JP2008208910A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】破損の恐れを低減し、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、径方向端部から回転軸方向に延びる鍔部２５ａ、２５ｂを含む軌道輪２２ａ、２２ｂと、軌道輪２２ａ、２２ｂの軌道面２４ａ、２４ｂ上を転動する複数のころ２３と、ころ２３を保持する環状の保持器１１とを備える。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の外径側および内径側端面１８ａ、１８ｂは、対面する鍔部２５ａ、２５ｂと点で接触する。上記した断面において、外径側端面１８ａと鍔部２５ａとの接触点２９ａから軌道面２４ａまでの回転軸方向の長さからころ２３の半径を引いた長さの絶対値は、ころ２３の径の１５％以下である。
【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８に示す。図８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２００６−１７０３６９号公報（特許文献１）や特開２００６−１７０３７０号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１および特許文献２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、外輪鍔部と保持器との接触面積を小さくすることにより、径方向の接触時における摩擦を低減し、低トルク化を図っている。

また、特開２００６−１１８５６２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３においても、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。
特開２００６−１７０３６９号公報 特開２００６−１７０３７０号公報 特開２００６−１１８５６２号公報

図８を再び参照して、スラストころ軸受１０１の運転中には、軌道輪１０２ａ、１０２ｂは、保持器１０４と共に回転するが、寸法誤差等により、軌道輪１０２ａ、１０２ｂの回転軸線が、保持器１０４の回転軸線とずれる場合がある。また、トランスミッション等に使用されるスラストころ軸受１０１は、縦置きに配置される。このような場合、保持器１０４は、径方向において、軌道輪１０２ａ、１０２ｂ間、具体的には、各軌道輪１０２ａ、１０２ｂの鍔部１０５ａ、１０５ｂ間に挟まれ、各軌道輪１０２ａ、１０２ｂから径方向に荷重が負荷されることになる。したがって、保持器１０４には、径方向の荷重に対する強度が要求される。

ここで、特許文献１および特許文献２によると、保持器は、板厚の薄い平板状部材を断面Ｗ形状となるように複数回屈曲させた形状である。このような形状の保持器は、径方向の強度が弱いため、上記した場合において、保持器が破損したり、変形したりする恐れがある。また、特許文献３においても、保持器は、軸方向に屈曲された２枚の薄板上の素子から構成されているため、径方向から負荷される荷重により、保持器が分離し、破損してしまう恐れがある。

さらに、特許文献１のように、径方向における保持器と軌道輪との接触点がころの自転軸線、すなわち、ころの中心軸線から大きくずれていると、保持器に対する多大なモーメント荷重が発生してしまうことになる。そうすると、保持器の挙動が不安定になり、保持器の破損や変形の恐れがさらに高くなる。

この発明の目的は、破損の恐れを低減し、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、径方向端部から回転軸方向に延びる鍔部を含む軌道輪と、軌道輪の軌道面上を転動する複数のころと、ころを保持する環状の保持器とを備える。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、対面する鍔部と点で接触する。上記した断面において、保持器の端面と鍔部との接触点から軌道面までの回転軸方向の長さからころの半径を引いた長さの絶対値は、ころの径の１５％以下である。

このように構成することにより、軌道輪と保持器が径方向において接触した場合においても、上記した断面において、保持器の端面は鍔部と点で接触するため、軌道輪と保持器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、低トルク化を図ることができる。また、上記した寸法関係とすると、保持器と軌道輪との接触点がころの自転軸線と大きくずれることはない。そうすると、保持器に対するモーメント荷重を低減することができ、保持器の挙動が安定する。したがって、このようなスラストころ軸受は、破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

好ましくは、接触点は、ころのピッチ円径上にある。こうすることにより、さらに保持器に対するモーメント荷重を低減して、保持器の挙動を安定させることができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

さらに好ましくは、上記した断面において、保持器の径方向の両端面は、各々対面する鍔部と点で接触する。こうすることにより、保持器の径方向の両端面において、接触面積を小さくし、保持器に対するモーメント荷重を低減することができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

さらに好ましくは、保持器の端面は、略円弧形状である。こうすることにより、上記した断面において、より確実に軌道輪と保持器とを点接触させることができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

さらに好ましくは、保持器は、板厚方向に折曲げられておらず、平板状である。このような保持器は、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、スラストころ軸受に備えられ、運転状態において軌道輪から径方向に荷重を負荷された場合であっても、保持器の破損や変形の恐れを低減することができる。

