JP2008082435A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程中で変形を生じにくく、剛性の高い軌道輪を有する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、複数のころ１２を保持する保持器１３と、円環状部材の厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する軌道面１４ｂ，１５ｂ、円環状部材の外径面および内径面のうちの一方側に厚み方向の軌道面１４ｂ，１５ｂ側に延びる円筒形状の鍔部１４ｃ，１５ｃ、および他方側に厚み方向の軌道面１４ｂ，１５ｂ側に屈曲する屈曲部１４ｅ，１５ｅを有する第１および第２軌道輪１４，１５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受に関するものである。

自動車のオートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用されるスラストころ軸受は、例えば、実開平７−１２６２７号公報（特許文献１）に記載されている。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、複数の針状ころ１０２と、針状ころ１０２を保持する保持器１０３と、複数の針状ころ１０２を保持器１０３の軸方向から挟持する一対の第１および第２軌道輪１０４，１０５とを備える。

第１軌道輪１０４は、厚み方向の一方側の壁面に針状ころ１０２と接触する第１軌道面１０４ａと、第１軌道面１０４ａの外縁部から軸方向に延びる外周鍔部１０４ｂと、外周鍔部１０４ｂの先端から径方向内側に突出する第１ステーキング１０４ｃとを有する。同様に第２軌道輪１０５は、第２軌道面１０５ａと、第２軌道面１０５ａの内縁部から軸方向に延びる内周鍔部１０５ｂと、内周鍔部１０５ｂの先端から径方向外側に突出する第２ステーキング１０５ｃとを有する。

上記構成のスラストころ軸受１０１は、第１および第２ステーキング１０４ｃ，１０５ｃが保持器１０３の周縁部と係合するので、互いの相対回転を自在としつつ非分離に結合することができる。

なお、この第１および第２軌道輪１０４，１０５は、円環形状の平板の外縁部または内縁部を軸方向に折り曲げることにより外周鍔部１０４ｂおよび内周鍔部１０５ｂを形成する。そして、外周鍔部１０４ｂまたは内周鍔部１０５ｂの先端部分を加締めることにより第１および第２ステーキング１０４ｃ，１０５ｃを形成するのが一般的である。
実開平７−１２６２７号公報

近年、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等のコンパクト化が進んでおり、それに伴って、これらの機器に使用されるスラストころ軸受１０１の軸方向の厚み寸法削減の要望が強くなっている。スラストころ軸受の厚み寸法を削減する１つの方法としては、第１および第２軌道輪１０４，１０５の板厚を薄くすることが考えられる。

しかし、板厚を薄くすると、軌道面にソリやうねり等の変形を生じるおそれがある。特に、円環状部材の外縁部および内縁部のいずれか一方にのみ荷重を加えて鍔部を形成する工程、および熱処理工程において変形を生じやすい。これにより製品の不良品率が高まるので、結果として製品価格の上昇を招く。また、この問題は、スラストころ軸受１０１の直径が大きくなる程顕著になる。

そこで、この発明の目的は、製造工程中で変形を生じにくく、剛性の高い軌道輪を有する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、複数のころを保持する保持器と、円環状部材の厚み方向一方側の壁面にころと接触する軌道面、円環状部材の外縁部および内縁部のうちの一方側に厚み方向の軌道面側に延びる円筒形状の鍔部、および他方側に厚み方向の軌道面側に屈曲する屈曲部を有する軌道輪とを備える。

上記構成のように、軌道輪の外縁部および内縁部の一方側に鍔部を、他方側に屈曲部を設けたことにより軌道輪の剛性が向上する。その結果、スラストころ軸受の厚み寸法を削減するために軌道輪の板厚を減じても、軌道輪の変形や破損を防止することができる。

好ましくは、屈曲部は、ころの端面に当接してころの径方向の移動を規制する。これにより、スラストころ軸受の厚み寸法を削減するために保持器の板厚を減じても、保持器の変形や破損を防止することができる。

一実施形態として、軌道輪は、円環状部材の厚み方向一方側の壁面にころと接触する第１軌道面、外縁部から第１軌道面側に延びる外周鍔部、および内縁部から第１軌道面側に屈曲する内周屈曲部を有する第１軌道輪と、円環状部材で厚み方向一方側の壁面にころと接触する第２軌道面、内縁部から第２軌道面側に延びる内周鍔部、および外縁部から第２軌道面側に屈曲する外周屈曲部を有する第２軌道輪とを含む。

