(57)【要約】【課題】  二酸化炭素冷媒を使用し、かつ該二酸化炭素冷媒に潤滑剤を混入して使用する車載用コンプレッサに設けられるスラストころ軸受のドリリング磨耗を低減する。【解決手段】  二酸化炭素冷媒を使用する車載用コンプレッサに設けられ、該二酸化炭素冷媒を潤滑剤として使用するスラストころ軸受１であって、第一軌道輪２と第二軌道輪３との間に複列の円筒ころ列５１，５２を保持する保持器１０とを備え、内側円筒ころ列５２の円筒ころ５は、保持器ラジアル方向両端面５ａ，５ｂが平坦面とされ、外側円筒ころ列５１の円筒ころ５は、保持器ラジアル方向両端面５ｃ，５ｄのうち少なくともラジアル方向外端面５ｄが球面形状に形成されてなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一軌道輪と、該第一軌道輪に対し軸受アキシャル方向に対向配置される第二軌道輪と、これら軌道輪の間にて複列に配される円筒ころと、それら円筒ころを各々転動可能に保持するポケット部を有した保持器とを備えるスラストころ軸受であって、
前記保持器は、ラジアル方向外側に配列する外側円筒ころ列を各々収容する外側ポケット部列と、ラジアル方向内側に配列する内側円筒ころ列を各々収容する内側ポケット部列とを有し、前記外側ポケット部列にて各ポケット部を分かつ複数の柱部のラジアル方向外端部が外側環状部にて周方向に連結され、前記内側ポケット部列にて各ポケット部を分かつ複数の前記柱部のラジアル方向内端部が内側環状部にて周方向に連結されるとともに、
前記内側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向両端面がころ自転軸線と直交する平坦面とされ、前記外側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向両端面のうち少なくとも前記外側環状部と対向するラジアル方向外端面が球面形状に形成されてなることを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
前記外側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向両端面が球面形状に形成されてなる請求項１記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記保持器において、前記外側ポケット部列と前記内側ポケット部列とは保持器周方向に同位相にて形成される互いに同数のポケット部からなるとともに、各々周方向にて対応するポケット部同士がラジアル方向に連通一体化されてなり、かつ、前記外側円筒ころ列と前記内側円筒ころ列との対応する円筒ころ同士が前記外側ポケット部列及び前記内側ポケット部列に互いに同心的に配置されてなる請求項２記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
前記保持器は、前記外側ポケット部列と前記内側ポケット部列とをラジアル方向に区画する中間部を有する請求項１又は請求項２に記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−２３９９８１号公報
【０００３】
従来、車載コンプレッサに設けられるスラストころ軸受には、スラスト荷重を支持するためにラジアル方向に複列の円筒ころを配置する構成が採用される場合がある（特許文献１）。また、車載コンプレッサの冷媒としては、従来、地球温暖化への影響が少ない代替フロンが採用されていたが、近年では、より一層の地球温暖化への配慮から自然冷媒への転換が進められており、中でも二酸化炭素冷媒に注目が集まっている。この二酸化炭素冷媒を採用する場合には、スラストころ軸受におけるスラスト荷重は極めて大きくなるため、円筒ころの複列化の傾向は一層大きくなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした車載コンプレッサ用のスラストころ軸受においては、冷媒に微量混入される潤滑剤（潤滑油）により潤滑が行なわれている。しかしながら、二酸化炭素冷媒を用いる場合には、スラストころ軸受が従来の代替フロンを用いる場合と比較して極めて潤滑性の低い極貧潤滑状態となる傾向があり、スラストころ軸受に生ずる磨耗、特に、円筒ころのラジアル方向外端面によるドリリング磨耗（円筒ころの回転に伴い生ずる保持器のラジアル方向内周面の磨耗）の低減が課題となる。特に、円筒ころ列が保持器のラジアル方向に複列に配置されている場合、外側の円筒ころ列に属する円筒ころの方が、ころの回転周速度が大きく、ドリリング磨耗を発生させ易いため、このラジアル方向外側の円筒ころによるドリリング磨耗の低減が課題であった。
