JP2008185051A - Trust roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラストころ軸受に関するものである。 The present invention relates to a thrust roller bearing.
斜板式圧縮機の斜板は、スラストころ軸受によって回転自在に支持されている。そして、取付誤差やピストンの荷重変動に伴う振動発生を抑制するために、スラストころ軸受に対して所定の予圧(アキシャル方向の荷重)を負荷している。これにより、スラストころ軸受のレースが撓む。すると、ころ(円筒ころ)の端縁部とレースの軌道面との接触部に大きな応力(エッジロード)が作用し、前記レースの軌道面が剥離してしまうおそれがあり(フレーキング)、スラストころ軸受の寿命が短くなってしまう。この不具合を防止するため、斜板式圧縮機のスラストころ軸受では、ころの端縁部にクラウニングを施すことにより、レースの撓みによる影響を吸収するという技術が開示されている(特許文献1を参照)。 The swash plate of the swash plate type compressor is rotatably supported by a thrust roller bearing. A predetermined preload (a load in the axial direction) is applied to the thrust roller bearing in order to suppress the occurrence of vibrations due to mounting errors and piston load fluctuations. Thereby, the race of the thrust roller bearing is bent. Then, a large stress (edge load) acts on the contact portion between the edge of the roller (cylindrical roller) and the raceway surface of the race, and the raceway surface of the race may be peeled off (flaking). The life of the roller bearing will be shortened. In order to prevent this problem, in a thrust roller bearing of a swash plate type compressor, a technique is disclosed in which the influence of race bending is absorbed by crowning the end edge of the roller (see Patent Document 1). ).
従来のスラストころ軸受の場合、レースの軌道面の大きさが、ころの全長よりも比較的大きなものである。この場合、ころはレースの主表面で、その外周縁端部と内周縁端部にかけてのラジアル方向のほぼ中間位置で支持されるため、ころの端縁部にクラウニングを施すのみで、エッジロードの発生を防止することができる。しかし、近時における斜板式圧縮機の軽量化、コンパクト化の要求に伴い、スラストころ軸受のレースの外径を小さくする必要が生じている。すると、レースの撓みの影響がより直接的にころ(特に、ころの端縁部)に及ぶこととなり、ころにクラウニングを施すだけではエッジロードの発生を回避することができなくなるおそれがある。
本発明は、上記した不具合に鑑み、スラストころ軸受において、レースの外径を小さくしてもエッジロードが生じないようにすることを課題としている。 In view of the above-described problems, the present invention has an object to prevent an edge load from occurring even if the outer diameter of a race is reduced in a thrust roller bearing.
上記課題を達成するための本発明に係るスラストころ軸受は、
転動体の第1軌道面が主表面に形成された環状の第1レースと、
前記転動体の第2軌道面が主表面に形成された環状に形成され、前記第1軌道面と前記第2軌道面とがアキシャル方向に対向するように配置されると共に、前記第1レースとの間に前記転動体が介装され、該転動体を介して前記第1レースに向けて予圧が付勢された状態で、該第1レースに対して軸線周りに相対回転する第2レースとを備え、
前記第1及び第2の軌道面における各々の内周縁部及び外周縁部には、前記転動体の配置空間へ向けて凸状に湾曲する形態のクラウニング部が形成されていることを特徴としている。
具体的には、前記転動体は円筒ころであり、
前記第1及び第2の軌道面で、前記内周縁部から前記外周縁部にかけてのラジアル方向中間位置に、前記円筒ころが接触する平面部が形成されていて、
前記クラウニング部は、前記平面部のラジアル方向における端縁から、前記レースの外周面又は内周面に続く形態で形成されているようにすることができる。
The thrust roller bearing according to the present invention for achieving the above-described object is
An annular first race in which the first raceway surface of the rolling element is formed on the main surface;
The second raceway surface of the rolling element is formed in an annular shape formed on the main surface, and the first raceway surface and the second raceway surface are arranged so as to face each other in the axial direction, and the first race A second race that rotates relative to the first race around an axis in a state where the rolling member is interposed between the rolling race and the preload is biased toward the first race via the rolling member. With
A crowning portion that is curved in a convex shape toward the arrangement space of the rolling elements is formed in each of the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the first and second raceway surfaces. .