この発明は、保持器と、第１および第２軌道輪とを備える三位一体のスラストころ軸受に適用することにより、軌道輪の剛性を維持しつつ、厚み寸法を削減したスラストころ軸受を得ることができる。また、この発明は、保持器と、第１および第２軌道輪のうちのいずれか一方のみを備える二位一体のスラストころ軸受に適用した場合でも、同様の効果を得ることができる。

この発明によれば、軌道輪の外縁部および内縁部の一方側に鍔部を、他方側に屈曲部を設けたことにより、軌道輪の剛性を維持しつつ、厚み寸法を削減したスラストころ軸受を得ることができる。

図１〜図５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を示す図、図２および図３は第１軌道輪１４の断面図および平面図、図４および図５は第２軌道輪１５の断面図および平面図である。

まず、図１を参照して、スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、複数のころ１２を保持する保持器１３と、複数のころ１２を保持器１３の厚み方向から挟持する第１および第２軌道輪１４，１５とを備える。

図２および図３を参照して、第１軌道輪１４は、中央に貫通孔１４ａを有する円環形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第１軌道面１４ｂと、円環状部材の外縁部に厚み方向の第１軌道面１４ｂ側に延びる円筒形状の外周鍔部１４ｃと、外周鍔部１４ｃの先端に径方向内側に突出する第１ステーキング１４ｄと、円環状部材の内縁部に厚み方向の第１軌道面１４ｂ側に屈曲する内周屈曲部１４ｅとを含む。

この第１軌道輪１４は、例えばみがき鋼板によって形成されている。みがき鋼板は、製造時点で既に表面が平滑となっている。したがって、みがき鋼板によって形成される第１軌道輪１４は、研削加工を施さなくとも平滑な第１軌道面１４ｂを得ることができる。これにより、第１軌道輪１４の製造工程から研削加工工程を省略することができると共に、ころ１２のスムーズな回転を維持することができる。なお、これは、後述する第２軌道面１５ｂについても同様である。

外周鍔部１４ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の外径面のさらに外側に位置する。また、第２軌道面１５との接触を避けるために、外周鍔部１４ｃの第１軌道面１４ｂからの突出高さは、ころ１２の直径より僅かに小さく設定されている。

第１ステーキング１４ｄは、外周鍔部１４ｃの円周方向の４箇所に等間隔で設けられている。この第１ステーキング１４ｄは、保持器１３の外縁部に係合して保持器１３が第１軌道輪１４から分離するのを防止する。

なお、４つの第１ステーキング１４ｄの先端を通る円をＯ_１とすると、第１ステーキング１４ｄの突出量は、円Ｏ_１の直径が保持器１３の外径寸法より小さくなるように調整されている。したがって、保持器１３の第１軌道輪１４への組み込みは、保持器１３の外縁部および外周鍔部１４ｃを弾性変形させた状態で行う。

内周屈曲部１４ｅは、第１軌道輪１４の内縁部から外周鍔部１４ｄと同一方向に屈曲している。なお、内周屈曲部１４ｅの突出高さは、保持器１３のスムーズな回転を阻害しない範囲に設定されている。このような内周屈曲部１４ｅを設けることにより、第１軌道輪１４の剛性がさらに向上する。

図４および図５を参照して、第２軌道輪１５は、中央に貫通孔１５ａを有する円環形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第２軌道面１５ｂと、円環状部材の内縁部に第２軌道面１５ｂ側に延びる円筒形状の内周鍔部１５ｃと、内周鍔部１５ｃの先端に径方向外側に突出する第２ステーキング１５ｄと、円環状部材の外縁部に第２軌道面１５ｂ側に屈曲する外周屈曲部１５ｅとを含む。

内周鍔部１５ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の内径面のさらに内側に位置する。また、第１軌道面１４との接触を避けるために、内周鍔部１５ｃの第２軌道面１５ｂからの突出高さは、ころ１２の直径より僅かに小さく設定されている。

第２ステーキング１５ｄは、内周鍔部１５ｃの円周方向の４箇所に等間隔で設けられている。この第２ステーキング１５ｄは、保持器１３の内縁部に係合して保持器１３が第２軌道輪１５から分離するのを防止する。

なお、４つの第２ステーキング１５ｄの先端を通る円をＯ_２とすると、第２ステーキング１５ｄの突出量は、円Ｏ_２の直径が保持器１３の内径寸法より大きくなるように調整されている。したがって、保持器１３の第２軌道輪１５への組み込みは、保持器１３の内縁部および内周鍔部１５ｃを弾性変形させた状態で行う。

