JP2008039031A

JP2008039031A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2008039031A
Application number: JP2006213085A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Masuda; 聡史増田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】潤滑性ところの面圧を改善することで長寿命を確保できるスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】円弧状の切欠１０１ｄ、１０２ｄは、案内部１０１ｂ、１０２ｂの縁に対して滑らかに接続しているので、案内部１０１ｂ、１０２ｂを折り曲げたときに、本体１０１ａ、１０２ａのレース面にうねりが生じることを抑制でき、それにより転動するころ１０３に生じる面圧を均一化してスラストころ軸受１００の長寿命を確保できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用の変速機やカーエアコンのコンプレッサ等に用いられると好適なスラストころ軸受に関する。

車両等に搭載されている自動変速機においては、主流である４速から、更に５速〜７速と多段化される傾向にあり、また高トルク化、コンパクト化の流れをうけ、軸受には省スペースで、高速回転、且つ大きなモーメント荷重を受け持つことが要求されているという実情がある。ここで、スラストころ軸受はころを放射状に複数本配列し、アキシアル荷重を受けて回転するものであり、軸方向高さが低い（薄い）にもかかわらず、非常に大きな荷重を受けることができるという特徴を有しているので、自動変速機にも好ましく用いられている（特許文献１参照）。
特開２００３−４９８４４号公報

ところで、スラストころ軸受は、スラストレース、ころ、及び保持器とを備えており、スラストレースの外周縁、もしくは内周緑には円筒状の案内部がー体に形成されている。この案内部は、保持器を周方向に案内するものであり、この案内部の先端には、円周上の数箇所に押え用タブが設けられていることが多い（特許文献１の図１１参照）。この押え用タブは、保持器をスラストレースから分離させないようにするためのもので、外周縁、もしくは内周縁先端部を折り曲げて塑性変形させることで形成している。押し曲げ部に保持器を組込むことで、ラジアル方向変位を阻止した状態で組付けられ、一体とすることができる。

特許文献１のスラストころ軸受においては、案内部の縁に設けた押さえ用のタブを周方向に長く延在させることで、タブの欠け等を抑制するようにしている。ところで、特許文献１のスラストころ軸受においては、案内部の縁において隣接するタブ間に、潤滑油を貫流させるための台形状の切欠を形成している。しかるに、スラストレースの案内部は、台形状の切欠を形成した板材をプレスにより直角に折り曲げて形成されているので、台形状の切欠の影響により、折り曲げ時に、角部に応力集中が生じる可能性がある。

本発明は、かかる従来技術の間題点に鑑みて発明されたものであり、潤滑性ところの面圧を改善することで長寿命を確保できるスラストころ軸受を提供することを目的とする。

本発明のスラストころ軸受は、複数のころと、前記ころを保持する保持器と、スラストレースとからなるスラストころ軸受において、
前記スラストレースは、前記ころが転動するレース面と、前記レース面に対して交差する方向に延在する円筒状の案内部とを有し、前記案内部の縁には、前記縁に対して滑らかに接続した円弧状の切欠が複数個設けられ、前記円弧状の切欠の間における前記案内部の縁を所定の長さにわたって径方向に折り曲げることによって、前記保持器の脱落を阻止する複数のタブを形成したことを特徴とする。

本発明のスラストころ軸受によれば、前記円弧状の切欠の間における前記案内部の縁を所定の長さにわたって径方向に折り曲げることによって、前記保持器の脱落を阻止する複数のタブを設けているので、ころのバレ防止を確実にでき、又、前記タブの間に配置された円弧状の切欠が形成されており、前記切欠は前記縁に対して滑らかに接続しているので、前記切欠を介して潤滑油の貫流を確保でき、更に台形形状の切欠に比べると、案内部の折り曲げ時に応力集中を抑制でき、さらにレース面のうねりが減少し、これらの相乗効果によりスラストころ軸受の長寿命を確保することができる。尚、「円弧状」とは、単一の円弧のみならず複数の円弧を組み合わせた形状を含む。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるスラストころ軸受を含む車両の自動変速機の一部を示す断面図である。