Specifically, the rolling element is a cylindrical roller,
In the first and second raceway surfaces, a flat surface portion in contact with the cylindrical roller is formed at a radial intermediate position from the inner peripheral edge portion to the outer peripheral edge portion,
The crowning portion may be formed in a form following an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the race from an end edge in a radial direction of the flat portion.
本発明に係るスラストころ軸受は、上記のように構成されている。予圧によって第1及び第2のレースが撓まされ、転動体の端縁部が前記レースの軌道面を押圧し、エッジロードを作用させようとする。しかし、各レースの軌道面の内周縁部及び外周縁部にその内周面又は外周面と連続させて、かつ凸状に形成されたクラウニング部により、前記エッジロードが各レースの軌道面に直接作用することが回避される。この結果、エッジロードによる各レースの損傷が防止され、スラストころ軸受の長寿命化が図られる。 The thrust roller bearing according to the present invention is configured as described above. The first and second races are bent by the preload, and the end edge of the rolling element presses the raceway surface of the race to try to apply an edge load. However, the edge load is directly applied to the raceway surface of each race by the crowning portion formed continuously with the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the raceway surface and the outer peripheral surface of each race and the convex shape. Acting is avoided. As a result, each race is prevented from being damaged by the edge load, and the life of the thrust roller bearing is extended.
そして、前記クラウニング部のラジアル方向の長さが、そのアキシャル方向の長さよりも長くなるように形成されていること、具体的には、前記クラウニング部のアキシャル方向の長さは、100μm超400μm未満とされていることが望ましい。 And the length of the crowning portion in the radial direction is formed to be longer than the length in the axial direction. Specifically, the length of the crowning portion in the axial direction is more than 100 μm and less than 400 μm. It is desirable that
クラウニング部のラジアル方向の長さを、そのアキシャル方向の長さよりも長くすることにより、クラウニング部におけるラジアル方向部分の曲率が、そのアキシャル方向部分の曲率よりも大きくなる。これにより、各レースが撓まされたときに、転動体(円筒ころ)と各レースの軌道面との隙間が徐々に小さくなるようにすることができ、エッジロードの発生を防止できるという利点を損なうことなく、スラストころ軸受の作動を安定させることができる。 By making the length of the crowning portion in the radial direction longer than the length in the axial direction, the curvature of the radial direction portion in the crowning portion becomes larger than the curvature of the axial direction portion. As a result, when each race is bent, the gap between the rolling elements (cylindrical rollers) and the raceway surface of each race can be gradually reduced, and the advantage that the occurrence of edge load can be prevented. The operation of the thrust roller bearing can be stabilized without loss.
そして、前記第1及び第2のレースは、それらの主表面のうち前記軌道面が形成された一方の主表面にのみ前記クラウニング部が形成されていて、他方の主表面は平坦面とすることができる。 In the first and second races, the crowning portion is formed only on one main surface of the main surfaces on which the raceway surface is formed, and the other main surface is a flat surface. Can do.
各レースにおける一方の主表面にのみクラウニング部を形成することにより、その製造工程を簡単なものにすることができる。 By forming the crowning portion only on one main surface of each race, the manufacturing process can be simplified.
また、前記第1レースは、前記第1軌道面が形成されている主表面とは反対側の主表面において、その外周縁部のみを部分的に前記第2レースに向けて付勢され、
前記第2レースは、前記第2軌道面が形成されている主表面とは反対側の主表面において、その内周縁部のみを部分的に前記第1レースに向けて付勢されているようにすることができる。
Further, the first race is biased partially toward the second race only on the outer peripheral edge thereof on the main surface opposite to the main surface on which the first raceway surface is formed,
The second race is such that only the inner peripheral edge thereof is partially biased toward the first race on the main surface opposite to the main surface on which the second raceway surface is formed. can do.
各レースに対して、効果的に予圧を付勢することができる。 The preload can be effectively applied to each race.
