軸受、またはころ単体をカークーラコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構等の潤滑が非常に厳しい装置に用いると、硬質な粒子の影響により軌道面やころ転動面が異常摩耗するといった不具合が発生する恐れがあある。

かかる問題を解決するために、低硬度の素材に高硬度の素材をコーティングしたメディアを用いて、ころ、軌道輪、保持器をバレル加工することも考えられる。ところが、かかる加工方法では硬質物質であるアルミナ等を極力使用しないので、クラウニングを施すためのバレル、及びこのバレル付着した硬質異物を除去するためのバレル加工と、数回のバレル加工が必要になる。特に、最終バレル工程は仕上げのために研削力を小さくする必要があり、従って適切な面粗さを得るためには加工時間が長くなり、コスト的にも不利になる。

本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ころ、軌道輪の粗さを確保しつつ、ころと軌道輪間においてアルミナ等の硬質異物としてのバレルコンパウンドの存在を低減させるべく、表面の研削加工（又は研削加工＋バレル加工）後に超仕上げを施し、その表面粗さをＲａ０．１μｍ以下とするものである。本発明によれば、超仕上げ加工を用いることで、硬質異物の残留要因となるコンパウンドを排除しうる加工を実現できるため、粗さを顕著に向上させつつ、ころのクラウニングも同時に加工することが可能になり、バレル加工に対しコスト的にも有利になるという利点がある。また、表面粗さＲａを０．１μｍ以下とすることで、浸炭窒化処理を施した場合における、その窒化層表面が接触する相手部材の表面への攻撃性を弱めることができる。

更に、ころ、軌道輪のうち少なくとも１つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さをＲａ０．０１μｍ以上０．０４μｍ以下とすることで、上述の効果をより発揮できる。

第３の本発明のシャフトは、ニードル軸受を支持するシャフトにおいて、少なくとも前記ニードル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であるので、上述のごとく接触部の摩耗を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかるニードル軸受が組み込まれたカーエアコンのコンプレッサの断面図であり、図２は、図１の構成をII方向に見た図である。

図１において、コンプレッサ１を構成するハウジング６は、中央の短円筒状の本体７をヘッドケース８と斜板ケース９とで軸線方向（図１の左右方向）両側から挟持し、更に複数本の結合ボルト（図示せず）により結合されて一体となっている。ヘッドケース８の内側には、低圧室１０、１０と高圧室１１とが設けられている。尚、高圧室１１内は勿論、低圧室１０、１０内も正圧である。又、本体７とヘッドケース８との間には平板状の隔壁板１２が挟持されている。図１で複数に分割されている如く表されている低圧室１０、１０は互いに連通しており、ヘッドケース８の外面に設けられた単一の吸入ポート１３（図２）に連通している。又、高圧室１１は、ヘッドケース８に設けられた吐出ポート（図示せず）に通じている。吸入ポート１３がエバポレータ（不図示）の出口に、不図示の吐出ポートをコンデンサ（不図示）の入口に、それぞれ連通させている。

ハウジング６内にはシャフト１４を、本体７と斜板ケース９とに掛け渡す状態で、回転自在に支持している。より具体的には、シャフト１４の両端部を１対のラジアルニードル軸受１５Ａ、１５Ｂにより、本体７と斜板ケース９とに対して回転自在に支持すると共に、１対のスラストニードル軸受１６Ａ、１６Ｂにより、このシャフト１４に加わるスラスト荷重を支承自在としている。

本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ａは、複数のころ１６ａと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持する軌道輪１６ｂ、１６ｃと、ころ１６ａを保持する保持器１６ｄとを有している。ころ１６ａ、軌道輪１６ｂ、１６ｃ及び保持器１６ｄの表面は、窒素濃度０．３重量％以上であり、ビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であり、且つ表面粗さＲａ０．１μｍ以下であるように処理されている。更に、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂは、複数のころ１６ｅと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持する軌道輪１６ｆ、１６ｇと、ころ１６ｅを保持する保持器１６ｈとを有している。ころ１６ｅ、軌道輪１６ｆ、１６ｇ及び保持器１６ｈの表面は、窒素濃度０．３重量％以上であり、ビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であり、且つ表面粗さＲａ０．１μｍ以下であるように処理されている。

