(57)【要約】【課題】貧潤滑環境下においても保持器によりころ中央部が摩耗されることを抑制することができるスラストころ軸受を提供すること。【解決手段】一対の柱部２２は、それぞれ、径方向両柱端部２２ａと、両柱端部間の柱中央部２２ｂとを備え、上記両柱端部の円周方向の対向間（第１対向間）は、ころ両端部をガイドするころのガイド部２４とされ、上記両柱中央部の円周方向対向間（第２対向間）は、第１対向間より大きく設定され、かつ、当該両柱中央部は、ころＰＣＤに対して軸方向両側に位置するころ止め２２ｂ１付き屈曲部２２ｂ２と、両屈曲部同士を連結する複数の連結バー２２ｂ３とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころを保持する複数のポケットを備えた環状の一枚板からなる保持器を有し、ころがレースに挟持された状態で保持器がレースガイドされるスラストころ軸受において、
上記ポケットの周方向間に形成された柱部は、径方向両端に設けた柱端部と、該柱端部間に位置しころＰＣＤを挟んで保持器の軸方向の一方と他方とにそれぞれ形成された屈曲部と、該屈曲部間を連結する連結バーとから構成されるとともに、
上記ポケットにおける径方向両端側の周方向幅がころをガイドする大きさに設定され、かつ、径方向中央部の周方向幅がころ径よりも大きく設定されている、ことを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
上記ポケットの径方向両端側のころのガイド部となる柱部は、ほぼころＰＣＤ上の位置に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
上記ころのガイド部のガイド長さを、ころ長さの１／４以下とした、ことを特徴とする請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
上記ポケットの外径側内面に耐摩耗・非焼付・潤滑性の保護膜をコーティングした、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスラストころ軸受。
【請求項５】
上記保持器は、上記複数のポケットからなるポケット列を径方向複列に有する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスラストころ軸受。
【請求項６】
代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いるコンプレッサの回転部分を支持することに用いる、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エアコン等のコンプレッサ（冷媒圧縮機）の電装部品の回転部分に設置し、この回転部分に加わるスラスト荷重を支持することに適したスラストころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スラストころ軸受は、円周方向放射状かつ等配に配列された複数のころと、全体を環状に作られて複数のころを転動自在に保持する保持器とを備え、この複数のころを軸方向両側からレース（軌道輪）で挟持する構成とされている。このようなスラストころ軸受は近年の使用用途により高温高圧の環境下で用いられるようになっており、従来以上に高い定格容量と安定した軸受性能が要求されてきている。
【０００３】
自動車用エアコンのコンプレッサにおいてはオゾン層破壊防止等の環境問題の観点から、その冷媒としてハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）やハイドロフルオロカーボン（HFC）等の代替フロンを使用し、これに適合したスラストころ軸受が既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記代替フロンは地球温暖化という新たな環境問題があり、オゾン層破壊が無くその上これら代替フロンと比較して地球温暖化効果が極めて低い代替フロンとして自然冷媒である二酸化炭素が使用されようとしている。この二酸化炭素の場合、上記従来の代替フロンのように低圧で液化し易い冷媒とは異なり、液化するには高圧で圧縮液化する必要があるためにコンプレッサ内部の圧力が大きく上昇してくる。そのため、二酸化炭素を代替フロン冷媒として用いるコンプレッサでその内部回転部分の支持に用いるスラストころ軸受においては従来以上に高い定格容量が求められる。
【０００５】
特に、二酸化炭素を冷媒とした場合、コンプレッサ内部の圧力上昇に伴い、スラストころ軸受とコンプレッサ内の各部分との摺動圧や転がり接触圧も必然と大きくなり、それら摺動部分や転がり部分における発熱量も増大して、当該軸受の潤滑油の粘度が低下して貧潤滑環境になる。
【０００６】
なお、コンプレッサ内部では圧縮、膨張が繰り返されることにより、潤滑油も液化、気化が繰り返され、冷媒の混入があるため潤滑油の量が減少するという環境にあるために、一般機械の作動油潤滑に比べて油膜形成状態が悪く、早期に剥離が起こり易い。このようなコンプレッサ環境に、代替フロン系冷媒として二酸化炭素を用いた場合、さらに、その環境が厳しくなり、これに環境の温度上昇が加わると、さらに油膜形成状態が悪化する。
