説明

スラストころ軸受の検査方法

【課題】スラストころ軸受の振動を適切に評価できるスラストころ軸受の検査方法を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定するので、適切にスラストころ軸受の振動評価を行うことができる。

【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スラストころ軸受の検査方法に関する。
【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斜板を傾斜角度可変に連結し、この斜板に対し揺動板を摺動自在に取付けてある。斜板と揺動板との間にはスラスト軸受が配置されている。揺動板には、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、揺動板が、いわゆるみそすり的動作をし、ピストンロッドを介してピストンを軸線方向に往復運動させ、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)。
【0003】
ところで、スラストころ軸受が用いられた装置の円滑な動作を確保する上で、スラストころ軸受の振動を測定することは重要である。ここで、ラジアル軸受の振動を評価する技術は特許文献2に記載されている。
【特許文献1】特開2002−266754号公報
【特許文献2】特開2001−116659号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、ラジアル軸受とスラストころ軸受とは形態が異なるので、スラストころ軸受の振動を評価するに当たり、特許文献2の技術を直接適用することはできない。即ち、従来においては、スラストころ軸受の振動、特にアキシアル方向の振動を適切に評価する技術が存在しなかったのである。
【0005】
本発明は、上述したような課題を達成すべくなされたものであり、スラストころ軸受の振動を適切に評価できるスラストころ軸受の検査方法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】
【0006】
本発明のスラストころ軸受の検査方法は、スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定するので、適切にスラストころ軸受の振動評価を行うことができる。
【0008】
前記アキシアル方向の荷重は、弾性部材を介して前記スラストころ軸受に付与されると好ましい。
【0009】
スラストころ軸受の回転側のレースは、回転軸に取り付けて回転させ、固定側のレースを回転側のレースにアキシアル方向から加圧すると好ましい。
【0010】
スラストころ軸受を保持する間座を、サイズを変えて複数種類用意しておき、スラストころ軸受の外径寸法ごとに交換可能とすると好ましい。
【0011】
加圧部はレースの着脱が可能となっていると好ましい。
【0012】
スラストころ軸受のアキシアル方向の剛性に比べて小さい剛性を有する弾性部材を介してアキシアル荷重を負荷すると好ましい。
【0013】
スラストころ軸受において、一方のレースを回転させ、他方のレースを固定すると好ましいが、両レースを回転させてもよい。
【0014】
加圧冶具に変位速度/加速度検出装置を埋設/装着したり、又は非接触式の変位センサにより振動を検出すると好ましい。
【0015】
スラストころ軸受の回転中の音をマイクロホンで検出すると好ましい。
【0016】
振動/音響信号に、必要に応じてフィルタにより不要な周波数を除去後に周波数分析またはエンべロープ分析を施し、軸受レースに保持器に起因した周波数成分のレベルを予め設定した閾値と比較照合することにより良悪の判別を行い、その判定結果の記録/表示をすると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
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、スラストころ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。
【0018】
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。
【0019】
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対のスラストころ軸受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。
【0020】
スラストころ軸受16Aは、複数のころ16aと、これを軸線方向(図1で左右方向)に挟持するレース16b、16cと、ころ16aを保持する保持器16dとを有している。更に、スラストころ軸受16Bは、複数のころ16eと、これを軸線方向(図1で左右方向)に挟持するレース16f、16gと、ころ16eを保持する保持器16hとを有している。
【0021】
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。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。
【0022】
スラストころ軸受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、スラストころ軸受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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
図3は、スラストころ軸受を測定する測定装置のブロック図である。図4は、振動測定中のスラストころ軸受の断面図である。図4において、スラストころ軸受16Bの固定側のレース16gは、間座201を介して、ばねなどの弾性部材202によりアキシアル方向に荷重を付与されている。間座201には軸線方向に貫通した孔201aが形成されている。孔201a内には、レース16gに取り付けられた加速度ピックアップのような検出器101が配置され、孔201aを介して外部に配線を引き出されるようになっている。回転側のレース16fは、不図示の回転軸により回転駆動されるようになっている。尚、検査対象となるスラストころ軸受は、少なくとも1つのレースを有し、保持器は1枚又は2枚の板材から形成されるものであると好ましい。
