JP2010281406A

JP2010281406A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2010281406A
Application number: JP2009135992A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 崇大野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】ころの保持器への潜り込みを抑制し、高剛性・高容量を実現することができる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１では、各ころ２の軸方向両端面は、各ころ２の中心軸α上にその曲率中心を有する球状凸面であり、各ころ２を保持器３の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、各ころ２の外径側端面３０の中心部と、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａとが当接し、各ころ２を保持器３の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、各ころ２の内径側端面３１の中心部と、第２内径側円筒部２０の外周面２０ａとが当接する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のトランスミッションやトルクコンバータ、カーエアコン用コンプレッサ、工作機械等、各種機械装置の回転支持部に用いられるスラストころ軸受に関する。

トランスミッション等の回転部分にはスラストころ軸受を装着して、回転軸等に加わるスラスト荷重を支承する様にしている（例えば、特許文献１参照。）。図６に示すように、このような回転部分に使用されるスラストころ軸受１０１は、放射方向に配列された複数のころ１０２（ニードルを含む）と、これらころ１０２を保持する保持器１０３と、複数のころ１０２を両側から挟持する図示しない一対のスラストレースとを備える。保持器１０３は、一枚の部材によって構成される場合に比べて剛性が高い２枚の部材によって構成される。

即ち、保持器１０３は、それぞれが断面Ｕ字形で全体を円環状に形成された第１、第２保持器素子１０５，１０６を備える。第１保持器素子１０５は、第１円環部１０８の内外両周縁に、第１内径側円筒部１０９と第１外径側円筒部１１０とを、互いに同心に形成している。第１円環部１０８の円周方向複数箇所には、放射方向に長い矩形の第１透孔１１１を設けている。また、第２保持器素子１０６も、第２円環部１１２の内外両周縁に、第２内径側円筒部１１３と第２外径側円筒部１１４とを、互いに同心に形成している。第２円環部１１２の円周方向複数箇所には、放射方向に長い矩形の第２透孔１１５を設けている。

第１及び第２保持器素子１０５，１０６は、各第１透孔１１１と各第２透孔１１５とを軸方向に関して互いに整合させた状態で、ポケットｐを構成し、第１外径側円筒部１１０の内径側に第２外径側円筒部１１４を内嵌すると共に、第１内径側円筒部１０９の外径側に第２内径側円筒部１１３を外嵌した状態で組み合わせる。そして、第１外径側円筒部１１０の先端縁を径方向内方に折り曲げる等により、互いの分離を防止する。

また、図７に示す他のスラストころ軸受１０１ａでは、ころ１０２ａの外径側、内径側端面１２１ａ、１２４をそれぞれ、これら各ころ１０２ａの中心軸α上に曲率中心を有する球状凸面としており、外径側、内径側端面１２１ａ，１２４は、それぞれの中央部が最も軸方向に突出している。また、第１及び第２保持器素子１０５ａ，１０６ａの各第１透孔１１１ａと各第２透孔１１５ａは、第１、第２円環部１０８ａ，１１２ａの径方向外寄り部分に形成されており、各第２透孔１１５ａは、第２円環部１１２ａの外周縁まで開口している。そして、各ポケットｐ内に保持した各ころ１０２ａが保持器１０３ａの径方向に関して最も外側に変位した状態で、外径側端面１２１ａの中心部と第２外径側円筒部１１４ａの内周面とが当接するようにしている。

特開２００５−１６４０２３号公報

ところで、図６に示すスラストころ軸受１０１では、使用時に遠心力に基づいて各ころ１０２に保持器１０３の径方向外方に向いた力が加わる。そして、この力により各ころ１０２の外径側端面１２１は、保持器１０３の外径側周縁部１２２ａ，１２２ｂに押し付けられる。実際には、外径側端面１２１は、製造誤差や保持器１０３の軸方向変位に基づき、外径側周縁部１２２ａ，１２２ｂの何れか一方の外径側周縁部１２２ａ（又は１２２ｂ）に押し付けられた状態で、互いに摺接する。このため、スラストころ軸受１０１の使用回転速度が速くなり、遠心力が大きくなると、摺接部での面圧Ｐが高くなる。また、摺接部は、各ころ１０２の中心軸線α上から離れた位置に存在するので、外径側周縁部１２２ａ（又は１２２ｂ）と外径側端面１２１との滑り速度Ｖも或る程度速くなる。このため、面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であり、摩耗に影響するパラメータとしてのＰＶ値が大きくなる。この結果、外径側周縁部１２２ａ（又は１２２ｂ）に摩耗に基づく凹みが形成され、ころ１０２が凹みが形成された第１円環部１０８（又は第２円環部１１２）の裏側に潜り込み、ころ１０２の転動が円滑に行われなくなり、トランスミッション等の機械装置の効率が悪化する可能性がある。

