JP5655473B2

JP5655473B2 - スラスト玉軸受

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Publication number: JP5655473B2
Application number: JP2010220528A
Authority: JP
Inventors: 亮輔山田; 武村　浩道; 浩道武村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077761A

Description

本発明は、スラスト軸受、具体的には、主として自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどに使用されるスラスト玉軸受に関する。

従来から、所定の回転軸を回転自在に支持すべく、種々の転がり軸受が用いられており、当該転がり軸受の軸受形式は、負荷する荷重の方向によってラジアル軸受とスラスト軸受に大別することができ、さらに、転動体の種類によって玉軸受ところ軸受に分類することができる。例えば、自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションの回転部分にはスラストころ軸受が装着され、当該回転部分に加わる軸方向のアキシアル荷重(スラスト荷重)を負荷している(特許文献１から３参照)。図９には、スラストころ軸受の構成の一例を示す。

ところで、近年、地球温暖化を始めとする環境問題の深刻化を受け、自動車用のスラスト軸受に対する小型化、軽量化及び低トルク化の要請が厳しくなってきており、さらには、価格競争力確保のための低コスト化(端的には、軸受単価の低減や組み立ての効率化など)の要請も根強い。
このような要請に応える方策としては、ころ径(図９に示す寸法Ｄ)及びころ長(同、寸法Ｌ)を短縮させることによって軸受の小型軽量化を図るとともに、組み込みころ数を減少させることによって低トルク化を図ることなどが挙げられ、これらは軸受単価の低減化にもつながる場合がある。また、軌道輪(外径軌道輪３２及び内径軌道輪３４)とＣ＆Ｒアセンブリ(保持器３８ところ３６の組付体)を非分離に一体化させることで、客先での組み立て性を向上させ、低コスト化を図ることが可能となる。その際、軌道輪(外径軌道輪３２もしくは内径軌道輪３４)を省くことで、軸受の軸方向幅をさらに狭めることも可能であるが、その一方で、当該軸受が装着される相手側部材のころ転動部位等に研磨などの加工が別途必要となる場合があり、この場合にはコストアップを招くこととなってしまう。

実特平７−１２６２７号公報特開２００２−２１３４３９号公報特開平１０−１５９８４２号公報

しかしながら、ころ長Ｌを短くし、ころ径Ｄに対するころ長Ｌの比率(ころ長Ｌ／ころ径Ｄ)が１.５以下になると、ころ自体、ひいては軸受全体の製造方法の変更が必要となる場合があり、結果としてコストアップを招いてしまうという問題がある。あるいは、組み込みころ数を減らすと、保持器３８の平面部の面積が窓部の面積に比べて大きく(広く)なることは不可避となる。したがって、例えば、金属製の保持器において、その組み込みころ数を減らし過ぎると、保持器平面部の面積が窓部面積に比べて過大となるため、当該保持器の熱処理時に反り変形などの不具合を引き起こし易くなってしまう。
また、低トルク化のためには、軸受の回転中に保持器がころのみで保持され、軌道輪と接触しない保持器構成(いわゆるころ持たせ保持器)とすることも有効であるが、ころ径が小さくなるに従って保持器の高さ(図９に示す寸法Ｈ)が低くなるため、実際にはころ持たせの実現は容易でない。この場合、保持器窓部の寸法を調整することで、ころ持たせを実現することも考えられるが、当該窓部の加工精度によってはころを拘束し、結果として、ころのスムーズな転動を妨げてしまう虞がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、同一径及び同一個数のころを用いた場合と比較し、軸受の径方向幅(軸受外内径寸法比率)を短縮させることで軸受の小型軽量化を可能とするとともに、軌道輪と非接触状態で保持器に玉を保持させること(片側もしくは両側転動体持たせ)で軸受の低トルク化を可能とするスラスト玉軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係るスラスト玉軸受は、軌道面を有する少なくとも１枚の軌道輪と、当該軌道面に対して周方向へ沿って配された複数の玉と、当該玉を転動自在に保持する保持器とを備え、前記軌道輪は、軌道面が形成された円環状の軌道平板部と、当該軌道平板部の外周縁部から軸方向の一方側へ延出する外径側円筒部、もしくは前記平板部の内周縁部から軸方向の他方側へ延出する内径側円筒部のいずれかを有し、前記保持器は、前記玉で保持させる転動体持たせで、前記軌道輪と非接触状態であり、その外径が前記外径側円筒部の内径寸法より小寸、もしくはその内径が前記内径側円筒部の外径寸法より大寸、あるいは前記外径が前記外径側円筒部の内径寸法より小寸で、かつ前記内径が前記内径側円筒部の外径寸法より大寸に設定された円環状の保持器平板部と、当該保持器平板部に対して周方向へ沿って穿孔され、前記玉を保持するための複数の窓部とを有し、前記保持器の窓部は、軸方向の片側もしくは両側の開口周縁が前記玉の直径よりも小寸となるように軸方向の中央部位に対して縮径され、当該玉を転動自在かつ脱落不能に保持し、前記外径側円筒部には、その延出周端部を縮径方向へ突出させ、前記保持器平板部の外周縁部と係合可能な外径側突出部が設けられているとともに、前記内径側円筒部には、その延出周端部を拡径方向へ突出させ、前記保持器平板部の内周縁部と係合可能な内径側突出部が設けられており、前記軌道輪と、前記保持器及び前記玉とを互いに相対回転可能で、かつ非分離に一体化させている。

