JP3923862B2 - スラスト針状ころ軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のオートマチックトランスミッションやコンプレッサー等に使用されるスラスト針状ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラスト針状ころ軸受は、針状ころと保持器、および軌道輪とで構成され、針状ころと軌道輪とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。したがって、希薄潤滑下や高速回転下での運転等、苛酷な使用条件で使用する軸受として好適で、例えば自動車のオートマチックトランスミッション用軸受やエアーコンプレッサー用軸受として広く使用されている。
【０００３】
従来、潤滑油の流入性および流出性の少なくとも一方を向上させることにより、通過する単位時間当たりの潤滑油量の増大を図ったスラスト針状ころ軸受が知られている（特開２００２−７０８７２号公報参照）。図６に示すように、このスラスト針状ころ軸受５０は、複数の針状ころ８０と２枚の環状保持器６０、７０とからなり、この２枚の保持器６０、７０のそれぞれが径方向において、ころ長よりも長い複数の窓６１、７１を有し、これら複数の窓６１、７１に形成されたころ保持部６４、７４で複数の針状ころ８０を上下方向に挟んで保持している。ここで、２枚の保持器６０、７０が、ころ保持部６４、７４の径方向長さｌａをころ長ｌよりも短くし、かつ、２枚の保持器６０、７０のうちの少なくとも一方を折り曲げ加工することにより、ころ保持部６４、７４に対して径方向の外側部分および内側部分の、少なくとも一方の上下方向の厚さｔ１、ｔ２を、ころ保持部６４、７４の上下方向の厚さｔ０よりも薄くして形成している。
【０００４】
これにより、厚さを薄くしたころ保持部６４、７４に対して径方向の外側部分および内側部分の、少なくとも一方側の潤滑油の流入性あるいは流出性が向上し、軸受を通過する単位時間当たりの潤滑油量を増加させることができる。さらに、保持器６０、７０によって潤滑油の通過が遮られにくくなるので潤滑油が滞留せず、油温の上昇を抑制することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のスラスト針状ころ軸受５０にあっては、２枚の保持器６０、７０が、外側板部６２、７２を互いに上下方向に重ね合わせると共に、内側板部６３、７３の最内端部６７、７７を互いに重なる方向に上下方向に折り曲げて内側板部６３の最内端部６７を加締ることによって２枚の保持器６０、７０を一体に固定するようにしている。そのため単に重ね合わせた外側板部６２、７２が運転中に離反し、保持器６０、７０、特にこの加締部に無理な応力が発生して耐久性が低下すると共に、針状ころ８０の保持が不安定になって好ましくない。
【０００６】
また、内側板部６３、７３の加締側では、針状ころ８０と保持器６０、７０の窓６１、７１との接触面積を広くとることができず、針状ころ８０の端面、特に外径側の端面が遠心力によって窓６１、７１の壁面に押付けられ、さらに針状ころ８０の自転による接触が加わって、窓６１、７１に異常摩耗が生じる現象、所謂ドリリング摩耗を誘発する恐れがある。
【０００７】
さらに、こうしたスラスト針状ころ軸受５０では、針状ころ８０と軌道輪とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している反面、針状ころ８０と転がり線接触する軌道面は、軸受の回転中心から外径側に向かうほど周速度は大きくなる。このため、針状ころ８０と軌道面との周速度差は、針状ころ８０の両端面で最大となる。ころ外径に対してころ長さが長い針状ころほどその傾向が大きくなる。この針状ころ８０に差動滑り（ころのスキュー）が発生することによって接触部が発熱し、表面損傷（スミアリング）や表面起点型の剥離を誘発することになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、潤滑油の通油性の向上を図ると共に、保持器のドリリング摩耗と針状ころの差動滑りを抑制し、強度耐久性を高めたスラスト針状ころ軸受を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、複数の針状ころと２枚の環状の保持器とを備え、この２枚の保持器のそれぞれが径方向において前記針状ころの長さよりも僅かに長い複数のポケットを有し、前記２枚の保持器が前記複数のポケットに形成されたころ保持部で前記複数の針状ころを上下方向に挟んで保持するスラスト針状ころ軸受において、前記２枚の保持器が、前記ころ保持部の径方向の長さを前記針状ころの長さよりも短くし、かつ、前記２枚の保持器を折り曲げ加工することにより、前記ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分双方の上下方向の厚さを、前記ころ保持部の上下方向の厚さよりも薄くして形成し、前記２枚の保持器の外側部分および内側部分を互いに上下方向に重合させ、前記２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を、前記２枚の保持器を互いに逆の方向に折り返すように加締て固定すると共に、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着した構成を採用した。
【００１０】
このように、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分の上下方向の厚さを薄くしたことにより、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上させることができるので、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころの端面と保持器のポケットとのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができる。したがって、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を固定することによって得られる保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。
【００１１】
さらに、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着することにより、針状ころの差動滑り抑制し、表面損傷や表面起点型の剥離を防止して軸受の耐久性を向上させることができる。また、前記２枚の保持器の外側部分および内側部分を互いに上下方向に重合させた。これにより、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分において、潤滑油の流出性と流入性を一層向上させることができると共に、針状ころの端面と接触する保持器ポケットのドリリング摩耗を一層抑制することができる。また、前記２枚の保持器を加締て固定しても良い。このように、加締により２枚の保持器を確実に固定できるので、これら保持器に保持されている針状ころが分離するのを防止することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明のように、前記２枚の保持器を、周方向複数箇所の部分加締により固定すれば、加締加工を簡略化することができると共に、加締加工時、保持器変形への影響を防止することができる。好ましくは、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部における加締部を互いに周方向等間隔に、かつ、その位相をずらして形成すれば、一層保持器変形への影響を防止することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ころ保持部の角部を滑らかにだらすことにより、針状ころの表面に形成された潤滑油膜を切ることなく、針状ころを安定して案内保持することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明のように、外径側の針状ころを内径側の針状ころよりも長くすれば、外径側の負荷容量を適宜所望の負荷容量に上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第１の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図、そして（ｄ）は（ａ）のポケット部の要部拡大図、（ｅ）は（ｂ）のＩｅ−Ｉｅ線に沿った拡大断面図である。
【００１９】
このスラスト針状ころ軸受１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器３、４とからなっている。ここで、２枚の保持器３、４のそれぞれは、径方向において針状ころ２の長さＬよりも長い矩形状の複数のポケット５、６を有し、冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ）からなる鋼鈑をプレス加工にて形成している。各ポケット５、６の両側縁には対向する方向に突出するころ保持部５ａ、６ａを形成し、これらころ保持部５ａ、６ａで針状ころ２を上下方向に挟んで保持している。なお、保持器３、４は、これ以外にも例えば、ＳＣＭ４１５等の帯鋼をプレスで絞り成形しても良い。
【００２０】
