JP2012237326A - スラストころ軸受及びスラストころ軸受の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受及びスラストころ軸受の支持構造を提供する。
【解決手段】保持器２０により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころ１１が軸方向の両側から第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０からなる２枚のスラストレースで挟持されて構成されるスラストころ軸受１０であって、２枚のスラストレースのうち第１のスラストレース５０のレース背面５６には、円周方向に第１の溝５８が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明はスラストころ軸受及びスラストころ軸受の支持構造に関する。

従来、例えば、自動車のトランスミッション、空調用圧縮機等には、トランスミッションや空調用圧縮機等のハウジングと回転軸との間に配設されて回転軸の軸方向に働く力（スラスト、推力）を受け止める軸受としてスラストころ軸受が組み付けられる。このスラストころ軸受は、保持器により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころが軸方向の両側から２枚のスラストレースで挟持されて構成されている。

ここで、例えば自動車のトランスミッション等の回転部分に装着されるスラストころ軸受においては、２枚のスラストレースが相対的に回転しているときは、ころは自転しながら公転する。一方、各スラストレースが相対的に回転しない状態、すなわち、２枚のスラストレースが同時に回転するときは、ころは自転することなく２枚のスラストレースと同期して公転する。この負荷無回転状態においては、ころは２枚のスラストレースの同じ位置に当接したまま軸方向力に働くスラスト力を支承するため、微小振動（例えば、軸方向に垂直方向）等によって、かかる支承部の油膜が途切れて金属接触が発生し、スラストレースの転動面に磨耗が発生する。また、スラストころ軸受が回転せず停止した状態で同様に軸受に微少振動が負荷されている場合にも同様に発生する。このようなスラストころ軸受のスラストレースの磨耗対策として、特許文献１及び特許文献２のような技術が知られている。

特許文献１には、一方のスラストレースのころの当接面に、放射方向に対して所定の角度だけ傾斜した複数条のうねりを形成し、スラストレースが半径方向に振動した際にころが円周方向に回転する構造が記載されている。ころは、スラストレースに形成されたうねりに斜めに当接することにより、スラストレースが半径方向に振動した際にころを円周方向に自転及び公転させてころの特定面がスラストレースの同じ位置に当接し続けることを抑止する。すなわち、ころがスラストレースに対し相対的に回転するものである。これにより、油膜の途切れを防ぎ耐久の向上を図ったスラストころ軸受となる。

また、特許文献２においては、一方のスラストレース又は両方のスラストレースでころが配置されていない背面全体に軸方向成分の振動負荷によりスラストレースを円周方向の一方向に回転させるうねりを形成した構成が記載されている。これは、軸方向成分の振動負荷が発生してスラストレースがころによる背面側に押しつける力を受ける。そうすると、スラストレースに円周方向の回転力のモーメントが発生し、スラストレースがころに対して回転することとなる。これにより、ころがスラストレースの転動面の同一位置に継続して当接することを防ぎ、ころとスラストレースの転動面の磨耗を抑制する。

特開２００７−１８７１７９号公報 特許第４４８７９３３号公報

ところで、スラストころ軸受は、ころ全てに一律に荷重が負荷される使用方法がある。一方で、空調用圧縮機等のようにスラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷されるような使用方法もある。また、スラストころ軸受のスラストレース上を転動するころの転動面は、所定の平面度を満たすように形成される。しかしながら、スラストレースは、プレスで製造されるため転動面は微小のうねりにともなう凹凸面を有している。このようにスラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置されると局部的な面圧上昇が生じてスラストレースところの間に金属接触が生じ得るため、早期の剥離、磨耗が生じてしまうおそれがある。

ここで、特許文献１におけるスラストころ軸受は、ころ全てに一律に荷重が負荷されるような使用方法に際して特に好適であるが、円周上の部分的に荷重が負荷されるような使用方法においては、ころがスラストレースに対し相対的に回転しない場合も想定される。また、特許文献２においては、スラストレースがころに対して回転する構成であるため、円周上の部分的に荷重が負荷されるような使用方法においても一定の効果を有するものと考えられる。しかしながら、スラストレースのころが配置されていないレース背面（転動面の背面）に形成されたうねりは、スラストレースのレース背面に放射状に形成されたものである。すなわち、うねりは、スラストレースの回転方向に交差する方向に形成されているため、うねりが磨耗しやすい傾向にある。そのため、スラストころ軸受のスラストレースの磨耗対策は、更なる改善の余地がある。