一方、図７に示すスラストころ軸受１０１ａでは、各ころ１０２ａの外径側端面１２１ａと、各ポケットｐを構成する第１、第２透孔１１１ａ，１１５ａの周縁部のうち、保持器１０３ａの径方向外側となる外径側周縁部１２５ａ，１２５ｂとが擦れ合うことを防止するか、擦れ合った場合でも擦れ合い部分のＰＶ値を低く抑えることができる。これにより、外径側端面１２１ａと第２外径側円筒部１１４ａの内周面との当接部の摩耗は軽微に抑えられ、ころ１０２ａの保持器１０３ａへの潜り込みが抑制される。しかしながら、図７に示すスラストころ軸受１０１ａでは、軸受容量をさらに大きくすることが望まれている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ころの保持器への潜り込みを抑制し、高剛性・高容量を実現することができるスラストころ軸受を提供することにある。

（１）放射方向に配列される複数のころと、該複数のころを転動自在に保持する複数のポケットを有する円環状の保持器と、を具備するスラストころ軸受であって、
前記保持器は、第１、第２保持器素子を軸方向に重ねることで構成され、
該第１保持器素子は、前記ポケットを構成する、放射方向に延びる矩形の第１透孔を円周方向複数箇所に設けた第１円環部と、該第１円環部の内周縁に形成された第１内径側円筒部と、該第１円環部の外周縁に形成された第１外径側円筒部と、を備え、
該第２保持器素子は、前記ポケットを構成する、放射方向に延びる矩形の第２透孔を円周方向複数箇所に設けた第２円環部と、該第２円環部の内周縁に形成された第２内径側円筒部と、該第２円環部の外周縁に形成された第２外径側円筒部と、を備え、
第１及び第２保持器素子は、前記各第１透孔と各第２透孔とを軸方向に関して互いに整合させた状態で、前記第１外径側円筒部の内径側に前記第２外径側円筒部を内嵌するとともに、前記第１内径側円筒部の外径側に前記第２内径側円筒部を外嵌し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、前記各ころの外径側端面と、前記第２外径側円筒部の内周面とが当接し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、前記各ころの内径側端面と、前記第２内径側円筒部の外周面とが当接することを特徴とするスラストころ軸受。
（２）前記各ころの軸方向両端面は、各ころの中心軸上にその曲率中心を有する球状凸面であり、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、前記各ころの外径側端面の中心部と、前記第２外径側円筒部の内周面とが当接し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、前記各ころの内径側端面の中心部と、前記第２内径側円筒部の外周面とが当接することを特徴とする（１）に記載のスラストころ軸受。
（３）前記第１透孔の放射方向の両端部は、前記第２外径側円筒部の内周面よりも外径側、及び、前記第２内径側円筒部の外周面よりも内径側にそれぞれ位置し、
前記第２透孔の放射方向の両端部は、前記第２円環部を越えて、前記第２外径側円筒部、及び前記第２内径側円筒部にそれぞれ位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載のスラストころ軸受。
（４）前記複数のころが当接するレース部と、該レース部の外周縁に全周に亙って形成された外筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、
前記第１、及び第２保持器素子は、前記第１内径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向外方に折り曲げることによって互いに結合され、
前記スラストレースは、前記外筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、前記第１外径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のスラストころ軸受。
（５）前記複数のころが当接するレース部と、該レース部の内周縁に全周に亙って形成された内筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、
前記第１、及び第２保持器素子は、前記第１外径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向内方に折り曲げることによって互いに結合され、
前記スラストレースは、前記内筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、前記第１内径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載のスラストころ軸受。

本発明のスラストころ軸受によれば、第１、第２保持器素子で構成することで高剛性を実現することができる。また、各ころを保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、各ころの外径側端面と、第２外径側円筒部の内周面とが当接し、各ころを保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、各ころの内径側端面と、第２内径側円筒部の外周面とが当接するようにしたので、各ころの外径側端面と第２外径側円筒部との当接部の摩耗が軽微に抑えられて、ころの保持器への潜り込みを抑制しつつ、各ころの長さを長くすることができ、高容量を実現することができる。

