(57)【要約】【課題】潤滑性が高く、斜板式圧縮機の駆動軸を支持するのに好適なニードル軸受を提供する。【解決手段】斜板式圧縮機に用いるニードル軸受１０であって、複数の針状ころ１３と、これら複数の針状ころ１３をそれぞれ回転自在に保持する円環形状の保持器１１とを備え、保持器１１の軸方向に対して複数の針状ころ１３それぞれの軸方向が傾斜し、潤滑剤が供給された場合において潤滑剤をポンプ作用によって一定の方向に流動せしめるように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室と、該クランク室内に回転可能に支持された駆動軸と、前記クランク室内で前記駆動軸に連結された斜板と、該斜板の回転に応じて進退するピストン部と、前記駆動軸を支持するラジアル軸受とを備えた斜板式圧縮機に用いられるニードル軸受であって、
複数の針状ころと、該複数の針状ころをそれぞれ回転自在に保持する円環形状の保持器とを備え、前記保持器の軸方向に対して前記複数の針状ころそれぞれの軸方向が傾斜し、潤滑剤が供給された場合において該潤滑剤をポンプ作用によって一定の方向に流動せしめるように構成されていることを特徴とするニードル軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニードル軸受に関し、特に、車両用空調装置の冷凍サイクルに含まれる容量可変タイプ等の斜板式圧縮機における駆動軸を支持するのに用いられるニードル軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ニードル軸受を用いた斜板式圧縮機として、図５，図６，図７に示すものが知られている。
【０００３】
図５に示す斜板式圧縮機１００は、車両用空調装置の容量可変斜板式圧縮機である。斜板式圧縮機１００は、シリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の軸方向一端側に配されたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の軸方向他端に配されたシリンダヘッド１０３とを有している。
フロントハウジング１０２の内側には、シリンダブロック１０１に隣接したクランク室１０４が形成されている。シリンダヘッド１０３の内側には吸入室１０５と吐出室１０６とが形成されている。シリンダブロック１０１には、吸入室１０５及び吐出室１０６に連通するように複数のシリンダボア１０７が設けられている。
【０００４】
斜板式圧縮機１００は、フロントハウジング１０２を貫通してクランク室１０４に延びるように配された駆動軸１１１を有している。駆動軸１１１の一端はセンターボア１０８内でラジアル軸受１１２及びスラスト軸受１１３にて回転可能に支持されている。駆動軸１１１の途中部分は、フロント側ラジアルニードル軸受１１４を介してフロントハウジング１０２に回転可能に支持されている。
クランク室１０４内において、ロータ１１５が駆動軸１１１に一体的に回転するように固定されている。ロータ１１５はフロント側スラストニードル軸受１１６を介してフロントハウジング１０２の軸方向内壁に対向している。ロータ１１５には、斜板１１７がヒンジ機構１１８により連結されている。
【０００５】
各シリンダボア１０７にはピストン１２１が軸方向に往復動可能に挿入されている。ピストン１２１のフロント側端部が斜板１１７の周辺部に摺動機構としてシュー１２３を介して摺動可能に係合している。斜板１１７の回転運動がシュー１２３によってピストン１２１の往復動に変換する。
【０００６】
斜板式圧縮機１００の運転時には、駆動軸１１１が回転駆動し、斜板１１７も軸心の周りで回転する。斜板１１７の回転に従い、シュー１２３を介してピストン１２１がシリンダボア１０７内で往復駆動される。ピストン１２１の往復により、ガス流体を圧縮し吸入室１０５からシリンダボア１０７を通して吐出室１０６に移送する。
【０００７】
クランク室１０４には、フロント側ラジアルニードル軸受１１４やフロント側スラストニードル軸受１１６を潤滑するために潤滑油が貯溜されている。運転時に潤滑油が飛び散り、ラジアル軸受１１４やスラスト軸受１１６に供給される。また、潤滑油の一部は、ガス流体に含まれて冷凍サイクルを循環し、吐出室１０６に至る。吐出室１０６の潤滑油を含むガス流体はその一部がシリンダブロック１０１に形成されたオリフィス通路１２４を通ってクランク室１０４に吐出される。（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６に示す斜板式圧縮機２００は、リアハウジング２０１の内部に、複数のシリンダ２０２が同心円上に等間隔離れて配置されている。シリンダ２０２内にはピストン２０３が摺動自在に配置されている。
