JP2007064429A

JP2007064429A - ころ軸受

Info

Publication number: JP2007064429A
Application number: JP2005253494A
Authority: JP
Inventors: Munehisa Taniyama; 宗久谷山; Kazuhisa Saito; 和尚斎藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】油圧低減用リングを組み込んだころ軸受において、その製作コストを安価にかつオイルシールに対する油圧を効果的に低減可能とすること。
【解決手段】本ころ軸受２８は、オイルポンプ駆動軸１４が挿通されるオイルポンプハウジング１６の軸方向外側の内周円筒面に配置されているオイルシール２６の直ぐ内側の内周円筒面に配置されるものであり、外輪２８ａのオイルシール２６側の端部に設けた鍔部２８ｄと保持器２８ｃとの軸方向に対向する空間に軸方向に複数の薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃを少なくともその内径側にラビリンス隙間を介在させて軸方向に重ね配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルシールと油圧源との間でオイルシールの直ぐ内側に配置されるころ軸受に関する。

自動車の自動変速機においてトルクコンバータに隣接させてオイルポンプ(油圧源)が組み込まれている。図８はトルクコンバータの要部を示す断面図、図９は図８に示すトルクコンバータにおいてシェル型針状ころ軸受が組み込まれている周辺を拡大して示す断面図である。このトルクコンバータの詳細な説明は略するが、同図を参照して、トルクコンバータ１０はエンジンのクランクシャフトと結合されている。トルクコンバータ１０のインペラーシェル１２にスリーブ状のオイルポンプ駆動軸１４が結合されている。オイルポンプ駆動軸１４は、オイルポンプ１５のハウジング（オイルポンプハウジング）１６に挿通されている。トルクコンバータ１０のステータ１８は一方向クラッチ２０を介して中空固定軸２２に一方向に回転可能に支持されている。中空固定軸２２はオイルポンプ駆動軸１４の中空孔に挿通されていると共にオイルポンプハウジング１６に固定されている。オイルポンプ駆動軸１４にオイルポンプ１５のインナロータ２４が回転駆動可能に結合されている。

オイルポンプ駆動軸１４が挿通されるオイルポンプハウジング１６の内周面は軸方向に３段の内周円筒面１６ａ，１６ｂ，１６ｃになっている。オイルポンプハウジング１６の軸方向外側の内周円筒面１６ａにオイルシール２６が、そのオイルシール２６より内側の内周円筒面１６ｂにシェル型針状ころ軸受２８がそれぞれ取り付けられ、さらに内側の内周円筒面１６ｃにオイルポンプ駆動軸１４の外周円筒面１４ａとの間でシェル型針状ころ軸受２８にオイルを供給する微小隙間３０が形成されている。シェル型針状ころ軸受２８は、オイルポンプ駆動軸１４の外周円筒面１４ａとオイルポンプハウジング１６の内周円筒面１６ｂとの間に介装されてオイルポンプ１５の駆動荷重を支持するようになっている。特許文献１にオイルポンプ駆動軸とオイルポンプハウジングとの間に軸受を介在させる技術が開示されている。

オイルシール２６は、断面Ｌ字型の金属リング２６ａの周囲にゴム材料２６ｂを被せて構成される。金属リング２６ａのＬ字断面の下端から片持ち支持されたリップ部分２６ｃは、環状のコイルスプリング２６ｄによって裏打ちされている。オイルシール２６の外周部分の直径は、その抜き取り状態では、オイルポンプハウジング１６の軸方向外側の内周円筒面１６ａの内径より大きい。オイルシール２６の外周部分は、オイルポンプハウジング１６の円筒面１６ａに挿入されて縮径し、円筒面１６ａを外側に押す圧力を発生する。オイルシール２６はこの圧力が円筒面１６ａと外周部分との接触面間に発生させる摩擦力によってオイルポンプハウジング１６の軸方向の所定位置に保持される。

シェル形針状ころ軸受２８は、シェル形外輪２８ａと、このシェル形外輪２８ａの内周面に配置された複数の針状ころ２８ｂと、複数の針状ころ２８ｂを保持する円環状の保持器２８ｃとを具備している。シェル形外輪２８ａの軸方向両側から半径方向内側に鍔部２８ｄが環状に延びている。

