JP2006207618A - スラストニードル軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストで、保持器に作用する応力を低減できるスラストニードル軸受を提供する。
【解決手段】第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃは、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの先端が当接する段部７２ｄ、７２ｅを形成するように折り曲げられているので、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの先端が、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃ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外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃの根元における応力集中を回避することができる。加えて、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃに段部７２ｄ、７２ｅを形成することで、保持器７９の剛性を高めることもできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、カーエアコンのコンプレッサや、自動車用の変速機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
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側フランジ同士、及び内周から延在する内側側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。又、スラストニードル軸受の動作時に保持器も回転するので、その慣性は極力小さい方が好ましい。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、低コストでありながら、保持器に作用する応力を低減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、複数のころと、第１の板部材と第２の板部材を組み合わせてなり前記ころを保持する保持器と、を有するスラストニードル軸受において、
前記第１の板部材は、前記ころを保持する第１の輪帯部と、前記第１の輪帯部の外周及び内周から軸線方向に延在する第１のフランジ部とを有し、
前記第２の板部材は、前記ころを保持する第２の輪帯部と、前記第２の輪帯部の外周及び内周から軸線方向に延在する第２のフランジ部とを有し、
前記第１のフランジ部は、前記第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ことを特徴とする。
本発明のスラストニードル軸受によれば、前記第１のフランジ部は、前記第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ので、前記第２のフランジ部の先端が、前記第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、前記第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、前記第２のフランジ部の先端は、前記第１のフランジ部の段部に当接するが、前記第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い。更に、前記第１の輪帯部と前記第２の輪帯部との間隔を減少させることなく、前記第２のフランジ部の軸線方向長さを減少させることができるので、前記保持器が軽量化され慣性質量の低減を図ることができる。加えて、前記第１のフランジ部に段部を形成することで、前記保持器の剛性を高めることもできる。
前記第１のフランジ部の先端は、前記第２のフランジ部と半径方向に重合していると好ましい。
前記ころが転動する軌道面を有する本体板部と、前記本体板部の外周又は内周から軸線方向に延在する短円筒部とからなるレースを有し、前記短円筒部の先端の少なくとも一部は半径方向に折り曲げられて、前記第１の板部材又は前記第２の板部材に当接していると好ましい。
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ャフトが組み込まれたカーエアコンの斜板式コンプレッサの断面図である。
図１に示すように、被動機器としてのコンプレッサ１１は、シリンダブロック１２と、その前端面に接合されたフロントハウジング１３と、バルブプレート１４と、シリンダブロック１２の後端面にバルブプレート１４を介して接合されたリヤハウジング１５とを備えている。これら部材１２，１３，１４及び１５を複数本の通しボルト１６（１本のみ図示）で締め付け固定することによりコンプレッサ１１のハウジングが構成される。
