JP2008051161A

JP2008051161A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2008051161A
Application number: JP2006226155A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamamoto; 和之山本; Kosuke Obayashi; 光介尾林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】保持器の剛性を確保すると共に、保持器と軸との干渉による摩耗を防止可能なスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、ころ１４を収容する複数のポケット１７を有して径方向に延在するころ保持部１６、およびころ保持部１６の内周に位置する内周鍔部１５を含む保持器１３とを備える。そして、内周鍔部１５は、穴１４に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部１５ａと、円筒部１５ａの軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃを含む鍔部とを有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、スラストころ軸受、特にカーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用されるスラストころ軸受に関するものである。

カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用される従来のスラストころ軸受は、例えば、特開２００５−７６７７９号公報（特許文献１）に記載されている。図５〜図７を参照して、同公報に記載されているスラストころ軸受１０１は、複数のころ１０２と、複数のころ１０２を保持する保持器１０３とを備える。保持器１０３は１枚の板材を折り曲げて形成されており、保持器１０３の内周面の軸線方向幅ｌ_１と、保持器１０３の最大軸線方向幅ｌ_２とは、ｌ_１＜ｌ_２の関係を満たすと記載されている。

図７を参照して、このスラストころ軸受１０１を径方向に段差を有する軸１０４に組み込んだ場合において、保持器１０３が軸線方向に相対運動して保持器１０３の端面１０３ａが軸１０４の段差部１０４ａに接触した場合でも、保持器１０３の内周部の端角部１０３ｂと軸１０４の隅Ｒ部１０４ｂとが干渉するのを効果的に防止することができると記載されている。
特開２００５−７６７７９号公報

近年、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等は、小型化、高出力化の他、更なる高性能化や環境に配慮した低燃費化が進んでおり、これらに組み込まれるスラストころ軸受の使用環境も益々厳しくなっている。例えば、カーエアコン用コンプレッサに使用されるスラストころ軸受においては、潤滑油は低粘度化と油量の削減が行われ、自動車用トランスミッションに使用されるスラストころ軸受においては、トランスミッションの多段化による超高速回転化が行われる等、使用条件は過酷の一途を辿っている。

そのため、スラストころ軸受１０１には、保持器１０３の挙動を安定させるために保持器１０３の内周面にガイド部を設ける必要がある。しかし、図７に示すように、保持器１０３の内周面の軸線方向幅ｌ_１を短くすると、保持器１０３の剛性が低下し、保持器１０３の変形や破損を引き起こす恐れがある。

そこで、この発明の目的は、保持器の剛性を確保すると共に、保持器と軸との干渉による摩耗を防止可能なスラストころ軸受を提供することである。

この発明に係るスラストころ軸受は、複数のころと、中央に穴が形成されている円板形状の部材で、ころを収容する複数のポケットを有して径方向に延在するころ保持部、およびころ保持部の内周に位置する内周鍔部を含む保持器とを備える。そして、内周鍔部は、穴に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部と、円筒部の軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部とを有する。

上記構成のスラストころ軸受は、軸に組み込んだときにガイド面となる円筒部の両端に屈曲部を設けたことによって、保持器に必要な剛性を得るのに十分な円筒部の長さを確保することができると共に、軸の段差部の隅Ｒ部と干渉して保持器が摩耗するのを有効に防止することができる。また、円筒部の両端を屈曲させたことで組込み方向を意識する必要がなくなるので、組込みの簡単なスラストころ軸受を得ることができる。

好ましくは、保持器の板厚をｔ、第１屈曲部の曲率半径をＲ_１、第２屈曲部の曲率半径をＲ_２とすると、ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２の関係を満たす。屈曲部の曲率をこの範囲内とすることで、保持器の摩耗防止効果が顕著に現れる。

好ましくは、円筒部の長さをＬとすると、Ｌ≧０．４ｍｍを満たす。円筒部の長さをこの範囲内とすることで、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用するスラストころ軸受用保持器に必要な剛性を確保することができる。

さらに好ましくは、保持器は、第２屈曲部から径方向外側に延びて、先端が保持器の厚み方向内側に屈曲する壁面をさらに有する。これにより、保持器の剛性がさらに向上する。

この発明によれば、保持器に必要な剛性を確保することができると共に、保持器と軸との干渉による摩耗を防止可能なスラストころ軸受を得ることができる。

図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１を説明する。なお、図１はスラストころ軸受１１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３はスラストころ軸受１１の各寸法を示す図、図４はスラストころ軸受１１を軸２１に組み込んだ状態の部分拡大図である。

