JP2011106637A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させた、スラストころ軸受を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受は、複数のころと、これらのころを保持する保持孔２２が周方向に等間隔に形成された保持器２０とを備えている。そして、保持器２０には保持孔２２の内径側において径方向に平坦な環状板部２４が形成されている。そして、保持器２０の環状板部２４には、同一円周上で回転対称となる４箇所に中心角が４５度で周方向に円弧状に延びる肉抜き部３０が形成されている。そして、肉抜き部３０の周方向の両端には、周方向の端から周方向中央に向けて肉薄となる楔形状部３２が形成されており、肉抜き部３０の周方向の中央には、軸方向に貫通する貫通孔３４が形成されている。そして、保持器２０の回転により保持器２０の肉抜き部３０に動圧が発生する構成とされている。
【選択図】図２

Description

この発明はスラストころ軸受に関する。さらに詳しくは、複数のころと、これらのころを保持する保持孔を有する保持器とを備えたころガイドのスラストころ軸受の構造に関する。

スラストころ軸受は大きなラジアル荷重を支えることができる軸受であり、剛性が高く回転トルクが低い特性を有し、自動車用エアコンのコンプレッサや自動車用オートマチックトランスミッション等に組み込まれて使用されている。
図４に、従来技術によるスラストころ軸受１１０の軸方向断面図を示す。そして、図５に、その保持器１２０の一部を破断した斜視図を示す。スラストころ軸受１１０は、複数のころ１１２と、これらのころ１１２を保持する保持孔１２２が周方向に等間隔に形成された保持器１２０が、フロントレース１４０とリアレース１４２の間に配設された構成とされている。
そして、保持器１２０には、図４および図５に示すように、保持孔１２２の内径側に径方向に平坦な環状板部１２４が形成されており、環状板部１２４の更に内径側には軸方向に環状壁部１２６が延設形成されている。そして、保持器１２０の保持孔１２２の周方向の両側には径方向の断面が略Ｍ字状の柱部１２８が形成されており、柱部１２８の軸方向両端部に形成された爪１２９ａおよび爪１２９ｂにより、ころ１１２が保持器１２０の保持孔１２２に保持される構成とされている。
特許文献１には、図４および図５で示した従来技術によるスラストころ軸受と同様の構成のスラストころ軸受が記載されている。

特開２００８−２７５０９７号公報

ところで、図４に示した従来技術のスラストころ軸受１１０は、ころ１１２がフロントレース１４０およびリアレース１４２に接触して回転し、保持器１２０がころ１１２によって担がれた状態のころガイドの構成とされている。そこで、スラストころ軸受１１０を高速回転で貧潤滑の条件下の自動車用エアコンのコンプレッサに使用すると、ころ１１２と保持器１２０との接触箇所で油膜切れが起きてころ１１２が摩耗しトルクが増大するという問題がある。
そして、保持器１２０をころ１１２が担いだ構成であるため、保持器１２０の重量によりトルクが増大する。また、保持器１２０をころ１１２が担いだ構成のため、保持器１２０の回転により生じる遠心力がころ１１２に負担をかけてトルクが増大するという問題がある。

本発明は、上述した問題を解決するために提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させた、スラストころ軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるスラストころ軸受は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、複数のころと、これらのころを保持する保持孔を有する保持器とを備えたスラストころ軸受であって、
前記保持器は、前記保持孔の内径側または外径側に延設された環状板部を有する構成とされており、前記環状板部には同一円周上に複数の肉抜き部が形成され、前記肉抜き部の周方向の両端には、周方向の端から周方向中央に向けて肉薄となる楔形状部が形成されており、前記保持器の回転により該保持器に動圧が発生するスラストころ軸受である。