また、各ころの軸方向両端面は、各ころの中心軸上にその曲率中心を有する球状凸面であり、各ころを保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、各ころの外径側端面の中心部と、第２外径側円筒部の内周面とが当接し、各ころを保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、各ころの内径側端面の中心部と、第２内径側円筒部の外周面とが当接するので、各ころの外径側端面と第２外径側円筒部の内周面との当接部の摩耗がより確実に抑えられる。

さらに、第１透孔の放射方向の両端部は、前記第２外径側円筒部の内周面よりも外径側、及び、前記第２内径側円筒部の外周面よりも内径側にそれぞれ位置し、第２透孔の放射方向の両端部は、第２円環部を越えて、第２外径側円筒部、及び第２内径側円筒部にそれぞれ位置するので、第２外径側円筒部の内周面及び第２内径側円筒部の外周面との間でころ長さを十分に確保することができ、高容量を実現することができる。

また、複数のころが当接するレース部と、レース部の外周縁に全周に亙って形成された外筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、第１、及び第２保持器素子は、第１内径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向外方に折り曲げることによって互いに結合され、スラストレースは、外筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、第１外径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有するので、外径側案内のスラストレースを備える場合にも、軸受の軸方向幅を小さくすることができる。

また、複数のころが当接するレース部と、レース部の内周縁に全周に亙って形成された内筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、第１、及び第２保持器素子は、第１外径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向内方に折り曲げることによって互いに結合され、スラストレースは、内筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、第１内径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有するので、内径側案内のスラストレースを備える場合に、軸受の軸方向幅を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態に係るスラストころ軸受の断面図である。（ａ）は、図１のころ及び保持器を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のII方向から見た正面図である。本発明の第２実施形態に係るスラストころ軸受の断面図である。図３のころ及び保持器を示す断面図である。（ａ）は、本発明の変形例に係るスラストころ軸受の断面図であり、（ｂ）は、本発明の他の変形例に係るスラストころ軸受の断面図である。従来のスラストころ軸受を示す断面図である。従来の他のスラストころ軸受を示す断面図である。

以下、本発明に係るスラストころ軸受の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るスラストころ軸受を示す。本実施形態において、スラストころ軸受１は、放射方向に配列された複数のころ２と、複数のころ２を転動自在に保持する複数のポケットｐを有する円環状の保持器３と、複数のころ２を軸方向両側から挟持する一対のスラストレース４，５を備える。

一方のスラストレース４は、複数のころ２が当接する円環状のレース部６と、レース部６の外周縁に全周に亙って形成された外筒部７と、を備える。また、他方のスラストレース５は、複数のころ２が当接する円環状のレース部８と、レース部８の内周縁に全周に亙って形成された内筒部９と、を備える。一方のスラストレース４は、第１の部材４０の対向面４０ａにレース部６の背面を当接させると共に、第１の部材４０の円形凹部である保持部４０ｂに外筒部７を嵌め合わせている。他方のスラストレース５は、第２の部材４１の対向面４１ａにレース部８の背面を当接させている。

また、一方のスラストレース４は、外筒部７の先端部を円周方向複数箇所で径方向内方に部分的に折り曲げることによって、保持器３の外周縁に係止する係止部７ａを有する。他方のスラストレース５は、内筒部９の先端部を円周方向複数箇所で径方向外方に部分的に折り曲げることによって、保持器３の内周縁に係止する係止部９ａを有する。これにより、スラストころ軸受１の構成部品同士を互いに分離不能に結合している。

図２に示すように、保持器３は、それぞれが断面Ｕ字形で全体を円環状に形成された第１、第２保持器素子１１，１２を軸方向に重ねることで構成される。第１保持器素子１１は、ポケットｐを構成する、放射方向に延びる矩形の第１透孔１３を円周方向複数箇所に設けた第１円環部１４と、第１円環部１４の内周縁に形成された第１内径側円筒部１５と、第１円環部１４の外周縁に形成された第１外径側円筒部１６と、を備える。第２保持器素子１２は、ポケットｐを構成する、放射方向に延びる矩形の第２透孔１８を円周方向複数箇所に設けた第２円環部１９と、第２円環部１９の内周縁に形成された第２内径側円筒部２０と、第２円環部１９の外周縁に形成された第２外径側円筒部２１と、を備える。これら第１及び第２保持器素子１１，１２は、耐摩耗性を有するものであれば、スラストレースと同程度の強度は必要なく、例えば、低炭素鋼をプレス加工した後、浸炭窒化処理又は窒化処理することで製造される。

