JP4363306B2

JP4363306B2 - スラストニードル軸受用のレースの製造方法

Info

Publication number: JP4363306B2
Application number: JP2004313848A
Authority: JP
Inventors: 知行横田; 誠藤波
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP2006125492A

Description

本発明は、例えばカーエアコンのコンプレッサや自動変速機用遊星歯車機構等に用いられると好適なスラストニードル軸受用のレースの製造方法に関する。

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

ところで、カーエアコン用コンプレッサ等にはスラストニードル軸受が用いられる場合がある。ここで、スラストニードル軸受用のレースにフランジ部を設け、更に軸受バレ防止のために、フランジ部先端を折り曲げることが行われている。しかるに、本発明者らの研究によれば、フランジ部先端を折り曲げた場合に、レースの摩耗が大きくなることがわかった。

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、長寿命を確保できるスラストニードル軸受用のレースの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のスラストニードル軸受用のレースの製造方法は、ころが転動する転動面とフランジ部とを有するスラストニードル軸受用のレースの製造方法において、
板材の周囲を折り曲げて折り曲げ部を形成する工程と、
前記折り曲げ部に対応した凹部を有するパンチを用いて、前記折り曲げ部が前記凹部内に入り込むように前記板材をプレス加工して、前記フランジ部を形成する工程と、
前記パンチを前記板材から抜き出す工程と、
リサイズパンチを用いて、前記折り曲げ部を押圧する工程とを有することを特徴とする。

本発明者らは、鋭意研究の結果、軸受バレ防止のフランジ部先端の折り曲げ部の影響で、ころを保持する保持器との間のスキマがバラつき、スキマが少なくなったものにおいて早期摩耗が発生することを見出した。かかる問題を回避するには、折り曲げ部の突出量や角度を精度よく管理すれば良いこととなる。しかしながら、どのような工程を経れば、手間をかけることなく、折り曲げ部の突出量や角度を調整できるかという問題が残る。そこで、発明者らは鋭意研究の結果、本発明の製造方法をなしたものである。すなわち、前記折り曲げ部に対応した凹部を有するパンチを用いて、前記折り曲げ部が前記凹部内に入り込むように前記板材をプレス加工して前記フランジ部を形成すると、前記パンチが前記板材によって包まれる形になり、かかる状態から前記パンチを無理抜きすると、それにより前記折り曲げ部が変形し、その突出量や角度がばらついてしまう。そこで、その後工程で、リサイズパンチを用いて、前記折り曲げ部を押圧することにより、手間をかけることなく、折り曲げ部の突出量や角度を精度良く調整することが可能となる。

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シェル型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。

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。

本実施の形態にかかる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。

ラジアルニードル軸受１５Ａは、複数のころ１５ａと、シェル（軌道輪）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。

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、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂの拡大断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の構成を矢印Ｂの方向に見た図である。スラストニードル軸受１６Ｂのレース１６ｇは、ころ１６ｅが転動する転動面を有する円板部１６ｇ１と、円板部１６ｇ１の周縁から軸線方向に延在するフランジ部１６ｇ２とを有している。フランジ部１６ｇ２の先端は、周方向に複数箇所（本実施の形態では４箇所）半径方向内方に向かって塑性変形されることで張り出し、それにより折り曲げ部１６ｇ３を形成している。

図４は、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂのレース１６ｇの製造工程を示すフローチャート図であり、図５は、製造工程の一部の状態を示す図である。ストリッパーＳとダイスＤとが固定され、パンチＰとノックアウトＮが摺動自在に構成されている。

まず、円板状の素材Ｃを用意し、図４のステップＳ１０１で、外径仕上げ時に打ち抜きと同時に周囲を折り曲げて折り曲げ部Ｃ１を形成する（図５（ａ）に二点鎖線で示す）。続いて、ステップＳ１０２で、図５（ａ）に示すように、折り曲げ部Ｃ１（レース１６ｇの折り曲げ部１６ｇ３になる）に対応して縮径した凹部（Ｖ字断面の周溝）Ｐ１を中央に有するパンチＰと、ダイスＤに嵌合し摺動自在に配置されたノックアウトＮとの間に、素材Ｃを挟み込み、その状態で、パンチＰとノックアウトＮとを下降させて、ダイスＤで素材Ｃをプレス成形することで、フランジ部Ｃ２（レース１６ｇのフランジ部１６ｇ２になる）を形成する。このとき、折り曲げ部Ｃ１は、凹部Ｐ１に入り込むようになっており、その形状が維持されるようになっている。

更に、ステップＳ１０３で、パンチＰを、その外径に嵌合するようにして固定したストリッパーＳに対して相対的に上昇させると、凹部Ｐ１に折り曲げ部Ｃ１が嵌合しているため素材Ｃも一緒に上昇するが、そのフランジ部Ｃ２の上端がストリッパーＳの下面に当接することでパンチＰから脱落する、いわゆる無理抜きが生じる。このとき、凹部Ｐ１から折り曲げ部Ｃ１が押し出されるように素材Ｃが弾性変形する。ここで、図５（ｂ）に示すように、パンチＰを完全に抜き出した後に、素材Ｃの弾性変形は完全には戻らず、折り曲げ部Ｃ１の突出量や角度はばらつくこととなる。

そこで、ステップＳ１０４で、図５（ｃ）に示すように、ノックアウトＮの上に載置された素材Ｃに対してリサイズパンチＲＰを軸線方向上方より接近させ、折り曲げ部Ｃ１の先端に当接後押圧して、塑性変形を生じさせる。それにより、折り曲げ部Ｃ１の突出量Δと角度θを、狭い許容範囲に精度良く調整することができる。このとき、リサイズダイスＲＤ内でレース１６ｇの外径も同時に補正される。以上で、レース１６ｇのプレス加工が終了する。このようにリサイズパンチＲＰによる塑性変形を行うことで、レース１６ｇの折り曲げ部１６ｇ３の軸線方向高さをそろえることができ、それにより他部品との干渉が防止され、またころバレ防止を実現できる。

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。

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ＩＩ方向に見た図である。図３（ａ）は、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂの拡大断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の構成を矢印Ｂの方向に見た図である。本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂのレース１６ｇの製造工程を示すフローチャート図である。レースの製造工程の一部を示す図である。

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スラストニードル軸受

Claims

ころが転動する転動面とフランジ部とを有するスラストニードル軸受用のレースの製造方法において、
板材の周囲を折り曲げて折り曲げ部を形成する工程と、
前記折り曲げ部に対応した凹部を有するパンチを用いて、前記折り曲げ部が前記凹部内に入り込むように前記板材をプレス加工して、前記フランジ部を形成する工程と、
前記パンチを前記板材から抜き出す工程と、
リサイズパンチを用いて、前記折り曲げ部を押圧する工程とを有することを特徴とするスラストニードル軸受用のレースの製造方法。