(57)【要約】【課題】運転時の振動及び騒音を十分に低減できるニードル軸受を実現する。【解決手段】各ニードル１４の少なくとも軸方向両端寄り部分に、超仕上加工によるクラウニング部を設ける。このクラウニング部の真円度を、少なくとも有効クラウニング長さの全範囲に亙り、（Ａ）に示す様に、０．５μｍ以下とする。（Ｂ）に示す様な、従来構造に比べて、運転時に発生する振動及び騒音を低く抑えられる。【選択図】図３
2012215255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心である１対の軌道面同士の間に複数本のニードルを転動自在に設けて成るニードル軸受に於いて、これら各ニードルの少なくとも軸方向両端寄り部分に、超仕上加工によるクラウニング部が設けられており、このクラウニング部の真円度が、少なくとも有効クラウニング長さの全範囲に亙り、０．５μｍ以下である事を特徴とするニードル軸受。
【請求項２】
前記１対の軌道面が、それぞれが円筒面状である内輪軌道及び外輪軌道であり、前記各ニードルがこれら内輪軌道と外輪軌道との間の円筒状空間内に、互いに平行に設けられている、請求項１に記載したニードル軸受。
【請求項３】
前記１対の軌道面が、それぞれが回転中心に対し直角方向に存在するスラスト軌道面であり、前記各ニードルがこれら両スラスト軌道面同士の間に、放射方向に設けられている、請求項１に記載したニードル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば各種自動車用補機の回転支持部に組み込まれた状態で使用されるニードル軸受の改良に関する。具体的には、回転支持部で発生する振動や騒音を低く抑える事ができて、例えば電気自動車（モータのみで走行するモードを備えたハイブリッド車も含む）の様に、走行音が極めて小さい自動車用補機の回転支持部を構成した場合でも、この回転支持部で乗員が気付く程の異音が発生し難い構造の実現を可能にするニードル軸受を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジアルニードル軸受により回転支持部を構成した自動車用補機として、例えば特許文献１〜３に記載された様なスクロール型コンプレッサが知られている。図１は、このうちの特許文献１に記載されたスクロール型コンプレッサを示している。スクロール型コンプレッサは、カーエアコンを構成する蒸気圧縮式冷凍機のサイクル中に組み込んで冷媒を圧縮するもので、ケーシング１の内面に設けた固定立壁２と、旋回スクロール３に設けた旋回立壁４との間に存在する空間の容積を、この旋回スクロール３の旋回運動に伴って拡縮させる。そして、前記ケーシング１の外周壁部に設けた吸入ポート５から吸引した冷媒を圧縮してから、このケーシング１の底板部の中央部に設けた吐出ポート６より吐出する。
【０００３】
前記旋回スクロール３に旋回運動をさせる為に、前記ケーシング１の開口部を塞いだ蓋板７の中央部に駆動軸８を、単列深溝型の玉軸受９により、回転自在に支持している。又、この駆動軸８の先端面に、この駆動軸８の回転中心に対しオフセットした偏心軸部１０を設けている。そして、この偏心軸部１０の周囲に、前記旋回スクロール３の基部に設けた円筒壁部１１をラジアルニードル軸受１２により、回転自在に支持している。又、前記駆動軸８の先端部で前記偏心軸部１０がオフセットしている方向とは逆側に、バランスウェイト１３を支持固定している。
【０００４】
上述の様なスクロール型コンプレッサの運転時に、前記旋回スクロール３には、中心軸を傾斜させる方向のモーメントが作用する事が避けられない。この様なモーメントは、前記固定立壁２と前記旋回立壁４との間に存在する空間内に封じ込められた冷媒の圧力や、前記旋回スクロール３の回転アンバランスに基づいて生じる。この様なモーメントは、前記バランスウェイト１３により或る程度低減はできるが、完全になくす事はできず、この結果、前記偏心軸部１０の中心軸と前記円筒壁部１１の中心軸とが傾斜する傾向になる。そして、これら両中心軸同士が互いに傾斜すると、前記ラジアルニードル軸受１２を構成する各ニードル１４、１４の転動面と、内輪軌道である前記偏心軸部１０の外周面及び前記円筒壁部１１に内嵌した外輪レース１５の内周面とが片当りする傾向になる。