【０００７】
このような貧潤滑環境において従来のスラストころ軸受の課題を図１０ないし図１２を参照して説明する。図１０はスラストころ軸受の保持器の要部の断面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ線に沿うものでころＰＣＤを通る平面断面図、図１２は従来の課題の説明に供するころとレースとを示す図である。
【０００８】
これら図１０，図１１を参照して上記コンプレッサに組み込むスラストころ軸受において、ころ４０を転動自在に保持するポケット４２は、円周方向複数の柱部４４間の空孔により構成されている。そして、この柱部４４はその両柱端部４４１と柱中央部４４２がころＰＣＤ（ころ中心）に対して軸方向両側に位置し、これら両柱端部４４１と柱中央部４４２とは軸方向に傾斜した連結バー４４３で連結されて断面柱形状がＭ形構成になっている。両柱端部４４１と柱中央部４４２それぞれは半径方向に平坦でありそれらにはポケット４２内に突出してころ４０を抜け止めするころ止め４４４が形成されている。
【０００９】
以上の構成を備えたスラストころ軸受においては、コンプレッサ運転中にころ４０は連結バー４４３でガイドされるようになっているために、コンプレッサ内部の上述した貧潤滑環境下では、ころ４０が連結バー４４３との接触で発熱して焼付き、これにより、ころ４０は図１２で示すようにその中央部が環状の凸部４０ａ形状に突出した形状に次第に摩耗されてしまうようになっていた。そのため、このころ中央部の凸部４０ａが相手レース４６の軌道面に過大な面圧で接触してレース表面を剥離４６ａさせてしまうという課題があった。
【特許文献１】特開２００４−３１６９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明により解決すべき課題は、貧潤滑環境下においても保持器によりころ中央部が摩耗されることを抑制することができるスラストころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるスラストころ軸受は、ころを保持する複数のポケットを備えた環状の一枚板からなる保持器を有し、ころがレースに挟持された状態で保持器がレースガイドされるスラストころ軸受において、上記ポケットの周方向間に形成された柱部は、径方向両端に設けた柱端部と、該柱端部間に位置しころＰＣＤを挟んで保持器の軸方向の一方と他方とにそれぞれ形成された屈曲部と、該屈曲部間を連結する連結バーとから構成されるとともに、上記ポケットにおける径方向両端側の周方向幅がころをガイドする大きさに設定され、かつ、径方向中央部の周方向幅がころ径よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によると、例えば、コンプレッサ運転中に一対のレースで挟持されているころは、その両端部が柱部の径方向両端側間でガイドされているとともに、このガイド状態においてはころ中央部は柱部の円周方向中央側に非接触の状態に維持されているために、コンプレッサ内部のような貧潤滑環境下であっても、ころ中央部は柱部との接触で発熱して焼付きを起こすようなことが無くなり、これにより、ころ中央部は摩耗されずに済む。その結果、ころ中央部が相手レースの軌道面に対して適切な面圧で接触することができ、レース表面の剥離といった課題を解決することができるようになる。
【００１３】
上記の場合、軸受使用時のころはポケットの径方向両端側でガイドされるため、ころの傾きを小さくすることができ、回転トルクの損失を低減することができるようになる。
【００１４】
上記の場合、ころのガイド部の長さをころ長さの１／４以下にすることが好ましい。ころのガイド部の長さをこのように設定した場合、ころのガイド部との接触で摩耗されるころ両端部長さが短く済み、ころの負荷容量の低減を抑制することができるようになる。
【００１５】
上記の場合、ポケットのころ端面と接触する径方向端面を凸状の曲率形状とすることが好ましい。このようにポケットのころ端面と接触する径方向端面を凸状の曲率形状とした場合、ころ端面のほぼ中央部で接触するためのトルク増大を低減することができ、より安定した軸受性能を提供することができる。
【００１６】
上記の場合、ポケットの外径側内面に耐摩耗・非焼付・潤滑性の保護膜をコーティングすることが好ましい。このように保護膜をコーティングした場合、ポケット端面ところ端部との接触に対して耐摩耗性、非焼付性、および潤滑性が付与され、より安定した軸受性能を提供することができる。
【００１７】
上記の場合、保持器のポケット列を半径方向複列にすることが好ましい。このようにポケット列を複列構成とした場合、軸受の定格容量を増大することができる。
【００１８】
上記のようにポケット列を複列構成とした場合、内径側列のポケット数を上記外径側列のポケット数より少なくすることが好ましい。このようなポケット数の関係とすると、外径側での負荷容量を内径側のそれよりも大きくすることが可能である。そして、この場合、回転中は回転遠心力により軸受内部の潤滑油が外径側にリッチな状態となるので外径側列のポケット数を増大しても発熱は内径側列ほどには発生しない。