第１及び第２保持器素子１１，１２は、各第１透孔１３と各第２透孔１８とを軸方向に関して互いに整合させた状態で、第１外径側円筒部１６の内径側に第２外径側円筒部２１を内嵌するとともに、第１内径側円筒部１５の外径側に第２内径側円筒部２０を外嵌し、第１内径側円筒部１５の先端縁を全周に亘って径方向外方に折り曲げることによって互いに結合される。なお、本実施形態では、一方のスラストレース４の外筒部７の係止部７ａは、折り曲げが施されていない第１外径側円筒部１６の先端縁１６ａによって保持器３の外周縁を加締めている。

第１透孔１３の放射方向の両端部は、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａよりも外径側、及び、第２内径側円筒部２０の外周面２０ａよりも内径側にそれぞれ位置する。また、第２透孔１８の放射方向の両端部は、第２円環部１９を越えて、第２外径側円筒部２１、及び第２内径側円筒部２０にそれぞれ位置する。即ち、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａと第２内径側円筒部２０の外周面２０ａが放射方向において最もころ２に近い面を構成する。

各ころ２は、その軸方向両端面である外径側、内径側端面３０、３１をそれぞれ、これら各ころ２の中心軸α上に曲率中心を有する球状凸面としており、外径側、内径側端面３０，３１は、それぞれの中央部が最も軸方向に突出している。

従って、各ころ２を保持器３の径方向に関して最も外側に変位させた状態では、各ころ２の外径側端面３０の中心部と、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａとが当接し、各ころ２を保持器３の径方向に関して最も内側に変位させた状態では、各ころ２の内径側端面３１の中心部と、第２内径側円筒部２０の外周面２０ａとが当接する。

上記のように構成されるスラストころ軸受１では、保持器３は第１及び第２保持器素子１１，１２の２枚で構成することで高剛性を有することができる。また、使用時に遠心力に基づいて各ころ２に保持器３の径方向外方に向いた力が加わった場合でも、各ころ２の外径側端面３０の中心部と、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａとが当接して擦れ合うので、ＰＶ値と低く抑えることができる。これにより、外径側端面３０と第２外径側円筒部２１の内周面２１ａとの当接部の摩耗は軽微に抑えられ、ころ２の保持器３への潜り込みが抑制される。また、第２外径側円筒部２１の内周面２１ａと第２内径側円筒部２０の外周面２０ａとの間で、各ころ２の長さを最大限長くすることができ、高容量を確保することができる。

（第２実施形態）
図３及び図４は、本発明の第２実施形態に係るスラストころ軸受を示す。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態のスラストころ軸受１ａでは、保持器３ａは、第１実施形態と同様、それぞれが断面Ｕ字形で全体を円環状に形成された第１、第２保持器素子１１ａ，１２ａを軸方向に重ねることで構成される。但し、本実施形態では、第１及び第２保持器素子１１ａ，１２ａは、各第１透孔１３と各第２透孔１８とを軸方向に関して互いに整合させた状態で、第１外径側円筒部１６の内径側に第２外径側円筒部２１を内嵌するとともに、第１内径側円筒部１５の外径側に第２内径側円筒部２０を外嵌した状態で、第１外径側円筒部１６の先端縁を全周に亘って径方向内方に折り曲げることによって互いに結合される。なお、本実施形態では、他方のスラストレース５の内筒部９の係止部９ａは、折り曲げが施されていない第１内径側円筒部１５の先端縁１５ａによって保持器３ａの外周縁を加締めている。

従って、本実施形態のスラストころ軸受１ａの場合にも、ころ２の保持器３への潜り込みが抑制されると共に、高剛性・高容量を実現することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
前述した実施形態のスラストころ軸受では、一対のスラストレース４，５が設けられているが、いずれか又は両方のスラストレース４，５を省略して、第１の部材４０の対向面４０ａ、第２の部材４１の対向面４１ａを軌道面としてもよい。

ここで、図５(ａ)に示すように、外筒部７を有する外径側案内のスラストレース４のみが設けられるスラストころ軸受１ｂの場合には、第１、及び第２保持器素子１１，１２が、第１内径側円筒部１５の先端縁を全周に亘って径方向外方に折り曲げることによって互いに結合される保持器３を使用し、スラストレース４の外筒部７の係止部７ａは、第１外径側円筒部１６の先端縁１６ａと係止する。これにより、外筒部７の軸方向長さを短くすることができ、スラストころ軸受１ｂの軸方向幅も小さくすることができる。

