推力针状滚柱轴承、承受车用空调压缩机的推力负荷的支承结构、承受自动变速机的推力负荷的支承结构、无级变速机用的支承结构以及承受手动变速机的推力负荷的支承结构

摘要

一种长寿命的推力针状滚柱轴承(10A)，具有由薄壁钢板构成的轨道盘(1)和针状滚柱(2)，至少在轨道盘(1)的表层部具有氮富化层，该表层部的残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，该表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。由此，对表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果，对通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果。

说明书

技术领域

本发明涉及推力针状滚柱轴承、承受车用空调压缩机的推力负荷的支承结构、承受自动变速机的推力负荷的支承结构、无级变速机用的支承结构以及承受手动变速机的推力负荷的支承结构。

背景技术

推力针状滚柱轴承由于是由针状滚柱、保持器和轨道盘构成、使针状滚柱和轨道盘线接触的结构，故具有轴承投影面积较小但可获得高负荷容量和高刚性的优点。因此，推力针状滚柱轴承用于例如车用空调压缩机的支承结构或变速器(手动变速器、自动变速机及无级变速机)的支承结构等。

这种推力针状滚柱轴承例如被揭示在如下的专利文献1(日本专利特开2002-70872号公报)上。

由于车用空气调节压缩机所使用的机油是低粘度且为了提高压缩机能力(冷却能力)而削减了机油量。由于在如此稀薄润滑的过于苛刻的条件下使用，故在滚柱的差动滑动大的场合，有可能因表面起点型剥离等表面损伤而发生早期破损。

另外，汽车制造商和自动变速机制造商各公司从节能化的观点出发，以往有时在机油中放入添加剂来使用。放有添加剂的机油，其对轴承的润滑性能比通常的机油低劣，故在滚柱的差动滑动大的目前的推力轴承中，从表面起点型剥离等的表面损伤的观点出发希望进行改善。

另外，作为车用空气调节压缩机及变速机的使用条件，有向高负荷化的倾向，从通常的负荷依存型的转动疲劳引起的内部起点型剥离的观点出发也希望进行改善。

因此，寻求一种长寿命的轴承，其对表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果，对通常的负荷依存型的转动疲劳引起的内部起点型剥离也有效果。

专利文献1：日本专利特开2002-70872号公报

对于以往的推力针状滚柱轴承中的轨道盘的材质，使用低碳素结构用钢、冷轧钢板、钢带、中碳素钢或轴承钢，作为可进行冲压加工的钢板及钢带的材料即加工性好、容易获得的材料。另外，作为轨道盘的热处理，在使用低碳素结构钢、冷轧钢板或钢带的场合，进行渗碳或氰化处理，在使用中碳素钢或轴承钢的场合，进行光亮淬火或高频淬火处理。

另外，以往的推力针状滚柱轴承的滚柱材质使用轴承钢，其热处理进行光亮淬火或氰化处理。

在推力针状滚柱轴承的场合，因滚柱的差动滑动引起的发热等，引发表面起点型剥离等的损伤，希望轨道盘相对于该表面起点型剥离等的表面损伤的强化。

另外，在高负荷作用的条件下的场合，有时也发生因通常的负荷依存型的转动疲劳而引起的内部起点型剥离，希望长寿命化。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一目的在于，提供一种通过至少变更轨道盘的性状而对表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的长寿命的推力针状滚柱轴承。

鉴于上述问题，本发明的另一目的在于，提供一种通过至少变更轨道盘的性状而对表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的、长寿命的承受车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构。

鉴于上述问题，本发明的又一目的在于，提供一种对推力针状滚柱轴承的表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对推力针状滚柱轴承的通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的、长寿命的承受自动变速机的推力负荷的支承结构。

鉴于上述问题，本发明的再一目的在于，提供一种对推力针状滚柱轴承的表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对推力针状滚柱轴承的通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的、长寿命的无级变速机的支承结构。

鉴于上述问题，本发明的再一目的在于，提供一种对推力针状滚柱轴承的表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对推力针状滚柱轴承的通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的、长寿命的承受手动变速机的推力负荷的支承结构。

本发明的推力针状滚柱轴承，具有由薄壁钢板构成的轨道盘和针状滚柱，其特点是，至少在轨道盘的表层部具有氮富化层，该表层部的残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。

在上述的推力针状滚柱轴承中，表层部的含氮量最好是0.1质量％～0.7质量％。

本发明是一种承受车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构，该车用空气调节压缩机的斜板随着主轴的旋转而旋转，由此使活塞进行摆动运动在承受由斜板的旋转所产生的推力负荷、具有由薄壁钢板构成的轨道盘和针状滚柱的推力针状滚柱轴承中，至少在轨道盘侧的表层部具有氮富化层，表层部的奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。

在承受所述车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构中，表层部的含氮量最好是0.1质量％～0.7质量％的范围。

本发明的承受自动变速机的推力负荷的支承结构，是承受包括液力变矩器的自动变速机的推力负荷的支承结构，该液力变矩器具有在定子两边互相相对的叶轮和涡轮，在定子和叶轮之间及定子和涡轮之间的至少任意一方具有推力针状滚柱轴承，而该推力针状滚柱轴承包括由薄壁钢板构成的轨道盘和针状滚柱。至少在轨道盘的表层部具有氮富化层，表层部的残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。

在承受所述自动变速机的推力负荷的支承结构中，表层部的含氮量最好是0.1质量％～0.7质量％的范围。

本发明的无级变速机的支承结构，是使输入轴的旋转无级地变化并向输出轴传递的无级变速机的支承结构。在承受由输入轴及输出轴中任一方旋转而产生的推力负荷、具有由薄壁钢板构成的轨道盘和针状滚柱的推力针状滚柱轴承中，至少在轨道盘的表层部具有氮富化层，表层部的奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。