フロントハウジング２０４は、リアハウジング２０１に対してＯリングを介して気密配置される。駆動軸２０７は、フロントハウジング２０４及びリアハウジング２０１に、フロント側ラジアルニードル軸受２０８及びリア側ラジアルニードル軸受２０９を介して回転自在に保持されている。
【０００９】
図６に示すように、駆動軸２０７にはプレート２１５が一体に回転するように固定されている。プレート２１５は、フロント側スラストニードル軸受２１６により支持されており、フロント側スラストニードル軸受２１６を介して軸方向の荷重をフロントハウジング２０４で受けつつ、制御圧室２０６内で回転する。駆動軸２０７には通路穴２２８が形成され、この通路穴２２８には、冷媒および冷凍機油を供給するため、フロント側ラジアルニードル軸受側に連通する穴２２９が形成されている。（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図７に示す斜板式圧縮機３００は、シリンダブロック３０１と、シリンダブロック３０１の前端側に位置するフロントハウジング３０２と、後端側に位置するリアハウジング３０３とを備えている。シリンダブロック３０１とフロントハウジング３０２とによって形成されるクランク室３０６内には、駆動軸３０７が収容されている。駆動軸３０７は、フロント側ラジアルニードル軸受３０８によってフロントハウジング３０２に支持され、リア側ラジアルニードル軸受３０９によってシリンダブロック３０１に支持されている。シリンダブロック３０１には駆動軸３０７を囲むように位置に複数個のボア３１０が設けられ、各ボア３１０にはピストン３１１がそれぞれ往復動可能に嵌挿されている。
【００１１】
図７に示すように、クランク室３０６内において、駆動軸３０７にはロータ３１２がフロントハウジング３０２との間にフロント側スラストニードル軸受３１３を介して同期回転可能に結合されている。
フロントハウジング３０２に形成された軸孔３２６内には、駆動軸３０７の露出端を液密に封止するシール３２７が配設されている。シール３２７の後方、つまり軸孔３２６のクランク室側後端部にフロント側ラジアルニードル軸受３０８が並設されている。シール３２７の密封側に位置する軸孔３２６からフロントハウジング３０２の外郭方向へ延び、さらに該フロントハウジング３０２，シリンダブロック及びリアハウジング３０３の各外郭部を順次軸方向に貫通して、吸入孔３２８に接続する抽気通路３２９が設けられている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−０５０１５６号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９５７５８号公報
【特許文献３】
特開平１１−２９４３２３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の各斜板式圧縮機において、フロント側ラジアルニードル軸受１１４，２０８，３０８は、フロント側に圧縮反力のスラスト荷重を負荷しながら回転を支持する機能を有している。また、フロント側スラストニードル軸受１１６，２１６，３１３は、フロント側にモーメント荷重を負荷しながら回転を支持する機能を有している。
【００１４】
図８は、上記従来のニードル軸受の構成を説明する概略断面図を示す。図９は、図８に示すニードル軸受の保持器を示す断面図である。
図８に示すように、ニードル軸受１５０は、外輪１５１と、外輪１５１の内周側に配された保持器１５２と、保持器１５２に設けられた複数個のポケット１５３内に転動自在に保持された針状ころ１５４とから構成されている。外輪１５１の軸方向両端部には、鍔部１５１ａ，１５１ａが形成されている。複数個の針状ころ１５４は、保持器１５２のポケット１５３により、保持器１５２と外輪１５１との間に保持される。
図９に示すように、保持器１５２においてポケット１５３は、保持器１５２における軸中心線（軸方向中心線）ａと平行にポケット中心線ｂが配されている。そのため、複数個の針状ころ１５４は、軸方向に平行に配されて外輪１５１及び保持器１５２に対して相対的に回転しながら駆動軸を支持する。
【００１５】
このようなニードル軸受１５０を用いたカーエアコン用コンプレッサは、ニードル軸受１５０の潤滑において、冷媒（Ｒ１３４ａ）に混合させた冷凍機油（ＰＡＧ）を用いて潤滑される。冷凍機油は、冷媒にミスト状に混合されており、軸受に対しては混合気として流入させることにより供給される。
