JP4508751B2

JP4508751B2 - スラスト針状ころ軸受

Info

Publication number: JP4508751B2
Application number: JP2004196590A
Authority: JP
Inventors: 真司大石
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006017245A

Description

この発明は、各種の機器、例えばオートマチックトランスミッションや、コンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受に関し、特に保持器強度を高くして低断面化が可能なスラスト針状ころ軸受に関するものである。

スラストころ軸受は、ころと保持器、および軌道輪で構成され、ころと軌道面とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。従って、希薄潤滑下や高速回転下での運転等、過酷な使用条件で使用する軸受として好適であり、例えば自動車のオートマチックトランスミッション用軸受やエアーコンプレッサ用軸受として広く利用されている。

スラストころ軸受に使用される保持器としては、一般に、冷間圧延鋼板を曲げ加工した図１０のようなＷ形の一体の保持器５２や、図１１のような２種類の保持器部品５３ａ，５３ｂを組み合わせた箱形保持器５３が知られている。このようなＷ形や箱形とすることで、ころ５１が保持器５２，５３のポケットから両面に脱落することがないものとでき、軌道輪（図示せず）への未組み立て状態においても、一つの組み立て部品の保持器付きころとして取り扱うことができる。上記Ｗ形保持器の例としては、特許文献１に示されるものがある。
特開２０００−１９２９６５号公報

近年、自動車のオートマチックトランスミッション、コンプレッサ等のコンパクト化が進んでいる。そのため軸受のコンパクト化、特に軸方向のコンパクト化が要求されている。
保持器付きころ形式等のスラストころ軸受において、軸方向のコンパクト化、つまり低断面化とする場合、転動体であるころの径が細くなる。そのため、従来のＷ形保持器５２（図１０）や箱形保持器５３（図１１）では、共に保持器断面の高さが低くなり、保持器の剛性が低くなる。このため、プレス工程や熱処理工程で、保持器５２，５３の反りやうねり状の変形が発生することがある。したがって、鋼板の曲げ加工による保持器を備えたスラスト針状ころ軸受の低断面化には限界があり、その抜本的な改善が望まれる。

この発明の目的は、保持器に対してころを脱落防止構造としたスラスト針状ころ軸受において、保持器強度を確保でき、変形にも強く、かつコスト高にならないようにしながら、低断面化を図ることができるものを提供することである。

この発明のスラスト針状ころ軸受は、針状のころおよび保持器を備え、前記保持器は板状で円環状に形成されて円周方向の複数箇所にポケットを有し、前記各ポケットにころを転動自在に収容したスラストころ軸受において、前記保持器は一枚板の保持器であって、前記各ポケット間の柱部が、この柱部の中央で保持器の一方の面に設けられた中央溝と、この中央溝の両側で保持器の他方の面に設けられた内径側溝および外径側溝とを有し、この保持器は、板厚がころの径よりもやや薄い板状で円環状のブランク材に、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝となる各円周溝がコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成されて、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝の底壁となる部分が、前記冷間鍛造により前記ブランク材から薄肉化された部分とされ、かつ前記各ポケットが形成されたものとする。前記柱部は、各溝の底壁となる前記薄肉化された部分からポケット内に突出して前記ころを抜け止めする突片状のころ止め部を有する。前記中央溝の底壁となる部分から突出するころ止め部と前記内径側溝および外径側溝の底壁となる部分から突出するころ止め部とは、互いに保持器の厚み方向における反対側位置にあって、ころをポケット内に保持器厚み方向の両方向に対して抜出不能状態に保持するものとする。

この構成によると、保持器の柱部が、一方の面に設けられた中央溝と他方の面に設けられた内径側溝，外径側溝とにより、ころ中心の両側に上記各溝の底壁となる薄肉化部分が設けられ、これらの薄肉化された部分からポケット内に突出する突片状のころ止め部を有するものとしたため、ポケット内のころが、保持器の表裏両面に対して脱落防止される。保持器柱部は、上記各溝を有する形状とするが、ブランク材のコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成されるため、曲げ加工による場合に比べて保持器強度が強く、加工や熱処理に伴う変形が無いものとできる。これらにより、保持器の低断面化が容易となる。保持器の変形については、輪郭が一枚板の保持器であるため、プレステンパー等による矯正も可能である。さらに、プレス加工の工程が少なくて済み、安価に製造することができる。

