JP2013015211A

JP2013015211A - スラストころ軸受

Info

Publication number: JP2013015211A
Application number: JP2011150123A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ochi; 慎哉越智
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-01-24

Abstract

【課題】回転が停止状態であっても、ころと一対のレースとが同じ位置に当接し続けないようにして、フレッチング摩耗の発生を防ぐことができる、耐久性に優れたスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】スラストころ軸受であって、一対のインナレース１２とアウタレース１３ところ１４と保持器１５を備え、インナレース１２は回転軸に固定され、アウタレース１３はハウジング６に回転自在に支持され、アウタレース１３のころの転走面の反対面には、放射状に多数の羽根状突起２８が形成され、回転軸１６の回転中はインナレース１２とアウタレース１３との間の流路に潤滑油を供給し、アウタレース１２とハウジング６との間の流路への潤滑油の供給を停止し、回転軸１６の停止中はインナレース１２とアウタレース１３との間の流路への潤滑油の供給を停止し、アウタレース１３とハウジング６との間の流路に潤滑油を供給するよう制御するオイル制御部４０を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば自動車のトランスミッション等で使用されるスラストころ軸受に関する。

スラストころ軸受は、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、回転軸に作用するスラスト荷重を支承するものである。ともに円環状に形成され、一対となったインナレースおよびアウタレースと、インナレースとアウタレースとの間に配置された複数のころと、複数のころを放射状に配置する保持器とを備えている。このインナレースとアウタレースとが相対的に回転するとき、ころは自転しながら公転する。一方、各レースに相対的な回転がない状態において、ころは一対のレースの同じ位置に当接したままスラスト力を支承するため、例えば、軸方向に垂直方向の微少振動等によって、かかる支承部の油膜が途切れて、金属接触が発生することがある。また、このような現象は、軸受が回転していない停止状態において、同様に軸受に微少振動が負荷されている場合にも発生することがある。このような金属接触は、いわゆるフレッチング摩耗の発生要因となり、スラストころ軸受の耐久性を低下させている。例えば、特許文献１では、かかる金属接触を防止するため、一対のレースが同期回転するとき、あるいは回転の停止状態で微少振動が負荷されるとき、ころがレースの同じ位置に当接し続けないようにする発明が開示されている。

特開平１０−３３９３２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、一対のレースをそれぞれ重力によって径方向に移動自在とし、それぞれの移動量に差を設けることにより、鉛直上部片面におけるころはレースの外周寄りの位置に当接し、一方、鉛直下部片面におけるころはレースの内周寄りの位置に当接するようにしたものである。そして、振動等によってかかる当接部に作用し、多少なりとも不均等になる周方向の摩擦力により、レースや保持器が少しずつとは言え回転する傾向とするものである。

このため、一対のレースが相対回転するとき、一対のレースは、それぞれ一旦偏位した方向に偏位し続ける、あるいは、それぞれ外周側に寄ったり、内周側に寄ったり、勝手に偏位するため、ころの自転や公転が円滑でなくなるおそれがあるという問題があった。また、一対のレースのそれぞれの移動量を規制する手段を、一対のレースの双方に対して、それぞれ設ける必要が生じるため、製造コストが上昇するという問題があった。さらに、レースを略水平にして使用する場合には、レースの移動量に差がつかないため、所望の効果が得られないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、回転が停止状態で微少振動が負荷されていても、ころの特定面が一対のレースの同じ位置に当接し続けないようにして、フレッチング摩耗の発生を防ぐことができる、耐久性に優れたスラストころ軸受を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、自動車のトランスミッション等の回転部分に装着してスラスト荷重を支承するスラストころ軸受であって、ともに円環状に形成されたインナレースおよびアウタレースと、前記インナレースと前記アウタレースとの間に配置された複数のころと、複数の前記ころを保持する保持器とを備え、前記インナレースは回転軸に固定され、前記アウタレースはハウジングに回転自在に支持され、前記アウタレースと前記ハウジングとの間及び前記アウタレースと前記ハウジングとの間には、潤滑油の流路が形成され、前記アウタレースの前記ころの転走面の反対面には、放射状に多数の羽根状突起が形成され、前記回転軸の回転中は、前記インナレースと前記アウタレースとの間の流路に潤滑油を供給し、前記アウタレースと前記ハウジングとの間の流路への潤滑油の供給を停止し、前記回転軸の停止中は、前記インナレースと前記アウタレースとの間の流路への潤滑油の供給を停止し、前記アウタレースと前記ハウジングとの間の流路に潤滑油を供給するよう制御するオイル制御部を備えたことを特徴とする。

