JP2008064184A

JP2008064184A - スラスト針状ころ軸受

Info

Publication number: JP2008064184A
Application number: JP2006241498A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Yamada; 亮輔山田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】１枚の板材を曲げて形成される保持器を有しながらも、潤滑条件を改善できるスラスト針状ころ軸受を提供する。
【解決手段】ポケット１６ｈｐの先行縁（Ｘ）で掻き取られた潤滑油の一部（Ａ）は、柱部１６ｈｃを乗り越えてしまうが、残りの潤滑油（Ｂ）は溝１６ｈ６内に侵入し、溝１６ｈ６を介してポケット１６ｈｐの後行縁（Ｙ）から、再度軌道輪１６ｇの軌道面上に供給される（Ｃ）ようになっている。これにより、ころ１６ｅと軌道輪１６ｇとの間に十分な油膜を形成し、良好な潤滑条件を確保できるようになっている。同様に、保持器１６ｈが上方に変位して、内側上面１６ｈ１と外側上面１６ｈ２とが、軌道輪１６ｆの軌道面に当接して相対摺動した場合にも、溝１６ｈ４，１６ｈ５を介して潤滑油の供給を行える。
【選択図】図８

Description

本発明は、カーエアコンのコンプレッサ、自動変速機やトルクコンバータ、事務機器等に用いられると好適なスラスト針状ころ軸受に関する。

従来のカーエアコン用斜板式コンプレッサやトルクコンバータ、自動変速機等に使用されているスラスト針状ころ軸受は、コスト、耐熱性等の観点から鋼板製のプレス加工保持器が使用されることが多い。しかしながら、一般的な保持器としては色々な種類があり、樹脂製、１枚板をプレスして成形したもの、２枚のプレスされた板を合わせて保持器としたもの等があり、それぞれ使い分けがなされている。１枚のプレスされた板により形成された保持器は、低コストで軽量というメリットがあり、これを用いたスラスト針状ころ軸受の例が、特許文献１に開示されている。
特開２００５−３０８０１８号公報

ところで、特許文献１に示すごときスラスト針状ころ軸受において、保持器の支持態様を、「両側レースもたせ」にするか、或いは「両側ころもたせ」にするかという問題がある。図１１は、「両側レースもたせ」としたスラスト針状ころ軸受において、一つのころの軸線に直交する方向に切断して示す図である。より具体的には、２枚のレースＬＳ１，ＬＳ２間に、ころＲＬと、ポケット部ＰでころＲＬを保持する保持器ＲＴが配置されており、図１１（ａ）においては、保持器ＲＴがレースＬＳ１、ＬＳ２に対して中立位置にあり、図１１（ｂ）においては、保持器ＲＴが最も上方に変位した状態にあり、図１１（ｃ）においては、保持器ＲＴが最も下方に変位した状態にある。

図１１（ｂ）から明らかであるが、保持器ＲＴが最も上方に変位したときは、保持器ＲＴの上面がレースＬＳ１に接触するが、この状態でレースＬＳ１，ＬＳ２が相対回転すると、レースＬＳ１の軌道面に付着した潤滑油が、保持器ＲＴのポケット部Ｐの縁で掻き取られてしまうので、ころＲＬの潤滑条件が悪化するという問題がある。同様に、保持器ＲＴが最も下方に変位したときは、レースＬＳ２の軌道面に付着した潤滑油が、保持器ＲＴのポケット部Ｐの縁で掻き取られてしまうこととなる（図１１（ｃ）参照）。

このようにレースの軌道面の潤滑油が掻き取られると、ころと軌道面との間に十分な膜厚の油膜が形成されなくなり、特に、負荷が高い状態でスラスト針状ころ軸受を動作させると、軌道面にフレーキングなどの不具合が生じる恐れがある。特に近年においては、省エネの観点からスラスト針状ころ軸受を用いるユニットをより小型化、軽量化する傾向がある。従って、スラスト針状ころ軸受にも小型化が求められているため、小さなキャパシティで大きな荷重を受けなければならず、長寿命化を計ることは急務である。

このような「両側レースもたせ」の問題点は、スラスト針状ころ軸受を「両側ころもたせ」とすることにより解消できる。図１２は、「両側ころもたせ」としたスラスト針状ころ軸受において、一つのころの軸線に直交する方向に切断して示す図であり、図１２（ａ）においては、保持器ＲＴがレースＬＳ１、ＬＳ２に対して中立位置にあり、図１２（ｂ）においては、保持器ＲＴが最も上方に変位した状態にあり、図１２（ｃ）においては、保持器ＲＴが最も下方に変位した状態にある。

