JP2008014414A

JP2008014414A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2008014414A
Application number: JP2006186958A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamamoto; 和之山本; Kosuke Obayashi; 光介尾林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】ころの転動部分に適切な量の潤滑油を供給可能であって、軌道輪を省略してもラジアルころ軸受の軸方向の移動を規制可能な構造のスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、ころを収容する複数のポケット１７を有して径方向に延在するころ保持部１６、およびころ保持部１６の内周に位置する内周鍔部１５を含む保持器１３とを備える。そして、内周鍔部１５は、穴１４に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部１５ａと、円筒部１５ａの軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃと、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃそれぞれから径方向外側に直線的に延びる壁面１５ｄ，１５ｅとを有し、壁面１５ｄ，１５ｅの直線部分の長さＬ_２，Ｌ_３は、０．８ｍｍ以上である。
【選択図】図３

Description

この発明は、スラストころ軸受、特にカーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用されるスラストころ軸受に関するものである。

近年、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等は、小型化、高出力化の他、更なる高性能化や環境に配慮した低燃費化が進んでおり、これらに組み込まれるスラストころ軸受の使用環境も益々厳しくなっている。例えば、カーエアコン用コンプレッサに使用されるスラストころ軸受においては、潤滑油は低粘度化と油量の削減が行われ、自動車用トランスミッションに使用されるスラストころ軸受においては、トランスミッションの多段化による超高速回転化が行われる等、使用条件は過酷の一途を辿っている。

そこで、従来のカーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸を支持するスラストころ軸受および軸支持構造は、例えば、特開２００５−２２０９５９号公報（特許文献１）および特開平６−２１３２３０号公報（特許文献２）に記載されている。

図６を参照して、特開２００５−２２０９５９号公報（特許文献１）に記載されているスラストころ軸受１０１は、複数のころ１０２と、これを軸線方向に挟持する軌道輪１０３，１０４と、ころ１０２を保持する保持器１０５とを備える。保持器１０５は、円盤状の板材の内周部および外周部にフランジ部１０５ａ，１０５ｂと、ころ１０２を収容するポケットが形成されている保持部１０５ｃとを有し、フランジ部１０５ａ，１０５ｂの軸線方向距離ｌ_１と、保持部１０５ｃの軸線方向距離ｌ_２とは、ｌ_１＜ｌ_２の関係を満たす。

上記構成のスラストころ軸受１０１は、軌道輪１０３と保持器１０５のフランジ部１０５ａ，１０５ｂとの間から潤滑剤が入り込みやすく、それにより潤滑性を向上させることで、過度の摩耗や発熱を抑制できると記載されている。

一方、図７を参照して、特開平６−２１３２３０号公報（特許文献２）に記載されている回転軸支持構造１１１は、小径部１１２ａと大径部１１２ｂとを段部１１２ｃで連続させた軸１１２と、小径部１１２ａの外径より大きな内径を有する環体１１３と、環体１１３の内周面と小径部１１２ａとの間に配置されたラジアルころ軸受１１４と、段部１１２ｃと環体１１３との間に配置されたスラストころ軸受１１５とを備える。

上記の回転軸支持構造１１１に採用されるスラストころ軸受１１５は、ころ１１５ａと、ころ１１５ａを保持する保持器１１５ｂと、段部１１２ｃに添接された軌道輪１１５ｃとを備える。そして、軌道輪１１５ｃの内周部分を段部１１２ｃと反対側に直角に折り曲げてラジアルころ軸受１１４の軸方向への移動を規制する筒部１１５ｄを設けることによって、ラジアルころ軸受１１４とスラストころ軸受１１５とが干渉するのを防止することができると記載されている。
特開２００５−２２０９５９号公報特開平６−２１３２３０号公報

図６に示したようなスラストころ軸受１０１は、保持器１０５の保持部１０５ｃが軌道輪１０３に当接した場合、軌道輪１０３とフランジ部１０５ａ，１０５ｂとの間の隙間が最小となり、この隙間から流入する潤滑油量も少なくなる。これでは、スラストころ軸受１０１を希薄潤滑環境下で使用する場合に十分な潤滑油量を供給できない恐れがある。

また、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等には、軸方向幅を縮小するためにころと保持器とからなるケージ＆ローラタイプのスラストころ軸受を使用するのが一般的である。そのため、ラジアルころ軸受１１４との干渉を防止するために軌道輪１１５ｃが必須の構成要素となるスラストころ軸受１１５を用いた場合、軸方向寸法縮小の妨げともなる。

そこで、この発明の目的は、ころの転動部分に適切な量の潤滑油を供給可能であって、軌道輪を省略してもラジアルころ軸受の軸方向の移動を規制可能な構造のスラストころ軸受を提供することである。