本請求項のスラストころ軸受は、インナレースは回転軸に固定され、アウタレースはハウジングに回転自在に支持されている。そして、軸受内の潤滑油の流路を制御するオイル制御部は、回転軸が回転停止状態となると、インナレースとアウタレースとの間との間に形成された流路に流していた潤滑油を止めて、アウタレースとハウジングとの間に形成された流路へ潤滑油を流す。アウタレースに形成された羽根状突起は、この潤滑油の流れを受けることにより、アウタレースを回転させる。従って、回転が停止状態であっても、アウタレースを回転させて、ころを自転および公転させることができる。

本発明によれば、回転が停止状態であってもアウタレースを回転させて、ころを自転および公転させることにより、ころと一対のレースとが同じ位置に当接し続けないようにして、フレッチング摩耗の発生を防ぐことができる、耐久性に優れたスラストころ軸受を提供することができる。

本発明の実施形態のスラストころ軸受を示す要部側面断面図。本発明の実施形態のスラストころ軸受を示す軸方向断面図。本発明の実施形態のスラストころ軸受のオイル制御部の構成および動作を示す説明図。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明のスラストころ軸受の要部側面断面図であり、図２は図１のスラストころ軸受のＡ−Ａの軸方向断面図である。図３は、図１のスラストころ軸受のオイル制御部の構成および動作の説明図である。

図１に示すように、スラストころ軸受１０は、環状に形成され、回転軸１６の端面７に当接するインナレース１２と、環状に形成されて回転軸１６の端面に平行なハウジング６の内面に回転自在に支持されるアウタレース１３と、インナレース１２とアウタレース１３の間に配置された複数のころ１４と、複数のころ１４を保持する保持器１５と、軸受内部に供給する潤滑油を制御するオイル制御部４０を備えている。

このようなスラストころ軸受１０では、インナレース１２が駆動側（回転側）に、アウタレース１３が被駆動側（固定側）に配置されることがあり、また、アウタレース１３が駆動側（回転側）に、インナレース１２が被駆動側（固定側）に配置されることもある。

インナレース１２は、断面が略Ｌ字形状となっており、回転軸１６の軸線に直交するインナレース本体部２１と、このインナレース本体部２１の内径部からアウタレース１３側に延在する短円筒状の折曲げ部２２と、折曲げ部２２の端部から径方向外方へ延在する保持器抜止め用の環状突起２３とからなる。

アウタレース１３は、断面が略Ｊ字形状となっており、インナレース１２に対し、ころ１４を挟んで略対称に形成されており、回転軸１６の軸線に直交するアウタレース本体部２４と、アウタレース本体部２４の外径部からインナレース１２側に延在する短円筒状の折曲げ部２５と、折曲げ部２５の端部から径方向内方へ延在する保持器抜止め用の環状突起２６と、アウタレース本体部２４の内径部からインナレース１２の反対側に延在する短円筒状の折曲げ部２９とからなる。この折曲げ部２９には、アウタレース１３の背面側１３ａに潤滑油を流入させるための通孔２７が周方向に複数形成されている。

また、図２に示すように、アウタレース１３の背面側１３ａとなるころ１４の転走面の反対面には、径方向に湾曲した羽根状突起２８が放射状に等間隔に多数形成されている。アウタレース１３は、折曲げ部２５にてハウジング６と摺接するとともに、折曲げ部２９において回転軸１６と摺接し、ハウジング６及び回転軸１６に対し、回転自在に支持されている。このインナレース１２およびアウタレース１３は、鋼板をプレス成形することによって一体に形成されている。

