專利名稱：殼型滾針軸承、壓縮機主軸及活塞泵驅動部的支承結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及殼型滾針軸承、使用了殼型滾針軸承的壓縮機主軸的支承結構及活塞泵驅動部的支承結構。
背景技術：
對于沿著外圈的軌道面即內徑面排列了多個滾針的滾針軸承包括使用了由包括深沖工序的沖壓加工形成的殼型外圈的殼型滾針軸承。對于被沖壓加工的殼型外圈的鋼材原材料，使用SCM415等低碳素合金結構鋼板或SPC等冷軋沖壓用鋼板，為了確保強度或軌道面的表面硬度等產品質量，在沖壓加工后實施滲碳淬火或滲碳氮化處理等熱處理(例如，參考專利文獻1)。另外，殼型外圈存在兩軸端部開放的端部開放(open-ended)型和一個的軸端部被封閉的端部封閉(closed-end)型。并且，滾針存在被安裝于護圈中再組入外圈的帶護圈型和在整體滾狀態下以單體組入外圈。
所述殼型外圈的制造工序如下所述。首先，在分幾次深沖的深沖工序中將鋼板原材料的圓形坯料成形為杯狀，在定型按壓工序中將杯底拐角部定型按壓成規定的拐角半徑。接著，端部開放型的殼型外圈，在去底工序中沖裁掉杯底中央部來形成外圈的一個凸緣，端部封閉型的殼型外圈，省略了去底工序，將杯底作為封閉端部來利用。接著，在整形工序中將杯上端整形成均一的高度，并且對形成另一個凸緣進行減厚加工。其中，在熱處理工序進行滲碳淬火或滲碳氮化處理等，對形成另一個凸緣的減厚加工部實施退火。最后，在組裝工序中組裝入滾針，將杯上端部向內側彎折形成另一個凸緣。
在空調機等的壓縮機中，有采用了如下的支承結構的斜板式的壓縮機，即，通過主軸的旋轉驅動來使壓縮動作部件動作，利用在壓縮機內配置的滾針軸承來支承該主軸的徑向負載(例如，參考專利文獻2)。滾針軸承具有如下的優點即使軸承投影面積小，相對于其他類型軸承也可得到高負載容量與高剛性，而能夠緊湊地設計壓縮機主軸的支承結構。
在這樣的壓縮機中，尤其是在汽車用空調機中使用的壓縮機，近年來要求在提高耐用性的同時，還要進一步的低價格化與緊湊化。進而，最近出于節能或對環境的考慮，為了提高空調機的冷卻效率，逐步發展對用于以壓縮機的軸承部為首的各部的潤滑的油量進行削減的稀潤滑化。通過這樣的稀潤滑化的發展，在壓縮機主軸的支承結構中采用的滾針軸承就可以在惡劣的潤滑條件下使用。
因此，對于支承高速旋轉的壓縮機主軸的徑向負載的滾針軸承，在滾針滾動的外圈的軌道面早期會產生表面起點型剝離等表面損傷，軸承壽命明顯變短。并且，汽車用空調機的壓縮機，隨著其高壓縮比化支承壓縮機主軸的滾針軸承的負載荷載也有增大的傾向，在滾針軸承的外圈，因反復的負載荷載而引起的內部起點型剝離也容易發生，難以保證軸承所要求的基本特性即轉動疲勞壽命。另外，在汽車用空調機的壓縮機中，還希望降低伴隨著滾針的滾動的軸承使用中的噪音。
并且，在汽車的防抱死系統(ABS)或牽引力控制(TRC)等自動制動系統中，裝備有向主缸輸送儲液箱的制動液的活塞泵。在這種壓送潤滑油等的活塞泵中，有的活塞泵是在電動馬達的輸出軸即電樞軸設置偏心部，支承由嵌在該偏心部的滾動軸承往復驅動的活塞(例如，參考專利文獻3)。也可采用滾針軸承作為支承這樣的活塞的滾動軸承(例如，參考專利文獻4)。
用于這樣的汽車的制動系統的活塞泵，通過使用了液壓的制動輔助系統等的開發，要求進一步提高能力，并且也要求進一步低價格化與緊湊化。作為對應于提高活塞泵的能力的對策，有增大電樞軸的偏心量的動向，作為對應于緊湊化的一個方法，有將滾針軸承作為嵌在偏心部的滾動軸承來小型化的動向。因此，用于這樣的活塞泵驅動部的支承結構的滾針軸承的負載荷載有增大的傾向，在其外圈因反復的負載荷載而引起的內部起點型剝離也容易發生，難以保證軸承所要求的基本特性即轉動疲勞壽命。