図１２（ｂ）から明らかであるが、保持器ＲＴが最も上方に変位したときは、ポケット部Ｐの下部がころＲＬの表面に当たり、保持器ＲＴの上面はレースＬＳ１に接触しないため、レースＬＳ１の軌道面に付着した潤滑油が、保持器ＲＴに掻き取られることはない。同様に、保持器ＲＴが最も下方に変位したときも、ポケット部Ｐの上部がころＲＬの表面に当たり、保持器ＲＴの下面はレースＬＳ１に接触しないため、レースＬＳ２の軌道面に付着した潤滑油が、保持器ＲＴのポケット部Ｐの縁で掻き取られてしまうことはない（図１２（ｃ）参照）。

しかしながら、スラスト針状ころ軸受において「両側ころもたせ」を実現しようとすると、ころの外径Ｄ、レース間距離ｄ、ポケット部の幅Ｗを狭い公差内に厳しく管理しなくてはならず、プレス加工精度の他、熱処理工程の変形を考慮する必要も生じ、保持器のコストが増大するという問題がある。

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、１枚の板材を曲げて形成される保持器を有しながらも、潤滑条件を改善できるスラスト針状ころ軸受を提供することを目的とする。

本発明のスラスト針状ころ軸受は、レース上を転動するころと、前記ころを保持する保持器とを備えたスラスト針状ころ軸受において、
前記保持器は、１枚の板材を折り曲げてなり、前記レースに対して摺動する面に、周方向に延在する溝を形成していることを特徴とする。

本発明によれば、前記保持器が、１枚の板材を折り曲げてなり、前記レースに対して摺動する面に、周方向に延在する溝を形成しているので、「両側レースもたせ」であっても、ポケット部でレースの軌道面から掻き取った潤滑油を、前記溝を介して同じ軌道面に戻すことができるため、ころと軌道面との間の油膜を確保し、良好な潤滑条件を確保できる。特に、「両側レースもたせ」の場合、保持器はころが脱落しなければよい程度の寸法を持てば足り、従って高い加工精度を必要としないので、多少の金型の摩耗も許容できるため低コストである。また、ポケット部ところの間のすきまを、「両側ころもたせ」の場合よりも大きく確保できるため、加工不良や熱処理変形が生じても、ころが拘束される恐れが少ない。

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スラスト針状ころ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対のスラスト針状ころ軸受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。

スラスト針状ころ軸受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。本実施の形態にかかるスラスト針状ころ軸受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（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。

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。

スラスト針状ころ軸受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、スラスト針状ころ軸受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、軌道輪を取り外した状態で示すスラスト針状ころ軸受１６Ｂの正面図である。図４は、図３の構成を矢印IV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。図５（ａ）は、図３に示す保持器を矢印VA-VA線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、５（ｂ）は、図５（ａ）に示す構成を矢印VB-VB線で切断して矢印方向に見た図であり、５（ｃ）は、図５（ａ）に示す構成を矢印VC-VC線で切断して矢印方向に見た図である。図６は、保持器の部分斜視図であり、図７は、保持器にころを組み入れた状態で示す部分斜視図である。

細長い薄板（不図示）を送り出しながら順次プレス加工を施すことで、複数の保持器１６ｈの形状を並べて形成できる。最終的に板材から抜き出されるときは、個々の保持器１６ｈは、断面がＭ字状になるよう折り曲げられた状態とされる。即ち保持器１６ｈは、図５に示すように、半径方向内側の内壁円筒１６ｈｉと、半径方向外側の外壁円筒１６ｈｏと、内側円筒１６ｈｉと外側円筒ｈｏを半径方向に連結した柱部１６ｈｃとを有する。内壁円筒１６ｈｉと外壁円筒１６ｈｏとの間であって隣接する柱部１６ｈｃ間は、ころ１６ｅを収容する矩形孔状のポケット１６ｈｐとなっており、これが周方向に等間隔で穿設されている。