針状ころ２は、外径側の針状ころ２ａと内径側の針状ころ２ｂで構成し、ポケット５、６内に複列で配置している。各針状ころ２ａ、２ｂにおいて、外径側部分と内径側部分との公転周速差が小さくなり、軌道面（図示せず）との滑りが抑制されるので、接触部の発熱が少なく、表面損傷や表面起点型の剥離を防止することができる。なお、ここでは複列の針状ころ２ａ、２ｂの長さを同一としているが、外径側の針状ころ２ａを内径側の針状ころ２ｂよりも長く、例えば１．２倍の長さにすることにより、外径側の負荷容量を上げるようにしても良い。また、針状ころ２ａ、２ｂの端面形状はフラットなＦ端面としたが、これ以外にも凸球状のＡ端面、あるいはＦ端面とＡ端面の組合せであっても良い。
【００２１】
図１（ｄ）に示すように、ころ保持部５ａ、６ａの径方向の長さＬａはころ長さＬよりも短く形成し、ころ保持部５ａ、６ａの両端に形成された凹部５ｂ、６ｂによって潤滑油が容易に通過することができる。なお、針状ころ２ａ、２ｂの端面は、フラットな形状に限らず円弧面で形成しても良い。
【００２２】
また、図１（ｅ）に示すように、ころ保持部５ａ、６ａの角部は、プレスでポケット５、６を打抜きする際にだらして形成するか、打抜き後、内縁部を面押し加工により角部を滑らかにだらしている。針状ころ２ａ、２ｂの表面に形成された潤滑油膜を切ることなく、針状ころ２ａ、２ｂを安定して案内保持することができる。
【００２３】
２枚の保持器３、４のうち、上側保持器３のころ保持部５ａの径方向外側は、図１（ｃ）に示すように、ころ保持部５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部３ａと、この傾斜延出部３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部３ｂとで構成されている。また、上側保持器３のころ保持部５ａの径方向内側は、同じくころ保持部５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部３ｃと、この傾斜延出部３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部３ｄとで構成されている。
【００２４】
また、上側保持器３と同一型でポケット抜きされた下側保持器４のころ保持部６ａの径方向外側は、ころ保持部６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部４ａと、この傾斜延出部４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部４ｂとで構成されている。また、上側保持器４のころ保持部６ａの径方向内側は、同じくころ保持部６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部４ｃと、この傾斜延出部４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部４ｄとで構成されている。
【００２５】
そして、２枚の保持器３、４は、外側板部３ｂ、４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部４ｂの最外端部を上方向に折り曲げて加締部７を形成している。また、内側板部３ｃ、４ｃも互いに上下方向に重合させると共に、内側板部３ｄの最内端部を下方向に折り曲げて加締部８を形成している。これら加締部７、８により、２枚の保持器３、４は内外端部を加締固定して強固に一体化されているため、運転中においても２枚の保持器３、４は分離することはない。また、外側板部３ｂ、４ｂおよび内側板部３ｄ、４ｄでは、針状ころ２の端面とポケット５、６との接触面積を広くとることができ、ドリリング摩耗を抑制することができる。
【００２６】
２枚の保持器３、４を固定した状態では、２枚の保持器３、４がなすころ保持部５ａ、６ａに対して、径方向の外側部分、内側部分とも上下方向の厚さＴ１、Ｔ２は、傾斜延出部３ａ、４ａおよび３ｃ、４ｃが存在することから、ころ保持部５ａ、６ａの上下方向の厚さＴ０よりも薄い。
【００２７】
そして、以上の構成を有するスラスト針状ころ軸受１は、図２に示すように、第１軸（回転軸）９の軌道面９ａと、第２軸（固定軸）１０の軌道面１０ａとの間を針状ころ２が転動するように、上側保持器３の加締部８を案内面としてすきまばめされる。第１軸９が回転すると、保持器３、４もこの第１軸９とともに回転し、針状ころ２が第１軸９の軌道面９ａと第２軸１０の軌道面１０ａとの間を転動する。ここで、図示しない油圧供給源から油路を経由してスラスト針状ころ軸受１内に供給される。
【００２８】
潤滑油は、油路を矢印ａのように通ってから第２軸１０の軌道面１０ａと下側保持器４のころ保持部６ａに対して径方向内側部分との間を矢印ｂのように通る。その後、潤滑油は、針状ころ２の周囲および保持器３、４で形成される空間内を矢印ｃのように通って、針状ころ２の側面と保持器３、４のころ保持部５ａ、６ｂとの間、針状ころ２の端面との間、および針状ころ２の側面と軌道面９ａ、１０ａとの間を潤滑し、第２軸１０の軌道面１０ａと保持器４のころ保持部６ａに対して径方向の外側部分との間、および第１軸９の軌道面９ａと保持器３のころ保持部５ａに対して径方向の外側部分との間を通って矢印ｄのように排出される。
【００２９】
この潤滑油による各部の潤滑に際し、２枚の保持器３、４がなすころ保持部５ａ、６ａに対して、径方向の外側部分、内側部分の上下方向の厚さＴ１、Ｔ２をころ保持部５ａ、６ａの上下方向の厚さＴ０よりも薄く形成しているため、第２軸１０の軌道面１０ａと下側保持器４のころ保持部６ａに対して径方向の内側部分との間の空間の断面積が従来に比べて大きくなり、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上している。したがって、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころ２の端面と保持器３、４のポケット５、６とのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器３、４によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができ、保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。
【００３０】
次に本発明に係るスラスト針状ころ軸受１の製造手順について詳細に説明する。２枚の保持器３、４と、焼入れ焼戻し済みまたは未焼入れの針状ころ２をセットし、外側板部４ｂの最外端部を上方向に折り曲げて加締部７を形成すると共に、内側板部３ｄの最内端部を下方向に折り曲げて加締部８を形成して、２枚の保持器３、４を一体に固定する。ここで、針状ころ２の素材として、例えば高炭素クロム軸受鋼の１種あるいは２種であるＳＵＪ軸受鋼を使用し、８４０℃×３０分で油焼入れ、次いで１８０℃×９０分で焼戻しして表面硬さをビッカース硬度（Ｈｖ）で７００〜７５０程度に設定している。
【００３１】
その後、針状ころ２と２枚の保持器３、４をセットした状態で浸炭焼入れ焼戻し、あるいは浸炭窒化処理を施して製品とする。この場合、浸炭処理の条件は、８５０℃×３５分浸炭し（ＲＸガス雰囲気中）、油中に焼入れ、次いで１６５℃×６０分で焼戻する。また、浸炭窒化処理は、浸炭窒化雰囲気（ＲＸガスに容積比で１〜３％のアンモニア添加）で、８４０〜８５０℃×３５分間保持して浸炭窒化した後、直ちに油中に急冷した。
【００３２】
ここで、予め２枚の保持器３、４を５７０〜５８０℃×３５分で軟窒化処理し強度アップを図っても良い。また、針状ころ２は予め熱処理を施さなくても良いが、組み込みの前に予め熱処理、すなわちずぶ焼入れを施しておけば、製造工程がそれだけ増加することになるが、その一方で、その後実施される浸炭あるいは浸炭窒化処理によってさらなる強度向上を達成できるという利点がある。少なくとも２枚の保持器３、４および針状ころ２を別々に熱処理し、加締部を焼きなまししていた従来の方法に比べ製造工程は簡略化されたものとなる。
【００３３】
前述した手順でスラスト針状ころ軸受１を製造することによって、下記に示すような具体的な特性を付与することができる。次に、これらの特性について詳細に説明する。
【００３４】
まず針状ころ２は、その表層部に浸炭層あるいは浸炭窒化層が形成されているので、表層の硬度は従来品と比べて高くなっており、高硬度の異物を噛み込んでも圧痕が生じ難く、長寿命化に寄与する。また、浸炭窒化処理においては、窒素富化層が形成され、かつその残留オーステナイト量が２０容積％以上と多く形成することができる。これは、軌道面９ａ、１０ａに高硬度の異物を噛み込むと、従来では圧痕周辺で応力集中源となるが、多量に存在する残留オーステナイトの塑性変形によってこうした応力集中が緩和され、高硬度の効果と共に長寿命化に寄与することができる。なお、窒素富化層は、具体的には厚みを０．１ｍｍ以上、表面硬さ７５０Ｈｖ以上とすることができる。さらに、内部硬さも表面硬さと同程度に高めることができ、針状ころ２全体の強度を向上させることができる。したがって、苛酷な条件、例えば高荷重の条件で使用される場合であっても充分負荷し、所望の寿命を満足することができる。
【００３５】
