JP4408970B2 - Needle roller bearings for swash plate compressors - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエアコンディショナー等において、作動媒体の吸入・圧縮動作を行う斜板式圧縮機用の針状ころ軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、自動車で使用されている冷房方式は蒸気圧縮式である。蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、蒸発器により構成され、この密閉された冷凍サイクル内で作動媒体(冷媒)を循環させ、低熱源(車室内空気)から高熱源(外気)へ熱を移動させて冷房を行うようになっている。
【0003】
上記の冷凍サイクルの構成要素となる圧縮機として、図5〜図7に例示するような斜板式圧縮機が使用されている。
【0004】
図5に示す斜板式圧縮機は、回転軸10に固定した両面傾斜板11の回転動作によってピストン12をシリンダ室13a内で軸方向に往復摺動させて冷媒の吸入・圧縮動作を行うタイプ(両斜板タイプ)である。シリンダブロック13には複数のシリンダ室13aが円周等間隔に形成され、各シリンダ室13a内にそれぞれ両頭形のピストン12が軸方向摺動自在に収容される。斜板11の両側面とピストン12の間にはそれぞれシュー14が介装され、このシュー14を介して、斜板11の回転運動がピストン12の往復運動に変換される。
【0005】
回転軸10に動力が入力されると、回転軸10と斜板11とが一体となって回転し、その回転が針状ころ軸受15、16によって支持される。すなわち、斜板11(及び回転軸10)には冷媒の圧縮動作に伴うアキシャル荷重がピストン12を介して負荷されるので、これをスラスト針状ころ軸受15によって支持し、回転軸10(及び斜板11)のラジアル荷重はラジアル針状ころ軸受16によって支持する構造になっている。
【0006】
図6に示す斜板式圧縮機は、回転軸20に固定した片面傾斜版21でロッド24(シューが設けられている。)を介してピストン22を往復摺動させるタイプ(片斜板タイプ)で、スラスト針状ころ軸受25とラジアル針状ころ軸受26で荷重を支持する構造になっている。
【0007】
図7に示す斜板式圧縮機は、回転軸30に角度変位可能に取付けた斜板31でロッド34(シューが設けられている。)を介してピストン32を往復摺動させるタイプ(可変容量片斜板タイプ)で、スラスト針状ころ軸受35とラジアル針状ころ軸受36で荷重を支持する構造になっている。
【0008】
上記のような斜板式圧縮機に組み込まれる針状ころ軸受15、16(25、26、35、36)の潤滑は、冷凍サイクルを循環する冷媒中に含まれる潤滑剤によって行われるが、潤滑剤の量が相対的に少なく、また、圧縮機の吸入・圧縮動作により潤滑剤の液化・気化が繰り返されること等から、軸受内部の潤滑条件は厳しい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような斜板式圧縮機において、回転軸をラジアル方向に支持する針状ころ軸受(図5〜図7に示す針状ころ軸受16、26、36)としては、省スペースとコスト低減の点からシェル型針状ころ軸受が多く使用され、通常、内輪を用いずに回転軸の外周面に直接軌道面を設けている。また、保持器は薄肉鋼板製のものが多く使用され、必要に応じて、ころ案内、軸案内の何れかの案内形式を選択している。
【0010】
上述したように、この種の針状ころ軸受は厳しい潤滑条件下で運転されるため、保持器の案内形式として軸案内を選択した場合、軸受回転時、保持器の内径面が回転軸の外周面と滑り接触することによって、両者の接触部分に偏摩耗が生じ易い傾向にある。一方、保持器の案内形式としてころ案内を選択した場合、設計上は、保持器と回転軸とは非接触になるが、薄肉鋼板製の保持器では寸法公差のばらつきによって、軸受回転時、保持器の内径面が回転軸の外周面と滑り接触し、上記と同様の問題が生じる場合がある。
【0011】
そこで、本発明は、この種のラジアル針状ころ軸受において、保持器と回転軸との滑り接触部分の偏摩耗を抑制すると共に、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めて、軸受寿命を向上させることをその目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、回転軸に設けた斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復摺動させる斜板式圧縮機に組み込まれ、回転軸を固定側部材に対してラジアル方向に支持する針状ころ軸受において、固定側部材に固定される薄肉鋼板製のシェル型の外輪と、外輪の軌道面と回転軸の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころと、針状ころを円周所定間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器とを備え、保持器の内径面の表面粗さが1.0μmRa以下であり、外輪が両端に内向きの鍔部を有し、該両端の鍔部の軸方向での内面はそれぞれ保持器の端面と対向し、かつ、少なくとも一方の鍔部が軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状を有する構成を提供する。ここで、「Ra」は、JISB 0601に規定された中心線平均粗さを表している。
