JP2011153639A

JP2011153639A - スラストころ軸受

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Publication number: JP2011153639A
Application number: JP2010014194A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nakaoka; 賢一中岡
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】いわゆる三位一体型のスラストころ軸受において、従来よりも飛躍的に低トルクな構成を実現する。
【解決手段】軸方向に互いに対向させた一対の軌道輪１，２と、軌道輪１，２間で放射状に周方向へ並んだ複数のころ４と、当該ころ４を保持するポケット３ｐを有し、全体として円環状の保持器３とが相互に係合し合って一体性を維持するスラストころ軸受１０において、保持器３に第１突起３ａ及び第２突起３ｂを形成する。第１突起３ａは、一方の面から一方の軌道輪１に頂点を向けるように突出して、周方向の複数箇所に形成され、第２突起３ｂは、他方の面から他方の軌道輪に頂点を向けるように突出して、周方向に複数箇所に形成され、かつ、第１突起３ａとは周方向に交互に形成される。
【選択図】図２

Description

本発明はスラストころ軸受に関し、特に、自動車のオートマチックトランスミッション装置やトルクコンバータ等に使用される薄型のスラストころ（針状ころ）軸受に関する。

図９は、従来のスラストころ軸受（例えば、特許文献１参照。）の部分断面図である。図において、このスラストころ軸受１００は、一対の軌道輪１０１，１０２の間に、保持器１０３によって保持された多数のころ１０４を組み込んで構成されている。保持器１０３は、全体としては円環状であるが、平板状のものではなく、断面形状は図示のように薄板がジグザグに折り曲げられている。また、保持器１０３には、放射状に、周方向へ多数のポケット１０３ａが形成されている。ポケット１０３ａの縁には、ころ１０４を保持するころ止め１０３ｂが、ころ１０４側へ若干突出するように形成されている。軌道輪１０１，１０２のステーキング部１０１ａ、１０２ａは、保持器１０３ところ１０４とが装着された後、それぞれ図示の形状に加工される。これにより、軌道輪１０１，１０２及び保持器１０３の三者が、相互に係合して、いわゆる三位一体のスラストころ軸受を構成する。

上記のようなスラストころ軸受では、例えば一方の軌道輪１０１が他方の軌道輪１０２に対して回転すると、ころ１０４が転動し、保持器１０３も、ころ１０４に帯同して回転する。このとき、保持器１０３は、上面１０３ｕ（２箇所）、下面１０３ｄ（２箇所）、内端面１０３ｉ、及び、外端面１０３ｅで、軌道輪１０１，１０２と、潤滑油の油膜を介して摺動接触する。

特開２００６−１７０３７０号公報（図１）

しかしながら、上記のような従来のスラストころ軸受は、摺動接触する箇所が多く、しかも面で接触するため接触面積が大きい。そのため、相応の回転トルクを要する。自動車の燃費向上にはスラストころ軸受のさらなる低トルク化が必要であるが、この構成では限界がある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、いわゆる三位一体型のスラストころ軸受において、従来よりも飛躍的に低トルクな構成を実現することを目的とする。

（１）本発明は、軸方向に互いに対向させた一対の軌道輪と、当該軌道輪間で転動可能であり、放射状に周方向へ並んだ複数のころと、当該ころを保持するポケットを有し、全体として円環状の保持器とが相互に係合し合って一体性を維持するスラストころ軸受であって、前記保持器は、
一方の面から一方の前記軌道輪に頂点を向けるように突出し、前記ポケットの総数より少ない数で周方向の複数箇所に形成された第１突起と、他方の面から他方の前記軌道輪に頂点を向けるように突出し、前記ポケットの総数より少ない数で周方向に複数箇所に形成され、かつ、前記第１突起とは周方向に異なる位置に形成された第２突起とを有するものである。

上記のように構成されたスラストころ軸受において、保持器は各突起の頂点で軌道輪に接するため点接触となって、接触面積・摺動抵抗が小さい。また、保持器の各面での突起の数はポケットより少ないので、ポケットと同数以上に接触部がある従来構造に比べて、全体として接触面積・摺動抵抗が小さい。
また、保持器の両面で突起が形成されている位置が異なることにより、一対の軌道輪に対して保持器の姿勢を支えるポイントを両面で分散してバランス良く確保することができるので、両面全体での必要な突起数を低減することができる。