保持器３、４の場合は、針状ころ２と同様、その表層部に浸炭層あるいは浸炭窒化層が形成され、表面硬さを７００Ｈｖ以上とすることができる。したがって、従来のものに比べ耐摩耗性を向上させることができる。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第２の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−Ｏ−ＩＩＩ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）の底面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図、そして（ｅ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。この第２の実施形態は前述した第１の実施形態と保持器形状と加締方法が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
このスラスト針状ころ軸受１１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器１３、１４とからなっている。２枚の保持器１３、１４のうち、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向外側は、図３（ｄ）に示すように、ころ保持部１５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１３ａと、この傾斜延出部１３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１３ｂとで構成されている。
【００３８】
また、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向内側は、同じくころ保持部１５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１３ｃと、この傾斜延出部１３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１３ｄとで構成されている。また、上側保持器１３と同一型でポケット抜きされた下側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向外側は、ころ保持部１６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１４ａと、この傾斜延出部１４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１４ｂとで構成されている。また、上側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向内側は、同じくころ保持部１６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１４ｃと、この傾斜延出部１４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１４ｄとで構成されている。
【００３９】
そして、２枚の保持器１３、１４は、図３（ｄ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１７を形成している。一方、内側板部１３ｄ、１４ｄは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１３ｄの最内端部を下方向に折り曲げている。また、図３（ｅ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部を上方向に折り曲げている。さらに、内側板部１３ｃ、１４ｃは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１３ｄの最内端部の一部を下方向に折り曲げて部分加締部１８を形成している。これら部分加締部１７、１８により、２枚の保持器１３、１４は内外端部を強固に一体化されると共に、前述した第１の実施形態における全周加締に比べ、加締工程を格段に簡略化することができる。
【００４０】
１９は２枚の保持器１３、１４の位相合わせ用の位置決め部で、例えば、上側保持器１３の外縁に切欠き部（図示せず）を形成すると共に、下側保持器１４の外縁に形成した突起部（図示せず）を係合させ、加締加工等に両保持器１３、１４のポケット１５、１６のピッチがずれないようにしている。また、これらの部分加締部１７、１８は周縁の４箇所に、その位相を４５°ずらせて形成し、加締加工時、保持器変形への影響を防止している。
【００４１】
図４（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第３の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−Ｏ−ＩＶ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図、そして（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。この第３の実施形態は前述した第２の実施形態と加締方向が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
このスラスト針状ころ軸受１１’は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器１３’、１４’とからなっている。２枚の保持器１３’、１４’のうち、上側保持器１３’のころ保持部１５ａの径方向外側は、図４（ｃ）に示すように、ころ保持部１５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１３ａと、この傾斜延出部１３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１３ｂとで構成されている。また、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向内側は、同じくころ保持部１５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１３ｃと、この傾斜延出部１３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１３ｄ’とで構成されている。
【００４３】
また、下側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向外側は、ころ保持部１６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１４ａと、この傾斜延出部１４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１４ｂとで構成されている。また、上側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向内側は、同じくころ保持部１６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１４ｃと、この傾斜延出部１４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１４ｄ’とで構成されている。
【００４４】
そして、２枚の保持器１３’、１４’は、図４（ｃ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１７を形成している。一方、内側板部１３ｄ’、１４ｄ’は互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１４ｄ’の最内端部を上方向に折り曲げている。また、図４（ｄ）に示すように、内側板部１３ｄ’、１４ｄ’は互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１４ｄ’の最内端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１８’を形成している。これら部分加締部１７、１８’により、２枚の保持器１３’、１４’は内外端部を強固に一体化されると共に、前述した第２の実施形態における部分加締と異なり、同一面に部分加締部１７、１８’が存在するため、加締加工のさらなる簡略化ができる。
【００４５】
図５（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第４の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｏ−Ｖ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）のＥ部拡大図である。この第４の実施形態は前述した第１乃至３の実施形態とは２枚の保持器の固定手段が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
このスラスト針状ころ軸受２１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器２３、２４とからなっている。２枚の保持器２３、２４のうち、上側保持器２３のころ保持部２５ａの径方向外側は、図５（ｃ）に示すように、ころ保持部２５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部２３ａと、この傾斜延出部２３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部２３ｂとで構成されている。また、上側保持器２３のころ保持部２５ａの径方向内側は、同じくころ保持部２５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部２３ｃと、この傾斜延出部２３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部２３ｄとで構成されている。