在所述无级变速机用的支承结构中，推力针状滚柱轴承中的表层部的含氮量最好是0.1质量％～0.7质量％的范围。

本发明的承受手动变速机的推力负荷的支承结构，是承接通过输入轴的齿轮和逆转轴的齿轮啮合以及逆转轴的齿轮和输出轴的齿轮啮合而可使输出轴的旋转速度相对于输入轴的旋转速度分级变化的手动变速机的推力负荷的支承结构，在承受输入轴、逆转轴及输出轴中任一个的推力负荷、具有由薄壁钢板构成的轨道盘和针状滚柱的推力针状滚柱轴承中，至少在轨道盘侧的表层部具有氮富化层，表层部的奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。

在承受所述手动变速机的推力负荷的支承结构中，在推力针状滚柱轴承中的表层部的含氮量最好是0.1质量％～0.7质量％的范围。

在本发明的推力针状滚柱轴承中，通过将轨道盘的结晶粒度作成细的且有耐热性的材质，可同时提高表面起点型剥离(剥皮、擦伤等的表面损伤)寿命和内部起点型剥离寿命。

在本发明的承受车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构中，通过将轨道盘的结晶粒度作成细的且有耐热性的材质，可同时提高表面起点型剥离(剥皮、擦伤等的表面损伤)寿命和内部起点型剥离寿命。

另外，在本发明的承受自动变速机的推力负荷的支承结构中，通过将推力针状滚柱轴承的轨道盘作成结晶粒度细的且有耐热性的材质，可同时提高表面起点型剥离(剥皮、擦伤等的表面损伤)寿命和内部起点型剥离寿命。

在本发明的无级变速机的支承结构中，通过将推力针状滚柱轴承的轨道盘作成结晶粒度细的且有耐热性的材质，可同时提高表面起点型剥离(剥皮、擦伤等的表面损伤)寿命和内部起点型剥离寿命。

在本发明的承受手动变速机的推力负荷的支承结构中，通过将推力针状滚柱轴承的轨道盘作成结晶粒度细的且有耐热性的材质，可同时提高表面起点型剥离(剥皮、擦伤等的表面损伤)寿命和内部起点型剥离寿命。

具体地说，通过对轴承钢、中碳素钢等的原材料的加工或热处理特性曲线的研究，可获得确保11号以上的奥氏体结晶粒度的氰化组织(氮富化层)。通过获得这种组织，可极大地增强相对于龟裂的发生、扩展的抵抗性。其结果，可抑制因滑动引起的表层发热或因切向力引起的表面龟裂的发生。此外，本申请发明者发现，即使对于内部起点型剥离的龟裂，也可获得相当的长寿命化。

尤其对于表面起点型剥离等的表面损伤，必须在表层部形成将细微的碳化物析出的具有耐热性的氮富化层。在本发明中，由于在表层部析出有氮富化层，且在该表层部存在残留奥氏体5体积％以上，且表层部的奥氏体结晶粒度是11号以上，是细微的，故可抑制表面起点型剥离等的表面损伤。

另外，存在于表层部的氮富化层内的残留奥氏体是使表面硬度下降的因素，故在氰化处理后，必须通过以比氰化处理时的温度低的温度进行再加热淬火的处理，使残留奥氏体量低于氰化处理件。在本发明中，由于可将该表层部的残留奥氏体抑制到25体积％以下，故可抑制表面硬度的下降。

以上述的微观组织为基础再进行加工处理和热处理，赋予所述表层压缩应力，进一步提高硬度，可获得长寿命化。对于这些加工处理和热处理，可将(b1)喷丸硬化、(b2)滚磨加工、(b3)滚压加工、(b4)渗碳处理+氰化处理、(b5)氰化处理+低温处理、(b6)氰化处理+二次淬火+低温处理这样的手法就这样进行，或可使(b1)～(b6)的措施予以组合进行。

另外，所述轨道盘及滚柱的至少一个，也可按A₁变态点以上实施氰化处理，然后在冷却到A₁变态点不到的温度后，加热到比氰化处理温度低的淬火温度，从该淬火温度进行淬火。

在所述氰化温度进行氰化处理后、冷却到不到A₁点的工序中，既可通过油冷等冷却到室温，也可是冷却到奥氏体变态在规定值以上结束的温度的处理。利用上述制造方法，可获得具有氮富化层、奥氏体粒细微且含有适当量的残留奥氏体的金属组织。因此，可提高表面起点型剥离寿命、和内部起点型剥离寿命，并可获得抑制时效尺寸变化的推力针状滚柱轴承、承受车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构、承受自动变速机的推力负荷的支承结构、无级变速机用的支承结构和承受手动变速机的推力负荷的支承结构。

所述氮富化层如上所述，通过氰化处理形成，但也可将碳富化在所述氮富化层上，也可不富化在所述氮富化层上。

在这种微观组织中，在从氰化处理一度冷却后，由于从比氰化处理温度低的淬火温度进行淬火，故可获得非常细微的奥氏体结晶颗粒。有时出于该处理的顺序，将上述加热到比氰化处理温度低的淬火温度进行淬火的处理称为二次淬火或最终淬火。

另外，所述淬火温度，也可是至少在氰化处理后的钢的表层部共存碳化物及/或氮化物和奥氏体相的温度区域。

由于淬火时的加热温度低于氰化处理时的加热温度，故氰化处理的效果所涉及的表层部的未溶解的碳化物及/或氮化物的量比氰化处理时增大。因此，淬火温度在上述的共存温度区域的场合，未溶解的碳化物/氮化物的量的比例在淬火温度中比氰化处理时增大，奥氏体量的比例下降。而且，从铁—碳二元状态图判断，在碳化物(渗碳体)与奥氏体的共存区域，固溶于奥氏体的碳浓度也随着淬火温度的下降而降低。另外，轴承所使用的钢，由于Si(硅)和Mn(锰)等其它合金元素的含有量低，故能用铁—碳二元系状态图足够高精度地论述各温度区域和生成层。另外，氮与碳相同，在铁中作为间隙元素固溶，并在规定的温度区域，生成类似于渗碳体的与铁结合的氮化物，故可视为与碳近似相同。