複数のころ１４は、軸受中心を中心として放射状に配置されるとともに、保持器１５のポケット３４に軸方向の両側へ抜け出さないように保持され、その周面がインナレース１２およびアウタレース１３の各本体部２１,２４の内面に当接させられている。

保持器１５は、薄い鋼板を素材として打ち抜き、プレス成形加工によって一体加工したもので、内径側環状板３１と、外径側環状板３２と、これら両環状板３１,３２の周方向に所定の間隔を隔てて掛け渡された複数の柱部３３と、これら隣接する柱部３３の間に形成された複数のポケット３４とを備えている。保持器１５は、径方向に複数回屈曲させられており、これにより、各柱部３３は、断面略Ｍ字状に形成されている。

図１に示すように、インナレース１２とアウタレース１３とは、インナレース１２の突起２３がアウタレース本体部２４と非接触となるように、また、アウタレース１３の突起２６がインナレース本体部２１と非接触となるように、保持器１５を介して組み付けられている。インナレース１２の突起２３の外径は、保持器１５の内径側環状板３１の内径よりも大きくなされており、また、アウタレース１３の突起２６の内径は、保持器１５の外径側環状板３２の外径よりも小さくなされており、これにより、保持器１５と各レース１２,１３とが軸方向に分離できないようにしている。

このスラストころ軸受１０によると、ころ１４と各レース本体部２１,２４とによって、回転軸１６の軸線方向の荷重を支えることができ、この状態でインナレース１２およびアウタレース１３が相対回転すると、ころ１４が回転し、回転軸１６に対する摩擦抵抗が軽減される。

スラストころ軸受１０の潤滑油は、潤滑油供給装置（図示せず）から、回転軸１６の外周に設けられた複数の第１供給孔１６ｂおよび第２供給孔１６ｃから、それぞれオイル制御部４０を介して、軸受内部に供給される。このオイル制御部４０は、第１制御弁５０と第２制御弁６０とから構成される。

第１制御弁５０を介して、軸受内部に供給された潤滑油は、インナレース１２とアウタレース１３の間を放射状に貫通し、ころ１４および保持器１５を潤滑し、インナレース１２の外径部とアウタレース１３の折曲げ部２５との間から排出される。また、第２制御弁６０を介して、軸受内部に供給された潤滑油は、アウタレース１３の背面側１３ａを放射状に貫通し、ハウジング６の外径部とアウタレース１３の折曲げ部２５との間から排出される。

図１に示すように、第１制御弁５０は、インナレース１２とアウタレース１３の間の開口部に配置され、インナレース１２とアウタレース１３の間の潤滑油の供給を制御する。第２制御弁６０は、アウタレース１３の背面側１３ａに配置され、アウタレース１３の背面側１３ａの潤滑油の供給を制御する。

第１制御弁５０は、流入孔５１ａが回転軸１６に形成された第１供給孔１６ｂと連通し、排出孔５２ａがインナレース１２とアウタレース１３の間に形成された開口部と連通するように配置される。従って、第１制御弁５０は、弁が開放状態において、インナレース１２とアウタレース１３の間に潤滑油を供給する。

第２制御弁６０は、流入孔６２ａが回転軸１６に形成された第２供給孔１６ｃと連通し、排出孔６１ａがアウタレース１３の折曲げ部に形成された通孔２７と連通するように配置される。従って、第２制御弁６０は、弁の開放状態において、アウタレース１３の背面側１３ｂに潤滑油を供給する。

図２に示すように、回転軸１６の外周には、第２供給孔１６ｃが周方向に等間隔に形成されており、第２制御弁６０は、流入孔６２ａと第２供給孔１６ｃが連通するように、周方向に等間隔に配置される。

図１に示すように、オイル制御部４０を構成する第１制御弁５０と第２制御弁６０は、隣接して配置されており、図示していないが、回転軸１６の外周には、第１供給孔１６ｃが第２供給孔１６ｃに隣接して周方向に等間隔に形成されており、第１制御弁５０は、流入孔５１ａと第２供給孔１６ｃが連通するように、周方向に等間隔に配置される。

