(57)【要約】【課題】保持器のポケットにかかる応力を軽減することにより保持器の破損を回避し軸受寿命の延長化を図ることができるニードル軸受を提供すること。【解決手段】外輪１１と、外輪１１の内周面を転動する複数のニードルローラ１４と、複数のニードルローラ１４を一定の間隔で転動自在に保持する複数のポケット１３が形成された保持器１２と、を備えたニードル軸受１０であり、保持器１２が、ポケット１３同士の間に配され、軸方向に沿った断面において中央部が径方向内方に凹むように形成された柱部１５と、柱部１５の軸方向端部に配された側板部１７とを備え、側板部１７における軸方向寸法をＬ１とし、柱部１５における側板部１７側端部の周方向寸法をＬ２としたとき、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２の関係が成り立つ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、前記外輪の内周面を転動する複数のニードルローラと、前記複数のニードルローラを一定の間隔で転動自在に保持する複数のポケットが形成された保持器と、を備えたニードル軸受であって、
前記保持器が、前記ポケット同士の間に配され、軸方向に沿った断面において中央部が径方向内方に凹むように形成された柱部と、前記柱部の軸方向端部に配された側板部と、を備え、
前記側板部における軸方向寸法をＬ１とし、前記柱部における前記側板部側端部の周方向寸法をＬ２としたとき、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２の関係が成り立つ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、例えば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傾斜式圧縮機においてエンジンの動力により回転す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】
図７、８及び９は、従来のニードル軸受を示している。
図７に示すように、ニードル軸受５０は、外輪５１と、外輪５１の内周側に外輪５１と相対回転自在に配された保持器５２と、保持器５２に設けられた複数のポケット５３の内部に転動自在に保持されたニードルローラ５４と、からなる。外輪５１の軸方向両端部には、鍔部５１ａ，５１ａが形成されている。複数のニードルローラ５４は、保持器５２のポケット５３により、保持器５２と外輪５１との間に保持される。
保持器５２は、金属製板部材に打ち抜き加工および曲げ加工をすることにより成形される。そして保持器５２は、断面の形状が略Ｍ字状の、いわゆるＭ型保持器である。保持器５２には、その剛性を向上せしめるため、円環形状の本体部５６の軸方向中央部を半径方向に押し曲げてなる柱部５５が形成され、また、軸方向両端部を半径方向に押し曲げ加工することで側板部５７，５７が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５２７３号公報（図４など）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、ニードル軸受において、保持器の側板部を上述の如く押し曲げ加工することは、ラジアル方向の剛性向上に効果がある。
しかし、従来のニードル軸受５０において、保持器５２の側板部５７が、押し曲げ加工されることによって、側板部５７の板厚が保持器５２における他の箇所の板厚に比して薄くなり、側板部５７の角部分５８の板厚が、他の箇所の板厚よりも更に薄くなっている。このため、図８に示すように、柱部５５は、周方向の変形に対する剛性が低くなり、ニードル軸受の駆動中に、ニードルローラ５４より周方向に荷重Ｆを受けて、図８中に２点破線で示すように変形し、ポケット５３の角部５９に高い応力がかかることになり、破損に至ることがある。
そこで、側板部５７の周方向の荷重に対する断面二次モーメントを上げることにより、ポケット５３の角部５９に作用する応力を軽減するようにすることも考えられている。しかし、本体部５６に対して側板部５７が鋭角に折り曲げられているため、側板部５７の断面二次モーメントを上げることによる応力低減の効果が小さかった。
【０００５】
また、ポケット５３の軸方向端面６０から荷重Ｆがかかる点ａまでの距離Ｌａを短くすることにより、柱部５５にかかるモーメントが小さくなってポケット５３の角部５９にかかる応力を下げることができるが、ニードルローラ５４の動きが不安定になるため、短くすることは好適ではない。
ここで、保持器５２全体の板厚を厚くすることにより、ポケット５３の角部５９にかかる応力を低減することも考えられるが、ニードル軸受５０全体の重量が増加するばかりか、コストアップになってしまうことを理由に好ましくない。
側板部５７の軸方向寸法Ｌｂを長くすることにより、変形が抑えられてポケット５３の角部５９にかかる応力が低下するが、側板部５７の軸方向寸法Ｌｂとニードルローラ５４の長さとはトレードオフの関係にあるため、側板部５７の軸方向寸法Ｌｂを長くすることができなかった。
【０００６】
