JP2008208909A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】低トルク化を図ることができ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２１は、複数のころ２３と、ころ２３を収容する複数のポケット１４を有し、板厚方向に折曲げられておらず、ころ案内である環状の保持器１１とを備える。ここで、ころ２３を案内する第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂを含みころ２３の中心軸線３０と垂直な平面で保持器１１を切断した断面において、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、円弧形状であり、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂの曲率半径Ｒ_２は、ころ２３の曲率半径Ｒ_１よりも大きい。
【選択図】図１

Description

この発明は、スラストころ軸受に関し、特に、環状の保持器を備えるスラストころ軸受に関するものである。

自動車用オートマチックトランスミッションにおいて、スラスト荷重が負荷される部分については、スラスト荷重を支持するスラストころ軸受が配置される。昨今は、スラストころ軸受が要求される特性として、スラストころ軸受の破損の恐れの低減等の他、低燃費化の観点から、スラストころ軸受の低トルク化が要求されている。

スラストころ軸受は、一般的には、外輪や内輪といった軌道輪と、複数のころと、ころを保持する保持器とから構成される。従来におけるスラストころ軸受の一部の断面図を、図９に示す。図９を参照して、スラストころ軸受１０１は、一対の軌道輪１０２ａ、１０２ｂと、軌道輪１０２ａ、１０２ｂの間に配置され、軌道輪１０２ａ、１０２ｂの軌道面を転動する複数の針状ころ１０３と、複数の針状ころ１０３を保持する保持器１０４とからなる。保持器１０４は、その断面が略Ｗ字形状となるように、保持器１０４の回転軸方向に複数回屈曲されている。軌道輪１０２ａの外径側端部には、軸方向に延びる鍔部１０５ａが設けられている。また、軌道輪１０２ｂの内径側端部にも、軸方向に延びる鍔部１０５ｂが設けられている。

上記と同様の構成のスラストころ軸受に関する技術が、特開２００６−１７０３７１号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、スラストころ軸受は、一対の軌道輪と、各軌道輪間に配置される針状ころと、針状ころを保持する保持器とを備える。保持器は、軸方向に複数回屈曲させ、断面Ｗ字形に形成されている。そして、屈曲された外径部および中間部の軸方向高さを内径部の軸方向高さよりも高くして、低トルク化を図っている。

また、特開２００６−１１８５６２号公報（特許文献２）および特開２００５−１６４０２３号公報（特許文献３）によると、スラストころ軸受に備えられる保持器は、断面コの字形で全体を円環状に造られた一対の素子を、最中状に組み合わせて構成されている。特許文献２では、軌道輪と保持器との径方向での接触面積を小さくして摩擦を低減し、低トルク化を図っている。特許文献３では、ラジアル荷重を２箇所で受けることにより、過大な応力の発生を防止し、低トルク化を図っている。
特開２００６−１７０３７１号公報 特開２００６−１１８５６２号公報 特開２００５−１６４０２３号公報

特許文献１、特許文献２および特許文献３によると、スラストころ軸受の運転状態において、スラストころ軸受に備えられる保持器は、軌道輪と板厚方向において接触する。そうすると、スラストころ軸受の運転状態において、保持器と軌道輪との接触により、トルクが増大する問題がある。

この発明の目的は、低トルク化を図ることができ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、ころを収容する複数のポケットを有し、板厚方向に折曲げられておらず、ころ案内である環状の保持器とを備える。ここで、ころを案内するころ案内部を含みころの中心軸線と垂直な平面で保持器を切断した断面において、ころ案内部は、円弧形状であり、ころ案内部の曲率半径は、ころの曲率半径よりも大きい。

このように構成することにより、スラストころ軸受の運転時に、板厚方向において軌道輪と保持器とが接触することはない。また、保持器ところとが接触する際にも、上記した断面において、ころ案内部は円弧形状であり、ころ案内部の曲率半径は、ころの曲率半径よりも大きいため、ころと保持器とが滑らかな面で接触することになる。そうすると、保持器ところとが接触する際の摩擦を大きく低減することができる。したがって、スラストころ軸受の低トルク化を図ることができる。

好ましくは、ころ案内部は、ポケットの周方向の両側壁面に設けられている。こうすることにより、ポケットの周方向の両側壁面において、ころと保持器とが接触することになり、より安定してころと保持器とを接触させることができる。

さらに好ましくは、ころ案内部は、ポケットの一方側の側壁面に設けられころの上方側からころに当接する第一のころ案内部と、ポケットの他方側の側壁面に設けられころの下方側からころに当接する第二のころ案内部とを含む。こうすることにより、保持器は、一方の側壁面に設けられた第一のころ案内部でころの上方側と接触し、他方の側壁面に設けられた第二のころ案内部でころの下方側と接触することになる。そうすると、保持器の板厚方向の位置を安定させることができる。

