JP2005076779A - Thrust needle bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機、車両の自動変速機、一般産業等に用いられ、特にカーエアコン用コンプレッサに用いられると好適なスラストニードル軸受に関する。 The present invention relates to a thrust needle bearing that is suitable for use in refrigerators, automatic transmissions for vehicles, general industries, and the like, and in particular, for compressors for car air conditioners.
例えばカーエアコン用コンプレッサの一タイプとして、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。斜板とハウジング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)。
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。 By the way, during operation of the compressor for a car air conditioner, the drive shaft receives a large force through the swash plate. Therefore, there are a thrust bearing that supports the drive shaft in the thrust direction with respect to the housing, and a radial bearing that supports the drive shaft in the radial direction. Necessary. In such a case, since the needle bearing has needle-shaped cylindrical rollers, the thickness in the axial direction is thin, and the configuration can be made more compact by using it in a compressor for a car air conditioner.
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。 However, general compressors for car air conditioners transmit the force generated by the rotation of the crank to the drive shaft through the electromagnetic clutch via the belt, and from the low speed rotation such as idling to the time of acceleration. Since the compressor capacity changes as necessary within a wide range of rotational speeds up to high-speed rotation, the engine is operated with a complex combination of rotational speed and load. Since it is used in such an environment, naturally, the thrust needle bearing and the radial needle bearing are similarly operated under a wide range of conditions from high speed rotation to low speed rotation, and further from a no-load state to a heavy load state. In addition, since the bearing is used in a car air conditioner compressor, a large amount of lubricant cannot be supplied from the outside, and it can be said that the conditions are very severe from the viewpoint of ensuring lubricity.
このような過酷な使用条件で使用されるスラストニードル軸受において、レースにフランジを形成し、これを案内部とすることで保持器の挙動を制限し、円滑な動作を確保することが行われている。しかしながら、フランジ付け根には製造上、ある程度の大きさの隅R(断面が円弧形状であることをいう)が形成されるため、保持器の摩耗を抑制するためには、このフランジ付け根の隅Rと保持器との干渉を防止する必要がある。一方、保持器は板材を折り曲げて形成するタイプを用いた場合、曲げにより外周端が曲面となるから、この外周端の曲面をフランジ付け根の隅Rに合わせるような向きで保持器をレースに組付けることで、両者の干渉を抑制できるが、作業者がいちいち曲面を目視しながら組付を行うことは、製造上手間がかかり、コストの増大を招来し、また誤組の恐れもある。 In the thrust needle bearing used under such severe usage conditions, a flange is formed in the race, and this is used as a guide part to limit the behavior of the cage and ensure smooth operation. Yes. However, a corner R of a certain size (which means that the cross section has an arc shape) is formed on the flange root in manufacturing. Therefore, in order to suppress wear of the cage, this flange root corner R It is necessary to prevent interference with the cage. On the other hand, when the cage is of a type that is formed by bending a plate material, the outer peripheral edge becomes a curved surface by bending. Therefore, the cage is assembled to the race in an orientation that matches the curved surface of the outer peripheral edge to the corner R of the flange base. By attaching, it is possible to suppress the interference between the two. However, it is troublesome for the worker to perform the assembly while visually checking the curved surface, resulting in an increase in cost, and there is a possibility of an erroneous assembly.
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、製造上手間をかけることなく、レースと保持器の干渉を防止できるスラストニードル軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thrust needle bearing that can prevent the race and the cage from interfering with each other without taking any trouble in manufacturing.