この発明において、前記保持器の各ころ止め部の前記ころの外径面が接する箇所に、面取状部を設けても良い。
面取状部が設けられていると、その面取状部にころを進入させることができて、ころ止め部に対するころの掛かり代を大きくできる。そのため、保持器の低断面化によって両側のころ止め部が、ころ中心からあまり離れた位置とできず、表裏両側のころ止め部間にころの周面の一部を進入させる掛かり代が得難い場合であっても、上記面取状部で掛かり代を確保することができ、それだけ、ころの脱落の問題を生じることなく、低断面化を図ることができる。また、掛かり代の確保が容易であるため、ころところ止め部との遊隙量を確保して円滑な潤滑を図ることができる。

上記面取状部は、面押し加工部であっても良い。ここでの、面押し加工部とは、プレス型を押し付けて平坦面ないし曲面の面取り状の形状に塑性加工した部分を意味する。この面押し加工部は、テーパ面状であっても、ころの外径面に対応した断面円弧状の曲面形状、またはバニシ仕上げにより、前記底壁となる部分の厚さ方向の一部に前記ころ止め部が爪状に突出するように加工されたものであっても良い。
面押し加工によると、研削や切削等の機械加工を伴わず、塑性加工で保持器の加工が行えて、生産性に優れる。面押し加工部がテーパ面状であると、金型の形状が簡素なものとでき、断面円弧状の曲面形状、またはバニシ仕上げとすると、ころの掛かり代をより大きくすることが可能になり、一層の低断面化が図り易い。

前記保持器は、浸炭焼入れおよび焼き戻しが施されたものであっても、または浸炭窒化処理が施されたもの、あるいは軟窒化処理を施したものであっても良い。保持器のこれらの処理により、保持器の強度を向上させ、保持器の摩耗を低減することができる。
この発明のスラストころ軸受の製造方法は、この発明の上記いずれかの構成のスラストころ軸受を製造する方法であって、板状で円環状のブランク材に、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝となる各円周溝をコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成し、かつ前記ポケットを打ち抜き形成する方法である。

この発明のスラスト針状ころ軸受は、前記保持器が一枚板の保持器であって、前記各ポケット間の柱部が、保持器の一方の面に設けられた中央溝と他方の面に設けられた内径側溝，外径側溝とを有し、この保持器は、板厚がころの径よりもやや薄い板状で円環状のブランク材に、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝となる各円周溝がコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成されて、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝の底壁となる部分が、前記冷間鍛造により前記ブランク材から薄肉化された部分とされ、かつ前記各ポケットが形成されたものであり、前記柱部は、各溝の底壁となる前記薄肉化された部分からポケット内に突出して前記ころを抜け止めする突片状のころ止め部を有し、前記中央溝の底壁となる部分から突出するころ止め部と前記内径側溝および外径側溝の底壁となる部分から突出するころ止め部とは、互いに保持器の厚み方向における反対側位置にあって、ころをポケット内に保持器厚み方向の両方向に対して抜出不能状態に保持するものとしたため、保持器に対してころを脱落防止構造とし、かつ低断面化を図りながら、保持器強度を確保でき、変形にも強く、かつコスト高にならないものとできる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１は図３のＡ−Ａ線拡大断面図、図２は図３のＢ−Ｂ線拡大断面図、図３は保持器の部分省略平面図、図４は保持器の部分拡大平面図、図５は図２におけるＣ−Ｃ線部の拡大断面図である。
このスラスト針状ころ軸受は、ころ１および保持器２からなり、軸受設置器機（図示せず）自体が、ころ１の転動する軌道輪となるものである。保持器２は、円環状のブランク材の両面に後述する円周溝４，５，６を形成し、円周方向の複数箇所に、等間隔でポケット３を設けたものである。各ポケット３に針状のころ１が転動自在に収容されている。

保持器２は、板厚がころ１の径よりやや薄い板状で円環状のブランク材に、冷間塑性加工によって、一方の面に中央溝４を、この中央溝４の両側で他方の面に内径側溝５および外径側溝６をそれぞれ形成し、かつ周方向に等間隔で複数のポケット３を打抜き形成したものである。保持器２の上記冷間塑性加工は、コイニングまたはその他の冷間鍛造加工とする。保持器２は、上記冷間塑性加工、ポケット３の打ち抜きの後、あるいはさらに後述の面押し加工の後、熱処理を施し、完成品とされる。熱処理は、例えば、浸炭焼入れおよび焼き戻しとされる。上記熱処理に代え、保持器２に浸炭窒化処理を施し、または軟窒化処理を施しても良い。

図３は、これら複数のポケット３の内の２個だけを抽出して描き、他のポケットの図示を省略したものである。各ポケット３の長さ方向は環状保持器２の径方向に向き、その長さ方向および幅方向寸法は、ころ１を収容し得るように、ころ１の長さおよび径よりやや大とされている。各ポケット３の間の部分が柱部７となり、この柱部７が、前記一方の面に設けられた中央溝４と、他方の面に設けられた内径側溝５および外径側溝６とを有することになる。