【０００５】
本発明の課題は、スラストころ軸受のドリリング磨耗、特に二酸化炭素冷媒を使用し、かつ該二酸化炭素冷媒に潤滑剤を混入して使用する車載用コンプレッサに設けられるスラストころ軸受のドリリング磨耗を低減することにある。
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のスラストころ軸受は、第一軌道輪と、該第一軌道輪に対し軸受アキシャル方向に対向配置される第二軌道輪と、これら軌道輪の間にて複列に配される円筒ころと、それら円筒ころを各々転動可能に保持するポケット部を有した保持器とを備え、
保持器は、ラジアル方向外側に配列する外側円筒ころ列を各々収容する外側ポケット部列と、ラジアル方向内側に配列する内側円筒ころ列を各々収容する内側ポケット部列とを有し、外側ポケット部列にて各ポケット部を分かつ複数の柱部のラジアル方向外端部が外側環状部にて周方向に連結され、内側ポケット部列にて各ポケット部を分かつ複数の柱部のラジアル方向内端部が内側環状部にて周方向に連結されるとともに、
内側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向両端面が自身のころ自転軸線と直交する平坦面とされ、外側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向両端面のうち少なくとも外側環状部と対向するラジアル方向外端面が球面形状に形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
スラストころ軸受におけるドリリング磨耗は、回転に伴う円筒ころの遠心力により、保持器のラジアル方向において、円筒ころの該ラジアル方向における外端面と、保持器のポケット部の該ラジアル方向における内周面とが接触する形で発生する。従来のスラストころ軸受においては、保持器のラジアル方向における円筒ころの端面が平坦面状に形成されており、ドリリング磨耗はその平坦面状端面の外周縁部分と保持器のポケット部の内周面との接触により発生していた。これに対し、上記本発明の構成においては、外側円筒ころ列における各円筒ころの外端面が球面状に形成されており、以下のような効果を達成することができる。
【０００８】
まず、上記本発明によると、円筒ころの保持器との接触部分における回転周速度を従来よりも小さくすることができるので、二酸化炭素冷媒を採用した極めて潤滑性の低いスラストころ軸受においても、ドリリング磨耗を抑制することが可能となる。つまり、保持器のラジアル方向における円筒ころの端面が球面状端面として形成される本発明の場合、円筒ころの保持器との接触部分がその球面状端面の中央部分となり、他方、その円筒ころの端面が平坦面状端面として形成される従来の場合は、円筒ころの保持器との接触部分がその平坦状端面の外周縁部分となるが、それら双方の場合において、円筒ころの回転軸方向長さが同じで、かつ保持器ラジアル方向における配置位置が同じであるとすれば、それら双方において円筒ころの保持器との接触部分における回転周速度を比較すると、本発明の球面状端面の中央部分の方が従来の平坦面状端面の外周縁部分よりも回転半径が小さいため回転周速度が小さくなり、ドリリング磨耗の抑制効果が得られるのである。
【０００９】
さらに、上記本発明によると、保持器のドリリング磨耗形成領域を小さくできる。つまり、保持器のラジアル方向における円筒ころの端面が球面状端面として形成される本発明の場合、保持器との接触部分が球面状端面の中央部分のみである（極端に言えば、球面状端面の中央との点接触となる）のに対し、円筒ころの保持器ラジアル方向端面が平坦面状端面として形成される従来の場合は、保持器との接触部分が平坦面状端面の外周縁部分である（極端に言えば、平坦面状端面の外周縁部分との線接触）から、保持器のドリリング磨耗形成領域を小さくする効果が得られるのである。
【００１０】
また、上記本発明によると、ドリリング磨耗を発生させ易い外側円筒ころ列に属する各円筒ころにおいて、保持器のラジアル方向の端面を球面状とし、ドリリング磨耗を発生させ難い内側円筒ころ列に属する各円筒ころにおいては、保持器のラジアル方向の端面を平坦面状としている。これにより、ドリリング磨耗を発生させ易い外側円筒ころ列の円筒ころのみに球面状端面を形成し、ドリリング磨耗を発生させ難い内側円筒ころ列の円筒ころには、軌道面とのラジアル方向の接触長さを確保するために平坦面状端面を形成することにより、スラストころ軸受の一定の定格荷重を確保しつつドリリング磨耗を抑制できるよう、内外の円筒ころ列の形状を効果的に使い分けることができる。さらに、球面状端面が形成された外側円筒ころ列の円筒ころは、軌道面とのラジアル方向の接触長さが短くなるので、保持器のラジアル方向外側のころに生じ易いすべりによる抵抗（トルク）を減少させることもできる。