（２）また、上記（１）のスラストころ軸受において、周方向に互いに隣り合うポケットの間の部分は、曲げの無い平板状であることが好ましい。
この場合、平板状であることにより、曲げのある立体的な形状に比べて、潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。このことは、低トルク化に寄与する。

（３）また、上記（２）のスラストころ軸受において、保持器の板厚は、ころの直径の１／２に達する厚肉であることが好ましい。
この場合、薄肉の場合と比べて熱処理歪が生じにくいので、頂点と軌道輪との隙間を小さく設定することができる。そのため、軸方向への保持器の動き（がたつき）が小さく、保持器の挙動が安定する。また、軸受としての前記一体性と、厚肉であることとにより、ポケットの縁にころ止めを設けなくても、ころを保持することが可能である。

（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかのスラストころ軸受において、保持器には極表面を硬化させる処理のみが施されていることが好ましい。
この場合、保持器全体に熱処理を施す場合と比べて、歪が発生しにくい。

（５）また、上記（１）のスラストころ軸受において、保持器は、ｎを複数の所定数として、周方向にｎ個のポケットが続くと１個の第１突起、さらにｎ個のポケットが続くと１個の第２突起という配置を繰り返して構成されているものであってもよい。
この場合、第１突起、第２突起を周方向へ等ピッチで設けて、バランス良く保持器の姿勢を維持することができる。また、ポケットの内方や外方の狭い場所ではなく、周方向で隣り合う２つのポケットの間に各突起が形成されることになるので、各突起のための必要スペースを容易に確保することができる。

（６）また、上記（１）又は（５）のスラストころ軸受において、ポケットの隅には、逃がしが形成されていることが好ましい。
この場合、ころの隅部分がポケットの内壁に摺動接触することによる摩耗を抑制することができる。

本発明によれば、低トルクなスラストころ軸受を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の正面図である。本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の分解斜視図である。保持器のみを示す正面図である。保持器のみを示す裏面図である。スラストころ軸受の径方向断面図であり、ころのあるところで見た断面図である。スラストころ軸受の径方向断面図であり、（ａ）は第１突起のあるところで見た断面図、（ｂ）は第２突起のあるところで見た断面図である。図３における１つのポケットの拡大図である。保持器の略図である。従来のスラストころ軸受の部分断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１０の正面図、図２は分解斜視図である。図１，図２において、スラストころ軸受１０は、一対の軌道輪１，２と、保持器３と、複数（ここでは３０個）のころ（針状ころ）４とによって構成されている。一対の軌道輪１，２は、軸方向に互いに対向している。ころ４は、放射状に周方向へ並び、一対の軌道輪１，２の間で転動可能である。寸法を例示すると、スラストころ軸受１０としての全体の厚さ（軸方向）が２ｍｍ、ころ４の直径は１ｍｍ、軌道輪１，２の厚さが０．５ｍｍである。また、保持器３は、ころ４の直径の１／２に達する０．５ｍｍの鋼板からなる。この保持器３の厚さは、従来に比べて、厚肉（例えば２〜３倍）である。保持器３には、タフトライド（登録商標）処理等により極表面のみを硬化させる熱処理が行われている。これには、保持器全体に熱処理を施す場合と比べて、歪が発生しにくいという利点がある。

図３及び図４はそれぞれ、保持器３のみを示す正面図及び裏面図である。図３において、保持器３には放射状に複数のポケット３ｐが形成されている。また、複数の突起（第１突起３ａ・第２突起３ｂ）が周方向に複数個形成されている。内周側端部及び外周側端部は、係合部３ｓ（ステーキングの掛かり代）となっている。
本例の数値で具体的に述べると、ポケット３ｐは、周方向に５つを１ブロックとして並んでおり、全部で６ブロック設けられている。各ブロックでのポケット間の角度間隔は１０度である。各ブロック間には２０度の角度間隔があり、それらの角度中央に、第１突起３ａ又は第２突起３ｂが形成されている。ここで、第１突起３ａと、第２突起３ｂとは、共に軸方向に平行に突出するが、その突出する方向が互いに逆である。