【００４７】
また、下側保持器２４のころ保持部２６ａの径方向外側は、ころ保持部２６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部２４ａと、この傾斜延出部２４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部２４ｂとで構成されている。また、下側保持器２４のころ保持部２６ａの径方向内側は、同じくころ保持部２６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部２４ｃと、この傾斜延出部２４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部２４ｄとで構成されている。
【００４８】
そして、２枚の保持器２３、２４は、図５（ｃ）に示すように、外側板部２３ｂ、２４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部２４ｂの最外端部を上方向に折り曲げている。一方、内側板部２３ｄ、２４ｄは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部２４ｄの最内端部を上方向に折り曲げている。この第４の実施形態では、２枚の保持器２３、２４を図５（ａ）に示すように、それぞれの外周部と内周部をスポット溶接部２７、２８で一体に固定している。これらの溶接部２７、２８は周方向等配に４箇所、互いに位相を４５°ずれせて設けている。これにより、溶接による保持器変形への影響を防止している。なお、溶接箇所は周方向等配なら良く、４箇所に限らず、例えば３箇所、あるいは５箇所以上であっても良い。
【００４９】
２９は２枚の保持器２３、２４の位相合わせ用の位置決め部で、上側保持器２３の外縁に突起部２９ａを形成すると共に、下側保持器２４の外縁に形成した切欠き部２９ｂを係合させ、２枚の保持器２３、２４のポケット２５、２６の位相がずれないようにしている。なお、この位置決め部２９はこうした構成に限らず、例えば、下側保持器２４の外縁部の一部を加締、上側保持器２３に係合させて固定する所謂ステ−キング方式や、ピンと孔による係合方式であっても良い。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るスラスト針状ころ軸受は、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分の上下方向の厚さを薄くしたことにより、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上させることができるので、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころの端面と保持器のポケットとのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができる。したがって、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を固定することによって得られる保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。さらに、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着することにより、針状ころの差動滑りを抑制し、表面損傷や表面起点型の剥離を防止して軸受の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第１の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。
（ｄ）は（ａ）のポケット部の要部拡大図である。
（ｅ）は（ｂ）のＩｅ−Ｉｅ線に沿った拡大断面図である。
【図２】本発明に係るスラスト針状ころ軸受の使用状態を説明する部分断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第２の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−Ｏ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ａ）の底面図である。
（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図である。
（ｅ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第３の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩＶ−Ｏ−ＩＶ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図である。
（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第４の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｏ−Ｖ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）のＥ部拡大図である。
【図６】（ａ）は、従来のスラスト針状ころ軸受示す部分平面図である。
（ｂ）は、同上（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図である。
（ｃ）は、同上（ｂ）のＶＩｃ−ＶＩｃ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１、１１、１１’、２１・・・・・・・・スラスト針状ころ軸受
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・外径側針状ころ
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・内径側針状ころ
３、１３、１３’、２３・・・・・・・・上側保持器
３ａ、１３ａ、２３ａ・・・・・・・・・傾斜延出部
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ・・・・・・・・・外側板部
３ｃ、１３ｃ、２３ｃ・・・・・・・・・傾斜延出部
３ｄ、１３ｄ、１３ｄ’、２３ｄ・・・・内側板部
４ａ、１４ａ、２４ａ・・・・・・・・・傾斜延出部
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ・・・・・・・・・外側板部
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ・・・・・・・・・傾斜延出部
４ｄ、１４ｄ、１４ｄ’、２４ｄ・・・・内側板部
４、１４、１４’、２４・・・・・・・・下側保持器
５、１５、２５・・・・・・・・・・・・ポケット
５ａ、１５ａ、２５ａ・・・・・・・・・ころ保持部
５ｂ、６ｂ・・・・・・・・・・・・・・凹部
６、１６、２６・・・・・・・・・・・・ポケット
６ａ、１６ａ、２６ａ・・・・・・・・・ころ保持部
７、８・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
１７、１８、１８’・・・・・・・・・・部分加締部
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１軸
９ａ、１０ａ・・・・・・・・・・・・・軌道面
１０・・・・・・・・・・・・・・・・・第２軸
１９、２９・・・・・・・・・・・・・・位置決め部
２９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・突起部
２９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・切欠き部
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・スラスト針状ころ軸受
６０・・・・・・・・・・・・・・・・・上側保持器
６１、７１・・・・・・・・・・・・・・窓
７０・・・・・・・・・・・・・・・・・下側保持器
６２、７２・・・・・・・・・・・・・・外側板部
６３、７３・・・・・・・・・・・・・・内側板部
６４、７４・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部
６７、７７・・・・・・・・・・・・・・最内端部
８０・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
Ｌ、ｌ・・・・・・・・・・・・・・・・ころ長さ
Ｌａ、ｌａ・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の径方向の長さ
Ｔ０、ｔ０・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の上下方向の厚さ
Ｔ１、ｔ１・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の外側部分の上下方向厚さ
