(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けた斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復摺動させる斜板式圧縮機に組み込まれ、上記回転軸を固定側部材に対してラジアル方向に支持する針状ころ軸受において、
上記固定側部材に固定される薄肉鋼板製のシェル型の外輪と、外輪の軌道面と上記回転軸の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころと、針状ころを円周所定間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器とを備え、
上記保持器の内径面の表面粗さが１．０μｍＲａ以下であり、
上記外輪が両端に内向きの鍔部を有し、該両端の鍔部の軸方向での内面はそれぞれ保持器の端面と対向し、かつ、少なくとも一方の鍔部が軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状を有することを特徴とする斜板式圧縮機用針状ころ軸受。
【請求項２】
上記保持器が、所要の断面形状に成形し、針状ころを収容する複数のポケットを形成した平板状の薄肉鋼板の両端を、相互に溶着して環体とした溶接保持器である請求項１記載の斜板式圧縮機用針状ころ軸受。
【請求項３】
上記外輪の軌道面の表面粗さが０．６３μｍＲａ以下である請求項１記載の斜板式圧縮機用針状ころ軸受。
【請求項４】
上記外輪の外径面両端部の少なくとも一方に、軸受外方側に向かって漸次縮径したテーパ部を設けた請求項１記載の斜板式圧縮機用針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエアコンディショナー等において、作動媒体の吸入・圧縮動作を行う斜板式圧縮機用の針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車で使用されている冷房方式は蒸気圧縮式である。蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁、蒸発器により構成され、この密閉された冷凍サイクル内で作動媒体（冷媒）を循環させ、低熱源（車室内空気）から高熱源（外気）へ熱を移動させて冷房を行うようになっている。
【０００３】
上記の冷凍サイクルの構成要素となる圧縮機として、図５〜図７に例示するような斜板式圧縮機が使用されている。
【０００４】
図５に示す斜板式圧縮機は、回転軸１０に固定した両面傾斜板１１の回転動作によってピストン１２をシリンダ室１３ａ内で軸方向に往復摺動させて冷媒の吸入・圧縮動作を行うタイプ（両斜板タイプ）である。シリンダブロック１３には複数のシリンダ室１３ａが円周等間隔に形成され、各シリンダ室１３ａ内にそれぞれ両頭形のピストン１２が軸方向摺動自在に収容される。斜板１１の両側面とピストン１２の間にはそれぞれシュー１４が介装され、このシュー１４を介して、斜板１１の回転運動がピストン１２の往復運動に変換される。
【０００５】
回転軸１０に動力が入力されると、回転軸１０と斜板１１とが一体となって回転し、その回転が針状ころ軸受１５、１６によって支持される。すなわち、斜板１１（及び回転軸１０）には冷媒の圧縮動作に伴うアキシャル荷重がピストン１２を介して負荷されるので、これをスラスト針状ころ軸受１５によって支持し、回転軸１０（及び斜板１１）のラジアル荷重はラジアル針状ころ軸受１６によって支持する構造になっている。
【０００６】
図６に示す斜板式圧縮機は、回転軸２０に固定した片面傾斜版２１でロッド２４（シューが設けられている。）を介してピストン２２を往復摺動させるタイプ（片斜板タイプ）で、スラスト針状ころ軸受２５とラジアル針状ころ軸受２６で荷重を支持する構造になっている。
【０００７】
図７に示す斜板式圧縮機は、回転軸３０に角度変位可能に取付けた斜板３１でロッド３４（シューが設けられている。）を介してピストン３２を往復摺動させるタイプ（可変容量片斜板タイプ）で、スラスト針状ころ軸受３５とラジアル針状ころ軸受３６で荷重を支持する構造になっている。
【０００８】
上記のような斜板式圧縮機に組み込まれる針状ころ軸受１５、１６（２５、２６、３５、３６）の潤滑は、冷凍サイクルを循環する冷媒中に含まれる潤滑剤によって行われるが、潤滑剤の量が相対的に少なく、また、圧縮機の吸入・圧縮動作により潤滑剤の液化・気化が繰り返されること等から、軸受内部の潤滑条件は厳しい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような斜板式圧縮機において、回転軸をラジアル方向に支持する針状ころ軸受（図５〜図７に示す針状ころ軸受１６、２６、３６）としては、省スペースとコスト低減の点からシェル型針状ころ軸受が多く使用され、通常、内輪を用いずに回転軸の外周面に直接軌道面を設けている。また、保持器は薄肉鋼板製のものが多く使用され、必要に応じて、ころ案内、軸案内の何れかの案内形式を選択している。
【００１０】