この発明によると、軌道輪と保持器が径方向において接触した場合においても、上記した断面において、保持器の端面は鍔部と点で接触するため、軌道輪と保持器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、低トルク化を図ることができる。また、上記した寸法関係とすると、保持器と軌道輪との接触点がころの自転軸線と大きくずれることはない。そうすると、保持器に対するモーメント荷重を低減することができ、保持器の挙動が安定する。したがって、このようなスラストころ軸受は、破損の恐れを低減し、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）。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１８ａおよび内径側端面１８ｂは、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１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。ここでは、保持器１１と軌道輪とが外径側で接触した状態を示している。図１〜図７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。

軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１とが接触した場合において、保持器１１の外径側端面１８ａおよび内径側端面１８ｂは、各軌道輪２２ａ、２２ｂと点で接触する。また、外径側端面１８ａと鍔部２５ａとの接触点２９ａから軌道面２４ａまでの回転軸方向の長さからころ２３の半径を引いた長さの絶対値は、ころ２３の径の１５％以下とする。すなわち、保持器１１の外径側端面１８ａと軌道輪２２ａの鍔部２５ａとの径方向における接触点２９ａから軌道面２４ａまでの回転軸方向の長さをＬ_１、ころ２３の径をＬ_２、ころ２３の半径をＬ_２／２とすると、Ｌ_１−Ｌ_２／２の絶対値が、Ｌ_２の１５％以下とする。同様に、保持器１１と軌道輪２２ｂが接触した場合において、内径側端面１８ｂと鍔部２５ｂとの接触点から軌道面２４ｂまでの回転軸方向の長さからころ２３の半径を引いた長さの絶対値についても、ころ２３の径の１５％以下とする。

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。運転状態では、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１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、上記した構成とすることにより、軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１が径方向において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１８ａ、１８ｂは、鍔部２５ａ、２５ｂと点で接触するため、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、低トルク化を図ることができる。また、上記した寸法関係とすると、保持器１１と軌道輪２２ａとの接触点２９ａがころ２３の自転軸線３０と大きくずれることはない。同様に、保持器１１と軌道輪２２ｂとが接触した場合でも、接触点がころ２３の自転軸線３０と大きくずれることはない。そうすると、保持器１１に対するモーメント荷重を低減することができ、保持器１１の挙動が安定する。したがって、このようなスラストころ軸受２１は、破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。なお、接触点２９ａから軌道面２４ａまでの回転軸方向の長さが、ころ２３の半径よりも短い場合においても適用される。

また、この場合、保持器１１の径方向の両端面、すなわち、外径側および内径側端面１８ａ、１８ｂにおいて、各々対面する鍔部２５ａ、２５ｂと点で接触するため、接触面積を小さくして、保持器１１に対するモーメント荷重を低減することができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

さらに、外径側および内径側端面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、より確実に軌道輪２２ａ、２２ｂと保持器１１とを点接触させることができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、低トルク化を図ることができる。

また、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。

なお、保持器１１と軌道輪２２ａとの接触点２９ａ、保持器１１と軌道輪２２ｂとの接触点は、ころ２３のピッチ円径上に設けるようにしてもよい。こうすることにより、さらに保持器１１に対するモーメント荷重を低減して、保持器１１の挙動を安定させることができる。したがって、さらに破損の恐れを低減し、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の自転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の自転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の低トルク化を図ることができる。

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の自転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、保持器１１の外径側および内径側端面１８ａ、１８ｂは、略円弧状としたが、これに限らず、鋭角や鈍角を有する形状、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。また、外径側および内径側端面１８ａ、１８ｂのうち、いずれか一方について、対面する鍔部２５ａ、２５ｂと点で接触する構成としてもよい。さらに鍔部２５ａ、２５ｂの面２６ａ、２６ｂを略円弧状とし、外径側および内径側端面１８ａ、１８ｂと点で接触する構成としてもよい。

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ＶＩ−ＶＩ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ＶＩＩ−ＶＩＩ断面で切断した場合の断面図である。 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 外径側端面、１８ｂ 内径側端面、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、２９ａ 接触点、３０ 自転軸線。

Claims (5)

1. 径方向端部から回転軸方向に延びる鍔部を含む軌道輪と、
   前記軌道輪の軌道面上を転動する複数のころと、
   前記ころを保持す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、対面する前記鍔部と点で接触し、
   前記断面において、前記保持器の端面と前記鍔部との接触点から前記軌道面までの回転軸方向の長さから前記ころの半径を引いた長さの絶対値は、前記ころの径の１５％以下である、スラストころ軸受。
2. 前記接触点は、前記ころのピッチ円径上にある、請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 前記断面において、前記保持器の径方向の両端面は、各々対面する前記鍔部と点で接触する、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
4. 前記断面において、前記保持器の端面は、略円弧形状である、請求項１〜３のいずれかに記載のスラストころ軸受。
5. 前記保持器は、板厚方向に折曲げられておらず、平板状である、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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