JP2008223977A - スラスト針状ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】低振動化を実現するため保持器の振れ回りを抑制し、更にもぐりこみ現象を抑制するために潤滑性を向上させることができるスラスト針状ころ軸受を提供する。
【解決手段】保持器１６ｈの外側環状部１６ｈ２が、周溝１６ｆ１にガイドされることにより、軌道輪１６ｆに対して保持器１６ｈの振れ回りが抑制され、もぐりこみ現象を抑えて保持器１６ｈのポケット部１６ｈ６の摩耗を減少させることができる。
【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スラスト針状ころ軸受に関する。

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針状ころ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

ここで、自動変速機やカークーラコンプレッサにおけるアセンブリの静音性、低振動性を高めるために、スラスト針状ころ軸受の低振動化が要求されている。スラスト針状ころ軸受の低振動化を実現するためには、軸受動作時における保持器の振れ回りを抑制する必要がある。

一方、スラスト針状ころ軸受において、回転速度が高くなるにつれて、ころに作用する遠心力が増大するため、保持器のポケット外径側端面に、回転するころが押し付けられて端面を早期に摩耗させる、もぐりこみと呼ばれる現象が発生することがある。特に、現在は自動変速機の多段化が進んでおり、その遊星歯車機構に用いるスラスト針状ころ軸受は、さらなる高速回転化が要求されており、もぐりこみ現象の抑制が急務となっている。上述した保持器の振れ回りを抑制することは、もぐりこみ現象の防止にもつながる。

そこで本発明では、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、低振動化を実現するため保持器の振れ回りを抑制し、更にもぐりこみ現象を抑制するために潤滑性を向上させることが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、ころと、前記ころを保持する保持器と、前記ころが転動する一対の軌道輪とを備えたスラスト針状ころ軸受において、
一方の軌道輪は、前記ころが転動する転動面がある側の面に溝を有し、前記保持器は、前記溝に係合する凸部を有することを特徴とする。

本発明によれば、一方の軌道輪が、前記ころが転動する転動面がある側の面に溝を有し、前記保持器が、前記溝に係合する凸部を有するので、前記溝にガイドされることにより、前記一方の軌道輪に対して前記保持器の振れ回りが抑制され、もぐりこみ現象を抑えて保持器の摩耗を減少させることができる。

前記凸部は、前記保持器の外径側に設けられた環状部の一部であると好ましい。

前記保持器は、１枚の板材を折り曲げて形成されており、前記一方の軌道輪に近接する第１の部位と、他方の軌道輪に近接する第２の部位とを有し、前記凸部は、前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い位置に配置されていると、前記凸部と前記第１の部位との間に潤滑油が滞留するため、潤滑性が向上する。

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対のラジアル針状ころ軸受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。

ラジアル針状ころ軸受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。ラジアル針状ころ軸受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（ａ）は、図１に示すスラスト針状ころ軸受１６Ｂの拡大断面図であり、左方が内径側であり、右方が外径側である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す構成をIIIC-IIIC線で切断して矢印方向に見た図である。図３（ａ）において、保持器１６ｈは、１枚の板材を折り曲げて形成されており、内側環状部１６ｈ１と、内側環状部１６ｈ１の半径方向外側に位置し内側環状部１６ｈ１とは逆方向に延在する外側環状部１６ｈ２と、内側環状部１６ｈ１と外側環状部１６ｈ２とを連結する複数の柱部１６ｈ３とを形成している。図３（ａ）に示すように軸線方向にスラスト針状ころ軸受１６Ｂの断面をとったとき、柱部１６ｈ３の中間部１６ｈ４は、折り曲げられることで軌道輪１６ｇに近接している。隣接する柱部１６ｈ３の間は、ころ１６ｅを周方向に等間隔に保持するポケット部１６ｈ６となっている。

ここで、軌道輪１６ｇに近接した柱部１６ｈ３の中間部１６ｈ４が第２の部位であり、軌道輪１６ｆに近接した柱部１６ｈ３の両方の端部１６ｈ５が第１の部位である。柱部１６ｈ３における中間部１６ｈ４及び両方の端部１６ｈ５は、ころ１６ｅを両側から保持することで、軌道輪１６ｇ、１６ｆから分離したときに、保持器１６ｈよりころ１６ｅが落下するのを防止する機能を有する。

軌道輪１６ｆは、ころ１６ｅが転動する軌道面の半径方向外側に、周溝１６ｆ１を形成している。周溝１６ｆに、凸部としての保持器１６ｈの外側環状部１６ｈ２が全周（単一もしくは複数の局部でも良い）で嵌合している。尚、周溝１６ｆ１の深さは、保持器１６ｈの遊びを考慮して、保持器１６ｈが最大限、軌道輪１６ｆ側に寄ったとしても、外側環状部１６ｈ２が底付きしないような寸法とすることが望ましい。