上述したように、この種の針状ころ軸受は厳しい潤滑条件下で運転されるため、保持器の案内形式として軸案内を選択した場合、軸受回転時、保持器の内径面が回転軸の外周面と滑り接触することによって、両者の接触部分に偏摩耗が生じ易い傾向にある。一方、保持器の案内形式としてころ案内を選択した場合、設計上は、保持器と回転軸とは非接触になるが、薄肉鋼板製の保持器では寸法公差のばらつきによって、軸受回転時、保持器の内径面が回転軸の外周面と滑り接触し、上記と同様の問題が生じる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、この種のラジアル針状ころ軸受において、保持器と回転軸との滑り接触部分の偏摩耗を抑制すると共に、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めて、軸受寿命を向上させることをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、回転軸に設けた斜板の回転動作によってピストンをシリンダ内で軸方向に往復摺動させる斜板式圧縮機に組み込まれ、回転軸を固定側部材に対してラジアル方向に支持する針状ころ軸受において、固定側部材に固定される薄肉鋼板製のシェル型の外輪と、外輪の軌道面と回転軸の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころと、針状ころを円周所定間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器とを備え、保持器の内径面の表面粗さが１．０μｍＲａ以下であり、外輪が両端に内向きの鍔部を有し、該両端の鍔部の軸方向での内面はそれぞれ保持器の端面と対向し、かつ、少なくとも一方の鍔部が軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状を有する構成を提供する。ここで、「Ｒａ」は、ＪＩＳＢ  ０６０１に規定された中心線平均粗さを表している。
【００１３】
保持器の内径面の表面粗さを１．０μｍＲａ以下とすることにより、回転軸の外周面に対する攻撃性が緩和され、回転軸の外周面の偏摩耗が抑制されると同時に、接触部分の摩擦力が軽減されるので、保持器の内径面自身の偏摩耗も抑制される。また、シェル型外輪の両端に内向きの鍔部を設け、該両端の鍔部の軸方向での内面をそれぞれ保持器の端面と対向させ、かつ、少なくとも一方の鍔部を軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状とすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。
【００１４】
保持器は、薄肉鋼板を絞り成形したものでも良いが、所要の断面形状に成形し、針状ころを収容する複数のポケットを形成した平板状の薄肉鋼板の両端を、相互に溶着して環体とした溶接保持器を使用するのが、製造工程の簡略化の点から好ましい。
【００１５】
外輪の軌道面の表面粗さを０．６３μｍＲａ以下とすることにより、外輪の軌道面と針状ころの転動面との接触部分の適切な油膜形成を確保し、軌道面や転動面のピーリング、スミアリング等の損傷を防止して寿命増大を図ることができる。
【００１７】
さらに、シェル型外輪の外径面両端部の少なくとも一方に、軸受の軸方向外方側に向かって漸次縮径したテーパ部を設けることにより、軸受を固定側部材に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材を傷付ける心配も解消される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、シェル型針状ころ軸受を示している。この針状ころ軸受は、例えば図５に示す斜板式圧縮機において、回転軸１０を固定側部材に対してラジアル方向に回転自在に支持するものである。固定側部材は、図５に示す構成では、シリンダブロック（１３）の内径壁を構成する部材（１３ｂ）であり、この部材（１３ｂ）は通常はアルミ材で形成される。
【００２０】
この針状ころ軸受は、固定側部材（１３ｂ）に圧入固定されるシェル型の外輪１と、外輪１の軌道面１ａと回転軸１０の外周面との間に転動自在に介在する複数の針状ころ２と、針状ころ２を円周等間隔に保持する薄肉鋼板製の保持器３とを備えている。外輪１の両端にはそれぞれ内向きの鍔部１ｂ、１ｃが形成され、これら鍔部１ｂ、１ｃによって針状ころ２及び保持器３が軸方向に抜け止め規制される。
【００２１】
外輪１は、例えばＳＣＭ薄肉鋼板から深絞り成形（カップ状に成形）→カップ底の抜き加工（鍔部１ｂの形成）→熱処理（浸炭処理又は浸炭窒化処理等）→カップ入口部周縁の焼鈍→バレル加工→カップ入口部周縁の折曲加工（鍔部１ｃの形成）という工程を経て、図１に示す形態に完成される。このようにして完成された外輪１の軌道面１ａの表面粗さは、０．６３μｍＲａ以下である。尚、鍔部１ｃの折曲加工は、針状ころ２及び保持器３を軌道面１ａに組み入れた後に行われる。
【００２２】
図２に示すように、保持器３は、針状ころ２を収容する複数のポケット３ａを円周等間隔に備え、ポケット３ａの軸方向両側が環状部３ｂ、円周方向両側が柱部３ｃになった環体である。柱部３ｃは、環状部３ｂからそれぞれ軸方向に連続して延びた軸方向部３ｃ１と、軸方向部３ｃ１からそれぞれ傾斜状に延びた傾斜部３ｃ２と、両側の傾斜部３ｃ２を内径側において軸方向に繋ぐ内径部３ｃ３とを備えている。各ポケット３ａにおいて、相対向する内径部３ｃ３間の円周方向寸法は針状ころ２の直径よりも小さく、そのため内径部３ｃ３がころ落ち止めとして機能する。傾斜部３ｃ２は、軸受回転時、針状ころ２の転動面とピッチ円上で接触する。
【００２３】
