JP2006144821A - スラストころ軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】ポケット内側面のころ端面との線接触によるドリリング摩耗を抑制して保持器軽量化と回転トルクの低減化とを可能にすること。
【解決手段】本保持器１０は、環状板１１の円周方向複数箇所にころ１３を保持するポケット１２を備え、ポケット１２の内側面１２ａの円周方向中心部に保持器厚み方向に延びてころ１３をピボット支持する凸条部１４を設けたものであり、凸条部１４は、その保持器厚み方向端縁を面取りしてなる面取部（非接触部）１４ａと、ポケット１２内で対向するころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに当接する平坦部（非接触部）１４ｂとからなり、平坦部１４ｂは、保持器１０の保持器厚み方向への移動可能な距離とほぼ同等の平坦長を有する構成。
【選択図】図３

Description

本発明は、スラスト針状ころ軸受等のスラストころ軸受用の保持器に係り、より詳しくは、自動車のオートマチックトランスミッションや、カーエアコンのコンプレッサ、その他に使用されるスラスト針状ころ軸受等のころ軸受用の保持器に関する。

近年の自動車の低燃費化は、自動車のオートマチックトランスミッション等の各部に組み込まれるスラストころ軸受に対する一層の軽量化と一層の回転トルク低減化への要求を益々増大させている。スラストころ軸受の軽量化として樹脂製の保持器が提案されている。回転トルクの低減化としては、ポケットの内外径側の両内側面にその円周方向中心部に保持器厚み方向（組立幅方向）全体に渡る凸条部を形成し、その両凸条部それぞれをポケットに収納したころの内外径側端面の円周方向中心部に当接してころをピボット支持する保持器が提案されている（特許文献1参照。）。この特許文献１による保持器においては、ポケットの両内側面に上記凸条部を備えたことにより、ポケットの両内側面ところの両端面との接触部面積が減って回転トルクの低減化を達成することができている。しかしながら、ポケットの打ち抜き金型の抜き形状の制約により上記凸条部が保持器厚み方向全体に延び、凸条部ところ端面との保持器厚み方向における線接触部位が増大し、保持器厚み方向の各接触部位の接触速度差が大きい。そのため、ポケット内側面に対するころによる異常摩耗（ドリリング摩耗）が進展しやすい構造となっている。この特許文献１の保持器は金属製であるため、保持器肉厚を薄肉にできるから、上記凸条部ところ端面との線接触長さは短く済むが、上記軽量化のため保持器を樹脂製とした場合では、保持器の強度確保のため保持器肉厚が増大するうえに、樹脂成形金型の抜き形状の制約により、凸条部は金属製よりも保持器厚み方向全体にさらに延びた形状となり、一層、凸条部ところ端面との接触部位の保持器厚み方向における接触速度差が増大し、上記ドリリング摩耗は一層顕著になる。
特開２００４−２１１８２４

本発明が解決しようとする課題は、保持器が金属製でも樹脂製でも上記ドリリング摩耗を抑制してスラストころ軸受の軽量化と回転トルクの低減化とを可能にするとともに、特に、保持器を樹脂製として保持器肉厚が増大するような場合、上記ドリリング摩耗の抑制効果を顕著なものとしてスラストころ軸受の一層の軽量化と回転トルク低減化とに貢献することができるころ軸受用保持器を提供することである。

本発明によるころ軸受用保持器は、環状板の円周方向複数箇所に端面平坦形のころを保持するポケットを備え、ポケットの半径方向内側面でその円周方向中心部に保持器厚み方向に延びてころをピボット支持する凸条部を設けたスラストころ軸受用保持器において、上記凸条部は、上記ポケット内に収納されているころの端面領域と接触しない非接触部と、該ころの保持器厚み方向中心部を含む端面領域に接触する接触部とを有し、この接触部は、保持器の保持器厚み方向への移動可能な距離と少なくともほぼ同等の平坦長さを有することを特徴とするものである。

本発明の保持器においては、ポケットに収納するころの負荷容量を大きく確保するため、端面が平坦形のころを保持するようにしているとともに、ころの端面とポケットの内側面との接触摩擦抵抗を低減するために、ポケット内側面の円周方向中心部に凸条部を設けている。この凸条部は、保持器を金型で成形加工するときの抜き形状の確保のために保持器厚み方向に延びた形状となっている。そのため、ポケット内側面の凸条部ところ端面との接触部位が保持器厚み方向に周速度差が発生する線接触状態となって保持器内側面にころ端面によるドリリング摩耗が発生しやすくなっている。

