WO2004067979A1

WO2004067979A1 - ニードル軸受、シャフト、カーエアコン用コンプレッサ及び自動変速機用遊星歯車機構

Info

Publication number: WO2004067979A1
Application number: PCT/JP2004/000898
Authority: WO
Inventors: Takeyuki Yoshiba; Makoto Fujinami
Original assignee: Nsk Ltd.
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2004-08-12
Also published as: EP1589241A1; JP2005030582A; US20050238275A1; EP1589241A4

Abstract

スラストニードル軸受１６Ａ、１６Ｂ及びラジアルニードル軸受１５Ａ、１５Ｂ及びシャフト１４は、各部が窒素濃度０．３重量％以上であり、且つビッカース硬度がＨｖ＝６５３～８３２であるように処理されているので、接触部の摩耗が小さく、過酷な潤滑条件で使用されても早期摩耗を抑制でき、長寿命をはかることができる。

Description

明細書ニードル軸受、シャフト、カーエアコン用コンプレッサ及び自動変速機用遊星歯車機構技術分野

本発明は、カーエアコン用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ニードル軸受及びシャフトに関する。背景技術

例えば、カーエアコン用コンプレッサ (カーク一ラコンブレッサともいう) 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（特開 2 0 0 2— 2 6 6 7 5 4号公報参照）。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（前記公報の図 1の 2 5 a参照）を傾斜角度可変に連結し、この斜板に対し揺動板（前記公報の図 1の 4 9参照）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（前記公報の図 1の 5 0参照）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、このシリンダのポ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。具体的には、コンプレツサのシャフトが回転すると、揺動板が、シャフトの中心線と揺動板の中心との交点を支点として振り回るように動き、これにより揺動板の先端部と共にピストンがコンプレッサの軸受方向に動く。かくして、斜板が回転すると、揺動板が、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、一方の側のピストンがシリンダから出たときは、反対側のピストンがシリンダ内に入っているようにして、冷媒ガスを圧縮し吐出することになる。

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。力、かる場合、針状の円筒ころを有しているニードル軸受が使用される（前記公報の図 7の 1 5 a、 1 5 b参照）ことがある。

一般的な力一エアコン用コンプレッサは、車両の走行用エンジンにより回転駆動され、クランクの回転による力を、ベ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、その回転数は、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範囲にわたり、しかもコンプレッサの能力が必要に応じて変化する。従って、一般的なカーエアコン用コンプレッサは、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、一般的なカーエアコン用コンプレッサに使用される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、これらの二一ドル軸受の使用部位が力一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これらのニードル軸受に供給することもできない。従って、これらのニードル軸受は、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、一般的なニードル軸受のころ、軌道輪、保持器等は、通常の軸受鋼（一般的には S U J 2 ) を、焼入れ焼戻しの熱処理を行っている。このようなニードル軸受を、潤滑性が十分に確保されない使用条件の下でカーエアコン用コンプレッサに適用した場合、接触部の油膜不良により早期に摩耗を引き起こすおそれがある。さらに、潤滑性を十分に確保するためには、十分な断面積の潤滑油供給路等をコンプレッサハウジングに形成しなくてはならず、コンプレッサハゥジングの製造コス卜が増大し、ハウジングがより大型化する。

同様な問題は、高速回転が要求される近年の自動変速機用遊星歯車機構においても生じる。

なお、特開 2 0 0 2— 3 6 4 6 4 8号公報には、転がり軸受の転動体、外輪及び内輪に、 0 . 2〜0 . 8 %の窒素濃度の窒化層を形成し、ピッカース硬度 H v 1 2 0 0〜 1 5 0 0の表面硬度を有するようにすることで、転がり軸受の摩耗を抑制する効果があることが記載されている。しかし、かかる転がり軸受は工作機械等に使用されるものであり、これらは力一エアコンのコンプレッサに比較して潤滑条件が緩やかであるため、本発明の思想とは異なる。

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、接触部の摩耗を減少させることができる二一ドル軸受及びシャフト、並びにそれらを用いた力ーエアコン用コンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構を提供することを目的とする。発明の開示

第 1の本発明の二一ドル軸受は、ころ、軌道輪、保持器からなり、これらのうひち少なくとも 1つの部品が、窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、且つ、ピツカ一ス硬度が H v = 6 5 3〜8 3 2であることを特徴とする。