另外，用于所述活塞泵驅動部的支承結構的滾針軸承，通過混入低粘度的潤滑油(制動液)等而使得潤滑狀態變得稀薄，而且，由于滾針高速在活塞沖擊接觸的外圈的軌道面滾動，所以在滾動面容易產生油膜斷裂。因此，在外圈的軌道面，早期會產生表面起點型剝離等表面損傷，軸承壽命明顯變短。另外，在用于汽車的制動系統的活塞泵中，還希望降低伴隨著滾針的滾動的軸承使用中的噪音。
專利文獻1日本特許第3073937號公報(第1-2頁、第1-3圖)專利文獻2日本特許第2997047號公報(第2頁、第10-12圖)專利文獻3日本特開平8-182254號公報(第2頁、第7圖)專利文獻4日本特開2001-187915號公報(第2頁、第9圖)用于上述現有的殼型外圈的鋼板原材料的低碳合金鋼板或冷軋沖壓用鋼板，雖然由于加工性良好所以容易沖壓加工，但是由于含碳量少，所以為了保證作為產品質量的軌道面的表面硬度等，需要滲碳淬火或滲碳氮化處理等可控氣氛的熱處理。因此，有以下的各問題點。
·不僅需要氣氛爐等大的熱處理設備，而且其管理也很麻煩。例如，需要氣氛氣體、溫度以及時間的設定，或淬火油的管理，爐的定期維護等，在多品種少量生產中，需要對每個批次變更各個設定，非常麻煩。
·為了使碳或氮擴散而使得熱處理時間變長。并且，由于為了使碳或氮擴散到部件的內部而需要非常長的時間，所以不能怎么提高部件內部的強度。
·由于一次不能處理多個部件而效率低，所以小批件的熱處理效率變低。如果集中相同的小批件來熱處理，則半成品增多且研制周期變長。
·如果因突然的停電等使得熱處理中斷，則產生大量的不合格品。
·如果頻繁的批次變更，則擔心混進不同的產品。
·在帶兩凸緣的殼型外圈的情況下，為了在組裝工序中彎折凸緣，需要進行退火。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種在壓縮機主軸的支承結構或活塞泵驅動部的支承結構等中使用的殼型滾針軸承，其在不需要氣氛調整的情況下以簡單的熱處理就能保證其殼型外圈的產品質量，進一步降低制造成本。
為了實現上述目的，本發明的殼型滾針軸承，沿著由鋼板的沖壓加工形成的殼型外圈的內徑面排列了多個滾針，其中，采用了利用碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼作為所述鋼板的原材料的結構。
即，通過利用碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼作為殼型外圈用的被沖壓加工的鋼板的原材料，與現有所使用的低碳合金結構鋼板或冷軋沖壓用鋼板相比，由于碳含有量多，所以不需要高價的滲碳淬火或滲碳氮化處理，能夠降低制造成本。作為碳含有量大于等于0.3質量％的鋼板原材料，可以使用碳素結構鋼S30C～S58C、SAE1040～1095或工具鋼SK5等。
通過對所述鋼板的原材料實施球化退火，即使碳含有量高也具有足夠的延伸率與柔軟性，能夠進行用于形成殼型外圈的沖壓加工。
通過利用所述球化退火使碳化物的球化率大于等于50％，能夠更穩定地沖壓加工鋼板原材料。另外，碳化物的球化率以下面的定義式來定義，定義式中的縱橫(aspect)比是碳化物的長直徑尺寸與短直徑尺寸的比。