次に、オイル制御部４０を構成を説明する。
図３（ａ）は、スラストころ軸受１０の回転状態におけるオイル制御部４０を示しており、下側が第１制御弁５０であり、上側が第２制御弁６０となっている。図３（ｂ）は、停止状態のオイル制御部を示している。図中の細線矢印は、潤滑油の流れを示しており、太線矢印は、スラストころ軸受１０が回転状態のときに発生する遠心力Ｆが作用する方向を示している。なお、図面右側が回転軸１６の軸部側であり、図面左側がころ１４および保持器１５側である。

図３（ａ）の下側に示すように、第１制御弁５０は、第１ハウジング５１と、第２ハウジング５２と、ダイアフラム５３とから構成されている。第２ハウジング５２は、略円筒形状の第１ハウジング５１に嵌め込まれた構造となっている。

第１ハウジング５１は、略円筒状の部材である。第１ハウジング５１の円筒の一方の面には、流入孔５１ａが設けられ、他方の面には第１開口部５１ｃが設けられている。この流入孔５１ａの内方の周縁は、弁座５１ｂが形成されている。

第２ハウジング５２は、第１ハウジング５１より一回り小さな略円筒形状の部材である。第２ハウジング５２の円筒の一方の面には、第２開口部５２ｃが設けられ、他方の面には、排出孔５２ａが設けられている。

ダイアフラム５３は、鋼等からなる円盤状の弾性部材であり、中央に略円錐状の弁体５４を有し、周縁に支持部５３ｂを有している。このダイアフラム５３は、弾性変形していない状態において、弁体５４を有する中央部が周縁より高くなっている。また、弁体５４と周縁の支持部５３ｂとの間の環状部には、透孔５３ａが数箇所形成されている。ダイアフラム５３は、弁体５４を有する面を第１ハウジング５１の第１開口部５１ｃに向けて、第１ハウジング５１と第２ハウジング５２の間に配置される。第１ハウジング５１に第２ハウジング５２が嵌め込まれることにより、ダイアフラム５３は、第１開口部５１ｃと第２開口部５２ｃに挟持され、可撓可能に支持される。

第１ハウジング５１に第２ハウジング５２が嵌め込まれた組付け状態において、ダイアフラム５３上の弁体５４は、先端面５４ａと第１ハウジング５１の弁座５１ｂとが当接するように配置される。つまり、組付け状態および停止状態では、弁は閉鎖状態になっている。そして、ダイアフラム５３が弾性変形することにより、弁体５４の先端面５４ａと第１ハウジング５１の弁座５１ｂとの間に隙間が形成され、弁が開放状態となる。弁体５４は、ニトリルゴム等からなる弾性部材であり、ダイアフラム５３に圧着して固定されている。

図３（ａ）の上側に示すように、第２制御弁６０は、第１制御弁５０とほぼ同等の構成となっており、第１ハウジング６１と、第２ハウジング６２と、ダイアフラム６３とから構成されている。第２ハウジング６２は、略円筒形状の第１ハウジング６１に嵌め込まれた構造となっている。

第１ハウジング６１は、略円筒状の部材である。第１ハウジング６１の円筒の一方の面には、排出孔６１ａが設けられ、他方の面には第１開口部６１ｃが設けられている。排出孔６１ａの内方の周縁は、弁座６１ｂが形成されている。

第２ハウジング６２は、第１ハウジング６１より一回り小さな略円筒形状の部材である。第２ハウジング６２の円筒の一方の面には、流入孔６２ａが設けられ、他方の面には第２開口部６２ｃが設けられている。

ダイアフラム６３は、鋼等からなる円盤状の弾性部材であり、中央に略円錐状の弁体６４を有し、周縁に支持部６３ｂを有している。このダイアフラム６３は、弾性変形していない状態において、弁体６４を有する中央部が周縁より低くなっている。また、弁体６４と周縁の支持部６３ｂとの環状部分には、透孔６３ａが数箇所形成されている。ダイアフラム６３は、弁体６４を有する面を第１ハウジング６１の開口部６１ｃに向けて、第１ハウジング６１と第２ハウジング６２の間に配置される。第１ハウジング６１に第２ハウジング６２が嵌め込まれることにより、ダイアフラム６３は、第１開口部６１ｃと第２開口部６２ｃに挟持され、可撓可能に支持される。弁体６４は、ニトリルゴム等からなる弾性部材であり、ダイアフラム６３に圧着して固定されている。

