(57)【要約】  【課題】  接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受用のころ及びニードル軸受、並びにそれらを用いたカークーラコンプレッサ、自動車用変速機を提供する。  【解決手段】  端面中央がくぼんだころを保持器に組み込んでニードル軸受を作り、カーエアコン用コンプレッサや自動車用変速機などに使用すると、接触部の面圧が増大するため早期摩耗が生じやすいのに対し、本発明のごとく、端面を平坦化されたころを用いれば、保持器の早期摩耗を抑制できるニードル軸受が提供される。【選択図】  図３
2005069399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころと、前記ころを保持する保持器とからなるニードル軸受用のころにおいて、前記ころの少なくとも一方の端面を平坦としたことを特徴とするニードル軸受用のころ。
【請求項２】
前記少なくとも一方の端面は、旋削加工もしくは研磨加工により平坦とされていることを特徴とする請求項１に記載のニードル軸受用のころ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のニードル軸受用のころを用いたことを特徴とするニードル軸受。
【請求項４】
請求項３に記載のニードル軸受を用いたことを特徴とするカークーラコンプレッサ。
【請求項５】
請求項３に記載のニードル軸受を用いたことを特徴とする自動車用変速機。
【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ニードル軸受用のころ及びニードル軸受並びにカーエアコンのコンプレッサや自動車用変速機に関する。
【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回転板を取り付け、この回転板に対して斜板を傾斜角度可変に取り付けてある。回転板とハウジングの間にはスラスト軸受が配置されている。斜板には，複数のピストンロッドの一端が円周方向等間隔に取り付けてあり、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、ピストンロッドを介してピストンが軸線方向に往復運動し、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）。
【特許文献１】特開２００２−２６６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、カーエアコン用コンプレッサの動作時には、斜板を介して駆動軸は大きな力を受けるので、かかる駆動軸をハウジングに対してスラスト方向に支持するスラスト軸受と、ラジアル方向に支持するラジアル軸受とが必要となる。かかる場合、ニードル軸受は針状の円筒ころを有しているので、軸線方向の厚さが薄く、カーエアコン用コンプレッサに用いることにより、構成をよりコンパクトにすることができる。
【０００４】
しかるに、一般的なカーエアコン用コンプレッサは、クランクの回転による力を、べルトを介して電磁クラッチ経由で回転運動により駆動軸に伝達しており、アイドリングのような低速回転から、加速時のような高速回転まで幅広い回転数の範囲で、しかもコンプレッサの能力も必要に応じて変化するため、回転数と荷重が複雑に組み合わさった状態で運転される。このような環境で使用されるため、当然スラストニードル軸受及びラジアルニードル軸受も同様に高速回転から低速回転、さらには無負荷状態から重負荷状態まで幅広い条件下で動作することになる。そのうえ、軸受の使用部位がカーエアコン用コンプレッサであることから、外部から多量の潤滑剤を供給することもできず、潤滑性確保という観点からも非常に厳しい条件下にあるといえる。
【０００５】
ここで、カーエアコン用コンプレッサのごとき過酷な条件下で使用されたスラストニードル軸受において、保持器ポケット部の早期摩耗が生じる恐れがあることが判明した。これは、スラストニードル軸受においては、その構造上、遠心力が作用したころは、外径方向に押し出されようとするが、それによりころ端面とポケット部の縁とが上記過酷な条件下で接触し、更にころが自転することで、保持器ポケット部を強く削り取ることが理由と考えられる。同様な問題は、自動車用変速機にスラストニードル軸受を用いる場合にも生じうる。
【０００６】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、接触部の摩耗を減少させることができるニードル軸受用のころ及びニードル軸受、並びにそれらを用いたカークーラコンプレッサ、自動車用変速機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】
【０００７】
本発明のニードル軸受用のころは、ころと、前記ころを保持する保持器とからなるニードル軸受用のころにおいて、前記ころの少なくとも一方の端面を平坦としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明者らは、従来のニードル軸受用のころを解析した結果、その形状に摩耗を促進させる特徴があることを見出した。かかる特徴について説明する。
【０００９】
図８は、従来技術によるころの製造方法を説明するための図である。まず、円筒素材Ｓに対して、軸線に直交する方向からカッタＣを押しつけ（図８（ａ）、（ｂ））、切断する。このとき、切断されたころ素材Ｎには、カッタＣに切断されたせん断面Ｎａと、むしり取られたような破断面Ｎｂとが生ずる（図８（ｃ））。このような状態であると、ころせん断時のバリ等が残っているため、保持器の接触部の摩耗を招くので、更に多数のころ素材Ｎを、研磨材Ｐと共にバレルＢ内に入れ、バレルＢを回転させてバレル加工を行い、お互い及び研磨材Ｐと衝突させることで、ころ端面の加工を行っている。
【００１０】
しかしながら、本発明者が、従来技術によるころ端面を調査した結果、保持器の早期摩耗を生じさせるころの端面は、中央がくぼんだ形状或いは斜めに削がれたような形状を有することが判明した。これは、破断面Ｎｂが生じた状態でバレル加工を行った際、ころ同士がぶつかり合って端面が盛り上がり、中央がくぼんだような端面になることが理由と考えられる。本発明者は、このように、端面中央がくぼんだころを保持器に組み込んでニードル軸受を作り、カーエアコン用コンプレッサに使用すると、接触部の形状の悪さに起因して早期摩耗が生じやすくなることを見出したのである。従って、何らかの加工方法を用いて、ころ端面を平坦にすれば、保持器の早期摩耗を招かないニードル軸受用のころが提供されることとなる。