このような状況下において、本発明では、凸条部に保持器厚み方向端縁部に上記ポケット内に収納されているころの端面領域と接触しない非接触部と、該ころの保持器厚み方向中心部を含む端面領域に接触する接触部とを設けたから、凸条部ところ端面との接触面積が減少した構成となっている。その結果、本発明では、保持器ポケット内側面におけるころ端面との線接触によるドリリング摩耗が減少して回転トルクの低減化が可能となる。一方、上記構成を備えた本発明では、保持器を樹脂製として軽量化を図るとき、保持器の強度確保のため保持器肉厚が厚肉に増大して凸条部が保持器厚み方向に長くなっても、凸条部の一部である接触部だけがころ端面と線接触するので、上記ドリリング摩耗の低減ないしは抑制を行うことが可能となり、自動車の低燃費化のために当該保持器を組み込んだ軸受の軽量化と回転トルクの低減化とを同時に図ることができる。

なお、保持器ポケット内側面に例えば半球状凸部を設けてころ端面の中心部とほぼ点接触状態とした場合、その凸部ところ端面との接触部位には周速度差が発生しないものの、保持器がその厚み方向に移動すると、その凸部ところ端面の中心部とがずれて非接触状態となり、ころをピボット支持できなくなる。これに対して、本発明においては、保持器がその厚み方向に移動しても、上記接触部がころ端面の中心部と常に当接した状態を確保することができるから、運転中におけるころをピボット支持し、その回転動作を円滑な状態に維持することができるものである。

上記非接触部は、凸条部の保持器厚み方向端縁部に形成された面取部から構成してもよい。上記接触部は、凸条部の中央部に形成された、保持器厚み方向に平坦な平坦部から構成してもよい。この非接触部は、凸条部の保持器厚み方向両端縁に形成された面取部で構成してもよい。上記保持器は、針状ころ軸受用の保持器であっても、また、針状ころ軸受以外のころ軸受用の保持器であってもよい。上記保持器は、保持器付きのころ軸受であれば、そのころ軸受の種類を問うものではない。上記保持器は樹脂製であっても、金属製であってもよい。保持器が樹脂製であるときは、保持器肉厚が厚肉になるから、特に、ドリリング摩耗の低減化の効果が大となって好ましい。保持器が金属製であるときは、保持器の肉厚は薄肉化するものの、凸条部の一部に非接触部を設けたことにより、ドリリング摩耗の低減化を図ることができて好ましい。

本発明によれば、保持器ポケット内側面のころ端面との接触によるドリリング摩耗を低減ないしは抑制して保持器軽量化と回転トルク低減化とを図ることができる。

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ころ軸受用保持器を説明する。実施の形態においては、ころ軸受用保持器として、針状ころ軸受用保持器に適用しているが、他のころ軸受用保持器にも適用することができる。

（実施の形態１）
図１ないし図４は、実施の形態１に係り、図１はころ軸受用の保持器の部分的な平面図、図２は図１の保持器のポケット周辺を拡大して示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線の断面図、図４は保持器の移動可能量を示す図である。

図１に示す実施の形態１の保持器１０は、樹脂成形された一枚の環状板１１からなり、その円周方向複数箇所にころ保持用のポケット１２が保持器中心に対して放射状に形成されたものであり、ポケット１２は保持器中心から半径方向にころ長さより若干長い長窓状をなし、端面形状が平坦とされて負荷容量が大きいころ１３が収納されている。環状板１１の樹脂材料としては、保持器性能、保持器強度、等に適した樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド等を母材とし、強度向上のため、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が添加された材料から構成されている。ポリアミド６６は、引張強度、曲げ弾性率等に優れ、線膨張係数が小さく、保持器材料として特に適している。

ポケット１２の円周方向両内側面１２ａには図示略のころ抜け止め部等により、ころが抜け止めされている。ポケット１２の半径方向両内側面１２ａには、当該内側面１２ａところ端面１３ａとの接触摩擦抵抗を低減するための凸条部１４が形成されている。