本発明によれば、同一径及び同一個数のころを用いた場合と比較し、軸受の径方向幅(軸受外内径寸法比率)を短縮させることができ、軸受の小型軽量化を図ることができる。また、軌道輪と非接触状態で保持器に玉を保持させること、すなわち保持器を片側もしくは両側転動体持たせとすることができ、軸受の低トルク化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す要部断面図である。本発明の第２実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す要部断面図である。本発明の第３実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す要部断面図である。本発明の第４実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す要部断面図である。本発明の第５実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、２つのＰＣＤをなすように２列配置した玉を保持器で片側持たせとした軸受の要部断面図、(ｂ)は、２つのＰＣＤをなすように２列配置した玉を保持器で両側持たせとした軸受の要部断面図、(ｃ)は、保持器窓部の開口周縁の構成を示す要部平面図である。本発明の第６実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、異なるＰＣＤをなすように散在させた玉を保持器で両側持たせとした軸受の要部断面図、(ｂ)は、保持器窓部の開口周縁の構成を示す要部平面図である。本発明の一実施形態(第１実施形態)に係るスラスト玉軸受とスラストころ軸受の軸受サイズ、及び動トルクの比較結果を示す図である。図７に示すスラストころ軸受との比較に用いたスラスト玉軸受の保持器の構成条件を説明するための図である。従来のスラストころ軸受の構成を示す要部断面図である。

以下、本発明のスラスト玉軸受(以下、単に軸受ともいう)について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明に係るスラスト玉軸受は、主として自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどの回転部分に装着され、当該回転部分に加わる軸方向のアキシアル荷重(スラスト荷重)を負荷するために用いられる場合を一例として想定するが、その用途はこれに限定されるものではない。その際、軸受は、軌道輪、転動体(玉)、及び保持器が相互に接触する部分の摩擦や摩耗の減少、焼付き防止、あるいは疲れ寿命の延長などを図るべく、潤滑することが好ましい。本実施形態においては、グリース潤滑と比べ、潤滑剤の流動性や軸受に対する冷却効果に優れた油潤滑(例えば、軸受内部への潤滑油の封入等)がなされている場合を一例として想定する。ただし、グリース潤滑(例えば、軸受内部へのグリースの封入等)とすることも想定可能である。

(第１実施形態)
図１には、本発明の第１実施形態に係るスラスト玉軸受の構成が示されている。かかる軸受は、軌道面を有する少なくとも１枚の軌道輪と、当該軌道面に対して周方向へ沿って配された複数の玉と、当該玉を転動自在に保持する保持器とを備えている。この場合、軌道輪を少なくとも１枚備えていれば、軸受を構成することは可能であるが、本実施形態においては、図１に示すように２枚の軌道輪２,４を相対回転可能に対向して配置した軸受構成を想定している。ただし、後述する本発明の第３実施形態(図３)及び第４実施形態(図４)のように、軌道輪を１枚だけ備えた軸受構成とすることも可能である。

