JP2021107717A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】過大なラジアル荷重が入力された場合や、レース面を傾斜させる方向の荷重が作用した場合にも、保持器の損傷を防止することができるスラストころ軸受を提供する。【解決手段】保持器５０は、外側及び内側環状部５２，５３及び複数の柱部５４を構成する保持器本体５１に加えて、内側環状部５３と別体に設けられ、内側環状部５３から径方向に離れるにつれて軸方向に傾斜し、弾性変形及び塑性変形可能な環状の変形部６０を有する。該変形部６０は、保持器本体５１よりも塑性変形し易く形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、スラストころ軸受（ニードル軸受を含む）に関し、より詳細には、自動車の自動変速機、トルクコンバータ、コンプレッサなどのスラスト荷重が負荷される軸部を支持するスラストころ軸受に関する。

従来、自動変速機、トルクコンバータ、コンプレッサなどにおいてスラスト荷重を支持するスラストころ軸受は、これらのケーシングと回転軸との間に組み付けられる。
スラストころ軸受では、ケーシングに対する回転軸の偏心量が大きくなると、保持器の外周面又は内周面が、レースの外側フランジの内周面又は内側フランジの外周面と干渉し、干渉した周面同士が擦れ合ったり、保持器がころとレースのフランジとの間に挟み込まれて、保持器に過大なラジアル荷重が加わる。この結果、スラストころ軸受部分の発熱量が大きくなり、焼き付きなどの故障の原因となり、又、保持器の損傷が発生する可能性がある。

このため、特許文献１及び２に記載のスラストころ軸受では、保持器とレースのフランジとの間の軸受内部すき間を大きくすることで、偏心に拘らず、保持器に過大なラジアル荷重が加わるのを防止している。
また、特許文献３及び４に記載のスラストころ軸受では、保持器を弾性を有する材料で構成し、保持器の内周側及び外周側に弾性変形部を設けて、偏心した場合に、保持器自身が弾性変形して、ラジアル荷重を吸収することが記載されている。

特開平９−１８９３２５号公報 特開２０００−２６６０４３号公報 特開２００８−１５１２１６号公報 特開２０１０−１６９１４０号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載のスラストころ軸受では、軸受内部すき間の設定値には限界があり、過度な偏心などには対応できず、また、動的なラジアル荷重の作用により回転軸が撓み、レース面がころ（転動体）及びころを保持する保持器に対して傾斜した場合には、軸受内部すき間以下の偏心量であっても、保持器が破損する可能性があった。また、特許文献３及び４に記載のスラストころ軸受においても、過大な偏心、傾斜、荷重などが入力されて弾性変形域を超えた場合には、保持器が破損する虞がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過大なラジアル荷重が入力された場合や、レース面を傾斜させる方向の荷重が作用した場合にも、保持器の損傷を防止することができるスラストころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 互いに同心に配置される一対の環状部、及び、前記一対の環状部を連結する、円周方向に所定の間隔で設けられた複数の柱部を有する保持器と、
隣接する前記柱部、及び前記一対の環状部で形成される各ポケットにそれぞれ収容される複数のころと、
前記保持器に対して軸方向一方側で前記複数のころが転動する円輪状の第１レース部と、該第１レース部の外周縁から軸方向に折り曲げ形成された外側フランジと、を有する第１レースと、
前記保持器に対して軸方向他方側で前記複数のころが転動する円輪状の第２レース部と、該第２レース部の内周縁から軸方向に折り曲げ形成された内側フランジと、を有する第２レースと、を備え、
前記外側フランジは、先端縁に、前記保持器を係止する外側係止部を有し、前記内側フランジは、先端縁に、前記保持器を係止する内側係止部を有し、
前記保持器、前記複数のころ、前記第１レース、及び前記第２レースを不分離とした、スラストころ軸受であって、
前記保持器は、前記一対の環状部及び前記複数の柱部から構成される保持器本体に加えて、前記一対の環状部の少なくとも一方と一体又は別体に設けられ、前記少なくとも一方の環状部から径方向に離れるにつれて軸方向に傾斜し、弾性変形及び塑性変形可能な環状の変形部をさらに有し、
該変形部は、前記保持器本体よりも塑性変形し易く形成される、スラストころ軸受。
（２） 前記変形部は、前記少なくとも一方の環状部から径方向に離れるにつれて前記外側係止部又は前記内側係止部から軸方向に離れる方向に傾斜する、（１）に記載のスラストころ軸受。
（３） 前記変形部は、円周方向に所定の間隔で、その先端縁から基部側に向かって径方向に延びる複数のスリットが形成される、請求項１又は２に記載のスラストころ軸受。
（４） 前記外側係止部は、前記外側フランジの全周又は円周方向複数個所を部分的に内径側に折り曲げ形成され、前記内側係止部は、前記内側フランジの全周又は円周方向複数個所を部分的に外径側に折り曲げ形成されており、
前記各スリットの円周方向幅は、前記外側係止部又は前記内側係止部の円周方向幅よりも小さい、（３）に記載のスラストころ軸受。
（５） 前記変形部の板厚は、前記保持器本体の板厚よりも薄い、（１）〜（４）のいずれかに記載のスラストころ軸受。

