JP2007224977A

JP2007224977A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2007224977A
Application number: JP2006045165A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Waseda; 義孝早稲田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】保持器ポケット内の潤滑油の貫流性を高めて、ころとポケット内面との摺動部分やレースところとの摺動部分での耐焼付き性を向上させること。
【解決手段】内径側と外径側とに対向配置された一対の環状部１２１ａ，１２１ｂを複数の柱部１２２で連結して断面Ｍ形とされた保持器１２と、上記各柱部１２２間に形成された複数のポケット１６に収納された複数のころ１４とを備えたスラストころ軸受１０において、上記内・外径側両環状部１２１ａ，１２１ｂそれぞれに、ポケット１６を径方向内外に開放する開口部１８を形成した
【選択図】図３

Description

本発明は、スラストころ軸受およびこのスラストころ軸受に用いる保持器の製造方法にかかり、特に、自動車用エアコン等のコンプレッサ（冷媒圧縮機）の電装部品の回転部分に設置し、この回転部分に加わるスラスト荷重を支持することに適したスラストころ軸受に関するものである。

スラストころ軸受は、円周方向放射状かつ等配に配列された複数のころと、全体を環状に作られて複数のころを転動自在に保持する保持器とを備え、この複数のころを軸方向両側からレース（軌道輪）で挟持する構成とされている。このようなスラストころ軸受は近年の使用用途により高温高圧の環境下で用いられるようになっており、従来以上に高い定格容量と安定した軸受性能が要求されてきている。

例えば自動車用エアコンのコンプレッサにおいてはオゾン層破壊防止等の環境問題の観点から、その冷媒としてハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）やハイドロフルオロカーボン（HFC）等の代替フロンを使用したものがあり、これに適合したスラストころ軸受を得るために、ころを複列にし、各ころを１つのポケットに収納したタイプのスラストころ軸受が既に提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、上記代替フロンは地球温暖化という新たな環境問題があり、オゾン層破壊が無くその上これら代替フロンと比較して地球温暖化効果が極めて低い代替フロンとして自然冷媒である二酸化炭素が使用されようとしている。この二酸化炭素の場合、上記従来の代替フロンのように低圧で液化し易い冷媒とは異なり、液化するには高圧で圧縮液化する必要があるためにコンプレッサ内部の圧力が大きく上昇してくる。そのため、二酸化炭素を代替フロン冷媒として用いるコンプレッサでその内部回転部分の支持に用いるスラストころ軸受においては従来以上に高い定格容量が求められる。

特に、二酸化炭素を冷媒とした場合、コンプレッサ内部の圧力上昇に伴い、スラストころ軸受とコンプレッサ内の各部分との摺動圧や転がり接触圧も必然と大きくなり、それら摺動部分や転がり部分における発熱量も増大して、当該軸受の潤滑油の粘度が低下して貧潤滑環境になる。

なお、コンプレッサ内部では圧縮、膨張が繰り返されることにより、潤滑油も液化、気化が繰り返され、冷媒の混入があるため潤滑油の量が減少するという環境にあるために、一般機械の作動油潤滑に比べて油膜形成状態が悪く、早期に剥離が起こり易い。このようなコンプレッサ環境に、代替フロン系冷媒として二酸化炭素を用いた場合、さらに、その環境が厳しくなる。

以上のことより、本出願人は、代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いたコンプレッサに組み込むスラストころ軸受について種々の検討を実施した。

図９は、従来のスラストころ軸受の要部を拡大して示す断面図である。このスラストころ軸受は、径方向で対向する一対の環状部１２１ａ，１２１ｂを複数の柱部１２２で連結して断面Ｍ形とされた保持器１２と、上記各柱部１２２間に形成された複数のポケット１６に収納された複数のころ１４とを備える。

以上の構成を備えたスラストころ軸受においては、軸受動作時に作用する回転遠心力により潤滑油がころ１４とレースとの摺動部には図中破線の矢印ａ，ｂで示すように内径側から外径側へと貫流することができるが、ポケット１６内には貫流しにくい構造になっている。そのため、ころ１４と保持器１２との摺動部での耐焼付き性に劣る構造であった。
特開２００４−３１６９３０号公報

本発明は、貧潤滑環境の中で用いるスラストころ軸受において、その保持器のポケット内における潤滑油の貫流性を高めてころと保持器との摺動部における耐焼付き性を向上させることを解決すべき課題としている。

本発明によるスラストころ軸受は、内径側と外径側とに対向配置された一対の環状部を複数の柱部で連結して断面Ｍ形とされた保持器と、上記各柱部間に形成された複数のポケットに収納された複数のころとを備えたスラストころ軸受において、上記内・外径側両環状部それぞれに、ポケットを径方向内外に開放する開口部を形成したことを特徴とするものである。

本発明によると、両環状部にポケットを径方向内外に開放する開口部を形成したから、軸受動作時に作用する回転遠心力により潤滑油が外径方向に移動するとき、内径側の開口部から潤滑油がポケット内に入り込んでから外径側の開口部から出て行く形態で貫流しやすくなり、ころと保持器との摺動部における耐焼付き性を向上させることができる。

