(57)【要約】【課題】スラストころ軸受の振動を適切に評価できるスラストころ軸受の検査方法を提供する。【解決手段】スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定するので、適切にスラストころ軸受の振動評価を行うことができる。【選択図】図３
2008145323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定することを特徴とするスラストころ軸受の検査方法。
【請求項２】
前記アキシアル方向の荷重は、弾性部材を介して前記スラストころ軸受に付与されることを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受の検査方法。
【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、自動車用変速機等に用いられると好適なスラストころ軸受の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばカーエアコン用コンプレッサ（カークーラコンプレッサともいう）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。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を傾斜角度可変に連結し、この斜板に対し揺動板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、このシリンダのボ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。つまり、斜板が回転すると、揺動板が、いわゆるみそすり的動作をし、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、冷媒ガスを圧縮し吐出するようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、スラストころ軸受が用いられた装置の円滑な動作を確保する上で、スラストころ軸受の振動を測定することは重要である。ここで、ラジアル軸受の振動を評価する技術は特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２６６７５４号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラジアル軸受とスラストころ軸受とは形態が異なるので、スラストころ軸受の振動を評価するに当たり、特許文献２の技術を直接適用することはできない。即ち、従来においては、スラストころ軸受の振動、特にアキシアル方向の振動を適切に評価する技術が存在しなかったのである。
【０００５】
本発明は、上述したような課題を達成すべくなされたものであり、スラストころ軸受の振動を適切に評価できるスラストころ軸受の検査方法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】
本発明のスラストころ軸受の検査方法は、スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定するので、適切にスラストころ軸受の振動評価を行うことができる。
【０００８】
前記アキシアル方向の荷重は、弾性部材を介して前記スラストころ軸受に付与されると好ましい。
【０００９】
スラストころ軸受の回転側のレースは、回転軸に取り付けて回転させ、固定側のレースを回転側のレースにアキシアル方向から加圧すると好ましい。
【００１０】
スラストころ軸受を保持する間座を、サイズを変えて複数種類用意しておき、スラストころ軸受の外径寸法ごとに交換可能とすると好ましい。
【００１１】
加圧部はレースの着脱が可能となっていると好ましい。
【００１２】
スラストころ軸受のアキシアル方向の剛性に比べて小さい剛性を有する弾性部材を介してアキシアル荷重を負荷すると好ましい。
【００１３】
スラストころ軸受において、一方のレースを回転させ、他方のレースを固定すると好ましいが、両レースを回転させてもよい。
【００１４】
加圧冶具に変位速度／加速度検出装置を埋設／装着したり、又は非接触式の変位センサにより振動を検出すると好ましい。
【００１５】
スラストころ軸受の回転中の音をマイクロホンで検出すると好ましい。
【００１６】
振動／音響信号に、必要に応じてフィルタにより不要な周波数を除去後に周波数分析またはエンべロープ分析を施し、軸受レースに保持器に起因した周波数成分のレベルを予め設定した閾値と比較照合することにより良悪の判別を行い、その判定結果の記録／表示をすると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、スラストころ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II方向に見た図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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対のスラストころ軸受１６Ａ、１６Ｂ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。
【００２０】
スラストころ軸受１６Ａは、複数のころ１６ａと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持するレース１６ｂ、１６ｃと、ころ１６ａを保持する保持器１６ｄとを有している。更に、スラストころ軸受１６Ｂは、複数のころ１６ｅと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持するレース１６ｆ、１６ｇと、ころ１６ｅを保持する保持器１６ｈとを有している。
【００２１】
ラジアルニードル軸受１５Ａは、複数のころ１５ａと、外輪（軌道輪）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。
【００２２】
