JP2023117707A - 保持器、保持器付きころ、およびスラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】短小ころを安定して保持できるようにすること。【解決手段】スラストころ軸受用の保持器（３０）は、ハット形断面を有する柱部（３３）を含む環状の中央領域（３１）を備えている。柱部は、軸方向位置が互いに異なる中央平坦部（４５）および両端平坦部（４１，４２）と、中央平坦部および両端平坦部の間を軸方向に沿って延びる一対の傾斜部（４３，４４）と、傾斜部と中央平坦部および両端平坦部との境界に位置する二対の曲げＲ部（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）とを含み、曲げＲ部の板厚（Ｔ３，Ｔ４）が、中央平坦部および両端平坦部の板厚（Ｔ１，Ｔ２）よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、アキシャル荷重を負担するスラストころ軸受用の保持器に関する。

自動車用自動変速機あるいは自動車用無段変速機に、スラストころ軸受が用いられている。スラストころ軸受は、周方向に等間隔で設けられた複数のポケットを有する保持器と、ポケットに収容されるころ（針状ころ）とを含む。特開２０００－２１３５４６号公報（特許文献１）および特許第３９３３３３６号公報（特許文献２）に示されるように、スラストころ軸受の保持器において、周方向に隣り合うポケット間に位置する柱部がハット形断面を有するものがある。すなわち、柱部の半径方向中央部を軸方向一方側に突出させた、いわゆるＷ型保持器がある。

特許文献１および２では、Ｗ型保持器の柱部における屈曲コーナー部の最小板厚を素材板厚の７５％以上とすることで、保持器の剛性および強度を確保している。

特開２０００－２１３５４６号公報 特許第３９３３３３６号公報

自動車用変速機の多段化・コンパクト化の要請に伴い、ころの軌道面が狭くなり、ころ長（長さ寸法）およびころ径（径寸法）が短くなる傾向にある。ハット形断面の柱部を有するＷ型保持器に、このようなころ（以下「短小ころ」という）を保持させる場合、ころの脱落等を防止するためには、寸法管理が重要であり、そのためには、保持器の素材の板厚を大きくすることは難しいという現状がある。

このような状況に鑑みると、特許文献１および２のように保持器の柱部における屈曲コーナー部の最小板厚を素材板厚の７５％以上とするだけでは、保持器の素材板厚が薄い場合において、強度に懸念がある。そのため、従来の保持器では、短小ころを安定して保持できないおそれがあった。また、その結果、従来の保持器を、一対の軌道盤と保持器付針状ころとの三位一体型に採用できない場合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、短小ころを安定して保持できる保持器、保持器付きころ、およびスラストころ軸受を提供することである。

この発明のある局面に従う保持器は、スラストころ軸受用の保持器であって、周方向に等間隔で設けられ、ころが配置される複数のポケットと、周方向に隣り合うポケット間に位置し、ハット形断面を有する柱部とを含む、環状の中央領域と、中央領域の内径側および外径側に位置する一対の縁部領域とを備えている。柱部は、軸方向位置が互いに異なる中央平坦部および両端平坦部と、中央平坦部および両端平坦部の間を軸方向に沿って斜めに延びる一対の傾斜部と、傾斜部と中央平坦部および両端平坦部との境界に位置する二対の曲げＲ部とを含み、曲げＲ部の板厚が、中央平坦部および両端平坦部の板厚よりも大きい。

好ましくは、中央平坦部および両端平坦部の板厚は、曲げＲ部の板厚の８０～９５％である。

好ましくは、曲げＲ部の板厚は、素材板厚の８０％以上である。

保持器に保持されるころは、短小ころであり、たとえば、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の径寸法、および、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の長さ寸法を有している。なお、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の径寸法、または、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の長さ寸法を有するころであってもよい。