図１において、ケース１０内において、不図示のトルクコンバータのタービン出力回転をプラネタリギヤセット１２に伝達する入力部材を構成する入力軸１１は、プラネタリギヤセット１２のフロントサンギヤ１３側に配置されている。また、カウンタドライブギヤ１４は、ケース１０の後壁を挟んでプラネタリギヤセット１２のリヤサンギヤ１５側に配置されている。そして、プラネタリギヤセット１２の内周側には、プラネタリギヤセット１２の支持軸を構成するサンギヤ軸２０が配置され、本形態において、この軸は、リヤサンギヤ１５と一体化され、プラネタリギヤセット１２とカウンタドライブギヤ１４とを貫通して延在している。

入力軸１１は、ケース１０に支持されて、トルクコンバータのタービンと、各クラッチ１６，１７，１８と、第１のワンウェイクラッチに連結されている。詳しくは、入力軸１１は、オイルポンプカバーで構成されるケース１０の前壁に固定した中空のステータシャフト１９に前端部付近をブッシュを介して、また後端部付近をニードルベアリングを介して支持され、前端をスプライン係合でタービンハブ（不図示）に連結され、後端を各クラッチ１８，１７，１６のドラム側の油圧サーボシリンダ内周側部材２１に第１ワンウェイクラッチＯＣ１のインナレースを経て連結されている。

サンギヤ軸２０は、一方側の端部をクラッチ１８及び第１ワンウェイクラッチＯＣ１を介して入力軸１１に連結され、他方側の端部をカウンタドライブギヤ１４を貫通した外側でブレーキ２２を介してケース１０に連結されている。詳しくは、サンギヤ軸２０は、前端を入力軸１１後端の凹部にブッシュを介して支持され、後端部付近をブッシュを介してリングギヤフランジ２３の軸部内周に支持され、その外周に嵌合するカウンタドライブギヤ１４のボス部及びローラベアリング経由で最終的にケース１０の後壁に支持されている。そして、サンギヤ軸２０の前端部側は、スプライン係合でクラッチ１８のハブ２４側に連結されている。また、サンギヤ軸２０の後端は、スプライン係合でブレーキ２２のハブ２５側に連結されている。

プラネタリギヤセット１２は、そのフロントサンギヤ１３とキャリヤＱがブッシュを介してそれぞれサンギヤ軸２０に支持され、リングギヤ２６がそれにスプライン係合で連結されたリングギヤフランジ２３経由で該部材にスプライン係合連結されたカウンタドライブギヤ１４に固定されることで、結果的にボールベアリング２７を介してケース１０の後壁に支持されている。プラネタリギヤセット１２のフロントサンギヤ１３は、クラッチ１７のハブ２８側に連結され、キャリヤＱは、クラッチ１６のハブ２９と、ブレーキ３０のハブ３１と、第２ワンウェイクラッチＯＣ２のインナレースとに並列的に連結されている。

このギヤトレインにおいて、入力軸１１をそれぞれ、フロントサンギヤ１３に連結するクラッチ１７、リヤサンギヤ１５に連結するクラッチ１７及びキャリヤＱに連結するクラッチ１６は、それら各クラッチの油圧サーボと摩擦部材を纏めて入力軸１１とサンギヤ軸２０の連結部の外周に配置されている。まず、クラッチ１７は、ケース１０の前壁を構成するオイルポンプボディにボルト止め固定されたオイルポンプカバーから延びるボス部３２の外周に回転自在に嵌合させた内周側部材２１と、それに内周側を固定したドラム３３により囲われる内側に、クラッチ１７のドラムを兼ねるピストン３４を回止め嵌合させた油圧サーボと、ドラム３３の先端内周の内側とフロントサンギヤ１３に内周側を連結させて配置されたハブ２８の外周にそれぞれスプライン係合連結された摩擦部材４０とで構成されている。

次に、クラッチ１８は、クラッチ１７のピストンを兼ねて内周側部材２１に摺動自在に嵌挿されたドラム３４と、内周側部材２１とドラム３４とで囲われるシリンダ内側に嵌挿されたピストン３５からなり、ピストン３５の背後に遠心油圧のキャンセル室を備える油圧サーボと、ドラム３４の先端内周と、更にその内周に内周側を入力軸１１に連結させて配置されたハブ２４の外周とにそれぞれスプライン係合連結された摩擦部材３６とで構成されている。そして、このクラッチ１８のハブ２４には第１ワンウェイクラッチＯＣ１のアウタレースが固定されている。