【0013】
保持器の内径面の表面粗さを1.0μmRa以下とすることにより、回転軸の外周面に対する攻撃性が緩和され、回転軸の外周面の偏摩耗が抑制されると同時に、接触部分の摩擦力が軽減されるので、保持器の内径面自身の偏摩耗も抑制される。また、シェル型外輪の両端に内向きの鍔部を設け、該両端の鍔部の軸方向での内面をそれぞれ保持器の端面と対向させ、かつ、少なくとも一方の鍔部を軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状とすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。
【0014】
保持器は、薄肉鋼板を絞り成形したものでも良いが、所要の断面形状に成形し、針状ころを収容する複数のポケットを形成した平板状の薄肉鋼板の両端を、相互に溶着して環体とした溶接保持器を使用するのが、製造工程の簡略化の点から好ましい。
【0015】
外輪の軌道面の表面粗さを0.63μmRa以下とすることにより、外輪の軌道面と針状ころの転動面との接触部分の適切な油膜形成を確保し、軌道面や転動面のピーリング、スミアリング等の損傷を防止して寿命増大を図ることができる。
【0017】
さらに、シェル型外輪の外径面両端部の少なくとも一方に、軸受の軸方向外方側に向かって漸次縮径したテーパ部を設けることにより、軸受を固定側部材に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材を傷付ける心配も解消される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0019】
図1は、シェル型針状ころ軸受を示している。この針状ころ軸受は、例えば図5に示す斜板式圧縮機において、回転軸10を固定側部材に対してラジアル方向に回転自在に支持するものである。固定側部材は、図5に示す構成では、シリンダブロック(13)の内径壁を構成する部材(13b)であり、この部材(13b)は通常はアルミ材で形成される。
【0020】
この針状ころ軸受は、固定側部材(13b)に圧入固定されるシェル型の外輪1と、外輪1の軌道面1aと回転軸10の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころ2と、針状ころ2を円周等間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器3とを備えている。外輪1の両端にはそれぞれ内向きの鍔部1b、1cが形成され、これら鍔部1b、1cによって針状ころ2及び保持器3が軸方向に抜け止め規制される。
【0021】
外輪1は、例えばSCM薄肉鋼板から深絞り成形(カップ状に成形)→カップ底の抜き加工(鍔部1bの形成)→熱処理(浸炭処理又は浸炭窒化処理等)→カップ入口部周縁の焼鈍→バレル加工→カップ入口部周縁の折曲加工(鍔部1cの形成)という工程を経て、図1に示す形態に完成される。このようにして完成された外輪1の軌道面1aの表面粗さは、0.63μmRa以下である。尚、鍔部1cの折曲加工は、針状ころ2及び保持器3を軌道面1aに組み入れた後に行われる。
【0022】
図2に示すように、保持器3は、針状ころ2を収容する複数のポケット3aを円周等間隔に備え、ポケット3aの軸方向両側が環状部3b、円周方向両側が柱部3cになった環体である。柱部3cは、環状部3bからそれぞれ軸方向に連続して延びた軸方向部3c1と、軸方向部3c1からそれぞれ傾斜状に延びた傾斜部3c2と、両側の傾斜部3c2を内径側において軸方向に繋ぐ内径部3c3とを備えている。各ポケット3aにおいて、相対向する内径部3c3間の円周方向寸法は針状ころ2の直径よりも小さく、そのため内径部3c3がころ落ち止めとして機能する。傾斜部3c2は、軸受回転時、針状ころ2の転動面とピッチ円上で接触する。
【0023】
保持器3は、例えばSPC薄肉鋼板からプレス加工(基本断面形状の成形)→ポケット3aの抜き加工→両端部の溶接(図2に示すW部)→熱処理(軟窒化処理)→バレル加工という工程を経て、図2に示す形態に完成される。このようにして完成された保持器3の内径面(内径部3c3の内径面)の表面粗さは1.0μmRa以下である。
【0024】
図1に示されるように、この実施形態では、保持器3の案内形式としてころ案内を採用している。従って、軸受回転時、保持器3は針状ころ2によって案内され、設計上は回転軸10の外周面と非接触になるが、寸法公差のばらつき等によって、保持器3の内径面が回転軸10の外周面と接触する場合も起り得る。しかし、保持器3の内径面は表面粗さが1.0μmRa以下であるため、両者の接触が起こった場合でも、接触部分に偏摩耗が生じにくい。
【0025】
図3に示す実施形態では、外輪1の一方の端部の鍔部1c’(折曲加工される側の鍔部)が軸受の軸方向外方側に向かってテーパ角θ1をもって開き、かつ、外輪1の一方の端部外径面に軸受の軸方向外方側に向かってテーパ角θ2をもって漸次縮径したテーパ部1dが設けられている。テーパ角θ1、テーパ角θ2は、例えば5°程度である。
【0026】