而して、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、スラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受及びスラストころ軸受の支持構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のスラストころ軸受は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係るスラストころ軸受は、保持器により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころが軸方向の両側から２枚のスラストレースで挟持されて構成されるスラストころ軸受であって、前記２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースのレース背面には、円周方向に第１の溝が形成されていることを特徴とする。

この第１の発明によれば、２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースのレース背面には、円周方向に第１の溝が形成されている。このレース背面における第１の溝の構成により、スラストころ軸受のレース背面とスラストころ軸受を支持する支持部材との接触面積が小さくなる。そのため、スラストころ軸受に対し軸方向成分の振動負荷が発生してスラストレースがころによる背面側に押しつける力を受けると、スラストレースは、スラストころ軸受を支持する支持部材側に対し円周方向の回転力のモーメントが発生してころに対してすべりやすい（回転）構成となる。また、第１の溝は、スラストレースの円周方向に形成されている。すなわち、第１のスラストレースの回転方向に形成されているため溝が磨耗しにくい向きに形成されている。これにより、スラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制することができる。

次に、第２の発明に係るスラストころ軸受は、第１の発明のスラストころ軸受であって、前記レース背面の第１の溝は、前記スラストレースを軸線方向断面で見て、前記ころが配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも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、レース背面の第１の溝は、スラストレースを軸線方向断面で見て、ころが配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも形成されている。これは、スラストレースを軸線方向断面で見てスラストレースの転動面のうち、ころが配設される径方向位置の面は、軸方向に働くスラスト力を支承する。そのため、かかるレース背面には、第１の溝を構成することなくスラスト力を支持する。これに対し、ころが配設される径方向位置以外の径方向位置のレース背面には、第１の溝を形成しスラストころ軸受を支持する支持部材との接触面積を小さくする部位とすることができる。これにより、スラストころ軸受のスラスト力に鑑み、効果的に第１の溝を構成することができる。

次に、第３の発明に係るスラストころ軸受は、第１の発明又は第２発明のスラストころ軸受であって、前記２枚のスラストレースのうち一方のスラストレースの径方向内径端側には、前記保持器の内径端側方向の軸方向に延在形成された円筒状の内径側鍔部を備えており、該内径側鍔部の内周面には、円周方向に第２の溝が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、スラストレースの内径側鍔部の内周面に、第２の溝を構成することにより、スラストころ軸受を支持する支持部材との接触面積をより一層小さくすることができる。これにより、スラストレースは、スラストころ軸受を支持する支持部材側に対し円周方向の回転力のモーメントが発生すると、より一層ころに対してすべりやすい構成（回転）となる。

次に、第４の発明に係るスラストころ軸受の支持構造は、保持器により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころが軸方向の両側から２枚のスラストレースで挟持されて構成されるスラストころ軸受と、該スラストころ軸受を支承する支持部材とを有するスラストころ軸受の支持構造であって、前記支持部材のうち、前記２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースを支持する支持部材の支持面には、円周方向に第３の溝が形成されていることを特徴とする。

この第４の発明によれば、スラストころ軸受のスラストレース側に溝を構成する以外に、スラストころ軸受を支承する支持部材のうち、スラストレースを支持する支持部材の支持面側に設けることもできる。これにより、スラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受の支持構造とすることができる。

本発明は上記各発明の手段をとることにより、スラストころ軸受に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、スラストレースの転動面の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受及びスラストころ軸受の支持構造を提供することができる。

この発明の実施例１に係るスラストころ軸受を示す軸線方向断面図である。 この発明の実施例１に係るスラストころ軸受の２枚のスラストレースと、ころと、保持器との関係を示す軸線方向断面図である。 この発明の実施例１に係るスラストころ軸受の第１のスラストレースを示す斜視図である。 この発明の実施例２に係るスラストころ軸受の支持構造を示す軸線方向断面図である。

