JP2004293684A - スラスト軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】スラスト軸受の低フリクション化を一層促進するスラスト軸受を提供する。
【解決手段】摺動面２に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝３を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材４の相対回転方向Ｓに対し潤滑溝３前方の溝肩に溝側始点３２ａの深さをｄ２とするとともに摺動面２に滑らかに連なる曲面３２を形成し、曲面３２の始点３２ａの角部に溝側端部３５ａの深さをｄ３とするとともにもう一つの曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５を形成し、潤滑溝３の深さ寸法をｄとしてｄ＞ｄ３＞ｄ２を充足し、かつ動圧発生用曲面３２の始点３２ａおよび終点３２ｂを結んだ線ｍと摺動面２とがなす角度をθ１、入口部３５の溝側端部３５ａおよび動圧発生用曲面３２の終点３２ｂを結んだ線ｎと摺動面２とがなす角度をθとしてθ１＜θ＜４５°を充足するスラスト軸受。
【選択図】 図３
【解決手段】摺動面２に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝３を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材４の相対回転方向Ｓに対し潤滑溝３前方の溝肩に溝側始点３２ａの深さをｄ２とするとともに摺動面２に滑らかに連なる曲面３２を形成し、曲面３２の始点３２ａの角部に溝側端部３５ａの深さをｄ３とするとともにもう一つの曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５を形成し、潤滑溝３の深さ寸法をｄとしてｄ＞ｄ３＞ｄ２を充足し、かつ動圧発生用曲面３２の始点３２ａおよび終点３２ｂを結んだ線ｍと摺動面２とがなす角度をθ１、入口部３５の溝側端部３５ａおよび動圧発生用曲面３２の終点３２ｂを結んだ線ｎと摺動面２とがなす角度をθとしてθ１＜θ＜４５°を充足するスラスト軸受。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部分におけるスラスト方向の荷重を支持するスラスト軸受に関し、特に、例えばオートマチックトランスミッションにおけるトルクコンバータのステータ等のように、一方向にのみ回転する回転機器のスラスト軸受として有用なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スラスト軸受の低フリクション化を実現すべく、図９に示すように平板状の円形摺動面５２に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝５３を形成し、更にこの潤滑溝５３に連なるようにテーパ面５４およびランド面５５を形成したもので、潤滑溝５３から潤滑油を供給するとこれが相手摺動部材５６の回転に伴いテーパ面５４に引き込まれてランド面５５と相手摺動部材５６端面との間隙δにクサビ状潤滑油膜を発生させるため、この潤滑油膜の圧力で相手摺動部材５６のスラスト荷重が支えられるテーパランドスラスト軸受５１が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながらこの従来技術には、以下の問題がある。
▲１▼動圧を発生させるべく、テーパ面５４と相手摺動部材５６端面との間隙δ１を微小にするために、テーパ面５４を微小な角度をもったテーパ面にしなければならず、よってテーパ面５４の周方向長さｌ２が長くなるために、ランド面５５の周方向長さｌが短くなってしまう。したがって、発生した動圧を作用させるのに十分な長さのランド面５５を確保することができない。
▲２▼使用条件の厳しい箇所で使用する際には、摺動発熱により摺動部の温度が非常に高くなることから冷却効果を確保すべく潤滑溝５３の形成数を増やす必要があるが、上記したようにテーパ面５４を微小な角度をもったテーパ面にしなければならないために、テーパ面５４の周方向長さｌ２が長くなり、潤滑溝５３の形成数を増やすことができない。
▲３▼テーパ面５４が磨耗した場合、潤滑溝５３の効果が失われてしまう。
▲４▼動圧効果を高くするには、上記したようにテーパ面５４と相手摺動部材５６端面との間隙δ１を更に小さくしなければならず、より微小な角度をもったテーパを付ける必要があるが、これは金型製作上困難となる。
【０００４】
そこで、本願発明者らは上記問題を解決するため、先に図１０に示すスラスト軸受１を提案しており、このスラスト軸受１は、以下のように構成されている（特許文献２参照）。
【０００５】
すなわち、このスラスト軸受１は、その軸方向一端面が相手摺動部材との摺動面２となっており、この摺動面２には、径方向へ延びる多数の潤滑溝３が円周方向所定間隔で形成されている。
【０００６】
潤滑溝３はそれぞれ、その溝幅Ｗ１が例えば１．４ｍｍ程度とされており、その両側の溝肩には、大きさが互いに異なる曲面３１，３２が形成されている。すなわち、潤滑溝３の両側の溝肩のうち、摺動面２と対向する相手摺動部材の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の後方となる側の溝肩には、相対的に小さな潤滑油誘導用の曲面（以下、後方側曲面と称する）３１が形成されており、その曲率半径Ｒ１は例えば０．５ｍｍ以下とされている。また、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩には、相対的に大きな動圧発生用の曲面（以下、前方側曲面と称する）３２が形成されており、その曲率半径Ｒ２は後方側曲面３１の曲率半径Ｒ１よりも十分に大きく、例えば２．０ｍｍ程度とされている。
【０００７】
潤滑溝３の溝底３３の深さｄは、前方側曲面３２における溝底３３側の始点３２ａよりも深く形成されており、前記始点３２ａの摺動面２に対する深さｄ２が例えば０．７ｍｍ程度であるのに対して、溝底３３の深さｄはそれよりも深く、例えば１．９５ｍｍ程度とされている。
【０００８】
このスラスト軸受１によれば、前方側曲面３２が上記図９のテーパ面５４における断面が直線状の微小な角度をもったテーパ面に代えて、滑らかに湾曲する前方側曲面３２が摺動面２に接して形成されているために、その動圧発生作用により動圧効果を高めることができる。また当該スラスト軸受１では、上記したように前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２が０．７ｍｍ程度、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍ程度とされているが、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を小さくし（例えば０．２５ｍｍ程度）、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで（例えば５．０ｍｍ程度）、摺動面２の周方向長さＬ（特許文献１のランド面５５の周方向長さｌに相当）の長さを維持したまま、より動圧効果を高めることができる。
【０００９】
また、更なる低フリクション化を実現するため、今回新たに流体潤滑状態下での数値解析を行なったので、その結果を図１１のグラフ図に示す。この図１１のグラフ図は、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受１において、潤滑溝３一区間について、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０を一定とし、摺動面２の周方向長さＬおよび前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２について変化させた（曲率半径Ｒ２の始点３２ａの深さｄ２も曲率半径Ｒ２の大きさに合わせて変化する）ときの、摺動面２の潤滑油膜厚さと軸受負荷容量（軸受圧力によって相手摺動部材端面を押し上げる力の大きさ）の関係を表わしている。