まず、図１および図２を参照して、スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、隣接するころ１２の間隔を保持する保持器１３とを備える。ころ１２は、円筒ころで長手方向の両端部に面取り部を有する。

保持器１３は、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、金属製の平板をプレス加工等によって折り曲げて形成されている。そして、ころ１２を収容する複数のポケット１７が形成されて径方向に延在するころ保持部１６と、ころ保持部１６の内周に穴１４の外周に沿って形成される内周鍔部１５とを有する。

内周鍔部１５は、穴１４に対面して保持器１３の厚み方向に直線的に延びる円筒部１５ａと、円筒部１５ａの軸方向両端部に径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃとを含み、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃは、それぞれ径方向外側に延びる壁面１５ｄ，１５ｅを有している。

第１屈曲部１５ｂから延びる壁面１５ｄは、所定の長さの直線部分を有し、その先は保持器１３の厚み方向に屈曲しながら径方向外側に延び、ころ保持部１７と、さらにその外側に保持器１３の外周に沿って外周鍔部１８とが形成されている。

第２屈曲部１５ｃから延びる壁面１５ｅは、ポケット１７の手前まで径方向外側に直線的に延びて、先端が保持器１３の厚み方向内側、すなわち壁面１５ｄの方向に折り曲げられている。そして、内周鍔部１５の断面形状は、４つの角がそれぞれ所定の曲率を持った略四角形状となっている。

ころ保持部１６は、第１屈曲部１５ｂから径方向外側に延びる壁面１５ｄの延長上に位置し、厚み方向に貫通する複数のポケット１７が長手方向を径方向に向けて軸受回転軸線に対して放射状に配置されている。

ポケット１７は、ころ１２の外径に沿う矩形形状であって、ポケット１７のころ１２の転動面に対面する壁面は、保持器１３の厚み方向一方側の径方向中央部にころ１２の軸方向一方側への抜けを防止する第１抜け止め部１７ａと、保持器１３の厚み方向他方側の径方向両端部にころ１２の軸方向他方側への抜けを防止する第２抜け止め部１７ｂと、第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂを連結する傾斜部１７ｃとを有する。

外周鍔部１８は、第１屈曲部１５ｂから延びる壁面１５ｄの外周部を軸方向一方側に屈曲し、その先端部をさらに軸方向他方側に１８０°折り返して形成する。なお、この実施形態においては、内周鍔部１５と外周鍔部１８との軸方向幅を同一としている。

さらに、図３を参照して、保持器１３の板厚をｔ、第１屈曲部１５ｂの曲率半径をＲ_１、第２屈曲部１５ｃの曲率半径をＲ_２とすると、ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２を満たすような範囲に設定する。また、円筒部１５ａの長さをＬとすると、Ｌ≧０．４ｍｍを満たすように設定する。なお、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃの曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２は、上記の範囲内であれば、同じ値（Ｒ_１＝Ｒ_２）であってもよいし、相互に異なる値（Ｒ_１≠Ｒ_２）であってもよい。

次に、図４を参照して、スラストころ軸受１１は、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸２１の段差部分に配置される。円筒部１５ａは、穴１４を軸２１に嵌合したときにガイド部として機能する。これにより、軸受回転時に保持器１３の挙動を安定させることができる。なお、円筒部１５ａの長さＬはＬ≧０．４ｍｍとすることにより、内周鍔部１５および軸２１の摩耗を抑制することができる。

また、軸２１は強度や加工コストの観点から段差部分に隅Ｒ部２１ａを有し、スラストころ軸受１１は第２屈曲部１５ｃと隅Ｒ部２１ａとが対面するように配置されている。これにより、円筒部１５ａの軸方向端部が軸２１の隅Ｒ部２１ａに干渉するのを防止することができる。その結果、保持器の挙動が不安定になったり、保持器１３が摩耗したりするのを防止することが可能となる。

なお、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃの曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２は、保持器１３の板厚ｔとの関係で、ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２であって、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸２１を支持するスラストころ軸受１１においては、一般的に保持器１３の板厚は０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定される。

ここで、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃのうちのいずれか一方のみの曲率半径を保持器１３の板厚ｔより大きくしてもよいが、板厚ｔより大きい曲率半径を有する第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃを円筒部１５ａの軸方向両端部に設けたことによって、スラストころ軸受１１の表裏を意識することなく軸２１に組み込むことができる。すなわち、第１および第２屈曲部１５ｂ，１５ｃのどちらを隅Ｒ部２１ａと対面するように配置した場合でも、保持器１３と隅Ｒ部２１ａの干渉を防止することができる。