この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。

この発明の実施例１を図１〜図３にしたがって説明する。

［スラストころ軸受１０の基本的構成］
スラストころ軸受１０は、図１に図示されるように空調用圧縮機等のハウジング１と回転軸５との間に配設されて回転軸５の軸方向に働く力（スラスト、推力）を受け止める軸受である。スラストころ軸受１０は、概略、複数個のころ１１と、保持器２０と、第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０からなる２枚のスラストレースを主体として構成される。スラストころ軸受１０は、保持器２０により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状の複数個のころ１１が軸方向の両側から第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０の２枚のスラストレースで挟持されて構成されている。２枚のスラストレースのうち第１のスラストレース５０には保持器２０の内径端側の位置において軸方向に配設された円環状の内径側鍔部５１を備えている。

ころ１１は、図２に図示されるように金属製の柱状に形成されており、後述する保持器２０により周方向に転動可能に配設されて保持されている。ころ１１の柱状の径は装着される部位によって設定されるものであり、比較的、大きい径に形成された円筒ころや、小径に形成された針状ころがある。

保持器２０は、図２に図示されるように径方向に所定間隔を隔てる内・外径側の両環状部２１、２２と、これら両環状部２１、２２を連結すると共に、複数のころ１１を転動可能に保持するポケット２３を区画形成する複数の柱部３０とを備えている。複数の柱部３０は、径方向に波状に折り曲げ形成されて縦断面略Ｍ型状をなす。詳しくは、第２のスラストレース６０の転動面６４（又は、第１のスラストレース５０の転動面５４）に接近して突出する径方向両側部３１と、第１のスラストレース５０の転動面５４（又は第２のスラストレース６０の転動面６４）に接近して突出する径方向中間部３３と、これら径方向両側部３１と径方向中間部３３とを連結する傾斜連結部３４とを備えている。なお、複数の柱部３０の径方向両側部３１及び径方向中間部３３の対向面には、ころ１１を抜け止めするための抜止爪（図示しない）が形成されている。

第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０からなる２枚のスラストレースは、図１に図示されるように２枚構成であり、保持器２０により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状の複数個のころ１１が軸方向の両側から挟持されて構成されている。この実施例１において、空調用圧縮機等の回転軸５側に第１のスラストレース５０が配置され、ハウジング１側に第２のスラストレース６０が配置されている。

第１のスラストレース５０及び第２のスラストレース６０は、図１及び図２に図示されるように炭素鋼板をプレス加工等の打ち抜き加工、塑性加工等を施して形成される。回転軸５側に配置される第１のスラストレース５０は、円板状部材の内方が打ち抜き加工によって回転軸５の挿通可能な開孔を有した環状に形成されており、この円板状の部位がころ１１の軸方向と平行に配置構成されることで、ころ１１が転動可能な転動面５４として構成されている。また、第１のスラストレース５０は、転動面５４の径方向内径端側（保持器の内径端側方向の位置）に軸方向に延在して形成される円筒状の内径側鍔部５１を有する。この転動面５４と内径側鍔部５１は、断面視で略Ｌ字状に構成されている。また、転動面５４の反対の面は、回転軸５の支持面５ａと当接するレース背面５６として構成されている。
ハウジング１側に配置される第２のスラストレース６０は、円板状部材の内方が打ち抜き加工によって回転軸５の挿通可能な開孔を有した環状に形成されており、この円板状の部位がころ１１の軸方向と平行に配置構成されることで、ころ１１が転動可能な転動面６４として構成されている。また、転動面６４の反対の面は、ハウジング１の支持面１ａと当接するレース背面６６として構成されている。なお、第２のスラストレース６０は、転動面６４の径方向外径端（保持器の外形端方向の位置）に軸方向に延在して形成される円筒状の外径側鍔部を有する構成であっても良い。