クラッチ１６は、クラッチ１７のドラム３３をピストンとして、逆に該ピストンに被さるように嵌まるピストン３７がドラム３８に連結された構成とされ、遠心油圧のキャンセル室を備える油圧サーボと、プラネタリギヤセット１２のキャリヤＱにリベット止めされた第２ワンウェイクラッチＯＣ２のインナレースに連結されたハブ２９の外周とドラム３８の内周にスプライン係合連結された摩擦部材３９とで構成されている。

このように纏めて配置された各クラッチの油圧サーボにおいて、各クラッチに共通の内周側部材２１とクラッチ１７のドラムとクラッチ１６のピストンを兼ねる部材３３が軸方向に不動の部材とされ、クラッチ１８は、ドラム３４とピストン３５共に軸方向可動部材とされている。したがって、ボス部３２の油路からのサーボ油圧の供給によりクラッチ１７は、自身のドラム３３とクラッチ１８のドラム３４との間で摩擦部材４０を挟持して係合させ、クラッチ１８は、クラッチ１７のドラム３３に反力を取り、自身のピストン３５を押し出すことでクラッチ１７のピストン３４を兼ねる自身のドラムとピストン３５の間で摩擦部材３６を挟持して係合させ、クラッチ１６は、自身のドラム３８をクラッチ１７のドラム３３に対して軸方向に前進させることでそれらの間で摩擦部材３９を挟持して係合させることになる。

次に、ブレーキ３０は、ケース１０の後壁に内蔵させた油圧サーボと、第２ワンウェイクラッチＯＣ２のインナレースから延びるハブ３１とケース１０の周壁にスプライン係合させた摩擦部材４２とで構成され、摩擦部材４２は、プラネタリギヤセット１２のリングギヤ２６の径方向外側に配置されている。そして、これと並列配置の第２ワンウェイクラッチＯＣ２は、前記のようにインナレースをプラネタリギヤセット１２のキャリヤＱにリベット止め連結され、アウタレースをケース１０の周壁にスプライン係合させてプラネタリギヤセット１２の径方向外側のほぼ軸方向中央部に配置されている。

ブレーキ２２は、ケース１０の後壁より外側に配置されており、そこに配置されたカウンタギヤ対を覆うカバー１０ａと、サンギヤ軸２０の最後部に固定されたハブ２５とにスプライン係合させてカウンタギヤ対より後方に配置された摩擦部材４３と、ケース１０の後壁に内蔵させた油圧サーボとで構成されている。

本実施の形態のスラストころ軸受１００は、図１に示す位置に配置されており、軸線方向に対向する相手部材から伝達されるスラスト力を支持しつつ、回転自在となっている。

本実施の形態にかかる自動変速機の動作を説明する。このギヤトレインにおいて第１速（１ｓｔ）を選択すると、入力軸１１からの回転がクラッチ１７経由でフロントサンギヤ１３に入力され、第２ワンウェイクラッチＯＣ２の係合により係止されたキャリヤＱに反力を取って、リングギヤ２６に出力される最大減速比の減速回転が、カウンタギヤ対を経て副変速部のリングギヤに伝達され、不図示のディファレンシャル装置から車両の駆動輪に伝達される。

次に、第２速（２ｎｄ）は、入力軸１１からも回転がクラッチ１７経由でフロントサンギヤ１３に入力され、ブレーキ２２の係合により係止されたリヤサンギヤ１５に反力を取って、リングギヤ２６に減速回転が出力される。この回転は、副変速部のリングギヤに入力され、不図示のディファレンシャル装置から車両の駆動輪に伝達される。

また、第３速（３ｒｄ）は、主軸部側については第２速と同様とされ、副軸部側のクラッチを係合させることで達成される。この場合、主変速部からの回転がクラッチの係合による直結状態のプラネタリギヤを経て、不図示のディファレンシャル装置から車両の駆動輪に伝達される。

更に、第４速（４ｔｈ）は、主変速部側のプラネタリギヤセット１２、副変速部側のプラネタリギヤが共に直結状態となり、入力軸１１の入力回転が、カウンタギヤ対による減速がないものとして、そのまま不図示のディファレンシャル装置から車両の駆動輪に伝達される。