本発明のスラストニードル軸受は、
複数のころと、前記ころを保持する保持器と、フランジを有するレースとからなるスラストニードル軸受において、
前記保持器は1枚の板材を折り曲げて形成されており、前記保持器の前記レースのフランジに対向する対向周面の軸線方向幅を、前記保持器の最大軸線方向幅より小さくしたことを特徴とする。
The thrust needle bearing of the present invention is
In a thrust needle bearing comprising a plurality of rollers, a cage for holding the rollers, and a race having a flange,
The cage is formed by bending a single plate, and the axial width of the opposed peripheral surface of the cage facing the race flange is smaller than the maximum axial width of the cage. And
図1〜3は、本発明の保持器を説明するための図であり、図1,2は保持器の従来例を含むスラストニードル軸受の軸線方向断面図であり、図3は、本発明の保持器を含むスラストニードル軸受の軸線方向断面図である。図1〜3のスラストニードル軸受は、レース16gの内径側にフランジ16gaを有している。ここで、保持器16hは、1枚の板材を折り曲げて形成されているため、内径側及び外径側に折り曲げ部16ha、16hbを有している。従って、従来例による保持器16hを、図2に示す方向でスラストニードル軸受に組み込んだ場合、保持器16hの端角部16hcと、フランジ16gaの付け根の隅R部16gbとが干渉する恐れがある。これに対し、図1に示すように、保持器16hの端角部16hcと、フランジ16gaの付け根の隅R部16gbとが離れる方向に組付を行うことで両者の干渉を抑制できるが、製造上の手間などの問題がある。
1-3 is a figure for demonstrating the holder | retainer of this invention, FIG.1, 2 is an axial sectional view of the thrust needle bearing containing the prior art example of a holder | retainer, FIG. It is an axial sectional view of a thrust needle bearing including a cage. 1-3 has a flange 16ga on the inner diameter side of the
そこで、本発明においては、図3に示すように、保持器16hのフランジ16gaに対向する対向周面16hdの軸線方向幅L1を、保持器16hの軸線方向最大幅L2より小さく(L1<L2)している。このようにすることで、図3に示す方向に保持器16hを組み付けた場合でも、保持器16hの端角部16hcと、フランジ16gaの付け根の隅R部16gbとが干渉することを防止できる。従って、組付方向のチェック等の製造上の手間が減少し、製造コストを減少させることができる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, the axial width L1 of the opposed peripheral surface 16hd facing the flange 16ga of the
更に、図3に示すように、レース16gの軸線方向断面において、フランジ16gaの付け根は円弧形状(隅R部16gb)となっているから、対向周面16hdの軸線方向幅L1は、保持器16hの最大軸線方向幅L2より、隅R部16gbの半径r(複数の円弧からなる場合は各半径の平均値)を差し引いた値より小さく(図3でL3>r)することで、長期間の使用により、ころ16eとポケットとの間の摩耗により、保持器16hが軸線方向に相対変位して、保持器16hの端面16heがレース16gに底付きしたような場合でも、保持器16hの端角部16hcと、フランジ16gaの付け根の隅R部16gbとが干渉することを効果的に防止できる。
Further, as shown in FIG. 3, in the axial cross section of the
又、対向周面16hdにおける円筒面の軸線方向幅L4を0.3mm以上とすれば、案内時における保持器16hとフランジ16gaとの間の面圧を減少させ摩耗を抑制することができる。
If the axial width L4 of the cylindrical surface on the opposed peripheral surface 16hd is 0.3 mm or more, the surface pressure between the
更に、フランジ16gaは、保持器16hの案内部となると好ましいが、ころ案内形式(いわゆるころもたせ)であってもよい。
Further, the flange 16ga is preferably a guide portion of the
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図4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5は、図4の構成をIV方向に見た図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view of the compressor of the car air conditioner in which the needle bearing according to the present embodiment is incorporated, and FIG. 5 is a view of the configuration of FIG. 4 viewed in the IV direction.