この発明に係るスラストころ軸受は、複数のころと、中央に穴が形成されている円板形状の部材で、ころを収容する複数のポケットを有して径方向に延在するころ保持部、およびころ保持部の内周に位置する内周鍔部を含む保持器とを備える。そして、内周鍔部は、穴に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部と、円筒部の軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部と、第１および第２屈曲部それぞれから径方向外側に直線的に延びる壁面とを有し、壁面の直線部分の長さは、０．８ｍｍ以上である。

上記構成のように、第１および第２屈曲部それぞれから径方向外側に延びる壁面の直線部分の長さを０．８ｍｍ以上とすることにより、この壁面でラジアルころ軸受の軸方向の移動を規制することができる。また、壁面を厚み方向の両側に設けることによって、スラストころ軸受の表裏を意識することなく組み込むことができるので、組込みが簡単となる利点がある。

好ましくは、保持器は、第１屈曲部から径方向外側に延びる壁面を厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケットをさらに有し、ころのポケットからの突出量は０．１ｍｍ以上である。

一実施形態として、ポケットのころの転動面に対面する壁面は、保持器の厚み方向一方側にころの軸方向一方側への抜けを防止する第１抜け止め部と、保持器の厚み方向他方側にころの軸方向他方側への抜けを防止する第２抜け止め部とを有する。

上記構成とすることにより、軸受回転時に保持器はころ案内となり、ころのポケットからの所定の突出量が常に確保される。その結果、保持器と周辺部材との間に潤滑油が流入可能な隙間が確保されるので、潤滑性に優れたスラストころ軸受を得ることができる。

この発明によれば、ころの転動部分に適切な量の潤滑油を供給可能であって、軌道輪を省略してもラジアルころ軸受の軸方向の移動を規制可能な構造のスラストころ軸受を得ることができる。

図１〜図５を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１を説明する。なお、図１はスラストころ軸受１１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３はスラストころ軸受１１の各寸法を示す図、図４および図５はスラストころ軸受１１を軸２１，３１に組み込んだ状態の部分拡大図である。

まず、図１および図２を参照して、スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、隣接するころ１２の間隔を保持する保持器１３とを備える。ころ１２は、円筒ころで長手方向の両端部に面取り部を有する。

保持器１３は、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、金属製の平板をプレス加工等によって折り曲げて形成されている。そして、ころ１２を収容する複数のポケット１７が形成されて径方向に延在するころ保持部１６と、ころ保持部１６の内周に穴１４の外周に沿って形成される内周鍔部１５とを有する。

内周鍔部１５は、穴１４に対面して保持器１３の厚み方向に直線的に延びる円筒部１５ａと、円筒部１５ａの軸方向両端部に径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃとを含み、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃは、それぞれ径方向外側に延びる壁面１５ｄ，１５ｅを有している。

第１屈曲部１５ｂから延びる壁面１５ｄは、所定の長さの直線部分を有し、その先は保持器１３の厚み方向に屈曲しながら径方向外側に延び、ころ保持部１６と、さらにその外側に保持器１３の外周に沿って外周鍔部１８とが形成されている。

第２屈曲部１５ｃから延びる壁面１５ｅは、ポケット１７の手前まで径方向外側に直線的に延びて、先端が保持器１３の厚み方向内側、すなわち壁面１５ｄの方向に折り曲げられている。そして、内周鍔部１５の断面形状は、４つの角がそれぞれ所定の曲率を持った略四角形状となっている。

ころ保持部１６は、第１屈曲部１５ｂから径方向外側に延びる壁面１５ｄの延長上に位置し、厚み方向に貫通する複数のポケット１７が長手方向を径方向に向けて軸受回転軸線に対して放射状に配置されている。

ポケット１７は、ころ１２の外径に沿う矩形形状であって、ポケット１７のころ１２の転動面に対面する壁面は、保持器１３の厚み方向一方側の径方向中央部にころ１２の軸方向一方側への抜けを防止する第１抜け止め部１７ａと、保持器１３の厚み方向他方側の径方向両端部にころ１２の軸方向他方側への抜けを防止する第２抜け止め部１７ｂと、第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂを連結する傾斜部１７ｃとを有する。

外周鍔部１８は、第１屈曲部１５ｂから延びる壁面１５ｄの外周部を軸方向一方側に屈曲し、その先端部をさらに軸方向他方側に１８０°折り返して形成する。なお、この実施形態においては、内周鍔部１５と外周鍔部１８との軸方向幅を同一としている。なお、外周鍔部１８はこの発明の必須の構成要素ではないが、外周鍔部１８を設けることによって、保持器１３全体の剛性が向上する。

