(57)【要約】  【課題】  ころの挙動を制御しつつ、摩耗の少ないスラストニードル軸受を提供する。  【解決手段】  スラストニードル軸受７０の動作時に、ころ７１が遠心力により保持器７２の半径方向外方のポケット壁面に押しつけられた場合でも、凸部７２ｃが凹部７１ａに係合することによって、本体７２ａの摩耗を抑制し且つころ７１の挙動を適切に抑えることができる。又、凸部７２ｃはころ７１の回転軸線の上もしくはその近傍で凹部７１ａに当接するので、凸部７２ｃところ７１の摩耗量を低減することができる。【選択図】  図３
2006153170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころと、前記ころを保持する保持器とからなるスラストニードル軸受において、
前記スラストニードル軸受の軸線に対し半径方向外方における前記ころの端面に、前記ころの回転軸線に点対称な凹部が形成されており、
前記保持器は、前記ころを収容するポケットを備えた樹脂製の本体と、前記本体のポケット内に突出するように配置され前記ころの凹部に係合可能となっている金属製の凸部とを有することを特徴とするスラストニードル軸受。
【請求項２】
前記ころの素材と、前記凸部の素材とは異なっ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。
【請求項３】
前記凸部は、折り曲げられた線材の一部から形成され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ここで、樹脂製の保持器を用いたスラストニードル軸受において、その動作時にころが遠心力により外径側のポケット壁面に押しつけられることになるが、ころは固い金属製であって自転しているため、より柔らかい保持器のポケット壁面を削り取る、いわゆるドリリングと呼ばれる不具合が生じやすい。これに対し、特許文献１には、樹脂製の保持器のポケットの壁面に露出するように金属をインサートしたスラストニードル軸受の例が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１２０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、インサートは、ころの端面の一部と接触することとなる。しかるに、上述したようにころは自転しているので、ころが自転したときに、接触点と回転軸線とがずれている場合、接触点での摩耗が増大する恐れがある。特に、ころの端面は、その周面に比べて平面度や粗度が悪い傾向があり、それによりころの挙動や摩耗が更に悪化する恐れがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、ころの挙動を制御しつつ、摩耗の少ないスラストニードル軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスラストニードル軸受は、
複数のころと、前記ころを保持する保持器とからなるスラストニードル軸受において、
前記スラストニードル軸受の軸線に対し半径方向外方における前記ころの端面に、前記ころの回転軸線に点対称な凹部が形成されており、
前記保持器は、前記ころを収容するポケットを備えた樹脂製の本体と、前記本体のポケット内に突出するように配置され前記ころの凹部に係合可能となっている金属製の凸部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスラストニードル軸受によれば、前記スラストニードル軸受の軸線に対し半径方向外方における前記ころの端面に、前記ころの回転軸線に点対称な凹部が形成されており、前記保持器は、前記ころを収容するポケットを備えた樹脂製の本体と、前記本体のポケット内に突出するように配置され前記ころの凹部に係合可能となっている金属製の凸部とを有するので、スラストニードル軸受の動作時に前記ころが遠心力により前記保持器の半径方向外方のポケット壁面に押しつけられた場合でも、前記凸部が前記凹部に係合することによって、前記保持器の摩耗を抑制し且つ前記ころの挙動を適切に抑えることができる。又、前記凸部は前記ころの回転軸線の上もしくはその近傍で前記凹部に当接するので、前記凸部と前記ころの摩耗量を低減することができる。
【０００８】
前記ころの素材と、前記凸部の素材とが異なっていると、凝着による摩耗の発生を抑制することができる。例えば、ころの素材が焼き入れ鋼である場合、凸部の素材は鉄系合金や黄銅などであると好ましい。
【０００９】
前記凸部は、折り曲げられた線材の一部から形成されていると、保持器にインサートしやすいので好ましい。ただし、前記凸部をポケットごとに独立させても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２は、本実施の形態にかかるスラストニードル軸受７０を軸線方向から見た図である。図３は、図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。図４は、図３の構成の矢印IV部を拡大して示す図である。図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。