さらに、図９に示すように、側板部５７をＳ字形状に湾曲して成形することにより断面二次モーメンントを上げた場合、有限要素法解析の結果、剛性のバランスがくずれて、ポケット５３の角部５９にかかる応力がかえって増加するということがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器のポケットにかかる応力を軽減することにより保持器の破損を回避し軸受寿命の延長化を図ることができるニードル軸受を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、外輪と、前記外輪の内周面を転動する複数のニードルローラと、前記複数のニードルローラを一定の間隔で転動自在に保持する複数のポケットが形成された保持器と、を備えたニードル軸受であって、前記保持器が、前記ポケット同士の間に配され、軸方向に沿った断面において中央部が径方向内方に凹むように形成された柱部と、前記柱部の軸方向端部に配された側板部と、を備え、前記側板部における軸方向寸法をＬ１とし、前記柱部における前記側板部側端部の周方向寸法をＬ２としたとき、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２の関係が成り立つことを特徴とするニードル軸受によって達成される。
【０００９】
上記ニードル軸受は、軸方向柱部の端部に配された側板部の軸方向寸法Ｌ１が、柱部の側板部側における周方向寸法Ｌ２に対して、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２に設定された保持器が用いられる。
こうすれば、保持器の側板部が押し曲げ加工されて成形されていても、柱部の周方向の変形に対する剛性が低くならず、運転中に、柱部がニードルローラより周方向に荷重を受けてポケットに高い応力がかかることがなくなり、保持器が破損することを回避することができる。このため、軸受寿命の延長化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４を参照して、本発明に係る一実施形態であるニードル軸受（以下、軸受ともいう。）を説明する。
図１は本発明のニードル軸受の一実施形態を示す断面図、図２は図１に示すニードル軸受に用いられるＭ型保持器（以下、保持器という。）の要部断面図、図３は図２に示す保持器のＡ−Ａ線断面図、図４は図２に示す保持器を内周側から見た外観図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態のニードル軸受１０は、内周面に軌道面が形成された円環状の外輪１１と、上記軌道面を周方向に一定の間隔をおいて転動する複数のニードルローラ１４と、複数のニードルローラ１４のそれぞれを上記間隔で転動自在に保持する複数のポケット１３が形成された保持器１２とを備えている。
【００１２】
外輪１１の軸方向両端部には、鍔部１１ａ，１１ａが内周側に突設するように形成されている。
ニードルローラ１４は、１４個または１５個選択され、保持器１２のポケット１３により、保持器１２と外輪１１との間に保持される。こうして、ニードル軸受１０は、ニードルローラ１４の内周側に挿通される図示しない駆動軸等を支持することができる。
【００１３】
保持器１２は、金属製板部材に打ち抜き加工および曲げ加工をすることにより成形される。また、保持器１２は、円環形状の本体部１６を有し、その剛性を上げるため、本体部１６の両端部に、半径方向に断面視Ｌ字形になるように押し曲げ加工された側板部１７，１７が形成されている。
なお、保持器１２は、プレス加工のみならず、溶接加工や削り加工によって成形されていてもよい。
【００１４】
図２に示すように、保持器１２は、本体部１６の周方向にポケット１３を複数区画する柱部１５を有している。柱部１５は、本体部１６の側板部１７側に配されていて周方向寸法が長い長寸部（側板部側端部）１５ａと、本体部１６の軸方向中央部に配されていて長寸部１５ａよりも周方向寸法が短い短寸部１５ｂとを有する。短寸部１５ｂは、図２に示すような軸方向に沿った断面において、軸方向両側の長寸部１５ａに対して径方向内方側に曲がって凹むように形成されている。
ここで、側板部１７は、その軸方向寸法がＬ１に設定されている。
【００１５】
図３に示すように、柱部１５の長寸部１５ａは、その周方向寸法がＬ２となるように構成されている。また、柱部１５の短寸部１５ｂは、その周方向寸法がＬ３となるように構成されている。
【００１６】
図４に示すように、ニードル軸受１０の回転時には、保持器１２の柱部１５がニードルローラ１４より周方向に荷重Ｆを受ける。このとき、この荷重Ｆは、ポケット１３の軸方向端面１３ａから距離Ｌｃだけ離れた位置ｂに集中してかかる。
【００１７】
本実施形態において、ニードル軸受１０は、保持器１２の側板部１７の軸方向寸法Ｌ１と、柱部１５の長寸部１５ａの周方向寸法Ｌ２とが、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２を満たすように構成されている。
これにより、ニードルローラ１４からポケット１３の位置ｂに荷重Ｆがかかる場合に、角部１３ｂに応力が生じても、柱部１５の周方向に対する剛性が高くなっているため、保持器１２の柱部１５が周方向に変形することを防止できる。このため、保持器１２の破損が回避され、軸受寿命の延長化を図ることができる。
【００１８】
【実施例１】
本発明の効果を確認するため、下記のような試験を行った。本実施例において、上記実施形態と同様の構成を有するニードル軸受を使用し、有限要素法により、側板部の軸方向寸法をＬ１とし、柱部における長寸部の周方向寸法をＬ２として、ポケットの角部に生ずる応力との関係を調べた。また、軸受の寿命式を用いて、側板部の軸方向寸法Ｌ１並びに柱部の長寸部の周方向寸法Ｌ２と軸受寿命との関係を調べた。
（ニードル軸受の仕様）
内輪軌道径：φ１８ｍｍ
外輪軌道径：φ２５．５ｍｍ
軸受幅：（保持器軸方向寸法）３１ｍｍ
ニードルローラ数：１５個
（試験条件）
保持器の板厚は均一で０．９ｍｍ、柱部は軸方向２箇所にニードルローラより１００Ｎの荷重を受けるものとし、側板部の軸方向寸法Ｌ１を変更して計算を行なった。