外輪1の鍔部1c’を上記のようなテーパ形状にすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。また、外輪1の一方の端部外径面に上記のようなテーパ部1dを設けることにより、軸受を固定側部材(13b)に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材(13b)がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材(13B)を傷付ける心配も解消される。尚、外輪1の他方の端部の鍔部1b(深絞り加工される側の鍔部)も上記と同様のテーパ形状にしても良く、また、外輪1の他方の端部外径面にも上記と同様のテーパ部を設けても良い。
【0027】
上記のような鍔部1c’とテーパ部1dは、例えば図4に示すような治具5を用いて同時形成することができる。治具5にはテーパ角θ1をもった底壁5aとテーパ角θ2をもった周壁5bとが設けられており、外輪1(針状ころ2と保持器3が組み込まれている。)又は治具5を回転させながら、外輪1の一方の端部1e(部分的に焼鈍されている。)を治具5に押し込んで行くと、一方の端部1eが治具5の周壁5bから底壁5cに案内されて折れ曲がり、鍔部1c’とテーパ部1dが同時に形成される。
【0028】
尚、本発明は、軸案内形式の針状ころ軸受にも同様に適用することができ、また、組み込まれる斜板式圧縮機の構造は図5、図6、図7に示すものに限定されない。
【0029】
【発明の効果】
本発明は、以下に示す効果を有する。
【0030】
(1)保持器の内径面の表面粗さを1.0μmRa以下とすることにより、回転軸の外周面に対する攻撃性が緩和され、回転軸の外周面の偏摩耗が抑制されると同時に、接触部分の摩擦力が軽減されるので、保持器の内径面自身の偏摩耗も抑制される。また、シェル型外輪の両端に内向きの鍔部を設け、該両端の鍔部の軸方向での内面をそれぞれ保持器の端面と対向させ、かつ、少なくとも一方の鍔部を軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状とすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。
【0031】
(2)外輪の軌道面の表面粗さを0.63μmRa以下とすることにより、外輪の軌道面と針状ころの転動面との接触部分の適切な油膜形成を確保し、軌道面や転動面のピーリング、スミアリング等の損傷を防止することができる。
【0033】
(3)外輪の外径面両端部の少なくとも一方に、軸受の軸方向外方側に向かって漸次縮径したテーパ部を設けることにより、軸受を固定側部材に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材を傷付ける心配も解消される。
【0034】
(4)針状ころ軸受の寿命が向上する結果、斜板式圧縮機の吸入・圧縮動作が長期にわたって安定して行われ、その信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係わるシェル型針状ころ軸受を示す断面図である。
【図2】保持器の断面図である。
【図3】他の実施形態に係わるシェル型針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図4】テーパ状の鍔部とテーパ部を形成する一態様を示す断面図である。
【図5】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【図6】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【図7】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 外輪
2 針状ころ
3 保持器
10 回転軸
13b 固定側部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a needle roller bearing for a swash plate compressor that performs a suction / compression operation of a working medium in an air conditioner or the like of an automobile.
[0002]
[Prior art]
Currently, the cooling system used in automobiles is a vapor compression type. A vapor compression refrigeration cycle is composed of a compressor, a condenser, a receiver, an expansion valve, and an evaporator. A working medium (refrigerant) is circulated in the sealed refrigeration cycle, and a low heat source (vehicle interior air). ) To a high heat source (outside air) for cooling.