【００１６】
上記のように、従来のニードル軸受１５０を用いた軸受の潤滑の目的で種々の工夫がなされているが、冷凍機油と冷媒の混合気はポンプ等の圧送機器にて圧送されるわけではないので、潤滑油の供給が安定的に行われないという点で改善の余地があった。
また、上記の斜板式圧縮機において、前端側に配されるフロント側ラジアルニードル軸受とシール等との間に導かれた潤滑剤は、フロント側ラジアルニードル軸受の回転による遮断効果（エアカーテン）の影響を受ける。すると、潤滑剤がフロント側ラジアルニードル軸受内に流入／貫通しづらくなるため、後端側に配されるリア側のスラストニードル軸受に十分な潤滑剤を供給することができない点で改善の余地があった。
さらに、リア側スラストニードル軸受において、内径から外径へ向かう潤滑剤の流れ（ポンプ作用）が生じるが、内径側に潤滑剤が順次供給されないと、軸受内部に溜まった潤滑剤まで外部に流れ出る。このため、軸受内部で潤滑剤が枯渇する点で改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、潤滑性が高く、斜板式圧縮機の駆動軸を支持するのに好適なニードル軸受を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、クランク室と、該クランク室内に回転可能に支持された駆動軸と、前記クランク室内で前記駆動軸に連結された斜板と、該斜板の回転に応じて進退するピストン部と、前記駆動軸を支持するラジアル軸受とを備えた斜板式圧縮機に用いられるニードル軸受であって、複数の針状ころと、該複数の針状ころをそれぞれ回転自在に保持する円環形状の保持器とを備え、前記保持器の軸方向に対して前記複数の針状ころそれぞれの軸方向が傾斜し、潤滑剤が供給された場合において該潤滑剤をポンプ作用によって一定の方向に流動せしめるように構成されていることを特徴とするニードル軸受により達成される。
【００１８】
上記構成のニードル軸受は、転動体である針状ころが保持器周方向に対して傾斜した状態で転動する。つまり、斜板式圧縮機の駆動軸を支持する状態で、斜板式圧縮機を駆動させると、針状ころが駆動軸の外周面周方向に対して傾いて公転する。すると、ニードル軸受に供給された潤滑剤は、ポンプ作用によって駆動軸に対して前端側から後端側又は後端側から前端側へ一定に流れる。このとき、ニードル軸受の保持器を、潤滑剤が前端側から後端側へ流れるように設ければ、従来において潤滑剤が供給されにくい後端側のニードル軸受及び斜板式圧縮機の所定箇所に安定して供給することができる。
【００１９】
また、上記のニードル軸受において、針状ころの軸方向（針状ころが転動する際の回転軸となる軸の方向）が駆動軸の軸方向に対して傾斜（スキュー）することにより、針状ころに軸力が発生する。
斜板式圧縮機のうち可変容量タイプでは、リア側軸端部に配されたばねにより、駆動軸をフロント側に予圧している。可変容量タイプの斜板式圧縮機は、斜板室とピストン室との圧力差により斜板角を変動させているので、低容量運転すなわち斜板角が小さくなるときに、リア方向への力が作用する。このとき、駆動軸全体がリア側へ移動しないようにばねによって抑えている。可変容量タイプの斜板式圧縮機に上記のニードル軸受を用いれば、予圧方向とスキューによる軸力の方向とは同じになるため、リア端部のばねを省略することができる。
斜板式圧縮機における軸受への入力荷重は、ピストンが往復運動する際の圧縮圧力であり、スラスト荷重とモーメント荷重である。前段のニードル軸受は、モーメント荷重を支持しているが、スラスト荷重を支持している後段のニードル軸受と比較すると、それほど大きい荷重ではない。
したがって、本発明にかかるニードル軸受は斜板式圧縮機の駆動軸を支持するのに好適であり、潤滑性をより一層向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるニードル軸受の第１の実施形態を示す断面図である。図２は、図１の保持器を用いた説明図である。
図１に示すように、本実施形態のニードル軸受１０は、円環形状に形成された保持器１１と、保持器１１の外周側に配された外輪１４とを備えている。外輪１４は、軸方向両端部には内径側に立設する鍔部１４ａが設けられている。保持器１１には、円周方向に沿って等間隔で複数個形成されたポケット１２が形成されている。
本実施形態において、複数個のポケット１２が、軸受軸方向に対し傾斜して配されている。各ポケット１２には、針状ころ１３が外輪２１との間に転動自在に配される。
【００２１】