さらに、図３を参照して、保持器１３の板厚をｔ、第１屈曲部１５ｂの曲率半径をＲ_１、第２屈曲部１５ｃの曲率半径をＲ_２とすると、ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２を満たすような範囲に設定する。また、円筒部１５ａの長さをＬ_１とすると、Ｌ_１≧０．４ｍｍを満たすように設定する。また、ころ１２のポケット１７の一方側の開口部からの突出量δ_１、ポケット１７の他方側の開口部からの突出量δ_２は、それぞれ０．１ｍｍ以上に設定する。さらに、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃから延びる壁面１５ｄ，１５ｅの直線部分の長さＬ_２，Ｌ_３は、０．８ｍｍ以上に設定する。

次に、図４を参照して、スラストころ軸受１１は、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸２１の段差部分に配置される。円筒部１５ａは、穴１４を軸２１に嵌合したときにガイド部として機能する。これにより、軸受回転時に保持器１３の挙動を安定させることができる。なお、円筒部１５ａの長さＬ_１はＬ_１≧０．４ｍｍとすることにより、内周鍔部１５および軸２１の磨耗を抑制することができる。

また、軸２１は強度や加工コストの観点から段差部分に隅Ｒ部２１ａを有し、スラストころ軸受１１は第２屈曲部１５ｃが隅Ｒ部２１ａに対面するように配置されている。これにより、円筒部１５ａの軸方向端部が軸２１の隅Ｒ部２１ａに干渉するのを防止することができる。その結果、保持器の挙動が不安定になったり、保持器１３が摩耗したりするのを防止することが可能となる。

なお、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃの曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２は、保持器１３の板厚ｔとの関係で、ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２であって、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸２１を支持するスラストころ軸受１１においては、一般的に保持器１３の板厚は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定される。また、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃの曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２は、上記の範囲内であれば、同じ値（Ｒ_１＝Ｒ_２）であってもよいし、相互に異なる値（Ｒ_１≠Ｒ_２）であってもよい。

ここで、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃのうちのいずれか一方のみの曲率半径を保持器１３の板厚ｔより大きくしてもよいが、板厚ｔより大きい曲率半径を有する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃを円筒部１５ａの軸方向両端部に設けたことによって、スラストころ軸受１１の表裏を意識することなく軸２１に組み込むことができる。すなわち、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃのどちらを隅Ｒ部２１ａと対面するように配置した場合でも、保持器１３と隅Ｒ部２１ａの干渉を防止することができる。

なお、ポケット１７に第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂを設けることによって、軸受回転時に保持器１３はころ案内となる。これにより、保持器１３の軸方向の移動が規制されるので、保持器１３が最大限軸方向に偏った場合でもころ１２のポケット１７の開口部からの所定の突出量を確保することが可能となる。その結果、保持器１３の厚み方向の壁面と軸２１とが非接触となって、軸受回転時のトルク損失を抑えることができると共に、保持器１３の厚み方向の壁面と軸２１との間の通油性が向上する。

次に、図５を参照して、軸３１をラジアルころ軸受３３とこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１とで支持する軸支持構造を説明する。

回転軸支持構造は、小径部３１ａおよび大径部３１ｂを有する軸３１と、小径部３１ａの径方向外側に配置される外方部材３２と、小径部３１ａの外径面および外方部材３２の内径面の間に配置されるラジアルころ軸受３３と、大径部３１ｂおよび外方部材３２の端面の間に配置されるこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１とを備える。

ラジアルころ軸受３３は、複数のころ３３ａと、隣接するころ３３ａの間隔を保持する保持器３３ｂとを備え、小径部３１ａの外径面と外方部材３２の内径面とを軌道面とするケージ＆ローラタイプの針状ころ軸受であって、軸３１に負荷されるラジアル荷重を支持する。

一方、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１は、大径部３１ｂの端面と第２屈曲部１５ｃから外径方向に延びる壁面１５ｅとが対面し、ラジアルころ軸受３３の保持器３３ｂの軸方向端面と第１屈曲部１５ｂから外径方向に延びる壁面１５ｄの直線部分とが対面するように配置されている。

ラジアルころ軸受３３とスラストころ軸受１１とを図５に示すように配置することによって、軌道輪を省略しても壁面１５ｄの直線部分でラジアルころ軸受３３の軸方向への移動を規制することが可能となる。このとき、内周鍔部１５の断面形状を略四角形状として剛性を向上したことによって、ラジアルころ軸受３３との接触によって内周鍔部１５が変形するのを防止することができる。

カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用するスラストころ軸受１１においては、ラジアルころ軸受３３の軸方向への移動を規制する壁面１５ｄ，１５ｅの直線部分の長さＬ_２，Ｌ_３は０．８ｍｍ以上とするのが望ましい。なお、ラジアルころ軸受３３の軸方向の移動を規制するためには、ラジアルころ軸受３３と対面する壁面１５ｄにのみ所定長さの直線部分を設けてもよいが、両壁面１５ｄ，１５ｅに所定長さの直線部分を設けることにより、スラストころ軸受１１の表裏を意識することなく組み込むことができる点で有利である。