図２は、図１の自動変速機に用いられるスラストころ軸受１００の断面図である。図３は、スラストころ軸受１００の分解図である。図４（ａ）は第１スラストレース１０１を軸線方向から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の構成をIVB-IVB線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）の構成（ただし、縁折り曲げ前）をIVC-IVC線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図４（ｄ）は、図４（ａ）の構成を矢印IVD方向に見た図である。図５（ａ）は第２スラストレース１０２を軸線方向から見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成をVB-VB線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の構成（ただし、縁折り曲げ前）をVC-VC線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図５（ｄ）は、図５（ａ）の構成を矢印VD方向に見た図である。

図２において、スラストころ軸受１００は、相手部材Ａに取り付けられる第１スラストレース１０１と、相手部材Ｂに取り付けられる第２スラストレース１０２と、両スラストレース１０１、１０２の間に転動自在に配置された転動体である複数のころ１０３と、ころ１０３を周方向に等間隔に保持する保持器１０４とからなる。保持器１０４は、２枚の板１０４ａ、１４０ｂを折り曲げて組み合わせて形成されており、又、ころ１０３を収容するポケット部１０４ｃが形成されている。尚、保持器１０４は、１枚の板材を折り曲げてなる１枚保持器でも良い。

図４に示すように、第１のスラストレース１０１は、ころ１０３が転動するレース面を備えた孔付き円盤状の本体１０１ａと、その外周縁から軸線方向（レース面に交差する方向）に延在する円筒状の案内部１０１ｂを有する。案内部１０１ｂの縁には、縁に対して滑らかに接続した円弧状の切欠１０１ｄが４つ等間隔に形成されている。隣接する切欠１０１ｄの間を内側に折り曲げることで、所定の長さにわたって４つのタブ１０１ｃが周方向に等間隔に形成されている。

一方、図５に示すように、第２のスラストレース１０２は、ころ１０３が転動するレース面を備えた孔付き円盤状の本体１０２ａと、その内周縁から軸線方向（レース面に交差する方向）に延在する円筒状の案内部１０２ｂを有する。案内部１０２ｂの縁には、縁に対して滑らかに接続した円弧状の切欠１０２ｄが４つ等間隔に形成されている。隣接する切欠１０２ｄの間を外側に折り曲げることで、所定の長さにわたって４つのタブ１０２ｃが周方向に等間隔に形成されている。

スラストころ軸受１００の組み付け方法を説明する。組み付け前の状態では、スラストレース１０１，１０２は本体１０１ａ、１０２ａから案内部１０１ｂ、１０２ｂが折り曲げられ且つ円弧状の切欠１０１ｄ、１０２ｄが形成された状態にあるが、案内部１０１ｂ、１０２ｂからタブ１０１ｃ、１０２ｃに対応する位置において、切欠１０１ｄ、１０２ｄの間には耳部Ｙ（図４（ｂ）、図５（ｂ）に点線で図示）が形成されている（図３では折り曲げた状態で図示）。

まず、保持器１０４内にころ１０３を装填した後、これを挟み込むように、且つ案内部１０１ｂ、１０２ｂを半径方向に重ね合わせる形で、スラストレース１０１，１０２を組み合わせる。その後、図４（ｂ）に示すように、案内部１０１ｂの縁において切欠１０１ｄの間の耳部Ｙを半径方向内方に折り曲げることで、タブ１０１ｃを形成し、また図５（ｂ）に示すように、案内部１０２ｂの縁において切欠１０２ｄの間の耳部Ｙを半径方向外方に折り曲げることで、タブ１０２ｃを形成する。このタブ１０１ｃ、１０２ｃは、保持器１０４に当接することで、保持器１０４の相対的な軸線方向移動を禁止し、ころ１０３及び保持器１０４の脱落をそれぞれ阻止する機能を有するので、結果として、スラストレース１０１，１０２の分離が防止され、自動変速機の組み付け時或いは分割時に、ころ１０３や保持器１０４が落下するなどの不具合がなくなり、取り扱い性に優れる。又、タブ１０１ｃ、１０２ｃは、耳部Ｙを折り曲げることで形成されているので、その厚さは、案内部１０１ｂ、１０２ｂの厚さにほぼ等しく、従って強度を確保することができる。