【００１０】
このとき用いたスラスト軸受１は、潤滑溝３の各部寸法について、溝幅Ｗ１は１．４ｍｍ、後方側曲面３１の曲率半径Ｒ１は０．３ｍｍ、溝底３３の深さｄは１．５ｍｍ、径方向中央部での潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０は８．１ｍｍとされている。また、例えば径方向中央部での摺動面２の周方向長さＬが５．２ｍｍの場合には、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２は２．０ｍｍ、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２は０．７ｍｍとされている。
【００１１】
図１１の数値解析においては、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２＝２．０ｍｍのときの摺動面２の周方向長さＬを基準に、摺動面２の周方向長さＬを一定にして曲率半径Ｒ２を変化させると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくした場合は前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を小さく、更に、摺動面２の周方向長さＬも変化させると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を小さくした場合（前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２＜１．５ｍｍの場合）は摺動面２の周方向長さＬを大きく設定される。この数値解析の結果によると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が大きいほど軸受負荷容量が大きくなることが判明した。これは、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで前方側曲面３２の曲率が大きくなり、前方側曲面３２と相手摺動部材４端面との間隙δ１が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるため、より大きな軸受負荷容量を発生するためと考えられる。以上の検討結果からして、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで、更なる低フリクション化を実現される。
【００１２】
また、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を一定にして、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を変化させた場合には、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくしても、それに伴い摺動面２の周方向長さＬが小さくなるので（図１２には、例えば前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍの場合と１０ｍｍの場合において、それぞれの場合の摺動面２の周方向長さＬを図示している。ここで、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍの時の摺動面２の周方向長さＬをＬＲ＝２、曲率半径Ｒ２が１０ｍｍの時の摺動面２の周方向長さＬをＬＲ＝１０とすると、
ＬＲ＝２＞ＬＲ＝１０
となっている）、軸受面積が小さくなり、結果として曲率半径Ｒ２を大きくした効果はあまり出ない。
【００１３】
しかしながら、上記解析結果を受け、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を５ｍｍ程度、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を０．２５ｍｍ程度（但し、潤滑溝３の他の寸法は上記数値解析の際に用いた潤滑溝の寸法と同じ）として実際に試験を行なうと、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２が小さ過ぎるために、潤滑油が前方側曲面３２と相手摺動部材４端面との間隙δ１に介入しにくく、結果的に摺動面２の磨耗を引き起こすこととなり、上記解析で得られた結果に対する効果が直接現われてこない。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５５−１２４１５号公報
【特許文献２】
国際公開０２／０７７４７３号パンフレット
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、上記先行技術に対してスラスト軸受の低フリクション化を一層促進することができるスラスト軸受を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるスラスト軸受は、摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材の相対回転方向に対して前記潤滑溝の前方となる側の溝肩に、溝側の始点の深さ寸法をｄ２とするとともに前記摺動面に滑らかに連なる動圧発生用の曲面を形成し、前記動圧発生用の曲面の始点の角部に、溝側端部の深さ寸法をｄ３とするとともにもう一つの曲面、または面取り部を含む滑らかな曲面よりなる潤滑油の入口部を形成し、前記潤滑溝の深さ寸法をｄとして、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２
の関係を充足し、かつ前記動圧発生用の曲面の始点および終点を結んだ線と前記摺動面とがなす角度をθ１、前記入口部の溝側端部および前記動圧発生用の曲面の終点を結んだ線と前記摺動面とがなす角度をθとして、
θ１＜θ＜４５°
の関係を充足することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２によるスラスト軸受は、摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材の相対回転方向に対して前記潤滑溝の前方となる側の溝肩に、前記摺動面に滑らかに連なるとともに比較的大きな曲率半径を備えた動圧発生用の曲面を形成し、前記動圧発生用の曲面の始点の角部に、前記動圧発生用の曲面に滑らかに連なるとともに比較的小さな曲率半径を備えた曲面を有する潤滑油の入口部を形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるスラスト軸受によれば、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、軸受圧力が大きくなる（すなわち、軸受負荷容量が大きくなる）ために、更なる低フリクション化を実現することが可能となる。また、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすることで動圧発生用の曲面の曲率が大きくなり、動圧発生用の曲面と相手摺動部材端面との間隙が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるために、より大きな軸受圧力を発生させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００２０】
本発明では、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に容易に介入し、上記解析結果の効果が十分得られるように、摺動面の周方向長さ（特許文献１のランド面５５の周方向長さｌに相当）の長さを確保しつつ、動圧発生用の曲面を深さのポイントを始点として摺動面に接する曲面によって構成し、その始点の角部にもう一つの曲面、または面取り部を含む滑らかな曲面よりなる潤滑油の入口部を形成することにより、潤滑油の入口幅（深さ）を実質拡大することにした。
