JP2008064243A - ころおよびスラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受機能を向上することができるころを提供する。
【解決手段】ころ１１には、浸炭窒化処理が施されており、ころ１１の外径面１３に設けられたフルクラウニングは、第一のクラウニング１４ａと、第二のクラウニング１４ｂと、第三のクラウニング１４ｃとを含む。ころ１１の転動軸心方向の長さがころ１１の径方向の長さの２倍以下である場合には、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における第一のクラウニング１４ａの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における第二のクラウニング１４ｂの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における第三のクラウニング１４ｃの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。
【選択図】図１

Description

この発明は、ころおよびスラストころ軸受に関するものである。

回転軸を支持するころ軸受において、スラスト荷重が負荷される場合には、スラストころ軸受が使用される。カーエアコン用コンプレッサや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及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は、近年の省燃費化や小型化、高出力化の要求により、高速回転、希薄潤滑環境等、過酷な使用環境下でも使用に耐えうる特性が要求される。過酷な使用環境に耐えうるスラストころ軸受が、特許３６０４４５８（特許文献１）や特許３６６１１３３（特許文献２）に開示されている。
特許３６０４４５８（段落番号００１８、図３） 特許３６６１１３３（段落番号００２０〜００２１、図１、図２）

特許文献１によると、スラストころ軸受は、ころおよびレース（軌道輪）を有する。ころの転動軸心方向の外周面には、曲率の異なる第一および第二のクラウニングが設けられている。こうすることにより、軌道輪の撓みに応じて、接触面圧を小さくし、過大負荷の発生を抑制して、軸受機能の安定化および寿命の向上を図っている。しかし、ころの径方向の長さところの転動軸心方向の長さとの関係が不明であり、ころのサイズに応じて、最適なクラウニングを形成することができない。

ここで、特許文献２に開示のスラスト針状ころ軸受に含まれるころは、ころの径方向の長さところの転動軸心方向の長さの比が１．２〜２．０であって、軌道面との接触長さがころの転動軸心方向の長さの３／４以下となるようにクラウニングが設けられている。こうすることにより、ころの姿勢を安定させ、寿命の向上等を図ることにしている。

しかし、ころに設けられるクラウニングは部分クラウニングであり、ころの転動軸心方向にクラウニングが設けられていない部分もある。そうすると、上記した過酷な使用環境下において、種々の不具合を生じるおそれがある。

この発明の目的は、軸受機能を向上することができるころを提供することである。

この発明の他の目的は、軸受機能を向上したスラストころ軸受を提供することである。

この発明に係るころは、外径面にフルクラウニングが設けられている。ころには、浸炭窒化処理が施されている。フルクラウニングは、ころの転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニングと、第一のクラウニングに連なるように第一のクラウニングの両端面側に設けられる第二のクラウニングと、第二のクラウニングに連なるように第二のクラウニングの両端面側に設けられる第三のクラウニングとを含む。ここで、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下である場合には、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における第一のクラウニングの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における第二のクラウニングの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における第三のクラウニングの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。また、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの２２％の位置における第一のクラウニングの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１６％の位置における第二のクラウニングの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１２％の位置における第三のクラウニングの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である。

このようなころは、サイズに応じて、負荷される荷重を適切に受けることができる。具体的には、ころの転動軸心方向の長さところの径方向の長さの比に応じて、比較的小さな荷重を受ける場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニングで荷重を受けることができる。また、比較的大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが小さい場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニングおよびやや大きい曲率半径の第二のクラウニングで荷重を受けることができる。さらに大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが大きい場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニング、やや大きい曲率半径の第二のクラウニングおよび小さい曲率半径の第三のクラウニングで荷重を受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる各クラウニングで適切に荷重を受けることができる。

また、浸炭窒化処理が施されているため、強度や靭性等を向上させることができる。

したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減等を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。

この発明の他の局面においては、スラストころ軸受は、上記したころと、中央に穴が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケット、およびポケットの径方向外側の壁面の径方向外側に位置し、円板の外周に沿って軸方向に延びる外周鍔部を含む保持器とを備える。ころは、端面に転動軸心方向に膨出した曲面を有する。外周鍔部は、径方向内側の壁面にころの端面を案内する案内面を有する。

上記構成のスラストころ軸受は、軸受回転時にころの端面に形成された曲面の頂上と、外周鍔部に設けられた案内面とが接触する。ここで、ころの端面の周速は、ころの回転軸心（ころ径の中心）が最も小さく、径方向外側に向かって大きくなる。そこで、曲面の頂上ところの回転軸心とを一致させることによって、ころ端面と保持器案内面との接触部分のＰＶ値を低下させることができ、接触部分の摩耗を有効に抑制することができる。なお、「ＰＶ値」とは、ころ端面と保持器案内面との接触面圧Ｐ（ＭＰａ）と、すべり速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）とを乗じた値を指す。

また、上記構成の保持器は、曲げ加工によって保持器の形状を形成した後にポケットの打ち抜き加工を行うことができるので、高精度の加工が行いやすい。その結果、製造コストを低減したスラストころ軸受を得ることができる。

好ましくは、ポケットの径方向外側の壁面は、中央が径方向外側に膨出する曲面を含み、外周鍔部の径方向内側の壁面は、複数のポケットそれぞれの径方向外側の壁面に形成された曲面の頂上に接する円上から軸方向に立ち上がってころの端面を案内する案内面を含む。

このように構成することによっても、軸受回転時にころの端面に形成された曲面の頂上と外周鍔部の径方向内側の壁面に形成された案内面とが接触する。したがって、ころ端面と保持器案内面との接触部分のＰＶ値を低下させることができ、接触部分の摩耗を有効に抑制することができる。

さらに好ましくは、外周鍔部は、径方向内側の壁面にころの端面を案内する案内面を有し、外周鍔部からポケットに至る領域には、外周鍔部からポケットの径方向外側の壁面に向けて傾斜する傾斜面が設けられている。

このように構成することによっても、軸受回転時にころの端面に形成された曲面の頂上と外周鍔部の径方向内側の壁面に形成された案内面とが接触する。したがって、ころ端面と保持器案内面との接触部分のＰＶ値を低下させることができ、接触部分の摩耗を有効に抑制することができる。