［スラストころ軸受１０の金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制する構成について］
図２及び図３に図示されるように、第１のスラストレース５０の転動面５４の背面側のレース背面５６には、円周方向に第１の溝５８が形成されている。この第１の溝５８は、第１のスラストレース５０のと同芯円状の環状溝として形成されている。また、第１の溝５８は、第１のスラストレース５０を軸線方向断面で見て、ころ１１が配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも形成されていることが好ましい。ここで、本実施例１においては、第１の溝の形成領域５６ａは、レース背面５６の内径側に配設されている。また、第１のスラストレース５０の内径側鍔部５１の内周面には、円周方向に第２の溝５９が形成されている。第１の溝５８は、第１のスラストレース５０を形成した後にレース背面５６に切欠き形成されるものでも良いし、プレス加工の際に同時に形成するものでも良い。また同様に、第２の溝５９は、第１のスラストレース５０を形成した後に内径側鍔部５１の内周面に切欠き形成されるものでも良いし、プレス加工の際に同時に形成するものでも良い。

この実施例１に係るスラストころ軸受１０によれば、第１のスラストレース５０のレース背面５６には、円周方向に第１の溝５８が形成されている。このレース背面５６における第１の溝５８の構成により、スラストころ軸受１０のレース背面５６とスラストころ軸受１０を支持する支持部材との接触面積が小さくなる。そのため、スラストころ軸受１０に対し軸方向成分の振動負荷が発生して第１のスラストレース５０がころ１１による背面側に押しつける力を受けると、第１のスラストレース５０は、スラストころ軸受１０を支持する支持部材側に対し円周方向の回転力のモーメントが発生してころ１１に対してすべりやすい（回転）構成となる。また、第１の溝５８は、第１のスラストレース５０の円周方向に形成されている。そのため、第１のスラストレース５０の回転方向に形成されることとなり溝が磨耗しにくい向きに形成されている。これにより、スラストころ軸受１０に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、第１のスラストレース５０の転動面５４の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受１０とすることができる。

また、レース背面５６の第１の溝５８は、第１のスラストレース５０を軸線方向断面で見て、ころ１１が配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも形成されている。これは、第１のスラストレース５０を軸線方向断面で見て、第１のスラストレース５０の転動面５４のうち、ころ１１が配設される径方向位置の面は、軸方向に働くスラスト力を支承するため、かかるレース背面５６には、第１の溝５８を構成することなくスラスト力を支持する。これに対し、ころ１１が配設される径方向位置以外の径方向位置のレース背面５６には、第１の溝５８を形成しスラストころ軸受１０を支持する支持部材との接触面積を小さくする部位とすることができる。これにより、スラストころ軸受１０のスラスト力に鑑み、効果的に第１の溝５８を構成することができる。

また、第１のスラストレース５０の内径側鍔部５１の内周面に、第２の溝５９を構成することにより、スラストころ軸受１０を支持する支持部材との接触面積をより一層小さくすることができる。これにより、第１のスラストレース５０は、スラストころ軸受１０を支持する支持部材側に対し円周方向の回転力のモーメントが発生すると、より一層ころ１１に対してすべりやすい構成（回転）となる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、その他各種の実施形態において実施することができるものである。例えば、第１の溝５８は、第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０からなる２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースのレース背面に円周方向に溝が形成されていれば良い。また、第１の溝５８は、第１のスラストレース５０と第２のスラストレース６０の両方のレース背面５６、６６に形成されていても良い。

また、第１の溝５８及び第２の溝５９は、第１のスラストレース５０と同芯円状の環状溝として形成されているものについて示した。しかしながら。これに限定されず、全周に形成された環状の溝以外に円周方向に一部分の円弧状の溝が複数構成されているものであっても良い。

また、第１のスラストレース５０のレース背面５６における第１の溝５８は、第１のスラストレース５０を軸線方向断面で見て、ころ１１が配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも形成される構成について示した。しかしながら、これに限定されず、レース背面５６の全面に形成されているものであっても良い。第２のスラストレース６０に第１の溝５８が構成される場合も同様である。

また、第１のスラストレース５０の内径側鍔部５１の内周面には、円周方向に第２の溝５９が形成されているものについて示した。しかしながら、これに限定されず、第１のスラストレース５０は、内径側鍔部５１の内周面に第２の溝５９が形成されない構成のものでもよい。