駆動シャフト１７は、シリンダブロック１２及びフロントハウジング１３の中央に、前後一対のラジアルベアリング１８を介して回転可能に支持されている。駆動シャフト１７は、その中央に球面座１７ａを有している。駆動シャフト１７の前端部外周面と、フロントハウジング１３の前側に突設された支持筒部１３ａの内周面との間には、リップシール１９が介装されている。シリンダブロック１２には、複数のシリンダボア２０が駆動シャフト１７を取り囲むように等角度間隔にて形成されている。各シリンダボア２０は駆動シャフト１７と平行に延びており、各ボア２０内には片頭型のピストン２１が往復動可能に嵌挿されている。各シリンダボア２０においてピストン２１の端面とバルブプレート１４との間には、容積可変の圧縮室２０ａが区画されている。
フロントハウジング１３の内側には、クランク室２２が区画形成されている。クランク室２２内において、回転支持体２３が駆動シャフト１７に一体回転可能に止着されている。回転支持体２３の前端面とフロントハウジング１３の内壁面との間にはスラストニードル軸受７０が介装されている。回転支持体２３の後面からは一対の支持アーム２５がシリンダブロック１２側に向かって突設され、各アームの先端には斜板が傾く際のヒンジ機構を構成するガイド部（図１の場合は孔）２６が形成されている。
クランク室２２内には斜板２７が配設されている。斜板２７はほぼ円板形状をなすとともに、駆動シャフト１７が挿通される中央孔２７ａを有している。その中央孔２７ａは、球面座１７ａに対応してその内面が凹球面状になっており、従って駆動シャフト１７の球面座１７ａの外面に嵌合することで、両者は相対摺動可能な状態となる。中央孔２７ａが球面座１７ａに対して摺動することで、斜板２７は、駆動シャフト１７の球面座上に揺動（角度可変即ち傾動）可能となっている。コンプレッサは一般的に潤滑条件が厳しいので、必要に応じ、球面座１７ａの外面と、中央孔２７ａの内面の少なくとも一方に、リン酸マンガン等の化成被膜処理を施し、潤滑性を向上させている。斜板２７の前面には回転支持体２３とのヒンジ機構を構成する連結体２８が突設されている。この機構の一部が支持アーム２５のガイド部２６内で摺動可能に配置されることによりヒンジ機構が構成される。このヒンジ機構を介して回転支持体２３に対し、斜板２７が傾動可能に連結されている。本図の場合は、アームのガイド部２６に連結体２８が挿入された様な構造となっているが、ガイド部２６と連結体２８を横から串刺しとなるようにピンを通す構造としても良い。駆動シャフト１７と斜板２７とで、斜板傾動機構１００を構成する。斜板２７の外周縁部は、一対の半球状のシュー２９を介して、各ピストン２１に連結されている。
駆動シャフト１７の回転に伴い、回転支持体２３と共に斜板２７が回転し、各ピストン２１がシリンダボア２０内において往復動される。
シリンダブロック１２の中心には、駆動シャフト１７の後端部を収容可能なように収容室３０が形成されている。バルブプレート１４及びリヤハウジング１５には吸入通路３１が形成されている。吸入通路３１の前端は収容室３０に連通され、後端は外部冷媒回路３２に接続されている。外部冷媒回路３２は少なくとも凝縮器３３、膨張弁３４及び蒸発器３５を備えている。
リヤハウジング１５には環状の吸入室３６が区画形成されており、この吸入室３６は連通口３７を介して収容室３０に連通している。リヤハウジング１５内には更に、吐出室３８が区画形成されており、この吐出室３８はハウジング内に形成された吐出通路３９を介して外部冷媒回路３２に接続されている。バルブプレート１４には各シリンダボア２０毎に吸入ポート４０及び吐出ポート４１が形成されている。バルブプレート１４のシリンダブロック１２側には吸入ポート４０を開閉するための吸入弁４２が配設されている。バルブプレート１４の吐出室３８側には吐出ポート４１を開閉するための吐出弁４３が配設されている。
シリンダブロック１２の収容室３０内には、遮断体４５が収容されている。斜板２７と遮断体４５との間には、略環状のスラストニードル軸受４７がシャフト１７の後方へのアキシアル荷重を受けることが出来るように駆動シャフト１７上に設けられ軸１７の後方への荷重を受けるようにしている。なお、斜板の傾角とは、駆動シャフト１７と直交する平面と斜板２７との成す角度を意味する。
図１に示すように、斜板２７の下部前面には傾斜の傾きすぎを規制するための規制突部４８が形成されている。規制突部４８と回転支持体２３との当接により、斜板２７の最大傾角が規制される。回転支持体２３と斜板２７との間に介装された傾角減少バネ４９は、斜板２７を最小傾角方向に付勢する。
コンプレッサ１１のハウジングを構成するシリンダブロック１２、バルブプレート１４及びリヤハウジング１５には一連の給気通路５２が形成されている。この給気通路５２は吐出室３８とクランク室２２とを連通する。リヤハウジング１５に装着された容量制御弁５３は、前記給気通路５２の途中に設けられている。制御弁５３は、外部コントローラ（図示略）からの通電制御によって励消磁されるソレノイド５４を有している。ソレノイド５４の励磁または消磁に伴って制御弁５３が閉止または開放される。容量制御弁５３の開閉制御に応じて吐出室３８からクランク室２２への圧力供給が制御され、クランク室２２の内圧が調節される。クランク室２２の内圧に応じて斜板２７の傾角が決定される。
次に、駆動源としての車輌エンジン６２からコンプレッサ１１の駆動シャフト１７に駆動力を伝達する動力伝達機構について説明する。
フロントハウジング１３の前側には電磁クラッチ５５が配設されている。電磁クラッチ５５は、プーリ５６、ハブ５７、アーマチュア５８及びソレノイド５９を備えている。ソレノイド５９は、外部コントローラ（図示略）からの通電制御によって励消磁される。