また、傾斜面を設けたことによって、外周鍔部からポケットに至る領域を大きくしてもころの端面がポケットの径方向外側の壁面に接触するのを防止することができる。その結果、製造コストを低減したスラストころ軸受を得ることができる。

さらに好ましくは、ポケットは、ころの転動面に対面する壁面にころのポケットからの脱落を防止する複数の抜け止め部と、隣接する抜け止め部の間にころの転動面を案内する複数の案内部とを有し、ポケットの径方向外側の壁面から複数の案内部のうちの径方向外側に位置する案内部までの距離をＬ_１４、ポケットの径方向内側の壁面から複数の案内部のうちの径方向内側に位置する案内部までの距離をＬ_１６とすると、Ｌ_１４＞Ｌ_１６を満たす。

上記構成のように、案内部を径方向内側に移動させたことにより、ころの径方向外側を向く端面の動きが自由になる。その結果、ポケットの径方向外側の端面との接触部分の発熱量が低下し、高速回転、希薄潤滑環境等、過酷な使用環境下において長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。

このようなころは、サイズに応じて、負荷される荷重を適切に受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる各クラウニングで適切に荷重を受けることができる。また、浸炭窒化処理が施されているため、強度や靭性等を向上させることができる。したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。

また、この発明に係るスラストころ軸受によれば、寿命や静粛性の向上を図ることができると共に、トルクの軽減も図ることができ、軸受機能を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であるころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図である。ころ１１の転動軸心方向の長さＬｗは、ころ１１の径方向の長さＤｗの２倍以下である。すなわち、Ｌｗ／Ｄｗ≦２の関係を有する。

図１を参照して、ころ１１は、転動軸心方向の両端に位置する両端面１２ａ、１２ｂと、転動面となる外径面１３を有する。ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂは、Ｆ端面、すなわち、平らな端面である。

外径面１３には、フルクラウニングが設けられている。フルクラウニングとは、ころ１１の面取り部を除いた転動軸心方向の全域に対して、クラウニングが設けられた形状をいう。フルクラウニングは、ころ１１の転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニング１４ａと、第一のクラウニング１４ａに連なるように第一のクラウニング１４ａの両端面１２ａ、１２ｂ側に設けられる第二のクラウニング１４ｂと、第二のクラウニング１４ｂに連なるように第二のクラウニング１４ｂの両端面１２ａ、１２ｂ側に設けられる第三のクラウニング１４ｃとを含む。すなわち、第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃは、滑らかに連なるように設けられている。

ここで、ころの転動軸心方向の長さＬｗの３２％を長さＬ１とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ１の位置における第一のクラウニング１４ａの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第一のクラウニング１４ａは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの３２％の位置における曲率半径Ｒ１が、Ｒ５５１〜Ｒ１０００となるように設けられている。

また、ころの転動軸心方向の長さＬｗの２３％を長さＬ２とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ２の位置における第二のクラウニング１４ｂの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第二のクラウニング１４ｂは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの２３％の位置における曲率半径Ｒ２が、Ｒ３２１〜Ｒ５５０となるように設けられている。

また、ころの転動軸心方向の長さＬｗの１５％を長さＬ３とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ３の位置における第三のクラウニング１４ｃの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第三のクラウニング１４ｃは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの１５％の位置における曲率半径Ｒ３が、Ｒ２００〜Ｒ３２０となるように設けられている。

このように構成することにより、ころ１１は、負荷される荷重を適切に受けることができる。具体的には、比較的小さな荷重を受ける場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａで荷重を受けることができる。また、比較的大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが小さい場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａおよびやや大きい曲率半径Ｒ２の第二のクラウニング１４ｂで荷重を受けることができる。さらに大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが大きい場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａ、やや大きい曲率半径Ｒ２の第二のクラウニング１４ｂおよび小さい曲率半径Ｒ３の第三のクラウニング１４ｃで荷重を受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃで適切に荷重を受けることができる。

ここで、一方の端面１２ａからころ１１の外径面１３の頂点１５までのころ１１の転動軸心方向の長さをａとし、他方の端面１２ｂからころ１１の外径面１３の頂点１５までのころ１１の転動軸心方向の長さをｂとすると、その長さの差｜ａ−ｂ｜を、ころの転動軸心方向の長さＬｗの４％以下とする。こうすることにより、双方の端面１２ａ、１２ｂ側に設けられた左右の第一、第二および第三のクラウニング１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対し、ころ１１に負荷された荷重をほぼ均等に分配して受けることができる。したがって、ころ１１の挙動を安定させることができる。

また、第一、第二および第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃが設けられた部分でのころ１１の真円度を、それぞれ１．５μｍ以下とすることが好ましい。さらに、一方の端面１２ａ側に設けられたクラウニングと、他方の端面１２ｂ側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下とすることが好ましい。このように構成することにより、さらに軸受機能の向上を図ることができる。なお、クラウニング量とは、ころ１１の外径面１３の頂点１５において、ころ１１の転動軸心と平行に仮想の直線を引き、その仮想直線から上記した左右の第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃまでのＬ１、Ｌ２、Ｌ３の位置におけるそれぞれの最短の長さをいう。

図２は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満のころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図であり、図１に対応する。ころ１６の転動軸心方向の長さＬｗ’は、ころ１６の径方向の長さＤｗ’の２倍よりも長く３倍未満である。すなわち、２＜Ｌｗ’／Ｄｗ’＜３の関係を有する。

図２を参照して、上記したころ１１と同様、ころ１６の外径面１８には、フルクラウニングが設けられている。フルクラウニングは、ころ１６の転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニング１９ａと、第一のクラウニング１９ａに連なるように第一のクラウニング１９ａの両端面１７ａ、１７ｂ側に設けられる第二のクラウニング１９ｂと、第二のクラウニング１９ｂに連なるように第二のクラウニング１９ｂの両端面１７ａ、１７ｂ側に設けられる第三のクラウニング１９ｃとを含む。第一〜第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃは、滑らかに連なるように設けられている。

