JP3888774B2 - 斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スラスト針状ころ軸受に関するもので、より詳しくは、自動車のエアコンディショナー（カーエアコン）等に用いられる斜板式コンプレッサの、主軸に作用するスラスト荷重を支持するためのスラスト針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエアコン用コンプレッサは、エンジンより駆動力を受け、エバポレータで車室内の熱を奪って気化した低温・低圧の冷媒ガスを吸入、圧縮して、高温・高圧になったガスをコンデンサに送り出す役目をしている。斜板式コンプレッサの概略構成を例示した図５〜図７のうち、図５は両斜板タイプ、図６は片斜板タイプ、図７は可変容量片斜板タイプをそれぞれ示している。
【０００３】
図５に示す斜板式コンプレッサ（１）は、斜板上を摺動するシューを介してピストンが往復作動するようにしたもので、ハウジング（２）内に、斜板（３）を固定した主軸（４）が、ラジアル軸受（５）を介して回転自在に支持されている。ハウジング（２）には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア（６）が形成され、各ボア（６）内に両頭形のピストン（７）が摺動自在に収容されている。各ピストン（７）の中央部分に斜板（３）の外周部を跨ぐようにして凹陥部（８）が形成され、この凹陥部（８）の軸方向対向面に球面座を形成して球または半球状のシュー（９）を着座させてある。シュー（９）が斜板（３）とピストン（７）との間に介在して斜板（３）の回転運動をピストン（７）の往復運動に円滑に変換させる働きをする。
【０００４】
斜板（３）は主軸（４）に固定されていて、主軸（４）と共に回転する。そして、上述のように斜板（３）はピストン（７）を往復運動させる働きをするものであるため、主軸（４）の軸方向にスラスト荷重が発生する。それゆえ、斜板（３）とハウジング（２）との間にスラスト軸受（10）を介在させてある。このスラスト軸受としては一般に針状ころ軸受が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カーエアコン用コンプレッサの潤滑は、冷媒と共にサイクル内を循環する油（冷凍機油）によって行なわれる。すなわち、冷媒中に冷凍機油が混在しており、系内を循環する冷媒によって油が運ばれる。フレオン系の冷媒が油をよく溶解する特性を有することは周知のとおりである。この冷媒中に溶解した油が摩擦部分に供給されることによって潤滑が行なわれる。
【０００６】
しかしながら、油の量は潤滑のためには多いほどよいが、冷媒と共に循環する油は冷房性能にはマイナスの作用をするので、適切な循環油量を選定しなければならず、一般に油循環率が数％になるようにして封入されている。それゆえ、コンプレッサに使用されている軸受は、冷媒が混入すること及び潤滑剤の量が少なくなる等から、一般の油潤滑に比べて厳しい潤滑条件にある。そのため、転動面にピーリング損傷が発生したり、早期剥離が生じるといった問題が考えられる。
【０００７】
加えて、スラスト針状ころ軸受の軌道輪は一般に薄肉鋼板をプレス加工することによって成形されるため、切削加工によるものに比べて精度が比較的低く、加えて、熱処理の結果、反りが生じることもある。軌道輪の反りは、針状ころとの当たり、すなわち最大接触応力部位のばらつきにつながる。ここで、図３を参照して説明すると、一対の軌道輪（20ａ）（20ｂ）のうちの一方の軌道輪（20ａ）と針状ころ（30）との最大接触応力部位（ａ）と、他方の軌道輪（20ｂ）と針状ころ（30）との最大接触応力部位（ｂ）との、軌道輪の半径方向での位置が一致していないと、図３（Ｃ）に示すように、針状ころ（30）を正規の自転軸に対して傾かせようとする力が作用する。その結果、針状ころ（30）がスキューを起こして、焼付き、あるいは、針状ころや軌道面の早期剥離といった不具合の原因となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、エアコンディショナー用コンプレッサに組み込んで使用されるスラスト針状ころ軸受の、針状ころと軌道輪との当たり位置のバラツキを少なくすることによって、耐久性を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受は、コンプレッサのハウジング内に回転自在に支持された主軸に作用するスラスト荷重を支持するためのスラスト針状ころ軸受であって、回転部材と共に回転する第一の軌道輪と、静止部材に取り付けた第二の軌道輪と、第一の軌道輪と第二の軌道輪との間に組み込まれた複数の針状ころと、複数の針状ころを円周方向等間隔に保持するための保持器とを具備し、針状ころと第一の軌道輪との最大接触応力部位と、針状ころと第二の軌道輪との最大接触応力部位とを、軌道輪の半径方向で略一致させたものである。