【００２１】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案するスラスト軸受は、以下の構成を備えている。
【００２２】
（１） 摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相対回転方向に対して潤滑溝の前方となる側の溝肩の曲面は、溝側の始点の深さｄ２を始点とした摺動面に接する曲面で構成され、その曲面の曲率半径の大きさは２ｍｍ以上で、更に、その始点の角部にもう一つ曲面または面取り部を含む滑らかな曲面で構成し、潤滑油の入口幅ｄ３を、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２（但し、ｄは潤滑溝の深さ寸法）
の関係、前方側曲面の曲率半径の始点と摺動面との接点のなす角度をθ１、および潤滑油の入口幅と前方側曲面の曲率半径の摺動面との接点のなす角度θは、
θ１＜θ＜４５°
としたことを特徴とするスラスト軸受。
【００２３】
（２） 上記（１）に記載したスラスト軸受において、摺動面裏面に潤滑油を通過させるための溝を有することを特徴とするスラスト軸受。
この（２）の溝は、摺動面の溝断面積でスラスト軸受を通過する潤滑油全体の流量が確保できない場合、裏面に潤滑油が通過するのに必要な断面積を有する溝を形成することにより補うものである。
【００２４】
【実施例】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２５】
図１は、当該実施例に係るスラスト軸受１の正面図を示している。
当該実施例に係るスラスト軸受１は、その軸方向一端面が図示はしていないが相手摺動部材４との摺動面２となっており、この摺動面２に径方向へ延びる多数の潤滑溝３が円周方向所定間隔で形成されている。また、当該スラスト軸受１は所定の材質によって環状に成形されるが、その材質は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属に限らず、使用条件により適宜選択される。
【００２６】
［第一実施例］
図２は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図を示している。図３は、図２の一部拡大図を示している。
当該第一実施例は、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩に形成された曲面（以下、第二曲面と称する）３２の始点３２ａの角部に追加したもう一つの曲面（以下、第三曲面と称する）３６を、第二曲面３２と溝側面３４との間に形成し、かつ両者に接するように設定したものである。
【００２７】
（１）潤滑溝幅Ｗ１
潤滑溝３はそれぞれ、その断面形状を基本的に矩形状とされている。本形態においては、その溝幅Ｗ１は、例えば０．８ｍｍ程度に形成されている。
【００２８】
（２）第一曲面
潤滑溝３の両側の溝肩には、大きさを互いに異にする曲面３１，３２，３６が形成されている。すなわち、潤滑溝３の両側の溝肩のうち、摺動面２と対向する相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の後方となる側の溝肩には動圧発生用の第二曲面３２に対して比較的小さな潤滑油誘導用の第一曲面（特許文献２の後方側曲面３１に相当）３１が形成されている。本形態においては、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１は、例えば０．３ｍｍ程度に形成されている。
【００２９】
（３）第二曲面
相手摺動部材４の相対的な回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩には、潤滑油誘導用の第一曲面３１に対して比較的大きな動圧発生用の第二曲面（特許文献２の前方側曲面３２に相当）３２が形成されている。また、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１と第二曲面３２の曲率半径Ｒ２との関係は、
Ｒ１＜＜Ｒ２
とされている。この第二曲面３２は摺動面２に滑らかに連なるように形成されている。第二曲面３２の曲率半径Ｒ２は、上記図１１で説明したように２ｍｍ以上とするのが好適であって、より大きい方がより大きな軸受圧力を発生する。本形態においては、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２は、例えば１０ｍｍ程度に形成されている。
【００３０】
（４）第三曲面
第二曲面３２における溝側の始点３２ａの角部に、第二曲面３２に対して比較的小さな第三曲面３６よりなる潤滑溝３の入口部３５が形成されている。この第三曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５は、断面が滑らかな曲線よりなるアールによって形成されており、その溝側の端部３５ａは溝側面３４に滑らかに連なり、また反対側の端部３５ｂは第二曲面３２に滑らかに連なるように形成されている。また、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２、第三曲面３６の曲率半径Ｒ３の関係は、
Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ２
とされている。本形態においては、第三曲面３６の曲率半径Ｒ３は、例えば０．５ｍｍ程度に形成されている。
【００３１】
（５）溝深さｄ
潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さ寸法ｄ３は、潤滑溝３の深さ寸法をｄ、第二曲面３２の溝側の始点３２ａの深さ寸法をｄ２として、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２
の関係を充足するように形成されている。尚、第一曲面３１の溝側の始点３１ａの深さ寸法ｄ１と第二曲面３２の溝側の始点３２ａの深さ寸法ｄ２との関係は、そのときの設定により変わる。本形態においては、潤滑溝３の深さｄは例えば１．０ｍｍ、第二曲面３２の始点３２ａの深さ寸法ｄ２は例えば０．２ｍｍ、潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さ寸法ｄ３は例えば０．６ｍｍ程度に形成されている。
【００３２】
また、この潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａと第二曲面３２の終点３２ｂを結んだ線ｎと摺動面２とがなす角度θは、第二曲面３２の始点３２ａと終点３２ｂを結んだ線ｍと摺動面２とがなす角度をθ１として、
θ１＜θ＜４５°
の関係を充足するように形成されている。これにより第二曲面３２の周方向長さＬ２に対する潤滑油の入口部３５の適切な大きさや深さ、すなわち、第三曲面の曲率半径Ｒ３や潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さｄ３等が確保されている。
【００３３】
（６）溝底部
潤滑溝３の溝底３３の隅には、断面四半円形状のアール部３７が形成されている。本形態においては、例えば、アール部３７の曲率半径は０．３ｍｍとされている。
【００３４】
（７）摺動面
摺動面２の周方向長さＬと潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０との関係は、
Ｌ／Ｌ０＝０．５〜０．８５
近傍であることが望ましい。本形態においては、例えば、摺動面２の周方向長さＬは径方向中央部で５．５ｍｍ、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０は径方向中央部で９．０ｍｍとされている。
【００３５】