実施の形態１においては、上記凸条部１４の形状に特徴を備えたものであり、以下、図２および図３を参照して、凸条部１４の形状を詳細に説明する。凸条部１４は、ポケット１２の内側面１２ａの円周方向中心部に保持器厚み（保持器高さ）方向の全体にかけてポケット１２内に向けて突出した形状をなしている。凸条部１４は、半円状、半楕円状、等の湾曲した平面形状となっていて、円周方向においては、ころ端面１３ａの円周方向中心部１３ｂと点接触するようになっている。凸条部１４は、保持器内側面１２ａの保持器厚み方向両端縁にまで延びている。凸条部１４の保持器厚み方向の両端縁は面取りされており、この面取りにより、凸条部１４は、その両端縁側の面取部（非接触部）１４ａと、中央部側の平坦部（接触部）１４ｂとから構成された断面形状になっている。面取部１４ａの形状は直線形状に限らず、丸み等の湾曲形状でもよい。面取部１４ａの面取角度は特に限定されない。保持器１０を射出成形等の周知の樹脂成形により形成する場合、凸条部１４の保持器厚み方向の両端縁が樹脂成形時の抜き勾配に面取りされた形状に成形することができるので、成形後の保持器１０を樹脂成形金型から容易に抜くことができる。凸条部１４の面取部１４ｂは、ころ１３の端面１３ａとは接触しない非接触部となる。実施の形態1の非接触部は形状的には面取り（丸みあるいはテーパ状）した形状であるが、平坦部１４ｂに対して段差形状となった形状も含むものである。非接触部は、ころ１３の端面１３ａとは接触しない形状であればよいが、好ましくは、上記面取部１４ｂの形状が樹脂成形後において金型からの抜き形状を与えるので好ましい。この面取部１４ｂの面取角度を調整することにより好ましい抜き勾配を与えることができる。

平坦部１４ｂは、凸条部１４のポケット１２内への最大の突出部分を構成しており、ポケット１２に収納したころ１３の端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに当接してころ１３をポケット１２内においてピボット支持するようになっている。凸条部１４の平坦部１４ｂは、ころ１３の端面１３ａにおいてその中心部１３ｃを含む領域と平行な状態で接触する接触部となる。実施の形態1における該接触部の形状は、ころ１３の端面１３ａと平行平坦な形状であるが、面取部１４ａとの境界において該面取部１４ａとの連続性を持たせることで若干の丸みが存在しているような形状も含む。このように平坦部１４ｂと面取部１４ａとの境界の形状変化に連続性を持たせることで、その境界においてころ１３の端面１３ａとの不要な摩擦接触を避けることができて好ましい。

図４を参照して、平坦部１４ｂをさらに詳しく説明する。実施の形態１の保持器１０を軌道輪無しのスラストころ軸受として、あるいは、軌道輪を含むスラストころ軸受として、外径側ハウジング部材と内径側軸部材との間に組み込む場合、その厚み方向に距離Ｌ０分だけ移動可能になっていると仮定する。すなわち、保持器１０は、保持器厚み方向一方側では一点鎖線で示す第１移動位置Ｐ１まで移動可能であり、保持器厚み方向他方側では二点鎖線で示す第２移動位置Ｐ２まで移動可能である。両移動位置Ｐ１，Ｐ２の距離はＬ０である。平坦部１４ｂは、保持器厚み方向において少なくとも上記移動可能距離Ｌ０とほぼ同等程度の平坦長さＬ１を有している。好ましくは、平坦部１４ｂは、保持器厚み方向において上記移動可能距離Ｌ０よりも若干長い平坦長さＬ１を有している。この平坦部１４ｂの平坦長さＬ１はできる限り短い方が、ころ端面１３ａとの接触摩擦抵抗の低減と、平坦部１４ｂところ端面１３ａとの接触部位の周速度差の低減とには好ましく、保持器１０がその厚み方向に移動しない場合では、平坦部１４ｂの平坦長さはほぼ０に近い長さ、つまり、凸条部１４がころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに点接触ではないが、ほぼ点接触の状態で接触することが好ましい。ただし、保持器１０はその厚み方向に移動するので、本実施の形態１では、平坦部１４ｂの平坦長さＬ１を、保持器厚み方向において保持器１０の移動可能距離Ｌ０とほぼ同等程度の平坦長さとしている。

したがって、本実施の形態１の保持器１０においては、当該保持器１０が、その厚み方向一方側の第１移動位置Ｐ１に移動しているときでも、凸条部１４の平坦部１４ｂの保持器厚み方向他方端部は、ころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに対応しており、保持器１０が保持器厚み方向他方側である第２移動位置Ｐ２に移動しているときでも、凸条部１４の平坦部１４ｂの保持器厚み方向一方端部は、ころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに対応している。したがって、保持器１０が保持器厚み方向のどの移動位置に位置していても、平坦部１４ｂはころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに接触することができるから、平坦部１４ｂはころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃと常に当接した状態を確保でき、運転中のころ１３をピボット支持しその回転動作を円滑な状態に維持することができる。

以上の構成を備えた保持器１０においては、凸条部１４の一部に、ころ端面１３ａの中心部１３ｃに当接する平坦部１４ｂを備え、かつ、この平坦部１４ｂの平坦長さを少なくとも保持器１０の厚み方向移動可能量とほぼ同等としたから、凸条部１４の一部がころ端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃと線接触することとなり、線接触面積が減少して、ドリリング摩耗が大幅に減少する。

