JP2006329219A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】回転トルクを小さく抑制すること。
【解決手段】両軌道輪１２，１４の外径側端部を鍔無しとし、ころ１６を内径側から外径側に漸次に拡径するテーパー状とし、これに対応して軌道面１２ａ，１４ａをテーパ状とし、ポケット孔１８ａの外径側内側面に凹部１８ｆを設けるとともに、この凹部１８ｆにボール２０を収納し、ポケット孔１８ａ内に配置したころ１６の転動に伴ない当該ころ１６の外径側端面を上記凹部１８ｆに配置したボール２０に転がり接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラストころ軸受に係り、特に、自動車、工作機械、等の各種産業の機械設備に組み込まれるスラストころ軸受に関する。

スラストころ軸受は、主としてスラスト荷重を支える軸受であり、単純な構造で断面高さが低く省スペース化が可能である一方で、高負荷容量と高剛性が実現可能である等の種々の利点を備えた軸受である。このようなスラストころ軸受は、ころを両軌道輪の軌道面間に軸受中心軸に対して放射状に線接触する状態で配置しているので、ころと軌道面との周速度の差はころの両端部で最大となり、ころ外径に対してころ長さが長い針状ころほどその傾向が大きく、差動滑り（ころスキュー）も大きくなる。かかる差動滑りが発生すると、油膜切れを起こして金属接触となり、回転トルクが重くなる。

一方、近年の機械や装置においては、低フリクション化の傾向と共にそれらに組み込まれるスラストころ軸受においても、荷重がほとんど負荷されない状況下でのさらなる回転トルクの低減化が要求されるようになってきている。そのような機械や装置の例として、例えば自動車用のクラッチレスコンプレッサやオートマチックトランスミッション等が挙げられる。

このようなころの差動滑りに起因する回転トルクの増大を低減するべく、図６で示すように、ころ１６の転走面を外径側に拡径したテーパ状となし、両軌道輪１２，１４の軌道面をころ１６の転走面に対応したテーパ状としたスラストころ軸受が提案されている（特許文献１参照。）。

このスラストころ軸受では、ころ１６に作用するスラスト荷重の分力によりころ１６が外径側方向に押し出されて脱落するのを防止するべく、軌道輪１２，１４の外径側にころ１６の外径側端面に当接する鍔部１２ｃ，１４ｃを設けていたが、ころ１６の外径側端面が軌道輪１２，１４の両鍔部１２ｃ，１４ｃの内面に滑り接触して回転トルクが増大する、という課題を抱えている。
特開２００２−８９５６８号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、ころの差動滑りに起因した回転トルクの増大を抑制可能とすることにある。

本発明によるスラストころ軸受は、両軌道輪の軌道面間に複数のころを配置し、これらころを保持器のポケット孔に転動自在に保持したスラストころ軸受において、上記両軌道輪の外径側端部を鍔無しとし、ころを内径側から外径側に漸次に拡径するテーパー状とし、これに対応して軌道面をテーパ状とし、上記ポケット孔の外径側内側面に凹部を設けるとともに、この凹部にボールを収納し、ポケット孔内に配置したころの転動に伴ない当該ころの外径側端面を上記凹部に配置したボールに転がり接触させることを特徴とするものである。

上記凹部はボールを１つずつ収納することができる球面状凹部とすることができる。また、上記凹部は、複数のボールを収納することができる円環状凹部とすることができる。上記凹部は、ポケット孔の外径側内側面全体を凹曲面形状とすることができる。

本発明によると、両軌道輪の外径側端部を鍔無し構造としたから、ころに作用するスラスト荷重の分力によりころが外径側方向に押し出されてころの外径側端面が軌道輪の両鍔部の内面に滑り接触するようなことがない。また、鍔無しとしてもころの外径側端面は凹部に配置したボールに接触するので、ころが外径側方向に押し出されることがないとともに、ころの外径側端面はボールに転がり接触するので回転トルクが増大することが抑制される。

本発明の好ましい態様として、ポケット孔の外径側内側面においてポケット孔に収納したころの自転軸に対向する部分にころの外径側端面に接触しない突出量で内径方向に突出する円柱状等の凸部を設けるとともに、上記凹部を上記凸部の基部周りに凹曲面状に形成することができる。