上記構成のスラスト軸受１によれば、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１に対して比較的大きな曲率半径Ｒ２を備えた第二曲面３２の始点３２ａ位置に、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２に対して比較的小さな曲率半径Ｒ３を備えた第三曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５が潤滑溝３に対して開口するように形成されているために、潤滑溝３から動圧発生用の第二曲面３２への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面２と相手摺動部材４との間隙δに介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００３６】
潤滑油の入口部３５の形状は、例えば以下のものであっても良い。
【００３７】
［第二実施例］
図４は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図を示している。図５は、図４の一部拡大図を示している。
当該第二実施例は、先に説明した第一実施例と基本的には同様の構成を備えているが、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩に形成された曲面（以下、第二曲面と称する）３２の始点３２ａの角部に追加したもう一つの曲面（以下、第三曲面と称する）３８を面取り部３９と曲面４０とを含む曲面とし、この第三曲面３８は第二曲面３２と溝側面３４との間に形成され、かつ第二曲面３２の一方に接するように設定した点で第一実施例とは相違するものである。
【００３８】
すなわち、この第二実施例では、図４および図５に示すように、潤滑油の入口部３５の断面形状は面取り部３９を含む滑らかな曲線によって形成されており、この曲線、すなわち第三曲面３８は、溝側の面取り部３９と反対側の曲面４０との組み合わせによって構成されている。
【００３９】
（１）第三曲面
面取り部３９は、その断面が直線状に形成されており、本形態においては、例えば、周方向長さ寸法Ｌ３’は０．５ｍｍ、直線の傾斜角度は溝底３３に対して４５°とされている。
【００４０】
曲面４０は、面取り部３９と第二曲面３２との間に形成されており、この曲面４０は、その溝側の始点４０ａにおいて面取り部３９に滑らかに連なり、反対側の終点４０ｂにおいて第二曲面３２に滑らかに連なるように形成されている。本形態においては、例えば、曲面４０の曲率半径Ｒ４は１ｍｍとされている。
【００４１】
この第二実施例の他の構成は、上記第一実施例と同じである。
【００４２】
この第二実施例に係るスラスト軸受１によれば、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１に対して比較的大きな曲率半径Ｒ２を備えた第二曲面３２の始点３２ａ位置に、面取り部３９を含む滑らかな曲面３８よりなる潤滑油の入口部３５が潤滑溝３に対して開口するよう形成されているために、やはり潤滑溝３から動圧発生用の第二曲面３２への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面２と相手摺動部材４との間隙δに介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００４３】
尚、潤滑油の入口部３５の形状は、上記第一、第二実施例に限定されるものではない。すなわち、第二曲面３２の始点３２ａの角部に、潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さｄ３を確保することを前提に、断面形状が第二曲面３２と滑らかに接する曲線であれば、同様な効果が得られる。
【００４４】
また、本発明における潤滑溝３の形状は、上記第一、第二実施例で示した放射状の溝に限定されるものではなく、例えばヘリングボーン溝やスパイラル溝などどのような溝であっても効果を発揮する。
【００４５】
尚、潤滑溝３の他の形状因子についての解析結果を参考までに示すと、以下のとおりである。
▲１▼第一曲面３１の曲率半径Ｒ１の影響（図６参照）
第一曲面３１の曲率半径Ｒ１が小さいほど、軸受負荷容量が大きくなっている（但し、曲率半径Ｒ１の大きさのみ変化させ、他の溝形状因子は一定とした）。
▲２▼溝幅Ｗ１の影響（図７参照）
摺動面２の周方向長さＬとのバランスにもよるが、溝幅Ｗ１が大きくなるに連れ、軸受負荷容量が小さくなっている（但し、溝幅Ｗ１の大きさのみ変化させ、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０および他の溝形状因子は一定とした）。
▲３▼潤滑溝３等配数の影響（図８参照）
潤滑溝３の本数と摺動面２の周方向長さＬとのバランスにもよるが、１２〜２４等配の範囲が好ましい（但し、溝等配数のみ変化させ、他の溝形状因子は一定とした）。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４７】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるスラスト軸受においては、上記構成により、動圧発生用の曲面の始点の角部にこの始点の深さよりも深さの深い位置に潤滑油の入口部が形成されているために、潤滑溝から動圧発生用の曲面への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載されたスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００４８】
また、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすると摺動面と相手摺動部材との間隙が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるために、より大きな軸受圧力が発生するが、従来は、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすると潤滑溝から動圧発生用の曲面へと供給される潤滑油の供給量が減少する問題があった。これに対して本発明では、動圧発生用の曲面の始点の角部に潤滑油の入口部を形成したために、潤滑油の供給量を増大することができ、よって潤滑油の供給不足を生じることなく動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくして大きな軸受圧力を発生させることができる。したがって、更なる低フリクション化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係るスラスト軸受の正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】図２の一部拡大図
【図４】本発明の第二実施例に係るスラスト軸受の要部断面図
【図５】図４の一部拡大図
【図６】同試験における後方側曲面の曲率半径Ｒ１の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図７】同試験における溝幅Ｗ１の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図８】同試験における溝等配数の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図９】（Ａ）は従来例に係るスラスト軸受の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
【図１０】（Ａ）は他の従来例に係るスラスト軸受の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図
【図１１】解析試験における前方側曲面の曲率半径Ｒ２の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図１２】同試験における試料の説明図