図３は、スラストニードル軸受１６Ｂの斜視図であり、図４は、スラストニードル軸受１６Ｂの断面図である。

本実施の形態にかかるラジアルニードル軸受１５Ａは、複数のころ１５ａと、外輪（軌道輪）１５ｂと、ころ１５ａを保持する保持器１５ｃとを有している。ころ１５ａ、外輪１５ｂ、保持器１５ｃ及びころ１５ａが転動するシャフト１４の外周面は、窒素濃度０．３重量％以上であり、ビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であり、且つ表面粗さＲａ０．１μｍ以下であるように処理されている。更に、本実施の形態にかかるラジアルニードル軸受１５Ｂは、複数のころ１５ｄと、外輪（軌道輪）１５ｅと、ころ１５ｄを保持する保持器１５ｆとを有している。ころ１５ｄ、外輪１５ｅ、保持器１５ｆ及びころ１５ｄが転動するシャフト１４の外周面は、窒素濃度０．３重量％以上であり、ビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であり、且つ表面粗さＲａ０．１μｍ以下であるように処理されている。

特に、ころ１６ａ、１６ｅ、１５ａ、１５ｅに関しては、研削加工後に超仕上げ加工を施すことで、その外周面粗さがＲａ０．１μｍ以下に仕上げられている。

スラストニードル軸受１６Ａは、本体７の一部と上記シャフト１４の一端部（図１の右端側）に形成した段部１７との間に、皿ばね１８を介して設けている。又、スラストニードル軸受１６Ｂは、シャフト１４の中間部外周面に外嵌固定した円板部１９と斜板ケース９との間に配置している。ハウジング６を構成する本体７の内側でシャフト１４の周囲部分には、複数（例えば図示の例では、円周方向等間隔に６個）のシリンダ孔２０、２０を形成している。この様に本体７に形成した、複数のシリンダ孔２０、２０の内側には、それぞれピストン２１、２１の先半部（図１の右半部）に設けた摺動部２２、２２を、軸方向の変位自在に嵌装している。

ここでは、シリンダ孔２０、２０の底面とピストン２１、２１の先端面（図１の右端面）との間に設けられた空間を、圧縮室２３とする。又、斜板ケース９の内側に存在する空間は、斜板室２４とする。シャフト１４の中間部外周面でこの斜板室２４内に位置する部分おいて、斜板２５を、シャフト１４に対して所定の傾斜角度を持たせて固定し、この斜板２５がシャフト１４と共に回転する様にしている。斜板２５の円周方向複数個所と、各ピストン２１、２１とは、それぞれ１対ずつのスライディングシュー２６、２６により連結されている。この為、これら各スライディングシュー２６、２６の内側面（互いに対向する面）は平坦面として、同じく平坦面である斜板２５の両側面外径寄り部分に摺接するようになっている。又、これら各スライディングシュー２６、２６の外側面（相手スライディングシュー２６と反対側面）は球状凸面としている。更に、その内側面を斜板２５の両側面に当接させた状態で、これら両スライディングシュー２６、２６の外側面を単一球面上に位置させている。一方、各ピストン２１、２１の基端部（前記隔壁板１２から遠い側の端部で、図１の左端部）には、スライディングシュー２６、２６及び斜板２５と共に、駆動力伝達機構を構成する連結部２７、２７を、各ピストン２１、２１と一体に形成している。そして、これら各連結部２７、２７に、一対のスライディングシュー２６、２６を保持する為の保持部２８、２８を形成している。又、これら各保持部２８、２８には、各スライディングシュー２６、２６の外側面と密に摺接する球状凹面を、互いに対向させて形成している。