ここで、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の２２％を長さＬ４とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ４の位置における第一のクラウニング１９ａの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第一のクラウニング１９ａは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の２２％の位置における曲率半径Ｒ４が、Ｒ５６１〜Ｒ６７０となるように設けられている。

また、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１６％を長さＬ５とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ５の位置における第二のクラウニング１９ｂの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第二のクラウニング１９ｂは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１６％の位置における曲率半径Ｒ５が、Ｒ４２１〜Ｒ５６０となるように設けられている。

また、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１２％を長さＬ６とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ６の位置における第三のクラウニング１９ｃの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第三のクラウニング１９ｃは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１２％の位置における曲率半径Ｒ６が、Ｒ３１０〜Ｒ４２０となるように設けられている。

このように構成することにより、上記したころ１１と同様に、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満であるころ１６は、負荷される荷重を適切に受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる第一〜第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃで適切に荷重を受けることができる。

また、一方の端面１７ａからころ１６の外径面１８の頂点２０までのころ１６の転動軸心方向の長さをａ’とし、他方の端面１７ｂからころ１６の外径面１８の頂点２０までのころ１６の転動軸心方向の長さをｂ’とすると、その長さの差｜ａ’−ｂ’｜を、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の３％以下とする。こうすることにより、双方の端面１７ａ、１７ｂ側に設けられた左右のクラウニングに対し、ころ１６に負荷された荷重をほぼ均等に分配して受けることができる。したがって、ころ１６の挙動を安定させることができる。

また、この場合も同様に、第一、第二および第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃが設けられた部分でのころ１６の真円度を、それぞれ１．５μｍ以下とすることが好ましい。さらに、一方の端面１７ａ側に設けられたクラウニングと、他方の端面１７ｂ側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下とすることが好ましい。

次に、上記した構成のころを含むスラストころ軸受と、従来のころを含むスラストころ軸受との寿命試験、音響試験およびトルク試験を行った。寿命試験、音響試験においては、実施例および比較例のすべてについて、ころの外径面にフルクラウニングが設けられたころを使用している。また、トルク試験においては、寿命試験および音響試験に用いたころ、すなわち、ころの外径面にフルクラウニングが設けられたころ以外に、比較例の追加として、ころの外径面に部分クラウニングが設けられたころについても試験している。表１および表２は、実施例１、２と比較例１〜８の構成を示す。表１において示す実施例１および比較例１〜４は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であるころである。また、表２において示す実施例２および比較例５〜８は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満であるころである。なお、以下の評価試験に関して、用いた軸受サイズについては、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下の場合は、内径φ４１ｍｍ×外径φ５５．６ｍｍ×幅（ころの径方向の長さ）３ｍｍとし、ころの本数を３２本とする。また、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満の場合は、内径φ４１ｍｍ×外径φ６０．４ｍｍ×幅（ころの径方向の長さ）３ｍｍとし、ころの本数を３２本とする。なお、以下の表中、「ころ長さ」とは、「ころの転動軸心方向の長さ」を示す。

次に、寿命試験の試験条件を表３に、試験結果を表４および表５に示す。なお、寿命試験の試験結果については、実施例１、２の寿命を１とした寿命比で示している。

表１〜表５を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例５とを比較すると、比較例１の寿命は、０．７１、比較例５の寿命は、０．６４であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例１、５は、実施例１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれているため、ころの挙動が安定しない。そうすると、ころがスキューしやすくなり、ころの滑りが生じてしまう。したがって、油膜切れを引き起こし、金属接触となって接触部が発熱し、表面損傷や表面起点型の剥離が発生したためである。

実施例１と比較例２、実施例２と比較例６とを比較すると、比較例２の寿命は、０．８３、比較例６の寿命は、０．８８であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例２、６は、実施例１、２に対して、各クラウニングの真円度の値が大きい。各クラウニングの真円度の値が大きいと、ころの転動方向の回転が不安定となる。したがって、ころの挙動が安定せず、円滑に回転することができないためである。また、局部的に接触している部分が増加するため、局部的に接触面圧が高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。

実施例１と比較例３、実施例２と比較例７とを比較すると、比較例３の寿命は、０．３６、比較例７の寿命は、０．２９であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例３、７は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定となり、さらに、全体的に接触面圧が高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。

実施例１と比較例４、実施例２と比較例８とを比較すると、比較例４の寿命は、０．２２、比較例８の寿命は、０．１４であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例４、８は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。そうすると、全体的に接触面圧が低くなるが、エッジロードが発生する。したがって、局部的に接触面圧は高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。また、スキューにより、ころの滑りが発生しやすくなる。したがって、油膜切れを引き起こし、金属接触となって接触部が発熱し、表面損傷や表面起点型の剥離が発生したためである。

上記より、比較例１〜４に対して実施例１の方が寿命が長く、比較例５〜８に対して、実施例２の方が寿命が長い。

次に、音響試験の試験条件を表６に、試験結果を表７および表８に示す。また、音響試験の試験結果については、音響値は、試験回数を１０回とした場合の平均値である。

表６〜表８を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例５とを比較すると、実施例１の音響値は、６５．２ｄＢＡであるのに対して、比較例１の音響値は、７２．６ｄＢＡであり、実施例２の音響値は、６６．０ｄＢＡであるのに対して、比較例５の音響値は、７２．３ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例１、５は、実施例１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれている。したがって、ころの挙動が安定しないためである。

実施例１と比較例２、実施例２と比較例６とを比較すると、比較例２の音響値は、７６．２ｄＢＡ、比較例６の音響値は、７７．４ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例２、６は、実施例１、２に対して、各クラウニングの真円度の値が大きい。各クラウニングの真円度の値が大きいと、ころの転動方向の回転が不安定となる。したがって、ころの挙動が安定せず、円滑に回転することができないためである。

実施例１と比較例３、実施例２と比較例７とを比較すると、比較例３の音響値は、７１．９ｄＢＡ、比較例７の音響値は、７１．０ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例３、７は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定であるためである。

実施例１と比較例４、実施例２と比較例８とを比較すると、比較例４の音響値は、６５．３ｄＢＡ、比較例８の音響値は、６６．０ｄＢＡであり、いずれも実施例１、２と同程度である。これには、以下の理由が考えられる。比較例４、８は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。したがって、ころの挙動が安定しているためである。

