JP4998306B2 - スラストニードル軸受 - Google Patents

Description

本発明は、カーエアコンのコンプレッサ、自動変速機用遊星歯車機構、事務機器等に用いられると好適なスラストニードル軸受に関する。

従来のカーエアコン用斜板式コンプレッサや、自動車用自動変速機等に使用されているスラストニードル軸受は、コスト、耐熱性等の観点から鋼板製のプレス加工保持器が使用されることが多い。しかしながら、一般的な保持器としては色々な種類があり、樹脂製、１枚板をプレスして成形したもの、２枚のプレスされた板を合わせて保持器としたもの等があり、それぞれ使い分けがなされている。２枚のプレスされた板を合わせて保持器としたスラストニードル軸受の例が、特許文献１に開示されている。
特開２０００−２６６０４３号公報 特開２００６−２０７６１８号公報

ところで、特許文献１に示すごときスラストニードル軸受において２枚のプレス板を組み合わせる場合、それぞれのプレス板において、外周から延在する外周フランジ同士、及び内周から延在する内周フランジ同士をそれぞれ半径方向に重合させている。しかるに、外周フランジ同士及び内周フランジ同士を完全に平行に形成することは加工上困難であるから、部品精度によっては、一方の外周フランジの先端が他方の外周フランジの根元に当接する、或いは、一方の内周フランジの先端が他方の内周フランジの根元に当接する恐れがある。

ここで、外周フランジ又は内周フランジの根元における応力は比較的高いため、外周フランジ又は内周フランジの根元に相手側の外周フランジ又は内周フランジの先端が当接することで微細なキズ（ノッチ）が生じた場合、応力集中による応力過大が懸念される。かかるキズを防止するためには、２枚のプレス板の寸法管理を厳密に行ったり、フランジ先端の面取りなど別工程を増やすなどの対策が必要となり、それによりコスト高を招く恐れがある。

これに対し、特許文献２には、２枚の折り曲げられた板材を組み合わせてなり、第１のフランジ部が、第２のフランジ部の先端が当接する段部を形成するように折り曲げられている保持器が形成されている。かかる保持器によれば、第２のフランジ部の先端が、第１のフランジ部の根元に当接することがなく、ここにキズが形成されることがないため、第１のフランジ部の根元における応力集中を回避することができる。一方、第２のフランジ部の先端は、第１のフランジ部の段部に当接するが、第１のフランジ部の根元より応力が低いので、キズが形成された場合でも応力集中による応力過大の恐れは低くなっている。

しかるに、特許文献２の保持器は、このような優れた特徴を有するが、第１のフランジ部の折り曲げが複雑となり、コストが増大するという問題がある。又、保持器を薄くするためには、第１のフランジ部の折り曲げた部位の曲率半径を小さくしなければならないが、かかる曲率半径を小さくしすぎると、応力集中が生じやすくなるという恐れもある。

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、２枚の折り曲げた板材を組み合わせてなる保持器を有しており、低コストでありながらキズ付きを抑制できるスラストニードル軸受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は、ころと、前記ころを保持する保持器とを備えたスラストニードル軸受において、
前記保持器は、それぞれ板材を折り曲げて形成される第１保持部材と第２保持部材とを組み合わせてなり、
前記第１保持部材は、前記ころを保持する第１ポケット部を形成した環状の第１保持部と、前記第１保持部の外周縁から軸線方向に延在する第１外側円筒部と、前記第１保持部の内周縁から軸線方向に延在する第１内側円筒部と、前記第１保持部と前記第１外側円筒部、及び前記第１保持部と前記第１内側円筒部との接合部である、軸線方向断面において所定の曲率半径を有するＲ部とを有し、
前記第２保持部材は、前記ころを保持する第２ポケット部を形成した環状の第２保持部と、前記第２保持部の外周縁から軸線方向に延在する第２外側円筒部と、前記第２保持部の内周縁から軸線方向に延在する第２内側円筒部とを有し、
前記第１保持部材と前記第２保持部材を向かい合わせに組み合わせたときに、前記第２外側円筒部は、前記第１外側円筒部の半径方向内側に配置され、前記第２内側円筒部は、前記第１内側円筒部の半径方向外側に配置されており、
前記第２外側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１外側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向内側に曲げられており、前記第１外側円筒部とは当接しておらず、
前記第２内側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１内側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向外側に曲げられており、前記第１内側円筒部とは当接していないことを特徴とする。

前記第１保持部材は板材を折り曲げられることで形成されているので、前記第１保持部と、前記第１外側円筒部及び前記第１内側円筒部との接合部には構造上必ず曲面（Ｒ）部が生じる。本発明によれば、前記第２外側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１外側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向内側に曲げられており、前記第１外側円筒部とは当接しておらず、前記第２内側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１内側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向外側に曲げられており、前記第１内側円筒部とは当接していないので、Ｒ部の曲率半径を大きくした場合でも、前記自由端がＲ部と干渉することが抑制され、低コストでありながら、前記第１保持部材のキズ付きを抑えて応力集中等を効果的に抑制できる。

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スラスト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の構成を矢印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、１６０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。

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１６０は、複数のころ１６１と、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持する軌道輪１６２、１６３と、ころ１６１を保持する保持器１６４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、シェル型外輪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１６０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は、軌道輪を取り外した状態で示すスラストニードル軸受１６０の正面図である。本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６０の断面図である。図３において、保持器１６４は、それぞれ１枚の板材をプレスにより折り曲げて形成した第１保持部材１６５と第２保持部材１６６とを、向かい合わせに組み合わせてなる。