さらに好ましくは、第一および第二のころ案内部は、ころの軸線方向の異なる位置に設けられている。こうすることにより、ころをポケット内に収容させる際に、容易に収容させることができる。

さらに好ましくは、保持器の回転軸線と平行であって回転軸線を含む平面で切断した断面において、保持器の径方向の少なくとも一方側の端面は、径方向に突出する凸形状部を含む。こうすることにより、スラストころ軸受の運転時に、径方向において保持器が軌道輪と接触する際に、接触面積を小さくすることができる。したがって、スラストころ軸受の低トルク化を図ることができる。

この発明によれば、板厚方向に折曲げられておらず、ころ案内である保持器のため、スラストころ軸受の運転時に、板厚方向において軌道輪と保持器とが接触することはない。また、保持器ところとが接触する際にも、上記した断面において、ころ案内部は円弧形状であり、ころ案内部の曲率半径は、ころの曲率半径よりも大きいため、ころと保持器とが滑らかな面で接触することになる。そうすると、保持器ところとが接触する際の摩擦を大きく低減することができる。したがって、スラストころ軸受の低トルク化を図ることができる。

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２は、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受に備えられる保持器を、板厚方向から見た図である。図３は、図２に示す保持器の側面図である。図４は、図２に示す保持器のうち、図２中のＩＶで示すポケット部分の拡大図である。図５は、図２に示す保持器を、図２中のＶ−Ｖ断面で切断した場合の断面図である。図６は、図４に示す保持器のポケット部分を、図４中のＶＩ−ＶＩ断面で切断した場合の断面図である。図７は、図４に示す保持器のポケット部分を、図４中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面で切断した場合の断面図である。

図２〜図７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に備えられる保持器の構成について説明する。スラストころ軸受の保持器１１は、図２および図３に示すように、板厚方向に折曲げられておらず、環状である。保持器１１は、板厚方向に貫通する貫通穴１２をその中央部に有する。保持器１１は、ころを収容する複数のポケット１４を有する。ポケット１４は、略放射状に配置される。保持器１１は、径の異なる一対の環状部、ここでは外径側の環状部１３ａおよび内径側の環状部１３ｂと、ポケット１４を形成するようにそれぞれの環状部１３ａ、１３ｂを連結する複数の柱部１５とを含む。

保持器１１には、ポケット１４内に収容するころの脱落を防止する第一および第二のころ止め部１６ａ、１６ｂと、ころを案内する第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂが設けられている。具体的には、第一のころ止め部１６ａおよび第一のころ案内部１７ａは、ポケット１４の周方向の両側に位置する柱部１５の側壁面のうち、保持器１１の径方向の中央部に設けられている。第二のころ止め部１６ｂおよび第二のころ案内部１７ｂは、柱部１５の側壁面のうち、保持器１１の径方向の両端部に設けられている。第一および第二のころ止め部１６ａ、１６ｂは、柱部１５の側壁面からポケット１４側に突出した形状である。第一のころ止め部１６ａにより、図５中の矢印Ａで示す方向と逆の方向へのころの脱落を防止する。第二のころ止め部１６ｂにより、図５中の矢印Ａで示す方向へのころの脱落を防止する。

第一のころ案内部１７ａは、柱部１５の側壁面のうち、板厚方向において第一のころ止め部１６ａと連なるように設けられている。同様に、第二のころ案内部１７ｂは、柱部１５の側壁面のうち、板厚方向において第二のころ止め部１６ｂと連なるように設けられている。保持器１１は、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂによって案内される。第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、その断面が円弧状である（図６、図７参照）。さらに第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂの曲率半径は、ポケットに収容されるころの曲率半径よりも大きく構成されている。第一および第二のころ止め部１６ａ、１６ｂ、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、冶具によるコイニング加工等により設けられる。

ここで、図５に示す断面、すなわち、保持器１１の回転軸線２０と平行であって回転軸線２０を含む平面で切断した断面において、保持器１１の外径側端面および内径側端面は、径方向に突出する凸形状部１８ａ、１８ｂを含む。凸形状部１８ａ、１８ｂは、略円弧形状である。この場合、凸形状部１８ａ、１８ｂの全体が、略円弧形状である。

次に、上記した保持器１１を備え、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の構成について説明する。この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受は、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションのうち、スラスト荷重が負荷される箇所に配置される。図８は、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の一部を示す断面図であり、図５に対応する部分である。図１は、図８に示すスラストころ軸受２１の一部を示す断面図であり、図４中のＩ−Ｉ断面で保持器１１を切断した場合の断面図に対応する部分である。図１〜図８を参照して、スラストころ軸受２１は、一対の軌道輪２２ａ、２２ｂと、一対の軌道輪２２ａ、２２ｂの軌道面２４ａ、２４ｂを転動する複数のころ２３と、複数のころ２３を保持する保持器１１とを備える。スラストころ軸受２１は、保持器１１の板厚方向に負荷されるスラスト荷重を支持する。