【００１１】
このようなころ端面を加工するには、旋削加工もしくは研磨加工により平坦とされるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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り、図２は、図１の構成をII方向に見た図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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対のスラストニードル軸受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。
【００１５】
本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ａは、複数のころ１６ａと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持する軌道輪１６ｂ、１６ｃと、ころ１６ａを保持する保持器１６ｄとを有している。本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１６Ｂは、複数のころ１６ｅと、これを軸線方向（図１で左右方向）に挟持する軌道輪１６ｆ、１６ｇと、ころ１６ｅを保持する保持器１６ｈとを有している。図３は、スラストニードル軸受１６Ｂの断面図である。
【００１６】
本実施の形態にかかる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。更に、本実施の形態にかか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。
【００１７】
特に、ころ１６ａ、１６ｅ、１５ａ、１５ｅに関しては、円筒素材から切断され、バレル加工を施された後、旋削加工又は研削加工により、その端面を平坦とされている。
【００１８】
スラストニードル軸受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、スラストニードル軸受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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
図４は、変形例にかかるスラストニードル軸受の図３と同様な断面図である。本実施の形態にかかるスラストニードル軸受の保持器１６ｈ’は、図３に示す実施の形態に対して、円盤１６ｈ１’、１６ｈ２’の外周縁側のフランジを省略して、軸線方向に貼り合わせた構成を有している。ころ１６ｅは、図３に示す実施の形態と同様である。
【００２５】
図５は、別な実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機１００の一部断面図である。図５に示す自動変速機１００において、１０個のスラストニードル軸受１０１〜１１０が用いられている。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｊ）は、自動変速機１００に用いられているスラストニードル軸受１０１〜１１０を拡大して示す断面図である。スラストニードル軸受１０１〜１１０は、それぞれころ１０１ａ〜１１０ａと、それを保持する保持器１０１ｂ〜１１０ｂとを有している。
【００２７】
本実施の形態にかかるスラストニードル軸受１０１〜１１０において、ころ１０１ａ〜１１０ａに関しては、円筒素材から切断され、バレル加工を施された後、旋削加工又は研削加工により、その端面を平坦とされている。
【００２８】
本発明者が行った評価試験結果を以下に示す。
供試条件
（１）使用軸受：内径φ４０×外径φ６０×高さ５（ｍｍ）
（２）回転数：８５００ｍｉｎ−１
（３）潤滑油：白灯油
（４）アキシアル荷重：５０Ｎ
（５）試験時間：２００ｈｒ
【００２９】
図７は、試験に供試したころの端面の形状の例を拡大して示す図である。ここでは、従来と同様な製法（具体的には図８に示すようにバレル加工までに留められた）ころと、更に研磨加工の程度を調整して端面のフレ量（図７でＳ）を変えたころを複数種類用意し、以上の供試条件下で摩耗の評価試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2005069399.tif 000003
【００３１】
表１に示すように、ころ端面のフレが５０μｍ以下では摩耗状態が良好であることが確認された。以上より、ころ端面を平坦にする本発明の効果が認められた。
【００３２】
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。本発明は、自動変速機のみならず手動変速機などの自動車用変速機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】スラストニードル軸受１６Ｂの斜視図である。
【図４】変形例にかかるスラストニードル軸受の断面図である。
【図５】別な実施の形態にかかるスラストニードル軸受を含む車両の自動変速機の断面図である。
【図６】車両の自動変速機に用いられるスラストニードル軸受の断面図である。
【図７】試験に供試したころの端面の形状の例を拡大して示す図である。
【図８】従来技術によるころの加工方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
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  スラストニードル軸受
１００  自動変速機
１０４〜１１０  スラストニードル軸受
【図１】
2005069399.tif 000004
【図２】
2005069399.tif 000005
【図３】
2005069399.tif 000006
【図４】
2005069399.tif 000007
【図５】
2005069399.tif 000008
【図６】
2005069399.tif 000009
【図７】
2005069399.tif 000010
【図８】
2005069399.tif 000011