球化率＝(縱橫比沒有達到2的碳化物個數)/(碳化物總個數)×100％所述碳化物的球化率大于等于50％的理由如下。在殼型外圈的沖壓加工的深沖工序中，被深沖的杯底的拐角R部成為最大的板厚減少率(約為10～20％)，在該拐角R部容易產生斷裂。如后面的圖2所示，碳含有量大于等于0.3質量％的鋼板原材料的延伸率與碳化物的球化率成比例地增大，球化率約在50％則延伸率變成約大于等于20％。因此考慮到通過使球化率大于等于50％，就能夠經受深沖工序中的在杯底的拐角R部的板厚減少，可以不會使鋼板原材料斷裂來進行深沖。
通過對由所述沖壓加工形成的外圈進行高頻感應加熱淬火或光亮淬火，能夠以低價的熱處理來保證外圈所必要的強度或硬度。在采用高頻感應加熱淬火的情況下，不需要大的熱處理設備，還能夠縮短熱處理時間。并且，即使在進行光亮淬火的情況下，也不需要使碳或氮擴散的時間，能夠縮短熱處理時間。
通過使所述鋼板的原材料含有Si、Ni、Mo的至少任意一種的合金元素，使這些合金元素的含有量分別小于等于0.35質量％，能夠提高沖壓加工性。使Si、Ni、Mo的合金元素的含有量分別小于等于0.35質量％是因為，雖然這些合金元素單獨或共存來改善淬火性，但如果各自的含有量超過了0.35質量％，則會使沖壓加工性下降。
通過對由所述沖壓加工形成的外圈的至少內徑面實施高頻感應加熱淬火、爐回火或高頻感應加熱回火的任意一種，使得所述內徑面的表面硬度以維氏硬度計都大于等于HV653，就能夠充分滿足作為軸承的基本的性能。并且高頻感應加熱淬火，不需要調整氣氛且用小的熱處理設備即可，也能夠明顯縮短熱處理時間。爐回火或高頻感應加熱回火也不需要調整氣氛而可以簡便地進行。
所述外圈的內徑面的高頻感應加熱淬火深度可以是沒有達到其背側的外徑面的深度。
通過使所述外圈的內徑面的周向表面粗糙度Ra為0.05～0.3μm，能夠降低伴隨著在該外圈內徑面的滾針的滾動的音響的等級，可以提高軸承使用中的靜音性。使周向表面粗糙度的下限Ra為0.05μm，是因為如果周向表面粗糙度比該值還低則內徑面變得過于光滑，則被保持于滾動的滾針的彈性接觸區域的潤滑油變少，容易產生擦傷等表面損傷。使周向表面粗糙度的上限Ra為0.3μm，理由如下。
本發明人，關于改變了外圈的內徑面的表面粗糙度的殼型滾針軸承，進行利用了旋轉試驗機的音響測定試驗，如果內徑面的周向表面粗糙度變小，則發現軸承的音響等級明顯降低，如圖12所示，如果周向表面粗糙度Ra小于等于0.3μm，則確認了能夠大幅度地降低音響等級。該內徑面的周向表面粗糙度對音響等級的降低特別有效，可以如下的考慮。即，如果相對于滾針的滾子直徑、滾子的旋轉方向的凹凸(周向表面粗糙度)大于等于某種程度地變粗，則滾針的上下振動變大產生大的音響。由于滾針的滾子直徑比較小，所以如果周向表面粗糙度Ra超過了0.3μm，則會產生大音響。
通過使所述外圈的內徑面的軸向表面粗糙度Ra小于等于0.3μm，能夠進一步降低伴隨著滾針的滾動的音響的等級，能夠進一步提高軸成使用中的靜音性。由于與滾針的滾子直徑相比，滾針的滾子長度長，所以外圈內徑面的寬度方向的凹凸(軸向表面粗糙度)也對滾針的上下振動產生影響，如果軸向表面粗糙度Ra超過了0.3μm，，則音響會變大。
通過使在所述沖壓加工的深沖工序中的深沖次數小于等于三次，最終次的深沖工序為加入打薄加工的打薄深沖工序，能夠減少沖壓加工用的模具數量與工序數量，能夠進一步降低制造成本。并且，通過減少深沖次數，也抑制了因各模具的設定誤差等引起的杯成形物的尺寸精度的下降。
