JP2006017244A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器に対してころを脱落防止構造としたスラストころ軸受において、保持器の板厚を厚くして保持器強度を確保することができ、かつ油膜切れを起こし難くて長寿命化に寄与することのできるスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】 針状のころ１および保持器２を備える。前記保持器２は、板状で円環状に形成されて円周方向の複数箇所に、ころ１を転動自在に収容したポケット３を有する。保持器２のポケット３間の柱部７は、ころ中心よりも保持器２の片面側に位置する柱中央側の平坦片部４と、ころ中心よりも保持器２の他の片面側に位置し、前記中央部平坦片部４の両側にそれぞれ傾斜片部４５，４６を介して続く一対の柱端部側の平坦片部５，６とを有する屈曲形状である。柱中央側の平坦片部４および柱端部側の平坦片部５，６におけるころ接触側の角部を、面押し加工部８ａ，９ａ，１０ａとする。
【選択図】 図１

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するものである。

スラストころ軸受は、ころと保持器とで構成され、あるいはさらに軌道輪を有するものとされ、ころと転走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。このため、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、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、一枚の冷間圧延鋼板を図１１のように曲げ加工し、そのＷ型の形状によりころ５１を保持するようにした保持器５２がある。このＷ型保持器５２は、ころ５１の組み込み性が良いことや、部品点数が少ないこと等により、コストメリットのある保持器形式として一般的に広く普及している。このようなＷ型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。
図１１のようなＷ型の保持器５２を使用するスラストころ軸受において、軸方向寸法のコンパクト化（低断面化）を図る場合、転動体であるころ５１の径が細くなるため、保持器５２の断面高さが低くなる。その結果、ころ５１と保持器５２のころ止め部５８との間の遊隙量δ（図１１（Ｃ））を確保するためには、保持器５２の使用板厚ｔを薄くする必要が生じる。板厚ｔを薄くしない場合、保持器厚み方向に対して、ころ止め部５８のエッジ５８ａがころ中心Ｏに近づくため、ころ止め部５８に対するころ５１の掛かり代を確保してころ５１の脱落を阻止するためには、上記遊隙量δを狭くすることが必要となる。遊隙量δが狭くなると、ころ止め部５８でころ５１の外周の潤滑油を掻き落とすことになって、回転不良を招く恐れがある。

しかし、板厚ｔを薄くすると、保持器強度が低下する恐れがある。また、保持器５２の板厚ｔを薄くすると、軸受の使用上、偏心量が多い場合や、間欠荷重条件である場合に、軸受周辺部の構造によっては、保持器が周辺部品に挟み込まれて安定した回転が阻害される恐れがある。
また、従来、上記Ｗ型の保持器５２では、ころ止め部５８がポケット抜き時のプレス加工による破断面等とならざるを得ないために、その先鋭な角部形状により、特に希薄潤滑条件下においては、油膜切れ等により、早期に破損するケースがあった。

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ころ軸受において、保持器の板厚を厚くして保持器強度を確保することができ、かつ油膜切れを起こし難くて長寿命化に寄与することのできるスラストころ軸受を提供することである。

この発明のスラストころ軸受は、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、前記ころを転動自在に収容したポケットを有し、前記保持器のポケット間の柱部が、ころ中心よりも保持器の片面側に位置する柱中央側の平坦片部と、ころ中心よりも保持器の他の片面側に位置し、前記柱中央の平坦片部の両側にそれぞれ傾斜片部を介して続く一対の柱端部側の平坦片部とを有する屈曲形状であり、前記柱中央側の平坦片部および柱端部側の平坦片部の両方またはいずれか片方の平坦片部におけるころ接触側の角部を面押し加工部としたことを特徴とする。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。

この構成によると、ポケット間の柱部が、柱中央の平坦片部の両側に続く傾斜片部を有するため、従来のＷ型の保持器の場合と同様に、これら傾斜片部の案内により、ころの転動自在な案内が安定してなされる。上記柱部は、ころ中心よりも保持器の片面側に位置する柱中央の平坦片部と、他の片面側に位置する一対の平坦片部とを有するため、両側の平坦片部でころの脱落が阻止される。これら両側またはいずれか片方の平坦片部は、ころ接触側の角部を面押し加工部としたため、上記平坦片部に対するころの遊隙量を確保しながら、限られた保持器全体厚さの中で、保持器の板厚を厚くすることができる。保持器の板厚を厚くすることにより、保持器強度が高いものとできる。上記平坦片部のころ接触側の角部が面押し加工部であることから、先鋭なプレス破断面と異なり、ころ表面の油膜切れも生じ難い。面押し加工部は、塑性加工で施せるため、切削や研削等の機械加工で面取部を形成する場合に比べて、生産性にも優れる。

この発明において、前記各平坦片部が、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、このころ止め部に前記面押し加工部を設けたものとしても良い。突片状のころ止め部を設けた場合、ころの脱落防止の作用が確実となる。ころ止め部を設けた場合は、柱部の最も突出する部位がころ止め部となるため、ここに面押し加工部を設けることで、この面押し加工部による上記の各利点が得られる。