スラストころ軸受は、回転軸に固着される斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内にてアキシャル方向に往復作動させる斜板式圧縮機に用いられ、
前記第1レースは前記斜板によって付勢され、前記第2レースはシリンダによって付勢されているようにすることができる。
The thrust roller bearing is used in a swash plate type compressor in which a piston is reciprocated in an axial direction in a cylinder by a rotating operation of a swash plate fixed to a rotating shaft.
The first race may be urged by the swash plate, and the second race may be urged by a cylinder.
スラストころ軸受の長寿命化が図られるため、当該スラストころ軸受が使用された斜板式圧縮機の寿命を長くなると共に、その信頼性を高くすることができる。 Since the life of the thrust roller bearing is extended, the life of the swash plate compressor using the thrust roller bearing can be extended and the reliability thereof can be increased.
更に、前記円筒ころの外周面の端縁部には、その端面に向かうほど前記円筒ころの回転軸線からの距離が小さくなる形状のころ側クラウニング部が形成されているようにすることができる。 Furthermore, a roller-side crowning portion having a shape in which the distance from the rotation axis of the cylindrical roller decreases toward the end surface of the outer peripheral surface of the cylindrical roller can be formed.
第1及び第2のレースだけでなく、円筒ころにもころ側クラウニング部が設けられているため、各レースにエッジロードが作用することを確実に回避することができる。 Since the roller side crowning portion is provided not only in the first and second races but also in the cylindrical roller, it is possible to reliably avoid the edge load from acting on each race.
前記第1及び第2のレースは、金属板を打抜き加工することにより形成され、その打抜き加工に伴って形成された抜きだれ部が前記クラウニング部とされ、その反対側に形成されたかえり部を研磨加工することにより形成することができる。 The first and second races are formed by punching a metal plate, and a dripping portion formed in accordance with the punching processing is used as the crowning portion, and a burr portion formed on the opposite side is formed. It can be formed by polishing.
第1及び第2のレースが、金属板の打抜き加工によって形成されるため、コスト低減が図られる。しかも、打抜き加工に伴って発生する抜きだれ部を、そのままクラウニング部とすることができるため、打抜き加工後の研磨加工の工数が少なくて済む。 Since the first and second races are formed by punching a metal plate, the cost can be reduced. Moreover, since the dripping portion generated in the punching process can be directly used as the crowning portion, the number of polishing processes after the punching process can be reduced.
本発明の実施例を説明する。図1は斜板式圧縮機100の正面断面図、図2は図1のX−X線断面図、図3は図1のA部の拡大図である。
Examples of the present invention will be described. 1 is a front sectional view of the
本明細書では、斜板式圧縮機100に使用されるスラストころ軸受200について説明する。最初に、斜板式圧縮機100について説明する。図1に示されるように、アキシャル方向に沿って直列に連結された2つのシリンダ1,2によって形成される空間部Vにピストン3が挿入されていると共に、それらの軸心部分に回転軸4が配置されている。ピストン3は、空間部V内をアキシャル方向(回転軸4の軸線4aの方向)に沿って移動可能である。各シリンダ1,2の開口側の端部には、各シリンダへッド5を介してサイドカバー6,7が取り付けられている。回転軸4は、各シリンダ1,2と回転軸4が突出している側のサイドカバー7に装着された各ラジアルころ軸受8,9により、回転自在である。
In the present specification, a thrust roller bearing 200 used in the