（計算条件）
側板部の長さにかかわらず、保持器軸方向寸法及びポケットの軸方向端面から荷重がかかる位置ｂまでの距離Ｌｃは一定とした。この結果を図５に示す。
【００１９】
図５は、横軸を側板部の軸方向寸法Ｌ１と柱部の長寸部の周方向寸法Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２とし、縦軸を、比Ｌ１／Ｌ２に対する、ポケットの軸方向端面から側板部１７までの間に円筒部１７ａがない場合にポケットの角部に生ずる応力を１としたときの応力比、及び、ポケットの端面から側板部１７までの間に円筒部１７ａがない場合において軸受寿命を１とした時の軸受寿命比を示すグラフである。
【００２０】
図５に示すように、側板部の軸方向寸法Ｌ１と、柱部の長寸部の周方向寸法Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２の値が０．４付近までの間は、応力が急激に下がり、比Ｌ１／Ｌ２の値が０．４となるとき応力比が０．７程度となる。これは、側板部の軸方向寸法Ｌ１を大きくしたことにより、円筒部を含む側板部の剛性が上がったためである。比Ｌ１／Ｌ２の値が１．０の近傍において応力比の低下が小さくなっており、これは円筒部１７ａを含む側板部１７の剛性が上がってきたのに対して、柱部１５の長寸部１５ａの剛性が相対的に低下したためである。
【００２１】
【実施例２】
次に、上記実施例１で使用したニードル軸受において、ニードルローラの数を１５個から１４個に減らし、それに伴い、柱部１５において、長寸部１５ａの周方向寸法Ｌ２の値と短寸部１５ｂの周方向寸法Ｌ３の値とをそれぞれ変更した。そして、有限要素法により、側板部１７の軸方向寸法Ｌ１並びに柱部１５の長寸部１５ａの周方向寸法Ｌ２と、ポケット１３の角部１３ｂに生ずる応力との関係を調べるとともに、軸受の寿命式を用いて、側板部１７の軸方向寸法Ｌ１並びに柱部１５の長寸部の周方向寸法Ｌ２と軸受寿命との関係を調べた。ニードル軸受の仕様、試験条件、計算条件は、実施例と同一に設定した。この結果を図５に示す。
【００２２】
図５に示すように、ニードルローラの数が変更されても、比Ｌ１／Ｌ２の値と応力比との関係を表すグラフに変動がないことがわかった。また、ニードルローラの数を減らせば、ポケット１３の角部１３ｂに生ずる応力は下がるが、軸受寿命は短くなることがわかった。
【００２３】
続いて、上記実施例１及び２の結果に基づいて、横軸に軸受寿命比をとり、縦軸に応力比をとったグラフを図６に示す。
図６に示すように、ニードルローラ１４が１５個である場合と、ニードルローラが１４個の場合との応力比は交差しており、交点をａ点とすると、ａ点より右側では、ニードルローラが１５個の方が応力比は低く、ａ点より左側では、ニードルローラが１４個の方は応力比が低くなっている。ａ点での、側板部の軸方向寸法Ｌ１と柱部１５の長寸部１５ａの周方向寸法Ｌ２と、の比Ｌ１／Ｌ２の値を読み取ると、ニードルローラが１５個の場合は、０．９であり、ニードルローラが１４個の場合は、０．４である。
【００２４】
上記ニードル軸受１０において、図６に示すａ点を基準にして考えると、ポケット１３の角部１３ｂに生ずる応力比を軽減する場合に、Ｌ１＞０．９Ｌ２とするよりは、ニードルローラの数を減らして、ニードルローラの全長を長くする方が軸受寿命は長くなる。一方、上記ニードル軸受１０において、軸受寿命を長くする場合に、Ｌ１＜０．４Ｌ２とするよりは、ニードルローラの数を増やして、ニードルローラの全長を短くする方がポケットの角部に生ずる応力は小さくなる。
以上により、側板部の軸方向寸法Ｌ１と柱部の長寸部の周方向寸法Ｌ２との関係を、０．４Ｌ２≦Ｌ１≦０．９Ｌ２とすることにより、ポケットの角部に生ずる応力を軽減し、軸受寿命を延長することができることがわかった。
【００２５】
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、改良などが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持器のポケットにかかる応力を軽減することにより保持器の破損を回避し軸受寿命の延長化を図ることができるニードル軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるニードル軸受の断面図である。
【図２】図１に示したニードル軸受に用いられる保持器の要部断面図である。
【図３】図２に示した保持器のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示した保持器を内周側から見た外観図である。
【図５】側板部の軸方向寸法と柱部の周方向寸法との比に対する、ポケットにおける応力比並びに軸受寿命比の関係を示すグラフである。
【図６】軸受寿命比に対する応力比の関係を示すグラフである。
【図７】従来のニードル軸受の断面図である。
【図８】従来のニードル軸受の部分拡大図である。
【図９】従来のニードル軸受の部分断面図である。
【符号の説明】
１０  ニードル軸受
１１  外輪
１２  保持器
１３  ポケット
１４  ニードルローラ（転動体）
１５  柱部
１７  側板部
【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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【図９】
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