保持器３は、例えばＳＰＣ薄肉鋼板からプレス加工（基本断面形状の成形）→ポケット３ａの抜き加工→両端部の溶接（図２に示すＷ部）→熱処理（軟窒化処理）→バレル加工という工程を経て、図２に示す形態に完成される。このようにして完成された保持器３の内径面（内径部３ｃ３の内径面）の表面粗さは１．０μｍＲａ以下である。
【００２４】
図１に示されるように、この実施形態では、保持器３の案内形式としてころ案内を採用している。従って、軸受回転時、保持器３は針状ころ２によって案内され、設計上は回転軸１０の外周面と非接触になるが、寸法公差のばらつき等によって、保持器３の内径面が回転軸１０の外周面と接触する場合も起り得る。しかし、保持器３の内径面は表面粗さが１．０μｍＲａ以下であるため、両者の接触が起こった場合でも、接触部分に偏摩耗が生じにくい。
【００２５】
図３に示す実施形態では、外輪１の一方の端部の鍔部１ｃ’（折曲加工される側の鍔部）が軸受の軸方向外方側に向かってテーパ角θ１をもって開き、かつ、外輪１の一方の端部外径面に軸受の軸方向外方側に向かってテーパ角θ２をもって漸次縮径したテーパ部１ｄが設けられている。テーパ角θ１、テーパ角θ２は、例えば５°程度である。
【００２６】
外輪１の鍔部１ｃ’を上記のようなテーパ形状にすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。また、外輪１の一方の端部外径面に上記のようなテーパ部１ｄを設けることにより、軸受を固定側部材（１３ｂ）に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材（１３ｂ）がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材（１３Ｂ）を傷付ける心配も解消される。尚、外輪１の他方の端部の鍔部１ｂ（深絞り加工される側の鍔部）も上記と同様のテーパ形状にしても良く、また、外輪１の他方の端部外径面にも上記と同様のテーパ部を設けても良い。
【００２７】
上記のような鍔部１ｃ’とテーパ部１ｄは、例えば図４に示すような治具５を用いて同時形成することができる。治具５にはテーパ角θ１をもった底壁５ａとテーパ角θ２をもった周壁５ｂとが設けられており、外輪１（針状ころ２と保持器３が組み込まれている。）又は治具５を回転させながら、外輪１の一方の端部１ｅ（部分的に焼鈍されている。）を治具５に押し込んで行くと、一方の端部１ｅが治具５の周壁５ｂから底壁５ｃに案内されて折れ曲がり、鍔部１ｃ’とテーパ部１ｄが同時に形成される。
【００２８】
尚、本発明は、軸案内形式の針状ころ軸受にも同様に適用することができ、また、組み込まれる斜板式圧縮機の構造は図５、図６、図７に示すものに限定されない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以下に示す効果を有する。
【００３０】
（１）保持器の内径面の表面粗さを１．０μｍＲａ以下とすることにより、回転軸の外周面に対する攻撃性が緩和され、回転軸の外周面の偏摩耗が抑制されると同時に、接触部分の摩擦力が軽減されるので、保持器の内径面自身の偏摩耗も抑制される。また、シェル型外輪の両端に内向きの鍔部を設け、該両端の鍔部の軸方向での内面をそれぞれ保持器の端面と対向させ、かつ、少なくとも一方の鍔部を軸受の軸方向外方側に向かって開いたテーパ形状とすることにより、軸受内部への潤滑剤の流通性を高めることができる。
【００３１】
（２）外輪の軌道面の表面粗さを０．６３μｍＲａ以下とすることにより、外輪の軌道面と針状ころの転動面との接触部分の適切な油膜形成を確保し、軌道面や転動面のピーリング、スミアリング等の損傷を防止することができる。
【００３３】
（３）外輪の外径面両端部の少なくとも一方に、軸受の軸方向外方側に向かって漸次縮径したテーパ部を設けることにより、軸受を固定側部材に圧入する際の同軸度の確保が容易になり、また、固定側部材がアルミ材等の柔らかい材料で形成されている場合は、圧入作業時に固定側部材を傷付ける心配も解消される。
【００３４】
（４）針状ころ軸受の寿命が向上する結果、斜板式圧縮機の吸入・圧縮動作が長期にわたって安定して行われ、その信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係わるシェル型針状ころ軸受を示す断面図である。
【図２】保持器の断面図である。
【図３】他の実施形態に係わるシェル型針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図４】テーパ状の鍔部とテーパ部を形成する一態様を示す断面図である。
【図５】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【図６】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【図７】斜板式圧縮機の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    外輪
２    針状ころ
３    保持器
１０    回転軸
１３ｂ  固定側部材
【図１】
0004408970.tif 000002
【図２】
0004408970.tif 000003
【図３】
0004408970.tif 000004
【図４】
0004408970.tif 000005
【図５】
0004408970.tif 000006
【図６】
0004408970.tif 000007
【図７】
0004408970.tif 000008