第 2の本発明の二一ドル軸受は、ころ、軌道輪を有し、これらのうち少なくとも 1つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さを R a 0 . l m以下としたことを特徴とする。

15 第 3の本発明のシャフトは、ころと保持器とからなる二一ドル軸受を支持するシャフトであって、少なくとも前記二一ドル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、且つ、ピツカ一ス硬度が H v = 6 5 3〜8 3 2であることを特徴とする。

尚、本発明において、軌道輪には、遊星歯車機構のリングギアゃピニオンシャ

20フ卜も含まれる。

第 1の発明のニードル軸受において、前記ころ、前記軌道輪、前記保持器のうち少なくとも 1つの部品の表面における窒素濃度を 0 . 3重量％とするように、浸炭窒化処理等により表面に窒素を付加すると、焼戻し抵抗が向上して、高温時の強度が増大し、耐摩耗性が向上すると共に、極表層部において圧痕起点型剥離の防止に有効な多量の残留オーステナイ卜を存在させることができる。表面窒素濃度が 0 . 3重量％を下回ると、高温時の強度が低下して、耐摩耗性が低下するので、その下限値を 0 . 3重量％とした。なお、表面窒素濃度が 0 . 8重量％を超えると、軸受製造時における研削仕上げが困難になり、難研削のために軸受の生産性が低下するので、その上限値は 0 . .8重量％であることが好ましい。窒化層（適切な窒素濃度及び硬さを有する層）の形成方法としては、塩浴等による液体窒化処理や、ガス窒化処理や、イオン窒化処理が挙げられる。このうち、イオン窒化処理は、処理温度が比較的高く、母材の耐熱性を考慮しても十分な下地の硬度が得られにくかったり、前記少なくとも一つの部品の表面に均一な窒化 5層を形成させることが困難な場合がある。従って、液体窒化処理あるいはガス窒化処理によることが好ましい。

好ましい窒ィ匕処理温度は 4 8 0 °C以下とする。なお、窒化層は、特に処理温度が高い場合に、その最表面に数ミクロン程度の脆弱な化合物層（ξ相あるいは ε 相単相からなる擬似セラミックス層）が膜状に形成される場合がある。このため、

^窒化処理温度はさらに好ましくは 4 6 0 °C以下とする。また、処理温度が低いほど、窒化層がより緻密になって、粗悪なポーラス層が生成しない。

更に、本発明は、前記少なくとも一つの部品の表面の硬度が、ビッカース硬度 H v 6 5 3〜8 3 2である点で、例えば、特開 2 0 0 2— 3 6 4 6 4 8号公報に記載の技術と大きく異なる。すなわち、特開 2 0 0 2— 3 6 4 6 4 8号公報に記載の転動体、外輪または内輪は、ピッカース硬度 H v 1 2 0 0〜 1 5 0 0の表面硬度を有することで、摩耗を抑制している。ところが、カーエアコン用のコンプレッサ用途のニードル軸受においては、潤滑条件がより厳しいため、金属同士の接触により、表面の剥離から早期摩耗を引き起こす場合が多い。そこで、本発明においては、前記少なくとも一つの部品の表面の硬度を、ピツカ一ス硬度 H v 6

20 5 3〜8 3 2と低めることで靱性を高め、相手部材への攻撃性を抑制し、それにより早期摩耗を抑制するようにしている。

第 2の本発明のニードル軸受は、ころ、軌道輪のうち少なくとも 1つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さを R a O . 1 m以下としたことで、異常摩耗の発生を抑制できる。従来、カーエアコン用コンプレッサ、車両の自動

25変速機用遊星歯車機構に使用されているニードル軸受用ころは、素材となる線材を切断し、熱処理を施し、外径を研削加工することで形成されており、ころの外径面は、主として研削、バレル加工によって粗さを適正に仕上げていた。しかしながら、このようなころを使用すると、バレル加工用メディアであるアルミナ、シリカ等の非常に硬質な粒子がころの転動面に残っていることがあり、このようなころを組み込んだ二一ドル軸受、またはころ単体を、カーエアコン用コンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構等の潤滑が非常に厳しい装置に用いると、硬質な粒子の影響により軌道面やころ転動面が異常摩耗するといつた不具合が発生するおそれがある。

