JP5790009B2 - スラストころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、主にアキシアル荷重（或いは、アキシアル荷重及びラジアル荷重の双方の荷重）を支えて回転するスラストころ軸受に関する。

従来、例えば自動車のオートマチックトランスミッション（ＡＴ）をはじめ部材相互が相対回転する部分には、各種のスラストころ軸受が適用されている（特許文献１参照）。なお、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）とは、自動車の速度やエンジンの回転数に応じて、変速比を自動的に切り替える（即ち、シフトチェンジを自動的に行う）自動変速機のことを指す。

このような自動変速機においては、その小型化並びに軽量化の要請に対応するため、当該スラストころ軸受に潤滑剤を貫通（通過）させて供給せざるを得ない配置や構造となる場合が増えている。この場合、高速回転下で使用される当該軸受に対して、いかに効率よく潤滑剤を貫通（通過）させるかが一つの課題となっている。

かかる課題については、例えば、スラストころ軸受のレースにおいて、軌道面を囲むように立ち上げられているフランジ部を一部除去したり（特許文献２参照）、円筒状の案内部を一部切り欠いて当該案内部の高さを低くしたり（特許文献１参照）することで、当該軸受に対する潤滑剤の貫通（通過）効率を高める技術が提案されている。

特開２００８−３９０３１号公報 特開２００８−２８１０１６号公報

しかしながら、高速回転下でシフトチェンジが繰り返される自動変速機においては、その小型化並びに軽量化の要請に対応しつつ、さらに効率よく潤滑剤をスラストころ軸受に貫通（通過）させて供給するための技術開発が要望されている。

本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、小型化並びに軽量化の要請に対応しつつ、高速回転下での潤滑剤の貫通（通過）効率をさらに向上させることを可能にするスラストころ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、本発明は、相対回転可能に対向配置された中空円板状の一対のレースと、これらのレース相互間に構成された軸受内部空間に沿って配列された複数の転動体とを備えたスラストころ軸受であって、一対のレースには、それぞれの周縁に沿って、軸受内部空間を覆うように他方のレースに向けて延出した複数のリップ部が設けられ、かつ、当該レースは、複数のリップ部以外、凹凸の無い平坦形状を成して構成され、複数のリップ部の周方向に沿った大きさの合計は、当該レースの周縁に沿った円周の４０％以下で、かつそれぞれのレース毎に３個以内に設定されており、それぞれのリップ部には、それぞれの相対向する面側にて径方向に突出する係止片が設けられ、係止片が設けられる面と反対側の面には凹部が設けられていることを特徴とするスラストころ軸受とした。
本発明において、前記一対のレースは、それぞれ中空円板状のレース本体部を有しており、複数のリップ部は、これらレース本体部の少なくともいずれか一方の周縁に沿って設けられ、かつ、当該レース本体は、一対のレースの相対回転軸に直交する方向に沿って凹凸の無い平坦形状を成して構成されている。

本発明によれば、小型化並びに軽量化の要請に対応しつつ、高速回転下での潤滑剤の貫通（通過）効率をさらに向上させることを可能にするスラストころ軸受を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るスラストころ軸受に適用された一対のレースの構成を示す図であって、(ａ)は、一方のレースの斜視図、(ｂ)は、他方のレースの斜視図。 図１に示された一対のレースが組み込まれたスラストころ軸受の構成を一部拡大して示す断面図。 図１に示された一対のレースにおいて、バレ止め用のリップ部の変形例を示す図であって、(ａ)は、三角形状の輪郭を成すリップ部の構成を一部拡大して示す側面図、(ｂ)は、台形状の輪郭を成すリップ部の構成を一部拡大して示す側面図、(ｃ)は、円弧形状の輪郭を成すリップ部の構成を一部拡大して示す側面図、(ｄ)は、丸味を帯びた矩形状の輪郭を成すリップ部の構成を一部拡大して示す側面図。

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、添付図面を参照して説明する。図２には、例えば自動車の自動変速機（ＡＴ）において、高速で相対回転する部材（図示しない）相互間に組み込まれるスラストころ軸受２の一例が示されている。

図２に示すように、スラストころ軸受２は、相対回転可能に対向配置された中空円板状の一対のレース４,６（軌道盤ともいう）と、これら一対のレース４,６相互間に構成された中空円環状の軸受内部空間に沿って配列された複数の転動体８と、複数の転動体８を１つずつ回転可能に保持しながら、当該各転動体８と共に軸受内部空間に沿って公転する保持器１０とを備えている。なお、一対のレース４,６において、図中向って左側のレースを外側レース（外側軌道盤）４と、一方、図中向って右側のレースを内側レース（内側軌道盤）６と称する。

複数の転動体８としては、例えば玉やころ等を適用することができるが、ここでは一例として、その直径が小さく、長さが直径の１.１〜１０倍という細長いころ（以下、ニードルという）を適用する。また、保持器１０としては、複数のニードル８を軸受内部空間に沿って１つずつ回転可能に保持できるものであれば、その種類（１枚タイプ、樹脂タイプなど）は問わないが、ここでは一例として、径寸法の異なる断面Ｌ字状の中空円環部材１０ａ,１０ｂを２つ用意し、これら中空円環部材１０ａ,１０ｂを互いに被せ合わせて一体化させた保持器１０を適用する。なお、かかる保持器１０には、周方向に沿って等間隔で複数のポケット１０ｐが構成されており、複数のニードル８は、各ポケット１０ｐに１つずつ回転可能に保持される。

