JP2008202759A

JP2008202759A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2008202759A
Application number: JP2007042699A
Authority: JP
Inventors: Wataru Takamizawa; 渉高見澤; Katsuhiko Chihara; 勝彦千原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-09-04
Also published as: WO2008102846A1; EP2123925A4; CN101622465A; EP2123925A1

Abstract

【課題】軸受回転時にポケット幅方向に対してころが移動する場合や回転遠心力の作用でころが径方向外向きに付勢される場合に、ころ端面と保持器のポケットの凸部との摺動抵抗を低減化し、回転トルクを低下させることができるスラストころ軸受を得る。
【解決手段】一枚の環状板の円周方向の数ケ所に矩形のポケット５が厚み方向に打ち抜いて形成された保持器２と、保持器２の各ポケット５に収納された複数の針状ころ３とからなるスラストころ軸受において、各ポケット５の内壁面の外径側と内径側に針状ころ３の軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部８、９を設け、針状ころ３の両端面に前記凸部８、９と略嵌合状態に接触する凹部１０を設けて構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は軸受回転時における摺動抵抗を低減化し、回転トルクを低下させることを目的とするスラストころ軸受に関する。

現在、自動車の地球環境に与える影響が大きいことから低燃費化が課題となっており、自動変速機で平均１０数点使用されているスラストころ軸受についても、回転トルク低減による低燃費化への貢献を考え、低トルク化への取り組みを行っている。
そこで、従来のスラストころ軸受は、一枚の環状板からなり、その円周数ケ所に、ころを収納するための平面視矩形のポケットが厚み方向に打ち抜いて形成されており、前記ポケットの内壁面に、当該ポケット内に収納されるころの軸方向の外端面と軸方向の内端面の中心部に対して当接して当該ころをピボット支持するための凸部が設けられている（例えば、特許文献１参照）。また、それ以外にはころ複列化等が挙げられている。
特開２００４−２１１８２４号公報（第１頁、図３）

上記従来のスラストころ軸受では、保持器のポケットの内壁面に、当該ポケット内に収納されるころの軸方向の外端面と軸方向の内端面の中心部に対して当接して当該ころをピボット支持するための凸部が設けられており、その凸部がころ端面のセンターと接触するようにして軸受回転時における摺動抵抗を低減化を図っている。
しかし、実際は軸受回転時には、ころは保持器のポケット内で円周方向に移動し、常に保持器を押す状態となるため、ころのセンタがポケットの幅中心に対してずれることとなり、ころ端面と保持器のポケットの凸部との摺動抵抗により回転トルクがアップすることがあった。
また、一対のレースの間に、複数のころを保持する保持器が介在させられたスラストころ軸受では、保持器とレースとの間に隙間があり、その隙間の分だけ保持器が上下に動けるため、回転遠心力の作用でころが径方向外向きに付勢された場合にころのセンタで保持器がガイドされないため、保持器が上下動して保持器がレースに接触し、保持器とレースの接触による摩擦もトルクに対して悪影響を与えていることがあった。
そこで、本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、軸受回転時にポケット幅方向に対してころが移動する場合や回転遠心力の作用でころが径方向外向きに付勢される場合に、ころ端面と保持器のポケットの凸部との摺動抵抗を低減化し、回転トルクを低下させることができるスラストころ軸受を得ることを目的とする。

本発明のスラストころ軸受は、環状板の円周方向の数ケ所に矩形のポケットが形成された保持器と、該保持器の各ポケットに収納された複数のころとからなるスラストころ軸受において、前記各ポケットの内壁面の外径側と内径側の少なくとも一方に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、前記ころの端面に前記凸部と略嵌合状態に接触する凹部を設けて構成したものである。
また、本発明のもう１つのスラストころ軸受は、一対のレースの間に、複数のころを円周方向に数カ所設けたポケットでそれぞれ保持する保持器が介在させられたスラストころ軸受において、前記各ポケットの内壁面の外径側と内径側のうち、少なくとも外径側に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、前記ころの端面に前記凸部と嵌合状態に接触する凹部を設けて構成したものである。
さらに、前記各ポケットの内壁面の外径側に弧状に湾曲して設けられた凸部の曲率半径が前記ころの端面に弧状に湾曲して設けられた凹部の曲率半径と同じか、該凹部の曲率半径より小さく設定されているものである。