当加热到淬火温度后，由于妨碍奥氏体粒成长的未溶解的碳化物及/或氮化物的量较多，故奥氏体粒细微。通过淬火而从奥氏体变态到马氏体的组织在上述热处理时其碳浓度稍低，因此，与从氰化处理温度进行淬火后的组织相比，成为韧性稍好的组织。即，成为(c1)其量比以往多的未溶解的碳化物/氮化物、(c2)其碳浓度比以往低的淬火组织。

上述的淬火温度也可作成780℃～830℃。该温度区域几乎适用于所有的钢材料，可将淬火温度的控制简单化。

另外，在所述的轨道盘及滚柱的至少1个中，也可在氰化处理前实施冲压加工那样的冷轧加工。

通过应用这种冷轧加工，热处理时的奥氏体粒的核发生密度增加，可获得细粒组织。

此外，在所述的轨道盘及滚柱的至少1个中，也可赋予500Mpa以上的压缩应力。

如上所述，通过以所述微观组织为基础再实施加工处理和热处理，赋予所述表层压缩应力，进一步可获得长寿命化。

另外，本说明书中的奥氏体结晶粒度序号，是指JIS G0551的奥氏体结晶粒度试验方法中定义的奥氏体的粒度序号。

本说明书中的奥氏体结晶粒是指淬火加热中相变态后的奥氏体的结晶粒，其指在通过冷却向马氏体变态后，作为过去的痕迹而残存的。

所述奥氏体结晶粒，只要是对作为对象的构件的金相试料实施腐蚀等将粒界显出的处理从而可观察的粒界即可。因为是低温淬火前的加热时刻的粒界的意思，有时称为旧奥氏体粒。测定也可从JIS规格的粒度序号的平均值换算成平均粒径来求得，也可通过切片法等，获取与金相组织重叠的任意方向的直线与粒界会合之间的间隔长度的平均值，乘上修正系数，从二维作成三维的间隔长度。

残留奥氏体的测定是，用各种X线绕射法，求出奥氏体相的适当的面指数的绕射强度，取与来自铁素体相的适当的面指数的绕射强度之比等来测定。此时，也可用绕射波峰的高度，也可用绕射波峰的面积。此外，利用奥氏体相是非磁性体、铁素体相是强磁性体的现象，通过利用磁性天平等求出磁化力也可进行测定。此外，可利用市场上销售的测定装置简单地进行测定。

另外，在所述低温淬火时，奥氏体相变态到马氏体等，但所述残留奥氏体，是指在沿着不同的结晶面进行变态的相邻的马氏体束之间等未变态地残存到室温的奥氏体。因此，与限定了所述平均粒径的范围的奥氏体结晶粒无直接关系。

另外，当表层部的含氮量少于0.1质量％时就无效果，尤其，异物混入条件下的转动寿命下降。若含氮量多于0.7质量％时，称为空隙的空孔就产生，或残留奥氏体过多，无硬度，寿命短。对于形成于轨道盘的氮富化层，其含氮量是磨削后的轨道面的表层50μm的值，例如可用EPMA(波长分散型X线微测定器)进行测定。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的推力针状滚柱轴承结构的大致剖视图。

图2是本发明实施形态1的推力针状滚柱轴承其它实施形态，是表示滚柱配置成多列的推力针状滚柱轴承结构的大致剖视图。

图3是说明本发明推力针状滚柱轴承的热处理方法的示图。

图4是说明本发明推力针状滚柱轴承的热处理方法变形例的示图。

图5A是表示本发明轴承零件的微观组织、尤其表示奥氏体粒的示图。

图5B是表示以往的轴承零件的微观组织、尤其表示奥氏体粒的示图。

图6A是表示对图5A图解得到的奥氏体粒界的示图。

图6B是表示对图5B图解得到的奥氏体粒界的示图。

图7是大致表示双斜板型的斜板式压缩机结构的剖视图。

图8是大致表示单斜板型的斜板式压缩机结构的剖视图。

图9是大致表示单斜板型的可变容量斜板式压缩机结构的剖视图。

图10是表示承受本发明实施形态2中的自动变速机的推力负荷的支承结构的大致剖视图。

图11是表示用本发明实施形态3的自动变速机的齿轮机构承受推力负荷的支承结构的大致剖视图。

图12是放大表示图11区域P的大致剖视图。

图13是表示本发明实施形态4的无级变速机用的支承结构的大致剖视图。

图14是放大表示图13的P部的剖视图。

图15是表示本发明的实施形态5中的手动变速机结构的大致剖视图。

符号说明

1、505a、505b、506a、506b、570、571是轨道盘，1a是贯通孔，2、2a、2b是针状滚柱，3是保持器，3a、3b是环状构件，10、10A、10B、510是推力针状滚柱轴承，100是双斜板式压缩机，102、202、302、606是外壳，103是斜板，104是主轴，105是径向轴承，106是缸体，107是活塞，108是凹陷部，109是瓦，200是单斜板式压缩机，203是斜板，204、304是主轴，207是活塞，211是连接构件，215是活塞连杆，300是可变容量斜板式压缩机，303是轴颈，307是活塞，312是活塞支架，313是传动销，314是套筒，315是活塞连杆，500是液力变矩器，501是叶轮，501a是叶轮叶片，501b是叶轮轮毂，502是定子，503是涡轮，503a是涡轮叶片，503b是涡轮轮毂，504是单向离合器，551、561、601a是轴，552是壳体，553、558、563是轴承，554是同步轮毂，555、557是空转齿轮，555a是离合器齿轮，559是轴扩径部，559a是右侧阶梯面，559b是左侧阶梯面，565、567是齿轮，568是剪式齿轮，600是无级变速机构，601是初级轴，601b是恒星齿轮，602是初级带轮，602a是固定带轮，602b是可动带轮，603是次级轴，604是次级带轮，604a是固定带轮，604b是可动带轮，605是皮带，610是前后进退切换机构，611是滚动轴承，612是支承构件，612a是行星小齿轮，613是支承构件，613a是内啮合齿轮，615、616是多板离合器，650是手动变速机，661是输入轴，662是输出轴，663是逆转轴，664a-664k是齿轮，665是外壳，660A-660D是滚动轴承。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施形态。