上記より、比較例１〜３に対して、実施例１の音響値の方が低く、比較例５〜７に対して、実施例２の音響値の方が低い。

次に、トルク試験の試験条件を表９に、試験結果を表１０および表１１に示す。また、トルク試験の試験結果については、実施例１、２の回転トルクを１とした回転トルク比で示している。また、比較例９として、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であって、部分クラウニングが設けられた部分クラウニングころ、比較例１０として、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満であって、部分クラウニングが設けられた部分クラウニングころを示している。

表９〜表１１を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例５とを比較すると、比較例１の回転トルクは、１．４、比較例５の回転トルクは、１．４であり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例１、５は、実施例１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれているため、ころの挙動が安定しない。したがって、ころがスキューしやすくなり、ころの滑りが生じてしまうためである。

実施例１と比較例２、実施例２と比較例６とを比較すると、比較例２の回転トルクは、１．０、比較例６の回転トルクは、１．０であり、いずれも実施例１、２と同程度である。これには、以下の理由が考えられる。比較例２、６は、実施例１、２に対して、各クラウニングの真円度が大きい。各クラウニングの真円度が大きいと、ころの挙動は安定しないが、ころの転動方向の回転が不安定となるだけで、ころの滑りが生じることはないためである。

実施例１と比較例３、実施例２と比較例７とを比較すると、比較例３の回転トルクは、１．１、比較例７の回転トルクは、１．１となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例３、７は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定となり、さらに、全体的に接触面圧が高くなり、弾性ヒステリシス損失が大きくなるためである。

実施例１と比較例４、実施例２と比較例８とを比較すると、比較例４の回転トルクは、１．７、比較例８の回転トルクは、１．９となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例４、８は、実施例１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。したがって、ころのスキューにより、ころの滑りが発生しやすくなり、ころの滑りおよびころの滑りによる転がり粘性抵抗が大きくなるためである。

実施例１と比較例９、実施例２と比較例１０とを比較すると、比較例９は、２．５、比較例１０は、３．２となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較例９、１０は、実施例１、２と比べて、有効接触長さが長い。したがって、スキューしやすく、ころの滑りが大きいためである。また、ころの挙動の安定度に関わらず、転がり粘性抵抗が高いためである。

上記より、比較例１、３、４、９に対して実施例１の方がトルクが低く、比較例５、７、８、１０に対して、実施例２の方がトルクが低い。

以上より、スラストころ軸受に含まれるころを、上記のように構成することにより、寿命や静粛性を向上し、トルクを軽減させることができる。

なお、上記したころは、浸炭窒化処理を行うことにより、長寿命等を実現することができる。ころを８４０℃で２〜３時間浸炭窒化処理し、２３０℃で焼戻した後、上記したようにころにフルクラウニングを設ける。こうすることにより、ころの表層（表面から０．０５ｍｍまで）における残留オーステナイト量を、全体の１５％〜３５％とすることができる。したがって、強度や靭性等を向上させることができ、長寿命を実現して、さらに軸受機能を向上させることができる。

なお、スラストころ軸受に含まれ、上記したころを保持する保持器については、様々な構成のものが適用される。ここで、保持器の外周鍔部は、径方向内側の壁面にころの端面を案内する案内面を有するタイプの保持器であることが好ましい。

図３および図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２１を説明する。なお、図３はこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受２１の平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。

スラストころ軸受２１は、ころの外径面に上記したフルクラウニングを設けた複数のころ２２と、隣接するころ２２の間隔を保持する保持器２３とを備えるケージ＆ローラタイプの軸受であって、主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。

ころ２２は、円筒形状の転動面と、両端面に転動軸心方向に膨出した曲面を有する端面とを有する円筒ころである。端面形状は、ＪＩＳ規格（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：Ｂ １５０６）で規定されるＡ端面、またはＡＲ端面であって、端面に形成された曲面の頂上はころ２２の回転軸心と一致する。

保持器２３は、中央に穴２４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、穴２４の外周に沿って形成される内周鍔部２５と、保持器２３の外周に沿って形成される外周鍔部２８と、内周鍔部２５および外周鍔部２８の間にころ２２を収容する複数のポケット２７が形成されて径方向に延在する柱部２６とを有する。

内周鍔部２５は、保持器２３の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成されている。また、内周鍔部２５の穴２４に対面する壁面は、回転軸に組み込まれたときに軸をガイドするガイド面２５ａとして機能する。なお、この発明において、内周鍔部２５は必須の構成要素ではないが、内周鍔部２５を設けることによって、保持器２３の剛性が向上する。

柱部２６は、保持器２３の厚み方向に屈曲しながら径方向に延在し、厚み方向に貫通する複数のポケット２７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２７は、ころ２２の外形に沿う矩形形状であって、ポケット２７のころ２２の転動面に対面する壁面は、保持器２３の厚み方向一方側の径方向中央部にころ２２の軸方向一方側への抜けを防止する第１抜け止め部２７ａと、保持器２３の厚み方向他方側の径方向両端部にころ２２の軸方向他方側への抜けを防止する第２抜け止め部２７ｂと、第１および第２抜け止め部２７ａ，２７ｂを連結する傾斜部２７ｃとを有する。

第１および第２抜け止め部２７ａ，２７ｂは、ポケット２７の長手方向一方側の壁面から他方側の壁面に向かって突出し、ころ２２の転動面と当接して、保持器２３の軸方向の変位を規制する。

外周鍔部２８は、ポケット２７の径方向外側の壁面２７ｄのさらに径方向外側に位置し、内周鍔部２５と同様に保持器２３の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成されている。外周鍔部２８を設けることによっても保持器２３の剛性が向上する。さらに、外周鍔部２８の径方向内側の壁面には、ころ２２の端面を案内する案内面２８ａが形成されている。

次に、図５および図６を参照して、ころ２２の端面と外周鍔部２８に設けられた案内面２８ａとの関係について説明する。なお、図５は図４のＰ部の拡大図であってころ２２の端面と案内面２８ａとが接触していない状態を示す図、図６は図４のＰ部の拡大図であってころ２２の端面と案内面２８ａとが接触している状態を示す図である。また、両図とも上段は平面図、下段は側断面図を示す。