【0029】
図3において、検出器101から出力された信号は、増幅部102で増幅され、FFT解析器103に入力され、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)される。より具体的には、検出器101から、変位又は速度又は加速度が検出されたとき、それに基づき振動レベルと周波数の関係を求める。
【0030】
図5(a)は、軌道面に傷がないスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図5(b)は、軌道面に傷があるスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。図5(a)に示すグラフでは明確なピークはないが、図5(b)に示すグラフでは、低周波数領域にピークが生じている。これは傷のある部位をころが通過するときに振動を発生することにより生じたものである。即ち図5(b)において、ベースのグラフに対して閾値を規定するラインTHを超えたピークが存在する場合、スラストころ軸受に異常があると判断できるのである。尚、閾値は上限のみならず下限にも設けると好ましい。
【0031】
このような閾値THは、図4に示すように、予め実験やシミュレーションにより求めてメモリ104に記憶しておき、測定毎に読み出すことができる。更に、比較部105で振動レベルを閾値THと比較して、判定部106で振動レベルが閾値THを超えているか否か判定し、表示部107で判定結果を表示すると共に、記録部108で判定結果を記録することができる。
【0032】
図6は、変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。スラストころ軸受16Bは、間座211により保持されている。間座211は、スラストころ軸受16Bのアキシアル荷重方向の剛性より低い剛性を有する弾性部材212を介して背面側から、回転方向に固定されたアキシアル荷重負荷装置(加圧部)213によって付勢されている。一方、レース16fは、スピンドル214のフランジ部214aの端面に固定されている。反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル214は、不図示のモータにより回転駆動されるようになっている。スピンドル214と間座211とを相対的に接近させ、アキシアル荷重を負荷しながら不図示の検出器で振動を測定することで、スラストころ軸受16Bの評価を行うことができる。アキシアル荷重負荷装置213からの荷重を弾性部材212を介して間座211に伝達することで、スラストころ軸受16Bに付与される荷重のバラツキを抑えることができる。間座211及びスピンドル211は、内径を異ならせた複数種類準備しておき、測定対象となるスラストころ軸受のサイズに合わせて選定すると良い。
【0033】
図7は、別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。本変形例では、アキシアル荷重負荷側であるアキシアル荷重負荷装置213が回転駆動され、反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル214は回転方向に固定されている。
【0034】
図8は、別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。本変形例では、アキシアル荷重負荷側であるアキシアル荷重負荷装置213が回転されると共に、反アキシアル荷重負荷側であるスピンドル214は逆方向に回転駆動されるようになっている。
【0035】
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。例えば、スラストころ軸受の回転中の音をマイクロホンで検出し、振動信号と同様に、音響信号に、必要に応じてフィルタにより不要な周波数を除去後に周波数分析またはエンべロープ分析を施し、軸受レースに保持器に起因した周波数成分のレベルを予め設定した閾値と比較照合することにより良悪の判別を行い、その判定結果の記録/表示をすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【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】スラストころ軸受を測定する測定装置のブロック図である。
【図4】振動測定中のスラストころ軸受の断面図である。
【図5】図5(a)は、軌道面に傷がないスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図であり、図5(b)は、軌道面に傷があるスラストころ軸受の振動を検出して、高速フーリエ変換を行った結果を示す図である。
【図6】変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【図7】別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【図8】別な変形例にかかるスラストころ軸受の測定装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【0037】
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 スラストころ軸受

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スラストころ軸受にアキシアル方向の荷重を付与しながら、前記アキシアル方向の荷重を測定することを特徴とするスラストころ軸受の検査方法。
【請求項2】
前記アキシアル方向の荷重は、弾性部材を介して前記スラストころ軸受に付与され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の検査方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2008−145323(P2008−145323A)
【公開日】平成20年6月26日(2008.6.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−334321(P2006−334321)
【出願日】平成18年12月12日(2006.12.12)
【出願人】(000004204)日本精工株式会社 (8,378)
【Fターム(参考)】