以上の構成において、従来のシェル型針状ころ軸受２８においては、オイルシール２６側の鍔部２８ｄの内側面と保持器２８ｃの外端面との間にオイルシール２６に作用するオイルの圧力を当該オイルシール２６の耐圧以下に低減させるためのリング（油圧低減用リング）３２を設けている。この油圧低減用リング３２はその内周円筒面とオイルポンプ駆動軸１４の外周円筒面１４ａとの間の隙間にラビリンス隙間を形成し、オイルポンプハウジング１６の内周円筒面１６ｃとオイルポンプ駆動軸１４の外周円筒面１４ａとの間の微小隙間３０を通じて供給されるオイルの圧力が過度になると、その過度の油圧を上記ラビリンス隙間によりオイルシール２６の耐圧以下に低減するようになっている。

しかしながら、従来では、その油圧低減用リング３２は単一のリング構成であるために、ラビリンス隙間の作用を確保するために軸方向に長い薄肉長円筒の形状となる。そのため、油圧低減用リング３２は安価なプレス打ち抜き加工で製作することができず、金属棒材から円柱体を切り出し、その後、旋削加工、フライス加工などの様々な機械加工によるものとなり、その後で、焼入れ焼戻し等の熱処理が必要となっているために、製作コストが高くついている。

また、従来では、油圧低減用リング３２が半径方向に薄肉であるために熱処理に際しての冷却過程での熱収縮が大きくなって軸方向全体にわたる熱処理歪み量が大きく、そのため、内外径研磨機により上記リング３２の内外径面を平坦に研磨する研磨取り代も大きくなってその点からも製作コストが高くついているという課題がある。

さらに、従来では、低減用リング３２は一枚物であり、油圧を低減させるためのラビリンス隙間の形状も単純となり油圧を低減する効果が低く、また、その油圧を減圧する程度を調整する形状も形成し難いという課題がある。
特開２０００−８８０７８号公報

本発明が解決する課題は、油圧低減用リングを組み込んだころ軸受において、その製作コストを安価にかつオイルシールに対する油圧を効果的に低減可能とすることである。

本発明に係るころ軸受は、軸が挿通されるハウジングにおける軸方向外側の内周円筒面に配置されているオイルシールの直ぐ内側の内周円筒面に配置されるころ軸受において、外輪のオイルシール側の端部に半径方向内向きの鍔部を設け、この外輪の鍔部と保持器とを軸方向に空間を隔てて対向して配置し、この空間に軸方向に薄肉である複数のリング（薄肉リング）を少なくともその内径側にラビリンス隙間を介在させて軸方向に重ね配置したことを特徴とするものである。

また、本発明においては、油圧低減用リングに用いる薄肉リングが軸方向に薄肉であるので、プレス加工により容易に形成することができ、また、焼入れ焼戻し等の熱処理を施すに際しての冷却過程での熱収縮歪みも小さく済むから、薄肉リングに対する平坦研磨も特には不要となりその点からも製作コストが安価に済む。

さらに、本発明においては、複数の薄肉リングを軸方向に重ねて配置したから、この重ね配置により複数の薄肉リング全体にわたりその外周円筒面あるいは内周円筒面の形状によりオイルシールと油圧源との間にオイルシールに対する油圧を低減するラビリンス隙間を設定することができる。

本発明においては薄肉リングを金属の薄板をプレス打ち抜き加工する場合、薄肉リングを、油圧を低減させるためのリングとして、安価に製作することができる。

上記複数の薄肉リングをその内径寸法が軸方向に交互に異なるように配置した場合、また、上記複数の薄肉リングをその内径寸法および外径寸法がそれぞれ軸方向に交互に異なるように配置した場合、ころ軸受の軸方向に狭い空間内にラビリンス隙間を長く設定して油圧を効果的に低減することができるようになる。

上記複数の薄肉リングのうち、上記複数の薄肉リングの材質を互いに異種とすることができる。こうした場合、薄肉リング同士の焼付きを防止することができるようになる。

なお、この異種に関しては、外輪の鍔部の内側面側の薄肉リングを保持器の材質と同種の材質とし、保持器の外端面側の薄肉リングを当該保持器の材質とは異種の材質とすることができる。