かかる問題を解決するために、低硬度の素材に高硬度の素材をコーティングしたバレル加工用メディアを用いて、ころ、軌道輪、保持器をバレル加工することも考えられる。ところが、かかる加工方法では硬質物質であるアルミナ等を極力使用しないので、クラウニングを施すためのバレル、及びこのバレル付着した硬質異物を除去するためのバレル加工と、数回のバレル加工が必要になる。特に、最終バレル工程は仕上げのために研削力を小さくする必要があり、従って、適切な面粗さを得るためには加工時間が長くなり、コスト的にも不利になる。

本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ころ、軌道輪の粗さを確保しつつ、ころと軌道輪間においてアルミナ等の硬質異物としてのバレル用メディアの存在を低減させるベく、表面の研削加工（または、研削加工 +バレル加工）後に最終工程として超仕上げを施し、その表面粗さを R a O . 1 m以下とするものである。'

本発明によれば、超仕上げ加工を用いることで、硬質異物の残留要因となるバレル用メディアを排除しうる加工を実現できるため、粗さを顕著に向上させつつ、ころのクラウニングも同時に加工することが可能になり、バレル加工に対しコスト的にも有利になるという利点がある。また、表面粗さ R aを 0 . 1 m以下とすることで、浸炭窒化処理を施した場合における、その窒化層表面が接触する相手部材の表面への攻撃性を弱めることができる。

更に、ころ、軌道輪のうち少なくとも 1つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さを R a O . 0 1 m以上 0 . 0 4 以下とすることで、上述の効果をより発揮できる。

第 3の本発明のシャフトは、ニードル軸受を支持するシャフトであって、少なくとも前記ニードル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、且つ、ピツカ一ス硬度が H v = 6 5 3〜8 3 2であるので、上述のごとく接触部の摩耗を抑制することが可能となる。図面の簡単な説明

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用のコンプレッサの断面図である。

図 2は、図 1の構成を矢印 Πの方向に見た図である。

図 3は、スラストニードル軸受 1 6 Bの斜視図である。

図 4は、スラスト二一ドル軸受 1 6 Bの断面図である。

図 5は、別な実施の形態にかかるニードル軸受が適用された車両の自動変速機の断面図である。

図 6は、図 5の構成に使用された遊星歯車機構の一例の分解図で、矢印の方向に組合わさるところを示す。

図 7 ( a ) 、 ( b ) 、 ( c ) 、 ( d ) は、図 6の遊星歯車機構の作動原理を示す図で、矢印の方向に歯車が回転するところを示す。

図 8は、図 5に示される遊星歯車機構に組み込んだ本実施の形態のニードル軸受を示す断面図である。 ,

図 9は、本発明の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。

図 1 0は、従来の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。

図 1 1は、車両の自動変速機のトルクコンバータに配置されたスラスト軸受に、本発明のニードル軸受を組み込んだ例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

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二一ドル軸受が組み込まれたカーエアコン用コンプレッサの断面図であり、図 2は、図 1の構成を H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をヘッドケ一ス 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、更に複数本の結合ポルト（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 1 0と高圧室 1 1とが設けられている _c なお、高圧室 1 1内はもちろん、低圧室 1 0内も正圧である。また、本体 7とへッドケース 8との間には平板状の隔壁板 1 2が挟持されている。図 1で複数に分割されているように表されている低圧室 1 0は互いに連通しており、ヘッドケ一ス 8の外面に設けられた単一の吸入ポート 1 3 (図 2 ) に連通している。また、高圧室 1 1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 1 3をエバポレー夕（図示せず）の出口に、吐出ポート（図示せず）をコンデンサ（図示せず）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 1 4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 1 4の両端部を 1対のラジアル二一ドル軸受 1 5 A、 1 5 B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 1 6 A、 1 6 Bにより、このシャフト 1 4に加わるスラスト荷重を支承自在としている。

図 3は、第 1図のスラストニードル軸受 1 6 Bを取り出して示す斜視図である。図 4は、該スラストニードル軸受 1 6 Bのころ 1 6 eを通る断面図である。図 4において、下側に軸受中心があり、 1つのころ 1 6 eの側面と、 2つのころ 1 6 eの端面が示されている。