外径側に配置される軌道輪２２ａには、外径側端部から矢印Ａの方向と逆の方向に延びる鍔部２５ａが設けられている。また、内径側に配置される軌道輪２２ｂには、内径側端部から矢印Ａの方向に延びる鍔部２５ｂが設けられている。ポケット１４内にころ２３を収容した保持器１１は、一対の軌道輪２２ａ、２２ｂ間に配置される。この場合、保持器１１の径方向外側には、軌道輪２２ａの鍔部２５ａが位置し、径方向内側には、軌道輪２２ｂの鍔部２５ｂが位置する。

ここで、スラストころ軸受２１の運転状態について説明する。図１を参照して、運転状態においては、保持器１１は、ころ２３によって案内される。すなわち、保持器１１は、スラストころ軸受２１の運転時に、板厚方向において軌道輪２２ａ、２２ｂ、具体的には、軌道面２４ａ、２４ｂと接触しない。したがって、スラストころ軸受２１の運転時に、板厚方向において軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１との接触によるトルクが発生することはない。

ここで、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、図１に示す断面、すなわち、ころ２３を案内する第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂを含みころ２３の中心軸線３０と垂直な平面で保持器１１を切断した断面において、円弧形状である。また、ころ２３の曲率半径をＲ_１とし、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂの曲率半径をＲ_２とすると、Ｒ_１＜Ｒ_２である。そうすると、ころ２３と保持器１１の第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂとが接触する際に、滑らかな面で接触することになる。したがって、摩擦を低減することができ、スラストころ軸受２１の低トルク化を図ることができる。

この場合、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、ポケット１４の周方向の両側壁面に設けられている。こうすることにより、ポケット１４の周方向の両側壁面において、ころ２３と保持器１１とが接触することになり、より安定してころ２３と保持器１１とを接触させることができる。

また、保持器１１は、ころ案内部として、ポケット１４の一方側の側壁面に設けられころ２３の上方側からころ２３に当接する第一のころ案内部１７ａと、ポケット１４の他方側の側壁面に設けられころ２３の下方側からころ２３に当接する第二のころ案内部１７ｂとを含むため、一方の側壁面に設けられた第一のころ案内部１７ａでころ２３の上方側と接触し、他方の側壁面に設けられた第二のころ案内部１７ｂでころ２３の下方側と接触することになる。そうすると、保持器１１の板厚方向の位置を安定させることができる。

さらに、第一および第二のころ案内部１７ａ、１７ｂは、ころ２３の軸線方向の異なる位置に設けられているため、ころ２３をポケット１４内に収容させる際に、容易に収容させることができる。

また、スラストころ軸受２１の運転状態において、ころ２３が転動し、軌道輪２２ａ、２２ｂおよび保持器１１が回転する。この場合、軌道輪２２ａ、２２ｂの回転軸線（図示せず）および保持器１１の回転軸線２０は、設計寸法上同じとなるように構成されている。しかし、軌道輪２２ａ、２２ｂや保持器１１の寸法誤差等により、軌道輪２２ａ、２２ｂの回転軸線と保持器１１の回転軸線２０とがずれる場合がある。また、トランスミッション等にスラストころ軸受２１が使用される場合、縦置きに配置される。そうすると、軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１とが径方向において接触する。具体的には、軌道輪２２ａ、２２ｂのうち、鍔部２５ａの内径側の面２６ａ、および鍔部２５ｂの外径側の面２６ｂと保持器１１とが接触する。このような場合、保持器１１が軌道輪２２ａ、２２ｂから径方向、すなわち、図８中の矢印Ｂの方向または逆の方向に荷重を負荷されることになる。

しかし、上記した構成の保持器１１は、板厚方向に折曲げられていないため、径方向の強度が高い。そうすると、運転状態において軌道輪２２ａ、２２ｂから径方向に荷重を負荷された場合であっても、保持器１１の破損や変形の恐れを低減することができる。また、径方向において軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１が接触した場合においても、保持器１１の外径側および内径側端面は、径方向に突出する略円弧形状の凸形状部１８ａ、１８ｂを含むため、軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１との接触面積を小さくすることができる。そうすると、接触状態において発生する摩擦を小さくして、低トルクとすることができる。

この場合、保持器１１の外径側端面および内径側端面において、接触面積を小さくして、低トルク化を図ることができる。

また、凸形状部１８ａ、１８ｂは、略円弧形状であるため、軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１とが接触する際には、線接触することになる。したがって、接触面積をさらに小さくすることができるため、さらに低トルク化を図ることができる。