本発明のスラストころ軸受によれば、レース面を傾斜させる方向の荷重が作用した場合には、変形部が弾性変形して、保持器がころとレースのフランジとの間に挟み込まれる力を緩和し、また、過大なラジアル荷重が入力された場合には、変形部が塑性変形して、保持器とレースのフランジとの間に軸受内部すき間を確保するので、保持器の損傷を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の断面図である。 図１の保持器を示す斜視図である。 （ａ）は、保持器本体を示す斜視図であり、（ｂ）は、変形部を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の変形例に係るスラストころ軸受の保持器を示す斜視図であり、（ｂ）は、その要部断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受について、自動変速機などの回転部分に組み込まれる場合を例に、図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示すように、スラストころ軸受１０は、ケーシング１１に固定される第１レース２０と、回転軸１２に固定される第２レース３０と、第１レース２０及び第２レース３０間に転動自在に配置される複数のころ４０と、複数のころ４０を円周方向に所定の間隔で保持する保持器５０と、を有する。

第１レース２０は、保持器５０に対して軸方向一方側で複数のころ４０が転動する円輪状の第１レース部２１と、該第１レース部２１の外周縁から軸方向他方側に折り曲げ形成された円筒状の外側フランジ２２と、を有する。第１レース２０は、円盤状の金属板にプレス加工を施して成形されている。

第２レース３０は、保持器５０に対して軸方向他方側で複数のころ４０が転動する円輪状の第２レース部３１と、該第２レース部３１の内周縁から軸方向一方側に折り曲げ形成された円筒状の内側フランジ３２と、を有する。第２レース３０は、円盤状の金属板にプレス加工を施して成形されている。

保持器５０は、断面視で略Ｍ字形に形成される保持器本体５１と、保持器本体５１と別体に設けられて、内側環状部５３と連結され、半径方向内方に延びる、弾性変形及び塑性変形可能な環状の変形部６０と、を有する。保持器本体５１は、互いに同心に配置されて、一対の環状部を構成する外側及び内側環状部５２，５３と、外側及び内側環状部５２，５３を連結する、円周方向に所定の間隔で設けられた複数の柱部５４と、を有する。
これにより、複数のころ４０は、隣接する柱部５４、及び外側及び内側環状部５２，５３で形成される各ポケット５５にそれぞれ収容される。保持器５０は、各ポケット５５が形成された短冊状金属板の周方向両端部を接合することにより、全体を円環状に形成されている。

外側環状部５２は、柱部５４との連結部分から軸方向に屈曲して延び、外周面が第１レース２０の外側フランジ２２の内周面と対向する。内側環状部５３は、柱部５４との連結部分から軸方向に屈曲して延びた後、さらに軸方向に折り返すことで、凹部５６を形成している。凹部５６は、変形部６０の基部６１を挟持するように構成されている。