この態様によれば、上記凹部を凸部の基部を最深部とし該基部周りに凹曲面状として設けたから、ころを外径側に押し出そうとする力によりころの外径側端面からボールに作用する力により該ボールは凸部の基部周りに位置するようになり、かつ、ころの自転によりボールに凸部の基部を中心とする回転遠心力が作用しても、凸部周りに位置するボールに作用する回転遠心力は最小となり、ボールがころの外径側端面の外側に押し出されにくく、ころの外径側端面はボールに対して安定して転がり接触する。

本発明の好ましい態様として、上記保持器をカーボン繊維等の繊維強化材を含有した材料で成形してその強度を向上することができる。

以上により、本発明のスラストころ軸受においては、ころを内径側から外径側に漸次に拡径するテーパー状とし、これに対応して軌道面をテーパ状としたから、ころの差動滑りに起因した回転トルクの増大を抑制することができる。一方、ころをテーパ状としたことによりころに外径側に押し出そうとする力が作用するため、これを防止するため軌道輪に鍔部を設けていた従来では、ころの外径側端面が鍔部内側面に滑り接触して回転トルク増大の要因となっていたが、本発明では、ころの外径側端面がポケット孔の外径側内側面のボールに転がり接触するので回転トルクの増大を抑制することができる。そのため、本発明では、近年の機械や装置における低フリクション化の要求にも対応することができるようになる。

本発明によれば、ころを内径側から外径側に漸次に拡径するテーパー状とし、これに対応して軌道面をテーパ状として差動滑りに起因した回転トルクを小さく抑制し、ころの外径側端面をポケット孔の外径側内側面に配置したボールに転がり接触させるので、ころをテーパ状としたことに起因するスラスト荷重に基づくころの外径側方向への押し出し作用により回転トルクが増大することを抑制することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るスラストころ軸受を説明すると、図１は同スラストころ軸受を示す断面図、図２は図１の保持器を示す平面図、図３は図１の要部を拡大して示す断面図、図４は保持器のポケット孔の外径側内側面を示す部分斜視図である。これらの図を参照して、スラストころ軸受１０の一対の軌道輪１２，１４は軸受中心軸Ｓを中心とする半径方向内外に延びる円環状をなし、軸受中心軸Ｓ方向に互いに対向している。両軌道輪１２，１４の軌道面１２ａ，１４ａは、半径方向に対してテーパ状の軌道面１２ａ，１４ａを備える。両軌道面１２ａ，１４ａは両者間により半径方向断面形状が切頭円錐状をなしている。その円錐頂点をＣで示す。円錐頂点Ｃは軸受中心軸Ｓに一致している。軌道輪１２，１４の軌道面１２ａ，１４ａに連なる外径側端部１２ｂ，１４ｂは鍔無しの半径方向平坦な構造となっている。外径側端部１２ｂ，１４ｂは半径方向に平坦ではなくテーパを付けることができる。

両軌道面１２ａ，１４ａ間に複数のころ１６を配置している。ころ１６は転走面１６ａが半径方向に対してテーパ状の転走面となっている。転走面１６ａは半径方向断面形状が切頭円錐状をなしている。軌道面１２ａ，１４ａと転走面１６ａのテーパ角度はほぼ一致している。

保持器１８は、軸受中心軸Ｓを中心とする半径方向内外に延びる円環状をなし、円周方向等間隔に複数のポケット孔１８ａを備え、各ポケット孔１８ａにころ１６を転動自在に保持している。保持器１８は、共に円環状の外径側と内径側の側板１８ｂ，１８ｃと、両側板１８ｂ，１８ｃの対向間を円周方向等間隔に連結する複数の保持器柱１８ｄとを有し、各保持器柱１８ｃ間にポケット孔１８ａを備える。

保持器１８は、保持器柱１８ｄと内径側側板１８とが同等の肉厚で保持器柱１８ｄは半径方向均等な肉厚であり、かつ外径側側板１８ｂが内径側側板１８ｃよりも軸方向厚肉であることにより軸方向断面「Ｔ」形状になっている。