本発明のスラストころ軸受においては、保持器の各ポケットの内壁面の外径側と内径側に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、前記ころの両端面に前記凸部と略嵌合状態に接触する凹部を設けているので、軸受回転時において保持器が回転する方向が変わる場合でもころの軸方向の両端面に設けられた凹部の中心部がポケットの内壁面の外径側と内径側に設けられている凸部の先端中心に対して略嵌合状態に接触し、ころの両端面の凹部がポケットの凸部の先端中心に対してピボット支持される状態になるため、保持器に対するころの軸方向端面の摺動抵抗がゼロに近くなり、スラストころ軸受の低トルク化が図れるという効果がある。

また、本発明のもう１つのスラストころ軸受においては、一対のレースの間に、複数のころを円周方向に数カ所設けたポケットでそれぞれ保持する保持器が介在させられたスラストころ軸受において、前記各ポケットの内壁面の外径側と内径側のうち、少なくとも外径側に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、前記ころの端面に前記凸部と嵌合状態に接触する凹部を設けているので、回転遠心力の作用でころが径方向外向きに付勢され場合にころの軸方向の少なくとも外端面に設けられた凹部の中心部が常にポケットの内壁面の外径側に設けられている凸部の先端中心に対して接触することとなり、保持器が上下動しないため保持器がレースと接触することもなくなるという効果がある。

さらに、前記各ポケットの内壁面の外径側に弧状に湾曲して設けられた凸部の曲率半径が前記ころの端面に弧状に湾曲して設けられた凹部の曲率半径と同じか、該凹部の曲率半径より小さく設定されているので、スラストころ軸受にあっては低トルク化が確実に図れ、一対のレース間に保持器が介在されたスラストころ軸受にあっては保持器がレースと接触することが確実になくなるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るスラストころ軸受としてのスラスト針状ころ軸受を示す平面図、図２は同スラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す斜視図、図３は同スラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す平面図である。
本発明の実施の形態１のスラスト針状ころ軸受１は、保持器２と、複数のころとしての針状ころ３とから構成されている。
保持器２は、一枚の環状板で製作される。この保持器２の径方向途中領域には、径方向に波打つ形状の波打ち屈曲部４が絞り加工により設けられている。
この波打ち屈曲部４は、径方向交互に保持器２の厚み方向の一方と他方とにほぼ均等に張り出された外径側張出部４ａ、内径側張出部４ｂ、中間張出部４ｃからなる。その外径側張出部４ａ及び内径側張出部４ｂは保持器２の厚み方向の一方に、また中間張出部４ｃは厚み方向の他方にそれぞれ張り出されている。

上記保持器２の波打ち屈曲部４において外径側の屈曲起点から内径側の屈曲起点までの範囲の円周数ケ所には、平面的に見て矩形のポケット５が厚み方向に打ち抜き形成されている。この各ポケット５に対して針状ころ３が回転自在な状態で非分離に収納されている。
つまり、ポケット５の内壁面において周方向左右に位置する外径側張出部４ａ、内径側張出部４ｂ及び中間張出部４ｃの各張出部頂点部分の三ヶ所に、ポケット５内へ向けて突出する爪７ａ、７ｂ、７ｃが設けられている。この爪７ａ、７ｂ、７ｃによって、各ポケット５において径方向の三ヶ所が針状ころ３の直径寸法よりも幅狭になっており、これによって、各ポケット５内から針状ころ３が抜け出ないようになっている。なお、ポケット５に対して針状ころ３は、無理嵌めされることで収納される。

上記各ポケット５の内壁面において外径側と内径側には、ポケット５内に向けて突出し、針状ころ３をピボット支持する平面的に見て弧状に湾曲した形状の凸部８、９が設けられている。その凸部８、９の先端中心はポケットの幅方向の中心に設けられている。
そして、その凸部８、９の曲率半径をＡとする。
また、各ポケット５内に収納される針状ころ３は例えば軸受用鋼で形成され、その軸方向の両端面にはそれぞれ弧状に湾曲した凹部１０が形成されている。その凹部１０の曲率半径をＢとする。
そして、凸部８、９の曲率半径Ａと針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂとは、以下の関係となるように設定する。Ａ≦Ｂ
即ち、図３の（ａ）に示すように、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより小さく設定するか、図３の（ｂ）に示すように、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂと同じになるように設定する。