【００１９】
本発明のスラストころ軸受を代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いるコンプレッサの回転部分を支持することに用いることが好ましい。
【００２０】
本出願人は、代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いた自動車エアコンコンプレッサに組み込むスラストころ軸受に対して、従来以上の高い定格容量を得るため、種々の検討を行った。このようなコンプレッサに組み込むスラストころ軸受は、代替フロン系冷媒である二酸化炭素に潤滑油を混合して形成した潤滑油混合冷媒が循環するため、従来の代替フロンよりも高温高圧の貧潤滑環境下におかれる。そのため、従来以上の高い定格容量が求められる一方で、従来以上の高温雰囲気による貧潤滑環境条件下で高い軸受性能が要求される。
【００２１】
本発明のスラストころ軸受は上記構成を備えたから、このようなコンプレッサに組み込まれても、上記説明した通りの高い定格容量と軸受性能を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、貧潤滑環境下においても保持器によりころ中央部が摩耗されることを抑制することができる。その結果、代替フロン系冷媒に二酸化炭素を用いるコンプレッサの回転部分を支持するスラストころ軸受として用いた場合、従来以上の高い定格容量と軸受性能を発揮することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用のスラストころ軸受を詳細に説明する。このコンプレッサは冷媒が二酸化炭素である。また、このコンプレッサへのスラストころ軸受の組み付け状態は図示を略する。図１は同スラストころ軸受の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は同スラストころ軸受の保持器の一部を拡大して示す断面図、図４は図３に示す保持器を平面的に見た図である。図５は実施の形態の作用効果の説明に供する図である。
【００２４】
これらの図を参照して、実施の形態のスラストころ軸受１０は、円環状の保持器１２を備える。保持器１２には円周方向放射状に複数のポケット１４が形成されている。各ポケット１４それぞれに１つずつクラウニング付きのころ１６が収納されている。
【００２５】
保持器１２は、内外径側で同心となっている一対の環状部１８，２０と、両環状部１８，２０間に円周方向等間隔に架設された複数の柱部２２とから構成されている。両環状部１８，２０は、軸方向に延び途中から軸方向反対側に折り返されその折り返し方向に延びた構造をなしている。
【００２６】
ポケット１４は円周方向で隣り合う一対の柱部２２の対向間に形成される空孔により形成されている。この柱部２２は、径方向の柱端部２２ａと、両柱端部２２ａ間の柱中央部２２ｂとにより構成されている。
【００２７】
柱部２２は円周方向で対向する一対の柱端部２２ａの対向間（第１対向間）でころ１６の径方向の各端部１６ａをガイドすることができるころのガイド部２４を構成する。ころのガイド部２４のガイド幅Ｗ１はころ１６がスキューしない幅以下でかつころ１６との接触によりころ１６に必要以上の摩擦回転トルクを与えてレースに対してすべり接触を起こさない幅以上に設定されている。また、ころのガイド部２４のガイド長さＬ１は、ころ長さＬ２の１／４以下にすることがころのガイド部２４ところ１６との接触面積を低減して不要な回転トルクを付与しなくなって好ましい。
【００２８】
柱部２２の柱中央部２２ｂの円周方向幅は柱端部２２ａの円周方向幅より短く設定されている。これにより円周方向で対向する柱中央部２２ｂの円周方向対向間（第２対向間）はころのガイド部２４のガイド幅Ｗ１よりも大きい対向幅Ｗ２となり、柱中央部２２ｂはころ１６のころ中央部１６ｂに非接触となる。
【００２９】
柱中央部２２ｂはころＰＣＤに対して軸方向両側にポケット内に突出してころを抜け止めするころ止め２２ｂ１付きの２つの屈曲部２２ｂ２と、各柱端部２２ａと各屈曲部２２ｂ２とを連結する連結バー２２ｂ３と、両屈曲部２２ｂ２同士を連結する連結バー２２ｂ３と、を有した断面形状を有している。
【００３０】
以上の構成を備えた実施の形態のスラストころ軸受１０においては、コンプレッサ運転中、保持器１２はレースガイドされているとともに、一対のレースで挟持されているころ１６は、その両端部１６ａがころのガイド部２４でガイドされ、このガイド状態においてはころ中央部１６ｂは柱部２２に非接触の状態に維持されている。そのため、コンプレッサ内部のような貧潤滑環境下であっても、ころ両端部１６ａは両柱端部２２ａと接触して多少摩耗するとしても、ころ中央部１６ｂは焼付きを起こすようなことが無い。
【００３１】
そのため、図５で示すように、ころ両端部１６ａはころのガイド部２４との接触で摩耗するとしても、ころ中央部１６ｂは従来のごとく柱部２２で摩耗されずに済み、ころ中央部１６ｂは相手レース１７の軌道面に対して適切な面圧で接触することができ、レース表面の剥離といった問題を引き起こすことはない。