次に、この発明の実施例２に係るスラストころ軸受１１０の支持構造を図４にしたがって説明する。上記実施例１においては、スラストころ軸受１０の金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制する構成として、第１のスラストレース５０に第１の溝５８及び第２の溝５９を構成するものについて示した。これに対し、実施例２は、スラストころ軸受１１０の第１のスラストレース１５０側に溝を構成しないでスラストころ軸受１１０を支承する支持部材として構成されるハウジング１０１及び回転軸１０５に設けるものである。

ここで、スラストころ軸受１１０は、次のような構成である。第１のスラストレース１５０におけるレース背面１５６及び内径側鍔部１５１には、溝が形成されない。また、第２のスラストレース１６０のレース背面１６６には、溝が形成されない。
これに対し、回転軸１０５のうち、第１のスラストレース１５０のレース背面１５６に当接する支持面１０５ａに第３の溝１５８を設ける。また、回転軸１０５のうち、第１のスラストレース１５０の内径側鍔部１５１の内周面に当接する支持面１０５ｂに第４の溝１５９を設ける。第３の溝１５８と第４の溝１５９の形状は、実質的に第１の溝５８と第２の溝５９と同様である。

これにより、スラストころ軸受１１０に対して円周上の部分的に荷重が負荷される箇所と、第１のスラストレース１５０及び第２のスラストレース１６０の転動面１５４、１６４の凸部分が円周方向において同一位置に配置される場合でも金属接触に伴う早期の剥離、磨耗を抑制するスラストころ軸受１１０の支持構造を提供することができる。

なお、この発明は前記実施例２に限定するものではなく、その他各種の実施形態において実施することができるものである。例えば、第３の溝１５８は、回転軸１０５の支持面１０５ａとハウジング１０１の支持面１０１ａのうち少なくとも一方の支持面１０５ａ、１０１ａに円周方向に溝が形成されていれば良い。また、第３の溝１５８は、支持面１０５ａ、１０１ａの両方に形成されていても良い。

１ ハウジング
１ａ ハウジングの支持面
５ 回転軸
５ａ 回転軸の支持面
１０ スラストころ軸受
１１ ころ
２０ 保持器
２１ 外径側環状部
２２ 内径側環状部
２３ ポケット
３０ 柱部
５０ 第１のスラストレース
５１ 内径側鍔部
５４ 転動面
５６ レース背面
５６ａ 第１の溝の形成領域
５８ 第１の溝
５９ 第２の溝
６０ 第２のスラストレース
６４ 転動面
６６ レース背面
１０１ ハウジング
１０１ａ ハウジングの支持面
１０５ 回転軸
１０５ａ 回転軸の支持面
１０５ｂ 回転軸の支持面
１１０ スラストころ軸受
１５０ 第１のスラストレース
１５１ 内径側鍔部
１５４ 転動面
１５６ レース背面
１５８ 第３の溝
１５９ 第４の溝
１６０ 第２のスラストレース
１６４ 転動面
１６６ レース背面

Claims (4)

1. 保持器により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころが軸方向の両側から２枚のスラストレースで挟持されて構成されるスラストころ軸受であって、
   前記２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースのレース背面には、円周方向に第１の溝が形成されていることを特徴と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、
   前記レース背面の第１の溝は、前記スラストレースを軸線方向断面で見て、前記ころが配設される径方向位置以外の径方向位置に少なくとも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又は請求項２に記載のスラストころ軸受であって、
   前記２枚のスラストレースのうち一方のスラストレースの径方向内径端側には、前記保持器の内径端側方向の軸方向に延在形成された円筒状の内径側鍔部を備えており、
   該内径側鍔部の内周面には、円周方向に第２の溝が形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。
4. 保持器により周方向に転動可能に配設されて保持された柱状のころが軸方向の両側から２枚のスラストレースで挟持されて構成されるスラストころ軸受と、該スラストころ軸受を支承する支持部材とを有するスラストころ軸受の支持構造であって、
   前記支持部材のうち、前記２枚のスラストレースのうち少なくとも一方のスラストレースを支持する支持部材の支持面には、円周方向に第３の溝が形成されていることを特徴とするスラストころ軸受の支持構造。
   

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