図1及び図2に示されるように、各シリンダ1,2の軸心部分には、回転軸4を挿入させると共に、各ラジアルころ軸受8を装着させるための各ボス部11,12が同心にして設けられている。各ボス部11,12の間には、それぞれスラストころ軸受200を介して、斜め円板状の斜板13が取り付けられている。このため、各ボス部11,12のアキシャル方向の長さは、斜板13の軸部14の厚みと各スラストころ軸受200の軸受幅との分だけ、各シリンダ1,2の全長よりも短くなっている。また、各シリンダ1,2のボス部11,12の端面部の内周縁部には、凸部11a,12aが環状に突設されていると共に、斜板11の軸部14の両端面部の外周縁部には、各凸部14aが環状に突設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating
斜板13は、回転軸4に装着されていて、回転軸4と一体に回転自在である。また、斜板13は、その本体部15における周縁部の両面に取り付けられたシュー16とボール17とを介して、ピストン3と連結されている。図示しない駆動手段により、回転軸4が所定方向に回転されると、斜板13も同方向に回転される。これにより、ピストン3が矢印Pの方向に往復移動される。
The
本実施例のスラストころ軸受200について、更に詳細に説明する。斜板13の両側に配置された各スラストころ軸受の構成は全く同一なので、本明細書では、一方側(図1の図面視における左側のA部)のスラストころ軸受200についてのみ説明する。図3及び図4に示されるように、本実施例のスラストころ軸受200は、アキシャル方向に所定の間隔をおいて、軌道面18a,19aが設けられた側の主表面S1どうしが対向配置される内外のレース18,19と、各レース18,19の主表面S1どうしの間に配置される複数個の円筒ころ21と、各円筒ころ21を転動自在に保持する保持器22とを備えている。そして、各レース18,19の主表面S1における軌道面18a,19aの長さLaは、円筒ころ21の全長Lbよりも少し長い。なお、本実施例のスラストころ軸受200の場合、主表面S1と軌道面18a,19aとは、ほぼ同一の概念である。
The
内外のレース18,19における主表面S1の側の内周縁部と外周縁部とには、それぞれクラウニングが施されていて、各クラウニング部23が設けられている。そして、主表面S2の側は、平坦面となっている。本実施例のスラストころ軸受200の場合、各レース18,19の内周縁部と外周縁部とに、外方に向かって凸状に湾曲するクラウニング部23が設けられている。各軌道面18a,19aにおけるクラウニング部23どうしの間には、平面部24が形成されている。各クラウニング部23平面部24、及び各クラウニング部23と各レース18,19の内周面25又は外周面26とは緩やかな曲面形状で連続している。
Crowning is applied to the inner peripheral edge and the outer peripheral edge on the main surface S1 side of the inner and
内外のレース18,19における各クラウニング部23のラジアル方向部分の長さ(ラジアル長さL2)は、アキシャル方向部分の長さ(アキシャル長さL3)よりも長い。ここで、クラウニング部23のアキシャル長さL3は、100μmを超え、かつ400μm未満であることが望ましい。そして、クラウニング部23のラジアル長さL2は、800μmよりも短くすることが望ましい。これにより、クラウニング部23におけるラジアル方向部分の曲率が、そのアキシャル方向部分の曲率よりも大きくなる。この結果、各レース18,19の軌道面18a,19aと円筒ころ21の外周面との隙間が徐々に小さくなるようにすることができ、エッジロードの発生を防止できるという利点を損なうことなく、スラストころ軸受の作動を安定させる(例えば、作動中の異音の防止)ことができる。
The length (radial length L2) of the radial direction portion of each crowning
そして、本実施例のスラストころ軸受200では、各円筒ころ21の内周縁部と外周縁部にも、クラウニング部(ころ側クラウニング部27)が設けられている。円筒ころ21の全長Lbは、平面部24の長さL1よりも長く、軌道面18aの長さLaよりも短い。
In the
本実施例のスラストころ軸受200の作用について説明する。図3に示されるように、内側レース18は、その主表面S2(軌道面18aが設けられていない側の面)の外周縁部においてのみ斜板13の軸部14に突設された環状の凸部14aに当接されている。また、外側レース19は、その主表面S2の内周縁部においてのみシリンダ1のボス部11に突設された環状の凸部11aに当接されている。内外のレース18,19に、アキシャル方向に沿って予圧Fが付勢される。すると、図5に示されるように、内外のレース18,19が撓む。しかも、本実施例のスラストころ軸受200は、軽量化及びコンパクト化のため、各レース18,19の外径が従来のものよりも小さくなっていて、各レース18,19の軌道面18a,19aの長さLaは、各円筒ころ21の全長Lbよりも少し長いだけである(図4参照)。このため、各レース18,19の各円筒ころ21の内周縁部及び外周縁部とが圧接され、エッジロードが生じるおそれがある。
The operation of the
しかし、本実施例のスラストころ軸受200の各レース18,19には、それらの内周縁部と外周縁部とに各クラウニング部23が設けられている。このため、各レース18,19が撓まされても、円筒ころ21の端面の周縁部と、各レース18,19の平面部24とが直接的に接触しにくくなるため、エッジロードが生じにくい。しかも、各円筒ころ21の内周縁部及び外周縁部にも、各ころ側クラウニング部27が設けられているため、更に確実にエッジロードの発生が防止される。この結果、各レース18,19が損傷されにくくなり、スラストころ軸受200の長寿命化が図られる。
However, each of the