同様に、図５（ｂ）に示すように、内筒部９を有する内径側案内のスラストレース５のみが設けられるスラストころ軸受１ｃの場合には、第１、及び第２保持器素子１１ａ，１２ａが、第１外径側円筒部１６の先端縁を全周に亘って径方向内方に折り曲げることによって互いに結合される保持器３ａを使用し、スラストレース５の内筒部９の係止部９ａは、第１内径側円筒部１５の先端縁１５ａと係止する。これにより、内筒部９の軸方向長さを短くすることができ、スラストころ軸受１ｃの軸方向幅も小さくすることができる。

また、本実施形態では、外径側、内径側端面３０、３１を球状凸面としてころ２が使用されているが、外径側、内径側端面３０，３１を平面として平面端面型のころが使用されてもよく、その場合、上記実施形態に比べて、保持器寸法を変えることなくころ有効長さをさらに長く設定することができ、負荷容量をより大きくすることができる。なお、平面端面型のころは、中央部に凹部を有する形状であってもよい。

１，１ａ，１ｂ，１ｃスラストころ軸受
２ころ
３，３ａ保持器
４，５スラストレース
６レース部
７外筒部
８レース部
９内筒部
１３第１透孔
１４第１の円環部
１５第１内径側円筒部
１６第１外径側円筒部
１８第２透孔
１９第２の円環部
２０第２内径側円筒部
２１第２外径側円筒部

Claims

放射方向に配列される複数のころと、該複数のころを転動自在に保持する複数のポケットを有する円環状の保持器と、を具備するスラストころ軸受であって、
前記保持器は、第１、第２保持器素子を軸方向に重ねることで構成され、
該第１保持器素子は、前記ポケットを構成する、放射方向に延びる矩形の第１透孔を円周方向複数箇所に設けた第１円環部と、該第１円環部の内周縁に形成された第１内径側円筒部と、該第１円環部の外周縁に形成された第１外径側円筒部と、を備え、
該第２保持器素子は、前記ポケットを構成する、放射方向に延びる矩形の第２透孔を円周方向複数箇所に設けた第２円環部と、該第２円環部の内周縁に形成された第２内径側円筒部と、該第２円環部の外周縁に形成された第２外径側円筒部と、を備え、
第１及び第２保持器素子は、前記各第１透孔と各第２透孔とを軸方向に関して互いに整合させた状態で、前記第１外径側円筒部の内径側に前記第２外径側円筒部を内嵌するとともに、前記第１内径側円筒部の外径側に前記第２内径側円筒部を外嵌し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、前記各ころの外径側端面と、前記第２外径側円筒部の内周面とが当接し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、前記各ころの内径側端面と、前記第２内径側円筒部の外周面とが当接することを特徴とするスラストころ軸受。
前記各ころの軸方向両端面は、各ころの中心軸上にその曲率中心を有する球状凸面であり、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も外側に変位させた状態で、前記各ころの外径側端面の中心部と、前記第２外径側円筒部の内周面とが当接し、
前記各ころを前記保持器の径方向に関して最も内側に変位させた状態で、前記各ころの内径側端面の中心部と、前記第２内径側円筒部の外周面とが当接す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。
前記第１透孔の放射方向の両端部は、前記第２外径側円筒部の内周面よりも外径側、及び、前記第２内径側円筒部の外周面よりも内径側にそれぞれ位置し、
前記第２透孔の放射方向の両端部は、前記第２円環部を越えて、前記第２外径側円筒部、及び前記第２内径側円筒部にそれぞれ位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のスラストころ軸受。
前記複数のころが当接するレース部と、該レース部の内周縁に全周に亙って形成された内筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、
前記第１、及び第２保持器素子は、前記第１外径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向内方に折り曲げることによって互いに結合され、
前記スラストレースは、前記内筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、前記第１内径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスラストころ軸受。
前記複数のころが当接するレース部と、該レース部の外周縁に全周に亙って形成された外筒部と、を備えたスラストレースをさらに備え、
前記第１、及び第２保持器素子は、前記第１内径側円筒部の先端縁を全周に亘って径方向外方に折り曲げることによって互いに結合され、
前記スラストレースは、前記外筒部の先端部を円周方向複数箇所で部分的に折り曲げることによって、前記第１外径側円筒部の先端縁に係止する係止部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスラストころ軸受。