好ましくは、保持器は、ころ案内式であり、中央平坦部および両端平坦部の周方向両端部に、ころ止め凸部が設けられている。

本発明の構成によれば、上記記載の保持器と、保持器のポケットに配置されたころとを備えた、保持器付きころを提供することができる。

また、保持器付きころと、保持器付きころを軸方向両側から挟み込む一対の軌道盤とを備えた、スラストころ軸受を提供することもできる。

本発明によれば、短小ころを安定して保持することができる。

本発明の実施の形態に係るスラストころ軸受用の保持器を模式的に示す平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う保持器の部分断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う保持器の部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る保持器の構造を拡大して示す部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る保持器の加工に用いられる型枠の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る保持器付きころを模式的に示す平面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う保持器付きころを示す部分断面図である。 本発明の実施の形態に係るスラストころ軸受を示す部分断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るスラストころ軸受を示す部分断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るスラストころ軸受を示す部分断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜概略構造＞
はじめに、図１～図３を参照して、本実施の形態に係るスラストころ軸受用の保持器の概略構造について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るスラストころ軸受用の保持器３０を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う保持器３０の部分断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う保持器３０の部分断面図である。図２および図３に示される断面は、スラストころ軸受の軸線Ｏを含む平坦面である。

以下の説明において、周方向とは軸線Ｏ回りの方向をいい、径方向とは軸線Ｏを中心とする円の直径方向あるいは半径方向をいう。内径、外径、内周、外周についても同様である。また、軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。保持器３０の説明においては、理解の容易の観点から、図２および図３の紙面上側（軸方向一方側）を保持器３０の上方側、紙面下側（軸方向他方側）を保持器３０の下方側として説明する。

保持器３０は、環状の中央領域３１と、内周縁および外周縁のそれぞれに位置する逆Ｕ字状の折り返し部３４，３５とで構成されている。中央領域３１は、周方向等間隔に交互に配列されたポケット３２および柱部３３を含む。折り返し部３４は内径側の縁部領域を構成し、折り返し部３５は外径側の縁部領域を構成している。各ポケット３２に、ころ２０（図３において想像線で示す）が配置される。ころ２０は軌道面（図示せず）上を転動する。

図２に示されるように、本実施の形態の保持器３０はいわゆるＷ型保持器であり、柱部３３（中央領域３１）がハット形断面を有している。具体的には、柱部３３は、折り返し部３４，３５に一端が連なって半径方向に延びる一対の平坦部（以下「両端平坦部」ともいう）４１，４２と、両端平坦部４１，４２の他端から軸方向に立ち上がる一対の傾斜部４３，４４と、傾斜部４３，４４の上端間に位置して半径方向に延びる平坦部（以下「中央平坦部」という）４５とを含む。傾斜部４３，４４と中央平坦部４５とにより山部が形成されている。

このようなＷ型保持器では、図１に示されるように、傾斜部４３，４４および曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の周方向両端面が切り欠かれている。そのため、平坦部４１、４２，４５の周方向長さが傾斜部４３，４４および曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の周方向長さよりも長くなっている。これにより、平坦部４１，４２，４５の位置におけるポケット３２の周方向寸法Ｌ３は、ころ径Ｌ１（図３）よりも小さくされ、平坦部４１，４２，４５の周方向両端部がころ止め部として機能する。すなわち、平坦部４１の周方向両端部にころ止め凸部４１ａ，４１ｂが形成され、平坦部４２の周方向両端部にころ止め凸部４２ａ，４２ｂが形成され、平坦部４５の周方向両端部にころ止め凸部４５ａ，４５ｂが形成されている。保持器３０は、ころ案内式（転動体案内式）であり、ころ止め凸部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂが軸方向のころ案内部として機能する。

本実施の形態のころ２０はいわゆる短小ころであり、ころ２０のサイズとしては、ころ径Ｌ１が１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下（より特定的には２．０ｍｍ以下）、ころ長Ｌ２が３．０ｍｍ以上５.０ｍｍ以下（より特定的には４．０ｍｍ以下）のものが想定される。本実施の形態のころ２０のサイズは、一例として、ころ径Ｌ１が２ｍｍ、ころ長Ｌ２が３．５ｍｍである。

ところで、Ｗ型保持器は、冷間圧延鋼板などの素材をプレス加工することにより製造されるため、プレス後の製品の板厚は全体的に薄くなる。つまり、素材の板厚を「Ｔ０」で表わすと、製品の板厚はＴ０未満となる。通常のプレス工程においては、Ｗ型保持器の曲げＲ部（丸みを帯びた屈曲コーナー部）は曲げ加工も加えられるため、曲げＲ部の板厚は平坦部の板厚よりも薄くなる。また、短小ころ用の保持器の素材の板厚（Ｔ０）は薄い方が寸法管理が容易である。

