JP2008038986A

JP2008038986A - シェル型ニードル軸受

Info

Publication number: JP2008038986A
Application number: JP2006211887A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 崇大野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】ハウジングに圧入する場合のすわりを良くし圧入時の不具合を減少させることができるシェル型ニードル軸受を提供する。
【解決手段】シェル型外輪１５ｂの軸線方向端部外周にはテーパ面１５３ａ（又は１５２ａ）が形成されているので、ハウジング６の開口の軸線とシェル型ニードル軸受１５Ａの軸線とが傾いていても、ハウジング６の開口に対してシェル型ニードル軸受１５Ａを押し込む際に、テーパ面１５３ａ（又は１５２ａ）により開口への導入が案内されるため、開口に対するシェル型外輪１５ｂの倒れやかじりなどを抑制でき、たとえ汎用の工具Ｊを用いてもスムーズな組付けを行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、カーエアコンのコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構、事務機器等に用いられると好適なシェル型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２００４−８４７０７号公報特開２００４−１６２８７３号公報

ところで、カーエアコン用コンプレッサ等には、シェル型外輪を備えたシェル型ニードル軸受が用いられる場合がある（特許文献２、３参照）。ここで、特許文献２、３に示すように、シェル型ニードル軸受においては、ころと保持器を収容した後に、円筒状の外輪の端部を折り曲げてシェル型とし、それらが脱落しないようにしている。しかるに、シェル型ニードル軸受をハウジングに圧入する際は、適切な取り付け治具すなわち案内及び圧入位置のストッパを付けた取り付け治具を使用しハンドプレスを用いて圧入することが一般的である。

しかしながら、自動車補機類、事務機器等の組立ラインにおいて必ずしも前述のような適切な取り付け治具を使用できるとは限らず、汎用の工具を用いて無理矢理、シェル型ニードル軸受をハウジングに圧入せざるを得ない場合がある。かかる場合、シェル型ニードル軸受とハウジングとの間に倒れやかじりなどが発生し、組み付け不良を招く恐れもある。これに対し、特許文献２，３には、ハウジング圧入時の不具合を解消する技術について、開示も示唆もしていない。

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、ハウジングに圧入する場合のすわりを良くし圧入時の不具合を減少させることができるシェル型ニードル軸受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は、ころと、前記ころが転動するシェル型外輪とを少なくとも有するシェル型ニードル軸受において、
前記シェル型外輪の軸線方向端部外周にはテーパ面が形成されていることを特徴とする。

本発明のシェル型ニードル軸受によれば、前記シェル型外輪の軸線方向端部外周にはテーパ面が形成されているので、ハウジングの開口に対して前記シェル型ニードル軸受を押し込む際に、前記テーパ面により開口への導入が案内されるため、開口に対する前記シェル型外輪の倒れやかじりなどを抑制でき、たとえ汎用の工具を用いてもスムーズな組付けを行うことができる。

前記シェル型外輪は、軸線方向両端部は内側に折り返されており、且つ軸線方向両端部外周に前記テーパ面が形成されていると、前記シェル型外輪の剛性が向上し、又いずれの端部からハウジングに挿入することもできるので、挿入方向を誤った誤組などの恐れを回避できる。

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の構成を矢印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ニードル軸受であるラジアルニードル軸受１５Ａは、複数のころ１５ａと、シェル型外輪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の拡大断面図である。図４は、図３の構成の矢印IV部を示す図である。図５は、図３の構成の矢印V部を示す図である。図３において、板材を折り曲げて一体的に形成されるシェル型外輪１５ｂは、円筒状の本体１５１と、その軸線方向両端に設けられた折り曲げ部１５２，１５３とを有する。本体１５１の内周面が、ころ１５ａの軌道面となる。

図３で左側（ボトム側という）の折り曲げ部１５２は、本体１５１に対して折り曲げられたとき、内部に空間が生じないように径方向に押しつぶされている。折り曲げ部１５２は、図４に示すように、本体１５１の外周面になめらかな曲面を介して接続するテーパ面（円錐面）１５２ａと、シェル型外輪１５ｂの軸線に直交しテーパ面１５２ａになめらかな曲面を介して接続する側面１５２ｂと、折り曲げられた先端の端面１５２ｃとを有している。所定の加工を施された端面１５２ｃは、破断面等に見られる凹凸のない形状であって、ころ１５ａの端面に対して傾いたテーパ状となっていて、最外径位置でころ１５ａとの間隔が最小となっているので、ころ１５ａの転動時におけるシェル型外輪１５ｂとの接触を少なくして摩擦を低減できる。

テーパ面１５２ａのテーパ角（本体１５１の外周面とのなす角）αは、５〜２５度であると好ましい。テーパ角αが５度未満であると、ラジアルニードル軸受１５Ａをハウジング６に圧入する際の嵌合幅を十分確保できず、ハウジングの座りが十分でなく、これに対しテーパ角αが２５度を超えると、スムーズなハウジングへの圧入が困難となって組付性が低下するからである。テーパ面１５２ａの軸線方向長さは、シェル型外輪１５ｂの軸線方向の５〜１５％（通常は１．５〜３．５ｍｍ）程度であると好ましい。特に、テーパ面１５２ａが、端面１５２ｃより軸線方向外側にあると、外輪軌道面に与える影響を抑えることができる。