[0003]
A swash plate compressor illustrated in FIGS. 5 to 7 is used as a compressor that is a component of the refrigeration cycle.
[0004]
The swash plate compressor shown in FIG. 5 performs a refrigerant suction / compression operation by reciprocally sliding the piston 12 in the axial direction in the
[0005]
When power is input to the rotating
[0006]
The swash plate compressor shown in FIG. 6 is a type (single swash plate type) in which a
[0007]
The swash plate compressor shown in FIG. 7 is a type (variable capacity piece) in which a
[0008]
The
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the swash plate compressor as described above, the needle roller bearings (
[0010]
As described above, since this type of needle roller bearing is operated under severe lubrication conditions, when the shaft guide is selected as the guide type of the cage, the inner diameter surface of the cage is the outer circumference of the rotating shaft when the bearing rotates. Due to sliding contact with the surface, uneven wear tends to occur at the contact portion between the two. On the other hand, when roller guide is selected as the guide type for the cage, the cage and the rotating shaft are not in contact with each other by design. However, in the cage made of thin steel plate, it is retained during bearing rotation due to dimensional tolerance variations. The inner diameter surface of the vessel may come into sliding contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft, and the same problem as described above may occur.
[0011]
In view of this, the present invention provides a radial needle roller bearing of this type that suppresses uneven wear at the sliding contact portion between the cage and the rotary shaft and improves the flowability of the lubricant into the bearing , thereby increasing the bearing life. Its purpose is to improve.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is incorporated in a swash plate type compressor in which a piston is reciprocally slid in an axial direction in a cylinder by a rotating operation of a swash plate provided on the rotating shaft. In a needle roller bearing supported in the radial direction, a plurality of shell-type outer rings made of thin steel plates fixed to the stationary member and a raceway surface of the outer ring and an outer peripheral surface of the rotating shaft are rotatably disposed. Needle rollers and a cage made of thin steel plate that holds the needle rollers at predetermined intervals around the circumference, the inner surface of the cage has a surface roughness of 1.0 μmRa or less, and the outer ring faces inward at both ends. A taper shape in which the inner surfaces in the axial direction of the flanges at both ends are opposed to the end surfaces of the cage, and at least one of the flanges is opened outward in the axial direction of the bearing. The structure which has is provided. Here, “Ra” represents the centerline average roughness defined in JISB 0601.
[0013]
By setting the surface roughness of the inner diameter surface of the cage to 1.0 μmRa or less, the aggressiveness against the outer peripheral surface of the rotating shaft is mitigated, and uneven wear of the outer peripheral surface of the rotating shaft is suppressed, and at the same time, the friction of the contact portion Since the force is reduced, uneven wear of the inner diameter surface of the cage itself is also suppressed. Also, inward flanges are provided at both ends of the shell-type outer ring , the inner surfaces of the flanges at both ends are opposed to the end surfaces of the cage, respectively, and at least one flange is outside the axial direction of the bearing. By making the taper shape open toward the side, the flowability of the lubricant into the bearing can be enhanced.
[0014]
The cage may be formed by drawing a thin steel plate, but the ends of a flat thin steel plate formed into a required cross-sectional shape and formed with a plurality of pockets for accommodating needle rollers are welded together to form a ring. It is preferable to use a welded cage as a body from the viewpoint of simplifying the manufacturing process.
[0015]
By setting the surface roughness of the raceway surface of the outer ring to 0.63 μmRa or less, it is possible to ensure the formation of an appropriate oil film at the contact portion between the raceway surface of the outer ring and the rolling surface of the needle roller. Damage such as peeling and smearing can be prevented to increase the life.