又、本体７の一部内周面で、各連結部２７、２７の外端部に整合する部分には、各ピストン２１、２１毎にそれぞれ１対ずつのガイド面（図示せず）を、円周方向に離隔して形成している。各連結部２７、２７の外端部は、このガイド面に案内されて、ピストン２１、２１の軸方向（図１の左右方向）の変位のみ自在である。従って、各ピストン２１、２１も、各シリンダ孔２０、２０内に、斜板２５の回転に伴う各ピストン２１、２１の中心軸回りの回転を防止されて、軸方向の変位のみ自在（回転不能）に嵌装されている。この結果、各連結部２７、２７は、シャフト１４の回転による斜板２５の揺動変位に伴って各ピストン２１、２１を軸方向に押し引きし、各摺動部２２、２２をシリンダ孔２０、２０内で軸方向に往復移動させる。

一方、低圧室１０及び高圧室１１と各シリンダ孔２０、２０とを仕切るべく、本体７とヘッドケース８との突き合わせ部に挟持している隔壁板１２には、低圧室１０と各シリンダ孔２０、２０とを連通させる吸入孔２９、２９と、高圧室１１と各シリンダ孔２０、２０とを連通させる吐出孔３０、３０とを、それぞれ軸線方向に貫通する状態で形成している。従って、各吸入孔２９、２９及び各吐出孔３０、３０の一端（図１の左端）でシリンダ孔２０、２０側の開口は、何れも各ピストン２１、２１の先端面と対向する。又、各シリンダ孔２０、２０内で、各吸入孔２９、２９の一端と対向する部分には、低圧室１０から各シリンダ孔２０、２０に向けてのみ冷媒ガスを流す、リード弁式の吸入弁３１、３１を設けている。又、高圧室１１内で、各吐出孔３０、３０の他端（図１の右端）開口と対向する部分には、各シリンダ孔２０、２０から高圧室１１に向けてのみ冷媒ガスを流す、リード弁式の吐出弁３２を設けている。この吐出弁３２には、各吐出孔３０、３０から離れる方向への変位を制限する、ストッパ３３を付設している。

上述の様に構成するコンプレッサ１のシャフト１４は、車両のエンジン（不図示）により無端ベルト４２を介して回転駆動される。この為に、図示の例の場合は、ハウジング６を構成する斜板ケース９の外側面（図１の左側面）中央に設けた支持筒部３４の周囲に従動プーリ３５を、複列ラジアル玉軸受３６により、回転自在に支持している。この従動プーリ３５は、断面コ字形で全体を円環状に構成しており、斜板ケース９の外側面に固定したソレノイド３７を、従動プーリ３５の内部空間に配置している。一方、シャフト１４の端部で支持筒部３４から突出した部分には取付ブラケット３８を固定しており、この取付ブラケット３８の周囲に磁性材製の環状板３９を、板ばね４０を介して支持している。この環状板３９はソレノイド３７への非通電時には、板ばね４０の弾力により、図に示す様に従動プーリ３５から離隔しているが、ソレノイド３７への通電時にはこの従動プーリ３５に向け吸着されて、この従動プーリ３５からシャフト１４への回転力の伝達を自在とする。即ち、ソレノイド３７と環状板３９と板ばね４０とにより、従動プーリ３５とシャフト１４とを係脱する為の電磁クラッチ４１を構成している。又、車両のエンジンのクランクシャフト（不図示）の端部に固定した駆動プーリと従動プーリ３５との間には、無端ベルト４２を掛け渡している。

本実施の形態にかかるカーエアコンのコンプレッサの動作について説明する。車室内の冷房或は除湿を行なう為、カーエアコンを作動させた場合には、電磁クラッチ４１を動作させて従動プーリ３５とシャフト１４とを係合させ、それにより無端ベルト４２を介して、車両のエンジンの動力をシャフト１４に伝達し、これを回転駆動する。この結果、斜板２５が回転して、複数のピストン２１、２１を構成する摺動部２２、２２をそれぞれシリンダ孔２０、２０内で往復移動させる。そして、この様な摺動部２２、２２の往復移動に伴って、吸入ポート１３から吸引された冷媒ガスが、低圧室１０、１０内から各吸入孔２９、２９を通じて圧縮室２３内に吸い込まれる。この冷媒ガスは、これら各圧縮室２３内で圧縮されてから、吐出孔３０、３０を通じて高圧室１１に送り出され、吐出ポートより吐出される。その後、高温・高圧の冷媒ガスはコンデンサで冷却され液冷媒となった後、急激に膨張させられ、低温・低圧の霧状冷媒となってエバポレータに流れ、ここで車室内に供給される空気を冷却し、その後冷媒ガスとなってコンプレッサに吸入される。