第１ハウジング６１に第２ハウジング６２が嵌め込まれた組付け状態において、ダイアフラム６３上の弁体６４は、先端面６４ａと第１ハウジング６１の弁座６１ｂとの間に隙間が形成されるように配置される。つまり、組付け状態および停止状態では、弁は開放状態となっている。そして、ダイアフラム６３が弾性変形することにより、弁体６４の先端面６４ａと第１ハウジング６１の弁座６１ｂとが当接され、弁が閉鎖状態となる。

このように、第２制御弁６０は、第１制御弁５０とほぼ同等な構成であるが、配置が第１制御弁５０と第２制御弁６０は異なっている。第１制御弁５０は、回転軸１６に設けられた第１供給孔１６ｂと流入孔５１ａが連通するように、第１ハウジング５１を軸側として配置される。第２制御弁６０は、回転軸１６に設けられた第２供給孔１６ｃと流入孔６２ａが連通するように、第２ハウジング６２を軸側として配置される。

上記のように構成されるスラストころ軸受１０の動作を説明する。
図３（ａ）に示すように、回転軸１６が回転状態の場合、オイル制御部４０の第１制御弁５０において、遠心力Ｆが外力として弁体５４に作用する。これにより、弁体５４は径方向外方へ移動することにより、ダイアフラム５３が弾性変形し、弁体５４の先端面５４ａと第１ハウジング５１の弁座５１ｂとの間に隙間が形成され、弁は開放状態となる。

一方、第２制御弁６０では、回転軸１６の回転による遠心力Ｆが外力として弁体５４に作用する。これにより、弁体６４が径方向外方へ移動することにより、ダイアフラム６３が弾性変形し、弁体６４の先端面６４ａと第１ハウジング６１の弁座６１ｂとが当接され、弁は閉鎖状態となる。

回転軸１６が回転状態にあるときに、軸受に供給された潤滑油は、回転軸１６に形成された第１供給孔１６ｂと連通する流入孔５１ａから第１制御弁５０に流入すると同時に、回転軸１６に形成された第２供給孔１６ｃと連通する流入孔６２ａから第２制御弁６０に流入する。第１制御弁５０に流入した潤滑油は、ダイアフラム５３に形成された透孔５３ａを経由して、開放状態となった弁を介して、排出孔５２ａからインナレース１２とアウタレース１３の間へ排出される。第２制御弁６０に流入した潤滑油は、ダイアフラム６３に形成された透孔５３ａを経由した後、閉鎖状態となった弁により、排出が止められる。このように、回転軸１６が回転状態では、潤滑油はインナレース１２とアウタレース１３の間へ流れ、アウタレース１３の背面側１３ａへは流れないように制御される。

図３（ｂ）に示すように、回転軸１６が停止状態の場合、オイル制御部４０の第１制御弁５０において、弁体５４に作用する外力はなく、ダイアフラム５３が弾性変形し、弁体５４が径方向内方へ移動することにより、弁体５４の先端面５４ａと第１ハウジング５１に形成された弁座５１ｂとの隙間が閉じられ、弁は閉鎖状態となる。

一方、第２制御弁６０では、弁体６４に作用する外力はなく、ダイアフラム６３が弾性変形し、弁体６４が径方向外方へ移動することにより、弁体６４の先端面６４ａと第１ハウジング６１に形成された弁座６１ｂとの間の隙間が形成され、弁は開放状態となる。

回転軸１６が停止状態にあるときに、軸受に供給された潤滑油は、回転軸１６に形成された第１供給孔１６ｂと連通する流入孔５１ａから第１制御弁５０に流入すると同時に、回転軸１６に形成された第２供給孔１６ｃと連通する流入孔６２ａから第２制御弁６０に流入する。第１制御弁５０に流入した潤滑油は、ダイアフラム５３に形成された透孔５３ａを経由した後、閉鎖状態となった弁により、排出が止められる。第２制御弁６０に流入した潤滑油は、ダイアフラム６３に形成された透孔５３ａを経由して、開放状態となった弁を介して、排出孔６１ａからアウタレース１３の背面側１３ａへ排出される。このように、回転軸１６が回転状態では、潤滑油はアウタレース１３の背面側１３ａへ流れ、インナレース１２とアウタレース１３の間へは流れないように制御される。