【００２９】
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を保持する保持器７２とからなり、保持器７２は樹脂製の本体７２ａと、本体７２ａ内にインサート成形された金属製の線材７２ｂとからなる。
【００３０】
図２において、中央孔を有する円盤状の本体７２ａは、周方向に等間隔にポケット孔７２ｐを形成している。断面が円形である線材７２ｂは、略リング状をなしており、半径方向内方に等間隔に突出するように折り曲げられており、図５に示すように、凸部７２ｃを形成している。凸部７２ｃは、ポケット７２ｐの半径方向外方の壁面から突出する位置にインサート成形されている。
【００３１】
一方、ころ７１の端面（ポケット７２ｐの半径方向外方の壁面に対向する端面）には、ころ７１の回転軸線に対して点対称な凹部７１ａが形成されている。凹部７１ａは、ころ７１の回転軸線に交差する位置（中央）において最も深くなる形状であって、円弧Ｒ１の曲面から形成されている。
【００３２】
更に、図４に示すように、線材７２ｂの円形断面の半径はＲ２となっており、図５に示すように、スラストニードル軸受７０を軸線方向に見たときの線材７２ｂの折り曲げ半径はＲ３となっている。ここで、Ｒ１＞Ｒ２且つＲ１＞Ｒ３であるから、凹部７１ａは凸部７２ｃと点接触で係合できるようになる。かかる場合の接点は、ころ７１の回転軸線上に位置すると好ましい。各ころ７１と保持器７２の関係は同様であるので、以下説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態のスラストニードル軸受７０の動作時に、ころ７１が遠心力により保持器７２の半径方向外方のポケット壁面に押しつけられた場合でも、凸部７２ｃが凹部７１ａに係合することによって、本体７２ａの摩耗を抑制し且つころ７１の挙動を適切に抑えることができる。又、凸部７２ｃはころ７１の回転軸線の上もしくはその近傍で凹部７１ａに当接するので、凸部７２ｃところ７１の摩耗量を低減することができる。
【００３４】
ころ７１と線材７２ｂは、入手容易性やコスト面を優先して同種材を使用してもよいが、摩擦低減に効果のある異種材料の組合せとするのがより好ましい。例えば標準的な焼入れ鋼のころ７１を使用する場合、線材７２ｂの材料としては、耐磨耗性に優れた黄銅などが好ましい。
【００３５】
図６は、本実施の形態の変形例にかかるスラストニードル軸受７０’を示す図３と同様な断面図である。本変形例においては、線材の代わりに、本体７２ａ’の半径方向外方のポケット壁面に、凸部としての半径Ｒ２のボール７２ｂ’を、凹部７１ａに係合可能にそれぞれ埋設した点が異なる。本体７２ａ’とボール７２ｂ’とで保持器７２’を構成する。それ以外の点については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、ころの端部に凸部を設け、保持器の半径方向外方のポケット壁面に、凸部に係合する凹部を有する金属製の受け皿を備えるようにしても良い。
【００３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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。
【図２】本実施の形態にかかるスラストニードル軸受７０を軸線方向から見た図である。
【図３】図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】図３の構成の矢印IV部を拡大して示す図である。
【図５】図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。
【図６】本実施の形態の変形例を示す図３と同様な断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
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
７１ａ 凹部
７２ 保持器
７２’ 保持器
７２ａ 本体
７２ａ’ 本体
７２ｂ 線材
７２ｂ’ ボール
７２ｃ 凸部
７２ｐ ポケット孔
１００ 斜板傾動機構
【図１】
2006153170.tif 000003
【図２】
2006153170.tif 000004
【図３】
2006153170.tif 000005
【図４】
2006153170.tif 000006
【図５】
2006153170.tif 000007
【図６】
2006153170.tif 000008