これに対し、本実施の形態の保持器３０は、中央領域３１の曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４における板厚が、平坦部４１，４２，４５の板厚よりも大きくなるように形成されている。曲げＲ部の板厚減少量は従来７５％減少する可能性があったが、本実施の形態では８０％までに抑えることができ強度向上できる。また、従来、短小ころ用保持器には素材板厚が比較的薄いものを使用していたが、素材板厚を薄くしなくても寸法管理が容易となったため、曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の板厚は大きくなり、強度は向上している。以下に、本実施の形態の保持器３０の構造について具体的に説明する。

＜保持器の具体的な構造例＞
図４は、本実施の形態の保持器３０の構造を模式的に示す部分拡大図である。

保持器３０の柱部３３は、上述のように、軸方向位置が互いに異なる中央平坦部４５および両端平坦部４１，４２と、中央平坦部４５および両端平坦部４１，４２の間を軸方向に沿って斜めに延びる一対の傾斜部４３，４４とを含むとともに、両端平坦部４１，４２と傾斜部４３，４４との境界に位置する曲げＲ部Ｒ１，Ｒ２、および、中央平坦部４５と傾斜部４３，４４との境界に間に位置する曲げＲ部Ｒ３，Ｒ４を含む。つまり、柱部３３は、二対の曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４を含む。

図４を参照して、中央平坦部４５の板厚Ｔ２は、両端平坦部４１，４２の板厚Ｔ１と等しい。「等しい」とは、両者の値の差が許容差（公差）以下であることを意味する。下側の曲げＲ部Ｒ１，Ｒ２の板厚Ｔ３および上側の曲げＲ部Ｒ３，Ｒ４の板厚Ｔ４はいずれも、平坦部４１，４２，４５の板厚Ｔ１，Ｔ２よりも大きい。つまり、両者には、許容差を超える差がある。具体的には、平坦部４１，４２，４５の板厚Ｔ１，Ｔ２が、曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の板厚Ｔ３，Ｔ４の８０～９５％となっている。これにより、Ｗ型保持器の最弱部である曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の強度を向上させることができる。

このような保持器３０の加工方法は、基本的には特許文献１に記載されたような公知の方法と同様であってもよい。すなわち、ｉ）板厚Ｔ０を有する薄鋼板から環状のブランクを打ち抜き、ｉｉ）このブランクの中央領域を、製品の屈曲Ｒ部Ｒ１，Ｒ３の断面曲率半径よりも大きい肩半径の工具で絞り加工して、環状の第１の折り曲げ段差（傾斜部４３に対応）を成形する。次に、ｉｉｉ）この絞り加工で形成された折り曲げ段差の外周側に、絞り方向と逆方向に、同じく製品の屈曲Ｒ部Ｒ２，Ｒ４の断面曲率半径よりも大きい肩半径の工具で、第１の折り曲げ段差と逆向きの環状の第２の折り曲げ段差（傾斜部４４に対応）を逆絞りする。このようにして、製品のハット形断面よりも大きいハット形断面を有する中央領域を予備成形する。

続いて、ｉｖ）予備成形された中央領域の内外周両側に、同じく製品の断面曲率半径よりも大きい肩半径の工具で絞り加工を施して、環状の第３および第４の折り曲げ段差（折り返し部３４，３５の一部に対応）を予備成形し、ｖ）予備成形されたハット形断面と第３および第４の折り曲げ段差を、製品寸法に等しく仕上げ成形する。つまり、周方向全体をハット形断面とした中央領域を成形する。

その後、ｖｉ）第３および第４の折り曲げ段差の外側を折り返して、内外周の折り返し部３４，３５を成形する。最後に、ｖｉｉ）ハット形断面の中央領域に、ポケット３２を円周方向等間隔で打ち抜く。これにより、ポケット３２および柱部３３を有する中央領域３１を備えた保持器３０が出来上がる。仕上げとして、軟窒化処理などが施され、表面硬さが３５０ＨＶ以上の保持器３０が完成する。

上記工程ｖ）において、ハット形に予備成形された中央領域をプレス加工して製品寸法の中央領域を成形する際に用いられる型枠の一例が、図５に模式的に示されている。型枠５０は、下型５１と上型５５とを有している。型枠５０での加圧対象の保持器（成形途中の保持器）１３０は、ハット形に予備成形された中央領域１３１とＬ字状の折り曲げ段差１３４，１３５とを有している。