すなわち、図２において、保持器３の第１突起３ａは、一方の面から軌道輪１に頂点を向けるように突出しているが、第２突起３ｂは、他方の面から軌道輪２に頂点を向けるように突出している。従って、図３又は図４において、保持器３は、周方向に５個のポケット３ｐが続くと１個の第１突起３ａ、さらに５個のポケットが続くと１個の第２突起３ｂという配置を繰り返して構成されている。また、第１突起３ａは１２０度間隔で設けられ、第２突起は第１突起３ａと６０度ずれて、かつ、１２０度間隔で設けられている。このように第１突起３ａ、第２突起３ｂを周方向へ等ピッチで設けることで、バランス良く保持器３の姿勢を維持することができる。また、ポケット３ｐの内方や外方の狭い場所ではなく、周方向で隣り合う２つのポケット３ｐの間に各突起３ａ，３ｂが形成されることになるので、各突起３ａ，３ｂのための必要スペースを容易に確保することができる。
なお、周方向に隣り合うポケット３ｐの間の保持部３ｃ（各突起３ａ，３ｂのある所や係合部３ｓを除く。）は、曲げの無い平板状である。

図５及び図６は、上記スラストころ軸受１０の径方向断面図である。図５は、ころ４のあるところで見た断面図、図６の（ａ）は第１突起３ａのあるところで見た断面図、そして、図６の（ｂ）は第２突起３ｂのあるところで見た断面図である。
図５において、周方向に隣り合うポケット３ｐ間の保持部３ｃは、前述のように平板状である。係合部３ｓは、シゴキ加工によって、肉厚が保持部３ｃより若干薄くなっており、また、外周側は図の下方へ、内周側は図の上方へ、それぞれ段差をつけたものである。軌道輪１，２のステーキング部１ｓ，２ｓは、保持器３ところ４とが装着された後、それぞれ図示の形状に加工され、保持器３の外れ止めとなる。また、保持器３が外れないことにより、一対の軌道輪１，２も互いに外れない。すなわち、軌道輪１，２及び保持器３の三者が、相互に係合して、ころ４と共に一体性を維持し、いわゆる三位一体のスラストころ軸受を形成する。

次に、図６の（ａ）において、第１突起３ａは軌道輪１側へ球面状に突出しており、図の上方向に微動すると、頂点３ａｔが軌道輪１に点接触する。また、（ｂ）において、第２突起３ｂは軌道輪２側へ球面状に突出しており、図の下方向に微動すると、頂点３ｂｔが軌道輪１に点接触する。なお、上記頂点３ａｔ，３ｂｔの他、保持器３の外周側端面３ｅ及び内周側端面３ｉは、潤滑油の油膜を介して、軌道輪１又は２と接触する。また、上記のような球面状の突起３ａ，３ｂは、プレス加工によって容易に形成することができる。

上記のように構成されたスラストころ軸受１０においては、保持器３は各突起３ａ，３ｂの頂点３ａｔ，３ｂｔで軌道輪１，２に接するため点接触となって、接触面積・摺動抵抗が小さい。また、保持器３の各面での突起３ａ，３ｂの数はポケット３ｐの数に比べて極めて少ないので、ポケットと同数以上に接触部がある従来構造に比べて、全体として接触面積・摺動抵抗が極めて小さい。従って、飛躍的に低トルクなスラストころ軸受１０を提供することができる。
また、周方向に互いに隣り合うポケット３ｐの間の保持部３ｃは、曲げの無い平板状であるので、曲げのある立体的な形状(図９)に比べて、潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。このことも、さらに低トルク化に寄与する。

また、保持器３の板厚は、ころ４の直径の１／２に達する厚肉であることにより、薄肉の場合と比べて熱処理歪が生じにくい。従って、頂点３ａｔ，３ｂｔと軌道輪１，２との隙間を小さく設定することができる。そのため、軸方向への保持器３の動き（がたつき）が小さく、保持器３の挙動が安定する。また、三位一体構造による軸受としての一体性と、厚肉であることとにより、ポケット３ｐの縁にころ止めを設けなくても、ころ４を保持することが可能である。