２つの軌道輪のうち、軸方向の一方側(一例として、図１の左側)に配置される軌道輪(以下、外径軌道輪という)２は、軌道面(同、外径側軌道面という)２ｓが形成された円環状の軌道平板部(同、外径側平面部という)２ａと、当該外径側平面部２ａの外周縁部から軸方向の他方側(一例として、図１の右側)へ略直角をなして延出する外径側円筒部２ｂを有している。
これに対し、２つの軌道輪のうち、軸方向の他方側(一例として、図１の右側)に配置される軌道輪(以下、内径軌道輪という)４は、軌道面(同、内径側軌道面という)４ｓが形成された円環状の軌道平板部(同、内径側平面部という)４ａと、当該内径側平面部４ａの内周縁部から軸方向の一方側(一例として、図１の左側)へ略直角をなして延出する内径側円筒部４ｂを有している。

この場合、外径軌道輪２及び内径軌道輪４は、いずれも薄肉(例えば、板厚が０.５ｍｍから１.０ｍｍ程度)の板材を加工(プレス加工や曲げ加工など)することにより、断面視略Ｌ字状をなすように成形されている。そして、これらの外径軌道輪２及び内径軌道輪４は、外径側平面部２ａと内径側平面部４ａ、より具体的には外径側軌道面２ｓと内径側軌道面４ｓが対向するとともに、外径側円筒部２ｂが外径側(図１においては上側)、内径側円筒部４ｂが内径側(同、下側)に配され、断面視略矩形状をなすように組み付けられる(図１)。

転動体としての玉６は、その大きさ(直径(玉径))や組み込み数(配設数)などを任意に設定することができる。本実施形態においては、その直径(玉径)が１.５ｍｍから２.５ｍｍ程度に設定された２２個から４０個程度の玉６が、その外周面(転動面)を外径側軌道面２ｓと内径側軌道面４ｓへ当接させるように、これらの軌道面２ｓ,４ｓ間の対向空間(以下、転動空間という)に周方向へ沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配されている場合(単一のピッチ円径(ＰＣＤ：Pitch Circle Diameter)をなす単列配置)を一例として想定する。なお、外径軌道輪２及び内径軌道輪４の構成、例えば、外径側平面部２ａ及び内径側平面部４ａの径方向幅や、外径側円筒部２ｂ及び内径側円筒部４ｂの軸方向長さは、上記転動空間に配される玉６の玉径や個数などに応じて設定すればよい。また、外径側平面部２ａに対する外径側円筒部２ｂの延出角度、及び内径側平面部４ａに対する内径側円筒部４ｂの延出角度も特に限定されない。

保持器８は、その外径が外径軌道輪２の外径側円筒部２ｂの内径寸法より小寸で、かつその内径が内径軌道輪４の内径側円筒部４ｂの外径寸法より大寸に設定された円環状の平板部(以下、保持器平板部という)８ａと、当該保持器平板部８ａに対して周方向へ沿って穿孔され、玉６を保持するための複数の窓部８０とを有している。そして、保持器８は、各窓部８０に玉６を挿入し、これを保持した状態で外径軌道輪２と内径軌道輪４の間、具体的には、外径側軌道面２ｓと内径側軌道面４ｓの間の転動空間へ組み付けられる。このように保持器８が転動空間へ組み付けられた状態においては、保持器平板部８ａが外径側円筒部２ｂ及び内径側円筒部４ｂのいずれとも接触することなく、これらと所定の間隙を空けた状態となっている。なお、保持器８は、外径軌道輪２及び内径軌道輪４よりもさらに薄肉(例えば、板厚が０.３ｍｍから０.５ｍｍ程度)の板材を加工(プレス加工や穿孔加工など)することにより、略円環の平板状に成形されている。