【０００５】
この様な片当りを放置すると、前記各ニードル１４、１４の転動面の軸方向端部と前記両周面との転がり接触部の面圧が、過度に上昇（エッジロードが発生）する。そして、この様なエッジロードを抑えないと、それぞれがラジアル軌道面である前記両周面の転がり疲れ寿命が損なわれる。この様な原因での転がり疲れ寿命の低下を防止する為には、例えば特許文献４に記載した様に、ニードルの転動面にクラウニングを施す事が効果がある。但し、この特許文献４に記載された発明は、斜板式コンプレッサに組み込むスラストニードル軸受を対象としており、又、クラウニング部をバレル加工により形成している。但し、バレル加工では、クラウニング部の真円度を十分に良好にする事は難しい。
【０００６】
例えば、前記図１に示したスクロール型コンプレッサで、前記ラジアルニードル軸受１２を構成する前記各ニードル１４、１４の転動面のうちのクラウニング部の真円度が不良になると、前記スクロール型コンプレッサの運転時に振動や異音が発生する。即ち、偏心軸部１０の中心軸と前記円筒壁部１１の中心軸とが傾斜した状態で前記旋回スクロール３に振れ回り運動をさせる際に、真円度が不良な前記クラウニング部と、前記両周面との転がり接触に基づいて、振動及び騒音レベルが悪化する。前記スクロール型コンプレッサはエンジンルーム内に設置されるので、従来の内燃機関を動力源とする自動車の場合には、上述の様な原因による振動や騒音は殆ど問題にならなかった。これに対して、近年普及し始めている電気自動車の場合、動力源である電動モータ部分で発生する振動や騒音が極めて小さい為、従来は殆ど問題とならなかった様な低レベルの振動及び騒音まで、乗員が気が付く可能性が生じている。これらの事情により、電気自動車用の補機に関しては、従来に比べて格段に優れた静粛性を要求される。
【０００７】
ラジアルニードル軸受の運転時に発生する振動や騒音を低減する技術としては、例えば特許文献５に記載された発明が知られている。この従来技術の場合、ラジアルニードル軸受を構成するシェル型外輪の内周面（外輪軌道）を、周方向に関する面粗度がＲａ０．０５〜０．３μｍの平滑面にするとしている。勿論、外輪軌道を平滑面にする事は、前記振動や騒音の低減に寄与するが、外輪軌道や内輪軌道に比べて曲率が大きい（曲率半径が小さい）、前記各ニードル１４、１４の転動面の真円度が良好でない限り、前記ラジアルニードル軸受全体としての振動や騒音を十分に低減できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５４３２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７５６３号公報
【特許文献３】特開２００９−２５００３１号公報
【特許文献４】特開２００５−３０８１３８号公報
【特許文献５】特開２００５−９０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、ニードルの転動面を構成するクラウニング部の真円度を十分に向上させる事により、運転時の振動及び騒音を十分に低減できるニードル軸受を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のニードル軸受は、各ニードルの少なくとも軸方向両端寄り部分に、超仕上加工によるクラウニング部が設けられており、このクラウニング部の真円度が、少なくとも有効クラウニング長さの全範囲に亙り、０．５μｍ以下である。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明のニードル軸受は、曲率が大きく、しかも相手軌道面と接触する機会が多い、各ニードルの転動面を構成するクラウニング部の真円度が良好である為、運転時の振動及び騒音を十分に低減できる。尚、この真円度の値は、小さい程、この振動及び騒音を低く抑える面で有利である。但し、０．２μｍ未満の値に抑えても、加工コストが嵩む割合に、振動及び騒音の低減効果が大きくはない。従って、コストを考慮する量産品で実施するのであれば、真円度の値を０．２μｍ以上としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ラジアルニードル軸受を組み込んだスクロール型コンプレッサの断面図。