另外，在打薄深沖加工中，公知與簡單的深沖加工相比能夠得到大的深沖比。即，在深沖加工中，由于壓縮凸緣的變形阻力與由在凸緣部的防皺裝置力引起的拉伸應力，使得由在沖壓機肩部的斷裂來確定深沖界限，但在打薄深沖加工中，由于作用于該沖壓機肩部的來自凸緣側的拉伸應力被打薄部截斷，所以即使是深沖性不太好的碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼，也能夠得到足夠的深沖比。
通過使在所述深沖工序中的深沖次數為一次，該一次的深沖工序是加入打薄加工的打薄深沖工序，能夠進一步促進制造成本的降低與外圈的尺寸精度提高。
通過對所述鋼板的原材料實施磷酸鹽皮膜處理，能夠提高所述沖壓加工的沖壓加工油的保持能力，能夠利用更低級的沖壓加工油來沖壓加工外圈。
并且，本發明的壓縮機主軸的支承結構，由旋轉驅動壓縮機的壓縮動作部件的主軸、和在壓縮機內支承該主軸的滾針軸承構成，其中，采用了將所述滾針軸承形成為上述任意一種的殼型滾針軸承的結構。
所述壓縮機可以是斜板式的空調機。
此外，本發明的活塞泵驅動部的支承結構，由活塞泵的馬達輸出軸、嵌在該馬達輸出軸的偏心部的滾針軸承、以及由該滾針軸承支承的活塞構成，其中，也采用了將所述滾針軸承形成為上述任意一種的殼型滾針軸承的結構。
所述活塞泵可以是汽車的防抱死系統用的活塞泵。
發明效果本發明的殼型滾針軸承，由于利用碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼作為殼型外圈用的被沖壓加工的鋼板的原材料，所以通過比現有所使用的低碳合金結構鋼板或冷軋沖壓用鋼板含碳量多，就不需要高價的滲碳淬火或滲碳氮化處理，能夠降低制造成本。
通過對所述鋼板的原材料實施球化退火，即使碳含有量高也具有足夠的延伸率與柔軟性，能夠進行用于形成殼型外圈的沖壓加工。
通過利用所述球化退火使碳化物的球化率大于等于50％，能夠更穩定地沖壓加工鋼板原材料。
通過對由所述沖壓加工形成的外圈進行高頻感應加熱淬火或光亮淬火，能夠以低價的熱處理來保證外圈所必要的強度或硬度。在采用高頻感應加熱淬火的情況下，不需要大的熱處理設備，還能夠縮短熱處理時間。并且，即使在進行光亮淬火的情況下，也不需要使碳或氮擴散的時間，能夠縮短熱處理時間。
通過使所述鋼板的原材料含有Si、Ni、Mo的至少任意一種的合金元素，使這些合金元素的含有量分別小于等于0.35質量％，能夠提高沖壓加工性。
通過對由所述沖壓加工形成的外圈的至少內徑面實施高頻感應加熱淬火、爐回火或高頻感應加熱回火的任意一種，使得所述內徑面的表面硬度以維氏硬度計都大于等于HV653，就能夠充分滿足作為軸承的基本的性能。并且高頻感應加熱淬火，不需要調整氣氛且用小的熱處理設備即可，也能夠明顯縮短熱處理時間。爐回火或高頻感應加熱回火也不需要調整氣氛而可以簡便地進行。
通過使所述外圈的內徑面的周向表面粗糙度Ra為0.05～0.3μm，能夠降低伴隨著在該外圈內徑面的滾針的滾動的音響的等級，可以提高軸承使用中的靜音性。
通過使所述外圈的內徑面的軸向表面粗糙度Ra小于等于0.3μm，能夠進一步降低伴隨著滾針的滾動的音響的等級，能夠進一步提高軸成使用中的靜音性。
通過使在所述沖壓加工的深沖工序中的深沖次數小于等于三次，最終次的深沖工序為加入打薄加工的打薄深沖工序，能夠減少沖壓加工用的模具數量與工序數量，能夠進一步降低制造成本。并且，通過減少深沖次數，也抑制了因各模具的設定誤差等引起的杯成形物的尺寸精度的下降。
通過使在所述深沖工序中的深沖次數為一次，該一次的深沖工序為加入打薄加工的打薄深沖工序，能夠進一步促進制造成本的降低與外圈的尺寸精度提高。