【００１１】
上記本発明の構成において、外側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、ラジアル方向における両端面を球面形状に形成することができる。この構成によると、円筒ころのアキシャル方向両端が同形状をなして形成されるため、円筒ころはアキシャル方向に方向性を有さない形状となる。このため、保持器への組み付け時に、当該方向性を考慮した組み付けを行なう必要がなくなるので、組み付け作業性が向上する。
【００１２】
また、この場合の保持器において、外側ポケット部列と内側ポケット部列とは保持器周方向に同位相にて形成される互いに同数のポケット部からなるとともに、各々周方向にて対応するポケット部同士をラジアル方向に連通一体化して形成することができる。そして、外側円筒ころ列と内側円筒ころ列との対応する円筒ころ同士を外側ポケット部列及び内側ポケット部列に互いに同心的に配置することができる。この構成によると、連通一体形成されたポケット部には、外側円筒ころ列の円筒ころと内側円筒ころ列の円筒ころとの対応するもの同士が、１つのポケット部内に保持器のラジアル方向にて互いに接触する形で同時に収容される。このとき、外側円筒ころ列に属する円筒ころの、保持器のラジアル方向における両端面が球面状であれば、１つのポケット部内に収容される円筒ころ同士の接触面に生ずるドリリング磨耗を低減することができる。
【００１３】
他方、保持器には、外側ポケット部列と内側ポケット部列とをラジアル方向に区画する中間部を設けることもできる。この構成によると、周速度の異なる内外の円筒ころ同士が異なるポケット部に収容された構成となる。ドリリング磨耗を発生させ易い外側円筒ころ列をなす個々の円筒ころは、少なくとも保持器のラジアル方向における外端面が球面状に形成されるから、保持器のドリリング磨耗を低減する効果を有する。
【００１４】
また、内側円筒ころ列において、円筒ころの外周面に形成される円筒転動面のアキシャル方向長さを、外側円筒ころ列よりも長く設定することができる。これにより、外側円筒ころ列よりも周速度の小さい内側円筒ころ列の円筒転動面長さを大とする形で、スラストころ軸受の一定の定格荷重を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の第一実施形態について説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る車載コンプレッサ用のスラストころ軸受の平面図及びそのＡ−Ａ断面図であり、図２は、図１に示すスラストころ軸受に配置される保持器の平面図と、そのＢ−Ｂ断面図及び該断面図の部分拡大図である。
【００１６】
第一実施形態におけるスラストころ軸受１は、図１に示すように、第一軌道輪２と、該第一軌道輪２に対し軸受アキシャル方向に対向配置される第二軌道輪３と、これら軌道輪２，３の間にてころ自転軸線が該軌道輪２，３のラジアル方向を向くように軸受回転周方向に沿って放射状に配置された複数個の円筒ころ５からなる円筒ころ列５１，５２と、これら円筒ころ列５１，５２の各円筒ころ５，５・・・を各々転動可能に保持するポケット部４を有した保持器１０とを備えて構成されている。なお、各円筒ころ５，５・・・は、例えば針状ころとすることができる。本実施形態のスラストころ軸受１は、円筒ころ５として針状ころが設けられたスラスト針状ころ軸受である。
【００１７】
保持器１０は、例えば鋼板をプレス成形により形成されてなり、図２に示すように、保持器１０のラジアル方向外側に配列する外側円筒ころ列５１を各々収容する外側ポケット部４１の列（外側ポケット部列）と、保持器１０のラジアル方向内側に配列する内側円筒ころ列５２を各々収容する内側ポケット部４２の列（内側ポケット部列）とを有する。本実施形態における保持器１０において、外側ポケット部４１と内側ポケット部４２とは、保持器周方向に互いに同位相にて形成されており、各々周方向にて対応するポケット部４１，４２同士が保持器１０のラジアル方向に連通一体化され、１つのポケット部４として形成されている。
【００１８】
連通一体化されてなる上記ポケット部４は、保持器１０の周方向に複数形成されている。保持器１０には、これら該ポケット部４を保持器周方向に区画する複数の柱部１１と、それら柱部１１の、保持器１０のラジアル方向における両端部を各々互いに連結する一対の環状部１２，１３とが形成されている。