まず、図５を参照して、ポケット２７の長手方向の長さは、ころ２２のころ長さより僅かに長いので、軸受停止時においては、ころ２２の径方向外側の端面と外周鍔部２８の案内面２８ａとは接触していない場合がある。

案内面２８ａは、外周鍔部２８の径方向内側の壁面のうち、両端の折り曲げ部分を除いた軸受回転軸線の方向に延びる円筒部分を指し、その軸方向長さをＬ_１１、ころ２２のころ径をＤとすると、Ｌ_１１／Ｄ＞０．３を満たすように設定する。

保持器２３は、ポケット２７に第１および第２抜け止め部２７ａ，２７ｂを設けることによってころ案内となる。そのため、案内面２８ａの軸方向長さＬ_１１が短いと、保持器２３が軸方向に偏ったときにころ２２の端面が案内面２８ａから外れる恐れがある。そこで、案内面２８ａの軸方向長さＬ_１１を保持器２３の軸方向の変位量より長く設定することにより、軸受回転時にころ２２の端面が案内面２８ａに常に接触した状態とすることができる。なお、保持器２３の軸方向の変位量は、抜け止め部２７ａ，２７ｂの突出量によって調整することができる。

一方、ころ２２の転動面がスラストころ軸受２１の厚み方向両側の軌道面と接触するためには、保持器２３の厚み寸法Ｌ_０がころ径Ｄより小さいことが必要となる。また、プレス加工で製造される保持器２３においては、案内面２８ａの両端の折り曲げ部分をなくすことは困難である。したがって、案内面２８ａの軸方向長さＬ_１１は、Ｌ_１１＜Ｌ_０＜Ｄを満たす範囲内で設定する必要がある。

また、保持器２３をころ案内とすることによって、保持器２３の厚み方向の壁面と軌道面とが非接触となるので、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２３の厚み方向の壁面と軌道面との間の通油性が向上する。これにより、軸受回転時に生じる発熱量を低減することが可能となる。

次に、図６を参照して、ころ２２は、スラストころ軸受２１の回転に伴う遠心力によって径方向外側に移動する。このとき、ころ２２の端面は、外周鍔部２８に設けられた案内面２８ａとのみ接触し、ポケット２７の径方向外側の壁面２７ｄとは接触しない。具体的には、ころ２２の端面に設けられた曲面の頂上と案内面２８ａとが接触する。

ここで、ころ２２の端面の周速は、ころ２２の回転軸心（ころ径の中心）が最も小さく、径方向外側に向かって大きくなる。したがって、ころ径の中心に一致する曲面の頂上と案内面２８ａとを接触させることによって、接触部分の摩耗を効果的に抑制することができる。

また、ころ２２の端面と案内面２８ａとの接触部分の摩耗をさらに効果的に抑制する方法として、案内面２８ａの表面粗さＲａをＲａ＜２μｍを満たすように設定する。同様に、ころ２２の端面の表面粗さも上記範囲内とすることが望ましい。

次に、上記構成の保持器２３の製造方法を説明する。保持器２３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２４を形成する。次に、曲げ加工によって、内周鍔部２５、外周鍔部２８、およびころ保持部となる柱部２６となる部分を形成する。その後、打ち抜き加工によって、保持器２３の厚み方向に貫通するポケット２７、および第１および第２抜け止め部２７ａ，２７ｂを形成する。このとき、ポケット２７は、一つずつ加工してもよいが、全てのポケット２７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。最後に、案内面２８ａに研削加工を施して表面粗さを所定値以下にする。

上記の方法によって製造された保持器２３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２３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２３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。

上記の製造工程のように外周鍔部２８の曲げ加工の後にポケット２７の打ち抜き加工を行うことにより、ポケット２７の加工精度が向上する。これにより、ポケット２７に収容されるころ２２がスムーズに回転することができる。

なお、上記の保持器２３の製造方法において、案内面２８ａの表面粗さを所定値以下にする方法として研削加工の例を示したが、これに限ることなく、他の方法を採用してもよい。例えば、バレル処理であってもよい。または、外周鍔部２８を形成する際に使用するパンチとダイスとの間の隙間を、保持器２３の板厚より２％〜３％程度小さくしてしごき加工することにより、外周鍔部２８の形成と同時に案内面２８ａの表面粗さを上記範囲内とすることができる。

ただし、上記の順序で加工を行うためには、ポケット２７の径方向外側の壁面２７ｄが、外周鍔部２８の径方向内側の壁面からある程度離れている必要がある。具体的には、ポケット２７の径方向外側の壁面２７ｄの外周鍔部２８の径方向内側の壁面からの突出量δ_１が２０μｍ〜４０μｍ程度必要である。そこで、突出量δ_１をこの範囲内とした場合でもころ２２の端面とポケット２７の径方向外側の壁面とが接触しないように、ころ２２のころ径、端面の曲率半径、保持器２３の軸方向への変位量等を設定する必要がある。

上記構成とすることにより、ころ２２と案内面２８ａとの接触部分の摩耗を抑制し、軸受回転時の発熱量を低下させることにより、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高速回転、希薄潤滑環境等、過酷な使用環境下において、耐久性に優れ、かつ信頼性の高いスラストころ軸受２１を得ることができる。

また、ポケットは、ころの外形に沿う略矩形形状であって、径方向外側の壁面は中央が径方向外側に膨出する曲面を含んでもよい。

図７および図８を参照して、ころ３２の端面と外周鍔部３８に設けられた案内面３８ａとの関係について説明する。なお、図７は、図３におけるＱ部に相当する部分の拡大図、図８は、図４におけるＰ部に相当する部分の拡大図である。

まず、図７を参照して、外周鍔部３８は、保持器３３の外周に沿って設けられており、内周鍔部と同様に保持器３３の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成されている。外周鍔部３８を設けることによっても保持器３３の剛性が向上する。さらに、外周鍔部３８の径方向内側の壁面は、複数のポケット３７それぞれの曲面の頂上に外接する円上から軸方向に立ち上がってころ３２の端面を案内する案内面３８ａが形成されている。