スラストころ軸受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、スラストころ軸受１６Ｂ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図３は、スラストころ軸受を測定する測定装置のブロック図である。図４は、振動測定中のスラストころ軸受の断面図である。図４において、スラストころ軸受１６Ｂの固定側のレース１６ｇは、間座２０１を介して、ばねなどの弾性部材２０２によりアキシアル方向に荷重を付与されている。間座２０１には軸線方向に貫通した孔２０１ａが形成されている。孔２０１ａ内には、レース１６ｇに取り付けられた加速度ピックアップのような検出器１０１が配置され、孔２０１ａを介して外部に配線を引き出されるようになっている。回転側のレース１６ｆは、不図示の回転軸により回転駆動されるようになっている。尚、検査対象となるスラストころ軸受は、少なくとも１つのレースを有し、保持器は１枚又は２枚の板材から形成されるものであると好ましい。
【００２９】
図３において、検出器１０１から出力された信号は、増幅部１０２で増幅され、ＦＦＴ解析器１０３に入力され、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）される。より具体的には、検出器１０１から、変位又は速度又は加速度が検出されたとき、それに基づき振動レベルと周波数の関係を求める。
【００３０】
図５（ａ）は、軌道面に傷がないスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図５（ｂ）は、軌道面に傷があるスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。図５（ａ）に示すグラフでは明確なピークはないが、図５（ｂ）に示すグラフでは、低周波数領域にピークが生じている。これは傷のある部位をころが通過するときに振動を発生することにより生じたものである。即ち図５（ｂ）において、ベースのグラフに対して閾値を規定するラインＴＨを超えたピークが存在する場合、スラストころ軸受に異常があると判断できるのである。尚、閾値は上限のみならず下限にも設けると好ましい。
【００３１】
このような閾値ＴＨは、図４に示すように、予め実験やシミュレーションにより求めてメモリ１０４に記憶しておき、測定毎に読み出すことができる。更に、比較部１０５で振動レベルを閾値ＴＨと比較して、判定部１０６で振動レベルが閾値ＴＨを超えているか否か判定し、表示部１０７で判定結果を表示すると共に、記録部１０８で判定結果を記録することができる。
【００３２】
図６は、変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。スラストころ軸受１６Ｂは、間座２１１により保持されている。間座２１１は、スラストころ軸受１６Ｂのアキシアル荷重方向の剛性より低い剛性を有する弾性部材２１２を介して背面側から、回転方向に固定されたアキシアル荷重負荷装置（加圧部）２１３によって付勢されている。一方、レース１６ｆは、スピンドル２１４のフランジ部２１４ａの端面に固定されている。反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル２１４は、不図示のモータにより回転駆動されるようになっている。スピンドル２１４と間座２１１とを相対的に接近させ、アキシアル荷重を負荷しながら不図示の検出器で振動を測定することで、スラストころ軸受１６Ｂの評価を行うことができる。アキシアル荷重負荷装置２１３からの荷重を弾性部材２１２を介して間座２１１に伝達することで、スラストころ軸受１６Ｂに付与される荷重のバラツキを抑えることができる。間座２１１及びスピンドル２１１は、内径を異ならせた複数種類準備しておき、測定対象となるスラストころ軸受のサイズに合わせて選定すると良い。
【００３３】
図７は、別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。本変形例では、アキシアル荷重負荷側であるアキシアル荷重負荷装置２１３が回転駆動され、反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル２１４は回転方向に固定されている。
【００３４】
図８は、別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。本変形例では、アキシアル荷重負荷側であるアキシアル荷重負荷装置２１３が回転されると共に、反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル２１４は逆方向に回転駆動されるようになっている。
【００３５】
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、スラストころ軸受の回転中の音をマイクロホンで検出し、振動信号と同様に、音響信号に、必要に応じてフィルタにより不要な周波数を除去後に周波数分析またはエンべロープ分析を施し、軸受レースに保持器に起因した周波数成分のレベルを予め設定した閾値と比較照合することにより良悪の判別を行い、その判定結果の記録／表示をすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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２】図１の構成をII方向に見た図である。
【図３】スラストころ軸受を測定する測定装置のブロック図である。
【図４】振動測定中のスラストころ軸受の断面図である。
【図５】図５（ａ）は、軌道面に傷がないスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図５（ｂ）は、軌道面に傷があるスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。
【図６】変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【図７】別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【図８】別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
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、１６Ｂ  スラストころ軸受
【図１】
2008145323.tif 000003
【図２】
2008145323.tif 000004
【図３】
2008145323.tif 000005
【図４】
2008145323.tif 000006
【図５】
2008145323.tif 000007
【図６】
2008145323.tif 000008
【図７】
2008145323.tif 000009
【図８】
2008145323.tif 000010