通過對所述鋼板的原材料實施磷酸鹽皮膜處理，能夠提高所述沖壓加工的沖壓加工油的保持能力，能夠利用更低級的沖壓加工油來沖壓加工外圈。
并且，本發明的壓縮機主軸的支承結構，由于利用上述任意一種的殼型滾針軸承，來作為支承壓縮機主軸的滾針軸承，所以能夠降低其制造成本。
此外，本發明的活塞泵驅動部的支承結構，由于利用上述任意一種的殼型滾針軸承，來作為支承活塞的滾針軸承，所以能夠降低其制造成本。
圖1是表示殼型滾針軸承的實施方式的縱剖視圖；圖2是表示實施例2的外圈的鋼板原材料的拉伸實驗結果的曲線圖；圖3是表示圖1的外圈的概略的制造工序的工序圖；圖4的a、b分別表示圖1的外圈的內徑面的周向表面粗糙度與軸向表面粗糙度的曲線圖；圖5是表示實施例1以及2的外圈的淬火圖形的剖視圖；圖6是表示實施例3的外圈與其變形例的外圈的淬火圖形的剖視圖；圖7是表示圖1的殼型滾針軸承的軸承壽命實驗的結果的曲線圖；圖8是表示采用了第一實施方式的壓縮機主軸的支承結構的空調機用壓縮機的縱剖視圖；圖9是表示采用了第二實施方式的壓縮機主軸的支承結構的空調機用壓縮機的縱剖視圖；圖10是表示采用了第三實施方式的壓縮機主軸的支承結構的空調機用壓縮機的縱剖視圖；圖11是表示采用了本發明的活塞泵驅動部的支承結構的汽車的ABS用活塞泵與電動馬達的縱剖視圖；圖12是表示殼型滾針軸承的音響測定實驗的外圈內徑面的周向表面粗糙度與音響等級的關系的曲線圖。
圖中A-殼型滾針軸承；1、1a、1b、1c、1d-外圈；2-內徑面；3-滾針；4a、4b-凸緣；5-護圈；11-主軸；12-斜板；13-滑履；14-活塞；14a-凹部；15-外殼；16-推力滾針軸承；17-缸孔；18-球面座；21-主軸；22-連結部件；22a-傾斜面；23-滾珠；24-推力滾針軸承；25-斜板；26-活塞桿；27-活塞；28-外殼；29-推力滾針軸承；31-主軸；32-連結部件；33-套筒；34-推力滾針軸承；35-斜板；36-活塞桿；37-活塞；38-外殼；39-推力滾針軸承；41-活塞泵；42-電動馬達；43-電樞；44-電樞軸；44a-偏心部；45-泵外殼；45a-凹部；46-滾珠軸承；47-活塞；48-吸引口；49-排出口。
具體實施例方式
以下，基于
本發明的實施方式。本發明的殼型滾針軸承A，如圖1所示，沿著利用鋼板的沖壓加工而形成的殼型外圈1的軌道面即內徑面2排列有多個滾針3。該外圈1是端部開放型，在兩端部形成有凸緣4a、4b。并且，滾針3是被組裝于護圈5的帶護圈的。
作為在所述沖壓加工中形成外圈1的鋼板的原材料，分別使用對C含有量是0.4質量％的碳素結構鋼S40C(實施例1)；通過對C含有量是0.85質量％的工具鋼SK5進行球化退火而得到的碳化物的球化率在50％以上的鋼(實施例2)；C含有量是0.55質量％、Si含有量是0.15～0.35質量％的碳素結構鋼S55C(實施例3)，進行磷酸鹽皮膜處理后的材料。該外圈1的鋼板原材料只要是C含有量在0.3質量％以上即可，除了這些實施例的材料之外，也可以使用碳素結構鋼S30C～S58C、SAE1040～1095或軸承鋼SUJ2等。
圖2表示實施了對所述球化退火的鋼板原材料即實施例2的工具鋼SK5進行了拉伸實驗的結果。如前所述，各鋼板原材料的延伸率與碳化物的球化率成比例地增大，球化率在50％則延伸率在20％左右，球化率在100％則延伸率在40％左右。另外，關于碳含有量在0.3質量％以上的碳素結構鋼S30C～S58C、SAE1040～1095或軸承鋼SUJ2，也對實施了球化退火后的這些材料進行了拉伸試驗，得到了大致相同的結果。