ポケット３７の径方向外側の壁面３７ｄと案内面３８ａを含む外周鍔部３８の径方向内側の壁面とは、壁面３７ｄの曲面の頂上で接している。また、外周鍔部３８に形成された案内面３８ａの曲率半径をＲ_１１、ポケット３７の径方向外側の壁面３７ｄに形成された曲面の曲率半径をＲ_１２、ころ３２の端面に形成された曲面の曲率半径をＲ_１３とすると、Ｒ_１１＞Ｒ_１２＞Ｒ_１３を満たすように設定する。なお、（Ｒ_１１−１０ｍｍ）＜Ｒ_１２＜Ｒ_１１を満たすように設定するのがさらに望ましい。

したがって、外周鍔部３８の径方向内側の壁面を基準として、ポケット３７の径方向内側の壁面３７ｄの中央部の突出量は限りなく小さくなり、両端部に近づくにつれて突出量が大きくなっている。

次に、図８を参照して、ころ３２は、スラストころ軸受３１の回転に伴う遠心力によって径方向外側に移動する。このとき、ころ３２の端面は、外周鍔部３８に設けられた案内面３８ａとのみ接触し、ポケット３７の径方向外側の壁面３７ｄとは接触しない。

具体的には、ころ３２の端面に設けられた曲面の頂上と案内面３８ａとが接触する。このとき、ころ３２の端面に形成された曲面の曲率半径Ｒ_１３をポケット３７の径方向外側の壁面３７ｄに形成された曲面の曲率半径Ｒ_１２より小さく（Ｒ_１２＞Ｒ_１３）設定しているので、ころ３２の端面が壁面３７ｄの案内面３８ａから突出する部分に接触することがない。

ここで、上記したように、ころ３２の端面の周速は、ころ３２の転動軸心（ころ径の中心）が最も小さく、径方向外側に向かって大きくなる。したがって、ころ径の中心に一致する曲面の頂上と案内面３８ａとを接触させることによって、接触部分の摩耗を効果的に抑制することができる。

さらに、案内面３８ａの軸方向長さをＬ_１２、ころ３２のころ径をＤとすると、Ｌ_１２／Ｄ＞０．３を満たすように設定する。なお、案内面３８ａとは、外周鍔部３８の径方向内側の壁面のうち、図８中の上側の折り曲げ部分を除いた軸受回転軸線方向に延びる円筒部分を指す。

一方、保持器３３は、ポケット３７に第１および第２抜け止め部を設けることによってころ案内となる。そのため、案内面３８ａの軸方向長さＬ_１２が短いと、保持器３３が軸方向に偏ったときにころ３２の端面が案内面３８ａから外れる恐れがある。

そこで、案内面３８ａの軸方向長さＬ_１２を保持器３３の軸方向の変位量より長く設定することにより、軸受回転時にころ３２の端面が案内面３８ａに常に接触した状態とすることができる。なお、保持器３３の軸方向の変位量は、抜け止め部の突出量によって調整することができる。

一方、ころ３２の転動面がスラストころ軸受３１の厚み方向両側の軌道面と接触するためには、保持器３３の厚み寸法Ｌ_０がころ径Ｄより小さいことが必要となる。また、プレス加工で製造される保持器３３においては、案内面３８ａの両端の折り曲げ部分をなくすことは困難である。したがって、案内面３８ａの軸方向長さＬ_１２は、Ｌ_１２＜Ｌ_０＜Ｄを満たす範囲内で設定する必要がある。

また、保持器３３をころ案内とすることによって、保持器３３の厚み方向の壁面と軌道面とが非接触となるので、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３３の厚み方向の壁面と軌道面との間の通油性が向上する。これにより、軸受回転時に生じる発熱量を低減することが可能となる。

また、外周鍔部からポケットに至る領域には、外周鍔部からポケットの径方向外側の壁面に向けて直線的に傾斜する傾斜面が設けるようにしてもよい。

図９および図１０を参照して、ころ４２の端面と外周鍔部４８に設けられた案内面４８ａとの関係について説明する。なお、図９は図３のＱ部および図４のＰ部の拡大図であってころ４２の端面と案内面４８ａとが接触していない状態を示す図、図１０は図３のＱ部および図４のＰ部の拡大図であってころ４２の端面と案内面４８ａとが接触している状態を示す図である。また、両図とも上段は平面図、下段は側断面図を示す。

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高出力化に伴って負荷容量の高いスラストころ軸受４１が求められている。スラストころ軸受４１の負荷容量を高める方法としては、例えば、ころ４２の本数を増やしたり、ころ４２の有効長さ（転動面の長さを指す）を長くしたりすることが考えられる。

しかし、スラストころ軸受４１の軸受サイズ（内外径、厚み寸法等）は、軸受の組み込みスペースによって決定される。また、ころ４２の本数を増やすためには、隣接するポケット４７の間の間隔を小さくする必要があるので、保持器４３の剛性を維持する観点からは安易なころ本数の増加は適切でない。

したがって、スラストころ軸受４１の負荷容量を高めるための現実的、かつ有効な方法としては、ころ長さを長くする方法がある。ただし、ころ４２のころ長さを長くすると、軸受回転時にころ４２の端面とポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄとが接触し、接触部分にドリリング摩耗が発生する恐れがある。また、後述する保持器４３の製造上の問題から、ポケット４７と外周鍔部４８との間にはある程度の隙間が必要である。

そこで、ころ４２の端面とポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄとが接触するのを防止する手段として、外周鍔部４８からポケット４７に至る領域には、外周鍔部４８からポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄに向けて直線的に傾斜する傾斜面４７ｅが設けられている。具体的には、案内面４８ａの根元部分から径方向内側に向けて所定長さの平端部が設けられており、そのさらに径方向内側にポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄに向けて徐々に板厚が薄くなる傾斜面４７ｅが設けられている。この傾斜面４７ｅを設けることにより、ころ４２のころ長さを長くした場合でも、ころ４２の端面とポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄとの最小隙間δ_２を、常にδ_２＞０の状態に維持することができる。なお、上述したように、案内面４８ａの軸方向長さＬ_１３は、Ｌ_１３＜Ｌ_０＜Ｄを満たす範囲内で設定する必要がある。