(实施形态1)

图1是变速本发明实施形态1的推力针状滚柱轴承结构的大致剖视图。参照图1，该推力针状滚柱轴承10A具有：由薄壁钢板构成的一对轨道盘1、1；在一对轨道盘1、1之间转动的多个针状滚柱2；沿周向以规定间距对多个针状滚柱2进行保持的环状的保持器3。轨道盘1在中央部具有用来插入轴等的贯通孔1a。

该推力针状滚柱轴承10A的至少轨道盘1的表层部具有氮富化层，该表层部的残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，该表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。另外，该表层部的氮浓度最好是0.05质量％以上、0.4质量％以下。

不仅轨道盘1，而且针状滚柱2或保持器3的表层部也具有氮富化层，该表层部的残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，该表层部的奥氏体结晶粒度序号是11号以上。另外，该表层部的氮浓度最好是0.05质量％以上、0.4质量％以下。

在上述中，说明了多个针状滚柱2以单排进行配置的结构，如图2所示，也可多排配置多个针状滚柱2。

参照图2，推力针状滚柱轴承10B具有由内径侧的针状滚柱2a和外径侧的针状滚柱2b构成的多排的针状滚柱2。在该场合，保持器3最好构成为，其2个环状的构件3a和3b互相接触地重合。该环状的构件3a的内径侧端部最好向环状的构件3b侧弯曲收紧，且环状的构件3b的外径侧端部向环状的构件3a侧弯曲收紧。由此，将2个环状构件3a、3b收紧固定，可使其牢固地一体化。

这里，多排的针状滚柱2a、2b的长度L1、L2作成相同，可根据使用条件选择L1≤L2、L2≤L1。最好外径侧的针状滚柱2b的长度L2比内径侧的针状滚柱2a的长度L1长，例如，作成1.2倍的长度，从而可提高外径侧的负荷容量。

除了上述内容以外，推力针状滚柱轴承10B的结构与上述推力针状滚柱轴承A结构大致相同，故对于相同的构件，标上相同的符号，省略其说明。

下面，对包含对本实施形态的推力针状滚柱轴承10A、10B的轨道盘1、针状滚柱2以及保持器3的至少一个轴承零件进行氰化处理在内的热处理进行说明。

图3及图4表示本发明的形成推力针状滚柱轴承用的热处理方法。图3是表示进行一次淬火及二次淬火的方法的热处理的图谱，图4是表示在淬火途中将材料冷却到A₁变态点温度不到、然后再加热最后被淬火的方法的热处理图谱。它们都是本发明的推力针状滚柱轴承的热处理例子。

参照图3，首先将轴承零件用的钢加热到A₁变态点以上的氰化处理温度T₁(845℃)，在该温度下对轴承零件用的钢实施氰化处理。在处理温度T₁将碳和氮扩散到钢的基体，并使碳充分熔入钢。然后，轴承零件用的钢从处理温度T₁的温度被实施油淬火，并被冷却到A₁变态点不到的温度。接着，以230℃进行回火，该回火可省略。

然后，轴承零件用的钢用A₁变态点以上的温度再加热到不超过上述氰化处理温度的温度T₂(例如800℃)，在该温度进行保持实施处理T₂后，从处理T₂的温度实施油淬火，并冷却到不超过A₁变态点的温度。接着以230℃进行回火。

参照图4，首先，轴承零件用的钢被加热到A₁变态点以上的氰化处理温度T₁(845℃)，在该温度下对轴承零件用的钢实施氰化处理。在温度处理T₁将碳和氮扩散到钢的基体，并使碳充分熔入钢。然后，轴承零件用钢不淬火而被冷却到A₁变态点以下的温度。然后，轴承零件用的钢以A₁变态点以上的温度再加热到不超过上述氰化处理温度的温度T₂(800℃)，在该温度下进行保持实施处理T₂后，从处理T₂的温度实施油淬火，并冷却到不到A₁变态点的温度。接着以230℃进行回火。

通过上述的氰化处理，“氰化处理层”即氮富化层就形成在轴承零件用的钢的表层部。在氰化处理中成为原材料的钢的碳浓度较高，故有时碳难以从通常的氰化处理的环境进入钢的表面。例如，在碳浓度较高的钢的场合(1质量％左右的钢)，既有生成更高的碳浓度的渗碳层的情况，也有难以生成更高的碳浓度的渗碳层的情况。但是，氮浓度也依赖于Cr(铬)浓度，但由于通常的钢为0.020质量％左右以下，较小，故氮富化层不受原材料的钢的碳浓度的影响而清晰地生成。不言而喻，也可将碳富化在所述氮富化层上。

在上述热处理中，由于将表层部氰化处理，对表面起点型剥离等的表面损伤的早期破损比进行普通淬火(即在氰化处理后接着进行一次淬火)更有效果，且对通常的负荷依存型的转动疲劳所引起的内部起点型剥离也有效果，因此，可将推力针状滚柱轴承的寿命长寿命化。

图5A表示应用了上述图3所示的热处理图谱后的轴承钢的奥氏体结晶粒度。而图5B表示利用以往热处理方法所形成的轴承钢的奥氏体结晶粒度。图6A及图6B表示将所述图5A和图5B予以图解后的奥氏体结晶粒度。从这些表示奥氏体结晶粒度的组织看，以往的奥氏体粒径用JIS(日本工业标准)规格的粒度序号表示是10号，而采用本发明的热处理方法，可获得12号的细粒。另外，图5A的平均粒度用切片法测定的结果是5.6μm。

接着，对使用了本实施形态的推力针状滚柱轴承10B(图2)的车用空气调节压缩机进行说明。

图7是表示本发明实施形态1中使用推力针状滚柱轴承后的压缩机结构的大致剖视图。参照图7，表示了例如压缩机双斜板型的斜板式压缩机100作为压缩机。该斜板式压缩机100利用固定在主轴104上的斜板103的旋转，通过在斜板103上滑动的瓦109使活塞107往复动作。