[0017]
Further, by providing a taper portion that is gradually reduced in diameter toward the outer side in the axial direction of the bearing on at least one of both ends of the outer surface of the shell-type outer ring, the degree of coaxiality when the bearing is press-fitted into the fixed member is increased. It is easy to ensure, and when the fixed side member is formed of a soft material such as an aluminum material, the fear of damaging the fixed side member during press-fitting work is also eliminated.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0019]
FIG. 1 shows a shell needle roller bearing. This needle roller bearing, for example, in the swash plate compressor shown in FIG. 5, supports the
[0020]
This needle roller bearing has a plurality of shell-type outer rings 1 that are press-fitted and fixed to the fixed side member (13b), and a plurality of roll rollers interposed between the
[0021]
For example, the outer ring 1 is formed by deep drawing from a SCM thin steel plate (formed into a cup shape) → punching the bottom of the cup (forming the
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
The
[0024]
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a roller guide is adopted as a guide type of the
[0025]
In the embodiment shown in FIG. 3, the flange 1c ′ at one end of the outer ring 1 (the flange on the side to be bent) opens with a taper angle θ1 toward the axially outer side of the bearing, and A tapered
[0026]
By making the flange portion 1c ′ of the outer ring 1 into a tapered shape as described above, the flowability of the lubricant into the bearing can be enhanced. Further, by providing the tapered
[0027]
The flange portion 1c ′ and the tapered
[0028]
The present invention can be similarly applied to a shaft guide type needle roller bearing, and the structure of the swash plate compressor to be incorporated is not limited to that shown in FIGS. 5, 6, and 7.
[0029]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0030]
(1) By setting the surface roughness of the inner diameter surface of the cage to 1.0 μmRa or less, the aggression against the outer peripheral surface of the rotating shaft is alleviated, and uneven wear of the outer peripheral surface of the rotating shaft is suppressed, and at the same time Since the frictional force of the part is reduced, uneven wear of the inner diameter surface of the cage itself is also suppressed. Also, inward flanges are provided at both ends of the shell-type outer ring , the inner surfaces of the flanges at both ends are opposed to the end surfaces of the cage, respectively, and at least one flange is outside the axial direction of the bearing. By making the taper shape open toward the side, the flowability of the lubricant into the bearing can be enhanced.
[0031]
(2) By setting the surface roughness of the raceway surface of the outer ring to 0.63 μmRa or less, it is possible to ensure the formation of an appropriate oil film at the contact portion between the raceway surface of the outer ring and the rolling surface of the needle roller. Damage such as peeling and smearing of the moving surface can be prevented.
[0033]
(3) Ensuring coaxiality when the bearing is press-fitted into the stationary member by providing a tapered portion that is gradually reduced in diameter toward the outer side in the axial direction of the bearing on at least one of both ends of the outer diameter surface of the outer ring. In addition, when the fixed side member is formed of a soft material such as an aluminum material, the fear of damaging the fixed side member during press-fitting work is also eliminated.
[0034]
( 4 ) As a result of improving the life of the needle roller bearing, the suction / compression operation of the swash plate compressor is stably performed over a long period of time, and its reliability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a shell needle roller bearing according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cage.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a shell needle roller bearing according to another embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment of forming a tapered flange and a tapered portion.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a swash plate compressor.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a swash plate compressor.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of a swash plate compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
上記固定側部材に固定される薄肉鋼板製のシェル型の外輪と、外輪の軌道面と上記回転軸の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころと、針状ころを円周所定間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器とを備え、
上記保持器の内径面の表面粗さが1.0μmRa以下であり、
上記外輪が両端に内向きの鍔部を有し、該両端の鍔部の軸方向での内面はそれぞれ保持器の端面と対向し、かつ、少なくとも一方の鍔部が軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状を有することを特徴とする斜板式圧縮機用針状ころ軸受。A needle roller bearing that is incorporated in a swash plate type compressor that reciprocally slides the piston in the axial direction within the cylinder by rotating the swash plate provided on the rotating shaft, and supports the rotating shaft in the radial direction with respect to the fixed member. In
A shell-type outer ring made of a thin steel plate fixed to the stationary side member, a plurality of needle rollers interposed between the raceway surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the rotating shaft, and needle rollers; With a cage made of thin steel plates to be held at predetermined intervals around the circumference,
The surface roughness of the inner diameter surface of the cage is 1.0 μmRa or less,
The outer ring has inward flanges at both ends , the inner surfaces in the axial direction of the flanges at both ends are opposed to the end surfaces of the cage, and at least one flange is on the axially outer side of the bearing. A needle roller bearing for a swash plate compressor, characterized by having a tapered shape that opens toward the front.
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1998
- 1998-06-05 JP JP15792398A patent/JP4408970B2/en not_active Expired - Lifetime
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