本実施の形態に係るスラストニードル軸受 1 6 Bは、複数のころ 1 6 eと、これを軸線方向（図 1で左右方向）に挟持する軌道輪 1 6 i、 1 6 gと、ころ 1 6 eを保持する保持器 1 6 hとを有している。ころ 1 6 e、軌道輪 1 6 f 、 1 6 g 及び保持器 1 6 hの表面は、窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、ビッカース硬度が H v = 6 5 3〜8 3 2であり、且つ、表面粗さ R a O . 1 m以下であるように処理されている。

本実施の形態に係るスラスト二一ドル軸受 1 6 Aは、スラスト二一ドル軸受 1 6 Bと同様の構成になっている。

すなわち、本実施の形態に係るスラストニードル軸受 1 6 Aは、複数のころ 1 6 aと、これを軸線方向（図 1で左右方向）に挟持する軌道輪 1 6 b、 1 6 cと、ころ 1 6 aを保持する保持器 1 6 dとを有している。ころ 1 6 a、軌道輪 1 6 b、 1 6 c及び保持器 1 6 dの表面は、窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、ピッカー 3

ス硬度が Hv = 653〜832であり、且つ、表面粗さ Ra O. 1 m以下であるように処理されている。

本実施の形態にかかるラジアルニードル軸受 15 Aは、複数のころ 15 aと、外輪（軌道輪） 15 bと、ころ 15 aを保持する保持器 15 cとを有している。ころ 15 a、外輪 15 b、保持器 15 c及びころ 15 aが転動するシャフト 14 の外周面は、窒素濃度 0. 3重量％以上であり、ピッカース硬度が Hv = 653 〜832であり、且つ、表面粗さ Ra O. 1 m以下であるように処理されている。

更に、本実施の形態に係るラジアル二一ドル軸受 15 Bは、複数のころ 15 d と、外輪（軌道輪） 15 eと、ころ 15 dを保持する保持器 15 f とを有している。ころ 15 d、外輪 15 e、保持器 15 f及びころ 15 dが転動するシャフト 14の外周面は、窒素濃度 0. 3重量％以上であり、ビッカース硬度が Hv=6 53〜 832であり、且つ、表面粗さ Ra O. 1 m以下であるように処理されている。

特に、ころ' 16 a、 16 e、 15 a, 15 eに関しては、研削加工後に最終ェ程で超仕上げ加工を施すことで、その外周面粗さが Ra O. 1 im以下に仕上げられている。

第 1図のスラストニードル軸受 16 A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。また、スラストニードル軸受 16 B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 (第 2図の例では、円周方向等間隔に 6個）のシリンダ孔 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の内側には、それぞれピストン 21の先半部（図 1の右半部）に設けた摺動部 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の底面とピストン 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。また、斜板ケ一ス 9の内側に存在する空間を、斜板室 24とする。シャフト 1 4の中間部外周面でこの斜板室 2 4内に位置する部分おいて、斜板 • 2 5を、シャフト 1 4に対して所定の傾斜角度を持たせて固定し、この斜板 2 5 がシャフト 1 4と共に回転する様にしている。斜板 2 5の円周方向複数個所と、各ピストン 2 1とは、それぞれ 1対ずつのスライディングシュ一 2 6により連結 5されている。このため、これら各スライディングシユー 2 6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 2 5の両側面外径寄り部分に摺接するようになつている。

また、これら各スライディングシュ一 2 6の外側面（相手スライディングシュ —2 6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 2 5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ユー 2 6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 2 1の基端部（前記隔壁板 1 2から遠い側の端部で、図 1の左端部）には、スライディングシユー 2 6及び板 2 5と共に、駆動力伝達機構を構成する連結部 2 7を、各ピストン 2 1と一体に形成している。そして、これ 15ら各連結部 2 7に、一対のスライディングシユー 2 6を保持するための保持部 2 8を形成している。また、これら各保持部 2 8には、各スライディングシュ一 2 6の外側面と密に搢接する球状凹面を、互いに対向させて形成している。

