JP2006125456A - シェル型ニードル軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
コストを大幅に増大させることなく、シェル型のニードル軸受を製造できるシェル型ニードル軸受の製造方法を提供する。
【解決手段】
中空円筒部材の所定の範囲を焼き鈍した後に、ローラ１１１，１１１を回転させながら、そのテーパ面１１１ａ、１１１ａを中空円筒部材に近接させることによって、テーパ面１１１ａ、１１１ａにより中空円筒部材の端部を折り曲げてフランジを形成するので、シェル１５ｃの端部を一度に塑性加工させることなく、徐々に折り曲げることで、割れなどの不具合を回避できる。
【選択図】 図４

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シェル型ニードル軸受の製造方法に関する。

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 特開平８−２３２９４８号公報

ところで、カーエアコン用コンプレッサ等にはシェル型のニードル軸受が用いられる場合がある（特許文献２参照）。ここで、特許文献２に示すように、シェル型のニードル軸受は、ころと保持器を収容した後に、円筒状のシェルの端部にフランジを形成して、それらが脱落しないようにしている。従って、シェル型のニードル軸受の組立時には、シェルの端部を折り曲げる塑性加工が必要となる。しかるに、シェルの内周面は、ころが転動する軌道面ともなるので、その早期摩耗を抑制すべく、焼き入れ処理が行われる。ところが、シェルの全体に焼き入れ処理を施すと、例えばポンチ等を用いてシェルの端部に力を加え、これを折り曲げる際に割れ等の破損が生じる恐れがある。

これに対し、シェルの端部にメッキを施すことで、焼き入れによる効果を抑制し、端部の折り曲げ時における割れ等を抑制することも考えられる。しかしながら、メッキ処理施設は、環境保護の観点から設置コストが比較的高くなり、それが製品コストに跳ね返るので好ましくないという問題がある。

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、コストを大幅に増大させることなく、シェル型のニードル軸受を製造できるシェル型ニードル軸受の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のシェル型ニードル軸受の製造方法は、ころと、前記ころを保持する保持器と、前記保持器を囲うシェルとを有するシェル型ニードル軸受の製造方法において、中空円筒部材を焼き入れ処理後、所定の範囲を焼き鈍した後に転造カシメを行ってシェルを形成することを特徴とする。

本発明のシェル型ニードル軸受の製造方法によれば、ころと、前記ころを保持する保持器と、前記保持器を囲うシェルとを有するシェル型ニードル軸受の製造方法において、中空円筒部材を焼き入れ処理後、所定の範囲を焼き鈍した後に転造カシメを行ってシェルを形成するので、焼き鈍し工程と転造工程の相乗効果によって、シェル端部の割れを抑制できる。尚、ここで「転造カシメ」とは、転動体により加工対象物を押圧しながら塑性変形を行うことをいうものとする。

尚、本発明の製造方法を実行するに当たっては、以下のような製造装置を用いると好ましい。かかる製造装置は、例えばテーパ面を有する一対のローラを備えており、前記ローラを回転させながら、そのテーパ面を中空円筒部材に近接させることによって、前記テーパ面により前記中空円筒部材の端部を折り曲げてフランジを形成するので、前記シェルの端部を一度に塑性加工させることなく、徐々に折り曲げることで、割れなどの不具合を回避できる。

前記ローラの間隔を調整できるようになっていると、ニードル軸受のシェルの異なる外径に対応できるので好ましい。

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シェル型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。

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。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。

本実施の形態にかかるシェル型のラジアルニードル軸受１５Ａは、複数のころ１５ａと、シェル（軌道輪）１５ｂと、ころ１５ａを保持する保持器１５ｃとを有している。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。

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。

図３は、ラジアルニードル軸受１５Ａを製造する製造装置の側面図である。図３において、台座１０１上に、ラジアルニードル軸受１５Ａを保持する保治具１０２が配置され、また台座１０１に対して垂直方向に可動なステージ１０３と、ステージ１０３を駆動する第１モータ１０４が配置されている。

ステージ１０３は、回転軸１０５と、回転軸１０５を回転駆動する第２モータ１０６を搭載している。回転軸１０５の下端には、治具１１０が取り付けられている。

図４は、治具１１０の断面図である。治具１１０は、上面の孔１１０ａに回転軸１０５を嵌合してなり、回転軸１０５と共に一体的に回転し、且つステージ１０３（図３）と共に上下に移動するようになっている。