Ｔ２、ｔ２・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の内側部分の上下方向厚さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のオートマチックトランスミッションやコンプレッサー等に使用されるスラスト針状ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラスト針状ころ軸受は、針状ころと保持器、および軌道輪とで構成され、針状ころと軌道輪とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。したがって、希薄潤滑下や高速回転下での運転等、苛酷な使用条件で使用する軸受として好適で、例えば自動車のオートマチックトランスミッション用軸受やエアーコンプレッサー用軸受として広く使用されている。
【０００３】
従来、潤滑油の流入性および流出性の少なくとも一方を向上させることにより、通過する単位時間当たりの潤滑油量の増大を図ったスラスト針状ころ軸受が知られている（特開２００２−７０８７２号公報参照）。図６に示すように、このスラスト針状ころ軸受５０は、複数の針状ころ８０と２枚の環状保持器６０、７０とからなり、この２枚の保持器６０、７０のそれぞれが径方向において、ころ長よりも長い複数の窓６１、７１を有し、これら複数の窓６１、７１に形成されたころ保持部６４、７４で複数の針状ころ８０を上下方向に挟んで保持している。ここで、２枚の保持器６０、７０が、ころ保持部６４、７４の径方向長さｌａをころ長ｌよりも短くし、かつ、２枚の保持器６０、７０のうちの少なくとも一方を折り曲げ加工することにより、ころ保持部６４、７４に対して径方向の外側部分および内側部分の、少なくとも一方の上下方向の厚さｔ１、ｔ２を、ころ保持部６４、７４の上下方向の厚さｔ０よりも薄くして形成している。
【０００４】
これにより、厚さを薄くしたころ保持部６４、７４に対して径方向の外側部分および内側部分の、少なくとも一方側の潤滑油の流入性あるいは流出性が向上し、軸受を通過する単位時間当たりの潤滑油量を増加させることができる。さらに、保持器６０、７０によって潤滑油の通過が遮られにくくなるので潤滑油が滞留せず、油温の上昇を抑制することができ、軸受の耐久性を向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のスラスト針状ころ軸受５０にあっては、２枚の保持器６０、７０が、外側板部６２、７２を互いに上下方向に重ね合わせると共に、内側板部６３、７３の最内端部６７、７７を互いに重なる方向に上下方向に折り曲げて内側板部６３の最内端部６７を加締ることによって２枚の保持器６０、７０を一体に固定するようにしている。そのため単に重ね合わせた外側板部６２、７２が運転中に離反し、保持器６０、７０、特にこの加締部に無理な応力が発生して耐久性が低下すると共に、針状ころ８０の保持が不安定になって好ましくない。
【０００６】
また、内側板部６３、７３の加締側では、針状ころ８０と保持器６０、７０の窓６１、７１との接触面積を広くとることができず、針状ころ８０の端面、特に外径側の端面が遠心力によって窓６１、７１の壁面に押付けられ、さらに針状ころ８０の自転による接触が加わって、窓６１、７１に異常摩耗が生じる現象、所謂ドリリング摩耗を誘発する恐れがある。
【０００７】
さらに、こうしたスラスト針状ころ軸受５０では、針状ころ８０と軌道輪とが線接触する構造であるため、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している反面、針状ころ８０と転がり線接触する軌道面は、軸受の回転中心から外径側に向かうほど周速度は大きくなる。このため、針状ころ８０と軌道面との周速度差は、針状ころ８０の両端面で最大となる。ころ外径に対してころ長さが長い針状ころほどその傾向が大きくなる。この針状ころ８０に差動滑り（ころのスキュー）が発生することによって接触部が発熱し、表面損傷（スミアリング）や表面起点型の剥離を誘発することになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、潤滑油の通油性の向上を図ると共に、保持器のドリリング摩耗と針状ころの差動滑りを抑制し、強度耐久性を高めたスラスト針状ころ軸受を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、複数の針状ころと２枚の環状の保持器とを備え、この２枚の保持器のそれぞれが径方向において前記針状ころの長さよりも僅かに長い複数のポケットを有し、前記２枚の保持器が前記複数のポケットに形成されたころ保持部で前記複数の針状ころを上下方向に挟んで保持するスラスト針状ころ軸受において、前記２枚の保持器が、前記ころ保持部の径方向の長さを前記針状ころの長さよりも短くし、かつ、前記２枚の保持器を折り曲げ加工することにより、前記ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分双方の上下方向の厚さを、前記ころ保持部の上下方向の厚さよりも薄くして形成し、前記２枚の保持器の外側部分および内側部分を互いに上下方向に重合させ、前記２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を、前記２枚の保持器を互いに逆の方向に折り返すように加締て固定すると共に、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着した構成を採用した。
【００１０】
このように、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分の上下方向の厚さを薄くしたことにより、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上させることができるので、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころの端面と保持器のポケットとのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができる。したがって、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を固定することによって得られる保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。
【００１１】
さらに、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着することにより、針状ころの差動滑り抑制し、表面損傷や表面起点型の剥離を防止して軸受の耐久性を向上させることができる。また、前記２枚の保持器の外側部分および内側部分を互いに上下方向に重合させた。これにより、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分において、潤滑油の流出性と流入性を一層向上させることができると共に、針状ころの端面と接触する保持器ポケットのドリリング摩耗を一層抑制することができる。また、前記２枚の保持器を加締て固定しても良い。このように、加締により２枚の保持器を確実に固定できるので、これら保持器に保持されている針状ころが分離するのを防止することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明のように、前記２枚の保持器を、周方向複数箇所の部分加締により固定すれば、加締加工を簡略化することができると共に、加締加工時、保持器変形への影響を防止することができる。好ましくは、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部における加締部を互いに周方向等間隔に、かつ、その位相をずらして形成すれば、一層保持器変形への影響を防止することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ころ保持部の角部を滑らかにだらすことにより、針状ころの表面に形成された潤滑油膜を切ることなく、針状ころを安定して案内保持することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明のように、外径側の針状ころを内径側の針状ころよりも長くすれば、外径側の負荷容量を適宜所望の負荷容量に上げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第１の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図、そして（ｄ）は（ａ）のポケット部の要部拡大図、（ｅ）は（ｂ）のＩｅ−Ｉｅ線に沿った拡大断面図である。
【００１９】
このスラスト針状ころ軸受１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器３、４とからなっている。ここで、２枚の保持器３、４のそれぞれは、径方向において針状ころ２の長さＬよりも長い矩形状の複数のポケット５、６を有し、冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ）からなる鋼鈑をプレス加工にて形成している。各ポケット５、６の両側縁には対向する方向に突出するころ保持部５ａ、６ａを形成し、これらころ保持部５ａ、６ａで針状ころ２を上下方向に挟んで保持している。なお、保持器３、４は、これ以外にも例えば、ＳＣＭ４１５等の帯鋼をプレスで絞り成形しても良い。
【００２０】
