JP2003083333A

JP2003083333A - スラスト針状ころ軸受

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Publication number: JP2003083333A
Application number: JP2001270444A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ochi; 慎哉越智; Koji Kataoka; 宏司片岡; Yoshitomo Kabayama; 佳友樺山
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP4446143B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転トルクが小さく、特にオートトランスミ
ッション等の自動車搭載部品に用いて燃費を改善するこ
とのできるスラスト針状ころ軸受を提供する。【解決手段】複数の針状ころ１を放射状に保持する複
数のポケット３ａの外側および内側にそれぞれ隣接して
フランジ部３ｂ，３ｃが形成された保持器３を備えたス
ラスト針状ころ軸受において、針状ころ１の両端面のう
ち、少なくとも外側フランジ部３ｂに向く端面１ｂを、
中心部ほど突出した凸曲面とし、その凸曲面の中心部に
おいてのみ保持器３の外側フランジ部３ｂに当接するよ
うに構成することで、軸受回転時に遠心力で針状ころ１
が外側に移動したとき、その外側の端面１ｂがころ１の
自転中心において点状に外側フランジ部３ｂに対して接
触させ、摺動抵抗を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のオ
ートマチックトランスミッションやエアコンディショナ
用の斜板式コンプレッサ等に用いられるスラスト針状こ
ろ軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のオートマチックトランスミッシ
ョンやエアコンディショナ用の斜板式コンプレッサに
は、そのスラスト軸受とてしスラスト針状ころ軸受が用
いられることが多い。このスラスト針状ころ軸受は、図
５にその構成例を断面図で示すように、複数の針状ころ
５１と、その各針状ころ５１の転走面５１ａが当接する
軌道面５２ａを備えた軌道輪５２と、各針状ころ５１を
保持する保持器５３によって構成される。

【０００３】保持器５３は、薄い鋼板を素材として打ち
抜き・プレス成形加工によって一体加工したものが多用
されており、各針状ころ５１を軌道輪５２の軌道面５２
ａに沿わせた状態で軸受中心Ｃを中心として放射状に配
置するための複数のポケット５３ａが形成されていると
ともに、そのポケット５３ａの外側および内側に隣接す
るようにフランジ部５３ｂ，５３ｃが屈曲形成された形
状を有しており、軌道輪５２に対しては、例えば軌道輪
５２の内径部の折り曲げ部５２ｂに対して保持器５３の
内径部に形成された折り曲げ部５３ｄが沿うように組み
込まれる。

【０００４】また、各ポケット５３ａの間に介在する柱
部５３ｅは、略Ｍ字形（ハット形）に折り曲げられ、こ
れによって柱部５３ｅが針状ころ５３の軸心を挟んで図
中上下両側に位置して針状ころ５３を保持するようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、自動
車搭載部品については、燃費の改善を進めるべく、各装
置における低フリクション化の要求が強くなる傾向にあ
り、軸受についても低トルク化を進めていく必要があ
る。

【０００６】スラスト針状ころ軸受は、一般に、転がり
軸受のなかでも摩擦係数、換言すれば回転トルクが大き
い。その原因は、主として以下に示す二点が考えられ
る。

【０００７】その一つは、各部材相互の摺動抵抗、なか
でも、図６に示すように、回転時において針状ころ５１
が遠心力により外側に移動したとき、針状ころ５１の外
側端面５１ｂと保持器５３の外側フランジ部５３ｂとの
間の摺動抵抗が大きいことにある。

【０００８】他の一つは、針状ころ５１の差動すべり、
つまり針状ころ５１の軸受外径側および内径側の周速差
による進み遅れから生じるすべりとスキュー（転走方向
に対する傾き、図７参照）によるすべりの発生である。
このような原因から、スラスト針状ころ軸受は回転トル
クの低減が難しいとされている。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、スラスト針状ころ軸受の低トルク化を達成し、
ひいては自動車に搭載する部品の低フリクション化を達
成して燃費を改善することのできるスラスト針状ころ軸
受の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のスラスト針状ころ軸受は、複数の針状ころ
と、その各針状ころを軌道輪に沿わせて放射状に保持す
るための複数のポケットを有し、かつ、その各ポケット
の外側および内側にそれぞれ隣接してフランジ部が屈曲
形成された保持器を備えたスラスト針状ころ軸受におい
て、上記各針状ころの両端面のうち、少なくとも上記保
持器の外側のフランジ部に向く端面が中心部ほど突出し
た凸曲面によって構成され、当該端面はその凸曲面の中
心部においてのみ上記保持器の外側のフランジ部に当接
するように構成されていることによって特徴づけられる
（請求項１）。