保持器８の窓部８０は、軸方向(図１の左右方向)の片側もしくは両側の開口周縁が玉６の直径(玉径)よりも小寸となるように軸方向の中央部位に対して縮径され、当該玉６を転動自在かつ脱落不能に保持している。本実施形態においては、図１に示すように、窓部８０の軸方向の片側(同図の左側)の開口周縁８０ａをその開口径が玉径よりも僅かに小寸となるまで軸方向の中央部位(以下、軸方向中央部という)８０ｂよりも縮径させ、当該窓部８０へ挿入した玉６を転動自在かつ脱落不能に保持する保持器８(端的には、窓部８０)の構成(いわゆる片側転動体持たせ)を一例として想定している。すなわち、保持器８は、窓部８０へ挿入した玉６を開口周縁８０ａと干渉させることで、かかる玉６を窓部８０内において転動自在かつ脱落不能に保持している。
なお、開口周縁８０ａとは軸方向に対して反対側(図１の右側)の窓部８０の開口周縁８０ｃは、軸方向中央部８０ｂよりも拡径され、その開口径が玉径よりも僅かに大寸に設定されている。すなわち、窓部８０は、開口周縁８０ａから軸方向中央部８０ｂを経て開口周縁８０ｃへ向かうに従って徐々に周面域が拡径されるテーパー状(いわゆる円すい台形状の貫通孔)をなしている。その際、窓部８０のテーパー角度(図８に示す傾斜角度α)は、３０°から５０°程度に設定すればよいが、特に限定されない。また、窓部８０への玉６の挿入は、開口周縁８０ｃから行えばよい。

保持器８をこのような一枚の板材にテーパー状の窓部８０を打ち抜くという非常に単純な構成とすることで、保持器８が金属製である場合であっても、当該保持器８を片側転動体持たせの構成とすることができるとともに、熱処理時における変形を確実に抑制することができる。仮に、保持器８に熱変形が生じた場合であっても、例えば、プレステンパーなどにより、当該保持器８の形状を容易に矯正することができる。

本実施形態において、外径軌道輪２の外径側円筒部２ｂには、その延出周端部を縮径方向(図１においては下方向)へ突出させ、保持器平板部８ａの外周縁部８ｂと係合可能な突出部(以下、外径側突出部という)２ｃが設けられている。これに対し、内径軌道輪４の内径側円筒部４ｂには、その延出周端部を拡径方向(図１においては上方向)へ突出させ、保持器平板部８ａの内周縁部８ｃと係合可能な突出部(以下、内径側突出部という)４ｃが設けられている。なお、外径側突出部２ｃは、外径軌道輪２が軸方向(図１においては左方向)へ位置ずれした際、保持器平板部８ａの外周縁部８ｂと干渉して係合し、過剰な押圧力が負荷されない限り、当該外周縁部８ｂとの干渉状態を維持して前記軸方向へそれ以上位置ずれすることがないように、その突出形態(突出長さや突出範囲など)を設定すればよい。同様に、内径側突出部４ｃは、内径側軌道輪４が軸方向(図１においては右方向)へ位置ずれした際、保持器平板部８ａの内周縁部８ｃと干渉して係合し、過剰な押圧力が負荷されない限り、当該内周縁部８ｃとの干渉状態を維持して前記軸方向へそれ以上位置ずれすることがないように、その突出形態(突出長さや突出範囲など)を設定すればよい。また、図１には、外径側円筒部２ｂ及び内径側円筒部４ｂの延出周端部を全周に亘って連続して突出させてなる外径側突出部２ｃ及び内径側突出部４ｃの構成を一例として示しているが、例えば、前記円筒部２ｂ,４ｂの延出周端部の１箇所、もしくは断続的に周方向の数箇所だけを突出させた構成とすることも可能である。

このように外径軌道輪２の外径側円筒部２ｂに外径側突出部２ｃを設けるとともに、内径軌道輪４の内径側円筒部４ｂに内径側突出部４ｃを設けることで、外径軌道輪２及び内径軌道輪４と、保持器８及び玉６とを組み付けた場合、これらの軌道輪２,４と保持器８及び玉６の組付体(アセンブリ)とを互いに相対回転可能で、かつ非分離に一体化させることができる。