保持器１８は、金属製、樹脂製のいずれでもよいが、樹脂製の場合、樹脂とカーボン繊維との複合材で成形することができる。カーボン繊維入りの場合、発熱の抑制、摺動摩擦の抑制、耐摩耗性、熱衝撃に対する耐性を向上することができる。カーボン繊維に代えて高強度カーボンで成形することができる。高強度カーボンとは、コークス、人造黒鉛、カーボンブラック、天然黒鉛などからなる原料を成形し、焼成及びピッチ（コールタールピッチ）含浸したのち、合成樹脂液に含浸して仕上げたものである。樹脂材には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）、四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）又はポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）がある。上記複合材に粒状固体潤滑材を添加してカーボン繊維による強度向上の効果と粒状固体潤滑材による潤滑効果を与えることができる。カーボン繊維の他の繊維強化として、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、及び金属繊維の中から選ばれた１種若しくは２種以上でもよい。

以上の保持器１８において、その外径側側板１８ｃの内側面（ポケット孔１８ａの外径側内側面）においてポケット孔１８ａに収納したころ１６の自転軸に半径方向で対向する部分にころ１６の外径側端面に接触しない突出量で内径方向に突出する円柱状凸部１８ｅを設ける。

外径側側板１８ｃの内側面（ポケット孔１８ａの外径側内側面）に円柱状凸部１８ｅの基部周りに凹部１８ｆを凹曲面状に設ける。凹部１８ｆは円柱状凸部１８ｅの基部において最深となり、この基部回りにすり鉢状になっている。この凹部１８ｆに１つないしは複数の鋼製、樹脂製またはセラミックス製、あるいは表面に潤滑膜が形成されたボール２０を収納する。ころ１６の外径側端面１６ｂは凹部１８ｆに配置したボール２０に転がり接触する。

以上の構成を備えた実施の形態の保持器１８においては、ポケット孔１８ａ内のころ１６は外径側側板１８ｃの内側面に介在するボール２０と転がり接触している。そのため、ころ転走面１６ａに軸受中心軸Ｓ方向のスラスト荷重Ｗが負荷され、ころ１６に法線方向の分力Ｗ１ところ１６を押し出そうとする方向の分力Ｗ２とが作用しても、回転トルクの増大を抑制することができる。

特に、凹部１８ｆは円柱状凸部１８ｅの基部周りに凹曲面状として設けたから、ころ１６の自転によりボール２０の回転遠心力が作用してもボール２０は円柱状凸部１８ｅの基部周りに位置するようになり、ころ１６の外径側端面はボール２０に対して安定して転がり接触することができる。

なお、凹部１８ｆは、円柱状凸部１８ｅの基部周りに円環溝状に連続的に設けずに、図５で示すように、複数の凹部１８ｆにより不連続に構成することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

実施の形態に係るスラストころ軸受の断面図である。 図１の保持器の平面図である。 図１のスラストころ軸受の要部を拡大して示す断面図である。 保持器のポケット孔の外径側内側面を示す部分斜視図である。 保持器のポケット孔の外径側内側面に設けた凹部の変形例を示す部分斜視図である。 従来のスラストころ軸受の断面図である。

符号の説明

１０ スラストころ軸受
１２ 軌道輪
１４ 軌道輪
１６ ころ
１８ 保持器
１８ａ ポケット孔
１８ｂ 外径側側板
１８ｃ 内径側側板
１８ｄ 保持器柱
１８ｅ 円柱状凸部
１８ｆ 凹部
２０ ボール

Claims (2)

1. 両軌道輪の軌道面間に複数のころを配置し、これらころを保持器のポケット孔に転動自在に保持したスラストころ軸受において、
   上記両軌道輪の外径側端部を鍔無しとし、ころを内径側から外径側に漸次に拡径するテーパー状とし、これに対応して軌道面をテーパ状とし、上記ポケット孔の外径側内側面に凹部を設けるとともに、この凹部にボールを収納し、ポケット孔内に配置したころの転動に伴ない当該ころの外径側端面を上記凹部に配置したボールに転がり接触させる、ことを特徴とするスラストころ軸受。
2. ポケット孔の外径側内側面の、ポケット孔に収納したころの自転軸に対向する部分に、ころの外径側端面に接触しない突出量で内径方向に突出する凸部を設け、上記凹部を上記凸部の基部周りに凹曲面状に形成した、ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。

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