【００１１】ここで、本発明においては、上記各針状こ
ろの転走面を、その軸方向中心部の径が最大となるフル
クラウニング形状とすること（請求項２）が望ましい。

【００１２】本発明は、スラスト針状ころ軸受の回転ト
ルクを大きくする要因に着目し、その要因を分析して有
効な対策を講じることによって、所期の目的を達成しよ
うとするものである。

【００１３】すなわち、図５に示した従来のスラスト針
状ころ軸受において、針状ころ５１の外側端面と保持器
５３の外側フランジ部５３ｂとの摺動抵抗が大きくなる
原因は、図８に模式的に示すように、針状ころ５１の外
側端面５１ａが、その自転中心から逸脱した部位におい
て、保持器５３の外側フランジ部５３ｂと線状に接触す
るためである。そこで、請求項１に係る発明において
は、針状ころの両端面のうち、少なくとも外側フランジ
部に向く端面、つまり外側端面の形状を、中心部ほど突
出した凸曲面とし、その凸曲面の中心部においてのみ保
持器の外側フランジ部に当接するように構成する。これ
により、軸受の回転時に遠心力によって針状ころが外側
に移動てし保持器の外側フランジ部に当接したとき、針
状ころの外側端面が、その自転中心において保持器の外
側フランジ部に対して点状に接触する（図３参照）こと
になり、これら両者間の摺動抵抗を大幅に低減させるこ
とができる。

【００１４】また、図５に示した従来のスラスト針状こ
ろ軸受において、針状ころの軸受内・外周側の周速差に
起因する進み遅れやスキューの発生による軌道面との間
のすべり摩擦抵抗が大きくなる原因は、従来の針状ころ
の転走面の形状が、両端部の僅かな領域のみ先端ほど小
径となり、かつ、軸方向中心部所定領域が一定の径を有
する直線的な形状のクラウニング、いわゆる台形クラウ
ニング形状であるが故に、スキュー等によって針状ころ
が倒れてアライメントがなくなったときに、直線部が軌
道面に対して線状に接触しているが故に大きなすべり抵
抗を生じるためである。

【００１５】従って、請求項２に係る発明のように、各
針状ころの転走面を、その軸方向中心部の径が最大とな
るフルクラウニング形状、つまり転走面の軸方向中心部
を最大径として両端部に向かうに従って曲線的に小径と
なる形状とすることによって、針状ころの軸受内・外周
側の周速差に起因する進み遅れやスキューの発生に起因
してアライメントがなくなっても、各針状ころは軌道輪
の軌道面に対して常に点状に接触するため、軌道面に対
するすべり抵抗を大幅に低減させることができ、請求項
１に係る発明の構成に加えることで、回転トルクを大幅
に低減させたスラスト針状ころ軸受が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の軸平行断面図である。この例の基本的構成は図５に
示したものと同等であって、複数の針状ころ１、その各
針状ころ１の転走面１ａが当接する軌道面２ａを備えた
軌道輪２、および各針状ころ１を保持する保持器３によ
って構成されている。

【００１７】保持器３は、薄い鋼板を打ち抜き・プレス
成形加工したものであって、各針状ころ１を軌道輪２の
軌道面２ａに沿わせた状態で軸受中心Ｃを中心として放
射状に配置するための複数のポケット３ａが形成されて
いる。また、その各ポケット３ａの外側および内側に隣
接するように、それぞれ外側フランジ部３ｂと内側フラ
ンジ部３ｃが屈曲形成されている。そして、この保持器
３には、その内径部に折り曲げ部３ｄが形成されてお
り、この折り曲げ部３ｄが軌道輪２の内径部の折り曲げ
部２ｂに対して沿うように組み込まれている。

【００１８】また、各ポケット３ａの間に介在する柱部
柱部３ｅは、従来のものと同様に略Ｍ字形に折り曲げら
れており、この柱部３ｅが針状ころ１の軸心を挟んで図
中上下両側に位置することで、各針状ころ１がポケット
３ａから離脱することなく保持される。