圖3表示制造所述各實施例的外圈1的概略的工序。首先通過沖壓加工，各鋼板原材料的圓形坯料在一次的打薄深沖工序中成形為杯狀，在定型按壓工序中將杯底拐角部定型按壓成形為規定的拐角半徑。接著，在去底工序沖裁掉杯底中央部來形成外圈1的一個凸緣4a(參考圖1)，在整形工序中將杯上端部整形成均一的高度，并且減厚加工形成另一個凸緣4b(參考圖1)的杯上端部。其中，被沖壓加工的外圈1，在熱處理工序中實施高頻感應加熱淬火的等熱處理，在最后的組裝工序，組入被在護圈5中組裝的滾針3，通過向內側彎折成直角的加工來形成另一個凸緣4b。該殼型外圈1由于在一次的打薄深沖工序中成形為杯狀，所以由模具的設定誤差等引起的尺寸精度下降的情況也很少。
圖4表示所述外圈1的內徑面2的周向表面粗糙度與軸向表面粗糙度。圖4(a)所示的周向表面粗糙度是在外圈1的長度方向中央位置測定的，Ra為0.18μm變得非常細。雖然省略了圖示，但在距離兩端各2mm的位置測定的周向表面粗糙度Ra也進入了0.05～0.3μm的范圍。并且，圖4(b)所示的軸向表面粗糙度是在周向上以90°的相位在四處測定的軸向表面粗糙度的一個，Ra為0.15μm變得非常細。雖然省略了圖示，但在其他的相位測定的軸向表面粗糙度，Ra都是小于等于0.3μm、變得非常細。
圖5表示對所述實施例1以及2的外圈1進行高頻感應加熱淬火時的淬火圖形的例子。施加了陰影線的部分是淬火部分，在該例子中，對內徑面2成為軌道面的圓筒部和通過沖裁杯底形成的一個凸緣4a部實施高頻感應加熱淬火，在組裝工序中通過彎折加工而形成的另一個凸緣4b部成為沒有硬化的狀態。該凸緣4b部可以在淬火硬化后進行回火處理。高頻感應加熱淬火由于按順序在短時間內對局部進行加熱、冷卻，所以有個優點是即使在對外圈1的整體進行熱處理的情況下、或在這樣部分進行熱處理的情況下，也難以產生熱變形。
圖6對于所述實施例3的外圈、其變形例的外圈1a、1b、1c、1d，用陰影線表示了被高頻感應加熱淬火的部分的淬火圖形。變形例的外圈1a、1b是與實施例3相同的端部開放型，外圈1a將兩個凸緣4a、4b向內側彎折了180°，外圈1b只將另一個凸緣4b向內側彎折了180°。并且，變形例1c、1d是端部封閉型，外圈1c將另一個凸緣4b與實施例3同樣地向內側彎折成直角，外圈1d將另一個凸緣4b向內側彎折了180°。這些實施例3的變形例的各殼型外圈1、1a、1b、1c、1d，在熱處理工序中在高頻感應加熱淬火之后實施爐回火或高頻回火。
圖6中，分別對于外圈1、1a、1b、1c、1d，在A、B、C的各列表示了各三個淬火圖形。施加了陰影線了部分都是淬火部分，各淬火圖形，A列的外圈是只對內徑面2側進行部分高頻感應加熱淬火，B列的外圈是對整體進行高頻感應加熱淬火，C列的外圈是對內徑面2與外徑面3的兩側進行部分高頻感應加熱淬火。在A列與C列的部分高頻感應加熱淬火的外圈中，也有滾針3的端面接觸的凸緣4a、4b的部分也被淬火的外圈。這些淬火圖形的外圈，內徑面2的表面硬度以維氏硬度計都大于等于HV653。另外，高頻感應加熱淬火由于按順序在短時間內對局部進行加熱、冷卻，所以有個優點是即使在如B列的外圈那樣對整體進行淬火的情況下或在如A列或C列那樣進行部分淬火的情況下，也難以產生熱變形。
對上述實施例1的碳素結構鋼S40C的鋼板沖壓加工，對于使用了以如圖5所示的淬火圖形實施了高頻感應加熱淬火的殼型外圈的如圖1所示的殼型滾針軸承、和使用了作為比較例的沖壓加工低碳素合金結構鋼SCM415的鋼板并實施了滲碳淬火的殼型外圈的同樣的殼型滾針軸承，將它們安裝于旋轉試驗機的旋轉軸來進行軸承壽命試驗。試驗條件如下所述，軸承壽命以L10壽命(樣品的10％直到產生表面起點型剝離或內部起點型剝離的時間)來評價。