本実施の形態によれば、スラストニードル軸受１６Ａ、１６Ｂ及びラジアルニードル軸受１５Ａ、１５Ｂ及びシャフト１４は、上述したように各部が窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であるように処理されているので、過酷な潤滑条件で使用されても早期摩耗を抑制でき、長寿命をはかることができる。

図５は、別な実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機１０１の断面図である。図５において、エンジンのクランクシャフト１０２から出力されるトルクは、トルクコンバータ１０３を介して伝達され、更に複数列組み合わされた遊星歯車機構１０４，１０５，１０６等を介して複数段に減速され、その後デファレンシャルギヤ１０７及びドライブシャフト１０８を介して、不図示の車輪に出力されるようになっている。

図６は、遊星歯車機構１０４（１０５，１０６も原則的に同じ）の分解図である。図６において、遊星歯車機構１０４は、内歯を有するリングギヤ１０４ａと、外歯を有する太陽ギヤ１０４ｂと、リングギヤ１０４ａ及び太陽ギヤ１０４ｂに噛合する３つの遊星歯車１０４ｃと、３つのピニオンシャフト１０４ｅにより遊星歯車１０４ｃを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキャリヤ１０４ｄとを有する。

遊星歯車機構１０４の作動原理を図７に示す。まず、１速の場合、図７（ａ）に示すように、太陽歯車１０４ｂをドライブ側とし、遊星歯車１０４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ１０４ａを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、２速の場合、図７（ｂ）に示すように、太陽歯車１０４ｂを固定し、遊星歯車１０４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ１０４ａをドライブ側とすることで、中程度の減速比が得られる。更に、３速の場合、図７（ｃ）に示すように、太陽歯車１０４ｂを固定し、遊星歯車１０４ｃ（キャリヤ）をドライブ側とし、リングギヤ１０４ａをドリブン側とすることで、小さな減速比が得られる。尚、後退の場合、図７（ｄ）に示すように、太陽歯車１０４ｂをドリブン側とし、遊星歯車１０４ｃ（キャリヤ）を固定し、リングギヤ１０４ａをドライブ側とすることで、入力に対して出力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構１０４の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。

図８は、本実施の形態のニードル軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。図８に示すように、ニードル軸受１１０は、ピニオンシャフト（内輪）１０４ｅと遊星歯車（外輪）１０４ｃとの間に配置され、遊星歯車１０４ｃを回転自在に支持している。ニードル軸受１１０は、複数のころ１１１と、それらを保持する保持器１１２とからなっている。ピニオンシャフト１０４ｅ内には、図８で右方から軸線に沿って延在し、かつ中央で外周面に抜ける油路１０４ｆが形成されている。保持器１１２は外輪案内で用いられる。

本実施の形態にかかるニードル軸受１１０において、ころ１１１、ピニオンシャフト１０４ｅの軌道面、遊星歯車１０４ｃの軌道面、保持器１１２は、窒素濃度０．３重量％以上であり、ビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であり、且つ表面粗さＲａ０．１μｍ以下であるように処理されている。特に、ころ１１１に関しては、研削加工後に超仕上げ加工を施すことで、その外周面がＲａ０．１μｍ以下に仕上げられている。

本発明者らが行った第１の評価試験結果を以下に示す。
供試条件
（１）使用軸受：内径φ３０×外径φ６０×幅５（ｍｍ）
スラストニードル軸受
（２）回転数：１０００ｍｉｎ^−１
（３）アキシアル荷重：４０００Ｎ
（４）潤滑油：白灯油
（５）試験時間：６０ｍｉｎ
以上の供試条件に基づく試験の結果を表１に示す。