在外壳102内，固定有斜板103的主轴104通过径向轴承105而被支承成旋转自如。在外壳102上，在圆周方向的等间隔位置形成多个缸体106，在各缸体106内收容有滑动自如的双头型的活塞107。在各活塞107的中央部分形成有跨过斜板103外周部的凹陷部108，在该凹陷部108的轴向相对面形成球面座，使球或半球状的瓦109入座。瓦109夹在斜板103与活塞107之间，起到使斜板103的旋转运动顺利地变换成活塞107往复运动的作用。

斜板103固定在主轴104上，与主轴104一起旋转。并且，如上所述，斜板103起到使活塞107往复运动的作用，故沿主轴104的轴向发生推力负荷。因此，作为承受该推力负荷的支承结构，使用推力针状滚柱轴承10B。该推力针状滚柱轴承10B如上所述，具有一对轨道盘1、1、多排针状滚柱2a、2b和保持器3。一对轨道盘1的一方组装在斜板103上，一对轨道盘1的另一方组装在外壳102侧。

另外，在上述的实施形态中，作为压缩机，例如说明了双斜板型的斜板式压缩机，但本发明的推力针状滚柱轴承也可适用于其它类型的斜板式压缩机、涡旋式压缩机等。另外，作为其它类型的斜板式压缩机，例如有单斜板型的斜板式压缩机和单斜板型的可变容量斜板式压缩机。

当是单斜板型的斜板式压缩机200时，如图8所示，分别在连接构件211与外壳202之间以及连接构件211与斜板203之间，配置本实施形态的多排的推力针状滚柱轴承10B作为承受推力负荷的支承结构。所谓连接构件211，是将斜板203与活塞207连接起来用的构件。该压缩机200中，斜板203随着主轴204的旋转而旋转，由此，通过连接构件211作摆动运动，活塞207通过活塞连杆215而在缸内作往复运动。

另外，当是单斜板型的可变容量斜板式压缩机300时，如图9所示，在与斜板对应的轴颈303与活塞支架312之间，配置有本实施形态的多排推力针状滚柱轴承10B作为承受推力负荷的支承结构。而在外壳302与主轴304的套筒314之间，也配置本实施形态的多排推力主轴滚柱轴承10B作为承受推力负荷的支承结构。

在该压缩机300中，轴颈303(斜板)随着主轴304的旋转而旋转，由此，通过活塞支架312作摆动运动，活塞307就通过活塞连杆315而在缸内作往复运动。另外，在该压缩机300中，通过使与传动销313连接的套筒314相对主轴304沿轴向滑动，可变更轴颈303的倾斜角度，由此可实现可变容量。

以上对多排推力针状滚柱轴承10B设在车用空气调节压缩机中的情况作了说明，但也可代替该多排推力针状滚柱轴承10B而设置图1所示的单排推力针状滚柱轴承10A。

以上对将推力针状滚柱轴承用于承受车用空气调节压缩机的推力负荷的支承结构的情况作了说明，但本发明的推力针状滚柱轴承除了这种情况外，也可用作承受例如手动变速机的推力负荷的支承结构。

(实施形态2)

图10是表示本发明实施形态2的承受自动变速机的推力负荷的支承结构的大致剖视图。参照图10，自动变速机通常包括液力变矩器500、行星齿轮机构(未图示)。

液力变矩器500主要具有叶轮501、定子502和涡轮503。本实施形态的承受自动变速机的推力负荷的支承结构，例如是组装在叶轮501与定子502之间及定子502与涡轮503之间的推力针状滚柱轴承510。

在该液力变矩器500中，与发动机的输出轴连接的叶轮501和与自动变速机的输入轴连接的涡轮503配置成互相相对。定子502通过单向离合器504而安装在固定于外壳的定子轴上。该定子502用于：在使分别形成为碗状的叶轮叶片501a与涡轮叶片503a之间环流的流体在它们的内径侧从涡轮503侧返回到叶轮501侧时，改变流体的流动方向并对叶轮501赋予顺时针方向的旋转力，放大传递转矩。

叶轮501与定子502之间的推力针状滚柱轴承510具有针状滚柱2、保持器3、轨道盘505a、505b。轨道盘505a组装在叶轮轮毂501b上，轨道盘505b组装在定子502侧。

定子502与涡轮503之间的推力针状滚柱轴承510具有针状滚柱2、2个保持器3、轨道盘506a、506b。轨道盘506a组装在涡轮轮毂503b上，轨道盘506b组装在定子502侧。

在本实施形态中，分别组装在所述叶轮501与定子502之间及定子502与涡轮503之间的推力针状滚柱轴承510，由图1所示的推力针状滚柱轴承10A或图2所示的推力针状滚柱轴承10B构成。推力针状滚柱轴承510的轨道盘505a、505b及轨道盘506a、506b分别与推力针状滚柱轴承10A及10B的轨道盘1对应。推力针状滚柱轴承510的结构及对各构件进行的热处理方法，由于与实施形态1相同，故省略说明。

(实施形态3)

在上述实施形态2中，对承受自动变速机的液力变矩器部中的推力负荷的支承结构作了说明，作为承受自动变速机的齿轮机构部中的推力负荷的推力针状滚柱轴承，可使用上述实施形态2的推力针状滚柱轴承。下面，对于在自动变速机的齿轮机构部中承受推力负荷的支承结构，以应用了实施形态1所采用的推力针状滚柱轴承的情况为例进行说明。

图11是表示由本发明的实施形态3的自动变速机的齿轮机构来承受推力负荷的支承结构的大致剖视图。图12是将图11的区域P放大表示的大致剖视图。

参照图11和图12，轴551是主轴，用前后的轴承553旋转自如地支承在壳体552内。在轴551的外周设有同步轮毂554，与其单侧邻接的空转齿轮555通过滚动轴承558而设成旋转自如。空转齿轮555成为三速主齿轮，同步轮毂554侧具有离合器齿轮555a。在成为三速主齿轮的空转齿轮555右方的轴551外周形成有扩径部559，在该扩径部559的右侧，与其右侧阶梯面559a接触的另外的空转齿轮557通过滚动轴承而旋转自如地设在轴551上。该空转齿轮557成为与另外的同步轮毂卡合、脱离的2速主齿轮。