柱部５４には、径方向の略中央部分を軸方向に向けて全周に亙って屈曲する屈曲部５７が形成され、屈曲部５７のうち、径方向延在部分の周方向側面には、周方向に突出するころ持たせ部５８が形成される。また、外側環状部５２と屈曲部５７との間、及び内側環状部５３と屈曲部５７との間の柱部５４の周方向側面にも、周方向に突出するころ持たせ部５９，５９が形成される。保持器５０は、屈曲部５７のうち軸方向に延在する部分によって、ころ４０に案内されると共に、ころ４０に対して軸方向両側に設けられた各ころ持たせ部５８，５９，５９によって、軸方向の変位を規制されている（ポケット５５からころ４０が脱落するのを防止している）。

また、第１レース２０の外側フランジ２２の先端縁には、円周方向複数個所を部分的に内径側に折り曲げることで、外側係止部としてのステーキングタブ２３が形成され、ステーキングタブ２３は、保持器５０の外側環状部５２を係止する。第２レース３０の内側フランジ３２の先端縁に、円周方向複数個所を部分的に外径側に折り曲げることで、内側係止部としてのステーキングタブ３３が形成され、ステーキングタブ３３は、保持器５０の変形部６０を係止する。
これにより、保持器５０、複数のころ４０、第１レース２０、及び第２レース３０は、不分離に組付けられる。
外側係止部と内側係止部とは、外側フランジ２２の先端縁と内側フランジ３２の先端縁とを全周に亙って折り曲げて形成されてもよい。

そして、第１レース２０の第１レース部２１と、第２レース３０の第２レース部３１間で、複数のころ４０が転動し、スラストころ軸受１０に作用するスラスト荷重を支承している。

また、変形部６０は、内側環状部５３の凹部５６に挟持され、内側環状部５３に支持される基部６１と、内側環状部５３から径方向内方に離れるにつれて内側係止部３３から軸方向に離れる方向に傾斜する傾斜部６２とを有する。変形部６０は、保持器本体５１よりも板厚が薄い環状の鋼板を折り曲げることで形成される。また、図２及び図３に示すように、変形部６０は、円周方向に所定の間隔で、傾斜部６２の先端縁から基部６１側に向かって径方向に延びる複数のスリット６３が形成される。これにより、変形部６０は、保持器本体５１よりも弾性変形及び塑性変形し易く設計される。

したがって、例えば、レース面を傾斜させる方向の荷重が作用した場合には、変形部６０が弾性変形し、保持器５０がころ４０とレース２０，３０のフランジ２２，３２との間に挟み込まれる力を緩和できる。該荷重が除去されると、変形部６０は、弾性変形前の形状に復元する。
過大なラジアル荷重が入力された場合には、変形部６０が塑性変形し、保持器５０とレース２０，３０のフランジ２２，３２との間に径方向の大きな軸受内部すき間を確保できるので、保持器５０の損傷を防止することができる。なお、変形部６０が塑性変形した状態（図１の一点鎖線）では、保持器５０とレース３０とが分離可能な状態となるが、スラストころ軸受１０は組み付けされた状態であるため、問題とはならない。

また、変形部６０の傾斜部６２は、ステーキングタブ３３から軸方向に離れる方向に傾斜しているので、弾性変形や塑性変形した場合でも、ステーキングタブ３３と干渉することがない。

さらに、本実施形態では、各スリット６３の円周方向幅Ｇは、ステーキングタブ３３の図示しない円周方向幅よりも小さく設計されており、且つ、各スリット６３は、ステーキングタブ３３とは異なる位相に形成されている。従って、スラストころ軸受１０単体で取り扱われる場合に、スリット６３と一部のステーキングタブ３３との周方向位置が一致したとしても、保持器５０と第２レース３０とが分離するのが防止される。