したがって、本発明によると、使用環境が代替フロン系冷媒として二酸化炭素を用いたことによりコンプレッサ内のような貧潤滑環境の回転部分の支持する場合に適したスラストころ軸受を提供することができる。

上記の場合、外径側環状部の内面を球面状にすることが好ましい。球面形状とした場合、ころ端面と外径側環状部の内面との接触摩擦が低減しトルク低減と安定した軸受性能を提供することができる。

上記の場合、外径側環状部の内面に固体潤滑剤皮膜を形成することが好ましい。上記皮膜によりポケットの外径側内面にころ外径側端面との接触に対して耐摩耗性、非焼付性、および潤滑性が付与され、より安定した軸受性能を提供することができる。

上記の場合、ころをクラウニング付きとすることが好ましい。こうした場合、貧潤滑ないし希薄潤滑環境下で表面起点型損傷を防止することができる。

以上により本発明のスラストころ軸受では、二酸化炭素を冷媒とする自動車用のエアコンコンプレッサに組み込んだ場合でも、以上の課題が無く、高い定格容量と安定した軸受性能を備えたコンプレッサ用スラストころ軸受を提供することが可能となった。

本発明によれば、貧潤滑環境の中で回転部分のスラスト荷重を支持するスラストころ軸受として、保持器ポケット内の潤滑油の貫流性を高めて、ころとポケット内面との摺動部分やレースところとの摺動部分での耐焼付き性を向上させることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用のスラストころ軸受を詳細に説明する。このコンプレッサは冷媒が二酸化炭素である。また、このコンプレッサへのスラストころ軸受の組み付け状態は図示を略する。

図１ないし図３を参照して実施の形態のスラストころ軸受を説明する。図１は同スラストころ軸受の平面図、図２（ａ）（ｂ）は同スラストころ軸受の要部を拡大して示す斜視図である。図２（ａ）は外径側からの斜視図であり、図２（ｂ）は内径側からの斜視図である。図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う柱部における断面図、図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿うポケットにおける断面図である。なお、説明の都合で図３（ａ）、図３（ｂ）では軸方向一方側を図中上側、軸方向他方側を図中下側と言う。

これらの図を参照して、このスラストころ軸受１０は、保持器１２と、複数のころ１４と、から構成されている。

保持器１２は、径方向同心に配置された環状部１２１ａ，１２１ｂを複数の柱部１２２で連結して断面Ｍ形に構成されている。

環状部１２１ａ，１２１ｂは、折曲げ折り返しにより内側環状部分と外側環状部分との２枚重ね構成とされて強度の向上が図られている。

柱部１２２はころＰＣＤ（ころの中心を結ぶ円線の直径）から軸方向他方側(図３で下側)に位置する径方向両端の平坦な柱端部１２２ａと、両柱端部１２２ａ間で軸方向一方側(図３で上側)に位置する平坦な柱中央部１２２ｂと、柱端部１２２ａと柱中央部１２２ｂとを軸方向に斜めに延びて連結する傾斜連結バー１２２ｃとからなり、両柱端部１２２ａと柱中央部１２２ｂそれぞれにポケット１６内に円周方向に凸形状に突出してころ１４を抜け止めする抜け止め１２２ｄを備えて構成されている。

柱端部１２２ａは環状部１２１ａ，１２１ｂの内側環状部分に一体に連結されている。ポケット１６は、円周方向両隣一対の柱部１２２と径方向両側環状部１２１ａ，１２１ｂとで囲まれてころ１４を収納保持することができる空孔により構成されている。

両環状部１２１ａ，１２１ｂにはポケット１６の径方向内外方向に対応する位置に潤滑油貫流用開口部１８が形成されている。この開口部１８は内側環状部分１２１ａの軸方向他端側を矩形形状に切欠いて構成されている。

環状部１２１ａ，１２１ｂの外側環状部分は内側環状部分とほぼ同じ長さに延びて上記開口部１８の径方向に開放している。

以上の構成を備えた実施の形態のスラストころ軸受１０においては、軸受動作時に内径側から外径側へ作用する回転遠心力により潤滑油がころ１４と図示略のレースとの摺動部を潤滑しつつ図中破線矢印ａ，ｂで示すように貫流するとともに図中破線矢印ｃで示すように内径側の潤滑油貫流用開口部１８を介してポケット１６内に入り込み、ころ１４と保持器１２との摺動部を潤滑しつつ図中破線矢印ｄで示すように外径側の潤滑油貫流用開口部１８を介してポケット１６外に出て行くように貫流する。

この内外径側の潤滑油貫流用開口部１８により内径側から外径側への軸受運転時に潤滑油が貫流することにより、実施の形態のスラストころ軸受１０においては、ころ１４と図示略のレースとの摺動部、ころ１４と保持器１２との摺動部等における耐焼付き性を向上させることができる。