外周屈曲部１５ｅは、第２軌道輪１５の外縁部から内周鍔部１５ｄと同一方向に屈曲している。なお、外周屈曲部１５ｅの突出高さは、保持器１３のスムーズな回転を阻害しない範囲に設定されている。このような外周屈曲部１５ｅを設けることにより、第２軌道輪１５の剛性がさらに向上する。

また、図１を参照して、内周屈曲部１４ｅおよび外周屈曲部１５ｅは、ころ１２の端面に当接する位置に設けられている。具体的には、内周屈曲部１４ｅは、ころ１２の径方向内側の端面に当接する位置に、外周屈曲部１５ｅは、ころ１２の径方向外側の端面に当接する位置にそれぞれ設けられている。これにより、ころ１２の径方向の移動を規制することができる。

ころ１２は、スラストころ軸受１１の回転に伴って生じる遠心力によって径方向外側に移動しようとする。従来のスラストころ軸受では、保持器によってころの径方向の移動を規制していた。しかし、スラストころ軸受１１の厚み寸法を削減するために保持器１３の板厚を減じた場合、保持器１３の強度が低下してころ１２との衝突によって保持器１３が破損するおそれがある。そこで、特に、外周屈曲部１５ｅによってころ１２の径方向外側への移動を規制することにより、保持器１３の破損を防止することができる。

なお、上記の実施形態における第１軌道輪１４において、第１ステーキング１４ｄの位置、および個数は任意に決定することができる。なお、第１ステーキング１４ｄの数が少ないと、保持器１３を適切に保持できないおそれがある。一方、第１ステーキング１４ｄの数が多すぎると、保持器１３を組み込むのが困難となる。また、保持器１３を適切に保持する観点からは、第１ステーキング１４ｄは、等間隔に配置するのが望ましい。したがって、上記の実施形態のように、９０°の間隔で４箇所に設けるのが適当である。これは、第２軌道輪１５についても同様である。

また、上記の実施形態における保持器１３は、任意の構成のものを採用することができる。例えば、鋼板等の金属材料をプレス加工して得られるプレス保持器であってもよいし、樹脂材料を射出成型して得られる樹脂製保持器であってもよい。ただし、コンパクト化の観点からは、厚み寸法を削減しても強度を維持可能な金属製保持器であることが望ましい。

また、保持器１３は、円環形状の平板にポケットを形成した平型保持器であってもよいし、鋼板を厚み方向に折り曲げて断面形状を略Ｗ型としたＷ型保持器であってもよい。しかし、Ｗ型保持器は、保持器の厚み寸法に対して鋼板の板厚を薄くしなければならないので、保持器の剛性を維持しつつ厚み寸法を削減するのは困難である。したがって、コンパクト化の観点からは、厚み寸法を削減しても強度を維持可能な平型保持器であることが望ましい。

また、上記の実施形態においては、保持器１３、第１軌道輪１４、および第２軌道輪１５を有する三位一体のスラストころ軸受１１の例を示したが、これに限ることなく、この発明は、第１および第２軌道輪１４，１５のうちのいずれか一方のみを有する二位一体のスラストころ軸受にも適用することができる。

また、この発明は、ころとして針状ころ、棒状ころ、または円筒ころを有するあらゆる形式のスラストころ軸受に適用することができる。ただし、厚み寸法を削減する観点からは、スラスト針状ころ軸受であることが望ましい。

さらに、この発明に係るスラストころ軸受は、オートマチックトランスミッションやコンプレッサの他、あらゆる機器に使用することができる。

次に、図６を参照して、この発明の一実施形態に係る第１および第２軌道輪１４，１５の製造方法を説明する。なお、図６は第１および第２軌道輪１４，１５の製造工程の一部を示すフロー図である。また、第２軌道輪１５の製造方法は第１軌道輪１４とほぼ同じであるので、相違部分のみ説明する。

まず、第１工程は、鋼板を打ち抜き加工して円環状部材を得る（Ｓ１１）。この円環状部材は外周鍔部１４ｃおよび内周屈曲部１４ｅとなる部分を含んでいるので、完成品の第１軌道輪１４の直径より大きく、かつ貫通孔１５ａの直径が小さくなっている。この工程は、第２軌道輪１５を製造する場合も同様である。

次に、第２工程は、絞り加工によって円環状部材の外縁部を厚み方向に折り曲げて外周鍔部１４ｃを形成すると共に、内縁部を外周鍔部１４ｃと同一方向に折り曲げて内周屈曲部１４ｅを形成する（Ｓ１２）。なお、第２軌道輪１５を製造する場合は、内縁部を厚み方向に折り曲げて内周鍔部１５ｃを形成すると共に、外縁部を内周鍔部１５ｃと同一方向に折り曲げて外周屈曲部１４ｅを形成する。