一方、図３で右側（カール側という）の折り曲げ部１５３は、折り曲げ部１５２の板厚ｔ２より薄い板厚ｔ３を有し、本体１５１に対して内側に折り曲げられたとき、内部に空間Ｓを形成するようになっている。折り曲げ部１５３は、図５に示すように、本体１５１の外周面になめらかな曲面を介して接続するテーパ面（円錐面）１５３ａと、シェル型外輪１５ｂの軸線に直交しテーパ面１５３ａになめらかな曲面を介して接続する側面１５３ｂと、折り曲げられた先端の端面１５３ｃとを有している。所定の加工を施された端面１５３ｃは、破断面等に見られる凹凸のない形状であって、ころ１５ａの端面に対して傾いたテーパ状となっていて、最外径位置でころ１５ａとの間隔が最小となっているので、ころ１５ａの転動時におけるシェル型外輪１５ｂとの接触を少なくして摩擦を低減できる。

テーパ面１５３ａのテーパ角（本体１５１の外周面とのなす角）αは、５〜２５度であると好ましい。テーパ角αが５度未満であると、ラジアルニードル軸受１５Ａをハウジング６に圧入する際の嵌合幅を十分確保できず、ハウジングの座りが十分でなく、これに対しテーパ角αが２５度を超えると、スムーズなハウジングへの圧入が困難となって組付性が低下するからである。テーパ面１５３ａの軸線方向長さは、シェル型外輪１５ｂの軸線方向の５〜１５％（通常は１．５〜３．５ｍｍ）程度であると好ましい。更に、図３に示すように、端面１５２ｃと端面１５３ｃとの距離Ｂは、ころ１５ａの全長Ａに対して、ころ長さの１／１００程度（通常は０．０５〜０．１５ｍｍ）長くなっていると好ましい。特に、テーパ面１５３ａが、端面１５３ｃより軸線方向外側にあると、外輪軌道面に与える影響を抑えることができる。

尚、折り曲げ部１５２，１５３は、いずれもプレスにより形成されるが、まずボトム側である折り曲げ部１５２が形成され、その後、カール側である折り曲げ部１５３が形成される。ボトム側では、素材を金型で抑えダイスで密着させているため、精度よくテーパ面１５２ａ、側面１５２ｂが形成される。それに対し、カール側では、複数段階に分けてプレスを行い整形している。カール側の板厚ｔ３は薄いので、複数段階でプレスを行ってボトム側と同様にテーパ面１５３ａ、側面１５３ｂを形成すると、内部に空間Ｓが生じる。従って、ボトム側の方が、高精度な形状を容易に創成できるといえる。よって、挿入の方向性を揃える場合には、ボトム側（折り曲げ部１５２の端面１５２ｂ）を押して、カール側（折り曲げ部１５３のテーパ面１５３ａ）からハウジングに挿入するのが好ましい。

図６は、本実施の形態にかかるシェル型ニードル軸受をハウジングに組み付ける状態を示した断面図である。組み付け時には、シェル型ニードル軸受１５Ａの端部をハウジング６の開口内に挿入し、反対側の端部を円筒状の治具Ｊで押圧する。本実施の形態によれば、シェル型外輪１５ｂの軸線方向端部外周にはテーパ面１５３ａ（又は１５２ａ）が形成されているので、図６に示すように、ハウジング６の開口の軸線とシェル型ニードル軸受１５Ａの軸線とが傾いていても、ハウジング６の開口に対してシェル型ニードル軸受１５Ａを押し込む際に、テーパ面１５３ａ（又は１５２ａ）により開口への導入が案内されるため、開口に対するシェル型外輪１５ｂの倒れやかじりなどを抑制でき、たとえ汎用の工具Ｊを用いてもスムーズな組付けを行うことができる。更に、シェル型外輪１５ｂは、軸線方向両端部が折り返されており、且つ軸線方向両端部外周にテーパ面１５２ａ及び１５３ａが形成されているので、シェル型外輪１５ｂの剛性が向上し、又いずれの端部からハウジングに挿入することもできるので、挿入方向を誤った誤組などの恐れを回避できる。

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、自動車用の変速機や事務機器など、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の構成を矢印II方向に見た図である。ラジアルニードル軸受１５Ａの断面図である。図３の構成の矢印IV部を示す図である。図３の構成の矢印V部を示す図である。本実施の形態にかかるシェル型ニードル軸受をハウジングに組み付ける状態を示した断面図である。

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

Claims

ころと、前記ころが転動するシェル型外輪とを少なくとも有するシェル型ニードル軸受において、
前記シェル型外輪の軸線方向端部外周にはテーパ面が形成されていることを特徴とするシェル型ニードル軸受。
前記シェル型外輪は、軸線方向両端部は内側に折り返されており、且つ軸線方向両端部外周に前記テーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシェル型ニードル軸受。