ここで、本実施形態に係るスラスト玉軸受(以下、本件軸受という)と、転動体としてころを用いたスラストころ軸受(同、比較軸受という)の軸受サイズ、及び動トルクの比較を行った。その際、同一径(直径が１.５ｍｍ、２.０ｍｍ、２.５ｍｍの３種類)の転動体(玉もしくはころ)を同一個数(２２個、３０個、４０個の３種類)、同一板厚(０.３ｍｍ、０.４ｍｍ、０.５ｍｍの３種類、図８に示す寸法ｔ１)の保持器で保持し、これらを同一板厚(０.５ｍｍ、０.８ｍｍ、１.０ｍｍの３種類)の軌道輪(外径軌道輪及び内径軌道輪)間の転動空間へ組み付けた場合における軸受内径寸法、及び当該軸受内径寸法に対する軸受外径寸法の比率(軸受外径寸法／軸受内径寸法の値)、そして動トルクを本件軸受と比較軸受についてそれぞれ測定し、その測定値を比較した。なお、比較は、転動体径、転動体個数、保持器板厚、軌道輪板厚をそれぞれ１.５ｍｍ、２２個、０.３ｍｍ、０.５ｍｍに設定した本件軸受及び比較軸受の構成を構成１、同様にかかる値をそれぞれ２.０ｍｍ、３０個、０.４ｍｍ、０.８ｍｍに設定した構成を構成２、２.５ｍｍ、４０個、０.５ｍｍ、１.０ｍｍに設定した構成を構成３とし、各構成１から３ごとに行った。また、いずれの構成においても転動体(玉もしくはころ)のＰＣＤの位置は共通とし、本件軸受における保持器窓部の傾斜角度(図８に示す角度α)は、構成１を５０°、構成２を４０°、そして構成３を３０°にそれぞれ設定した。以上の条件下での比較結果を図７に示す。

図７から明らかなように、構成１から３のいずれにおいても、本件軸受は比較軸受よりも軸受内径寸法が４ｍｍから５ｍｍ程度大きく、当該軸受内径寸法に対する軸受外径寸法の比率(軸受外径寸法／軸受内径寸法の値)が０.４から０.６程度小さい。すなわち、転動体(玉もしくはころ)の径及び個数、及び保持器と軌道輪を上記条件とし、ＰＣＤ位置を共通とした場合、本件軸受は、比較軸受よりも軸受の径方向幅(軸受外径寸法／軸受内径寸法の値、軸受外内径寸法比率)を小さくする(短縮させる)ことができる。したがって、本件軸受であるスラスト玉軸受によれば、軸受の小型軽量化を図ることができ、結果として、本件軸受(スラスト玉軸受)が装着される自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどの車載装置の小型軽量化を図ることが可能となる。
また、構成１から３のいずれにおいても、本件軸受は比較軸受よりも動トルクが５分の１程度に抑えられている。したがって、本件軸受であるスラスト玉軸受によれば、動トルクを格段に低減させることができ、結果として、上記自動車のトランスミッションなどの車載装置の高効率化を図ることが可能となる。

なお、上述した第１実施形態(図１)は、本発明に係るスラスト玉軸受の一例に過ぎず、軸受構成はこれに限定されることなく、適宜変更することが可能である。例えば、図２から図６には、本発明の第２実施形態から第６実施形態に係るスラスト玉軸受の構成がそれぞれ示されており、各図示構成であっても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。以下、これらの各実施形態について説明する。ただし、これら各実施形態の基本的軸受構成は、上述した第１実施形態(図１)と共通するものであり、その構成部材と同一もしくは類似する部材については図面上で同一符号を付して説明を省略もしくは簡略化し、各実施形態に特有の構成についてのみ詳述する。

(第２実施形態)
本実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を図２に示す。
本実施形態においては、保持器８を所定の樹脂(各種の合成樹脂など)で射出成形している。その際、保持器８は、窓部８０の軸方向(図２の左右方向)の両側の開口周縁８０ａを軸方向中央部８０ｂよりも縮径させ、当該窓部８０へ挿入した玉６を転動自在かつ脱落不能に保持する構成(いわゆる両側転動体持たせ)となるように成形する。具体的には、窓部８０の軸方向中央部８０ｂから軸方向両側の開口周縁８０ａに到るまでの周面域を凹曲面状(例えば、保持する玉６の外周面(転動面)の曲率よりも小さな曲率の凹球面状)をなすように成形すればよい。
かかる保持器８の窓部８０に玉６を挿入する場合、まず、当該保持器８の軸方向の一方側(いずれ側かは問わない)の開口周縁８０ａに玉６の外周面(転動面)を当接させる。この状態から、玉６を軸方向の他方側へ押圧し、前記軸方向の一方側の開口周縁８０ａを玉６の外周面に沿って拡張させつつ、窓部８０内(軸方向中央部８０ｂ)へ押し込んでいく。そして、玉６が軸方向の他方側の開口周縁８０ａと当接するまで押し込み、当該玉６を窓部８０へ挿入する(いわゆるパチン挿入)。この結果、窓部８０に挿入された玉６は、保持器８の軸方向の両側で開口周縁８０ａによって挟持された状態となる(図２に示す状態)。これにより、窓部８０内での玉６の回転姿勢を安定させることができるとともに、当該玉６が窓部８０から脱落することを有効に防止することができる。
なお、図２には、保持器８の肉厚を軌道輪(外径軌道輪２及び内径軌道輪４)よりも厚肉とした構成を一例として示しているが、上述した第１実施形態(図１)と同様に、軌道輪(外径軌道輪２及び内径軌道輪４)よりも薄肉とした保持器構成とすることも可能である。