次に、本実施例のスラストころ軸受200における内側レース18の製造方法について説明する。この内側レース18は、金属板が、打抜きプレス(例えば、ファインブランキングプレス)によって所定形状に打ち抜かれて形成される。図6の(a),(b)に示されるように、ファインブランキングプレスの成形型300は、上型28(パンチ)と下型29(ダイ)との組合せより成る。上型28は、同心に配置される内側パンチ31及び環状の外側パンチ32と、外側パンチ32に近接してその外側に配置される上側ガイド33とを備えている。上側ガイドの下端面には、その全周に亘って鋭角状の先端部を有する突条33aが突設されている。内外のパンチ31,32と上側ガイド33は、それぞれ別個に昇降可能である。また、下型29における内側パンチ31の直下には、内側パンチ31と同径の下側ガイド34が設けられていると共に、外側パンチ32の直下には、外側パンチ32と対応する環状の排出孔35が設けられている。そして、下側ガイド34と排出孔35との間には、複数本のエジェクタピン36が設けられている。
Next, the manufacturing method of the
図7の(a)に示されるように、下型29に被加工物37(金属板)が載置される。最初に、上側ガイド33のみが下降し、被加工物37を押圧する。上側ガイド33の突条33aが被加工物37の上面部に食い込み、被加工物37は強固に押圧される。また、下側ガイド部34にも上昇しようとする力が作用するため、被加工物37は下方からも押圧される。これにより、被加工物37に静水圧が作用する。
As shown in FIG. 7A, a workpiece 37 (metal plate) is placed on the
この状態で、図7の(b)及び図8の(c)に示されるように、内外のパンチ31,32が下降して被加工物37が打ち抜かれ、内周面25と外周面26とを有する環状成形体38(内側レース18となる前段階のもの)が形成される。このとき、被加工物37には常に静水圧が作用しているため、その内周面25と外周面26との加工精度(表面粗さ)が極めて良好なものとなる。打ち抜かれた被加工物37のうち、内側のスラグ37aは、上下のガイド33,34に挟まれて下降される。また、外側のスラグ37bは、排出孔35から排出される。
In this state, as shown in FIGS. 7B and 8C, the inner and
所定時間が経過した後、図8の(d)に示されるように、内外のパンチ31,32と上側ガイド33が順次上昇された後、下側ガイド34とエジェクタピン36とが上昇される。環状成形体38とスラグ37aが排出された後、被加工物37が移動され、上記と同じ工程が打抜き加工が行われる。
After a predetermined time has elapsed, as shown in FIG. 8D, the inner and
図9の(a)に示されるように、打ち抜かれた直後の環状成形体38の上面の内周縁部と外周縁部とには、打抜き加工に伴う各かえり部39が形成されている。同じく、下面の内周縁部と外周縁部とには、打抜き加工に伴う各抜きだれ部41が形成されている。このため、環状成形体38の上面を研磨加工して、各かえり部39を除去する必要がある。各抜きだれ部41は、研磨加工されて各クラウニング部23とされる。各抜きだれ部41の概略形状を、打抜き加工によって予め成形させておくことができるため、研磨加工の工数が少なくて済む。この結果、図9の(b)に示されるように、主表面S1の側の内周縁部と外周縁部に各クラウニング部23と平面部24とが形成され、主表面S2の側が平坦面となった内側レース18が形成される。なお、外側レース19も、上記と同様にして製造される。
As shown in FIG. 9A,
上記した実施例のスラストころ軸受200では、内外のレース18,19の主表面S1,S2のうち、円筒ころ21が配置される側の主表面S1にのみクラウニング部23が設けられている。しかし、両主表面S1,S2にクラウニング部23を形成してもよい。その場合の実施例のスラストころ軸受200における内外のレース42,43を、図10に示す。
In the
本明細書では、内外のレース18,19のクラウニング部23が、打抜き加工によって形成された抜きだれ部41を研磨加工することによって形成される場合について説明した。しかし、各レース18,19における直角形状のコーナー部(即ち、抜きだれ部41が形成されていない状態のコーナー部)を研磨加工することによって、クラウニング部23を形成してもよい。
In this specification, the case where the crowning
100:斜板式圧縮機
200:スラストころ軸受
300:成形型(打抜きプレス)
1,2:シリンダ
3:ピストン
4:回転軸
4a:軸線
13:斜板
18,42:内側レース(第1レース)
18a:内側レースの軌道面(第1軌道面)
19,43:外側レース(第2レース)
19a:外側レースの軌道面(第2軌道面)
21:円筒ころ(転動体)
23:クラウニング部
24:平面部
25:内周面
26:外周面
27:ころ側クラウニング部
37:被加工物(金属板)
39:かえり部
41:抜きだれ部
F:予圧
L2:ラジアル長さ(クラウニング部のラジアル方向の長さ)
L3:アキシャル長さ(クラウニング部のアキシャル方向の長さ)
S1,S2:主表面
100: Swash plate compressor 200: Thrust roller bearing 300: Molding die (punching press)
1: Cylinder
3: Piston
4: Rotating shaft
4a: Axis
13:
18a: Inner race track surface (first track surface)
19, 43: Outer race (second race)
19a: outer raceway surface (second raceway surface)
21: Cylindrical roller (rolling element)
23: Crowning Club
24: Plane portion
25: Inner peripheral surface
26: outer peripheral surface
27: Roller side crowning part