針状ころ２は、外径側の針状ころ２ａと内径側の針状ころ２ｂで構成し、ポケット５、６内に複列で配置している。各針状ころ２ａ、２ｂにおいて、外径側部分と内径側部分との公転周速差が小さくなり、軌道面（図示せず）との滑りが抑制されるので、接触部の発熱が少なく、表面損傷や表面起点型の剥離を防止することができる。なお、ここでは複列の針状ころ２ａ、２ｂの長さを同一としているが、外径側の針状ころ２ａを内径側の針状ころ２ｂよりも長く、例えば１．２倍の長さにすることにより、外径側の負荷容量を上げるようにしても良い。また、針状ころ２ａ、２ｂの端面形状はフラットなＦ端面としたが、これ以外にも凸球状のＡ端面、あるいはＦ端面とＡ端面の組合せであっても良い。
【００２１】
図１（ｄ）に示すように、ころ保持部５ａ、６ａの径方向の長さＬａはころ長さＬよりも短く形成し、ころ保持部５ａ、６ａの両端に形成された凹部５ｂ、６ｂによって潤滑油が容易に通過することができる。なお、針状ころ２ａ、２ｂの端面は、フラットな形状に限らず円弧面で形成しても良い。
【００２２】
また、図１（ｅ）に示すように、ころ保持部５ａ、６ａの角部は、プレスでポケット５、６を打抜きする際にだらして形成するか、打抜き後、内縁部を面押し加工により角部を滑らかにだらしている。針状ころ２ａ、２ｂの表面に形成された潤滑油膜を切ることなく、針状ころ２ａ、２ｂを安定して案内保持することができる。
【００２３】
２枚の保持器３、４のうち、上側保持器３のころ保持部５ａの径方向外側は、図１（ｃ）に示すように、ころ保持部５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部３ａと、この傾斜延出部３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部３ｂとで構成されている。また、上側保持器３のころ保持部５ａの径方向内側は、同じくころ保持部５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部３ｃと、この傾斜延出部３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部３ｄとで構成されている。
【００２４】
また、上側保持器３と同一型でポケット抜きされた下側保持器４のころ保持部６ａの径方向外側は、ころ保持部６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部４ａと、この傾斜延出部４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部４ｂとで構成されている。また、上側保持器４のころ保持部６ａの径方向内側は、同じくころ保持部６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部４ｃと、この傾斜延出部４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部４ｄとで構成されている。
【００２５】
そして、２枚の保持器３、４は、外側板部３ｂ、４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部４ｂの最外端部を上方向に折り曲げて加締部７を形成している。また、内側板部３ｃ、４ｃも互いに上下方向に重合させると共に、内側板部３ｄの最内端部を下方向に折り曲げて加締部８を形成している。これら加締部７、８により、２枚の保持器３、４は内外端部を加締固定して強固に一体化されているため、運転中においても２枚の保持器３、４は分離することはない。また、外側板部３ｂ、４ｂおよび内側板部３ｄ、４ｄでは、針状ころ２の端面とポケット５、６との接触面積を広くとることができ、ドリリング摩耗を抑制することができる。
【００２６】
２枚の保持器３、４を固定した状態では、２枚の保持器３、４がなすころ保持部５ａ、６ａに対して、径方向の外側部分、内側部分とも上下方向の厚さＴ１、Ｔ２は、傾斜延出部３ａ、４ａおよび３ｃ、４ｃが存在することから、ころ保持部５ａ、６ａの上下方向の厚さＴ０よりも薄い。
【００２７】
そして、以上の構成を有するスラスト針状ころ軸受１は、図２に示すように、第１軸（回転軸）９の軌道面９ａと、第２軸（固定軸）１０の軌道面１０ａとの間を針状ころ２が転動するように、上側保持器３の加締部８を案内面としてすきまばめされる。第１軸９が回転すると、保持器３、４もこの第１軸９とともに回転し、針状ころ２が第１軸９の軌道面９ａと第２軸１０の軌道面１０ａとの間を転動する。ここで、図示しない油圧供給源から油路を経由してスラスト針状ころ軸受１内に供給される。
【００２８】
潤滑油は、油路を矢印ａのように通ってから第２軸１０の軌道面１０ａと下側保持器４のころ保持部６ａに対して径方向内側部分との間を矢印ｂのように通る。その後、潤滑油は、針状ころ２の周囲および保持器３、４で形成される空間内を矢印ｃのように通って、針状ころ２の側面と保持器３、４のころ保持部５ａ、６ｂとの間、針状ころ２の端面との間、および針状ころ２の側面と軌道面９ａ、１０ａとの間を潤滑し、第２軸１０の軌道面１０ａと保持器４のころ保持部６ａに対して径方向の外側部分との間、および第１軸９の軌道面９ａと保持器３のころ保持部５ａに対して径方向の外側部分との間を通って矢印ｄのように排出される。
【００２９】
この潤滑油による各部の潤滑に際し、２枚の保持器３、４がなすころ保持部５ａ、６ａに対して、径方向の外側部分、内側部分の上下方向の厚さＴ１、Ｔ２をころ保持部５ａ、６ａの上下方向の厚さＴ０よりも薄く形成しているため、第２軸１０の軌道面１０ａと下側保持器４のころ保持部６ａに対して径方向の内側部分との間の空間の断面積が従来に比べて大きくなり、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上している。したがって、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころ２の端面と保持器３、４のポケット５、６とのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器３、４によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができ、保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。
【００３０】
次に本発明に係るスラスト針状ころ軸受１の製造手順について詳細に説明する。２枚の保持器３、４と、焼入れ焼戻し済みまたは未焼入れの針状ころ２をセットし、外側板部４ｂの最外端部を上方向に折り曲げて加締部７を形成すると共に、内側板部３ｄの最内端部を下方向に折り曲げて加締部８を形成して、２枚の保持器３、４を一体に固定する。ここで、針状ころ２の素材として、例えば高炭素クロム軸受鋼の１種あるいは２種であるＳＵＪ軸受鋼を使用し、８４０℃×３０分で油焼入れ、次いで１８０℃×９０分で焼戻しして表面硬さをビッカース硬度（Ｈｖ）で７００〜７５０程度に設定している。
【００３１】
その後、針状ころ２と２枚の保持器３、４をセットした状態で浸炭焼入れ焼戻し、あるいは浸炭窒化処理を施して製品とする。この場合、浸炭処理の条件は、８５０℃×３５分浸炭し（ＲＸガス雰囲気中）、油中に焼入れ、次いで１６５℃×６０分で焼戻する。また、浸炭窒化処理は、浸炭窒化雰囲気（ＲＸガスに容積比で１〜３％のアンモニア添加）で、８４０〜８５０℃×３５分間保持して浸炭窒化した後、直ちに油中に急冷した。
【００３２】
ここで、予め２枚の保持器３、４を５７０〜５８０℃×３５分で軟窒化処理し強度アップを図っても良い。また、針状ころ２は予め熱処理を施さなくても良いが、組み込みの前に予め熱処理、すなわちずぶ焼入れを施しておけば、製造工程がそれだけ増加することになるが、その一方で、その後実施される浸炭あるいは浸炭窒化処理によってさらなる強度向上を達成できるという利点がある。少なくとも２枚の保持器３、４および針状ころ２を別々に熱処理し、加締部を焼きなまししていた従来の方法に比べ製造工程は簡略化されたものとなる。
【００３３】
前述した手順でスラスト針状ころ軸受１を製造することによって、下記に示すような具体的な特性を付与することができる。次に、これらの特性について詳細に説明する。
【００３４】
まず針状ころ２は、その表層部に浸炭層あるいは浸炭窒化層が形成されているので、表層の硬度は従来品と比べて高くなっており、高硬度の異物を噛み込んでも圧痕が生じ難く、長寿命化に寄与する。また、浸炭窒化処理においては、窒素富化層が形成され、かつその残留オーステナイト量が２０容積％以上と多く形成することができる。これは、軌道面９ａ、１０ａに高硬度の異物を噛み込むと、従来では圧痕周辺で応力集中源となるが、多量に存在する残留オーステナイトの塑性変形によってこうした応力集中が緩和され、高硬度の効果と共に長寿命化に寄与することができる。なお、窒素富化層は、具体的には厚みを０．１ｍｍ以上、表面硬さ７５０Ｈｖ以上とすることができる。さらに、内部硬さも表面硬さと同程度に高めることができ、針状ころ２全体の強度を向上させることができる。したがって、苛酷な条件、例えば高荷重の条件で使用される場合であっても充分負荷し、所望の寿命を満足することができる。
【００３５】
保持器３、４の場合は、針状ころ２と同様、その表層部に浸炭層あるいは浸炭窒化層が形成され、表面硬さを７００Ｈｖ以上とすることができる。したがって、従来のものに比べ耐摩耗性を向上させることができる。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第２の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−Ｏ−ＩＩＩ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）の底面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図、そして（ｅ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。この第２の実施形態は前述した第１の実施形態と保持器形状と加締方法が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