第１保持部材１６５は、ころ１６１を保持するための第１ポケット部１６５ａを周方向に等間隔に形成した環状の第１保持部１６５ｂと、第１保持部１６５ｂの外周縁から軸線方向に延在する第１外側円筒部１６５ｃと、第１保持部１６５ｂの内周縁から軸線方向に延在する第１内側円筒部１６５ｄとを有する。第１保持部１６５ｂと第１外側円筒部１６５ｃとの接合部は、断面において所定の曲率半径Ｒを有する第１外側曲面部１６５ｅとなっており、第１保持部１６５ｂと第１内側円筒部１６５ｄとの接合部は、断面において所定の曲率半径Ｒを有する第１内側曲面部１６５ｆとなっている。

一方、第２保持部材１６６は、ころ１６１を保持するための第２ポケット部１６６ａを周方向に等間隔に形成した環状の第２保持部１６６ｂと、第２保持部１６６ｂの外周縁から軸線方向に延在する第２外側円筒部１６６ｃと、第２保持部１６６ｂの内周縁から軸線方向に延在する第２内側円筒部１６６ｄとを有する。第２保持部１６６ｂと第２外側円筒部１６６ｃとの接合部は、断面において所定の曲率半径Ｒを有する第２外側曲面部１６６ｅとなっており、第２保持部１６６ｂと第２内側円筒部１６６ｄとの接合部は、断面において所定の曲率半径Ｒを有する第２内側曲面部１６６ｆとなっている。ここで、第２外側円筒部１６６ｃの自由端１６６ｇは、半径方向内側に角度付けされて曲げられており、第２内側円筒部１６６ｄの自由端１６６ｈは、半径方向外側に角度付けされて曲げられており、それぞれ第１保持部材１６５に当接していない状態にある。

尚、第１内側円筒部１６５ｄの自由端１６５ｈは、第１保持部材１６５と第２保持部材１６６とを組み立て後、カシメにより半径方向外方に塑性変形され、それにより第２内側曲面部１６６ｆに回り込んで密着するようになっている。これにより第１保持部材１６５と第２保持部材１６６との分離が阻止される。但し、自由端１６５ｈの代わりに、第１外側円筒部１６５ｃの自由端１６５ｇを、カシメにより半径方向内方に塑性変形しても、同様に第１保持部材１６５と第２保持部材１６６との分離が阻止されることはいうまでもない。このようなカシメでは、保持器の変形が考えられるが、本発明のように第２保持部材１６６の自由端を折り曲げることで干渉を抑制できる。

図４は、比較例として示すスラストニードル軸受１６０’の図３と同様な断面図である。スラストニードル軸受１６０’は、図３に示す本実施の形態に対して、保持器１６４’の第２保持部材１６６’における第２外側円筒部１６６ｃ’の自由端１６６ｇ’及び第２内側円筒部１６６ｄ’の自由端１６６ｈ’が折り曲げられておらず、ストレートである点のみが異なっている。本比較例によれば、ストレート形状の第２外側円筒部１６６ｃ’の自由端１６６ｇ’及び第２内側円筒部１６６ｄ’の自由端１６６ｈ’は、切断による破断面となっているため、エッジなどが形成されている場合、それに対向する第１保持部材１６５の第１外側曲面部１６５ｅ及び第１内側曲面部１６５ｆを傷つける恐れがあり、これにより応力集中が生じる恐れがある。

これに対し本実施の形態によれば、第２外側円筒部１６６ｃの自由端１６６ｇ及び第２内側円筒部１６６ｄの自由端１６６ｈが、それぞれ第１保持部材１６５のＲ部と干渉しないように曲げられているので、仮に干渉するとしても、その場合には直線部１６５ｂになるから、低コストでありながら、第１保持部材１６５のＲ部のキズ付きを抑えて応力集中等を効果的に抑制できる。

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。例えば、第２外側円筒部１６６ｃの自由端１６６ｇと、第２内側円筒部１６６ｄの自由端１６６ｈのいずれか一方を曲げるだけでも効果がある。更に本発明は、スラストニードル軸受は、カークーラコンプレッサに限らず、自動車用の変速機や事務機器など、各種の機械に適用できる。

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の構成を矢印II方向に見た図である。 軌道輪を取り外した状態で示すスラストニードル軸受１６０の正面図である。 比較例として示すスラストニードル軸受１６０’の図３と同様な断面図である。

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、１６０ スラストニードル軸受

Claims (1)

1. ころと、前記ころを保持する保持器とを備えたスラストニードル軸受において、
   前記保持器は、それぞれ板材を折り曲げて形成される第１保持部材と第２保持部材とを組み合わせてなり、
   前記第１保持部材は、前記ころを保持する第１ポケット部を形成した環状の第１保持部と、前記第１保持部の外周縁から軸線方向に延在する第１外側円筒部と、前記第１保持部の内周縁から軸線方向に延在する第１内側円筒部と、前記第１保持部と前記第１外側円筒部、及び前記第１保持部と前記第１内側円筒部との接合部である、軸線方向断面において所定の曲率半径を有するＲ部とを有し、
   前記第２保持部材は、前記ころを保持する第２ポケット部を形成した環状の第２保持部と、前記第２保持部の外周縁から軸線方向に延在する第２外側円筒部と、前記第２保持部の内周縁から軸線方向に延在する第２内側円筒部とを有し、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材を向かい合わせに組み合わせたときに、前記第２外側円筒部は、前記第１外側円筒部の半径方向内側に配置され、前記第２内側円筒部は、前記第１内側円筒部の半径方向外側に配置されており、
   前記第２外側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１外側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向内側に曲げられており、前記第１外側円筒部とは当接しておらず、
   前記第２内側円筒部の自由端は、前記第１保持部と前記第１内側円筒部との間の前記Ｒ部に干渉しないように半径方向外側に曲げられており、前記第１内側円筒部とは当接していないことを特徴とするスラストニードル軸受。

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