次に、第３の工程は、外周鍔部１４ｃの複数箇所に第１ステーキング１４ｄを形成する（Ｓ１３）。具体的には、外周鍔部１４ｃの先端を径方向外側から径方向内側に向けて加締めることによって、第１ステーキング１４ｄを形成する。なお、第２軌道輪１５を製造する場合は、内周鍔部１５ｃの先端を径方向内側から径方向外側に向けて加締めることによって、第２ステーキング１５ｄを形成する。

次に、第４の工程は、軌道輪に必要な機械的性質を得るために、第１軌道輪１４に熱処理を施す（Ｓ１４）。具体的には、浸炭焼入れおよび焼戻し、またはこれらに代えて、浸炭窒化処理等を施して完成品を得る。また、この熱処理工程によって、第１軌道輪１４中の残留応力を除去することができる。その結果、これ以降の工程で第１軌道輪１４にソリやうねり等の変形が生じるのを防止することができる。なお、第２軌道輪１５についても同様である。

次に、第５の工程は、第１軌道輪１４にみがき加工を施す（Ｓ１５）。みがき加工としては、例えばバレル処理が挙げられる。この工程によれば、熱処理工程（Ｓ１４）によって表面に生じた酸化被膜（スケール）を除去することができると共に、第１軌道輪１４のバリ取りや表面粗さの改善効果も期待できる。

ここで、「バレル処理」とは、容器（バレル）に第１軌道輪１４、コンパウンド、およびメディアを入れた状態で、容器を回転若しくは振動させる処理である。また、第２軌道輪１５についても同様である。

なお、この工程において、外周鍔部１４ｃと内周屈曲部１４ｅとは、同時に形成してもよいし、順番に形成してもよい。ただし、円環状部材の全域で加工時の応力バランスを均一化する観点からは、外縁部と内縁部を同時に加工するのが望ましい。

また、上記の第１の工程から第５の工程は、この発明に係る第１および第２軌道輪１４，１５の製造方法の一例であって、各工程をさらに細分化してもよいし、必要な工程をさらに追加することもできる。また、加工工程の順番も任意に入れ替えることができるものとする。

さらに、上記の各工程は、それぞれ別々の工程として単能プレスで行ってもよいが、順送プレス、または、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができる。さらに、上記の各工程の全部または一部に相当する加工部を有する第１および第２軌道輪１４，１５の製造装置を使用することにより、生産性を高めることができ、結果としてスラストころ軸受１１の製品価格を抑えることができる。

なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。また、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって工程品を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。

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、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等に使用され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を示す図である。 第１軌道輪の断面図である。 第１軌道輪の正面図である。 第２軌道輪の断面図である。 第２軌道輪の正面図である。 この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受用軌道輪の製造工程の一部を示すフロー図である。 従来のスラストころ軸受を示す図である。

符号の説明

１１，１０１ スラストころ軸受、１２，１０２ ころ、１３，１０３ 保持器、１４，１０４ 第１軌道輪、１５，１０５ 第２軌道輪、１４ａ，１５ａ 貫通孔、１４ｂ，１５ｂ，１０４ａ，１０５ａ 軌道面、１４ｃ，１５ｃ，１０４ｂ，１０５ｂ 鍔部、１４ｄ，１５ｄ，１０４ｃ，１０５ｃ ステーキング，１４ｅ，１５ｅ 屈曲部。

Claims (3)

1. 複数のころと、
   前記複数のころを保持する保持器と、
   円環状部材の厚み方向一方側の壁面に前記ころと接触する軌道面、
   前記円環状部材の外縁部および内縁部のうちの一方側に厚み方向の前記軌道面側に延びる円筒形状の鍔部、
   および他方側に厚み方向の前記軌道面側に屈曲する屈曲部を有する軌道輪とを備える、スラストころ軸受。
2. 前記屈曲部は、前記ころの端面に当接して、前記ころの径方向の移動を規制する、請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 前記軌道輪は、
   円環状部材の厚み方向一方側の壁面に前記ころと接触する第１軌道面、外縁部から前記第１軌道面側に延びる外周鍔部、および内縁部から前記第１軌道面側に屈曲する内周屈曲部を有する第１軌道輪と、
   円環状部材で厚み方向一方側の壁面に前記ころと接触する第２軌道面、内縁部から前記第２軌道面側に延びる内周鍔部、および外縁部から前記第２軌道面側に屈曲する外周屈曲部を有する第２軌道輪とを含む、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。

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