【符号の説明】
１ スラスト軸受
２ 摺動面
３ 潤滑溝
４ 相手摺動部材
３１ 曲面（後方側曲面、第一曲面）
３２ 曲面（前方側曲面、第二曲面）
３２ａ，４０ａ 始点
３２ｂ，４０ｂ 終点
３３ 溝底部
３４ 溝側面
３５ 入口部
３５ａ 溝側端部
３５ｂ 反対側端部
３６ 曲面（第三曲面）
３７ アール部
３８ 曲面（第三曲面）
３９ 面取り部
４０ 曲面
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部分におけるスラスト方向の荷重を支持するスラスト軸受に関し、特に、例えばオートマチックトランスミッションにおけるトルクコンバータのステータ等のように、一方向にのみ回転する回転機器のスラスト軸受として有用なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スラスト軸受の低フリクション化を実現すべく、図９に示すように平板状の円形摺動面５２に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝５３を形成し、更にこの潤滑溝５３に連なるようにテーパ面５４およびランド面５５を形成したもので、潤滑溝５３から潤滑油を供給するとこれが相手摺動部材５６の回転に伴いテーパ面５４に引き込まれてランド面５５と相手摺動部材５６端面との間隙δにクサビ状潤滑油膜を発生させるため、この潤滑油膜の圧力で相手摺動部材５６のスラスト荷重が支えられるテーパランドスラスト軸受５１が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながらこの従来技術には、以下の問題がある。
▲１▼動圧を発生させるべく、テーパ面５４と相手摺動部材５６端面との間隙δ１を微小にするために、テーパ面５４を微小な角度をもったテーパ面にしなければならず、よってテーパ面５４の周方向長さｌ２が長くなるために、ランド面５５の周方向長さｌが短くなってしまう。したがって、発生した動圧を作用させるのに十分な長さのランド面５５を確保することができない。
▲２▼使用条件の厳しい箇所で使用する際には、摺動発熱により摺動部の温度が非常に高くなることから冷却効果を確保すべく潤滑溝５３の形成数を増やす必要があるが、上記したようにテーパ面５４を微小な角度をもったテーパ面にしなければならないために、テーパ面５４の周方向長さｌ２が長くなり、潤滑溝５３の形成数を増やすことができない。
▲３▼テーパ面５４が磨耗した場合、潤滑溝５３の効果が失われてしまう。
▲４▼動圧効果を高くするには、上記したようにテーパ面５４と相手摺動部材５６端面との間隙δ１を更に小さくしなければならず、より微小な角度をもったテーパを付ける必要があるが、これは金型製作上困難となる。
【０００４】
そこで、本願発明者らは上記問題を解決するため、先に図１０に示すスラスト軸受１を提案しており、このスラスト軸受１は、以下のように構成されている（特許文献２参照）。
【０００５】
すなわち、このスラスト軸受１は、その軸方向一端面が相手摺動部材との摺動面２となっており、この摺動面２には、径方向へ延びる多数の潤滑溝３が円周方向所定間隔で形成されている。
【０００６】
潤滑溝３はそれぞれ、その溝幅Ｗ１が例えば１．４ｍｍ程度とされており、その両側の溝肩には、大きさが互いに異なる曲面３１，３２が形成されている。すなわち、潤滑溝３の両側の溝肩のうち、摺動面２と対向する相手摺動部材の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の後方となる側の溝肩には、相対的に小さな潤滑油誘導用の曲面（以下、後方側曲面と称する）３１が形成されており、その曲率半径Ｒ１は例えば０．５ｍｍ以下とされている。また、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩には、相対的に大きな動圧発生用の曲面（以下、前方側曲面と称する）３２が形成されており、その曲率半径Ｒ２は後方側曲面３１の曲率半径Ｒ１よりも十分に大きく、例えば２．０ｍｍ程度とされている。
【０００７】
潤滑溝３の溝底３３の深さｄは、前方側曲面３２における溝底３３側の始点３２ａよりも深く形成されており、前記始点３２ａの摺動面２に対する深さｄ２が例えば０．７ｍｍ程度であるのに対して、溝底３３の深さｄはそれよりも深く、例えば１．９５ｍｍ程度とされている。
【０００８】
このスラスト軸受１によれば、前方側曲面３２が上記図９のテーパ面５４における断面が直線状の微小な角度をもったテーパ面に代えて、滑らかに湾曲する前方側曲面３２が摺動面２に接して形成されているために、その動圧発生作用により動圧効果を高めることができる。また当該スラスト軸受１では、上記したように前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２が０．７ｍｍ程度、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍ程度とされているが、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を小さくし（例えば０．２５ｍｍ程度）、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで（例えば５．０ｍｍ程度）、摺動面２の周方向長さＬ（特許文献１のランド面５５の周方向長さｌに相当）の長さを維持したまま、より動圧効果を高めることができる。
【０００９】
また、更なる低フリクション化を実現するため、今回新たに流体潤滑状態下での数値解析を行なったので、その結果を図１１のグラフ図に示す。この図１１のグラフ図は、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受１において、潤滑溝３一区間について、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０を一定とし、摺動面２の周方向長さＬおよび前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２について変化させた（曲率半径Ｒ２の始点３２ａの深さｄ２も曲率半径Ｒ２の大きさに合わせて変化する）ときの、摺動面２の潤滑油膜厚さと軸受負荷容量（軸受圧力によって相手摺動部材端面を押し上げる力の大きさ）の関係を表わしている。
【００１０】
このとき用いたスラスト軸受１は、潤滑溝３の各部寸法について、溝幅Ｗ１は１．４ｍｍ、後方側曲面３１の曲率半径Ｒ１は０．３ｍｍ、溝底３３の深さｄは１．５ｍｍ、径方向中央部での潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０は８．１ｍｍとされている。また、例えば径方向中央部での摺動面２の周方向長さＬが５．２ｍｍの場合には、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２は２．０ｍｍ、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２は０．７ｍｍとされている。
【００１１】