また、本体 7の一部内周面で、各連結部 2 7の外端部に整合する部分には、各ピストン 2 1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 2 7の外端部は、このガイド面に案内されて、ピストン 2 1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 2 1も、各シリンダ孔 2 0内に、斜板 2 5の回転に伴う各ピストン 2 1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 2 7は、シャフト 1 4の回転による 2 斜板 2 5の揺動変位に伴って各ピストン 2 1を軸方向に押し引きし、各摺動部 2 2をシリンダ孔 2 0内で軸方向に往復移動させる。

一方、低圧室 1 0及び高圧室 1 1と各シリンダ孔 2 0とを仕切るべく、本体 7 とへッドケース 8との突き合わせ部に挟持している隔壁板 1 2には、低圧室 1 0 と各シリンダ孔 2 0とを連通させる吸入孔 2 9と、高圧室 1 1と各シリンダ孔 2 0とを連通させる吐出孔 3 0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 2 9及び各吐出孔 3 0の一端（図 1の左端）でシリンダ孔 2 0側の開口は、何れも各ピストン 2 1の先端面と対向する。また、各シリンダ孔 2 0内で、各吸入孔 2 9の一端と対向する部分には、低圧室 1 0から各シリ 5ンダ孔 2 0に向けてのみ冷媒ガスを流す、リード弁式の吸入弁 3 1を設けている。

一方、高圧室 1 1内で、各吐出孔 3 0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 2 0から高圧室 1 1に向けてのみ冷媒ガスを流す、リード弁式の吐出弁 3 2を設けている。この吐出弁 3 2には、各吐出孔 3 0から離れる方向への変位を制限する、ストッパ 3 3を付設している。

10 上述の様に構成するコンプレッサ 1のシャフト 1 4は、車両のエンジン（図示せず）により無端ベルト 4 2を介して回転駆動される。このため、図示の例の場合は、ハウジング 6を構成する斜板ケ一ス 9の外側面（図 1の左側面）中央に設けた支持筒部 3 4の周囲に従動プーリ 3 5を、複列ラジアル玉軸受 3 6により、回転自在に支持している。この従動プーリ 3 5は、断面溝形で全体を円環状に構

1 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 3 7を、従動プーリ 3 5の内部空間に配置している。

一方、シャフト 1 4の端部で支持筒部 3 4から突出した部分には、取付ブラケット 3 8を固定しており、この取付ブラケット 3 8の周囲に磁性材製の環状板 3 9を、板ばね 4 0を介して支持している。この環状板 3 9は、ソレノイド 3 7への非通電時には、板ばね 4 0の弾力により、図に示す様に従動プーリ 3 5から離隔していると共に、ソレノイド 3 7への通電時には、この従動プ一リ 3 5に向け吸着される。これにより、この従動プーリ 3 5からシャフト 1 4への回転力の伝達を自在とする。即ち、ソレノイド 3 7と環状板 3 9と板ばね 4 0とにより、従動プーリ 3 5とシャフト 1 4とを係脱するための電磁クラッチ 4 1を構成してい

2 る。また、車両のエンジンのクランクシャフト（図示せず）の端部に固定した駆動プーリと従動プ一リ 3 5との間には、無端ベルト 4 2を掛け渡している。

本実施の形態に係るカーエアコン用コンプレッサの動作について説明する。車室内の冷房あるいは除湿を行なうため、力一エアコンを作動させた場合には、電磁クラッチ 4 1を動作させて従動プーリ 3 5とシャフト 1 4とを係合させ、それにより無端ベルト 4 2を介して、車両のエンジンの動力をシャフト 1 4に伝達し、これを回転駆動する。この結果、斜板 2 5が回転して、複数のピストン 2 1を構成する摺動部 2 2をそれぞれシリンダ孔 2 0内で往復移動させる。そして、この様な摺動部 2 2の往復移動に伴って、吸入ポート 1 3から吸引された冷媒ガスが、低圧室 1 0内から各吸入孔 2 9を通じて圧縮室 2 3内に吸い込まれる。この冷媒ガスは、これら各圧縮室 2 3内で圧縮されてから、吐出孔 3 0を通じて高圧室 1 1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夕に流れ、ここで車室内に供給される空気を冷却し、0その後冷媒ガスとなってコンプレッサに吸入される。