本実施形態のニードル軸受は、斜板式圧縮機に備えられる。この斜板式圧縮機は、クランク室と、このクランク室内に回転可能に支持された駆動軸と、クランク室内で駆動軸に連結された斜板と、斜板の回転に応じて進退するピストン部と、駆動軸を支持するラジアル軸受及びスラスト軸受とを備えた斜板式圧縮機である。本発明にかかるニードル軸受が適用される斜板式圧縮機の構造は、図５，図６，図７に示したものと同様であるため、説明を省略する。
【００２２】
図２において、従来の保持器に形成されたポケット１５３を２点鎖線で示し、説明のため本実施形態のニードル軸受のポケット１２と重ね合わせた状態としている。図２に示すように、ポケット１５３の中心線ｄ１は保持器１１の軸方向（保持器１１の回転軸の軸方向）に対して平行である。これに対して、本実施形態のポケット１２の中心線ｄ２は、ポケット１５３の中心線ｄ１に対して所定の角度Ａだけ傾斜している。つまり、ポケット１２は、その中心線ｄ２が保持器１１の軸方向に対して傾斜するように形成されている。なお、図示しない他のポケットについても同様に傾斜した状態で形成されている。このため、ポケット１２それぞれに針状ころを配してニードル軸受を回転させた際には、針状ころ１３は、それぞれ軸受の軸方向に対して傾斜した状態で転動する。
【００２３】
本実施形態において、ポケット１２には、針状ころ１３が駆動軸の回転方向に対してリア側が遅れる方向に傾斜するように配置される。斜板式圧縮機の運転時において駆動軸が回転すると、針状ころ１３が傾斜した状態で転動することにより、駆動軸に軸力が発生する。
一般に、可変容量タイプの斜板式圧縮機において、リア側軸端部に配されたばねによって駆動軸がフロント側に予圧される。ここで、可変容量タイプの斜板式圧縮機は、斜板室とピストン室との圧力差により斜板角を変動させる構成である。そして、低容量で運転する場合には斜板角が小さくなり、駆動軸にはリア方向への力が作用する。このとき、駆動軸がリア側へ移動しないようにばねによって付勢されている。
上記の斜板式圧縮機の駆動軸において、上記予圧の方向と針状ころの傾斜による軸力の方向とは同じであるため、リア端部にばねを設けなくても予圧を付与することができる。
【００２４】
斜板式圧縮機の駆動軸を支持する軸受への入力荷重は、ピストンが往復運動する際の圧縮圧力であり、スラスト荷重とモーメント荷重である。前段のニードル軸受は、モーメント荷重を支持しているが、スラスト荷重を支持している後段のニードル軸受と比較すると、それほど大きい荷重ではない。
【００２５】
図３は、本発明にかかる斜板式圧縮機の運転時において、ニードル軸受の針状ころと駆動軸とが回転している状態を模式的に表した説明図である。
図３に示すように、斜板式圧縮機の駆動軸Ｓが矢印Ｒ１方向に回転すると、駆動軸Ｓを支持するニードル軸受の針状ころ１３が矢印Ｒ２方向に回転しつつ、駆動軸Ｓの外周側を矢印Ｒ方向に転動する。このとき、駆動軸Ｓは針状ころ１３から駆動軸Ｓの回転方向とは反対方向であるＦ方向（図３において左側向き）に摩擦力を受けることになる。
【００２６】
図４は、本発明にかかるニードル軸受における針状ころと駆動軸との摩擦及び潤滑油の流れを模式的に表した説明図である。
図４において、針状ころ１３を外輪１４（図１参照）側からみた状態である。本実施形態において、図４中の左方側が斜板式圧縮機のフロント側で、図４中の右方側がリア側である。本図において図示しない駆動軸は矢印Ｙ方向に回転している状態である。針状ころ１３はリア側が遅れるように矢印Ｘ方向に向かって転動する。言い換えれば、針状ころ１３のリア側端部がフロント側端部より転動する方向側に傾いている状態で転動するように針状ころ１３が配列されている。図４の矢印Ｚは、駆動軸においてフロント側の向きに生じるスラスト力を示している。
【００２７】
潤滑剤がフロント側から流入すると、傾斜した状態で針状ころ１３が転動することによりポンプ作用が発生し、潤滑剤が、図４中の矢印Ｌで示すように、フロント側からリア側に円滑に流れる。
【００２８】
また、本実施形態のニードル軸受を斜板式圧縮機のフロント側ラジアルニードル軸受（例えば、図５の１１４）に適用した場合、上記ニードル軸受のリア側はスラストニードル軸受の内周部に連通しており、この内周部にも潤滑剤を安定して供給することができる。このため、ラジアル軸受及びスラスト軸受の摩耗粉などを洗浄作用により洗い流すことができる。また、このときに潤滑剤が発熱量の一部を持ち去ることによって軸受温度を低下させることができる、さらに、潤滑量が増えることによる油膜形成の性能を向上させることができる。
【００２９】