この第１の発明によれば、保持器の環状板部の同一円周上に複数の肉抜き部が形成され、肉抜き部の周方向の両端には周方向の端から周方向中央に向けて肉薄となる楔形状部が形成されており、保持器の回転により保持器に動圧が発生する構成とされている。そして、楔形状部により両側に押し広げられる空気の流れによって保持器に生ずる動圧により、保持器をころと非接触となる軸方向の中立位置に保とうとする力が働くため、ころに対する保持器の重量負担が軽減される。また、保持器に生ずる動圧が、遠心力により保持器が径方向外方へ移動しようとする動きを抑制するため、保持器に生ずる遠心力によるころへの負担が軽減される。そして、保持器に肉抜き部を形成したことにより保持器が軽量化されるため、保持器自体の重量負担及び保持器に生ずる遠心力による負担を軽減する効果がある。
そして、ころに対する保持器による負担が軽減されるので、ころと保持器の接触箇所での油膜切れを低減させ、ころの摩耗を低減させることができる。
よって、ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させた、スラストころ軸受を提供することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るスラストころ軸受であって、前記保持器に形成された肉抜き部には貫通孔が形成されていることを特徴とする。
この第２の発明によれば、保持器の肉抜き部に貫通孔を形成することにより、保持器の重量を更に低減させることができるので、ころの摩耗を更に低減させ、トルクを更に低減させることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るスラストころ軸受であって、前記保持器に形成される肉抜き部は、前記保持孔の内径側に延設された環状板部に形成されていることを特徴とする。
この第３の発明によれば、保持器の保持孔の内径側に環状板部が形成されているスラストころ軸受では、既存の環状板部に、保持器に動圧を生じさせる肉抜き部を形成することができるので、保持器に動圧を生じさせる肉抜き部を形成することが容易である。

上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させた、スラストころ軸受を提供することができる。
次に、上述の第２の発明によれば、ころの摩耗を更に低減させ、トルクを更に低減させることができる。
次に、上述の第３の発明によれば、保持器の保持孔の内径側に環状板部が形成されているスラストころ軸受では、既存の環状板部に、保持器に動圧を生じさせる肉抜き部を形成することができるので、保持器に動圧を生じさせる肉抜き部を形成することが容易である。

実施例１におけるスラストころ軸受の軸方向断面図である。 実施例１におけるスラストころ軸受の保持器の平面図である。 図２のＡ−Ａ位置における軸方向断面図である。 従来技術によるスラストころ軸受の軸方向断面図である。 従来技術によるスラストころ軸受の保持器の一部を破断した斜視図である。 実施例２におけるスラストころ軸受の軸方向断面図である。 実施例２におけるスラストころ軸受の保持器の平面図である。 図７のＢ−Ｂ位置における軸方向断面図である。 従来技術によるスラストころ軸受における潤滑油の流れを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

［実施例１の構成］
実施例１のスラストころ軸受は、保持器を軽量化すると共に、保持器の回転により保持器に動圧を発生させて、ころにかかる負担を軽減し、ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させるものである。
図１に本発明の実施例１におけるスラストころ軸受１０の軸方向断面図を示す。そして、図２にスラストころ軸受１０の保持器２０の平面図を、図３に図２のＡ−Ａ位置における軸方向断面図を示す。
実施例１のスラストころ軸受１０は、複数のころ１２と、これらのころ１２を保持する保持孔２２が周方向に等間隔に形成された保持器２０とが、フロントレース４０とリアレース４２の間に配設された構成とされている。
そして、保持器２０には、図１に示すように、保持孔２２の内径側に径方向に平坦な環状板部２４が形成されており、環状板部２４の更に内径側には軸方向に環状壁部２６が延設形成されている。そして、図２に示すように、保持器２０の保持孔２２の周方向の両側には径方向の断面が略Ｍ字状（図１参照）の柱部２８が形成されており、柱部２８の軸方向両端部に形成されている爪２９ａおよび爪２９ｂにより、ころ１２が保持孔２２に保持される構成とされている。
そして、図２に示すように、保持器２０の環状板部２４には、同一円周上で回転対称となる４箇所に中心角が４５度で周方向に円弧状に延びる肉抜き部３０が形成されている。そして、図３に示すように、肉抜き部３０の周方向の両端には、周方向の端から周方向中央に向けて肉薄となる楔形状部３２が、周方向で左右対称に形成されており、肉抜き部３０の周方向の中央には、軸方向に貫通する貫通孔３４が形成されている。そして、保持器２０の回転により、保持器２０の肉抜き部３０の楔形状部３２の先端から付け根に向かって流れる空気が両側に押し広げられることにより、保持器２０に動圧が発生する構成とされている。