本実施の形態によれば、スラストニードル軸受 1 6 A、 1 6 B、ラジアル二一ドル軸受 1 5 A、 1 5 B、シャフト 1 4は、上述したように各部が窒素濃度 0 . 3重量％以上であり、且つ、ビッカース硬度が H v = 6 5 3〜8 3 2であるように処理されているので、過酷な潤滑条件で使用されても早期摩耗を抑制でき、長.5寿命をはかることができる。

図 5は、別な実施の形態にかかる二一ドル軸受が適用された車両の自動変速機 1 0 1の断面図である。図 5において、エンジンのクランクシャフト 1 0 2から出力されるトルクは、トルクコンバータ 1 0 3を介して伝達され、更に複数列組み合わされた遊星歯車機構 1 0 4、 1 0 5、 1 0 6等を介して複数段に減速され、0その後デフアレンシャルギヤ 1 0 7及びドライブシャフト 1 0 8を介して、車輪 (図示せず）に出力されるようになっている。遊星歯車機構 1 0 4、 1 0 5、 1 0 6は、ラジアル荷重を支持する。又、スラスト荷重は、軸受 1 1 5等で支持される。

図 5におけるエンジンのクランクシャフト 1 0 2の側に配置されるスラスト軸5受 1 1 5を本発明のニードル軸受で構成した例を図 1 1に示す。

図 6は、図 5に示される遊星歯車機構 1 0 4 ( 1 0 5、 1 0 6も原則的に同じ）の分解図である。図 6において、遊星歯車機構 1 0 4は、内歯を有するリングギヤ 1 0 4 aと、外歯を有する太陽ギヤ 1 0 4 bと、リングギヤ 1 0 4 a及び太陽ギヤ 1 0 4 bに嚙合する 3つの遊星歯車 1 0 4 cと、 3つのピニオンシャフト 104 eにより遊星歯車 104 cを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキヤリャ 104 dとを有する。遊星歯車 104 aとピニオンシャフト 104 eの間にニードル軸受 110が設けられている。

遊星歯車機構 104の作動原理を図 7 (a) 、（b) 、 (c) 、 (d) に示す。

:5"まず、 1速の場合、図 7 (a) に示すように、太陽歯車（内輪） 104bを駆動側とし、遊星歯車 104c (キヤリャ、外輪）を被駆動側とし、リングギヤ 10 4 aを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、 2速の場合、図 7 (b) に示すように、太陽歯車 104bを固定し、遊星歯車 104c (キヤリャ）を被駆動側とし、リングギヤ 104 aを駆動側とすることで、中程度の減速 ^比が得られる。更に、 3速の場合、図 7 (c) に示すように、太陽歯車 104b を固定し、遊星歯車 104c (キヤリャ）を駆動側とし、リングギヤ 104 aを被駆動側とすることで、小さな減速比が得られる。なお、後退の場合、図 7

(d) に示すように、太陽歯車 104bを被駆動側とし、遊星歯車 104 c (キャリャ）を固定し、リングギヤ 104 aを駆動側とすることで、入力に対して出 ^力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構 104の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。

図 8は、本実施の形態の二一ドル軸受 110を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。図 8に示すように、二一ドル軸受 110は、ピニオンシャフト (内輪） 104 eと遊星歯車（外輪） 104 cとの間に配置され、遊星歯車 10 4 cを回転自在に支持している。ニードル軸受 110は、複数のころ 111と、それらを保持する保持器 112とからなっている。ピニオンシャフト 104 e内には、図 8で右方から軸線に沿って延在し、且つ、中央で外周面に抜ける油路 1 04 fが形成されている。保持器 112は外輪案内で用いられる。

本実施の形態に係るニードル軸受 110において、ころ 111、ピニオンシャ 2 フト 104 eの軌道面、遊星歯車 104cの軌道面、保持器 112は、窒素濃度 0. 3重量％以上であり、ピツカ一ス硬度が Hv=653〜832であり、且つ、表面粗さ Ra O. 1 m以下であるように処理されている。特に、ころ 11 1に関しては、研削加工後に超仕上げ加工を施すことで、その外周面が Ra O. 111 m以下に仕上げられている。本発明者らが行った第 1の評価試験結果を以下に示す。