上述した第１実施形態(図１)及び第２実施形態(図２)においては、２枚の軌道輪(外径軌道輪２及び内径軌道輪４)を相対回転可能に対向して配置し、これらの軌道面(外径側軌道面２ｓ及び内径側軌道面４ｓ)間の転動空間に保持器８及び玉６を組み付けた軸受構成としているが、軸受が装着される相手側部材(例えば、自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどの車載装置)が玉６と接触する部位(以下、相手側軌道面という)の面状態が良好である場合(例えば、表面研磨加工が施されて滑面状態となっている場合など)には、軌道輪を１枚だけ備えた軸受構成とすることも可能である。
このような軌道輪が１枚の軸受構成を、第３実施形態(図３)及び第４実施形態(図４)として次に説明する。

(第３実施形態)
本実施形態は、上述した第１実施形態(図１)における内径軌道輪４を省略し、軌道輪を外径軌道輪２のみで構成した形態(軸受を一部開放した形態)となっている。本実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を図３に示す。
本実施形態においては、軸受を相手側部材(例えば、自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどの車載装置)に装着することで、外径軌道輪２の外径側軌道面２ｓと相手側軌道面(図示しない)との間に玉６を転動させるための転動空間を形成しており、当該転動空間に保持器８及び玉６の組付体(アセンブリ)が配設される構成となっている。この場合、外径軌道輪２の外径側突出部２ｃは、軸方向へ最も突出する部位(図３においては、右方向の突出端)２０ｃが外径側軌道面２ｓと当接状態にある玉６よりも軸方向(同図においては、右方向)へ突出することがないように、その突出形態(突出長さや突出範囲など)が設定されている。これにより、軸受を相手側部材に装着させた際、外径側突出部２ｃ(具体的には、その突出端２０ｃ)を当該相手側部材(相手側軌道面)と干渉(当接)させることなく、玉６の外周面(転動面)を外径側軌道面２ｓと相手側軌道面の双方に当接させることができ、これら軌道面の間に玉６の転動空間を形成することが可能となる。なお、保持器８及び玉６の組付体(アセンブリ)は、窓部８０の開口周縁８０ａが相手側部材(相手側軌道面)へ臨むように、別の捉え方をすれば、開口周縁８０ａが軸受の開放側(図３においては、右側)へ向くように、前記転動空間へ配設させることが好ましい。
このように軌道輪を外径軌道輪２のみで構成することで、さらに軸受の小型軽量化を図ることが可能となり、結果として、軸受が装着される自動車のトランスミッションなどの車載装置の一層の小型軽量化を図ることも可能となる。

(第４実施形態)
本実施形態は、上述した第１実施形態(図１)における外径軌道輪２を省略し、軌道輪を内径軌道輪４のみで構成した形態(軸受を一部開放した形態)となっている。本実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を図４に示す。
本実施形態においては、軸受を相手側部材(例えば、自動車のエアコン用コンプレッサやトルクコンバータ、トランスミッションなどの車載装置)に装着することで、内径軌道輪４の内径側軌道面４ｓと相手側軌道面(図示しない)との間に玉６を転動させるための転動空間を形成しており、当該転動空間に保持器８及び玉６の組付体(アセンブリ)が配設される構成となっている。この場合、内径軌道輪４の内径側突出部４ｃは、軸方向へ最も突出する部位(図４においては、左方向の突出端)４０ｃが内径側軌道面４ｓと当接状態にある玉６よりも軸方向(同図においては、左方向)へ突出することがないように、その突出形態(突出長さや突出範囲など)が設定されている。これにより、軸受を相手側部材に装着させた際、内径側突出部４ｃ(具体的には、その突出端４０ｃ)を当該相手側部材(相手側軌道面)と干渉(当接)させることなく、玉６の外周面(転動面)を内径側軌道面４ｓと相手側軌道面の双方に当接させることができ、これら軌道面の間に玉６の転動空間を形成することが可能となる。なお、保持器８及び玉６の組付体(アセンブリ)は、窓部８０の開口周縁８０ａが相手側部材(相手側軌道面)へ臨むように、別の捉え方をすれば、開口周縁８０ａが軸受の開放側(図４においては、左側)へ向くように、前記転動空間へ配設させることが好ましい。
このように軌道輪を内径軌道輪４のみで構成することで、さらに軸受の小型軽量化を図ることが可能となり、結果として、軸受が装着される車載装置の一層の小型軽量化を図ることも可能となることは、上述した第３実施形態と同様である。