【図２】ニードルの転動面に設けたクラウニングの形状を示す線図。
【図３】超仕上加工により形成したクラウニング部の真円度を表す線図（Ａ）と、同じくバレル加工により形成したクラウニング部の真円度を表す線図（Ｂ）。
【図４】本発明を成す過程で行った第一の実験の結果を示す線図。
【図５】本発明の効果を確認する為に行った第二の実験の結果を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の特徴は、ニードル軸受を構成する複数本のニードルの転動面の性状にある。ニードル軸受全体としての構造は、前述の図１に示した構造を含め、従来から広く知られているニードル軸受と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
本例の場合には、各ニードル１４の転動面に、図２に示す様に、これら各ニードル１４の軸方向に関して、実質的に全長に亙るクラウニング（フルクラウニング）を施している。このクラウニングは、超仕上加工により設けたものであり、このクラウニング部の真円度が、有効クラウニング長さの全範囲に亙り、０．５μｍ以下、好ましくは０．４５μｍ以下である。
【００１５】
本例の場合には、上述の様に、前記クラウニング部を超仕上加工により形成している為、バレル加工により形成する場合に比べて真円度を良好にできる。即ち、前述の特許文献４に記載されている様に、バレル加工によりクラウニング部を形成する場合には、このクラウニング部の真円度を、図３の（Ｂ）に示す様にあまり良好にできない。これに対して、本例の様に、前記クラウニング部を超仕上加工により形成すれば、このクラウニング部の真円度を、図３の（Ａ）に示す様に良好にできる。
【００１６】
この様に本例の場合には、各ニードル１４の転動面に、真円度が良好なクラウニング部を形成している為、運転時の振動及び騒音を十分に低減できる。即ち、上記各ニードル１４は、ニードル軸受の運転時に、互いに対向する１対の軌道面（例えば図１に示したラジアルニードル軸受１２の場合、内輪軌道及び外輪軌道）と転がり接触する転動面を構成するクラウニング部の真円度が良好である。真円度が良好である事は、前記各ニードル１４の転動（自転）に伴う、これら各ニードル１４の中心軸と各軌道面との距離の変化を少なく抑えられる事に繋がる。この結果、前記１対の軌道面を設置した１対の部材同士の位置関係が細かくずれ動く事を防止して、上述の様に、運転時の振動及び騒音を十分に低減できる。
【実施例１】
【００１７】
本発明を成す過程で行った第一の実験に就いて、先ず説明し、次いで、本発明の効果を確認する為に行った第二の実験に就いて説明する。実験の条件は次の通りである。
［共通する仕様］
ニードル軸受の種類                ：      シェル型ラジアルニードル軸受
軸受内径                          ：      ２５mm
軸受外径                          ：      ３２mm
軸受幅                            ：      １６mm
ニードル直径                      ：      ２．７mm
ニードル長さ                      ：      １１mm
軸受毎のニードルの本数            ：      ２０本
クラウニング種類                  ：      フルクラウニング
クラウニング落ち量                ：      ０．００８mm
ニードル軸受のラジアル隙間        ：      ０．０３mm
ラジアルニードル軸受の運転状況    ：      内輪回転
負荷条件                          ：      軸方向中心から７mmオフセットした位置（端面から１ｍｍの位置）に、２０Ｎのラジアル荷重（１４０Ｎ・mmのモーメント）を負荷
［本発明の実施例］
クラウニング加工方法              ：      超仕上加工
第一の実験でのクラウニング部の真円度            ：      ０．２〜０．５μｍ