供試条件

(1) 使用軸受：内径 φ 30 X外径 Φ 60 X幅 5 (mm)

スラストニードル軸受

(2) 回転数： 1000m i n一 ¹

(3) アキシアル荷重： 400 ON

(4) 潤滑油：白灯油

(5) 試験時間： 6 Omi n

以上の供試条件に基づく試験の結果（窒素濃度、ビッカーズ硬度ところ摩擦』の関係）を表 1に示す。

表 1

この試験結果を考察するに、潤滑油として白灯油を用いた過酷な条件下でも、窒素濃度が 0. 3.2重量％以上であれば、ビッカーズ硬度が Hv 720〜7 72 と低くても、ころ摩耗量を 0. 003mm以下に押さえることができることが確認された。一方、窒素濃度が 0. 21重量％以下であれば、ころ摩耗量が 0. 0 15mm以上となり、摩耗量が多く、このような窒素濃度は実用に適さないことが確認された。

同じ供試条件で、ころの表面粗さを変えて n= 5回、評価試験を行った。その結果を表 2に示す。表中、 ◎は、「摩擦ほとんど無し」を示し、〇は、「摩耗少ない」を示し、 △は、「摩耗若干あり」を示し、 Xは、「摩耗大」を示す。表 2

この試験結果を考察するに、潤滑油として白灯油を用いた過酷な条件下でも、ころの表面粗さが Ra O. O l ^m以上 0. 04 以下では、その摩耗量は十分に低いことが確認された。また、ころの表面粗さが Ra O. 1 mを超えると、その摩耗量が増大することも確認された。

本発明者らが行った第 2の評価試験結果を以下に示す。供試条件

(1) 使用軸受：内径 Φ 40 X外径 Φ 60 X幅 5 (mm)

スラストニードル軸受

(2) アキシアル荷重： 500 ON

(3) ラジアル荷重： ON

(4) 回転数： 70 Om i n一 ¹

(4) 潤滑油：白灯油

( 5 ) 試験時間： 30 m i n

以上の供試条件で、従来と同じ加工（クルミ材にアルミナを付着させたメディァを用いたバレル加工）を施したころと、本発明のように超仕上げ加工を施した結果 RaO. 1 以下の外周面粗さを得たころとを、それぞれ二一ドル軸受に組み込んで試験を行い、試験後にころを分解して形状測定を行つた。

図 9は、本発明の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図であり、図 10は、従来の加工方法により加工されたころの形状測定結果を示す図である。なお、図において点線が試験前の外周面形状であり、実線が試験後の外周面形状である。

図 9、 10を比較してわかるように、本発明によれば、従来の加工に比べ、ころの最大摩耗量を 1Z6以下に低減できることが判明した。これは、バレル加工時に付着した硬質異物としてのアルミナが、その後の超仕上げ加工により除去され、摩耗を促進させなくなったことによるものと考えられる。

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。産業上の利用の可能性

本発明によれば、接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受及びシャフト、並びにそれらを用いたカーエアコン用コンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. ころ、軌道輪、保持器のうち少なくとも 1つの部品が、窒素濃度 0. 3重量 %以上であり、且つ、ビッカース硬度が Hv = 653〜832であることを特徴

5とする二一ドル軸受。

2. ころ、軌道輪のうち少なくとも 1つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さを Ra 0. 1 im以下としたことを特徴とするニードル軸受。

3. ころ、軌道輪のうち少なくとも 1つの部品に超仕上げ加工を施すことで、その表面粗さを RaO. O l ^m以上 0. 04 m以下としたことを特徴とする請

10求項 2に記載のニードル軸受。

4. 二一ドル軸受を支持するシャフトにおいて、

少なくとも前記ニードル軸受のころが転動する表面が、窒素濃度 0. 3重量％以上であり、且つ、ピツカ一ス硬度が Hv=653〜832であることを特徴と

155. 請求項 1 3のいずれかに記載の二一ドル軸受または請求項 4に記載のシャフ卜を用いたとを特徴とする力一エアコン用コンプレッサ。

6. 請求項 1 3のいずれかに記載の二一ドル軸受または請求項 4に記載のシャフトを用いたことを特徴とする自動変速機用遊星歯車機構。

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