次に、上記保持器２の製造手順を簡単に説明する。
まず、一枚の金属板（ＪＩＳ規格ＳＰＣＤなど）の所定部位に中心孔を打ち抜き形成してから、絞り加工を施すことにより波打ち屈曲部４を形成する。この後、ポケット５を打ち抜き形成してから、外形部分を切り取る。このポケット５の形成と同時に上記凸部８，９及び爪７ａ〜７ｂが形成される。
そのために、ポケット５の打ち抜き金型の形状としては、予め凸部８、９及び爪７ａ〜７ｃを含むポケット５の形状に対応して製作されている。
また、針状ころ３の軸方向の両端面にポンチ或いは切削で凹部１０を形成する。

なお、上述したような保持器２を有するスラスト針状ころ軸受１で、軸受回転時に保持器２が特定の一方向に回転して使用される場合には、保持器２がその一方向に回転する軸受回転時にポケット幅方向に対して針状ころ３が移動するため、その針状ころ３が移動する方向で移動する分だけ、ポケット５に設けられる凸部８、９の先端中心にオフセットを与えてもよい。

本発明の実施の形態１では、軸受回転時において保持器２が回転する方向が変わる場合に、針状ころ３の軸方向の両端面に弧状に湾曲した凹部１０を形成し、保持器２のポケット５の内壁面の外径側と内径側に弧状に湾曲した凸部８、９をその先端中心がポケット５の幅方向の中心に位置して設け、凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂと同じか、針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより小さく設定する。

こうすることにより、軸受回転時にポケット幅方向に対して針状ころ３が移動しようとしても、ポケット５の内壁面の内径側と外径側に設けた凸部８、９と嵌合状態に接触する凹部１０を両端面に有する針状ころ３の移動が阻止されるため、針状ころ３の軸方向の両端面に設けられた凹部１０の中心部がポケット５の内壁面の外径側と内径側に設けられている凸部８、９の先端中心に対して略嵌合状態に接触し、針状ころ３の両端面の凹部１０がポケット５の凸部８、９の先端中心に対してピボット支持される状態になるため、保持器２に対する針状ころ３の軸方向両端面の摺動抵抗がゼロに近くなるので、スラスト針状ころ軸受１の低トルク化が図れることになる。

なお、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより小さいときより、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂと同じの方が、両者の接触面積が多いため、ポケット５の内壁面の内径側と外径側に設けた凸部８と嵌合状態に接触する凹部１０を両端面に有するころ３の移動の阻止の力が大きいと言える。
また、図３の（ｃ）に示すように、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより大きく小さく設定されると、針状ころ３の軸方向外端面に設けられた凹部１０のエッジがポケット５の内壁面の外径側に設けられている凸部８にエッジ当たりし、かえって摺動抵抗が発生し、スラストころ軸受１のトルクがアップする事態となる。
上記実施の形態１では、凸部８、９をポケット５の内壁面において外径側と内径側に設ける例を示したが、どちらか一方でもよい。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２のスラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す断面図である。
この実施の形態２は、一対の例えば軸受用鋼で形成されるレース１１の間に、複数の針状ころ３を保持する保持器２が介在させられたスラスト針状ころ軸受２１で、実施の形態１と同じ構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。

この実施の形態２のスラスト針状ころ軸受２１も、実施の形態１と同様に、各ポケット５の内壁面において外径側と内径側には、ポケット５内に向けて突出し、針状ころ３をピボット支持する平面的に見て弧状に湾曲した形状の凸部８、９が設けられている。その凸部８、９の先端中心はポケットの幅方向の中心に設けられている。そして、その凸部８、９の曲率半径をＡとする。
また、各ポケット５内に収納されるころ３の軸方向の両端面にはそれぞれ弧状に湾曲した凹部１０が形成されている。その凹部１０の曲率半径をＢとする。
そして、凸部８、９の曲率半径Ａと針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂとは、以下の関係となるように設定される。Ａ≦Ｂ