これにより、略一致した半径方向位置で、針状ころが第一および第二の軌道輪と接することになり、針状ころの正規の姿勢を崩させようとする力の成分が極力減少する。したがって、針状ころがスキューを起こしにくくなり、安定した転動姿勢を維持することができる。
【００１０】
最大接触応力部位は軌道輪の半径方向の任意の位置に配置することができるが、軌道輪の周速度が外径側よりも内径側の方が小さいことから、針状ころの姿勢を安定させる上で、請求項２の発明のように、最大接触応力部位を軌道輪の内径側寄りに位置させると有利である。
【００１１】
最大接触応力部位を所望の位置に設定するための具体的手段としては、たとえば、請求項３の発明のように、軌道輪を薄肉鋼板製とし、軌道面を形成した部分を、軌道輪の半径方向で小径側から大径側に向かって漸次傾斜させる。そして、最大接触応力部位を軌道輪の内径側寄りに位置させる場合（請求項２）には、請求項４の発明のように、当該軌道面の傾斜の向きを、軌道輪の大径側に行くほど針状ころから離れる向きとする。さらに、軌道面の傾斜角は１．０度以下に設定するのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、既述の図５に例示した斜板式コンプレッサ（１）において使用するスラスト針状ころ軸受（10）の実施の形態を示す。このスラスト針状ころ軸受（10）は、一対の軌道輪（20ａ）（20ｂ）の間に、保持器（40）で保持された複数の針状ころ（30）を組み込んで構成されている。一方の軌道輪（20ａ）は外径側に円筒部（24ａ）を備え、他方の軌道輪（20ｂ）は内径側に円筒部（24ｂ）を備えている。これらの円筒部（24ａ）（24ｂ）を周囲数箇所にてかしめることにより、スラスト針状ころ軸受（10）全体がユニットハンドリング可能となる。
【００１３】
一方の軌道輪（20ａ）は静止部材としての例えばハウジング（２）に取り付けられるもので、薄肉鋼板製で、片側の面が軌道面（22ａ）となっている。斜板（３）に当接する他方の軌道輪（20ｂ）は、薄肉鋼板製で、片側の面に軌道面（22ｂ）が形成されている。
【００１４】
軌道輪（20ａ）（20ｂ）の軌道面（22ａ）（22ｂ）は、浸炭窒化あるいは浸炭焼入れによって形成された表面硬化層を備えている。浸炭窒化あるいは浸炭焼入れといった熱処理によって軌道面（26）に表面硬化層を形成させることにより耐久性の向上を図ることができる。この場合、軌道輪（22）の表面層の残留オーステナイト量が１５容量％以上となるようにするのが好ましい。
【００１５】
軌道面（22ａ）（22ｂ）上を転動する複数の針状ころ（30）はそれぞれ保持器（40）のポケットに転動自在に収容されている。保持器（40）は薄肉鋼板を図３に例示するような形状に成形したものである。
【００１６】
図２は保持器（40）の柱部を通る拡大断面を示している。同図に実線で示されているように、針状ころ（30）と軌道面（22ａ）（22ｂ）とは、針状ころ（30）の全長にわたって一様に線接触するのが期待されるのであるが、既に述べたように、たとえば軌道輪の反りといったような要因から、実際には最大接触応力部位がばらつくのが通常である。図３（Ｃ）に示すように、針状ころ（30）と軌道面（22ａ）（22ｂ）との最大接触応力部位（ａ）（ｂ）が軌道輪の半径方向にずれた場合、針状ころ（30）がスキューを起こす原因となる。それゆえ、双方の最大接触応力部位（ａ）（ｂ）を、軌道輪の半径方向で一致させるのが望ましいのである。図３（Ｂ）は針状ころ（30）の長手方向中央部にて最大接触応力部位（ａ）（ｂ）を一致させた場合を示している。また、図２に二点鎖線で示すように、一対の軌道輪（20ａ）（20ｂ）の対向する軌道面（22ａ）（22ｂ）間の距離が、外径側に比べて内径側の方が大きくなるような組み合わせとすることにより、針状ころ（30）と各軌道面（22ａ）（22ｂ）との最大接触応力部位を軌道輪の内径側寄りに位置させることができる。
【００１７】