なお、これら第３実施形態(図３)及び第４実施形態(図４)においては、上述した第１実施形態(図１)における内径軌道輪４もしくは外径軌道輪２を省略した軸受構成としているが、第２実施形態(図２)における内径軌道輪４もしくは外径軌道輪２を省略した軸受構成とすることも想定可能である。
また、上述した第１実施形態から第４実施形態(図１から図４)においては、玉６を所定の転動空間に対して周方向に沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配した軸受構成(すなわち、単一のＰＣＤをなす単列玉配置)としているが、例えば、軸受内外径幅の狭小化条件がそれ程厳しくない場合などには、かかる所定空間に玉６を複列配置もしくは散在させた軸受構成とすることも可能である。
このように単一ＰＣＤをなす単列以外の玉配置とした軸受構成を、第５実施形態(図５)及び第６実施形態(図６)として次に説明する。

(第５実施形態)
本実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を図５に示す。
本実施形態は、上述した第１実施形態(図１)及び第２実施形態(図２)において、外径側軌道面２ｓと内径側軌道面４ｓの間の転動空間に対し、同一放射線上(周方向に対して同一の位相上)に２つずつ並べた玉６を周方向に沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配した軸受構成(すなわち、異なるＰＣＤをなす複列玉配置(２つのＰＣＤをなす２列玉配置))としている。図５(ａ)には、第１実施形態(図１)に係るスラスト玉軸受を２つのＰＣＤをなす２列玉配置とし、これらの玉６を保持器８で片側持たせとした軸受構成を示しており、同図(ｂ)には、第２実施形態(図２)に係るスラスト玉軸受を２つのＰＣＤをなす２列玉配置とし、これらの玉６を保持器８で両側持たせとした軸受構成を示している。
図５(ａ)に示す構成においては、軸方向の片側(同図の左側)の開口周縁８０ａを玉６の直径(玉径)の２倍よりも僅かに小さな径方向幅で、かつ玉６の直径よりも僅かに小さな周方向幅の矩形状とした窓部８０が、保持器平板部８ａに対してプレス加工などにより複数穿孔されている(図５(ｃ))。これに対し、図５(ｂ)に示す構成においては、軸方向の両側(同図の左側及び右側)の開口周縁８０ａをいずれも玉６の直径(玉径)の２倍よりも僅かに小さな径方向幅で、かつ玉６の直径よりも僅かに小さな周方向幅の矩形状とした窓部８０が、保持器平板部８ａに対して射出成形などにより複数形成されている(図５(ｃ))。

(第６実施形態)
本実施形態に係るスラスト玉軸受の構成を図６に示す。
本実施形態は、上述した第２実施形態(図２)において、外径側軌道面２ｓと内径側軌道面４ｓの間の転動空間に対し、周方向に沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配した複数の玉６を異なるＰＣＤ位置で、かつ周方向に対する位相をずらして同一放射線状に並ばないように配列した軸受構成としている。すなわち、異なるＰＣＤをなす散在玉配置とし、これらの玉６を保持器８で両側持たせとした軸受構成となっている(図６(ａ))。
この場合、保持器８には、軸方向(図６(ａ)の左右方向)の両側の開口周縁８０ａを軸方向中央部８０ｂよりも縮径させ、当該窓部８０へ挿入した玉６を転動自在かつ脱落不能に保持する構成(いわゆる両側転動体持たせ)とする窓部８０を玉配置に応じて成形すればよい(図６(ｂ))。
なお、本実施形態は、図６に示すように、上述した第２実施形態(図２)に係るスラスト玉軸受を異なるＰＣＤをなす散在玉配置とし、これらの玉６を保持器８で両側持たせとすることを想定しているが、第１実施形態(図１)に係るスラスト玉軸受を異なるＰＣＤをなす散在玉配置とし、これらの玉６を保持器８で片側持たせとすることも想定可能である。
また、第５実施形態(図５)及び第６実施形態(図６)に係るスラスト玉軸受を、上述した第３実施形態(図３)及び第４実施形態(図４)のように内径軌道輪４もしくは外径軌道輪２を省略した軸受構成(軸受の一部を開放した構成)とすることも想定可能である。