例えば、保持器の材質が鉄である場合、それに対応する保持器側の薄肉リングの材質を銅とし、外輪の鍔部側の薄肉リングを鉄とする。こうした場合、銅が自己潤滑性に優れているので、保持器と該保持器側の薄肉リングとの対向接触面での焼付きを効果的に防止することができるようになる。

薄肉リングの素材を金属とした場合では上記のようにプレス打ち抜き加工することができるが、金属に限定されず、合成樹脂で構成することができる。

薄肉リングはその表面に自己潤滑性を有する膜素材を皮膜して薄肉リング相互間の焼付き防止を図ることができる。

さらには、複数の薄肉リングのうちの、少なくともいずれか１つを外輪案内とし、少なくともいずれか１つを軸案内とした場合では、ころ軸受の軸方向に狭い空間内により効果的にラビリンス隙間を長く設定することができるようになる。

上記複数の薄肉リングのそれらが互いに対向する面に潤滑性向上を目的とした凹部を形成することができる。こうした場合、薄肉リング同士の焼付きを効果的に防止することができるようになる。

本発明によれば、製作コストを安価にかつオイルシールに対する油圧を効果的に低減することができる。

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ころ軸受を詳細に説明する。実施の形態のころ軸受はシェル型針状ころ軸受に適用している。図１および図２を参照してオイルポンプ駆動軸が挿通されるオイルポンプハウジングの内周円筒面に取り付けられるシェル形針状ころ軸受を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図、図２（ａ）は図１のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の（Ａ）―（Ａ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図２（ａ）（ｂ）では複数の薄肉リングのうち１枚のみ示している。図１および図２で図６と対応する部分には同一の符号を付している。オイルポンプ駆動軸１４は、一端側が図示略のトルクコンバータのインペラーシェル１２に結合され、他端側がオイルポンプハウジング１６の内周円筒面に挿通されている。オイルポンプハウジング１６の内周面は軸方向に外側、内側、さらにその内側の３段の内周円筒面１６ａ，１６ｂ，１６ｃになっている。

オイルポンプハウジング１６の外側の内周円筒面１６ａにオイルシール２６が取り付けられている。オイルシール２６は、断面Ｌ字型の金属リング２６ａの周囲にゴム材料２６ｂを被せられ、この金属リング２６ａの下端にリップ部分２６ｃが片持ち支持され、環状のコイルスプリング２６ｄによって裏打ちされている。

オイルポンプハウジング１６の内側の内周円筒面１６ｂにシェル形針状ころ軸受２８が取り付けられている。このシェル形針状ころ軸受２８にはオイルポンプハウジング１６のさらに内側の内周円筒面１６ｃとオイルポンプ駆動軸１４の縮径した外周円筒面１４ａとの間の微小隙間３０から潤滑油が供給される。シェル形針状ころ軸受２８は、シェル形外輪２８ａと、複数の針状ころ２８ｂと、保持器２８ｃとを具備している。シェル形外輪２８ａは、オイルポンプハウジング１６の内周円筒部１６ｂの環状溝１６ｄに嵌合した固定リング３４に軸方向外側へ抜け止めされている。シェル形外輪２８ａの軸方向両側から半径方向内向きに鍔部２８ｄが環状に延びている。

外輪２８ａのオイルシール２６側の鍔部２８ｄと保持器２８ｃとは軸方向に空間を隔てて対向して配置され、この空間に複数の、実施の形態では３枚の薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃが重ねて配置されている。この薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、金属の薄板素材をプレス打ち抜き加工により内外径同一の円環状に形成されている。各薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃの素材は同種の金属でも異種の金属で構成してもよい。プレス打ち抜き加工の詳細は周知であるので説明を略する。プレス打ち抜き加工された薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対して内外面に旋削加工やバリ取り加工を行い、研削加工を経て焼入れ等の熱処理を実施することができる。