第二の実験でのクラウニング部の真円度            ：      ０．３μｍ
［比較例］
クラウニング加工方法              ：      バレル加工
第一の実験でのクラウニング部の真円度            ：      ０．９〜１．５μｍ
第二の実験でのクラウニング部の真円度            ：      １．５μｍ
【００１８】
先ず、クラウニング部の真円度がラジアルニードル軸受の運転時に発生する騒音の大きさに及ぼす影響を知る為に行った、第一の実験に就いて説明する。この第一の実験では、次の表１に示す様に、クラウニング部の真円度の値を、０．２μｍ、０．４５μｍ、０．５μｍ（実施例）、０．９μｍ、１．５μｍ（比較例）の５段階に変化させたものを使用し、内輪を３６００min-1で回転させた。
【表１】
2012215255.tif 000003
【００１９】
この様な第一の実験の結果を表す図４は、前記真円度と、基準となる音圧Ｐ0に対する発生した騒音の音圧Ｐの比（Ｐ／Ｐ0）との関係を表している。前記図４に表した第一の実験結果から明らかな通り、前記クラウニング部の真円度を０．５μｍ以下（更に好ましくは０．４５μｍ以下）に抑えれば、ラジアルニードル軸受の運転時に発生する騒音を十分に低く抑えられる。又、前記真円度を０．５μｍ（更に好ましくは０．４５μｍ）よりも小さく抑える事で得られる騒音低減効果（真円度向上に伴う騒音低減の改善度）は、前記真円度を、より大きな値（例えば１μｍ）から、０．５μｍ乃至は０．４５μｍに抑える事により得られる騒音低減効果に比べて小さくなる。以上の事から、前記真円度を０．５μｍ以下乃至は０．４５μｍ以下に抑える事に臨界的意義がある事が分かる。
【００２０】
次に、クラウニング部の真円度の相違が、内輪の回転速度変化と発生する音圧レベルとの関係に及ぼす影響を知る為に行った、第二の実験の結果に就いて説明する。この第二の実験では、内輪の回転速度を１０００〜３６００min-1の間で変化させ、発生する騒音の音圧レベルを測定した。その結果を図５に示す。この図５中の実線αは本発明の実施例に関する実験結果を、破線βは同じく比較例に関する実験結果を、それぞれ示している。尚、前記図５の縦軸の値は、基準となる音圧Ｐ0に対する、発生した音圧Ｐの比（Ｐ／Ｐ0）である。この様な図５にその結果を示した実験から明らかな通り、本発明によれば、回転速度が大きくなる程、ラジアルニードル軸受の運転時に発生する振動及び騒音を十分に低減できる。この為、例えば電気自動車の補機の回転支持部に組み込んだ場合に、この補機の運転音を十分に低くできる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の特徴は、互いに対向する１対の軌道面同士の平行度が損なわれた状態で、これら両軌道面と各ニードルの転動面との転がり接触部にエッジロードが加わるのを防止すべく、これら各ニードルの転動面にクラウニングを施した構造で、このクラウニング部の真円度を良好にし、これら各ニードルの転動に基づいて発生する振動や騒音を抑える点にある。この様な本発明の効果は、前述の図１に示したスクロール型コンプレッサの如く、内輪軌道の中心軸と外輪軌道の中心軸とが傾斜し易いラジアルニードル軸受で実施する事で、顕著に得られる。但し、１対のスラスト軌道面同士が非平行になる可能性がある状態で使用される構造であれば、スラストニードル軸受で実施しても、本発明による効果を得られる。
【符号の説明】
【００２２】
１    ケーシング
２    固定立壁
３    旋回スクロール
４    旋回立壁
５    吸入ポート
６    吐出ポート
７    基板
８    駆動軸
９    玉軸受
１０    偏心軸部
１１    円筒壁部
１２    ラジアルニードル軸受
１３    バランスウェイト
１４    ニードル
１５    外輪レース
【図１】
2012215255.tif 000004
【図２】
2012215255.tif 000005
【図３】
2012215255.tif 000006
【図４】
2012215255.tif 000007
【図５】
2012215255.tif 000008