·負載載荷4776N·轉速8000rpm·潤滑油循環供給多功能油#5圖7表示上述軸承壽命試驗的結果。可以看出，以實施例1的碳素結構鋼S40C形成殼型外圈并進行了高頻感應加熱淬火的軸承的L10壽命，是接近以低碳素合金結構鋼SCM415形成殼型外圈并進行了滲碳淬火的比較例的軸承的三倍，可以明顯延長直到產生表面起點型剝離或內部起點型剝離的軸承壽命。另外，比較例的軸承因產生內部起點型剝離使得軸承壽命變短。
圖8表示采用了本發明的第一實施方式的壓縮機主軸的支承結構的汽車的空調機用壓縮機。該壓縮機是通過被固定于主軸11的斜板12的旋轉，經由在斜板12上滑動的滑履(shoe)13，使壓縮動作部件即活塞14往復動作的兩斜板型的壓縮機。被以高速旋轉驅動的主軸11，在存有制冷劑的外殼15內，在徑向被上述本發明的兩個殼型滾針軸承A支承，在軸向被推力滾針軸承16支承。
在所述外殼15中在周向以等間隔形成有多個缸孔17，兩頭形的活塞14往復自由地被收納在各缸孔17內。在各活塞14以跨越斜板12的外周部的方式形成有凹部14a，在形成于該凹部14a的軸向相對面的球面座18，安裝有球狀的滑履13。該滑履13也可以為半球狀，起到將斜板12的旋轉運動圓滑地轉換成各活塞14的往復運動的功能。
圖9表示采用了第二實施方式的壓縮機主軸的支承結構的空調機用壓縮機。該壓縮機是單斜板型的壓縮機，通過連結于主軸21的連結部件22的旋轉，使由滾珠23與推力滾針軸承24支承在連結部件22的傾斜面22a上的斜板25擺動運動，經由活塞桿26將該斜板25的擺動運動轉換成單頭形的活塞27的往復運動。在外殼28內，該主軸21的徑向被本發明的一個殼型滾針軸承A支承，在軸向經由連結部件22被推力滾針軸承29支承。
圖10表示采用了第三實施方式的壓縮機主軸的支承結構的空調機用壓縮機。該壓縮機是單斜板型的可變容量壓縮機，通過使被嵌入有主軸31的套筒33向軸向滑動，可以改變與主軸31連結的連結部件32的傾斜角度。在連結部件32被推力滾針軸承34支承的斜板35的擺動運動，與第二實施方式相同，經由活塞桿36被轉換成單頭形的活塞37的往復運動。在外殼38內，該主軸31的徑向被本發明的兩個殼型滾針軸承A支承，在軸向被推力滾針軸承39支承。
圖11表示采用了本發明的活塞泵驅動部的支承結構的汽車的ABS用活塞泵41、驅動活塞泵41的電動馬達42。電動馬達42的輸出軸即電樞43的電樞軸44，被一對的滾珠軸承46支承在泵外殼45的與活塞泵41形成為直角的凹部45a，嵌在其偏心部44a的本發明的殼型滾針軸承A沖擊支承活塞泵41的活塞47。因此，通過旋轉驅動電動馬達42，被殼型滾針軸承1沖擊支承的活塞47被往復驅動，從被設置于泵外殼45的吸引口48吸引制動液，從排出口49排出。另外，雖然省略了圖示，但吸引口48連接于儲液箱，排出口49連接于主缸。
在上述的實施方式中，外圈的沖壓加工的深沖工序只有一次，該一次的深沖工序為加上打薄加工的打薄深沖工序，也可以進行小于等于三次的多次深沖工序，在最終次的深沖工序中加上打薄加工。并且，本發明的殼型滾針軸承也可以采用于將滾針組裝成整體滾狀態的形式的軸承。
權利要求
1.一種殼型滾針軸承，沿著由鋼板的沖壓加工形成的殼型外圈的內徑面排列有多個滾針，其中，利用碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼作為所述鋼板的原材料。