この試験結果を考察するに、潤滑油として白灯油を用いた過酷な条件下でも、窒素濃度が０．３２重量％以上であれば、ころ硬度がＨｖ７２０〜７７２と低くても、ころ摩耗量を０．００３ｍｍ以下に押さえることができることが確認された。一方、窒素濃度が０．２１重量％以下であれば、ころ摩耗量が０．０１５ｍｍ以上となり、摩耗量が多く実用に適さないことが確認された。

同じ供試条件で、ころの粗さを変えてｎ＝５回、評価試験を行った。その結果を表２に示す。

この試験結果を考察するに、潤滑油として白灯油を用いた過酷な条件下でも、ころ粗さがＲａ０．０１μｍ以上０．０４μｍ以下では、その摩耗量は十分に低いことが確認された。また、ころ粗さがＲａ０．１μｍを超えると、その摩耗量が増大することも確認された。

本発明者らが行った第２の評価試験結果を以下に示す。
供試条件
（１）使用軸受：内径φ４０×外径φ６０×幅５（ｍｍ）
スラストニードル軸受
（２）アキシアル荷重：５０００Ｎ
（３）ラジアル荷重：０Ｎ
（４）回転数：７００ｍｉｎ^−１
（４）潤滑油：白灯油
（５）試験時間：３０ｍｉｎ

以上の供試条件で、従来と同じ加工（クルミ材にアルミナを付着させたメディアを用いたバレル加工）を施したころと、本発明のごとく超仕上げ加工を施した結果Ｒａ０．１μｍ以下の外周面粗さを得たころとを、それぞれニードル軸受に組み込んで試験を行い、試験後にころを分解して粗さ測定を行った。図９は、本発明の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図であり、図１０は、従来の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。尚、図において点線が試験前の外周面形状であり、実線が試験後の外周面形状である。

図９，１０を比較してわかるように、本発明によれば、従来の加工に比べ、ころの最大摩耗量を１／６以下に低減できることが判明した。これは、バレル加工時に付着した硬質異物としてのアルミナが、その後の超仕上げ加工により除去され、摩耗を促進させなくなったことによるものと考えられる。

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。

本発明によれば、接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受及びシャフト、並びにそれらを用いたカークーラコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構を提供することができる。

本実施の形態にかかるニードル軸受が組み込まれたカーエアコンのコンプレッサの断面図である。図１の構成をＩＩ方向に見た図である。スラストニードル軸受１６Ｂの斜視図である。スラストニードル軸受１６Ｂの断面図である。別な実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機の断面図である。遊星歯車機構の分解図である。遊星歯車機構の作動原理を示す図である。本実施の形態のニードル軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。本発明の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。従来の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。

符号の説明

１カーエアコンのコンプレッサ
６ハウジング
１４シャフト
１５Ａ、１５Ｂラジアルニードル軸受
１６Ａ、１６Ｂスラストニードル軸受
１０１自動変速機
１０４〜１０６遊星歯車機構
１１０ニードル軸受
１１１ころ
１１２保持器

Claims

ころ、軌道輪、保持器のうち少なくとも１つの部品が、窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であることを特徴とするニードル軸受。
ころ、軌道輪のうち少なくとも１つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さをＲａ０．１μｍ以下としたことを特徴とするニードル軸受。
ころ、軌道輪のうち少なくとも１つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さをＲａ０．０１μｍ以上０．０４μｍ以下としたことを特徴とする請求項２に記載のニードル軸受。
ニードル軸受を支持するシャフトにおいて、
少なくとも前記ニードル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３〜８３２であることを特徴とするシャフト。
請求項１乃至３のいずれかに記載のニードル軸受又は請求項４に記載のシャフトを用いたことを特徴とするカークーラコンプレッサ。
請求項１乃至３のいずれかに記載のニードル軸受又は請求項４に記載のシャフトを用いたことを特徴とする自動変速機用遊星歯車機構。