針状ころ１３が傾斜することにより、駆動軸に作用するスラスト力（図４の矢印Ｚ）は、駆動軸にばねによって予め付与されている力と同じ方向である。したがって、本実施形態のニードル軸受を図６に示す可変容量タイプの斜板式圧縮機２００に適用すれば、ばね２１９を設ける必要がない。
また、上記スラスト力は、後端側のラジアルニードル軸受２０９で支持され、後端側のラジアルニードル軸受２０９はピストンの圧縮反力も支持している。このため、スラスト力と圧縮反力が互いに打ち消しあう。また、駆動軸１５のリア端部に設けている予圧ばねを省略することもできるので、その場合には、部品点数の減少を図ることができる。
【００３０】
また、斜板式圧縮機は、エンジンの動力によって駆動されため回転方向が一定であり、傾斜させる向きも容易に決定される。そして、特にニードル軸受がシェル形の場合に、圧入方向が規定されているため、ニードル軸受を斜板式圧縮機に組み込む際に、組み込み方向違い等を発生することがない。このため、組み込み方向違いによって生ずる工数やコストの増大を回避することができる。
【００３１】
以上説明したように、本発明にかかるニードル軸受は、クランク室と、該クランク室内に回転可能に支持された駆動軸と、前記クランク室内で前記駆動軸に連結された斜板と、該斜板の回転に応じて進退するピストン部と、前記駆動軸を支持するラジアル軸受とを備えた斜板式圧縮機に用いられ、複数の針状ころと、該複数の針状ころをそれぞれ回転自在に保持する円環形状の保持器とを備え、前記保持器の軸方向に対して前記複数の針状ころそれぞれの軸方向が傾斜し、潤滑剤が供給された場合において該潤滑剤をポンプ作用によって一定の方向に流動せしめるように構成されていることを特徴とする。
【００３２】
上記構成のニードル軸受によれば、斜板式圧縮機の駆動軸を配するように前端側に配し、ニードル軸受における保持器のポケットが軸受軸方向に対し傾斜して配されることができる。こうすれば、前端側のニードル軸受において、針状ころが駆動軸に対して傾いて転動する。すると、供給された潤滑剤が、ポンプ作用によって針状ころの転動により巻き込まれながら後端側のニードル軸受側に導出される。このため、後端側のニードル軸受への潤滑剤の供給が確実に行われる。つまり、本発明にかかるニードル軸受を斜板式圧縮機の前端側のラジアルニードル軸受に適用すれば、滑剤剤の供給源から前端側のラジアルニードル軸受を介して後端側のラジアルニードル軸受へ向かう一連の潤滑剤の流れが形成される。したがって、後端側のラジアルニードル軸受に安定して潤滑剤を供給することができる。
【００３３】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、保持器の形式、針状ころの形状、ポケットの形状については、上記実施形態のものに限定されない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潤滑性が高く、斜板式圧縮機の駆動軸を支持するのに好適なニードル軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるニードル軸受の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の本発明にかかる構造と従来の構造との比較をするための説明図である。
【図３】本発明にかかるニードル軸受の針状ころと駆動軸との接触箇所を模式的に表した説明図である。
【図４】本発明にかかるニードル軸受の針状ころと駆動軸との摩擦及び潤滑油の流れを模式的に表した説明図である。
【図５】従来のニードル軸受を用いた斜板式圧縮機の断面図である。
【図６】従来のニードル軸受を用いた斜板式圧縮機の断面図である。
【図７】従来のニードル軸受を用いた斜板式圧縮機の断面図である。
【図８】従来のニードル軸受の断面図である。
【図９】図８に示したニードル軸受に用いた保持器の断面図である。
【符号の説明】
１０                      ニードル軸受
１１                      保持器
１２                      ポケット
１３                      針状ころ
１４                      外輪
【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】
2004197778.tif 000009
【図８】
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【図９】
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