［実施例１の効果］
実施例１によれば、スラストころ軸受１０の保持器２０の環状板部２４には、同一円周上の４箇所に肉抜き部３０が形成されており、保持器２０の回転により保持器２０に動圧が発生する構成とされている。そして、保持器２０に生ずる動圧により、保持器２０をころ１２と非接触となる軸方向の中立位置に保とうとする力が働くため、ころ１２に対する保持器２０の重量負担が軽減される。また、保持器２０に生ずる動圧が、遠心力により保持器２０を径方向外方へ移動させようとする動きを抑制するため、保持器２０に生ずる遠心力によるころ１２への負担が軽減される。そして、保持器２０の肉抜き部３０に軸方向に貫通する孔３０を設けたことにより保持器２０が軽量化されるため、保持器２０自体の重量負担及び保持器２０に生ずる遠心力による負担を軽減する効果がある。
そして、ころ１２に対する保持器２０による負担が軽減されるので、ころ１２と保持器２０の接触箇所での油膜切れを低減させることができる。
よって、ころの摩耗を低減させ、トルクを低減させた、スラストころ軸受を提供することができる。

［変形例］
実施例1では、肉抜き部３０は中心角を４５度として、同一円周上の4箇所に形成しているが、肉抜き部３０は、中心角を３０度として６箇所に設けてもよく、中心角を９０度として２箇所に設けても良い。
そして、実施例１では、肉抜き部３０の周方向中央に軸方向に貫通する貫通孔３４を形成したが、貫通孔３４の部分を薄肉で塞いだ構成としても良い。貫通孔３４を形成しなくても、肉抜き部３０に楔形状部３２が形成されていれば、保持器２０の回転により、保持器２０に動圧を生じさせることができる。
また、実施例１では、肉抜き部３０は、保持器２０の保持孔２２の内径側に延設された環状板部２４に形成されているが、肉抜き部３０を保持器２０の保持孔２２の外径側に延設された環状板部２４に形成しても良い。なお、保持器の保持孔の内径側または外径側に径方向に平坦な環状板部２４が形成されているスラストころ軸受の場合は、既存の環状板部に肉抜き部を設けることができるので、本発明の適用が容易である。
その他、本発明に係るスラストころ軸受はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。

［トルク増大の他の原因］
ところで、従来技術によるスラストころ軸受においてトルクが増大する原因としては、保持器からころにかかる負担の他に、軸受内部に潤滑油が滞留して粘性抵抗が増大することが挙げられる。
図９により、従来技術によるスラストころ軸受５０における潤滑油の流れについて説明する。スラストころ軸受５０は、複数のころ５２と、これらのころ５２を保持する保持孔６２が周方向に等間隔に形成された保持器６０が、レース部材７０の上に配設された構成とされている。そして、スラストころ軸受５０の内径側から潤滑油が供給され、外径側に潤滑油が流れる構成とされている。図９の矢印が潤滑油の流れを示している。しかし、従来技術によるスラストころ軸受５０には、潤滑油の軸受内部での貫通を促進させる構造が特に設けられていないため、潤滑油がスラストころ軸受５０の内部で滞留し易く、潤滑油による冷却効果が発揮されにくい。そして、潤滑油の滞留により潤滑油による粘性抵抗が高くなり、軸受のトルクが増大するという問題が生ずる。