図７は、図３における１つのポケット３ｐの拡大図である。ポケット３ｐの平面視の形状は基本的にはころ４の輪郭に合わせた矩形であるが、４隅に、径方向へ拡がるように逃がし３ｇが形成されている。この逃がし３ｇにより、ころ４の角のＲ部４ｒと摺動接触することによる摩耗を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、各突起３ａ，３ｂを片面３個、合計６個設けたが、これは一例であり、突起の数は片面あたりに、２個以上で、かつ、理論的にはポケットの数より少ない数であればよい。但し、好ましくは、上記実施形態に示したように、ポケットの数３０に対して片面の突起の数３という極めて少ない数である。ちなみに、従来の構成（図９）ではポケットの両岸に接触部（図９の上面１０３ｕ、下面１０３ｄ）があることから、ポケットの数より接触部が少なくはなり得ない。
また、上記実施形態では５つのポケット３ｐを１ブロックとする例を示したが、１ブロックのポケット数はこれに限られるものではなく、軸受のサイズや荷重によって、種々の複数ｎであり得る。

上記「片面２個」の場合について補足説明する。
図８は、保持器３の略図である。丸印が一方側への突起、×印が他方側への突起であるとして、仮に（ａ）に示すように、周方向の同じ位置の裏表に各突起が合計４個あるとすると、保持器３は紙面の左右への傾きを阻止できないので、保持器３の姿勢が安定しない。安定させるには、もっと多くの突起が必要となる。
しかし、同じ４個でも、（ｂ）に示すように、各面で９０度ずらして配置すれば、一対の軌道輪間にある保持器３の姿勢は安定する。このように、保持器３の両面で突起が形成されている位置が異なる、という構成は、一対の軌道輪に対して保持器３の姿勢を支えるポイントを両面で分散してバランス良く確保することができるので、両面全体での必要な突起数を低減することができる。突起数は少ないほど低トルク化に寄与する。

また、周方向に突起を設ける間隔は、等間隔が好ましいことは言うまでもないが、必ずしも等間隔でなくてもよい。例えば（ｃ）に示す配置であっても、保持器３をバランス良く支持することができる。
また、上記実施形態では各突起３ａ，３ｂの頂点３ａｔ，３ｂｔは「点」として説明したが、厳密には点でなく、多少拡がった面であってもよい。この場合の面は、頂点を含む面であり、接触面積を小さく抑制する作用効果は得られる。実際、摩耗によって点から面になることは当然あり得る。また、必ずしも球面状でなくても、例えば円錐状で、先端を少し丸めるか又はごく小さい平面にするという形態でもよい。

１，２：軌道輪、３：保持器、３ａ：第１突起、３ａｔ：頂点、３ｂ：第２突起、３ｂｔ：頂点、３ｃ：保持部、３ｇ：逃がし、３ｐ：ポケット、４：ころ、

Claims

軸方向に互いに対向させた一対の軌道輪と、当該軌道輪間で転動可能であり、放射状に周方向へ並んだ複数のころと、当該ころを保持するポケットを有し、全体として円環状の保持器とが相互に係合し合って一体性を維持するスラストころ軸受であって、前記保持器は、
一方の面から一方の前記軌道輪に頂点を向けるように突出し、前記ポケットの総数より少ない数で周方向の複数箇所に形成された第１突起と、
他方の面から他方の前記軌道輪に頂点を向けるように突出し、前記ポケットの総数より少ない数で周方向に複数箇所に形成され、かつ、前記第１突起とは周方向に異なる位置に形成された第２突起と
を有することを特徴とするスラストころ軸受。
周方向に互いに隣り合う前記ポケットの間の部分は、曲げの無い平板状である請求項１記載のスラストころ軸受。
前記保持器の板厚は、前記ころの直径の１／２に達する厚肉である請求項２記載のスラストころ軸受。
前記保持器には極表面を硬化させる処理のみが施されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラストころ軸受。
前記保持器は、ｎを複数の所定数として、周方向にｎ個のポケットが続くと１個の前記第１突起、さらにｎ個のポケットが続くと１個の前記第２突起という配置を繰り返して構成されている請求項１記載のスラストころ軸受。
前記ポケットの隅には、逃がしが形成されている請求項１又は５に記載のスラストころ軸受。