また、本実施形態では、変形部６０は、弾性変形及び塑性変形可能な金属材料としているが、ゴムなどの弾性体で部分的にあるいは全体が覆われていてもよい。

（変形例）
図４は、本発明の変形例に係るスラストころ軸受の保持器を示す。第１実施形態の保持器５０では、変形部６０は、保持器本体５１と別体に設けられていたが、変形例の保持器５０ａでは、弾性変形及び塑性変形可能な環状の変形部６０が保持器本体５１と一体に形成されている。具体的に、内側環状部５３は、柱部５４との連結部分から内径側に延び、変形部６０はこの環状部５３から径方向に離れるにつれて軸方向に傾斜させている。また、この変形部６０は、保持器本体５１の板厚よりも薄肉に形成され、さらに、円周方向に所定の間隔で、その先端縁から基部側に向かって径方向に延びる複数のスリット６３が形成される。
これにより、保持器本体５１と一体の変形部６０も保持器本体５１よりも塑性変形しやすく構成され、第１実施形態よりは弾性変形量は小さくなるものの、第１実施形態と同様に機能することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、外側フランジ２２を有する第１レース２０がケーシング１１に固定され、内側フランジ３２を有する第２レース３０が回転軸１２に固定されているが、第１レース２０が回転軸１２に固定され、第２レース３０がケーシング１１に固定される構成であってもよい。
また、上記実施形態では、保持器本体５１が、一枚の部材によって構成されているが、２枚の部材によって構成されてもよい。
さらに、上記実施形態では、変形部６０は、内側環状部５３側から内径側に延びて内径側環状部５３と一体又は別体に設けられているが、本発明の変形部６０は、これに限らず、外側環状部５２側から外径側に延びて外径側環状部５２と一体又は別体に設けられてもよく、或いは、内側環状部５３と外側環状部５２の両方に設けられてもよい。なお、変形部が、外径側環状部５２側に設けられる場合には、外側係止部から軸方向に離れる方向に傾斜することが好ましい。

１０ スラストころ軸受
１１ ケーシング
１２ 回転軸
２０ 第１レース
２１ 第１レース部
２２ 外側フランジ
２３ ステーキングタブ（外側係止部）
３０ 第２レース
３１ 第２レース部
３２ 内側フランジ
３３ ステーキングタブ（内側係止部）
４０ ころ
５０，５０ａ 保持器
５１ 保持器本体
５２ 外側環状部
５３ 内側環状部
５４ 柱部
５５ ポケット
５６ 凹部
５７ 屈曲部
５８，５９ ころ持たせ部
６０ 変形部
６２ 傾斜部

Claims (5)

1. 互いに同心に配置される一対の環状部、及び、前記一対の環状部を連結する、円周方向に所定の間隔で設けられた複数の柱部を有する保持器と、
   隣接する前記柱部、及び前記一対の環状部で形成される各ポケットにそれぞれ収容される複数のころと、
   前記保持器に対して軸方向一方側で前記複数のころが転動する円輪状の第１レース部と、該第１レース部の外周縁から軸方向に折り曲げ形成された外側フランジと、を有する第１レースと、
   前記保持器に対して軸方向他方側で前記複数のころが転動する円輪状の第２レース部と、該第２レース部の内周縁から軸方向に折り曲げ形成された内側フランジと、を有する第２レースと、を備え、
   前記外側フランジは、先端縁に、前記保持器を係止する外側係止部を有し、前記内側フランジは、先端縁に、前記保持器を係止する内側係止部を有し、
   前記保持器、前記複数のころ、前記第１レース、及び前記第２レースを不分離とした、スラストころ軸受であって、
   前記保持器は、前記一対の環状部及び前記複数の柱部から構成される保持器本体に加えて、前記一対の環状部の少なくとも一方と一体又は別体に設けられ、前記少なくとも一方の環状部から径方向に離れるにつれて軸方向に傾斜し、弾性変形及び塑性変形可能な環状の変形部をさらに有し、
   該変形部は、前記保持器本体よりも塑性変形し易く形成される、スラストころ軸受。
2. 前記変形部は、前記少なくとも一方の環状部から径方向に離れるにつれて前記外側係止部又は前記内側係止部から軸方向に離れる方向に傾斜する、請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 前記変形部は、円周方向に所定の間隔で、その先端縁から基部側に向かって径方向に延びる複数のスリットが形成される、請求項１又は２に記載のスラストころ軸受。
4. 前記外側係止部は、前記外側フランジの全周又は円周方向複数個所を部分的に内径側に折り曲げ形成され、前記内側係止部は、前記内側フランジの全周又は円周方向複数個所を部分的に外径側に折り曲げ形成されており、
   前記各スリットの円周方向幅は、前記外側係止部又は前記内側係止部の円周方向幅よりも小さい、請求項３に記載のスラストころ軸受。
5. 前記変形部の板厚は、前記保持器本体の板厚よりも薄い、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラストころ軸受。

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