［実施例２の構成］
実施例２のスラストころ軸受は、潤滑油により生ずる粘性抵抗の問題を解決するために提案するものであり、保持器をポンプの働きをする形状として軸受内部に滞留する潤滑油を効率的に排出し、潤滑油による粘性抵抗を減少させてトルクの低減を図るものである。
図６に、実施例２に係るスラストころ軸受５０ａの軸方向断面図を示す。スラストころ軸受５０ａは、複数のころ５２と、これらのころ５２を保持する保持孔６２が周方向に等間隔に形成された保持器６０ａが、レース部材７０の上に配設された構成とされている。そして、保持孔６２の内径側に径方向に平坦な環状板部６４が形成されており、環状板部６４の更に内径側には軸方向に環状壁部６６が延設形成されている。
図７に保持器６０ａの平面図を示す。保持器６０ａの環状板部６４には、図７に示すように、同一円周上で回転対称となる４箇所に中心角が４５度で周方向に円弧状に延びた有底の凹部６８が形成されている。図８に、図７のＢ−Ｂ位置における凹部６８の軸方向断面図を示す。凹部６８は、環状板部６４の軸方向の両面において周方向の対応する位置に形成されており、凹部６８の深さは保持器６０の環状板部６４の通常の厚さの１５％とされている。なお、凹部６８の深さは環状板部６４の通常の厚さの１０％以上であることが好ましい。

［実施例２の効果］
実施例２によれば、スラストころ軸受５０ａの内径側から保持器６０ａの環状板部６４に供給された潤滑油は、環状板部６４の凹部６８に流れ込む。そして、凹部６８に流れ込んだ潤滑油は、保持器６０ａの回転による遠心力により保持器６０ａの回転方向の後方となる凹部６８の周方向の後方端と環状板部６４の一般面との段差部分に沿って径方向外方へ押出されて、スラストころ軸受５０ａを貫通していく。よって、保持器６０ａに形成された凹部６８により、スラストころ軸受５０ａ内部の潤滑油の排出が促進されるので、潤滑油による冷却効果が発揮されるとともに、潤滑油の滞留による粘性抵抗の増大を防ぐことができ、トルクを低減することができる。

［変形例］
実施例２では、保持器６０ａの環状板部６４の軸方向の両面に凹部６８を設けたが、凹部６８の代わりにレース部材７０に接触しない高さの凸部を設けても良い。また、凸部は周方向に円弧状に長く形成する必要はなく、径方向に線状に延設される構成であっても良い。また、凹部６８あるいは凸部は、環状板部６４の軸方向の両面に周方向で対応する位置に設ける必要はなく、環状板部６４の一側の面に凹部が形成され他の側の面に凸部が形成される構成であっても良い。

１０ スラストころ軸受
１２ ころ
２０ 保持器
２２ 保持孔
２４ 環状板部
２６ 環状壁部
２８ 柱部
２９ 爪
３０ 肉抜き部
３２ 楔形状部
３４ 貫通孔
４０ フロントレース
４２ リアレース
５０ スラストころ軸受
５２ ころ
６０ 保持器
６２ 保持孔
６４ 環状板部
６６ 環状壁部
６８ 凹部
７０ レース部材

Claims (3)

1. 複数のころと、これらのころを保持する保持孔を有する保持器とを備えたスラストころ軸受であって、
   前記保持器は、前記保持孔の内径側または外径側に延設された環状板部を有する構成とされており、
   前記環状板部には同一円周上に複数の肉抜き部が形成され、
   前記肉抜き部の周方向の両端には、周方向の端から周方向中央に向けて肉薄となる楔形状部が形成されており、前記保持器の回転により該保持器に動圧が発生するスラストころ軸受。
2. 請求項１に記載のスラストころ軸受であって、
   前記保持器に形成された肉抜き部には貫通孔が形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。
3. 請求項１または請求項２に記載のスラストころ軸受であって、
   前記保持器に形成される肉抜き部は、前記保持孔の内径側に延設された環状板部に形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。
   

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