柱部１６ｈｃは、中央でＵ字形に折り曲げられており、これにより柱部１６ｈｃは、図５（ａ）における上側において、内側上面１６ｈ１と、外側上面１６ｈ２とを形成し、図５（ａ）における下側において、中央下面１６ｈ３とを形成している。内側上面１６ｈ１と、外側上面１６ｈ２と、中央下面１６ｈ３とには、隣接するポケット１６ｈｐに連通するごとく、断面矩形状の溝１６ｈ４，１６ｈ５，１５ｈ６がそれぞれ周方向に延在するようにして形成されている（図６，７参照）。本実施の形態では、スラスト針状ころ軸受を「両側レースもたせ」としているので、図５（ａ）において、保持器１６ｈが上方に変位すると、内側上面１６ｈ１と外側上面１６ｈ２とが、点線で示す軌道輪１６ｆの軌道面に当接して相対摺動し、保持器１６ｈが上方に変位すると、中央下面１６ｈ３が、点線で示す軌道輪１６ｇの軌道面に当接して相対摺動するようになっている。

本実施の形態によれば、シャフト１４（図１）の回転と共に、軌道面上を転動するころ１６ｅによりスラスト力を支持を支持しながら、軌道輪１６ｆ、１６ｇの相対回転を許容するようになっている。ここで、図８に示すように、中央下面１６ｈ３が、軌道輪１６ｇの軌道面に当接して相対摺動した場合、柱部１６ｈｃのポケット１６ｈｐの先行縁（Ｘ）で、軌道面上の潤滑油を掻き取ることとなる。このとき、ポケット１６ｈｐの先行縁で掻き取られた潤滑油の一部（Ａ）は、柱部１６ｈｃを乗り越えてしまうが、残りの潤滑油（Ｂ）は溝１６ｈ６内に侵入し、溝１６ｈ６を介してポケット１６ｈｐの後行縁（Ｙ）から、再度軌道輪１６ｇの軌道面上に供給される（Ｃ）ようになっている。これにより、ころ１６ｅと軌道輪１６ｇとの間に十分な油膜を形成し、良好な潤滑条件を確保することができる。同様に、保持器１６ｈが上方に変位して、内側上面１６ｈ１と外側上面１６ｈ２とが、軌道輪１６ｆの軌道面に当接して相対摺動した場合にも、溝１６ｈ４，１６ｈ５を介して潤滑油の供給を行える。

図９は、本実施の形態の変形例にかかる図５（ａ）と同様な断面図である。図９において、保持器１６ｈ’は、柱部１６ｈｃ’の中央下面１６ｈ３にのみ、溝１６ｈ６を形成している。それ以外の点では、上述した実施の形態と同様である。

図１０は、本実施の形態の別な変形例にかかる図５（ａ）と同様な断面図である。図１０において、保持器１６ｈ”は、柱部１６ｈｃ”の内側上面１６ｈ１と外側上面１６ｈ２にのみ、溝１６ｈ４，１６ｈ５を形成している。それ以外の点では、上述した実施の形態と同様である。

例えば、柱部に当接する一方の軌道面のみの粗さが悪い場合、悪い方の軌道面に当接する中央下面１６ｈ３（図９参照）又は内側上面１６ｈ１と外側上面１６ｈ２（図１０参照）にのみ、溝１６ｈ６又は１６ｈ４，１６ｈ５を設ければ良好な潤滑条件を確保しつつも、柱部の加工工程を減らして、より低コストな保持器を提供できる。又、このように一方の面に溝を設けることで、保持器の組み込み方向の識別も可能となる。

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、スラスト針状ころ軸受は、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。軌道輪を取り外した状態で示すスラスト針状ころ軸受１６Ｂの正面図である。図３の構成を矢印IV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。図５（ａ）は、図３に示す保持器を矢印VA-VA線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、５（ｂ）は、図５（ａ）に示す構成を矢印VB-VB線で切断して矢印方向に見た図であり、５（ｃ）は、図５（ａ）に示す構成を矢印VC-VC線で切断して矢印方向に見た図である。保持器の部分斜視図である。保持器にころを組み入れた状態で示す部分斜視図である。本実施の形態の動作時の状態を説明するための図である。本実施の形態の変形例にかかる図５（ａ）と同様な断面図である。本実施の形態の別な変形例にかかる図５（ａ）と同様な断面図である。「両側レースもたせ」としたスラスト針状ころ軸受において、一つのころの軸線に直交する方向に切断して示す図である。「両側ころもたせ」としたスラスト針状ころ軸受において、一つのころの軸線に直交する方向に切断して示す図である。

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スラスト針状ころ軸受

Claims

レース上を転動するころと、前記ころを保持する保持器とを備えたスラスト針状ころ軸受において、
前記保持器は、１枚の板材を折り曲げてなり、前記レースに対して摺動する面に、周方向に延在する溝を形成していることを特徴とするスラスト針状ころ軸受。