柱部７は、各円周溝４，５，６の底壁４ａ，５ａ，６ａとなる薄肉化された部分から、ポケット３内に突出して前記ころ１を抜け止めする突片状のころ止め部８，９，１０を有している。各ころ止め部８、９、１０のポケット３の幅方向における対向間隔は、ころ１の径よりやや小とされる。ころ止め部８ところ止め部９、１０とは、互いに保持器２の厚み方向における反対側位置であり、かつ径方向にずれた位置となる。したがって、ころ１をこれらのころ止め部８，９，１０間に押し込むと、ころ止め部８がころ１の一方の周面に当接し、ころ止め部９，１０が他方の周面に当接することになり、ころ１は、これらころ止め部８，９，１０の規制を受けて、ポケット３内に遊嵌状態で転動自在かつ抜出不能の状態で保持されることになる。

図５は、ころ止め部８，９，１０を拡大して示す図である。各ころ止め部８，９，１０には、それぞれころ１の外径面が接する箇所に面取状部８ａ，９ａ，１０ａが設けられている。各面取状部８ａ，９ａ，１０ａは、面押し加工により形成されたものであり、テーパ面状に形成されている。上記面押し加工は、上記各溝４，５，６を冷間塑性加工し、ポケット３を打抜いた後に行われる。
図５のテーパ状の面取状部８ａ，９ａ，１０ａに代えて、図６または図７に示す面取状部８ａ，９ａ，１０ａ，８ｃ，９ｃ，１０ｃを面押し加工により形成しても良い。図６に示す面取状部８ａ，９ａ，１０ａは、ころ１の外径面に対応した断面円弧状の曲面形状としたものである。図７に示す面取状部８ｃ，９ｃ，１０ｃは、バニシ仕上げにより、前記底壁４ａ，５ａ，６ａとなる部分の厚さ方向の一部に、ころ止め部８，９，１０が爪状に突出するように形成したものである。
なお、図５ないし図７の各例において、面押し加工は、保持器２の厚み方向のどちらか一方の面側に施すだけでもよい。

この構成のスラスト針状ころ軸受は、使用機器（図示ぜず）の相対回転部分に介在するように設置される。このスラスト針状ころ軸受は、保持器２の柱部７が、一方の面に設けられた中央溝４と他方の面に設けられた内径側溝５，外径側溝６とにより、ころ中心の両側に上記各溝４〜６の底壁４ａ，５ａ，６ａとなる薄肉化部分が設けられ、これらの薄肉化された溝底壁部分４ａ，５ａ，６ａからポケット３内に突出する突片状のころ止め部８，９，１０を有するものとしたため、ポケット３内のころ１が、保持器２の表裏両面に対して脱落防止される。保持器柱部７は、上記各溝４〜６を有する形状とするが、ブランク材のコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成されるため、曲げ加工によるものに比べて、保持器２の強度が強く、加工や処理に伴う変形が無いものとできる。これらにより、保持器２の低断面化が容易となる。
保持器２の変形については、輪郭が一枚板の保持器２であるため、プレステンパー（プレスした状態で行う焼き戻し）等による矯正も可能である。さらに、従来のＷ形（図１０）や箱形（図１１）の保持器５２，５３に比べて、プレス加工の工程が少なくて済み、安価に製造することができる。

また図５に示すように、各ころ止め部８〜１０のころ１の外径面が接する箇所には面取状部８ａ〜１０ａを設けたため、その面取状部８ａ〜１０ａにころ１を進入させることができて、ころ止め部８〜１０に対するころ１の掛かり代を大きくできる。そのため、保持器２の低断面化によって両側のころ止め部８〜１０が、ころ中心からあまり離れた位置とできず、表裏両側のころ止め部８〜１０間にころ１の周面の一部を進入させる掛かり代が得難い場合であっても、上記面取状部８ａ〜１０ａで掛かり代を確保することができる。そのため、ころ１の脱落の問題を生じることなく、低断面化を図ることができる。また、掛かり代の確保が容易であるため、ころ１ところ止め部８〜１０との遊隙量を確保して円滑な潤滑を図ることができる。

上記面取状部８〜１０は、面押し加工部としたため、研削や切削等の機械加工を伴わず、塑性加工で保持器の加工が行えて、生産性に優れる。この面取状部８〜１０を図５の例のようにテーパ面状の面取状部８ａ〜１０ａとした場合は、金型の形状が簡素なものとできる。図６の例のように断面円弧状の面取状部８ｂ〜１０ｂや、図７の例のようなバニシ仕上げの面取状部８ｂ〜１０ｂとした場合は、ころ１の掛かり代をより大きくすることが可能になり、一層の低断面化が図り易い。