プーリ５６は、フロントハウジング１３の支持筒部１３ａにアンギュラベアリング６０を介して回転可能に支持されている。プーリ５６と車輌エンジン６２のプーリ６２ａとの間にはベルト６１が掛装され、このベルト６１を介して、プーリ５６は車輌エンジン６２側のプーリ６２ａと作動連結されている。
金属製のハブ５７は略円筒形状をなし、駆動シャフト１７の前端部にボルト６３によって一体回転可能に固定又は結合されている。ハブ５７の周囲には、円板状のアーマチュア５８がプーリ５６の前面に対して接離可能に配設されている。
次に、クラッチ付のコンプレッサを例に取って前述のようなコンプレッサ１１の基本動作について説明する。エンジン６２の運転時、エンジン６２の駆動力はベルト６１を介して電磁クラッチ５５のプーリ５６に伝達され、該プーリ５６は常時回転されている。外部冷媒回路３２に冷房負荷が存在する場合には、外部コントローラはソレノイド５９を励磁し、その生じた電磁力によりアーマチュア５８がプーリ５６の前面に吸着接合される。すると、アーマチュア５８と一体化されたプーリ５６の回転力が、ハブ５７及び駆動シャフト１７に伝達される。他方、外部冷媒回路３２に冷房負荷が存在しない場合には、外部コントローラはソレノイド５９を消磁してその電磁力を消失させ、アーマチュア５８をプーリ５６の前面から離間させる。すると、駆動シャフト１７とエンジン６２との作動連結が解除される。
図１は、斜板２７が最大傾角にある状態を示している。この状態では、ソレノイド５４の励磁により容量制御弁５３が閉止されて給気通路５２が閉じられている。このため、吐出圧Ｐｄ相当の圧縮冷媒ガスが給気通路５２を介して吐出室３８からクランク室２２に供給されず、クランク室２２の内圧Ｐｃが吸入室３６の相対的に低い圧力（即ち吸入圧Ｐｓ）に次第に接近し、斜板２７の角度が最大傾角に保持されて最大吐出容量での圧縮運転が行われる。
最大吐出容量での圧縮運転の結果、冷房負荷が小さくなると、前述と逆の動作によりソレノイド５４が消磁されて容量制御弁５３が開放される。これにより、クランク室内圧Ｐｃが高まり、斜板２７が最大傾角状態から最小傾角状態へ迅速に移行される。
図２は、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受７０の断面図である。図２に示すように、スラストニードル軸受７０は、転動体であるころ７１と、ころ７１を保持する、プレスして２枚の第１の板部材７２及び第２の板部材７３を対向して組み合わせてなる保持器７９と、保持器７９の両側に配置されたレース７５、７６とを有している。
第１の板部材７２は、ころ７１を保持するためのポケット孔７２ｐを周方向に等間隔に形成した第１の輪帯部７２ａと、第１の輪帯部７２ａの外周及び内周から軸線方向に延在する第１のフランジ部である第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃを有する。一方、第２の板部材７３は、ころ７１を保持するためのポケット孔７３ｐを周方向に等間隔に形成した第２の輪帯部７３ａと、第２の輪帯部７３ａの外周及び内周から軸線方向に延在する第２のフランジ部である第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃを有する。
第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃは、第１の輪帯部７２ａとの接続側端部を、交互に３回だけ略直角に折り曲げることによって半径方向ころ側に突き出た段部７２ｄ、７２ｅを形成している。第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの長さは、第１の輪帯部７２ａと第２の輪帯部７３ａの間隔の約半分であり、その先端は段部７２ｄ、７２ｅに当接可能に対向する。第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃは、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃに対して、それぞれ重合するようにして半径方向外方及び半径方向内方に位置している。
レース７４は、ころ７１が転動する軌道面を有する輪帯状の本体板部７４ａと、本体板部７４ａの外周から軸線方向に延在する短円筒部７４ｂとからなり、短円筒部７４ｂの先端の少なくとも一部は、スラストニードル軸受７０に組み付けられた後に、カシメ（Ｃ）により半径方向内方に折り曲げられて、第１の板部材７２の第１外周フランジ部７２ｂに当接可能となり、それにより分離防止が図られている。
レース７５は、ころ７１が転動する軌道面を有する輪帯状の本体板部７５ａと、本体板部７５ａの内周から軸線方向に延在する短円筒部７５ｂとからなり、短円筒部７５ｂの先端の少なくとも一部は、スラストニードル軸受７０に組み付けられた後に、カシメ（Ｃ）により半径方向外方に折り曲げられて、第１の板部材７２の第１内周フランジ部７２ｃに当接可能となり、それにより分離防止が図られている。