【００１９】さて、この実施の形態における特徴は、各
針状ころ１の両端面１ｂ，１ｃが外向きに凸の球面によ
って構成されている点と、保持器３の各ポケット３ａ
は、外側フランジ部３ｂの一部にまで及んでいる点、お
よび、各針状ころ１の転走面１ａが、図２に縦倍率のみ
を拡大した模式図を示すように、軸方向中心ＣＮが最大
径となる略太鼓状のフルクラウニング形状となっている
点である。

【００２０】以上の特徴的構成により、各針状ころ１
は、遠心力等により軸受の外側に移動したとき、針状こ
ろ１の外側端面１ｂの保持器３の外側フランジ部３ｂに
対する接触位置は、図３に示すように、針状ころ１の自
転中心上に位置する凸球面の中心部のみとなり、図８に
示した従来の接触状態に比して、針状ころ１と保持器３
との間のすべり摩擦抵抗が大幅に低減する。

【００２１】また、針状ころ１の転走面１ａが直線部を
有さないフルクラウニング形状となっているために、軌
道面２ａに対しては常にほぼ点接触状態となるため、図
７に示したような、いわゆるころ倒れ現象が生じたと
き、従来の軌道面に対して線接触する場合に比して、そ
のすべり摩擦抵抗が大幅に低減する。

【００２２】ここで、上記のように針状ころ１をその外
側端面１ｂに形成されている凸球面の中心部においての
み保持器３の外側フランジ部３ｂに接触させるために
は、必ずしも以上の実施の形態のように保持器３のポケ
ット３ａを外側フランジ部３ｂの一部にまで及ばせる必
要はなく、図５に示した従来の保持器と同様に外側フラ
ンジ部３ｂから若干の距離を隔てた位置からポケット３
を形成してもよい。ただし、その場合、針状ころ１の外
側端面１ｂをその自転中心上に位置する凸球面の中心部
においてのみ保持器３に接触させるためには、凸球面の
曲率を大きくする必要がある。なお、ポケット３ａを外
側フランジ部３ｂの一部にまで及ばせる上記した実施の
形態の構成は、ポケット３ａの打ち抜き工程の後にフラ
ンジ部３ｂ，３ｃの曲げ工程を行うことによって実現で
きる。

【００２３】また、以上の実施の形態においては、針状
ころ１の両端面を凸球面とした例を示したが、組立工程
において針状ころ１に方向性が生じることを厭わなけれ
ば、保持器３の外側フランジ３ｂに向く端面、つまり外
側端面１ｂのみを凸球面としてもよい。

【００２４】次に、以上の本発明の実施の形態をの効果
を確認すべく、図５に示した従来のスラスト針状ころ軸
受である比較例とともに、実際に回転トルクを測定した
実験結果について述べる。

【００２５】図４はその実験装置の説明図である。この
実験装置は、ベッド４１に上下動自在に支持された軸４
２の上端部に支持台４３を取り付け、その支持台４３上
に油圧で浮上して回転自在の試料台４４を配置し、その
試料台４４の上面に被測定試料であるスラスト針状ころ
軸受Ｗが装着される。このスラスト針状ころ軸受Ｗに
は、カップ状の治具４５を介して回転軸４６によって回
転が与えられるようになっているとともに、前記した軸
４２を介してリンク機構４７により所望のスラスト荷重
が付与できるようになっている。そのスラスト荷重はロ
ードセル４８によって計測され、また、スラスト針状こ
ろ軸受Ｗの回転トルクは試料台４４を介してビーム型ロ
ードセル４９によって計測されるように構成されてい
る。

【００２６】この実験装置を用いて、回転数およびスラ
スト荷重を種々に変化させて、上記した本発明の実施の
形態で述べた構造を有する実施例と、前記図５に示した
従来構造のスラスト針状ころ軸受である比較例の回転ト
ルクを測定した。潤滑は、冷凍機油と灯油を１：９の割
合で混合したものを用い、油温は室温、油量は２ｍｌ供
給した。

【００２７】スラスト荷重を９８〜４９０Ｎの間で三段
階に変化させ、その各スラスト荷重下において回転数を
１０００〜３０００ｒｐｍの間で同じく三段階で変化さ
せて、これらの各条件下での回転トルクを測定した。測
定結果を［表１］に示す。