ここで、スラストころ軸受２１に備えられるころ２３について、その端面をころ２３の軸線方向に突出する凸曲面を含む構成とすることにしてもよい。具体的には、例えば、ころ２３の端面２７ａ、２７ｂを、ころ２３の軸線方向に突出する丸面形とする。こうすることにより、スラストころ軸受２１の運転状態において、ころ２３の端面２７ａ、２７ｂが保持器１１のポケット１４の壁面１９ａ、１９ｂと接触した場合においても、接触面積を小さくすることができる。したがって、さらにスラストころ軸受２１の低トルクとすることができる。

また、スラストころ軸受２１に備えられるころ２３について、その転動面２８にフルクラウニングを設けることにしてもよい。フルクラウニングとは、ころ２３の軸線方向の中心部の径が最大となるよう転動面２８の全体に設けられたクラウニングをいう。こうすることにより、ころ２３と軌道輪２２ａ、２２ｂとの接触面積を小さくすることができ、外径側と内径側の周速差による滑りを低減することができる。したがって、さらにスラストころ軸受２１の低トルク化を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、ころ案内部は、ポケットの周方向の両側壁面に設けられることとしたが、これに限らず、一方側の側壁面に設けられることにしてもよい。また、ころの軸線方向の同じ位置において、ころの上方側からころに当接する第一のころ案内部ところの下方側からころに当接する第二のころ案内部とを同じ側壁面に設けてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、保持器１１の外径側および内径側端面は、径方向に突出する凸形状部１８ａ、１８ｂを含むことにしたが、これに限らず、外径側および内径側端面のうち、いずれか一方について、径方向に突出する凸形状部を含む構成としてもよい。さらに、外径側および内径側端面の全体が、径方向に突出する構成としたが、これに限らず、外径側および内径側端面の一部に、径方向に突出する凸形状部を設けることにしてもよい。

また、上記においては、凸形状部は、上記した断面形状において、略円弧形状としたが、これに限らず、略Ｒ字形状等、他の断面形状であってもよい。さらに、複数の曲線から構成される断面形状であってもよい。こうすることにより、凸形状部をより適切な形状とすることができる。

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。

この発明に係るスラストころ軸受の保持器およびスラストころ軸受は、自動車のオートマチックトランスミッションに有効に利用される。

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に備えられる保持器を板厚方向から見た図である。 図２に示す保持器の側面図である。 図２に示す保持器のポケット部分を、板厚方向から見た拡大図である。 図２に示す保持器を、図２中のＶ−Ｖ断面で切断した場合の断面図である。 図４に示す保持器のポケット部分を、図４中のＶ−Ｖ断面で切断した場合の断面図である。 図４に示す保持器のポケット部分を、図４中のＶＩ−ＶＩ断面で切断した場合の断面図である。 図２に示す保持器を備えるスラストころ軸受の一部を示す断面図である。 従来におけるスラストころ軸受の一部を示す断面図である。

符号の説明

１１ 保持器、１２ 貫通穴、１３ａ，１３ｂ 環状部、１４ ポケット、１５ 柱部、１６ａ 第一のころ止め部、１６ｂ 第二のころ止め部、１７ａ 第一のころ案内部、１７ｂ 第二のころ案内部、１８ａ，１８ｂ 凸形状部、１９ａ，１９ｂ 壁面、２０ 回転軸線、２１ スラストころ軸受、２２ａ，２２ｂ 軌道輪、２３ ころ、２４ａ，２４ｂ 軌道面、２５ａ，２５ｂ 鍔部、２６ａ，２６ｂ 面、２７ａ，２７ｂ 端面、２８ 転動面、３０ 中心軸線。

Claims (5)

1. 複数のころと、前記ころを収容する複数のポケットを有し、板厚方向に折曲げられておらず、ころ案内である環状の保持器とを備えるスラストころ軸受であって、
   前記ころを案内するころ案内部を含み前記ころの中心軸線と垂直な平面で前記保持器を切断した断面において、前記ころ案内部は、円弧形状であり、
   前記ころ案内部の曲率半径は、前記ころの曲率半径よりも大きい、スラストころ軸受。
2. 前記ころ案内部は、前記ポケットの周方向の両側壁面に設けられている、請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 前記ころ案内部は、前記ポケットの一方側の側壁面に設けられ前記ころの上方側から前記ころに当接する第一のころ案内部と、前記ポケットの他方側の側壁面に設けられ前記ころの下方側から前記ころに当接する第二のころ案内部とを含む、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
4. 前記第一および第二のころ案内部は、前記ころの軸線方向の異なる位置に設けられている、請求項３に記載のスラストころ軸受。
5. 前記保持器の回転軸線と平行であって前記回転軸線を含む平面で切断した断面において、
   前記保持器の径方向の少なくとも一方側の端面は、径方向に突出する凸形状部を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のスラストころ軸受。

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