前記面押し加工部は、テーパ面部分であっても、また断面円弧状の凹曲面部分や、バニシ仕上げによりころ接触側の角部が凹む平坦凹み面部分としても良い。テーパ面部分であると、面押し加工の金型の形状が簡素なものとできる。凹曲面部分または前記バニシ仕上げによる平坦凹み面部分の形状とした場合は、柱部の平坦片部に対するころの掛かり代をより大きく得ることができる。

また、前記柱部の前記面押し加工部に隣接して、面押し加工で膨らむ部分を逃がす逃がし溝部を柱厚さ全体に渡って設けても良い。
一般に、面押し加工を行う場合、上記のような逃がし溝部を設けることが、良好な加工を行う上で好ましい。この逃がし溝部は、保持器に適用した場合、保持器内の通油性を向上させることになり、長寿命化に寄与することになる。

前記保持器は、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、あるいは軟窒化処理を施したものであっても良い。これらの処理を施すことで、保持器の硬度が増して耐摩耗性が向上する。

この保持器は、１枚の鋼板のプレス製保持器であっても良い。１枚の鋼板のプレス製保持器の場合、上記の各平坦片部および傾斜片部を有する柱部形状と、平坦片部におけるころ接触側の角部を面押し加工部としたことによる効果が、より一層効果的である。

この発明のスラストころ軸受は、前記ころが転走する一対の対向する軌道輪を有するものであっても良い。また、このスラストころ軸受は、軌道輪を有しない保持器付きころ形式のものであっても良い。

この発明のスラストころ軸受は、保持器の柱部における柱中央側の平坦片部および柱端部側の平坦片部の両方またはいずれか片方におけるころ接触側の角部を面押し加工部としたため、保持器に対してころを脱落防止構造としながら、保持器の板厚を厚くして保持器強度を確保することができ、かつころ遊隙量を確保して、油膜切れを起こし難く、長寿命化が図れるものとできる。

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。図６、図７はその変形例を示し、図８は板厚と遊隙量の関係を示す説明図である。
このスラストころ軸受は、ころ１および保持器２からなり、軸受設置器機（図示せず）の表面を、ころ１の転動する軌道面とするものである。保持器２は、円環状の板材に後記する平坦片部４，５，６を屈曲形成した断面Ｗ形となし、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、一枚絞りの鋼板プレス加工により、保持器２の一方の面に中央溝４ａが、この中央溝４ａの両側で保持器２の他方の面に内径側溝５ａおよび外径側溝６ａがそれぞれ生じるように屈曲形成し、周方向に等間隔で複数のポケット３を打抜き形成した後、後述の面押し加工を施し、熱処理、例えば浸炭焼入れおよび焼き戻し等を施し、完成品としたものである。

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の寸法は、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。隣合う各ポケット３の間の部分は柱部７となる。

図１，図２において、上記柱部７は、上記各溝４ａ，５ａ，６ａの形成により、ころ中心よりも保持器２の片面側に位置する柱中央側の平坦片部４と、他の片面側に位置し、前記中央部平坦片部４の両側にそれぞれ傾斜片部４５、４６を介して続く柱端部側の平坦片部５，６を持つことになる。また、保持器２の内周縁および外周縁には内径側溝５ａおよび外径側溝６ａの一方の溝壁となる環状立上げ部５ｂ，６ｂを備えることになる。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。

前記柱部７は、各平坦片部４，５，６の端面からポケット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の厚み方向において反対側の位置であり、かつ径方向にずれて位置する。したがって、ころ１をこれらころ止め部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る。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は、いずれも、ころ１の接触側の角部を面押し加工部８ａ、９ａ、１０ａとしてある。これら面押し加工部８ａ、９ａ、１０ａは、テーパ面状とされている。
テーパ面状とする代わりに、図６に示すように、面押し加工部８ｂ，９ｂ，１０ｂを、ころ１の外径面に対応した断面円弧状の曲面形状として良い。
また、図７に示すように、面押し加工部８ｃ、９ｃ、１０ｃを、バニシ仕上げにより、ころ１の接触側の角部が凹む平坦凹み面部分となるよう加工されたものとしても良い。