図４は、図２における軌道輪（20ｂ）のみを示し、軌道面（22ｂ）の具体的構成を説明するため幾分誇張してある。この軌道輪（20ｂ）は、軌道面（22ｂ）を形成した環状の部分が内径側から外径側に向かって下り勾配で傾斜している。その結果、軌道面（22ｂ）も軌道輪（20ｂ）の内径側から外径側に向かって下り勾配で傾斜している。傾斜角θは１．０度以下に設定するのが好ましい。軌道面（22ｂ）の傾斜の度合いが１．０度を越える範囲では、針状ころとの当たりがエッジロードとなったり、却って針状ころの安定した転動を妨げるおそれがあるからである。軌道面（22ｂ）の傾斜は図示するような直線状の傾斜に限らず、なだらかな凸曲線あるいは凹曲線であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、針状ころと第一の軌道輪との最大接触応力部位と、針状ころと第二の軌道輪との最大接触応力部位とを、軌道輪の半径方向で略一致させたことにより、針状ころを正規の自転軸に対して傾けようとする力が減少してスキューを起こしにくくなる。したがって、焼付き等の損傷が防止され、スラスト針状ころ軸受ひいてはこれを用いた斜板式コンプレッサの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スラスト針状ころ軸受の縦断面図である。
【図２】 拡大断面図である。
【図３】 針状ころのスキューを説明するための断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）（Ｃ）である。
【図４】 軌道輪の拡大断面図である。
【図５】 両斜板タイプの斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【図６】片斜板タイプの斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【図７】片斜板タイプの可変容量斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【符号の説明】
１ 斜板式コンプレッサ
２ ハウジング（静止部材）
３ 斜板（回転部材）
４ 主軸（回転部材）
５ ラジアル軸受
６ シリンダボア
７ ピストン
８ 凹陥部
９ シュー
10 スラスト軸受
20ａ 軌道輪
22ａ 軌道面
20ｂ 軌道輪
22ｂ 軌道面
24 平板部
26 円筒部
30 針状ころ
40 保持器
a，ｂ 最大接触応力部位

Claims (6)

1. コンプレッサのハウジング内に回転自在に支持された主軸に作用するスラスト荷重を支持するためのスラスト針状ころ軸受であって、回転部材と共に回転する第一の軌道輪と、静止部材に取り付けた第二の軌道輪と、第一の軌道輪と第二の軌道輪との間に組み込まれた複数の針状ころと、複数の針状ころを円周方向等間隔に保持するための保持器とを具備し、針状ころと第一の軌道輪との最大接触応力部位と、針状ころと第二の軌道輪との最大接触応力部位とを、軌道輪の半径方向で略一致させたことを特徴とする斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。
2. 上記最大接触応力部位を軌道輪の内径側寄りに位置させたことを特徴とする請求項１の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。
3. 軌道輪を薄肉鋼板製とし、針状ころと接する軌道面を、軌道輪の半径方向で小径側から大径側に向かって漸次傾斜させたことを特徴とする請求項１の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。
4. 前記軌道面が、軌道輪の大径側に行くほど針状ころから離れる向きに傾斜していることを特徴とする請求項３の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。
5. 上記軌道面の傾斜角が１．０度以下であることを特徴とする請求項３の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。
6. 上記軌道輪の表面層の残留オーステナイト量が１５容量％以上であることを特徴とする請求項１，２，３，４または５の斜板式コンプレッサ用スラスト針状ころ軸受。

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