轴561是逆转轴，与所述轴551平行地用轴承563等的轴承旋转自如地支承在壳体552上。对于该轴561，与轴551侧的所述空转齿轮555、557啮合的齿轮565、567分别设置成固定状态。

在成为3速主齿轮的空转齿轮555的宽面与成为主轴的轴551的轴扩径部559的左侧阶梯面559b之间，与中间齿轮555直径相同、齿数稍许不同的剪式齿轮(即夹设用的齿轮)568与空转齿轮555的宽面接触并在轴551上设置成旋转自如。这些空转齿轮555及剪式齿轮568与逆转轴即轴561的相同齿轮565啮合。另外，剪式齿轮568只要可与空转齿轮555相同的齿轮565啮合即可，而在本实施形态中，节圆、齿顶圆及齿根圆中的任一直径都作成与空转齿轮555相同的直径。剪式齿轮568与空转齿轮555的齿数差异最好为1个以上。所述剪式齿轮568与所述轴扩径部559的左侧阶梯面559b之间，夹设有作为支承结构的推力针状滚柱轴承510。

该推力针状滚柱轴承510与实施形态1相同，具有针状滚柱2、保持器3和轨道盘1。该推力针状滚柱轴承510的与所述剪式齿轮568接触的齿轮侧轨道盘570相对于轴551旋转自如，与轴扩径部559的左侧阶梯面559b接触的轨道盘571往往用键等固定在轴551上。

在该推力针状滚柱轴承510中，针状滚柱2由多排的针状滚柱2a、2b构成。

采用这种结构，同步轮毂554成为与空转齿轮555的离合器齿轮555a啮合的转换状态时，轴551与空转齿轮555就同步旋转，但由于剪式齿轮568的齿数与空转齿轮555稍许不同，故轴551与剪式齿轮568就进行相对旋转。其结果，推力针状滚柱轴承510中的齿轮侧轨道盘570与轴固定侧固定盘571中间产生相对旋转，针状滚柱2也就进行自转、公转。

另外，在实施形态2及3中，说明了自动变速机的情况，但本发明广泛适用于所有变速机所使用的推力支承结构，尤其可适用于变速机的含有添加剂的机油(润滑油)中所使用的推力支承结构。

另外，说明了将承受推力负荷的支承结构组装在涡轮与定子之间及定子与叶轮之间的情况，但本发明并不限于此，也可适用于在除此以外的自动变速机内承受推力的部分。

(实施形态4)

图13是表示本发明实施形态4的无级变速机用的支承结构的大致剖视图。参照图13，由发动机(未图示)发生的驱动力从曲轴(未图示)通过液力变矩器(未图示)和前后进退切换机构610而传递给无级变速机构600。

前后进退切换机构610具有行星齿轮机构和多板离合器615、616。行星齿轮机构具有：通过支承构件613而固定在轴601a上的内啮合齿轮613a；固定在初级轴601上的恒星齿轮601b；以及可旋转地支承在支承构件612上的行星小齿轮612a。该行星小齿轮612a分别与内啮合齿轮613a和恒星齿轮601b啮合。

多板离合器615装入在支承构件612的外周与外壳606的内周之间作为后退用制动器。另外，多板离合器616装入在初级轴601的外周与支承构件613的内周之间作为前进用离合器。并设有可将油压分别供给于多板离合器615、616的机构(未图示)。

当供给油压使多板离合器(前进用离合器)616作成连接状态时，轴601a的旋转就正向传递给初级轴601。当供给油压使多板离合器(后退用制动器)615作成连接状态时，轴601a的旋转就逆向传递给初级轴601。由此，可控制前进和后退。

无级变速机构600具有：与前后进退切换机构610连接的输入侧的初级轴601；设在该初级轴601上的初级带轮602；与初级轴601平行的输出侧的次级轴603；设在次级轴603上的次级带轮604，以及挂设在初级带轮602和次级带轮604双方上的皮带605。

初级带轮602具有：固定在初级轴601上的固定带轮602a；与其相对、通过滚珠花键等在轴向滑动自如地安装在初级轴601上的可动带轮602b。通过该可动带轮602b沿轴向滑动，带轮的锥面间隔即带轮槽宽就可变化。

次级带轮604具有：固定在次级轴603上的固定带轮604a；与其相对、通过滚珠花键等沿轴向滑动自如地安装在次级轴603上的可动带轮604b。通过该可动带轮604b沿轴向滑动，带轮的锥面间隔即带轮槽宽就可变化。

通过使两方的带轮槽宽变化，皮带605的与带轮602的接触直径和与带轮604的接触直径产生变化。由此，相对于各个带轮602、604的皮带605的卷绕直径的比例产生变化。因此，初级轴601的旋转就无级变速并传递给次级轴603。

在本实施形态中，为了承受该输入侧的轴601a及初级轴601、输出侧的次级轴603的推力负荷而设有推力针状滚柱轴承10。

图14是将表示推力针状滚柱轴承的配置状态的图13的P部放大表示的剖视图。参照图14，推力针状滚柱轴承10，例如配置在可对初级轴601旋转支承的滚动轴承611内圈与支承构件612之间；配置在支承构件612与恒星齿轮601b之间；配置在恒星齿轮601b与支承构件613之间；配置在支承构件613与外壳606之间等。各推力针状滚柱轴承10具有针状滚柱2、将该针状滚柱2保持用的2个保持器3、4。该针状滚柱2例如由多排的针状滚柱2a、2b构成。