ただし、保持器４３の剛性を確保する観点から、保持器４３の板厚をｔ_０、ポケット４７の径方向外側の壁面４７ｄの厚み寸法をｔとすると、ｔ／ｔ_０＞１／３を満たし、かつ傾斜面４７ｅの案内面４８ａに対する傾斜角度θは、３０°≦θ≦６０°を満たすように設定する。

また、図１１を参照して、ポケット５７の径方向外側の壁面から２箇所の案内部５７ｃのうちの径方向外側に位置する案内部５７ｃまでの距離をＬ_１４、２箇所の案内部５７ｃの間の距離をＬ_１５、ポケット５７の径方向内側の壁面から２箇所の案内部５７ｃのうちの径方向内側に位置する案内部５７ｃまでの距離をＬ_１６とすると、Ｌ_１４＞Ｌ_１６を満たすように設定することにしてもよい。なお、上記の各距離は保持器５３の厚み方向中央部で測定したものである。すなわち、２箇所の第２抜け止め部５７ｂのうちの径方向外側に位置する第２抜け止め部５７ｂの長さを径方向内側に位置する第２抜け止め部５７ｂの長さより長く設定する。

上記構成のスラストころ軸受５１において、ころは、スラストころ軸受５１の回転に伴う遠心力によってポケット５７内を径方向外側に移動する。そこで、Ｌ_１４＞Ｌ_１６とすることによってころの径方向外側を向く端面の動きを自由にすることにより、ころとポケット５７との接触部分の発熱量が低下し、高速回転、希薄潤滑環境等、過酷な使用環境下においても長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。

また、保持器５３は、ポケット５７に第１および第２抜け止め部５７ａ，５７ｂを設けることによってころ案内となる。これにより、保持器５３の厚み方向の壁面と軌道面とが非接触となるので、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５３の厚み方向の壁面と軌道面との間の通油性が向上する。これにより、軸受回転時に生じる発熱量を低減することが可能となる。

なお、上記構成のスラストころ軸受５１は、鋼板を屈曲させて断面形状を略Ｗ形とした保持器を採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の形状とすることができる。

また、上記の各実施形態における保持器５３は、鋼板やアルミニウム合金をプレス加工して形成したものであってもよいし、樹脂材料を切削加工、又は、射出成形したものであってもよい。

また、上記の各実施形態におけるポケット５７には、軸方向中央部の１箇所に厚み方向一方側に偏在する第１抜け止め部５７ａと、軸方向両端部の２箇所に厚み方向他方側に偏在する第２抜け止め部５７ｂとを設けた例を示したが、これに限ることなく、ころの脱落を防止可能な任意の配置とすることができる。

次に、表１２〜表１５および図１２を参照して、この発明の効果を確認するために行った試験について説明する。表１２〜表１４は効果確認試験に使用したスラストころ軸受の寸法等を規定した表、表１５および図１２は効果確認試験の結果を示す。

まず、表１２〜表１４は、効果確認試験に使用したスラストころ軸受のころサイズ毎の、ポケット内での径方向外側の壁面から径方向外側に位置する案内部５７ｃまでの距離（Ｌ_１４）、２箇所に設けられた案内部５７ｃの間の距離（Ｌ_１５）、および径方向内側の壁面から径方向内側に位置する案内部５７ｃまでの距離を（Ｌ_１６）のポケット５７の径方向寸法に対する割合を規定したものである。

なお、表１２はこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受であって、Ｌ_１４＞Ｌ_１６に設定したスラストころ軸受（実施例３）、表１３は従来の一般的なスラストころ軸受であって、Ｌ_１４＝Ｌ_１６に設定したスラストころ軸受（従来例）、表１４は表１２に示すスラストころ軸受の比較例としてＬ_１４＜Ｌ_１６に設定したスラストころ軸受（比較例１１）をそれぞれ示す。また、従来の一般的なスラストころ軸受（Ｌ_１４＝Ｌ_１６）であって、表１３に対してＬ_１５を大きくしたスラストころ軸受（比較例１２）についても試験を行った。

なお、試験に使用するスラストころ軸受は、表１２〜表１４のうちのころサイズがφ３．０（ｍｍ）×７．８（ｍｍ）のもの、および同サイズの比較例１２である。また、試験条件としては、基本動定格荷重をＣ（ｋＮ）、軸受荷重をＰ（ｋＮ）とすると、Ｐ／Ｃ＝０．２の荷重を負荷した状態で、回転速度を１０００（ｒ／ｍｉｎ），３０００（ｒ／ｍｉｎ），５０００（ｒ／ｍｉｎ），７０００（ｒ／ｍｉｎ），９０００（ｒ／ｍｉｎ）と変化させた時の軸受近傍温度を測定した。さらに、潤滑剤としてはＡＴＦオイルを使用し、１００ｍｌ／ｍｉｎで強制循環とした。試験結果を表１５および図１２に示す。なお、表１５の温度は、各軸受（実施例３、従来例、比較例１１、比較例１２）について上記の試験を１０回行い、その結果の平均値を示している。

表１５および図１２を参照して、３０００（ｒ／ｍｉｎ）以上の試験においては実施例３の軸受近傍温度が最も低く、Ｌ_１４＜Ｌ_１６に設定した比較例１１の軸受近傍温度が最も高い。すなわち、案内部を径方向内側に移動させて、ころの径方向外側を向く端面の動きを自由にする程、ころとポケットとの接触部分の発熱量が低下することが確認された。

また、各回転速度域での軸受近傍温度の差（最高温度と最低温度との差）は、回転速度が１０００（ｒ／ｍｉｎ）での軸受近傍温度は１．８℃とほとんど差が無かったのに対し、３０００（ｒ／ｍｉｎ）では１０．７℃、５０００（ｒ／ｍｉｎ）では２３．１℃、７０００（ｒ／ｍｉｎ）では３７．５℃、９０００（ｒ／ｍｉｎ）では５５．７℃と、高速回転となるにつれて差が大きくなっている。すなわち、この発明は高速回転環境下でより有利な効果を奏することが確認された。