図4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4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4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5)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。
4, the
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。
A
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4で左右方向)に挟持するレース16b、16cと、ころ16aを保持する保持器16dとを有している。更に、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4で左右方向)に挟持するレース16f、16gと、ころ16eを保持する保持器16hとを有している。尚、スラストニードル軸受16Bは、図3に示すものと同様である。
The thrust needle bearing 16A includes a plurality of
図4において、ラジアルニードル軸受15Aは、複数のころ15aと、外輪(レース)15bと、ころ15aを保持する保持器15cとを有している。更に、ラジアルニードル軸受15Bは、複数のころ15dと、外輪(レース)15eと、ころ15dを保持する保持器15fとを有している。
In FIG. 4, the radial needle bearing 15 </ b> A includes a plurality of
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4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4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。
The thrust needle bearing 16A is provided via a
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4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4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。
Here, a space provided between the bottom surfaces of the cylinder holes 20 and 20 and the front end surfaces of the
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4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。
Further, a pair of guide surfaces (not shown) for each
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4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4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。
On the other hand, in order to partition the low-
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4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。
The
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。
The operation of the compressor of the car air conditioner according to the present embodiment will be described. In order to cool or dehumidify the passenger compartment, when the car air conditioner is operated, the
本発明者が、保持器の対向周面幅を0.5mmから2.0mmまで変えて行った摩耗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)
(2)荷重:1500N
(3)回転数:1000min−1
(4)試験時間:100h
以上の供試条件に基づく試験の結果を表1に示す。
The results of wear tests conducted by the inventor by changing the width of the opposing peripheral surface of the cage from 0.5 mm to 2.0 mm are shown below.
Test conditions (1) Bearing used: inner diameter φ40 × outer diameter φ60 × width 5 (mm)
(2) Load: 1500N
(3) Number of rotations: 1000 min −1
(4) Test time: 100h
Table 1 shows the results of the test based on the above test conditions.
試験結果を考察するに、保持器の対向周面の軸線方向幅L1が、保持器の軸線方向最大幅L2と等しい(2.0mm)ときに、保持器の摩耗量が最大となり、対向周面の軸線方向幅L1を保持器の軸線方向最大幅L2より小さくすることで、保持器の摩耗が減少できることが確認された。尚、対向周面の軸線方向幅L1を、保持器の軸線方向最大幅L2(2.0mm)から隅R部の半径r(0.4mm)を差し引いた値より小さくした場合(実験では1.4mm以下)、摩耗が生じないことが確認された。ただし、保持器の円筒面長さL3が0mmであると、わずかに摩耗が生じることから、円筒面長さは0.3mm以上であると好ましい。 Considering the test results, when the axial width L1 of the opposing circumferential surface of the cage is equal to the axial maximum width L2 of the cage (2.0 mm), the wear amount of the cage is maximized, and the opposing circumferential surface It has been confirmed that the wear of the cage can be reduced by making the axial width L1 of the cage smaller than the maximum axial width L2 of the cage. When the axial width L1 of the opposed peripheral surface is made smaller than the value obtained by subtracting the radius r (0.4 mm) of the corner R portion from the maximum axial width L2 (2.0 mm) of the cage (1. 4 mm or less), it was confirmed that no wear occurred. However, if the cylindrical surface length L3 of the cage is 0 mm, slight wear occurs, so the cylindrical surface length is preferably 0.3 mm or more.
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。例えば、フランジは、レースの外径から軸線方向に延在していても良く、かかる場合、保持器の案内面は外周面となる。又、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以外にも使用可能である。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be changed or improved within the scope of the invention. For example, the flange may extend in the axial direction from the outer diameter of the race. In such a case, the guide surface of the cage is the outer peripheral surface. Further, the thrust needle bearing of the present invention can be used other than a compressor for a car air conditioner.
本発明によれば、保持器等の摩耗を減少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ができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thrust needle bearing which can reduce abrasion of a holder | retainer etc. can be provided.
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
1 Car
Claims (6)
前記保持器は1枚の板材を折り曲げて形成されており、前記保持器の前記レースのフランジに対向する対向周面の軸線方向幅を、前記保持器の最大軸線方向幅より小さくしたことを特徴とするスラストニードル軸受。 In a thrust needle bearing comprising a plurality of rollers, a cage for holding the rollers, and a race having a flange,
The cage is formed by bending a single plate, and the axial width of the opposed peripheral surface of the cage facing the race flange is smaller than the maximum axial width of the cage. Thrust needle bearing.
The thrust needle bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein the thrust needle bearing is used in a compressor for a car air conditioner.
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