本実施の形態のスラストニードル軸受７０によれば、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃは、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの先端が当接する段部７２ｄ、７２ｅを形成するように折り曲げられているので、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの先端が、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃ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外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃ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外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの先端は、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃの段部７２ｄ、７２ｅに当接可能であるが、ここは第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃ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い。更に、第１の輪帯部７２ａと第２の輪帯部７２ｂとの間隔を減少させることなく、第２外周フランジ部７３ｂ及び第２内周フランジ部７３ｃの軸線方向長さを減少させることができるので、保持器７９が軽量化され慣性質量の低減を図ることができる。加えて、第１外周フランジ部７２ｂ及び第１内周フランジ部７２ｃに段部７２ｄ、７２ｅを形成することで、保持器７９の剛性を高めることもできる。
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、本発明は斜板式コンプレッサに関わらず、自動変速機等種々の機械に用いることができる。
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斜板式コンプレッサの断面図である。 本実施の形態にかかるスラストニードル軸受２４の断面図である。
符号の説明
１１ コンプレッサ
１２ シリンダブロック
１３ フロントハウジング
１３ａ 支持筒部
１４ バルブプレート
１５ リヤハウジング
１６ ボルト
１７ シャフト
１７ 駆動シャフト
１７ａ 球面座
１８ ラジアルベアリング
１９ リップシール
２０ シリンダボア
２０ａ 圧縮室
２１ ピストン
２２ クランク室
２３ 回転支持体
２４ スラストニードル軸受
２５ 支持アーム
２６ ガイド部
２７ 斜板
２７ａ 中央孔
２８ 連結体
２９ シュー
３０ 収容室
３１ 吸入通路
３２ 外部冷媒回路
３３ 凝縮器
３４ 膨張弁
３５ 蒸発器
３６ 吸入室
３７ 連通口
３８ 吐出室
３９ 吐出通路
４０ 吸入ポート
４１ 吐出ポート
４２ 吸入弁
４３ 吐出弁
４５ 遮断体
４７ スラストニードル軸受
４８ 規制突部
４９ 傾角減少バネ
５２ 給気通路
５３ 容量制御弁
５４ ソレノイド
５５ 電磁クラッチ
５６ プーリ
５７ ハブ
５８ アーマチュア
５９ ソレノイド
６０ アンギュラベアリング
６１ ベルト
６２ エンジン
６２ 車輌エンジン
６２ａ プーリ
６３ ボルト
７０ スラストニードル軸受
７２ 第１の板部材
７２ａ 第１の輪帯部
７２ｂ 第１外周フランジ部
７２ｃ 第２内周フランジ部
７２ｄ 段部
７２ｐ 第２のポケット孔
７３ 第２の板部材
７３ａ 第２の輪帯部
７３ｂ 第２外周フランジ部
７３ｃ 第２内周フランジ部
７３ｐ ポケット孔
７４ レース
７４ａ 本体板部
７４ｂ 短円筒部
７５ レース
７５ａ 本体板部
７５ｂ 短円筒部
７９ 保持器
１００ 斜板傾動機構

Claims (3)

  1. 複数のころと、第１の板部材と第２の板部材を組み合わせてなり前記ころを保持する保持器と、を有するスラストニードル軸受において、
    前記第１の板部材は、前記ころを保持する第１の輪帯部と、前記第１の輪帯部の外周及び内周から軸線方向に延在する第１のフランジ部とを有し、
    前記第２の板部材は、前記ころを保持する第２の輪帯部と、前記第２の輪帯部の外周及び内周から軸線方向に延在する第２のフランジ部とを有し、
    前記第１のフランジ部は、前記第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ことを特徴とするスラストニードル軸受。
  2. 前記第１のフランジ部の先端は、前記第２のフランジ部と半径方向に重合している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。
  3. 前記ころが転動する軌道面を有する本体板部と、前記本体板部の外周又は内周から軸線方向に延在する短円筒部とからなるレースを有し、前記短円筒部の先端の少なくとも一部は半径方向に折り曲げられて、前記第１の板部材又は前記第２の板部材に当接してい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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