図１１の数値解析においては、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２＝２．０ｍｍのときの摺動面２の周方向長さＬを基準に、摺動面２の周方向長さＬを一定にして曲率半径Ｒ２を変化させると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくした場合は前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を小さく、更に、摺動面２の周方向長さＬも変化させると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を小さくした場合（前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２＜１．５ｍｍの場合）は摺動面２の周方向長さＬを大きく設定される。この数値解析の結果によると、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が大きいほど軸受負荷容量が大きくなることが判明した。これは、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで前方側曲面３２の曲率が大きくなり、前方側曲面３２と相手摺動部材４端面との間隙δ１が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるため、より大きな軸受負荷容量を発生するためと考えられる。以上の検討結果からして、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくすることで、更なる低フリクション化を実現される。
【００１２】
また、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を一定にして、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を変化させた場合には、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を大きくしても、それに伴い摺動面２の周方向長さＬが小さくなるので（図１２には、例えば前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍの場合と１０ｍｍの場合において、それぞれの場合の摺動面２の周方向長さＬを図示している。ここで、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２が２．０ｍｍの時の摺動面２の周方向長さＬをＬＲ＝２、曲率半径Ｒ２が１０ｍｍの時の摺動面２の周方向長さＬをＬＲ＝１０とすると、
ＬＲ＝２＞ＬＲ＝１０
となっている）、軸受面積が小さくなり、結果として曲率半径Ｒ２を大きくした効果はあまり出ない。
【００１３】
しかしながら、上記解析結果を受け、前方側曲面３２の曲率半径Ｒ２を５ｍｍ程度、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２を０．２５ｍｍ程度（但し、潤滑溝３の他の寸法は上記数値解析の際に用いた潤滑溝の寸法と同じ）として実際に試験を行なうと、前方側曲面３２の始点３２ａの深さｄ２が小さ過ぎるために、潤滑油が前方側曲面３２と相手摺動部材４端面との間隙δ１に介入しにくく、結果的に摺動面２の磨耗を引き起こすこととなり、上記解析で得られた結果に対する効果が直接現われてこない。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭５５−１２４１５号公報
【特許文献２】
国際公開０２／０７７４７３号パンフレット
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、上記先行技術に対してスラスト軸受の低フリクション化を一層促進することができるスラスト軸受を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるスラスト軸受は、摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材の相対回転方向に対して前記潤滑溝の前方となる側の溝肩に、溝側の始点の深さ寸法をｄ２とするとともに前記摺動面に滑らかに連なる動圧発生用の曲面を形成し、前記動圧発生用の曲面の始点の角部に、溝側端部の深さ寸法をｄ３とするとともにもう一つの曲面、または面取り部を含む滑らかな曲面よりなる潤滑油の入口部を形成し、前記潤滑溝の深さ寸法をｄとして、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２
の関係を充足し、かつ前記動圧発生用の曲面の始点および終点を結んだ線と前記摺動面とがなす角度をθ１、前記入口部の溝側端部および前記動圧発生用の曲面の終点を結んだ線と前記摺動面とがなす角度をθとして、
θ１＜θ＜４５°
の関係を充足することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２によるスラスト軸受は、摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相手摺動部材の相対回転方向に対して前記潤滑溝の前方となる側の溝肩に、前記摺動面に滑らかに連なるとともに比較的大きな曲率半径を備えた動圧発生用の曲面を形成し、前記動圧発生用の曲面の始点の角部に、前記動圧発生用の曲面に滑らかに連なるとともに比較的小さな曲率半径を備えた曲面を有する潤滑油の入口部を形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるスラスト軸受によれば、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、軸受圧力が大きくなる（すなわち、軸受負荷容量が大きくなる）ために、更なる低フリクション化を実現することが可能となる。また、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすることで動圧発生用の曲面の曲率が大きくなり、動圧発生用の曲面と相手摺動部材端面との間隙が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるために、より大きな軸受圧力を発生させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００２０】
本発明では、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に容易に介入し、上記解析結果の効果が十分得られるように、摺動面の周方向長さ（特許文献１のランド面５５の周方向長さｌに相当）の長さを確保しつつ、動圧発生用の曲面を深さのポイントを始点として摺動面に接する曲面によって構成し、その始点の角部にもう一つの曲面、または面取り部を含む滑らかな曲面よりなる潤滑油の入口部を形成することにより、潤滑油の入口幅（深さ）を実質拡大することにした。
【００２１】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案するスラスト軸受は、以下の構成を備えている。
【００２２】
（１） 摺動面に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝を形成してなるスラスト軸受において、相対回転方向に対して潤滑溝の前方となる側の溝肩の曲面は、溝側の始点の深さｄ２を始点とした摺動面に接する曲面で構成され、その曲面の曲率半径の大きさは２ｍｍ以上で、更に、その始点の角部にもう一つ曲面または面取り部を含む滑らかな曲面で構成し、潤滑油の入口幅ｄ３を、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２（但し、ｄは潤滑溝の深さ寸法）
の関係、前方側曲面の曲率半径の始点と摺動面との接点のなす角度をθ１、および潤滑油の入口幅と前方側曲面の曲率半径の摺動面との接点のなす角度θは、
θ１＜θ＜４５°
としたことを特徴とするスラスト軸受。
【００２３】
（２） 上記（１）に記載したスラスト軸受において、摺動面裏面に潤滑油を通過させるための溝を有することを特徴とするスラスト軸受。
この（２）の溝は、摺動面の溝断面積でスラスト軸受を通過する潤滑油全体の流量が確保できない場合、裏面に潤滑油が通過するのに必要な断面積を有する溝を形成することにより補うものである。
【００２４】
【実施例】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２５】
図１は、当該実施例に係るスラスト軸受１の正面図を示している。