更に、案内部１０１ｂ、１０２ｂの縁が折り曲げられた状態で、隣接するタブ１０１ｃ、１０２ｃの間に、円弧状（タブ形成時に変形する場合もある）の切欠１０１ｄ、１０２ｄが残存して形成されているので（図４（ｄ）、図５（ｄ）参照）、切欠１０１ｄ、１０２ｄを介して潤滑油が貫流し、これによりスラストレース１０１，１０２の内部を適切に潤滑することができる。又、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示すように、円弧状の切欠１０１ｄ、１０２ｄは、案内部１０１ｂ、１０２ｂの縁に対して滑らかに接続しているので、案内部１０１ｂ、１０２ｂを折り曲げたときに、本体１０１ａ、１０２ａのレース面にうねりが生じることを抑制でき、それにより転動するころ１０３に生じる面圧を均一化してスラストころ軸受１００の長寿命を確保できる。

図６，７は、本発明者が行ったシミュレーション結果を示す図である。図６（ｂ）、図７（ｂ）は、図６（ａ）に示す円弧状の切欠１０１ｄを有するスラストレースの実施例及び図７（ａ）に示す台形形状の切欠１０１ｄ’を有するスラストレースの比較例について、本体のレース面の角度位置と変形量（軸線方向の移動量）との関係を示すグラフであり、点線で示す基準円ＳＣ上をゼロ点としてプラス側（外径側）及びマイナス側（内径側）に離れるほど、変形即ちうねりが大きくなることを意味する。尚、切欠１０１ｄ、１０１ｄ’はＸ軸、Ｙ軸に対して、それぞれ４５度方向がその中央となる位置に設けている。図６（ｂ）、図７（ｂ）より明らかであるが、円弧状の切欠１０１ｄを案内部の縁に対して滑らかに接続した場合には、台形形状の切欠１０１ｄ’を設けた場合に比べ、案内部折り曲げ時のレース面のうねりを抑制できることが確認された。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。

本実施の形態にかかるスラストころ軸受を含む車両の自動変速機の一部を示す断面図である。図１の自動変速機に用いられるスラストころ軸受１００の断面図である。スラストころ軸受１００の分解図である。図４（ａ）は第１スラストレース１０１を軸線方向から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の構成をIVB-IVB線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）の構成をIVC-IVC線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図４（ｄ）は、図４（ａ）の構成を矢印IVD方向に見た図である。図５（ａ）は第２スラストレース１０２を軸線方向から見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成をVB-VB線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の構成をVC-VC線で切断して矢印方向に見た拡大図であり、図５（ｄ）は、図５（ａ）の構成を矢印VD方向に見た図である。本発明者が行ったシミュレーション結果を示す実施例の図である。本発明者が行ったシミュレーション結果を示す比較例の図である。

符号の説明

１０ケース
１０ａカバー
１１入力軸
１２プラネタリギヤセット
１３フロントサンギヤ
１４カウンタドライブギヤ
１５リヤサンギヤ
１６クラッチ
１７クラッチ
１８クラッチ
１９ステータシャフト
２０サンギヤ軸
２１内周側部材
２１油圧サーボシリンダ内周側部材
２２ブレーキ
２３リングギヤフランジ
２４ハブ
２５ハブ
２６リングギヤ
２７ボールベアリング
２８ハブ
２９ハブ
３０ブレーキ
３１ハブ
３２ボス部
３３ドラム
３４ドラム
３５ピストン
３６摩擦部材
３７ピストン
３８ドラム
３９摩擦部材
４０摩擦部材
４２摩擦部材
４３摩擦部材
１００軸受
１０１第１スラストレース
１０１ａ本体
１０１ｂ案内部
１０１ｃタブ
１０１ｄ切欠
１０２第１スラストレース
１０２ａ本体
１０２ｂ案内部
１０２ｃタブ
１０２ｄ切欠
１０４保持器
１０４ａ板
１０４ｃポケット部
Ａ相手部材
Ｂ相手部材
ＯＣ１第１ワンウェイクラッチ
ＯＣ２第２ワンウェイクラッチ
Ｑキャリヤ
Ｙ耳部

Claims

複数のころと、前記ころを保持する保持器と、スラストレースとからなるスラストころ軸受において、
前記スラストレースは、前記ころが転動するレース面と、前記レース面に対して交差する方向に延在する円筒状の案内部とを有し、前記案内部の縁には、前記縁に対して滑らかに接続した円弧状の切欠が複数個設けられ、前記円弧状の切欠の間における前記案内部の縁を所定の長さにわたって径方向に折り曲げることによって、前記保持器の脱落を阻止する複数のタブを形成したことを特徴とするスラストころ軸受。