以上説明した実施の形態のシェル形針状ころ軸受２８においては、シェル形外輪２８ａの鍔部２８ｄと保持器２８ｃとの間に配置する油圧低減用リングをプレス打ち抜き加工により製作することができる薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃで構成したから、製作コストが安価に済む。また、薄肉リングが軸方向に短いので、プレス打ち抜き加工後の素材に熱処理を実施するときの熱処理歪みが僅かに済み、内外径面の研磨を省略することができる。

実施の形態では、油圧低減リングとして従来の単一の軸方向に厚肉のリングではなく、軸方向に薄肉である複数の薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃを重ね配置して構成したから、これら複数の薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃ全体によりオイルシール２６に対する油圧を低減するラビリンス隙間を設定することができる。

実施の形態では、従来のような、単一の厚肉リングではなく、軸方向に重ねた複数の薄肉リング３２ａ，３２ｂ，３２ｃで構成したから、外輪２８ａの鍔部２８ｄと保持器２８ｃとの対向空間の大きさに合わせてその使用枚数を調節してオイルシール２６に対する油圧を低減するラビリンス隙間を設定することができる。

図３および図４を参照して他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を説明する。図３は本発明の他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図、図４（ａ）は図３のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の（Ｂ）−（Ｂ）線、（Ｃ）―（Ｃ）線、（Ｄ）―（Ｄ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図４（ａ）（ｂ）それぞれには第１、第２、第３の薄肉リングそれぞれを示している。

この実施の形態では、油圧低減用リングとして、三枚の第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆで構成している。第１の薄肉リング３２ｄは保持器２８ｃ側に配置し、第３の薄肉リング３２ｆは外輪２８ａの鍔部２８ｄ側に配置し、第２の薄肉リング３２ｅは第１、第２の薄肉リング３２ｄ，３２ｆの中央に配置している。

第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆは外径寸法が同一で、内径寸法が軸方向に交互に異なるように配置されている。第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの内径寸法が軸方向に交互に異なるように重ねて配置した場合、シェル形針状ころ軸受２８の軸方向に狭い空間内にラビリンス隙間を長く設定して油圧を効果的に低減することができるようになる。特に、第１、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｆは内径寸法を小さくし、第２の薄肉リング３２ｅは内径寸法を大きくしている。第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆは外径寸法を同一でかつ大きくして外輪案内としている。

このように第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆを配置した場合、シェル型針状ころ軸受２８の軸方向に狭い空間内に密封性能により優れたラビリンス隙間を設定することができるようになる。

図５および図６を参照してさらに他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を説明する。図５はさらに他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図、図６（ａ）は図５のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の（Ｂ）−（Ｂ）線、（Ｃ）―（Ｃ）線、（Ｄ）―（Ｄ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図６（ａ）（ｂ）それぞれには第１、第２、第３の薄肉リングそれぞれを示している。

この実施の形態では、油圧低減用リングとして、三枚の第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ（符号は図３、図４の薄肉リングと一致させている）で構成している。第１の薄肉リング３２ｄは保持器２８ｃ側に配置し、第３の薄肉リング３２ｆは外輪２８ａの鍔部２８ｄ側に配置し、第２の薄肉リング３２ｅは第１、第２の薄肉リング３２ｄ，３２ｆの中央に配置している。

第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆは内径寸法および外径寸法が軸方向に交互に異なるように配置されている。第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの内径寸法および外径寸法それぞれが軸方向に交互に異なるように重ねて配置した場合、シェル形針状ころ軸受２８の軸方向に狭い空間内にラビリンス隙間を長く設定して油圧を効果的に低減することができるようになる。特に、第１、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｆは内径寸法および外径寸法を小さくし、第２の薄肉リング３２ｅは内径寸法および外径寸法を大きくしている。