当該実施例に係るスラスト軸受１は、その軸方向一端面が図示はしていないが相手摺動部材４との摺動面２となっており、この摺動面２に径方向へ延びる多数の潤滑溝３が円周方向所定間隔で形成されている。また、当該スラスト軸受１は所定の材質によって環状に成形されるが、その材質は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、金属に限らず、使用条件により適宜選択される。
【００２６】
［第一実施例］
図２は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図を示している。図３は、図２の一部拡大図を示している。
当該第一実施例は、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩に形成された曲面（以下、第二曲面と称する）３２の始点３２ａの角部に追加したもう一つの曲面（以下、第三曲面と称する）３６を、第二曲面３２と溝側面３４との間に形成し、かつ両者に接するように設定したものである。
【００２７】
（１）潤滑溝幅Ｗ１
潤滑溝３はそれぞれ、その断面形状を基本的に矩形状とされている。本形態においては、その溝幅Ｗ１は、例えば０．８ｍｍ程度に形成されている。
【００２８】
（２）第一曲面
潤滑溝３の両側の溝肩には、大きさを互いに異にする曲面３１，３２，３６が形成されている。すなわち、潤滑溝３の両側の溝肩のうち、摺動面２と対向する相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の後方となる側の溝肩には動圧発生用の第二曲面３２に対して比較的小さな潤滑油誘導用の第一曲面（特許文献２の後方側曲面３１に相当）３１が形成されている。本形態においては、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１は、例えば０．３ｍｍ程度に形成されている。
【００２９】
（３）第二曲面
相手摺動部材４の相対的な回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩には、潤滑油誘導用の第一曲面３１に対して比較的大きな動圧発生用の第二曲面（特許文献２の前方側曲面３２に相当）３２が形成されている。また、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１と第二曲面３２の曲率半径Ｒ２との関係は、
Ｒ１＜＜Ｒ２
とされている。この第二曲面３２は摺動面２に滑らかに連なるように形成されている。第二曲面３２の曲率半径Ｒ２は、上記図１１で説明したように２ｍｍ以上とするのが好適であって、より大きい方がより大きな軸受圧力を発生する。本形態においては、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２は、例えば１０ｍｍ程度に形成されている。
【００３０】
（４）第三曲面
第二曲面３２における溝側の始点３２ａの角部に、第二曲面３２に対して比較的小さな第三曲面３６よりなる潤滑溝３の入口部３５が形成されている。この第三曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５は、断面が滑らかな曲線よりなるアールによって形成されており、その溝側の端部３５ａは溝側面３４に滑らかに連なり、また反対側の端部３５ｂは第二曲面３２に滑らかに連なるように形成されている。また、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２、第三曲面３６の曲率半径Ｒ３の関係は、
Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ２
とされている。本形態においては、第三曲面３６の曲率半径Ｒ３は、例えば０．５ｍｍ程度に形成されている。
【００３１】
（５）溝深さｄ
潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さ寸法ｄ３は、潤滑溝３の深さ寸法をｄ、第二曲面３２の溝側の始点３２ａの深さ寸法をｄ２として、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２
の関係を充足するように形成されている。尚、第一曲面３１の溝側の始点３１ａの深さ寸法ｄ１と第二曲面３２の溝側の始点３２ａの深さ寸法ｄ２との関係は、そのときの設定により変わる。本形態においては、潤滑溝３の深さｄは例えば１．０ｍｍ、第二曲面３２の始点３２ａの深さ寸法ｄ２は例えば０．２ｍｍ、潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さ寸法ｄ３は例えば０．６ｍｍ程度に形成されている。
【００３２】
また、この潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａと第二曲面３２の終点３２ｂを結んだ線ｎと摺動面２とがなす角度θは、第二曲面３２の始点３２ａと終点３２ｂを結んだ線ｍと摺動面２とがなす角度をθ１として、
θ１＜θ＜４５°
の関係を充足するように形成されている。これにより第二曲面３２の周方向長さＬ２に対する潤滑油の入口部３５の適切な大きさや深さ、すなわち、第三曲面の曲率半径Ｒ３や潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さｄ３等が確保されている。
【００３３】
（６）溝底部
潤滑溝３の溝底３３の隅には、断面四半円形状のアール部３７が形成されている。本形態においては、例えば、アール部３７の曲率半径は０．３ｍｍとされている。
【００３４】
（７）摺動面
摺動面２の周方向長さＬと潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０との関係は、
Ｌ／Ｌ０＝０．５〜０．８５
近傍であることが望ましい。本形態においては、例えば、摺動面２の周方向長さＬは径方向中央部で５．５ｍｍ、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０は径方向中央部で９．０ｍｍとされている。
【００３５】
上記構成のスラスト軸受１によれば、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１に対して比較的大きな曲率半径Ｒ２を備えた第二曲面３２の始点３２ａ位置に、第二曲面３２の曲率半径Ｒ２に対して比較的小さな曲率半径Ｒ３を備えた第三曲面３６よりなる潤滑油の入口部３５が潤滑溝３に対して開口するように形成されているために、潤滑溝３から動圧発生用の第二曲面３２への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面２と相手摺動部材４との間隙δに介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００３６】
潤滑油の入口部３５の形状は、例えば以下のものであっても良い。
【００３７】
［第二実施例］
図４は、図１のＡ−Ａ線拡大断面図を示している。図５は、図４の一部拡大図を示している。
当該第二実施例は、先に説明した第一実施例と基本的には同様の構成を備えているが、相手摺動部材４の相対的回転方向Ｓに対して潤滑溝３の前方となる側の溝肩に形成された曲面（以下、第二曲面と称する）３２の始点３２ａの角部に追加したもう一つの曲面（以下、第三曲面と称する）３８を面取り部３９と曲面４０とを含む曲面とし、この第三曲面３８は第二曲面３２と溝側面３４との間に形成され、かつ第二曲面３２の一方に接するように設定した点で第一実施例とは相違するものである。
【００３８】
すなわち、この第二実施例では、図４および図５に示すように、潤滑油の入口部３５の断面形状は面取り部３９を含む滑らかな曲線によって形成されており、この曲線、すなわち第三曲面３８は、溝側の面取り部３９と反対側の曲面４０との組み合わせによって構成されている。
【００３９】
（１）第三曲面