【００２８】この［表１］には、比較例の回転トルクの
測定結果に対する実施例の回転トルクの測定結果の「比
率」を併記している。また、「平均比率」の欄は、各ス
ラスト荷重ごとの、各回転数における「比率」の平均値
を表している。

【００２９】

【表１】

【００３０】この［表１］から明らかなように、本発明
を適用した実施例の回転トルクは、従来品である比較例
の回転トルクに対して、各スラスト荷重および各回転数
の全平均において６０％に低減した。

【００３１】なお、以上の実施の形態においては、針状
ころ１の外側端面１ｂの形状を凸球面としたが、本発明
はこれに限定されることなく、中心部が最も突出した任
意の凸曲面とし得ることは勿論であり、また、軌道輪２
の形状や保持器３の柱部３ｅの形状等、以上の説明にお
いて明らかな本発明の特徴部分と関係のない部分につい
ては、他の公知の形状等を採用し得ることは言うまでも
ない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、針状こ
ろの両端面のうち、少なくとも外側のフランジ部に向く
端面を、中心部ほど突出した凸曲面として、その凸曲面
の中心部においてのみ保持器の外側フランジに当接する
ように構成しているので、軸受の回転時に各針状ころが
遠心力により外側に移動した際、各針状ころはその自転
中心において点状に保持器の外側フランジに接触するこ
とになり、針状ころの端面を平坦面とした従来のスラス
ト針状ころ軸受に比して、保持器に対する摺動抵抗を大
幅に低減させることができ、回転トルクを低減を達成
し、ひいては自動車の搭載部品の低フリクション化を達
成して燃費を改善することができる。

【００３３】また、以上の構成に加えて、請求項２に係
る発明のように、各針状ころの転走面を軸方向中心が最
大径となるフルクラウニング形状とすることにより、内
側と外側の周速差による進み遅れやスキューの発生時に
おいても各針状ころは軌道面に対してほぼ線接触状態を
維持するため、そのすべり摩擦抵抗を従来のものに比し
て大幅に低減させることができ、上記した効果をより一
層確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の軸平行断面図である。

【図２】本発明の実施の形態における針状ころ１の転走
面の形状の説明図で、縦倍率のみを拡大した模式図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態における針状ころ１の外側
端面１ｂの保持器３の外側フランジ部３ｂに対する接触
位置の模式的説明図である。

【図４】本発明の実施例と従来のスラスト針状ころ軸受
である比較例の回転トルクを測定するための実験装置の
説明図である。

【図５】従来のスラスト針状ころ軸受の構成例を示す軸
平行断面図である。

【図６】スラスト針状ころ軸受の回転時における遠心力
により針状ころの外側端面が保持器の外側フランジ部に
接触して発生する摺動摩擦の説明図である。

【図７】同じくスラスト針状ころ軸受の回転時に発生す
る針状ころのスキューの説明図である。

【図８】図５に示した従来のスラスト針状ころ軸受にお
ける針状ころの外側端面の保持器に対する接触状態の説
明図である。

【符号の説明】

１針状ころ１ａ転走面１ｂ外側端面２軌道輪２ａ軌道面３保持器３ａポケット３ｂ外側フランジ部３ｃ内側フランジ部３ｄ折り曲げ部３ｅ柱部Ｃ軸受中心ＣＮ針状ころの軸方向中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樺山佳友大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA14 AA27 AA32 AA42 AA53 AA62 AA73 BA05 BA37 BA44 DA09 EA02 FA60 GA11 GA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の針状ころと、その各針状ころを軌
道輪に沿わせて放射状に保持するための複数のポケット
を有し、かつ、その各ポケットの外側および内側にそれ
ぞれ隣接してフランジ部が屈曲形成された保持器を備え
たスラスト針状ころ軸受において、上記各針状ころの両端面のうち、少なくとも上記保持器
の外側のフランジ部に向く端面が中心部ほど突出した凸
曲面によって構成され、当該端面はその凸曲面の中心部
においてのみ上記保持器の外側のフランジ部に当接する
ように構成されていることを特徴とするスラスト針状こ
ろ軸受。
【請求項２】上記各針状ころの転動面が、その軸方向
中心部の径が最大となるフルクラウニング形状となって
いることを特徴とする請求項１に記載のスラスト針状こ
ろ軸受。