このスラスト針状ころ軸受１１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器１３、１４とからなっている。２枚の保持器１３、１４のうち、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向外側は、図３（ｄ）に示すように、ころ保持部１５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１３ａと、この傾斜延出部１３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１３ｂとで構成されている。
【００３８】
また、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向内側は、同じくころ保持部１５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１３ｃと、この傾斜延出部１３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１３ｄとで構成されている。また、上側保持器１３と同一型でポケット抜きされた下側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向外側は、ころ保持部１６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１４ａと、この傾斜延出部１４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１４ｂとで構成されている。また、上側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向内側は、同じくころ保持部１６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１４ｃと、この傾斜延出部１４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１４ｄとで構成されている。
【００３９】
そして、２枚の保持器１３、１４は、図３（ｄ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１７を形成している。一方、内側板部１３ｄ、１４ｄは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１３ｄの最内端部を下方向に折り曲げている。また、図３（ｅ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部を上方向に折り曲げている。さらに、内側板部１３ｃ、１４ｃは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１３ｄの最内端部の一部を下方向に折り曲げて部分加締部１８を形成している。これら部分加締部１７、１８により、２枚の保持器１３、１４は内外端部を強固に一体化されると共に、前述した第１の実施形態における全周加締に比べ、加締工程を格段に簡略化することができる。
【００４０】
１９は２枚の保持器１３、１４の位相合わせ用の位置決め部で、例えば、上側保持器１３の外縁に切欠き部（図示せず）を形成すると共に、下側保持器１４の外縁に形成した突起部（図示せず）を係合させ、加締加工等に両保持器１３、１４のポケット１５、１６のピッチがずれないようにしている。また、これらの部分加締部１７、１８は周縁の４箇所に、その位相を４５°ずらせて形成し、加締加工時、保持器変形への影響を防止している。
【００４１】
図４（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第３の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−Ｏ−ＩＶ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図、そして（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。この第３の実施形態は前述した第２の実施形態と加締方向が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
このスラスト針状ころ軸受１１’は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器１３’、１４’とからなっている。２枚の保持器１３’、１４’のうち、上側保持器１３’のころ保持部１５ａの径方向外側は、図４（ｃ）に示すように、ころ保持部１５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１３ａと、この傾斜延出部１３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１３ｂとで構成されている。また、上側保持器１３のころ保持部１５ａの径方向内側は、同じくころ保持部１５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１３ｃと、この傾斜延出部１３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１３ｄ’とで構成されている。
【００４３】
また、下側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向外側は、ころ保持部１６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部１４ａと、この傾斜延出部１４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部１４ｂとで構成されている。また、上側保持器１４のころ保持部１６ａの径方向内側は、同じくころ保持部１６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部１４ｃと、この傾斜延出部１４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部１４ｄ’とで構成されている。
【００４４】
そして、２枚の保持器１３’、１４’は、図４（ｃ）に示すように、外側板部１３ｂ、１４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部１４ｂの最外端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１７を形成している。一方、内側板部１３ｄ’、１４ｄ’は互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１４ｄ’の最内端部を上方向に折り曲げている。また、図４（ｄ）に示すように、内側板部１３ｄ’、１４ｄ’は互いに上下方向に重合させると共に、内側板部１４ｄ’の最内端部の一部を上方向に折り曲げて部分加締部１８’を形成している。これら部分加締部１７、１８’により、２枚の保持器１３’、１４’は内外端部を強固に一体化されると共に、前述した第２の実施形態における部分加締と異なり、同一面に部分加締部１７、１８’が存在するため、加締加工のさらなる簡略化ができる。
【００４５】
図５（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第４の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｏ−Ｖ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）のＥ部拡大図である。この第４の実施形態は前述した第１乃至３の実施形態とは２枚の保持器の固定手段が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
このスラスト針状ころ軸受２１は、複数の針状ころ２とこれら針状ころ２を周方向に所定ピッチで保持する２枚の環状の保持器２３、２４とからなっている。２枚の保持器２３、２４のうち、上側保持器２３のころ保持部２５ａの径方向外側は、図５（ｃ）に示すように、ころ保持部２５ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部２３ａと、この傾斜延出部２３ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部２３ｂとで構成されている。また、上側保持器２３のころ保持部２５ａの径方向内側は、同じくころ保持部２５ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部２３ｃと、この傾斜延出部２３ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部２３ｄとで構成されている。
【００４７】