面取り部３９は、その断面が直線状に形成されており、本形態においては、例えば、周方向長さ寸法Ｌ３’は０．５ｍｍ、直線の傾斜角度は溝底３３に対して４５°とされている。
【００４０】
曲面４０は、面取り部３９と第二曲面３２との間に形成されており、この曲面４０は、その溝側の始点４０ａにおいて面取り部３９に滑らかに連なり、反対側の終点４０ｂにおいて第二曲面３２に滑らかに連なるように形成されている。本形態においては、例えば、曲面４０の曲率半径Ｒ４は１ｍｍとされている。
【００４１】
この第二実施例の他の構成は、上記第一実施例と同じである。
【００４２】
この第二実施例に係るスラスト軸受１によれば、第一曲面３１の曲率半径Ｒ１に対して比較的大きな曲率半径Ｒ２を備えた第二曲面３２の始点３２ａ位置に、面取り部３９を含む滑らかな曲面３８よりなる潤滑油の入口部３５が潤滑溝３に対して開口するよう形成されているために、やはり潤滑溝３から動圧発生用の第二曲面３２への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面２と相手摺動部材４との間隙δに介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載された図１０のスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００４３】
尚、潤滑油の入口部３５の形状は、上記第一、第二実施例に限定されるものではない。すなわち、第二曲面３２の始点３２ａの角部に、潤滑油の入口部３５の溝側端部３５ａの深さｄ３を確保することを前提に、断面形状が第二曲面３２と滑らかに接する曲線であれば、同様な効果が得られる。
【００４４】
また、本発明における潤滑溝３の形状は、上記第一、第二実施例で示した放射状の溝に限定されるものではなく、例えばヘリングボーン溝やスパイラル溝などどのような溝であっても効果を発揮する。
【００４５】
尚、潤滑溝３の他の形状因子についての解析結果を参考までに示すと、以下のとおりである。
▲１▼第一曲面３１の曲率半径Ｒ１の影響（図６参照）
第一曲面３１の曲率半径Ｒ１が小さいほど、軸受負荷容量が大きくなっている（但し、曲率半径Ｒ１の大きさのみ変化させ、他の溝形状因子は一定とした）。
▲２▼溝幅Ｗ１の影響（図７参照）
摺動面２の周方向長さＬとのバランスにもよるが、溝幅Ｗ１が大きくなるに連れ、軸受負荷容量が小さくなっている（但し、溝幅Ｗ１の大きさのみ変化させ、潤滑溝３一区間の周方向長さＬ０および他の溝形状因子は一定とした）。
▲３▼潤滑溝３等配数の影響（図８参照）
潤滑溝３の本数と摺動面２の周方向長さＬとのバランスにもよるが、１２〜２４等配の範囲が好ましい（但し、溝等配数のみ変化させ、他の溝形状因子は一定とした）。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４７】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるスラスト軸受においては、上記構成により、動圧発生用の曲面の始点の角部にこの始点の深さよりも深さの深い位置に潤滑油の入口部が形成されているために、潤滑溝から動圧発生用の曲面への潤滑油の入口幅（深さ）が実質拡大されている。したがって、潤滑油が摺動面と相手摺動部材との間隙に介入し易くなることから、摺動面間の潤滑状態が良くなり、発生する軸受圧力が大きくなるために、上記特許文献２に記載されたスラスト軸受に対して更なる低フリクション化を実現することができる。
【００４８】
また、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすると摺動面と相手摺動部材との間隙が縮小することによる潤滑油のクサビ効果が大きくなるために、より大きな軸受圧力が発生するが、従来は、動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくすると潤滑溝から動圧発生用の曲面へと供給される潤滑油の供給量が減少する問題があった。これに対して本発明では、動圧発生用の曲面の始点の角部に潤滑油の入口部を形成したために、潤滑油の供給量を増大することができ、よって潤滑油の供給不足を生じることなく動圧発生用の曲面の曲率半径を大きくして大きな軸受圧力を発生させることができる。したがって、更なる低フリクション化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係るスラスト軸受の正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】図２の一部拡大図
【図４】本発明の第二実施例に係るスラスト軸受の要部断面図
【図５】図４の一部拡大図
【図６】同試験における後方側曲面の曲率半径Ｒ１の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図７】同試験における溝幅Ｗ１の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図８】同試験における溝等配数の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図９】（Ａ）は従来例に係るスラスト軸受の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
【図１０】（Ａ）は他の従来例に係るスラスト軸受の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図
【図１１】解析試験における前方側曲面の曲率半径Ｒ２の影響による油膜厚さと軸受負荷容量の関係を示すグラフ図
【図１２】同試験における試料の説明図
【符号の説明】
１ スラスト軸受
２ 摺動面
３ 潤滑溝
４ 相手摺動部材
３１ 曲面（後方側曲面、第一曲面）
３２ 曲面（前方側曲面、第二曲面）
３２ａ，４０ａ 始点
３２ｂ，４０ｂ 終点
３３ 溝底部
３４ 溝側面
３５ 入口部
３５ａ 溝側端部
３５ｂ 反対側端部
３６ 曲面（第三曲面）
３７ アール部
３８ 曲面（第三曲面）
３９ 面取り部
４０ 曲面
Claims (2)
- 摺動面（２）に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝（３）を形成してなるスラスト軸受（１）において、
相手摺動部材（４）の相対回転方向（Ｓ）に対して前記潤滑溝（３）の前方となる側の溝肩に、溝側の始点（３２ａ）の深さ寸法をｄ２とするとともに前記摺動面（２）に滑らかに連なる動圧発生用の曲面（３２）を形成し、前記動圧発生用の曲面（３２）の始点（３２ａ）の角部に、溝側端部（３５ａ）の深さ寸法をｄ３とするとともにもう一つの曲面（３６）、または面取り部（３９）を含む滑らかな曲面（３８）よりなる潤滑油の入口部（３５）を形成し、前記潤滑溝（３）の深さ寸法をｄとして、
ｄ＞ｄ３＞ｄ２
の関係を充足し、かつ前記動圧発生用の曲面（３２）の始点（３２ａ）および終点（３２ｂ）を結んだ線（ｍ）と前記摺動面（２）とがなす角度をθ１、前記入口部（３５）の溝側端部（３５ａ）および前記動圧発生用の曲面（３２）の終点（３２ｂ）を結んだ線（ｎ）と前記摺動面（２）とがなす角度をθとして、
θ１＜θ＜４５°
の関係を充足することを特徴とするスラスト軸受。 - 摺動面（２）に円周方向所定間隔で複数の潤滑溝（３）を形成してなるスラスト軸受（１）において、
相手摺動部材（４）の相対回転方向（Ｓ）に対して前記潤滑溝（３）の前方となる側の溝肩に、前記摺動面（２）に滑らかに連なるとともに比較的大きな曲率半径（Ｒ２）を備えた動圧発生用の曲面（３２）を形成し、
前記動圧発生用の曲面（３２）の始点（３２ａ）の角部に、前記動圧発生用の曲面（３２）に滑らかに連なるとともに比較的小さな曲率半径（Ｒ３）（Ｒ４）を備えた曲面（３６）（４０）を有する潤滑油の入口部（３５）を形成したことを特徴とするスラスト軸受。
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