【００１９】
この連通一体化されてなる各ポケット部４には、外側円筒ころ列５１と内側円筒ころ列５２との対応する円筒ころ５，５同士が、同心的に、かつ保持器１０のラジアル方向に対向する互いの端面が接触する形で配置されている。
【００２０】
なお、この第一実施形態においては、内側円筒ころ列５２をなす個々の円筒ころ５は、ラジアル方向両端面５ａ，５ｂがころ自転軸線と直交する平坦面をなすように形成されている。他方、外側円筒ころ列５１をなす個々の円筒ころ５は、ラジアル方向両端面５ｃ，５ｄが球面形状に形成されている。さらに、図２（ｃ）に示すように、内側円筒ころ列５２の円筒ころ５の外周面に形成される円筒転動面５０のアキシャル方向長さＬ２は、外側円筒ころ列５１の円筒ころ５の外周面に形成される円筒転動面５０のアキシャル方向長さＬ１よりも長く設定されている。
【００２１】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図３は、本発明の第二実施形態に係る車載コンプレッサ用のスラストころ軸受の平面図及びそのＣ−Ｃ断面図であり、図４は、図３に示すスラストころ軸受に配置される保持器の平面図と、そのＤ−Ｄ断面図及び該断面図の部分拡大図である。
【００２２】
第二実施形態におけるスラストころ軸受１は、図３に示すように、上記第一実施形態と同様、第一軌道輪２と、第二軌道輪３と、複数個の円筒ころ５からなる円筒ころ列５１，５２と、それらのポケット部４を有した保持器１０とを備えて構成されている。なお、本実施形態のスラストころ軸受１も、円筒ころ５として針状ころが設けられたスラスト針状ころ軸受である。
【００２３】
保持器１０は、例えば鋼板をプレス成形により形成されてなり、図４に示すように、保持器１０のラジアル方向外側に配列する外側円筒ころ列５１を各々収容する外側ポケット部４１の列（外側ポケット部列）と、保持器１０のラジアル方向内側に配列する内側円筒ころ列５２を各々収容する内側ポケット部４２の列（内側ポケット部列）とを有する。なお、本実施形態の保持器１０においては、外側ポケット部４１と内側ポケット部４２とが保持器周方向に互いに同位相にて形成されているが、異なる位相にて形成されていてもよい。
【００２４】
外側ポケット部列４１と内側ポケット部列４２とに属する各ポケット部４は、それぞれの列にて保持器１０の周方向に複数形成されている。本実施形態における保持器１０には、これら該ポケット部４を保持器周方向に区画する複数の柱部１１と、それら柱部１１のラジアル方向の両端部を各々互いに連結する一対の環状部１２，１３と、外側ポケット部列４１と内側ポケット部列４２とを保持器１０のラジアル方向にて区画する中間部１４とが形成されている。保持器１０のラジアル方向の内外に区画された各ポケット部４には、外側ポケット部列４１及び内側ポケット部列４２に対応して外側円筒ころ列５１と内側円筒ころ列５２とが配置されている。
【００２５】
なお、この第二実施形態において、内側円筒ころ列５２をなす個々の円筒ころ５は、ラジアル方向両端面５ａ，５ｂがころ自転軸線と直交する平坦面をなすように形成されている。他方、外側円筒ころ列５１をなす個々の円筒ころ５は、ラジアル方向両端面５ｃ，５ｄが球面形状に形成されている。さらに、図４（ｃ）に示すように、内側円筒ころ列５２の円筒ころ５の外周面に形成される円筒転動面５０のアキシャル方向長さＬ２は、外側円筒ころ列５１の円筒ころ５の外周面に形成される円筒転動面５０のアキシャル方向長さＬ１よりも長く設定されている。
【００２６】
なお、本発明においては、外側円筒ころ列５１をなす個々の円筒ころ５は、少なくともラジアル方向外端面５ｄが球面形状に形成されていればよく、例えば、上記した実施形態において、図５に示すように、ラジアル方向内端面５ｃが自身のころ自転軸線と直交する平坦面をなすように形成されていてもよい。
【００２７】
以上で述べたスラストころ軸受（スラスト針状ころ軸受）１は、カーエアコン用の車載コンプレッサに組み込むことができる。図５、図６、及び図７は、上記した実施形態のスラストころ軸受１が組み込まれた車載用コンプレッサの断面図である。
【００２８】