また、この実施形態においては、第１屈曲部１５ｂから延びる壁面１５ｄの直線部分の長さＬ_２を第２屈曲部１５ｃから延びる壁面１５ｅの直線部分の長さＬ_３より長くした（Ｌ_２＞Ｌ_３）例を示したが、これに限ることなく、上記の範囲内であれば任意の長さに設定することが可能である。例えば、壁面１５ｅの直線部分を壁面１５ｄの直線部分より長く（Ｌ_２＜Ｌ_３）してもよいし、両者を同じ長さ（Ｌ_２＝Ｌ_３）としてもよい。

次に、上記構成の保持器１３の製造方法を説明する。保持器１３は、炭素鋼等の鋼板を出発材料として、プレス加工によって製造される。まず、鋼板を円板形状に打ち抜くと共に中央に穴１４を形成する。次に、曲げ加工によって、内周鍔部１５、外周鍔部１８、およびポケット形成時に抜け止め部１７ａ，１７ｂとなる部分を形成する。最後に、打ち抜き加工によって、保持器１３の厚み方向に貫通するポケット１７を形成する。このとき、ポケット１７は、一つずつ加工してもよいが、全てのポケット１７を同時に加工することにより、加工時間を短縮できると共に、加工精度を向上することができる。

上記の方法によって製造された保持器１３には、硬度等の所定の機械的性質を得るために、軟窒化処理または浸炭焼入、焼戻し等の熱処理が施される。なお、上記に示した保持器１３の加工は加工部分に潤滑油を供給しながら行うので、熱処理の前に保持器１３の表面に付着した潤滑油の洗浄および乾燥を行っておくことが望ましい。

なお、上記の実施形態におけるスラストころ軸受１１は、転動体として円筒ころを採用した例を示したが、これに限ることなく、この発明はスラスト針状ころ軸受にも適用することができる。スラスト針状ころ軸受は厚み方向寸法が小さいので、支持部分の軸方向寸法を削減するのに有効である。

また、上記の実施形態におけるスラストころ軸受１１は、ころ１２と保持器１３とからなるケージ＆ローラタイプの軸受の例を示したが、これに限ることなく、軸方向の一方または両方を覆う軌道輪をさらに備えるものであってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸を支持するスラストころ軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の平面図である。図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１のスラストころ軸受の寸法関係を示す図である。図１のスラストころ軸受を軸に組み込んだ状態の部分拡大図である。図１のスラストころ軸受を軸に組み込んだ状態の部分拡大図である。従来のスラストころ軸受の一例を示す図である。従来の回転軸支持構造を示す図である。

符号の説明

１１，１０１スラストころ軸受、１１１回転軸支持構造、１２，３２ａ，１０２，１１５ａころ、１３，３３ｂ，１０５，１１５ｂ保持器、１０５ａ，１０５ｂフランジ部、１０５ｃ保持部、１０３，１０４，１１５ｃ軌道輪、１１５ｄ筒部、１４穴、１５内周鍔部、１５ａ円筒部、１５ｂ，１５ｃ屈曲部、１５ｄ，１５ｅ壁面、１６ころ保持部、１７ポケット、１７ａ，１７ｂ抜け止め部、１７ｃ傾斜部、１８外周鍔部、２１，３１，１１２軸、３１ａ，１１２ａ小径部、３１ｂ，１１２ｂ大径部、２１ａ，１１２ｃ段差部、２１ｂ隅Ｒ部、３２外方部材、１１３環体、３３，１１４ラジアルころ軸受。

Claims

複数のころと、
中央に穴が形成されている円板形状の部材で、前記ころを収容する複数のポケットを有して径方向に延在するころ保持部、および前記ころ保持部の内周に位置する内周鍔部を含む保持器とを備え、
前記内周鍔部は、
前記穴に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部と、
前記円筒部の軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部と、
前記第１および第２屈曲部それぞれから径方向外側に直線的に延びる壁面とを有し、
前記壁面の直線部分の長さは、０．８ｍｍ以上である、スラストころ軸受。
前記ころの前記ポケットからの突出量は、０．１ｍｍ以上である、請求項１に記載のスラストころ軸受。
前記ポケットの前記ころの転動面に対面する壁面は、
前記保持器の厚み方向一方側に前記ころの軸方向一方側への抜けを防止する第１抜け止め部と、
前記保持器の厚み方向他方側に前記ころの軸方向他方側への抜けを防止する第２抜け止め部とを有する、請求項２に記載のスラストころ軸受。