従って、軸受回転時において保持器２が回転する方向が変わる場合に、実施の形態１と同様に、軸受回転時にポケット幅方向に対して針状ころ３が移動しようとしても、ポケット５の内壁面の内径側と外径側に設けた凸部８、９と嵌合状態に接触する凹部１０を両端面に有する針状ころ３の移動が阻止されるため、針状ころ３の軸方向の両端面に設けられた凹部１０の中心部がポケット５の内壁面の外径側と内径側に設けられている凸部８、９の先端中心に対して略嵌合状態に接触し、針状ころ３の両端面の凹部１０がポケット５の凸部８、９の先端中心に対してピボット支持される状態になるため、保持器２に対するころ３の軸方向両端面の摺動抵抗がゼロに近くなるので、スラスト針状ころ軸受１の低トルク化が図れることになる。

なおポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより小さいときより、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂと同じの方が、両者の接触面積が多いため、ポケット５の内壁面の内径側と外径側に設けた凸部８と嵌合状態に接触する凹部１０を両端面に有する針状ころ３の移動の阻止の力が大きいと言える。
また、ポケット５の凸部８、９の曲率半径Ａが針状ころ３の凹部１０の曲率半径Ｂより大きく設定されると、針状ころ３の軸方向外端面に設けられた凹部１０のエッジがポケット５の内壁面の外径側に設けられている凸部８にエッジ当たりし、かえって摺動抵抗が発生し、スラストころ軸受２１のトルクがアップする場合がある。

さらに、この実施の形態２では、回転遠心力の作用で針状ころ３が図４に矢印で示すように径方向外向きに付勢され場合に、ポケット５の内壁面の外径側に設けられている凸部８の先端中心が針状ころ３の軸方向外端面に設けられた凹部１０の中心部へ動く力が働くこととなり、針状ころ３の軸方向外端面に設けられた凹部１０の中心部が常にポケット５の内壁面の外径側に設けられている凸部８の先端中心に対して接触することとなり、保持器２が上下動しないため保持器２がレース１１と接触することもなくなる。
上記実施の形態１、２では、一枚の環状板を打ち抜いた例を示したが、切削加工品、樹脂成型品等その他の前記凸部８、９を有するスラストころ軸受用保持器全般に本発明は適用可能である。
また、上記実施の形態１、２では、スラスト針状ころ軸受を例示したが、通常のスラストころ軸受にも本発明を適用可能である。

このようなスラスト針状ころ軸受１、２１を仮に自動車の変速機内で用いた場合、変速機の回転トルクが軽減されることとなり、ひいては自動車の燃費低減に貢献できる。

本発明の実施の形態１に係るスラスト針状ころ軸受を示す平面図。同スラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す斜視図。同スラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す断面図。本発明の実施の形態２に係るスラスト針状ころ軸受の保持器のポケット周辺を拡大して示す平面図。

符号の説明

１スラストころ軸受、２保持器、３針状ころ、５ポケット、８凸部、９凸部、１０凹部。

Claims

環状板の円周方向の数ケ所に矩形のポケットが形成された保持器と、該保持器の各ポケットに収納された複数のころとからなるスラストころ軸受において、
前記各ポケットの内壁面の外径側と内径側の少なくとも一方に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、
前記ころの端面に前記凸部と略嵌合状態に接触する凹部を設けたことを特徴とするスラストころ軸受。
一対のレースの間に、複数のころを円周方向に数カ所設けたポケットでそれぞれ保持する保持器が介在させられたスラストころ軸受において、
前記各ポケットの内壁面の外径側と内径側のうち、少なくとも外径側に前記ころの軸方向端面の回転中心に向けて突出する凸部を設け、
前記ころの端面に前記凸部と嵌合状態に接触する凹部を設けたことを特徴とするスラストころ軸受。
前記各ポケットの内壁面の外径側に弧状に湾曲して設けられた凸部の曲率半径が前記ころの端面に弧状に湾曲して設けられた凹部の曲率半径と同じか、該凹部の曲率半径より小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスラストころ軸受。