【００３２】
(他の実施の形態)  
なお、図６で示すように、ポケットのころ端面と接触するガイド面となる環状部１８，２０の内面を凸状の曲率形状２８とすることが好ましい。このようにした場合、ころ中央部１６ｂがころのガイド部と接触するためのトルク増大を低減することができ、より安定した軸受性能を提供することができる。
【００３３】
また、図７で示すように、ポケットのころ端面と接触するガイド面に耐摩耗・非焼付・潤滑性の保護膜３０をコーティングすることが好ましい。このように保護膜３０をコーティングした場合、ころのガイド部２４のガイド面ところ両端部１６ａとの接触に対して耐摩耗性、非焼付性、および潤滑性が付与され、より安定した軸受性能を提供することができる。保護膜３０は、軟質金属や固体潤滑剤からなることが好ましい。
【００３４】
軟質金属や固体潤滑剤をコーティングすることにより、当該スラストころ軸受の回転遠心力によりころ１６それぞれの外径側端面が接触するポケット１４の外径側内面の耐摩耗性を向上させることができると共に高い熱放散性による非焼付性の向上ならびに潤滑性の向上が得られる。軟質金属としては銅、銀、金、アルミニウム、錫、亜鉛等、及びこれらの合金を用いることができる。固体潤滑剤としては、黒鉛、酸化鉛、二硫化タングステン、二硫化モリブデン等の軟質金属や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどの高分子樹脂材等がある。軟質金属や固体潤滑剤をコーティングする手段としては、スパッタリング法、蒸着法、またはイオンプレーティグ法等がある。
【００３５】
また、図８、図９で示すように保持器１２に径方向複列にポケット列を設け、各ポケット列それぞれのポケット１４１，１４２に、ころ１６１，１６２を収納し、各列のポケット１４１，１４２を規定する柱部２２１，２２２それぞれを上記実施の形態と同様にすることができる。
【００３６】
内径側列のころ１６１のころ長さを外径側列のころ１６２のころ長さより短くすることにより、内径側列よりも外径側列の負荷容量を増加させることで、ころ外径剥離及び、レース外径側の剥離を防止できる共に、内径側列のころ１６１の差動すべりを減少させ、寿命を向上させることができるようになる。
【００３７】
外径側列のポケット１６２のポケット数を内径側列のポケット１４１のポケット数より大きく設定する。この設定により、外径側列のころ１６２の負荷容量を内径側列のころ１６１よりも大きくすることが可能である。
【００３８】
上記ころ１６１，１６２それぞれにクラウニングが付けられている。また、内径側列のころ１６１のクラウニング形状よりも外径側列のころ１６２のクラウニングを小さくすることにより、内径側列のころ１６１よりも外径側列のころ１６２の接触面圧を抑制することができ、ころ１６１，１６２の外径剥離及び、レース外径側の剥離を防止でき、寿命を向上させることができる。この場合、外径側のころ１６２のみをストレートころとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の縦断面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図３は同スラストころ軸受の保持器の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は図３の平面図である。
【図５】図５は実施の形態の作用効果の説明に供する図である。
【図６】図６は本発明の他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の一部を拡大して示す平面図である。
【図７】図７は本発明のさらに他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の一部を拡大して示す平面図である。
【図８】図８は本発明のさらに他の実施の形態に係る自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の保持器の一部を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は図８の平面図である。
【図１０】図１０は従来の自動車エアコンコンプレッサ用スラストころ軸受の断面図である。
【図１１】図１１は図１０の平面図である。
【図１２】図１２は従来の課題の説明に供する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  スラストころ軸受
１２  保持器
１４  ポケット
１６  ころ
１６ａ  ころ端部
１６ｂ  ころ中央部
１８，２０  環状部
２２  柱部
２２ａ  柱端部
２２ｂ  柱中央部
２２ｂ１  ころ止め
２２ｂ２  屈曲部
２２ｂ３  連結バー
２４  ころのガイド部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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