本実施の形態によれば、スラスト針状ころ軸受１６Ｂの動作時に、保持器１６ｈの外側環状部１６ｈ２が周溝１６ｆ１にガイドされることにより、軌道輪１６ｆに対して保持器１６ｈの振れ回りが抑制され、もぐりこみ現象を抑えて保持器１６ｈのポケット部１６ｈ６の摩耗を減少させることができる。

更に、スラスト針状ころ軸受１６Ｂの動作時には、半径方向内側から供給された潤滑油が、軌道輪１６ｆ、１６ｇの軌道面に沿って図３（ａ）の点線で示すように内径側から外径側に向かって流れることとなる。このとき、軌道輪１６ｆ側を伝わって流れる潤滑油は、外側環状部１６ｈ２が全周で周溝１６ｆ１に係合しているため逃げ場がなくなり、外側の端部１６ｈ５と外側環状部１６ｈ２とで仕切られる空間（Ａ）に滞留する。従って、図３（ｂ）に示すように、コロ１６ｅが転動することに伴って、滞留した潤滑油がころ１６ｅの端面に全面的に供給され、これによりポケット部１６ｈ６の摩耗を効率的に抑制して、もぐりこみ現象を抑えることができる。

図４は、本実施の形態の変形例にかかるスラスト針状ころ軸受１６Ｂ’の拡大断面図である。本変形例においては、軌道輪１６ｆの代わりに軌道輪１６ｇ側に周溝１６ｇ１を形成すると共に、外側環状部１６ｈ２’を内側環状部１６ｈ１とは同じ方向に、内側環状部１６ｈ１より長く延在させ、周溝１６ｇ１に係合させた点が異なる。

本変形例によれば、保持器１６ｈの外側環状部１６ｈ２’が、周溝１６ｇ１にガイドされることにより、軌道輪１６ｇに対して保持器１６ｈ’の振れ回りが抑制され、もぐりこみ現象を抑えて保持器１６ｈのポケット部１６ｈ６の摩耗を減少させることができる。

更に、軌道輪１６ｇ側を伝わって流れる潤滑油は、外側環状部１６ｈ２’が全周で周溝１６ｇ１に係合しているため逃げ場がなくなり、外側環状部１６ｈ２’の内側に滞留することで、滞留した潤滑油がころ１６ｅの端面に供給され、これによりポケット部１６ｈ６の摩耗を抑制することができる。

図５は、本実施の形態の別な変形例にかかるスラスト針状ころ軸受１６Ｂ”の拡大断面図である。本変形例は、図４に示す実施の形態に対して、軌道輪１６ｆ、１６ｇの軌道面（周溝１６ｆ１の内面を含む）に被膜処理（例えばリン酸マンガン被膜）Ｃを施している。

例えば、スラスト針状ころ軸受１６Ｂ”の回転速度が比較的速い仕様では、保持器１６ｈの外側環状部１６ｈ２と、周溝１６ｆ１との接触による摩耗や焼付きが懸念される。そこで、周溝１６ｆ１を含めて軌道輪１６ｆ、１６ｇの軌道面に被膜処理を施すことで、摺動部における高い潤滑性を得られ、摩耗や焼付きを防止することができる。尚、保持器１６ｈに、同様な被膜処理を行っても良い。

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、保持器の内側環状部を延長して、いずれかの軌道輪に係合させるようにしても良い。又、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る。 図１の構成を矢印II方向に見た図である。 図３（ａ）は、図１に示すスラスト針状ころ軸受１６Ｂの拡大断面図であり、左方が内径側であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す構成をIIIC-IIIC線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態の変形例にかかるスラスト針状ころ軸受１６Ｂ’の拡大断面図である。 本実施の形態の別な変形例にかかるスラスト針状ころ軸受１６Ｂ”の拡大断面図である。

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 ラジアル針状ころ軸受
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｂ’、１６Ｂ” スラスト針状ころ軸受

Claims (3)

1. ころと、前記ころを保持する保持器と、前記ころが転動する一対の軌道輪とを備えたスラスト針状ころ軸受において、
   一方の軌道輪は、前記ころが転動する転動面がある側の面に溝を有し、前記保持器は、前記溝に係合する凸部を有することを特徴とするスラスト針状ころ軸受。
2. 前記凸部は、前記保持器の外径側に設けられた環状部の一部であることを特徴とする請求項１に記載のスラスト針状ころ軸受。
3. 前記保持器は、１枚の板材を折り曲げて形成されており、前記一方の軌道輪に近接する第１の部位と、他方の軌道輪に近接する第２の部位とを有し、前記凸部は、前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト針状ころ軸受。

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