以上、第１実施形態から第６実施形態(図１から図６)に係るスラスト玉軸受によれば、同一径及び同一個数のころを用いた場合と比較し、軸受の径方向幅(軸受外内径寸法比率)を短縮させることができ、軸受の小型軽量化を図ることができる。また、軌道輪(外径軌道輪２や内径軌道輪４)と非接触状態で保持器８に玉６を保持させること、すなわち保持器８を片側もしくは両側転動体持たせとすることができ、軸受の低トルク化を図ることができる。
なお、スラストころ軸受は、その構造上、回転時にころと軌道輪(外径軌道輪や内径軌道輪)の間ですべりが発生し、トルクの増大や両者の接触部分などに摩耗を誘発する場合があるが、転動体を玉とした場合にはこのようなすべりはほぼ発生しないため、スラスト玉軸受はスラストころ軸受と比べてトルク低減化や摩耗防止を図りやすい。また、転動体径(ころ径)が２.５ｍｍ以上である場合には、保持器の形状によってはスラストころ軸受においてもころ持たせとすることが可能であるが、転動体径(ころ径)が２.５ｍｍよりも小さい場合には、保持器をころ持たせとすることは容易でない。したがって、転動体径(玉径)が２.５ｍｍよりも小さい本発明の各実施形態は、同一径のころを用いたスラストころ軸受に対し、低トルク化や耐摩耗性の観点において高い優位性を持つ。

２外径軌道輪
２ａ外径側平面部
２ｂ外径側円筒部
２ｃ外径側突出部
２ｓ外径側軌道面
４内径軌道輪
４ａ内径側平面部
４ｂ内径側円筒部
４ｃ内径側突出部
４ｓ内径側軌道面
６玉
８保持器
８ａ保持器平板部
８ｂ保持器平板部外周縁部
８ｃ保持器平板部内周縁部
８０保持器窓部

Claims

軌道面を有する少なくとも１枚の軌道輪と、当該軌道面に対して周方向へ沿って配された複数の玉と、当該玉を転動自在に保持する保持器とを備え、
前記軌道輪は、軌道面が形成された円環状の軌道平板部と、当該軌道平板部の外周縁部から軸方向の一方側へ延出する外径側円筒部、もしくは前記平板部の内周縁部から軸方向の他方側へ延出する内径側円筒部のいずれかを有し、
前記保持器は、前記玉で保持させる転動体持たせで、前記軌道輪と非接触状態であり、その外径が前記外径側円筒部の内径寸法より小寸、もしくはその内径が前記内径側円筒部の外径寸法より大寸、あるいは前記外径が前記外径側円筒部の内径寸法より小寸で、かつ前記内径が前記内径側円筒部の外径寸法より大寸に設定された円環状の保持器平板部と、当該保持器平板部に対して周方向へ沿って穿孔され、前記玉を保持するための複数の窓部とを有し、
前記保持器の窓部は、軸方向の片側もしくは両側の開口周縁が前記玉の直径よりも小寸となるように軸方向の中央部位に対して縮径され、当該玉を転動自在かつ脱落不能に保持し、
前記外径側円筒部には、その延出周端部を縮径方向へ突出させ、前記保持器平板部の外周縁部と係合可能な外径側突出部が設けられているとともに、前記内径側円筒部には、その延出周端部を拡径方向へ突出させ、前記保持器平板部の内周縁部と係合可能な内径側突出部が設けられており、
前記軌道輪と、前記保持器及び前記玉とを互いに相対回転可能で、かつ非分離に一体化させたことを特徴とするスラスト玉軸受。