上記各面押し加工部８ａ〜１０ａ、８ｂ〜１０ｂ、８ｃ〜１０ｃは、ころ１の転動を円滑にすると共に、ころ１の表面の傷付き発生防止に効果的である。また、ころ１の接触部が、ポケット３の打ち抜きのためのプレス加工による破断面となる場合でも、ころ１の接触側の角部が面押し加工されて滑らかになっているから、これにより、油膜切れ等の防止がなされ、油膜切れが原因の早期破損の懸念も解消される。面押し加工は、上記一枚絞りの鋼板プレス加工により、上記各溝４ａ、５ａ、６ａを形成した後、ポケット３を打抜き形成したものに対して、簡易なプレス加工を施すことにより形成される。なお、面押し加工は、保持器２の厚み方向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ころ軸受によると、図８（Ｃ）に示すように、遊隙量δを確保し、掛かり代ａも確保しながら、保持器２の板厚を厚くすることができる。同図において、面押し加工を施した場合の保持器２の板厚と遊隙量δの関係を、面押し加工を施さない場合と比較して説明する。図８（Ａ）は、一枚絞りの鋼板プレス加工により保持器２がＷ形に形成された従来のスラストころ軸受の例を概略的に示す。便宜上本発明のスラストころ軸受に相当する箇所には同一の符号を付している。ここで、保持器８の厚さＢを維持したままで、単に板厚をｔ０からｔ１と厚くすると、同図（Ｂ）のように遊隙量δが小さくなり、また柱部７に対するころ１の掛かり代ａが小さくなる。同図（Ｃ）のように、ころ止め部８，９，１０の端部に面押し加工８ａ，９ａ，１０ａを施すと、板厚をｔ１と厚くてしも、遊隙量δを確保でき、かつ掛かり代ａも確保される。

上記面押し加工において、特に、ポケット３の端部側のころ止め部９，１０に面押し加工部９ａ，１０ａを形成する場合、面押し加工で膨らむ部分が生じ、ポケット３の形状に歪を呈する懸念がある。しかしこの実施形態では、図４に示すように、ポケット３の４隅で、前記平坦片部５、６側の面に、柱部７の前記面押し加工部９ａ，１０ａに隣接して逃がし溝部５ｃ，６ｃを柱厚さ全体に渡って設けている。この逃がし溝部５ｃ，６ｃは、面押し加工で膨らむ部分を逃がすために効果的であるが、同時に保持器２内の通油性が向上し、スラストころ軸受の長寿命化に寄与する。

上記実施形態は、ころ１および保持器２からなる軌道輪省略型の軸受の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はその一例を示す。同図のスラストころ軸受は、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、ころ１および保持器２の構成は、上記の実施形態と同じであるので、共通部分に同一の符号を付し、ここではその説明を省略する。

図１０は、図１，２の実施形態の変形例を示す。この例では、前記内周縁側の環状立上げ部５ｂに、その先端から内縁平板部５ｄが内径側に延び、更に内縁平板部５ｄの先端から裏側へ屈曲された立下げ部５ｅが設けられている。また、外周縁側の環状立上げ部６ｂの先端から外側折返片６ｄが外径側に重なるように折り返されている。
この実施形態の場合、上記各部５ｄ，５ｅの形成により、保持器２の強度が向上する。このような環状立上げ部５ｂ、６ｂに連なる内縁平板部５ｄ、立下げ部５ｅおよび外側折返片６ｄを形成する場合も、一枚絞りの鋼板プレス加工時に簡易に形成される。その他の構成は第１の実施形態と同じであるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

この発明の一実施形態にかかるスラスト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。 板厚と遊隙量の関係を示す説明図である。 他の実施形態における部分断面図である。 さらに他の実施形態における部分断面図である。 従来例の説明図である。

符号の説明

１…ころ
２…保持器
３…ポケット
４…柱中央側の平坦片部
４５…傾斜片部
４６…傾斜片部
５…柱端部側の平坦片部
５ｃ…逃がし溝部
６…柱端部側の平坦片部
６ｃ…逃がし溝部
７…柱部
８、９、１０…ころ止め部
８ａ、８ｂ、８ｃ…面押し加工部
９ａ、９ｂ、９ｃ…面押し加工部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…面押し加工部
１１…軌道輪
１２…軌道輪

Claims (10)

1. 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、前記ころを転動自在に収容したポケットを有し、前記保持器のポケット間の柱部が、ころ中心よりも保持器の片面側に位置する柱中央側の平坦片部と、ころ中心よりも保持器の他の片面側に位置し、前記柱中央の平坦片部の両側にそれぞれ傾斜片部を介して続く一対の柱端部側の平坦片部とを有する屈曲形状であり、前記柱中央側の平坦片部および柱端部側の平坦片部の両方またはいずれか片方の平坦片部におけるころ接触側の角部を面押し加工部としたことを特徴とするスラストころ軸受。
2. 請求項１において、前記各平坦片部が、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、このころ止め部に前記面押し加工部を設けたスラストころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記面押し加工部がテーパ面部分であるスラストころ軸受。
4. 請求項１または請求項２において、前記面押し加工部が、断面円弧状の凹曲面部分であるスラストころ軸受。
5. 請求項１または請求項２において、前記面押し加工部が、バニシ仕上げによりころ接触側の角部が凹む平坦凹み面部分であるスラストころ軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記柱部の前記面押し加工部に隣接して、面押し加工で膨らむ部分を逃がす逃がし溝部を柱厚さ全体に渡って設けたスラストころ軸受。
7. 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ころ軸受。
8. 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スラストころ軸受。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記保持器が、１枚の鋼板のプレス製保持器であるスラストころ軸受。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記ころが転走する一対の対向する軌道輪を有するスラストころ軸受。

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