図５に示されるように、加圧成形時における下型５１と上型５５との間の間隔は、一定間隔ではなく、加圧対象部位によって異なっている。具体的には、中央領域１３１のうち両端平坦部１４１，１４２に対応する間隔Ｄ１、および、中央平坦部１４５に対応する間隔Ｄ２よりも、傾斜部１４３，１４４に対応する間隔Ｄ３が大きい。より具体的には、素材板厚Ｔ０を１とした場合、間隔Ｄ１，Ｄ２は０．７以上０．８以下の範囲で定められ、間隔Ｄ３は０．８５以上０．９５以下の範囲で定められている。

このように、保持器３０の加工工程に、傾斜部１４３，１４４を平坦部１４１，１４２，１４５よりも厚く成形する工程を含めることにより、完成品の保持器３０の曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の板厚Ｔ３，Ｔ４を平坦部４１，４２，４５の板厚Ｔ１，Ｔ２よりも大きくすることができ、かつ、素材板厚Ｔ０の８０％以上とすることができる。なお、完成品の保持器３０の傾斜部４３，４４の板厚も、平坦部４１，４２，４５の板厚Ｔ１，Ｔ２より大きくてもよい。

図５に示されるように、下型５１は、一体物として形成されていてもよいし、径方向に沿って複数（たとえば３つ）の下型５２～５４に分割されていてもよい。中央の下型５２は、中央領域１３１を下方から支持できる大きさおよび形状を有している。内径側の下型５３は、折り曲げ段差１３４を下方および内径側から支持できる大きさおよび形状を有している。外径側の下型５４は、折り曲げ段差１３５を下方および外径側から支持できる大きさおよび形状を有している。上型５５もまた、一体物として形成されていてもよいし、径方向に沿って複数（たとえば３つ）の上型に分割されていてもよい（図示せず）。

再び図２を参照して、完成品の保持器３０においては、両端平坦部４１，４２の下面を基準とした中央平坦部４５の上面の高さ（山高さ）Ｈ１が、ころ径Ｌ１の６５～８５％であることが望ましい。中央平坦部４５の高さＨ１が大きいと（８５％を超えると）、保持器３０が軸方向に大きく動く際に、転動体案内も成立しなくなる。

また、保持器３０においてころ２０を安定的に保持するためには、中央平坦部４５の半径方向長さＷ１は、ポケット３２の半径方向長さＷ２の１０～２５％であることが望ましい。中央平坦部４５の周方向両端部に形成されたころ止め凸部４５ａ，４５ｂの幅は、半径方向長さＷ１と略等しく形成されている。両端平坦部４１，４２の半径方向長さも同様である。

また、傾斜部４３，４４の軸線Ｏに対する傾斜角度θは、２０度以下であることが望ましい。傾斜部４３，４４の傾斜角度θが大きくなると（２０度を超えると）、ころ止め凸部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂの確保が難しくなり、正しくころ２０を保持できなくなるからである。

短小ころ２０を保持する比較的小型の保持器の素材板厚Ｔ０は０．５ｍｍ未満を目安としていたが、たとえば図５に示したような型枠５０を用いることにより、また、適宜、プレス加工の工程を工夫することにより、０．５ｍｍ以上の板厚を有する素材を用いることができる。つまり、０．５ｍｍ以上の板厚を有する素材を用いたとしても、短小ころ２０用の保持器の寸法管理を行うことができるので、短小ころ２０がポケット３２内で傾いたり、保持器３０と軌道盤（図示せず）との間に潜り込もうとしたりすることなく、短小ころ２０を安定して保持することができる。

本実施の形態の保持器３０は、たとえば０．５ｍｍの板厚の素材をプレス加工して成形されている。この場合、保持器３０の曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４の板厚Ｔ３，Ｔ４は、０．４ｍｍ以上（０．４００ｍｍ～０．４７５ｍｍ）となるため、保持器３０の強度を従来よりも十分に向上させることができる。