本实施形态中的各个推力针状滚柱轴承10由图2所示的推力针状滚柱轴承10B构成，也可由图1所示的推力针状滚柱轴承10A构成。对于推力针状滚柱轴承10的结构及对各构件进行的热处理方法，由于与实施形态1相同，故省略说明。

(实施形态5)

图15是表示本发明实施形态5的手动变速机结构的大致剖视图。参照图15，手动变速机650是始终啮合式的手动变速机，主要包括：4个推力针状滚柱轴承10A；输入轴661；输出轴662；逆转轴663；齿轮664a～664k；以及外壳665。

输入轴661利用滚动轴承660A而可旋转地支承在外壳665上。在该输入轴661的外周形成有齿轮664a，内周形成有齿轮664b。

输出轴662的一侧(图中左侧)利用滚动轴承660B而可旋转地支承在外壳665上，另一侧(图中右侧)利用滚动轴承660C而可旋转地支承在输入轴661上。在该输出轴662上安装有齿轮664c～664g。

齿轮664c及齿轮664d分别形成在同一构件的外周和内周。形成有齿轮664c及齿轮664d的构件利用滚动轴承660D而可旋转地支承在输出轴662上。使齿轮664e与输出轴662一起旋转、并可向输出轴662的轴向滑动地将齿轮664e安装在输出轴662上。

另外，各个齿轮664f和齿轮664g形成在同一构件的外周上。形成有齿轮664f和齿轮664g的构件与输出轴662一起旋转并可向输出轴662的轴向滑动地安装在输出轴662上。形成有齿轮664f和齿轮664g的构件在向图中左侧滑动的场合，齿轮664f可与齿轮664b啮合，在向图中右侧滑动的场合，齿轮664g可与齿轮664d啮合。

逆转轴663具有齿轮664h～664k等。逆转轴663与外壳665之间配置有4个推力针状滚柱轴承10A，由此，逆转轴663的轴向的负荷(推力负荷)得到支承。齿轮664h始终与齿轮664a啮合，且齿轮664i始终与齿轮664c啮合。另外，齿轮664j在齿轮664e向图中左侧滑动的场合可与齿轮664e啮合。齿轮664k在齿轮664e向图中右侧滑动的场合可与齿轮664e啮合。

接着说明手动变速机650的变速动作。

手动变速机650中，通过输入轴661的齿轮664a与逆转轴663的齿轮664h的啮合，将输入轴661的旋转传递给逆转轴663。并且，通过逆转轴663的齿轮664i～664k与输出轴662的齿轮664c、664e的啮合，或输出轴662的齿轮664d与齿轮664g的啮合，将逆转轴663的旋转传递给输出轴662。由此，将输入轴661的旋转传递给输出轴662。

在输入轴661的旋转传递给输出轴662时，通过改变输入轴661和逆转轴663之间啮合的齿轮、逆转轴662和输出轴663之间啮合的齿轮，从而可使输出轴662的旋转速度相对于输入轴661的旋转速度分级地变化。另外，不通过逆转轴663而直接使输入轴661的齿轮664b与输出轴662的齿轮664f啮合，可将输入轴661的旋转直接传递给输出轴662。

下面，更具体说明手动变速机650的变速动作，在齿轮664f不与齿轮664b啮合、齿轮664g不与齿轮664d啮合、而齿轮664e与齿轮664j啮合的场合，输入轴661的驱动力通过齿轮664a、齿轮664h、齿轮664j和齿轮664e而传递给输出轴662。其例如成为第1速。

在齿轮664g与齿轮664d啮合、齿轮664e不与齿轮664j啮合的场合，输入轴661的驱动力通过齿轮664a、齿轮664h、齿轮664i、齿轮664c、齿轮664d和齿轮664g而传递给输出轴662。其例如成为第2速。

在齿轮664f与齿轮664b啮合、齿轮664e不与齿轮664j啮合的场合，通过输入轴661与齿轮664b及齿轮664f的啮合而直接与输出轴662连接，将输入轴661的驱动力直接传递给输出轴662。其例如成为第3速(最高)。

在本实施形态中，承受手动变速机650的推力负荷的支承结构具有承受逆转轴663的推力负荷的4个推力针状滚柱轴承10A。推力针状滚柱轴承10A分别由图1所示的推力针状滚柱轴承10A构成。另外，也可由图2所示的推力针状滚柱轴承10B构成。对于推力针状滚柱轴承10A、10B的结构和对各构件进行的热处理方法，由于与实施形态1相同，故省略说明。

在本实施形态中，表示了承受手动变速机的推力负荷的支承结构具有承受逆转轴663的推力负荷的推力针状滚柱轴承10A的场合，但本发明的承受手动变速机的推力负荷的支承结构除了这种场合外，也可具有承受输入轴或输出轴的推力负荷的推力针状滚柱轴承。

实施例

下面说明本发明的实施例。

准备了由SUJ2材料(JIS规格：高碳铬轴承钢钢材)、SCM415M(JIS规格：铬钼钢钢材)及S70C(JIS规格：机械结构用碳素钢钢材)分别构成的、可冲压加工的钢板及钢带制的轨道盘(厚度为3mm以下)和滚柱。对该轨道盘和滚柱实施了各种的热处理。作为该热处理，是图3及图4所示的热图谱的热处理(特殊热处理)、氰化处理、淬火(完全淬火、高温淬火、二次淬火)、渗碳等。

在特殊热处理中，在RX气体和氨气的混合气体的环境中以温度840℃保持一定时间实施氰化处理后，从该温度进行1次淬火，在以温度230℃进行回火。接着，再加热到比实施氰化处理的温度还低的温度800℃，并以该温度保持一定时间后实施二次淬火，再以温度230℃进行了回火。

在氰化处理中，在以温度840℃保持一定时间实施氰化处理后，从该温度进行淬火，再以温度230℃进行了回火。

在氰化处理+淬火处理中，在以温度840℃保持一定时间实施氰化处理后，从该温度进行淬火，再以温度230℃进行了回火。接着，再加热到温度840℃，并以该温度保持一定时间后从该温度实施淬火，再以温度230℃进行了回火。