以上の保持器１０においてはまた、保持器１０が樹脂製であって、その肉厚が厚くなっても、凸条部１４の一部である平坦部１４ｂがころ端面１３ａと線接触するだけであるから、ドリリング摩耗が抑制され、回転トルクの低減化が可能となる。

（実施の形態２）
図５ないし図８は本発明の実施の形態２に係る保持器に係り、図５は、保持器の平面図、図６は図５のポケット周辺を拡大して示す平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図８は保持器の凸条部に面取部を形成する工程を示す図である。

図５ないし図７を参照して、これらの図に示す保持器１０は、鋼板あるいは軽合金等の金属材料を打ち抜き形成した一枚の環状板１１から構成されている。環状板１１は半径方向にＷ形状をなしその円周方向に複数のころ保持ポケット１２が保持器１０中心から放射状に形成されている。ころ保持ポケット１２の円周方向内側面１２ａにはころ止め部１２ｂが形成されている。ころ保持ポケット１２の半径方向内側面１２ａには、実施の形態１と同様の凸条部１４が形成されている。

凸条部１４は、実施の形態１と同様に、ポケット１２の内側面１２ａの円周方向中心部に保持器厚み方向の全体にかけてポケット１２内に向けて突出した形状をなし、凸条部１４の保持器厚み方向の両端縁が面取りされた面取部（非接触部）１４ａと、保持器厚み方向に平坦な平坦部（接触部）１４ｂとを備えている。平坦部１４ｂは、ポケット１２に収納したころ１３の端面１３ａの保持器厚み方向中心部１３ｃに当接してころ１３をポケット１２内においてピボット支持するようになっている。

凸条部１４の平坦部１４ｂは、保持器厚み方向において少なくとも上記移動可能距離Ｌ０とほぼ同等の平坦長さＬ１を有している。したがって、保持器１０が保持器厚み方向一方側の第１移動位置に移動しているときでも、保持器１０が保持器厚み方向他方側である第２移動位置に移動しているときでも、平坦部１４ｂは、ころ端面１３ａの中心部１３ｃに対応している。したがって、保持器１０が保持器厚み方向のどの移動位置に位置していても、平坦部１４ｂはころ端面１３ａの中心部１３ｃに接触することができるようになっている。

以上の実施の形態２の保持器１０においては、実施の形態１のそれと同様に、凸条部１４の一部である平坦部１４ｂのみがころ端面１３ａの中心部１３ｃと線接触することとなり、線接触面積が減少して、ドリリング摩耗が大幅に減少する。

面取部１４ａは、図８で示すように、面取部１４ａの面取角度と対応した押し面１５ａを備えた環状の面押し治具１５で成形してもよい。すなわち、図８（ａ）で示すように、保持器１０と面押し治具１５とを対向配置し、図８（ｂ）で示すように、保持器１０の凸条部１４の厚み方向両側端縁を面押し治具１５で面押しすることにより、図８（ｃ）で示すように、保持器１０の凸条部１４の両端縁に面取部１４ａを形成することができる。この面取部１４ａの形成と同時に平坦部１４ｂも形成される。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

本発明の実施の形態１に係るころ軸受用保持器の部分平面図である。 図１のポケット周辺を拡大して示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 保持器の厚み方向の移動可能量の説明に供する図である。 本発明の実施の形態２に係るころ軸受用保持器の部分平面図である。 図５のポケット周辺を拡大して示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図５の保持器の面取部の形成工程を示す図である。

符号の説明

１０ 保持器
１１ 環状板
１２ ポケット
１２ａ 半径方向内側面
１３ ころ
１３ａ ころ端面
１３ｂ 円周方向中心部
１３ｃ 保持器厚み方向中心部
１４ 凸条部
１４ａ 面取部（非接触部）
１４ｂ 平坦部（接触部）

Claims (2)

1. 環状板の円周方向複数箇所に端面平坦形のころを保持するポケットを備え、ポケットの半径方向内側面でその円周方向中心部に保持器厚み方向に延びてころをピボット支持する凸条部を設けたスラストころ軸受用保持器において、上記凸条部は、上記ポケット内に収納されているころの端面領域と接触しない非接触部と、該ころの保持器厚み方向中心部を含む端面領域に接触する接触部とを備え、この接触部は、保持器の保持器厚み方向への移動可能な距離と少なくともほぼ同等の平坦長さを有する、ことを特徴とするスラストころ軸受用保持器。
2. 上記非接触部は、凸条部の保持器厚み方向端縁部に形成された面取部からなり、上記接触部は、凸条部の中央部に形成された、保持器厚み方向に平坦な平坦部からなる、ことを特徴とする請求項1に記載のスラストころ軸受用保持器。

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