なお、第２屈曲部１５ｃから延びる壁面１５ｅはこの発明の必須の構成要素ではなく、壁面１５ｅを省略しても保持器１３と隅Ｒ部２１ａとの干渉を防止することは可能である。ただし、壁面１５ｅの先端を保持器１３の厚み方向内側に屈曲させて断面を略四角形状とすることにより、内周鍔部１５の剛性が、図７に示す従来の保持器１０３の断面コの字型の内周鍔部と比較して２倍程度向上する。また、外周鍔部１８もこの発明の必須の構成要素ではないが、外周鍔部１８を設けることによって、保持器１３全体の剛性が向上する。

また、ポケット１７に第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂを設けることによって、軸受回転時に保持器１３はころ案内となる。これにより、保持器１３の厚み方向の壁面と軸２１とが非接触となって、軸受回転時のトルク損失を抑えることができると共に、保持器１３の厚み方向の壁面と軸２１との間の通油性が向上する。

次に、上記構成の保持器１３の製造方法を説明する。保持器１３は、炭素鋼等の鋼板を出発材料として、プレス加工によって製造される。まず、鋼板を円板形状に打ち抜くと共に中央に穴１４を形成する。次に、曲げ加工によって、内周鍔部１５、外周鍔部１８、およびポケット形成時に抜け止め部１７ａ，１７ｂとなる部分を形成する。最後に、打ち抜き加工によって、ころ保持部１６の厚み方向に貫通するポケット１７を形成する。このとき、ポケット１７は、一つずつ加工してもよいが、全てのポケット１７を同時に加工することにより、加工時間を短縮できると共に、加工精度を向上することができる。

上記の方法によって製造された保持器１３には、硬度等の所定の機械的性質を得るために、軟窒化処理または浸炭焼入、焼戻し等の熱処理が施される。なお、上記に示した保持器１３の加工は加工部分に潤滑油を供給しながら行うので、熱処理の前に保持器１３の表面に付着した潤滑油の洗浄および乾燥を行っておくことが望ましい。

なお、上記の実施形態におけるスラストころ軸受１１は、転動体として円筒ころを採用した例を示したが、これに限ることなく、この発明はスラスト針状ころ軸受にも適用することができる。スラスト針状ころ軸受は厚み方向寸法が小さいので、支持部分の軸方向寸法を削減するのに有効である。

また、上記の実施形態におけるスラストころ軸受１１は、ころ１２と保持器１３とからなるケージ＆ローラタイプの軸受の例を示したが、これに限ることなく、軸方向の一方または両方を覆う軌道輪をさらに備えるものであってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸を支持するスラストころ軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の平面図である。図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１のスラストころ軸受の寸法関係を示す図である。図１のスラストころ軸受を軸に組み込んだ状態の部分拡大図である。従来のスラストころ軸受の平面図である。図５のＶＩ−ＶＩにおける断面図である。図５のスラストころ軸受を軸に組み込んだ状態の部分拡大図である。

符号の説明

１１，１０１スラストころ軸受、１２，１０２ころ、１３，１０３保持器、１４穴、１５内周鍔部、１５ａ円筒部、１５ｂ，１５ｃ屈曲部、１５ｄ，１５ｅ壁面、１６ころ保持部、１７ポケット、１７ａ，１７ｂ抜け止め部、１７ｃ傾斜部、１８外周鍔部、１０３ａ端面、１０３ｂ端角部、２１，１０４軸、２１ａ，１０４ａ段差部、２１ｂ，１０４ｂ隅Ｒ部。

Claims

複数のころと、
中央に穴が形成されている円板形状の部材で、前記ころを収容する複数のポケットを有して径方向に延在するころ保持部、および前記ころ保持部の内周に位置する内周鍔部を含む保持器とを備え、
前記内周鍔部は、
前記穴に対面して厚み方向に直線的に延びる円筒部と、
前記円筒部の軸方向両端部から所定の曲率を持って径方向外側に屈曲する第１および第２屈曲部とを有する、スラストころ軸受。
前記保持器の板厚をｔ、前記第１屈曲部の曲率半径をＲ_１、前記第２屈曲部の曲率半径をＲ_２とすると、
ｔ＜Ｒ_１，ｔ＜Ｒ_２
の関係を満たす、請求項１に記載のスラストころ軸受。
前記円筒部の長さをＬとすると、
Ｌ≧０．４ｍｍ
を満たす、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
前記保持器は、前記第２屈曲部から径方向外側に延びて、先端が前記保持器の厚み方向内側に屈曲する壁面をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載のスラストころ軸受。