なお、前記実施形態は、ころ１および保持器２からなる軌道輪省略型の軸受、いわゆる保持器付きころ型のスラスト針状ころ軸受とした場合につき説明したが、この発明は、ころ１を転動させる両側または片側の軌道輪を有するスラスト針状ころ軸受にも適用することができる。図９はその一例を示し、一対の対面する軌道輪１１，１２の間に、保持器２に保持されたころ１を介在させたものである。片方の軌道輪１１は内輪となるものであり、環状の平板状部１１ａと、その内径縁から保持器対向面側に突出した内鍔部１１ｂよりなる。もう片方の軌道輪１２は外輪となるものであり、平板状部１２ａとその外径縁から保持器対向面側に突出した外鍔部１２ｂとよりなる。

なお、上記実施形態における保持器２，ポケット３，円周溝４，５，６およびころ止め部８，９，１０等の形状は、図例のものに限定されず他の形状のものも採用可能である。例えば、円周溝４，５，６は、断面が台形状のものであっても良い。

この発明の一実施形態にかかるスラスト針状ころ軸受のポケット形成部分の部分断面図である。同スラスト針状ころ軸受における柱部の部分断面図である。保持器の部分省略平面図である。保持器の部分拡大平面図である。図２におけるＣ−Ｃ線部の拡大断面図である。同変形例の拡大断面図である。同他の変形例の拡大断面図である。保持器の部分斜視図である。他の実施形態の部分断面図である。従来例の部分断面図である。他の従来例の部分断面図である。

符号の説明

１…ころ
２…保持器
３…ポケット
４…中央溝
４ａ…中央溝の底壁
５…内径側溝
５ａ…内径側溝の底壁
６…外径側溝
６ａ…内径側溝の底壁
７…柱部
８，９，１０…ころ止め部
８ａ，８ｂ，８ｃ…面取状部
９ａ，９ｂ，９ｃ…面取状部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…面取状部

Claims

針状のころおよび保持器を備え、前記保持器は板状で円環状に形成されて円周方向の複数箇所にポケットを有し、前記各ポケットにころを転動自在に収容したスラスト針状ころ軸受において、
前記保持器は一枚板の保持器であって、前記各ポケット間の柱部が、この柱部の中央で保持器の一方の面に設けられた中央溝とこの中央溝の両側で保持器の他方の面に設けられた内径側溝および外径側溝とを有し、この保持器は、板厚がころの径よりもやや薄い板状で円環状のブランク材に、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝となる各円周溝がコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成されて、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝の底壁となる部分が、前記冷間鍛造により前記ブランク材から薄肉化された部分とされ、かつ前記各ポケットが形成されたものであり、前記柱部は、各溝の底壁となる前記薄肉化された部分からポケット内に突出して前記ころを抜け止めする突片状のころ止め部を有し、前記中央溝の底壁となる部分から突出するころ止め部と前記内径側溝および外径側溝の底壁となる部分から突出するころ止め部とは、互いに保持器の厚み方向における反対側位置にあって、ころをポケット内に保持器厚み方向の両方向に対して抜出不能状態に保持するものとしたことを特徴とするスラスト針状ころ軸受。
請求項１において、前記保持器の各ころ止め部の前記ころの外径面が接する箇所に、面取状部を設けたスラスト針状ころ軸受。
請求項２において、前記面取状部が、面押し加工部であるスラスト針状ころ軸受。
請求項３において、前記面押し加工部が、テーパ面状であるスラスト針状ころ軸受。
請求項３において、前記面押し加工部が、ころの外径面に対応した断面円弧状の曲面形状であるスラスト針状ころ軸受。
請求項３において、前記面押し加工部が、バニシ仕上げにより、前記底壁となる部分の厚さ方向の一部に前記ころ止め部が爪状に突出するように加工されたものであるスラスト針状ころ軸受。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記保持器が、浸炭焼入れおよび焼き戻しが施され、または浸炭窒化処理が施されたものであるスラスト針状ころ軸受。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記保持器が、軟窒化処理を施したものである針状スラストころ軸受。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のスラストころ軸受を製造する方法であって、板厚がころの径よりもやや薄い板状で円環状のブランク材に、前記中央溝、内径側溝、および外径側溝となる各円周溝をコイニングまたはその他の冷間鍛造により形成し、かつ前記ポケットを打ち抜き形成するスラスト針状ころ軸受の製造方法。