表１２および表１３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は、Ｌ_１４を従来のスラストころ軸受と比較して３．４％〜７．９％程度長く設定し、反対にＬ_１６を従来のスラストころ軸受と比較して３．４％〜７．９％程度短く設定する。これにより、案内部の位置を従来と比較して径方向内側に移動させることができる。

また、表１２に示したこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受は、Ｌ_１４をＬ_１６の１．２７倍〜１．７２倍とし、効果確認試験で使用したスラストころ軸受においては１．３１倍程度としている。この数値が小さ過ぎる（Ｌ_１４≒Ｌ_１６）と、この発明の効果を得ることが難しい。一方、この数値が大き過ぎる（Ｌ_１４＞＞Ｌ_１６）と、ころのポケット内での挙動が不安定となる。

また、表１２に示したこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受において、Ｌ_１５をポケットの径方向寸法に対して４０％〜４５％程度としたが、この数値が大きすぎると、Ｌ_１４を十分に大きくすることができず、この発明の効果を得ることが難しい。一方、この数値をこれ以上小さくすることは、抜け止め部の加工の観点から困難である。

また、上記の実施形態において、ころの端面に形成された曲面の頂上ところの回転軸心とが一致する例を示したが、曲面の頂上が回転軸心近傍の比較的周速の小さい場所に位置していれば、両者が厳密に一致していなくともこの発明の効果を得ることはできる。

また、上記の実施形態において、内周鍔部および外周鍔部は、保持器の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成された例を示したが、これに限ることなく、保持器の剛性を向上する任意の形状とすることが可能である。

また、上記の実施形態において、保持器をころ案内とした例を示したが、これに限ることなく、軌道面案内の保持器であってもよい。

また、上記の実施形態におけるスラストころ軸受は、ころと保持器とからなるケージ＆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。

この発明に係るころおよびスラストころ軸受は、寿命や静粛性が向上され、トルクの低減を図ることができるため、高速回転下において長寿命等が要求されるカーエアコン用コンプレッサや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及びハイブリッド自動車等に、有効に利用される。

ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であるころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図である。 ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満のころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図である。 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３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 図４のＰ部の拡大図であって、ころの端面と案内面とが非接触の状態を示す図である。 図４のＰ部の拡大図であって、ころの端面と案内面とが接触している状態を示す図である。 この発明の他の実施形態に係るスラストころ軸受であって、図３のＱ部に相当する部分の拡大図である。 図７に示すスラストころ軸受のうち、図４のＰ部に相当する部分の拡大図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るスラストころ軸受であって、図５に相当する部分を示す図である。 図９に示すスラストころ軸受のうち、図６に相当する部分を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るスラストころ軸受用保持器の案内部の位置を示す図である。 この発明の効果を確認するために実施した試験の結果を示す図である。

符号の説明

１１，１６，２２，３２，４２ ころ、１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂ 端面、１３，１８ 外径面、１４ａ，１９ａ 第一のクラウニング、１４ｂ，１９ｂ 第二のクラウニング、１４ｃ，１９ｃ 第三のクラウニング、１５，２０ 頂点、２１，３１，４１，５１ スラストころ軸受、２３，３３，４３，５３ 保持器、２４ 穴、２５ 内周鍔部、２５ａ ガイド面、２６ 柱部、２７，３７，４７，５７ ポケット、２７ａ，２７ｂ，５７ａ，５７ｂ 抜け止め部、２７ｃ，４７ｃ，５７ｃ 傾斜部、２７ｄ，３７ｄ，４７ｄ 壁面、２８，３８，４８ 外周鍔部、２８ａ，３８ａ，４８ａ 案内面、４７ｅ 傾斜面。

Claims (5)

1. 外径面にフルクラウニングが設けられたころであって、
   前記ころには、浸炭窒化処理が施されており、
   前記フルクラウニングは、前記ころの転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニングと、前記第一のクラウニングに連なるように前記第一のクラウニングの両端面側に設けられる第二のクラウニングと、前記第二のクラウニングに連なるように前記第二のクラウニングの両端面側に設けられる第三のクラウニングとを含み、
   前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍以下である場合には、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における前記第一のクラウニングの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における前記第二のクラウニングの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における前記第三のクラウニングの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０であり、
   前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの２２％の位置における前記第一のクラウニングの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１６％の位置における前記第二のクラウニングの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１２％の位置における前記第三のクラウニングの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である、ころ。
2. 請求項１に記載のころと、
   中央に穴が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケット、および前記ポケットの径方向外側の壁面の径方向外側に位置し、前記円板の外周に沿って軸方向に延びる外周鍔部を含む保持器とを備え、
   前記ころは、端面に転動軸心方向に膨出した曲面を有し、
   前記外周鍔部は、径方向内側の壁面に前記ころの端面を案内する案内面を有する、スラストころ軸受。
3. 前記ポケットの径方向外側の壁面は、中央が径方向外側に膨出する曲面を含み、
   前記外周鍔部の径方向内側の壁面は、複数の前記ポケットそれぞれの径方向外側の壁面に形成された前記曲面の頂上に接する円上から軸方向に立ち上がって前記ころの端面を案内する案内面を含む、請求項２に記載のスラストころ軸受。
4. 前記外周鍔部は、径方向内側の壁面に前記ころの端面を案内する案内面を有し、
   前記外周鍔部から前記ポケットに至る領域には、前記外周鍔部から前記ポケットの径方向外側の壁面に向けて傾斜する傾斜面が設けられている、請求項２または３に記載のスラストころ軸受。
5. 前記ポケットは、前記ころの転動面に対面する壁面に前記ころの前記ポケットからの脱落を防止する複数の抜け止め部と、隣接する前記抜け止め部の間に前記ころの転動面を案内する複数の案内部とを有し、
   前記ポケットの径方向外側の壁面から前記複数の案内部のうちの径方向外側に位置する案内部までの距離をＬ_１４、
   前記ポケットの径方向内側の壁面から前記複数の案内部のうちの径方向内側に位置する案内部までの距離をＬ_１６とすると、
   Ｌ_１４＞Ｌ_１６
   を満たす、請求項２〜４のいずれかに記載のスラストころ軸受。

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