JP4314511B2 - スラストニードル軸受 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機、車両の自動変速機、一般産業等に用いられ、特にカーエアコン用コンプレッサに用いられると好適なスラストニードル軸受とその保持器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばカーエアコン用コンプレッサの一タイプとして、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。斜板とハウジング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)。
【0003】
ところで、カーエアコン用コンプレッサの動作時には、斜板を介して駆動軸は大きな力を受けるので、かかる駆動軸をハウジングに対してスラスト方向に支持するスラスト軸受と、ラジアル方向に支持するラジアル軸受とが必要となる。かかる場合、ニードル軸受は針状の円筒ころを有しているので、軸線方向の厚さが薄く、カーエアコン用コンプレッサに用いることにより、構成をよりコンパクトにすることができる。
【0004】
しかるに、一般的なカーエアコン用コンプレッサは、クランクの回転による力を、べルトを介して電磁クラッチ経由で回転運動により駆動軸に伝達しており、アイドリングのような低速回転から、加速時のような高速回転まで幅広い回転数の範囲で、しかもコンプレッサの能力も必要に応じて変化するため、回転数と荷重が複雑に組み合わさった状態で運転される。このような環境で使用されるため、当然スラストニードル軸受及びラジアルニードル軸受も同様に高速回転から低速回転、さらには無負荷状態から重負荷状態まで幅広い条件下で動作することになる。そのうえ、軸受の使用部位がカーエアコン用コンプレッサであることから、外部から多量の潤滑剤を供給することもできず、潤滑性確保という観点からも非常に厳しい条件下にあるといえる。これに対し、特許文献2には、保持器の断面形状における内径側及び外径側を楔形状とすることで、径方向に移動する潤滑剤の流れを円滑にする技術が開示されている(特許文献2の図5参照)。
【特許文献1】
特開2002−266754号公報
【特許文献2】
実公平6−13379号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えばカーエアコン用のコンプレッサにおいて、スラストニードル軸受のレースを撓ませた状態で動作させる場合がある。このような状態で動作を行わせた場合、特許文献2に記載の保持器は、軸受動作中に保持器外径側のエッジがレースと接触し、保持器破損を招いたり、引きずり抵抗を増大させたりする恐れがある。
【0006】
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、保持器とレースとの接触を抑制することができるスラストニードル軸受用の保持器及びスラストニードル軸受を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のスラストニードル軸受は、複数のころと、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レースと、を有するスラストニードル軸受において、
前記保持器は、樹脂素材からなり、その軸線方向断面をとったとき、軸線方向両側面を凸状の円弧形状で構成しており、
前記一対のレースは円板状であることを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明のスラストニードル軸受は、複数のころと、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レースと、を有するスラストニードル軸受において、前記保持器は、樹脂素材からなり、その軸線方向断面をとったとき、軸線方向両側面を凸状の円弧形状で構成しており、前記一対のレースは円板状であるので、潤滑剤が内径側から外径側へと通過しやすくなり、潤滑効率を増大させることができる。又、レースが撓んだ場合でも、前記保持器のエッジがレースに当接することが抑制され、保持器の摩耗や破損などを極力回避することができる。
【0009】
尚、樹脂素材としては、4−6ナイロン、6−6ナイロン等のナイロン系の樹脂や、ポニフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド、ポリアミドイミド等の熱硬化性樹脂等を用いることができる。また、樹脂素材にガラス繊維、炭素繊維等を混入させて補強を図ることは任意である。
【0010】
更に、前記スラストニードル軸受用の保持器と、前記保持器に保持される複数のころと、前記ころが転動するレースとを有するスラストニードル軸受を構成したときに、使用時に前記レースが撓むと好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
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II方向に見た図である。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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)に挟持するレース16b、16cと、ころ16aを保持する保持器16dとを有している。更に、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。
【0015】
図3は、本実施の形態のスラストニードル軸受の軸線方向断面図である。図3において、保持器16hは樹脂素材から射出成形等によって形成され、その断面において、軸線方向両側面が凸状の円弧形状となっている。かかる円弧形状は、単一の円弧でも良く、複数の円弧を組み合わせても良い。
【0016】
図1において、ラジアルニードル軸受15Aは、複数のころ15aと、外輪(レース)15bと、ころ15aを保持する保持器15cとを有している。更に、ラジアルニードル軸受15Bは、複数のころ15dと、外輪(レース)15eと、ころ15dを保持する保持器15fとを有している。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
図4,5は、本実施の形態のスラストニードル軸受の一部拡大断面図である。図4において、カーエアコンのコンプレッサの動作中に、遠心力によって潤滑剤が保持器16hの内径側から外径側へと移動する。このとき、保持器16hが軸線方向両側断面が円弧形状を有しているので、潤滑剤Tは、保持器16hと、レース16f、16gの内径側の大きなスキマから、それらの間に侵入し更に外方へと流れるため、ころ16eの潤滑を、より豊富な量の潤滑剤を用いて行うことができる。
【0024】
更に、図5に示すように、レース16f、16gが撓むように力Fを受けた場合でも、保持器16hが軸線方向両側断面が円弧形状を有しているので、保持器16hのエッジがレース16fまたは16gに接触することがなく、その摩耗や損傷を回避することができる。
【0025】
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、保持器は金属製であっても良い。
【0026】
【発明の効果】
本発明のスラストニードル軸受は、複数のころと、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レースと、を有するスラストニードル軸受において、前記保持器は、樹脂素材からなり、その軸線方向断面をとったとき、軸線方向両側面を凸状の円弧形状で構成しており、前記一対のレースは円板状であるので、潤滑剤が内径側から外径側へと通過しやすくなり、潤滑効率を増大させることができる。又、レースが撓んだ場合でも、前記保持器のエッジがレースに当接することが抑制され、保持器の摩耗や破損などを極力回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の保持器を含むスラストニードル軸受の軸線方向断面図である。
【図2】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3】本実施の形態のスラストニードル軸受の断面図である。
【図4】本実施の形態のスラストニードル軸受の作用を説明するための、その一部拡大断面図である。
【図5】本実施の形態のスラストニードル軸受の作用を説明するための、その一部拡大断面図である。
【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 ラジアルニードル軸受
16A,16B スラストニードル軸受
Claims (3)
- 複数のころと、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レースと、を有するスラストニードル軸受において、
前記保持器は、樹脂素材からなり、その軸線方向断面をとったとき、軸線方向両側面を凸状の円弧形状で構成しており、
前記一対のレースは円板状であることを特徴とするスラストニードル軸受。 - 使用時に前記レースが撓むことを特徴とする請求項1に記載のスラストニードル軸受。
- カーエアコン用コンプレッサに用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラストニードル軸受。
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