对于渗碳处理，在以温度850℃保持一定时间实施渗碳处理后，从该温度进行淬火，再以温度230℃进行了回火。

在完全淬火处理中，在以温度850℃保持一定时间后，从该温度进行淬火，再以温度230℃进行了回火。

在高温淬火处理中，在以温度880℃保持一定时间后，从该温度进行淬火，再以温度230℃进行了回火。

在二次淬火处理中，在以温度840℃保持一定时间后，从该温度进行第1次淬火，再以温度230℃进行了回火。接着，再加热到温度840℃、以该温度保持一定时间后，从该温度进行第二次淬火，再以温度230℃进行了回火。

表1表示实施了这些各热处理后的轨道盘的结晶粒序号、残留奥氏体量和表层部的含氮量。

结晶粒度的测定是根据JIS G0551钢的奥氏体结晶粒度试验方法进行的。求出了在同一条件下制成的10个试验样品的平均值。

残留奥氏体量的测定是利用X线绕射法以轨道面的4处位置的各个表面下0.05mm的深度进行的。求出了在同一条件下制成的10个试验样品的平均值(即10个×4处的平均值)。

轨道盘的表层部的含氮量的测定是对轨道面垂直切断、利用EPMA的分析进行的。求出了在同一条件下制成的5个试验样品的平均值。

表1

试验样品的材质

  轨道圈的材料及热处理  结晶粒度序  号(No.)  残留奥氏体量  (体积％)  表面含氮  量(质量  ％)  本  发  明  例  子  SUJ2特殊热处理  12.5  8.2  0.25  SCM415M特殊热处理  12.0  22.2  0.29  S70C特殊热处理  11.5  15.4  0.27  比  较  例  子  SUJ2氰化处理  10.5  28  0.28  SCM415M氰化处理  10.0  32.4  0.33  SCM415M氰化处理+淬火  11.0  27.6  0.31  S70C氰化处理  9.5  26.6  0.3  SUJ2完全淬火  10.0  4.2  0  SCM415M渗碳  9.5  28.2  0  S70C完全淬火  9.5  3.8  0  SUJ2高温淬火  9.0  10.8  0  SUJ2二次淬火  11.5  4.0  0

从表1结果看，在实施了特殊热处理后的轨道盘的试料样品中，SUJ2、SCM415M及S70C的任何一个，表层部都被确认有氮富化层，表层部的奥氏体的结晶粒度序号是11号以上，残留奥氏体量是5体积％以上、25体积％以下，且表层部的含氮量是0.1质量％以上、0.7质量％以下。

另一方面，在实施了特殊热处理以外的热处理的轨道盘的试料样品中，没有获得11号以上的奥氏体结晶粒度序号及5体积％以上、25体积％以下的残留奥氏体量中的任何一方或双方。

接着，将所述各轨道盘与滚柱组合制作了推力针状滚柱轴承，进行了该推力针状滚柱轴承的寿命试验。表2表示寿命试验的试验条件，表3表示寿命试验的试验结果。

表2

试验条件

  负荷  4000N  旋转速度  8000r/min  润滑  变速机机油  循环供油、自然升温

表3

  事例  No.  特征 寿命比(L10)  本  发  明  例  子  1  轨道圈、滚柱：SUJ2特殊热处理  17.2  2  轨道圈：SUJ2特殊热处理  滚柱：SUJ2氰化处理  16.5  3  轨道圈：SCM415M特殊热处理  滚柱：SUJ2特殊热处理  10.8  4  轨道圈：SCM415M特殊热处理  滚柱：SUJ2氰化处理  8.5  5  轨道圈：S70C特殊热处理  滚柱：SUJ2特殊热处理  14.2  6  轨道圈：S70C特殊热处理  滚柱：SUJ2氰化处理  13.1  比  较  例  7  轨道圈：SCM415M氰化处理  滚柱：SUJ2氰化处理  3.0  8  轨道圈：SCM415M氰化处理+淬火  滚柱：SUJ2氰化处理  3.3  9  轨道圈：SCM415M氰化处理  滚柱：SUJ2完全淬火  1.5  10  轨道圈、滚柱：SUJ2氰化处理  4.2  11  轨道圈：S70C氰化处理  滚柱：SUJ2氰化处理  3.4  12  轨道圈：SCM415M渗碳  滚柱：SUJ2氰化处理  1.0  13  轨道圈：SCM415M渗碳  滚柱：SUJ2完全淬火  0.5  14  轨道圈：SUJ2完全淬火  滚柱：SUJ2氰化处理  0.9  15  轨道圈：SUJ2高温淬火  滚柱：SUJ2氰化处理  1.0  16  轨道圈：SUJ2二次淬火  滚柱：SUJ2氰化处理  0.9  17  轨道圈：SUJ2完全淬火  滚柱：SUJ2完全淬火  0.4  18  轨道圈：S70C完全淬火  滚柱：SUJ2完全淬火  0.4

※特殊热处理：开发热处理

从表3的结果看，在具有实施了特殊热处理的轨道盘的推力针状滚柱轴承中，与具有实施了特殊热处理以外的热处理的轨道盘的推力针状滚柱轴承相比，L10寿命提高(作为样品的推力针状滚柱轴承的90％不破损能够使用的负荷次数)，成为长寿命。另外得知，即使轨道盘互相之间是相同的材质，通过不仅对轨道盘而且对滚柱也实施特殊热处理，就可进一步提高L10寿命，成为长寿命。

应该认为这次揭示的实施形态及实施例在所有各方面都是例示，并不作为限制。本发明的范围不是上述的说明而是由权利要求书来表示，并包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有的变更。

产业上的实用性

本发明尤其涉及车用空气调节压缩机及变速机(手动变速机、自动变速机及无级变速机)用的推力针状滚柱轴承，本发明尤其涉及对推力针状滚柱轴承的表面起到型剥离等的表面损伤的早期破损有效果、对推力针状滚柱轴承的通常的负荷依存型的转动疲劳也有效果的长寿命的无级变速机用的支承结构。