37: Work piece (metal plate)
39: Kaeri Club
41: Dripping portion
F: Preload
L2: radial length (length of crowning portion in radial direction)
L3: Axial length (length of crowning portion in axial direction)
S1, S2: Main surface
Claims (5)
前記転動体の第2軌道面が主表面に形成された環状に形成され、前記第1軌道面と前記第2軌道面とがアキシャル方向に対向するように配置されると共に、前記第1レースとの間に前記転動体が介装され、該転動体を介して前記第1レースに向けて予圧が付勢された状態で、該第1レースに対して軸線周りに相対回転する第2レースとを備え、
前記第1及び第2の軌道面における各々の内周縁部及び外周縁部には、前記転動体の配置空間へ向けて凸状に湾曲する形態のクラウニング部が形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。 An annular first race in which the first raceway surface of the rolling element is formed on the main surface;
The second raceway surface of the rolling element is formed in an annular shape formed on the main surface, and the first raceway surface and the second raceway surface are arranged so as to face each other in the axial direction, and the first race A second race that rotates relative to the first race around an axis in a state where the rolling member is interposed between the rolling race and the preload is biased toward the first race via the rolling member. With
A crowning portion that is curved in a convex shape toward the arrangement space of the rolling elements is formed on each of the inner peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the first and second raceway surfaces. Thrust roller bearing.
前記第1及び第2の軌道面で、前記内周縁部から前記外周縁部にかけてのラジアル方向中間位置に、前記円筒ころが接触する平面部が形成されていて、
前記クラウニング部は、前記平面部のラジアル方向における端縁から、前記レースの外周面又は内周面に続く形態で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のスラストころ軸受。 The rolling element is a cylindrical roller,
In the first and second raceway surfaces, a flat surface portion in contact with the cylindrical roller is formed at a radial intermediate position from the inner peripheral edge portion to the outer peripheral edge portion,
2. The thrust roller bearing according to claim 1, wherein the crowning portion is formed in a form following an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the race from an end edge in a radial direction of the flat portion.
前記第2レースは、前記第2軌道面が形成されている主表面とは反対側の主表面において、その内周縁部のみを部分的に前記第1レースに向けて付勢されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスラストころ軸受。 In the first race, the main surface opposite to the main surface on which the first raceway surface is formed, only the outer peripheral edge thereof is partially biased toward the second race,
The second race has a main surface opposite to the main surface on which the second raceway surface is formed, and only the inner peripheral edge thereof is partially biased toward the first race. The thrust roller bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein
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