図３ないし図６に示す実施の形態において、第１、第２、第３の薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆそれぞれの材質を異質にする。同種金属同士は凝着結合を生じるので、これら薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆをそれぞれ異種金属とすることが好ましい。異種金属とすると、互いの摩耗が防止ないしは抑制することができる。例えば、保持器２８ｃが鉄あるいはその合金製であれば、第１の薄肉リング３２ｄを例えば銅あるいはその合金製とし、第２の薄肉リング３２ｅを例えば鉄あるいはその合金製とする。シェル形外輪２８ａが、鉄製であれば第３の薄肉リング３２ｆは該シェル形外輪２８ａと同質としてもよい。銅系合金としては、銅−亜鉛合金（黄銅），銅−錫合金（青銅）等がある。第１の薄肉リング３２ｄの材質を保持器２８ｃと異質とすることにより第１の薄肉リング３２ｄと保持器２８ｃとの接触による焼付きを防止するのに有用である。特に、銅製の第１の薄肉リング３２ｄは自己潤滑性表面を有するので特にその焼付き防止に効果的である。この自己潤滑性表面を有する他の金属としてはアルミニウムとその合金がある。

薄肉リング３２ｄ，３２ｅ，３２ｆを自己潤滑性および耐摩耗性を有する合成樹脂で構成したり、これらを塗装あるいはコーティングすることができる。この合成樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、フェノール、及びポリアセタール等を用いることができる。また、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム等を用いることができる。

図７で示すように、第１の薄肉リング３２ｄと第２の薄肉リング３２ｅとの潤滑性を向上させるため、これらのリング面に凹部３６を形成して薄肉リング３２ｄ，３２ｅ同士の焼付きを効果的に防止することができる。この凹部３６としては図７（ａ）で示すような溝（スリットを含む）３６ａを形成したり、あるいは図７（ｂ）で示すようなディンプル３６ｂを形成することができる。溝３６ａは潤滑油の供給と排出とが円滑となる。ディンプル３６ｂは、ディンプル加工により薄肉リングのリング面上に形成した圧痕や窪みである。ディンプルの形状としては凹球面状でほぼ均一深さの窪みであり、これらを多数設けて、油溜りとし、シェル形針状ころ軸受に対する潤滑油として利用することができる。

複数の薄肉リング３２ｄ，３２ｅそれぞれの表面に固体潤滑膜を形成してもよい。固体潤滑膜は、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ショットピーニング法等によって形成することができる。膜質は特に限定されないが、耐摩耗性を有するものが好ましい。

図１は本発明の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図である。図２（ａ）は図１のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の（Ａ）―（Ａ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図３は本発明の他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図である。図４（ａ）は図３のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の（Ｂ）―（Ｂ）線、（Ｃ）―（Ｃ）線、（Ｄ）―（Ｄ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図５は本発明のさらに他の実施の形態に係るシェル形針状ころ軸受を取り付けたオイルポンプハウジングの内周円筒面周辺の要部を示す断面図である。図６（ａ）は図３のシェル形針状ころ軸受に組み込む薄肉リングの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の（Ｂ）―（Ｂ）線、（Ｃ）―（Ｃ）線、（Ｄ）―（Ｄ）線に沿う薄肉リングの断面図である。図７は薄肉リングのリング面の構成を示す平面図である。図８はトルクコンバータの要部を示す断面図である。図９は、図８のトルクコンバータにおいて、シェル型針状ころ軸受が組み込まれている周辺を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０トルクコンバータ
１４オイルポンプ駆動軸（軸）
２６オイルシール
２８シェル型針状ころ軸受（ころ軸受）
３２ａ〜３２ｆ油圧低減用の薄肉リング

Claims

軸が挿通されるハウジングにおける軸方向外側の内周円筒面に配置されているオイルシールの直ぐ内側の内周円筒面に配置されるころ軸受において、外輪のオイルシール側の端部に半径方向内向きの鍔部を設け、この外輪の鍔部と保持器とを軸方向に空間を隔てて対向して配置し、この空間に軸方向に薄肉である複数のリング（薄肉リング）を少なくともその内径側にラビリンス隙間を介在させて軸方向に重ね配置した、ことを特徴とするころ軸受。
上記薄肉リングが金属薄板をプレス打ち抜き加工により製作したものである、ことを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
上記複数の薄肉リングを、その内径寸法を軸方向に交互に異ならせて配置した、ことを特徴とする請求項１または２に記載のころ軸受。
上記複数の薄肉リングを、その内径寸法および外径寸法をそれぞれ軸方向に交互に異ならせて配置した、ことを特徴とする請求項１または２に記載のころ軸受。