以上説明した実施形態によれば、次に示す効果が得られる。
回転軸１６が停止状態の場合であっても、オイル制御部４０により、潤滑油はアウタレース１３の背面側１３ａを流れる。このアウタレース１３の背面側１３ａへ流れる潤滑油は、径方向の内方から外方へ向かって放射状に流れ、アウタレース１３の背面側１３ａに形成された羽根状突起２８に対し、径方向外方に押し出す力として作用する。アウタレース１３はハウジング６に回転自在に支持されているので、羽根状突起２８に作用する径方向外方に押し出す力のうち周方向の成分により、アウタレース１３は周方向に回転する。

回転するアウタレース１３は、ころ１４を周方向に自転及び公転させるので、ころ１４と一対レース１２,１３との当接面は同じ位置に当接し続けることがない。従って、フレッチング摩耗の発生を防ぐことができる。

以上、本発明のスラストころ軸受を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

上記実施の形態では、制御弁は、回転軸が回転状態の場合に弁体に発生する遠心力と、弁体を支持する弾性部材の弾性変形とにより制御されており、弾性部材にはダイアフラムを用いているが、コイルばね等の他の弾性部材を使用してもよい。

４：外輪、５：内輪、６：ハウジング、７：端面、
１０：スラストころ軸受
１２：インナレース、１３：アウタレース、１３a：背面側、
１４：ころ、１５：保持器、
１６：回転軸、１６a：中空部、１６ｂ：第１供給孔、１６ｃ：第２供給孔、
２１：本体部（インナレース）、２２：折曲げ部、２３：環状突起、
２４：本体部（アウタレース）、２５：折曲げ部、２６：突起、
２７：通孔、２８：羽根状突起、２９：折曲げ部、
３１：内径側環状板、３２：外径側環状板、３３：柱部、３４：ポケット、
４０：オイル制御部、
５０：第１制御弁、
５１：第１ハウジング、５１a：流入孔、５１ｂ：弁座面、５１ｃ：第１開口部、
５２：第２ハウジング、５２ａ：排出孔、５２ｃ：第２開口部、
５３：ダイアフラム、５３ａ：透孔、５３ｂ：支持部、
５４：弁体、５４a：先端面、
６０：第２制御弁、
６１：第１ハウジング、６１a：排出孔、６１ｂ：弁座面、６１ｃ：第１開口部、
６２：第２ハウジング、６２ａ：流入孔、６２ｃ：第２開口部、
６３：ダイアフラム、６３ａ：透孔、６３ｂ：支持部、
６４：弁体、６４a：先端面、
Ｆ：遠心力

Claims

自動車のトランスミッション等の回転部分に装着してスラスト荷重を支承するスラストころ軸受であって、
ともに円環状に形成されたインナレースおよびアウタレースと、
前記インナレースと前記アウタレースとの間に配置された複数のころと、
複数の前記ころを保持する保持器と
を備え、
前記インナレースは回転軸に固定され、
前記アウタレースはハウジングに回転自在に支持され、
前記アウタレースと前記ハウジングとの間及び前記アウタレースと前記ハウジングとの間には、潤滑油の流路が形成され、
前記アウタレースの前記ころの転走面の反対面には、放射状に多数の羽根状突起が形成され、
前記回転軸の回転中は、
前記インナレースと前記アウタレースとの間の流路に潤滑油を供給し、
前記アウタレースと前記ハウジングとの間の流路への潤滑油の供給を停止し、
前記回転軸の停止中は、
前記インナレースと前記アウタレースとの間の流路への潤滑油の供給を停止し、
前記アウタレースと前記ハウジングとの間の流路に潤滑油を供給する
よう制御するオイル制御部を備えたことを特徴とするスラストころ軸受。