上記の場合、図４（ａ）（ｂ）で示すように、外径側環状部１２１の内面１２１ｃを球面状にすることが好ましい。図４（ａ）は保持器要部の断面図であり、図４（ｂ）は同要部の平面図である。外径側環状部１２１の内面１２１ｃを球面状とした場合、ころ１４端面と外径側環状部１２１の内面１２１ｃとの接触摩擦が低減しトルク低減と安定した軸受性能を提供することができる。

上記の場合、図５で示すように、外径側環状部１２１の内面１２１ｃに固体潤滑剤皮膜２０を形成することが耐焼付き性向上に好ましい。上記皮膜２０によりポケット１６の外径側内面にころ外径側端面との接触に対して耐摩耗性、非焼付性、および潤滑性が付与され、より安定した軸受性能を提供することができる。

上記の場合、図６で示すように、ころ１４の両端部１４ａにクラウニングを付けることが耐焼付き性向上に好ましい。ころ１４にクラウニングを形成することにより、エッジ部の負荷軽減およびころの有効長さであるストレートとされた中央部１４ｂを短くすることによって、差動すべりを低減させ、貧潤滑ないし希薄潤滑環境下で表面起点型損傷を防止することができる。ころ１４に示す破線は両端部１４ａと中央部１４ｂとの境界を示す。

次に、図７、図８を参照して実施の形態の保持器の各製造方法を説明する。

第１の製造方法を説明する。図７（ａ）に保持器用のＳＰＣＣやＳＣＭ４１５等の素材鋼板３０の部分斜視図を示す。この素材鋼板３０から図７（ｂ）で示すように環状ブランク３２を打ち抜く。次いで、図７（ｃ）で示すように環状ブランク３２を断面Ｍ形状に屈曲する。図７（ｄ）は断面Ｍ形状に屈曲した後の図７（ｃ）のＣ−Ｃ線位置での断面図である。この場合、環状ブランク３２の内外径端部は内側と外側の２枚重ねの環状部分に屈曲される。次いで、図７（ｅ）で示すように環状ブランク３２に円周方向に複数の空孔３４を形成する。

最後に図７（ｆ）で示すように空孔３４の径方向両側に対応する環状部に開口部を形成することにより、図３（ｂ）に対応する保持器１２を製造することができる。

第２の製造方法を説明する。図８（ａ）に素材鋼板３０の部分斜視図を示す。この素材鋼板３０から図８（ｂ）で示すように環状ブランク３２を打ち抜く。次いで、図８（ｃ）で示すように環状ブランク３２に円周方向複数の空孔３４を打ち抜く。この空孔３４を打ち抜き形成した環状ブランク３２の断面図を図８（ｄ）に示す。図８（ｄ）は図８（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。この環状ブランク３２に形成した空孔３４の外径側端を通るＥ−Ｅ線に沿って図８（ｅ）で示すように環状ブランク３２を断面Ｍ形に折り曲げ形成する。図８（ｅ）は外径側環状部１２１ｂのみ示す。この外径側環状部１２１ｂの内径側環状部分下端部１２１ｄが軸方向斜めとなって開口部１８が形成され、特に別工程で開口部１８を形成する必要がなくなる。内径側環状部１２１ａも同様である。また、この環状ブランク３２に形成した空孔３４の外径側端を通るＦ−Ｆ線に沿って図８（ｆ）で示すように環状ブランク３２を断面Ｍ形に折り曲げ形成する。図８（ｆ）は外径側環状部１２１ｂのみ示す。外径側環状部１２１ｂの内径側環状部分下端に大きい開口部１８が形成される。内径側環状部１２１ａも同様である。勿論、環状部１２１ａ，１２１ｂの内径側環状部分下端部１２１ｄの斜め部分を切除してもよい。

図１は本発明の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の平面図である。図２（ａ）は同スラストころ軸受の保持器の外径側からの拡大斜視図、図２（ｂ）は同スラストころ軸受の保持器の内径側からの拡大斜視図である。図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う柱部における断面図、図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿うポケットにおける断面図である。図４（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の要部断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の保持器の要部平面図である。図５は本発明のさらに他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の要部平面図である。図６は本発明のさらに他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受に用いるころの断面図である。図７（ａ）〜（ｆ）は本発明の自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受に用いる保持器の製造方法を示す各工程図である。図８（ａ）〜（ｆ）は本発明の自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受に用いる保持器の他の製造方法を示す各工程図である。図９は従来の自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の要部断面図である。

符号の説明

１０スラストころ軸受
１２保持器
１２１ａ，１２１ｂ環状部
１２２柱部
１４ころ
１６ポケット
１８開口部

Claims

内径側と外径側とに対向配置された一対の環状部を複数の柱部で連結して断面Ｍ形とされた保持器と、上記各柱部間に形成された複数のポケットに収納された複数のころとを備えたスラストころ軸受において、上記内・外径側両環状部それぞれに、ポケットを径方向内外に開放する開口部を形成した、ことを特徴とするスラストころ軸受。
上記開口部を、ポケットの径方向内外の延長上に形成した、ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
上記外径側環状部の内面に固体潤滑剤皮膜を形成した、ことを特徴とする請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いるコンプレッサの回転部分を支持することに用いる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスラストころ軸受。