治具１１０の下面には、一対の開口１１０ｂ、１１０ｂが形成されている。各開口１１０ｂ内には、ローラ１１１が配置されており、一対のローラ１１１、１１１は、治具１１０の側面から開口１１０ｂ、１１０ｂを貫通するように取り付けられた軸１１２の周囲に配置され、軸受１１３，１１３により回転自在に支持されている。軸１１２内には、軸受１１３，１１３に潤滑油を供給する油路１１２ａが形成されている。

ローラ１１１，１１１は、その外周面に、治具１１０の半径方向内方に向かうにつれ縮径したテーパ面１１１ａ，１１１ａを有している。図４に示す断面において、テーパ面１１１ａ、１１１ａは円弧状となっており、後述する中空円筒部材の塑性変形を円滑に行えるようになっている。又、ローラ１１１，１１１は、軸受１１３，１１３と一体的に、開口１１０ｂ、１１０ｂ内で軸１１２の軸線方向に沿って移動可能となっている。但し、治具１１０の側面から挿入される当接棒１１４，１１４により、その半径方向外方への移動が制限される。

ラジアルニードル軸受１５Ａを製造する場合、焼き入れ処理前の生材の状態で、中空円筒部材の一方の端部のみを半径方向内方に押圧してフランジを形成する。その後、かかる中空円筒部材を焼き入れ処理するが、フランジを形成していない端部は、焼き鈍し処理をする。

図５（ａ）は、フランジ折り曲げ前のラジアルニードル軸受１５Ａの斜視図であり、図５（ｂ）は、フランジ折り曲げ後のラジアルニードル軸受１５Ａの斜視図である。シェル１５ｂを形成する中空円筒部材の焼き鈍し範囲は、シェル１５ｂを形成した際に、図５（ｂ）に示すフランジ１５ｍと外周面１５ｎとの境界１５ｐを含むことが好ましく、すなわち図５に示すように、中空円筒部材の端部より所定の範囲Δ以上にわたって焼きなますことが望ましい。

更に、保持器１５ｃ内にころ１５ａを装填し、処理後の中空円筒部材に挿入して、焼き鈍しした端部側を治具１１０に対向させる形で、保治具１０２の保持孔１０２ａに嵌合固定する（図４参照）。

ここで、当接棒１１４，１１４により半径方向外方の移動が制限された状態で、治具１１０のローラ１１１，１１１のテーパ面１１１ａ、１１１ａが、丁度中空円筒部材の端面を押圧する位置になるように、当接棒１１４，１１４の突き出し量をシェルの外径に応じて調整する。かかる状態から、第１のモータ１０４と第２のモータ１０６とを駆動して、治具１１０を回転させながら、中空円筒部材に接近させる。

ローラ１１１，１１１が中空円筒部材の端面に接触した後、その端面に沿って回転移動しながら、テーパ面１１１ａ、１１１ａにより徐々に押圧して、半径方向内方に折り曲げるように塑性変形（転造カシメ）を行うことで、ラジアルニードル軸受１５Ａにおけるシェル１５ｂの他方フランジを形成することができる。このようにして、ラジアルニードル軸受１５を製造できる。

即ち、本実施の形態によれば、ローラ１１１，１１１を回転させながら、そのテーパ面１１１ａ、１１１ａを中空円筒部材に近接させることによって、テーパ面１１１ａ、１１１ａにより中空円筒部材の端部を折り曲げてフランジを形成するので、シェル１５ｃの端部を一度に塑性加工させることなく、徐々に折り曲げることで、割れなどの不具合を回避できる。

更に、本実施の形態によれば、中空円筒部材の端部を焼き入れ処理後に焼き鈍しすることで、塑性変形時の割れなどを抑制できる。

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。例えば、シェル型ニードル軸受は、カークーラコンプレッサに限らず、自動車用の変速機など、各種の機械に適用できる。

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。 ラジアルニードル軸受１５Ａを製造する製造装置の側面図である。 治具１１０の断面図である。 図５（ａ）は、フランジを折り曲げ前のラジアルニードル軸受１５Ａの斜視図であり、図５（ｂ）は、フランジ折り曲げ後のラジアルニードル軸受１５Ａの斜視図である。

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 台座
１０２ 保治具
１０３ ステージ
１０４ 第１のモータ
１０５ 回転軸
１０６ 第２のモータ
１１０ 治具
１１１，１１１ ローラ
１１２ 軸

Claims (1)

1. ころと、前記ころを保持する保持器と、前記保持器を囲うシェルとを有するシェル型ニードル軸受の製造方法において、
   中空円筒部材を焼き入れ処理後、所定の範囲を焼き鈍した後に転造カシメを行ってシェルを形成することを特徴とするシェル型ニードル軸受の製造方法。
   

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