また、下側保持器２４のころ保持部２６ａの径方向外側は、ころ保持部２６ａの外端から折り曲げられた傾斜延出部２４ａと、この傾斜延出部２４ａの下端から径方向に向けて折り曲げられた外側板部２４ｂとで構成されている。また、下側保持器２４のころ保持部２６ａの径方向内側は、同じくころ保持部２６ａの内端から折り曲げられた傾斜延出部２４ｃと、この傾斜延出部２４ｃの下端から径方向に向けて折り曲げられた内側板部２４ｄとで構成されている。
【００４８】
そして、２枚の保持器２３、２４は、図５（ｃ）に示すように、外側板部２３ｂ、２４ｂを互いに上下方向に重合させると共に、外側板部２４ｂの最外端部を上方向に折り曲げている。一方、内側板部２３ｄ、２４ｄは互いに上下方向に重合させると共に、内側板部２４ｄの最内端部を上方向に折り曲げている。この第４の実施形態では、２枚の保持器２３、２４を図５（ａ）に示すように、それぞれの外周部と内周部をスポット溶接部２７、２８で一体に固定している。これらの溶接部２７、２８は周方向等配に４箇所、互いに位相を４５°ずれせて設けている。これにより、溶接による保持器変形への影響を防止している。なお、溶接箇所は周方向等配なら良く、４箇所に限らず、例えば３箇所、あるいは５箇所以上であっても良い。
【００４９】
２９は２枚の保持器２３、２４の位相合わせ用の位置決め部で、上側保持器２３の外縁に突起部２９ａを形成すると共に、下側保持器２４の外縁に形成した切欠き部２９ｂを係合させ、２枚の保持器２３、２４のポケット２５、２６の位相がずれないようにしている。なお、この位置決め部２９はこうした構成に限らず、例えば、下側保持器２４の外縁部の一部を加締、上側保持器２３に係合させて固定する所謂ステ−キング方式や、ピンと孔による係合方式であっても良い。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るスラスト針状ころ軸受は、ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分の上下方向の厚さを薄くしたことにより、潤滑油の流出性だけでなく流入性も向上させることができるので、軸受各部の焼付きを確実に防止することができると共に、針状ころの端面と保持器のポケットとのドリリング摩耗を抑制することができる。また、保持器によって潤滑油の通過が遮られ難くなるため潤滑油が滞留し難くなり、油温の上昇を抑制することができる。したがって、２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を固定することによって得られる保持器の強度アップと相俟って軸受の耐久性を一層向上させることができる。さらに、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着することにより、針状ころの差動滑りを抑制し、表面損傷や表面起点型の剥離を防止して軸受の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第１の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。
（ｄ）は（ａ）のポケット部の要部拡大図である。
（ｅ）は（ｂ）のＩｅ−Ｉｅ線に沿った拡大断面図である。
【図２】本発明に係るスラスト針状ころ軸受の使用状態を説明する部分断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第２の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−Ｏ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ａ）の底面図である。
（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図である。
（ｅ）は（ｂ）のＢ部拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第３の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＩＶ−Ｏ−ＩＶ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図である。
（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係るスラスト針状ころ軸受の第４の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｏ−Ｖ線に沿った断面図である。
（ｃ）は（ｂ）のＥ部拡大図である。
【図６】（ａ）は、従来のスラスト針状ころ軸受示す部分平面図である。
（ｂ）は、同上（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図である。
（ｃ）は、同上（ｂ）のＶＩｃ−ＶＩｃ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１、１１、１１’、２１・・・・・・・・スラスト針状ころ軸受
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・外径側針状ころ
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・内径側針状ころ
３、１３、１３’、２３・・・・・・・・上側保持器
３ａ、１３ａ、２３ａ・・・・・・・・・傾斜延出部
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ・・・・・・・・・外側板部
３ｃ、１３ｃ、２３ｃ・・・・・・・・・傾斜延出部
３ｄ、１３ｄ、１３ｄ’、２３ｄ・・・・内側板部
４ａ、１４ａ、２４ａ・・・・・・・・・傾斜延出部
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ・・・・・・・・・外側板部
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ・・・・・・・・・傾斜延出部
４ｄ、１４ｄ、１４ｄ’、２４ｄ・・・・内側板部
４、１４、１４’、２４・・・・・・・・下側保持器
５、１５、２５・・・・・・・・・・・・ポケット
５ａ、１５ａ、２５ａ・・・・・・・・・ころ保持部
５ｂ、６ｂ・・・・・・・・・・・・・・凹部
６、１６、２６・・・・・・・・・・・・ポケット
６ａ、１６ａ、２６ａ・・・・・・・・・ころ保持部
７、８・・・・・・・・・・・・・・・・加締部
１７、１８、１８’・・・・・・・・・・部分加締部
９・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１軸
９ａ、１０ａ・・・・・・・・・・・・・軌道面
１０・・・・・・・・・・・・・・・・・第２軸
１９、２９・・・・・・・・・・・・・・位置決め部
２９ａ・・・・・・・・・・・・・・・・突起部
２９ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・切欠き部
５０・・・・・・・・・・・・・・・・・スラスト針状ころ軸受
６０・・・・・・・・・・・・・・・・・上側保持器
６１、７１・・・・・・・・・・・・・・窓
７０・・・・・・・・・・・・・・・・・下側保持器
６２、７２・・・・・・・・・・・・・・外側板部
６３、７３・・・・・・・・・・・・・・内側板部
６４、７４・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部
６７、７７・・・・・・・・・・・・・・最内端部
８０・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ
Ｌ、ｌ・・・・・・・・・・・・・・・・ころ長さ
Ｌａ、ｌａ・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の径方向の長さ
Ｔ０、ｔ０・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の上下方向の厚さ
Ｔ１、ｔ１・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の外側部分の上下方向厚さ
Ｔ２、ｔ２・・・・・・・・・・・・・・・ころ保持部の内側部分の上下方向厚さ
Claims (4)
- 複数の針状ころと２枚の環状の保持器とを備え、この２枚の保持器のそれぞれが径方向において前記針状ころの長さよりも僅かに長い複数のポケットを有し、前記２枚の保持器が前記複数のポケットに形成されたころ保持部で前記複数の針状ころを上下方向に挟んで保持するスラスト針状ころ軸受において、
前記２枚の保持器が、前記ころ保持部の径方向の長さを前記針状ころの長さよりも短くし、かつ、前記２枚の保持器を折り曲げ加工することにより、前記ころ保持部に対して径方向の外側部分および内側部分双方の上下方向の厚さを、前記ころ保持部の上下方向の厚さよりも薄くして形成し、前記２枚の保持器の外側部分および内側部分を互いに上下方向に重合させ、前記２枚の保持器の径方向の最外端部および最内端部双方を、前記２枚の保持器を互いに逆の方向に折り返すように加締て固定すると共に、この保持器のポケットに複列の針状ころを装着したことを特徴とするスラスト針状ころ軸受。 - 前記２枚の保持器を、周方向複数箇所の部分加締により固定した請求項１記載のスラスト針状ころ軸受。
- 前記ころ保持部の角部を滑らかにだらした請求項１または２に記載のスラスト針状ころ軸受。
- 前記複列の針状ころのうち、外径側の針状ころを内径側の針状ころよりも長くした請求項１乃至３いずれかに記載のスラスト針状ころ軸受。
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