＜保持器付きころ＞
図６は、本発明の実施の形態に係る保持器付きころ１０を模式的に示す平面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う保持器付きころ１０の部分断面図である。保持器付きころ１０は、保持器３０と、保持器３０のポケット３２に組み込まれた短小ころ２０とを備えている。上述のように、保持器３０は強度が向上された曲げＲ部Ｒ１～Ｒ４を有しているので、本実施の形態によれば、保持器付きころ１０の品質を従来よりも向上させることができる。

＜スラストころ軸受＞
図８は、スラストころ軸受１０Ａを模式的に示す部分断面図である。スラストころ軸受１０Ａは、短小ころ２０が保持器３０に組み込まれた保持器付きころ１０（図６、図７）と、保持器付きころ１０を軸方向両側から挟み込む一対の軌道盤６１，６２とを備えている。

軌道盤６１は、保持器３０の両端平坦部４１，４２に対面する軌道面６１ａを有するとともに、外径側から保持器３０を包囲する周壁部６１ｂを有している。軌道盤６２は、保持器３０の中央平坦部４５に対面する軌道面６２ａを有するとともに、内径側から保持器３０を包囲する周壁部６２ｂを有している。

一対の軌道盤６１，６２を備えたスラストころ軸受１０Ａは、取り付け座面または転走面の範囲が狭い相手部品に対しても適用することができるため、多段化された自動車用変速機に有効である。また、保持器３０がころ案内式であるため、軌道面６１ａ，６２ａの損傷を防止することができ、低トルクとすることができる。また、スラストころ軸受１０Ａは、Ｗ型の保持器３０を備えているので、箱型保持器や一枚板保持器を備える形態に比べて、通油性が良好であり、コストを低減できるメリットもある。

なお、図９に示すスラストころ軸受１０Ｂのように、図８に示した軌道盤６１，６２のうちの一方のみ（たとえば軌道盤６２のみ）を備えていてもよい。また、一方の軌道盤のみを備える形態においては、図１０に示すスラストころ軸受１０Ｃのように、保持器３０の中央平坦部４５に対面する軌道面６３ａを有するとともに、外径側から保持器３０を包囲する周壁部６３ｂを有する軌道盤６３を備えていてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 保持器付きころ、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ スラストころ軸受、 ２０ ころ、３０ 保持器、３１ 中央領域、３２ ポケット、３３ 柱部、３４，３５ 折り返し部（縁部領域）、４１，４２ 両端平坦部、４３，４４ 傾斜部、４５ 中央平坦部、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ ころ止め凸部、６１，６２，６３ 軌道盤、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 曲げＲ部。

Claims (8)

1. スラストころ軸受用の保持器であって、
   周方向に等間隔で設けられ、ころが配置される複数のポケットと、周方向に隣り合う前記ポケット間に位置し、ハット形断面を有する柱部とを含む、環状の中央領域と、
   前記中央領域の内径側および外径側に位置する一対の縁部領域とを備え、
   前記柱部は、軸方向位置が互いに異なる中央平坦部および両端平坦部と、前記中央平坦部および前記両端平坦部の間を軸方向に沿って斜めに延びる一対の傾斜部と、前記傾斜部と前記中央平坦部および前記両端平坦部との境界に位置する二対の曲げＲ部とを含み、
   前記曲げＲ部の板厚が、前記中央平坦部および前記両端平坦部の板厚よりも大きい、保持器。
2. 前記中央平坦部および前記両端平坦部の板厚は、前記曲げＲ部の板厚の８０～９５％である、請求項１に記載の保持器。
3. 前記曲げＲ部の板厚は、素材板厚の８０％以上である、請求項１または２に記載の保持器。
4. 前記曲げＲ部の板厚は、０．４ｍｍ以上である、請求項１～３のいずれかに記載の保持器。
5. 前記ころは、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の径寸法、および、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の長さ寸法を有している、請求項１～４のいずれかに記載の保持器。
6. 前記保持器は、ころ案内式であり、
   前記中央平坦部および前記両端平坦部の周方向両端部に、ころ止め凸部が設けられている、請求項１～５のいずれかに記載の保持器。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の保持器と、
   前記保持器のポケットに配置されたころとを備えた、保持器付きころ。
8. 請求項７に記載の保持器付きころと、
   前記保持器付きころを軸方向両側から挟み込む一対の軌道盤とを備えた、スラストころ軸受。

Images