2.根據權利要求1所述的殼型滾針軸承，其中，對所述鋼板的原材料實施球化退火。
3.根據權利要求2所述的殼型滾針軸承，其中，利用所述球化退火使碳化物的球化率大于等于50％。
4.根據權利要求1～3的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，對由所述沖壓加工形成的外圈進行高頻感應加熱淬火或光亮淬火。
5.根據權利要求1～3的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，所述鋼板的原材料含有Si、Ni、Mo中至少任一種的合金元素，這些合金元素的含有量分別小于等于0.35質量％。
6.根據權利要求5所述的殼型滾針軸承，其中，對由所述沖壓加工形成的外圈的至少內徑面實施高頻感應加熱淬火、爐回火或高頻感應加熱回火中任一種，使所述內徑面的表面硬度以維氏硬度計大于等于HV653。
7.根據權利要求5或6所述的殼型滾針軸承，其中，所述外圈的內徑面的高頻感應加熱淬火深度是沒有達到其背面側的外徑面的深度。
8.根據權利要求1～7的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，所述外圈的內徑面的周向表面粗糙度Ra為0.05～0.3μm。
9.根據權利要求1～8的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，所述外圈的內徑面的軸向表面粗糙度Ra小于等于0.3μm。
10.根據權利要求1～9的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，在所述沖壓加工的深沖工序中的深沖次數小于等于三次，最終次的深沖工序為加入打薄加工的打薄深沖工序。
11.根據權利要求10所述的殼型滾針軸承，其中，在所述深沖工序中的深沖次數為一次，該一次的深沖工序為加入打薄加工的打薄深沖工序。
12.根據權利要求1～11的任意一項所述的殼型滾針軸承，其中，對所述鋼板的原材料實施了磷酸鹽皮膜處理。
13.一種壓縮機主軸的支承結構，其由旋轉驅動壓縮機的壓縮動作部件的主軸和在壓縮機內支承該主軸的滾針軸承構成，其中，所述滾針軸承是權利要求1～12中任一項所述的殼型滾針軸承。
14.根據權利要求13所述的壓縮機主軸的支承結構，其中，所述壓縮機是斜板式的空調機。
15.一種活塞泵驅動部的支承結構，其由活塞泵的馬達輸出軸、嵌在該馬達輸出軸的偏心部的滾針軸承以及由該滾針軸承支承的活塞構成，其中，所述滾針軸承是權利要求1～12中任一項所述的殼型滾針軸承。
16.根據權利要求15所述的活塞泵驅動部的支承結構，其中，所述活塞泵是汽車的防抱死系統用的活塞泵。
全文摘要
涉及在壓縮機主軸的支承結構或活塞泵驅動部的支承結構等中使用的殼型滾針軸承，其在不需要氣氛調整的情況下以簡單的熱處理就能保證其殼型外圈的產品質量，進一步降低制造成本。通過利用碳含有量大于等于0.3質量％的中高碳鋼作為殼型外圈(1)用的被沖壓加工的鋼板的原材料，碳的含有量比現有所使用的低碳合金結構鋼板或冷軋沖壓用鋼板的多，就不需要高價的滲碳淬火及滲碳氮化處理，能夠降低殼型滾針軸承(A)的制造成本。
文檔編號F16C19/22GK1906426SQ20058000161
公開日2007年1月31日 申請日期2005年2月10日 優先權日2004年2月12日
發明者大石真司, 松永浩司, 渡邊靖之, 平岡恒哲 申請人:Ntn株式會社