図６に示す斜板式コンプレッサ１００は、回転軸１０９の回転に伴い該回転軸１０９と一体回転する両面傾斜板１０１の回転運動により、シリンダ室１０３内のピストン１０２を、該回転軸１０９の回転軸線方向に往復摺動させることで、冷媒の吸入及び圧縮を行なう両斜板タイプのものである。シリンダ室１０３は、ハウジング（シリンダブロック）１０４内において両面傾斜板１０１の回転周方向に等間隔に複数形成されている。それら各シリンダ室１０３内には、それぞれ両頭形のピストン１０２が回転軸１０９の回転軸線方向に摺動自在に収容されている。また、傾斜板１０１の摺動方向両端面とピストン１０２との間にはそれぞれ連結部材（シュー）１０５が介装されており、傾斜板１０１はこのシュー１０５により回転軸１０９との一体回転が許容されつつ、その一体回転に伴い、各シリンダ室１０３内における傾斜板１０１の摺動方向両端面位置が回転軸線方向に位置変化することにより、対応するピストン１０２が該シリンダ室１０３内にて回転軸１０９の回転軸線方向に往復摺動する。つまり、傾斜板１０１の回転運動がピストン１０２の往復運動に変換される構成となっている。ところが、回転軸１０９が回転する際には、冷媒の圧縮動作に伴うアキシャル荷重がピストン１０２から傾斜板１０１及び回転軸１０９に作用するため、ハウジング１０４内には、このアキシャル荷重を支持するスラスト針状ころ軸受として上記実施形態のスラストころ軸受１が設けられている。また、ハウジング１０４内には、回転軸１０９に作用するラジアル荷重を支持するラジアル針状ころ軸受１０６が設けられている。
【００２９】
図７に示す斜板式コンプレッサ１１０は、回転軸１１９の回転に伴い該回転軸１１９と一体回転する片面傾斜ブロック１１１の回転運動を、角度変位可能な可動板１１７及びロッド１１８を介してピストン１１２の往復運動に変換させることで、冷媒の吸入及び圧縮を行なう片斜板タイプのものである。このコンプレッサ１１０のハウジング１１４内にも、ピストン１１２から傾斜ブロック１１１に作用するアキシャル荷重を支持するスラスト針状ころ軸受１（上記した実施形態のスラストころ軸受１）と、回転軸１１９に作用するラジアル荷重を支持するラジアル針状ころ軸受１１６とが配設されている。
【００３０】
図８に示す斜板式コンプレッサ１２０は、回転軸１２９の回転に伴い該回転軸１２９と一体回転する片面傾斜板１２１の回転運動を、角度変位可能な可動板１２７及びロッド１２８を介してピストン１２２の往復運動に変換させる可変容量片斜板型タイプのものである。このコンプレッサ１２０のハウジング１２４内にも、ピストン１２２から傾斜板１２１に作用するアキシャル荷重を支持するスラスト針状ころ軸受１（上記した実施形態のスラストころ軸受１）と、回転軸１２９に作用するラジアル荷重を支持するラジアル針状ころ軸受１２６とが配設されている。
【００３１】
上記した三種の斜板式コンプレッサに使用されているスラスト針状ころ軸受は、二酸化炭素を冷媒として構成されており、同時に該二酸化炭素冷媒には潤滑剤が混入されてスラスト針状ころ軸受１（上記した実施形態のスラストころ軸受１）の潤滑がなされる形で使用されている。なお、本発明のスラストころ軸受は上記したコンプレッサに適用されるものだけでなく、少なくとも二酸化炭素冷媒を使用する車載用コンプレッサに設けられ、かつ該二酸化炭素冷媒が潤滑剤として使用されるように設けられたスラストころ軸受であればよい。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るスラストころ軸受を示す平面図及び断面図。
【図２】図１に示すスラストころ軸受に設けられた円筒ころを保持した保持器を示す平面図及び拡大断面図。
【図３】本発明の第二実施形態に係るスラストころ軸受を示す平面図及び断面図。
【図４】図３に示すスラストころ軸受に設けられた円筒ころを保持した保持器を示す平面図及び拡大断面図。
【図５】図１及び図３とは異なる本発明の他の実施形態に係るスラストころ軸受の、円筒ころを保持した保持器を示す平面図及び断面図。
【図６】本発明のスラストころ軸受を設けた第一の車載コンプレッサの断面図。
【図７】本発明のスラストころ軸受を設けた第二の車載コンプレッサの断面図。
【図８】本発明のスラストころ軸受を設けた第三の車載コンプレッサの断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  スラストころ軸受
２  第一軌道輪
３  第二軌道輪
４  ポケット部
４１  外側ポケット部列
４２  内側ポケット部列
５  円筒ころ
５１  外側円筒ころ列
５２  内側円筒ころ列
１０  保持器
１１  柱部
１２，１３  環状部
１４  中間部
１００，１１０，１２０  車載コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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