外側レース４は、相対回転する一方の部材に装着（例えば、嵌合、圧入）可能な中空円板状の外側レース本体部４ａと、外側レース本体部４ａの外周縁から連続し、軸受内部空間（保持器１０）を覆うように内側レース６に向けて延出した外側リップ部４ｂとを有している。外側レース本体部４ａは、スラストころ軸受２を相対回転する部材相互間に組み込んだ際、その外周面４ｓが一方の部材に装着されるようになっており、その内周面（内側レース６に対向する対向面）には、周方向に沿って連続した外側軌道面４ｒ（複数のニードル８が転動する面）が形成されている。

また、外側リップ部４ｂの延出端には、その一部を軸受内部空間（保持器１０）に向けて屈曲させて突起状に一体成形された外側係止片４ｔが設けられている。なお、外側係止片４ｔの大きさや形状は、例えば保持器１０の大きさや形状、或いは、スラストころ軸受２の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。また、かかる外側係止片４ｔは、必ずしも必要なものではなく、スラストころ軸受２の使用目的や使用環境に応じて設ければよい。

内側レース６は、相対回転する他方の部材に装着（例えば、嵌合、圧入）可能な中空円板状の内側レース本体部６ａと、内側レース本体部６ａの内周縁から連続し、軸受内部空間（保持器１０）を覆うように外側レース４に向けて延出した内側リップ部６ｂとを有している。内側レース本体部６ａは、スラストころ軸受２を相対回転する部材相互間に組み込んだ際、その外周面６ｓが他方の部材に装着されるようになっており、その内周面（外側レース４に対向する対向面）には、周方向に沿って連続した内側軌道面６ｒ（複数のニードル８が転動する面）が形成されている。

また、内側リップ部６ｂの延出端には、その一部を軸受内部空間（保持器１０）に向けて屈曲させて突起状に一体成形された内側係止片６ｔが設けられている。なお、内側係止片６ｔの大きさや形状は、例えば保持器１０の大きさや形状、或いは、スラストころ軸受２の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。また、かかる内側係止片６ｔは、必ずしも必要なものではなく、スラストころ軸受２の使用目的や使用環境に応じて設ければよい。

このようなスラストころ軸受２（スラストニードル軸受ともいう）では、外側レース４（外側軌道面４ｒ）と内側レース６（内側軌道面６ｒ）との間に複数のニードル８を保持器１０で保持しつつ組み立てた状態において、上記した外側リップ部４ｂ及び内側リップ部６ｂが、保持器１０の両側に対向配置されることで、その軸受構成（外側レース４、内側レース６、各ニードル８、保持器１０）は、径方向（一対のレース４,６の相対回転軸に直交する方向）に互いに分離すること無く、バレ止めされた状態（非分離状態）で一体化する。

これと同時に、上記した外側係止片４ｔ及び内側係止片６ｔが、保持器１０に一部係合する（具体的には、保持器１０を両側から抱きかかえるように係合する）ことで、その軸受構成（外側レース４、内側レース６、各ニードル８、保持器１０）は、軸方向（一対のレース４,６の相対回転軸に沿った方向）に互いに分離すること無く、バレ止めされた状態（非分離状態）で一体化する。

これにより、当該スラストころ軸受２は、その組み立てた状態（非分離状態、バレ止めされた状態）に維持される。なお、径方向へのバレ止めについて、外側リップ部４ｂ及び内側リップ部６ｂの大きさ（厚さ、高さ（軸方向に沿った方向の長さ）など）は、例えば各ニードル８や保持器１０の大きさ、或いは、スラストころ軸受２の使用目的や使用環境に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。

ここで、このように組み立てられたスラストころ軸受２を相対回転する部材相互間に組み込んだ状態において、保持器１０で保持された複数のニードル８は、外側軌道面４ｒと内側軌道面６ｒとの間に沿って接触しつつ回転可能となる。この状態で、双方の部材が相対回転し、これに伴って外側レース４と内側レース６とが相対回転すると、複数のニードル８が、外側軌道面４ｒと内側軌道面６ｒとの間に沿って転動することで、双方の部材は円滑に相対回転し続けることができる。

このようなスラストころ軸受２では、図１(ａ)に示すように、外側レース４において、上記した外側リップ部４ｂは、中空円板状の外側レース本体部４ａの外周縁に沿って所定間隔（例えば、等間隔）で、複数個所に亘って設けられている。この場合、少なくとも３個の外側リップ部４ｂを設けることが好ましい。なお、図面には一例として、矩形状の輪郭を成す３個の外側リップ部４ｂが、中空円板状の外側レース本体部４ａの外周縁に沿って等間隔に設けられている。

この状態において、３個の外側リップ部４ｂの周方向に沿った大きさ（周方向長さ、周方向幅）の合計は、外側レース４（具体的には、外側レース本体部４ａ）の外周縁に沿った円周（周長）の４０％以下に設定することが好ましい。即ち、外側レース本体部４ａの外周縁の円周全体の大きさ（周長）を１００％とすると、３個の外側リップ部４ｂの周方向に沿った大きさの合計が、その４０％以下となるように、個々の外側リップ部４ｂの周方向に沿った大きさを設定する。

更に、これら３個の外側リップ部４ｂが設けられた外側レース本体部４ａは、その全体の輪郭形状が、径方向（一対のレース４,６の相対回転軸に直交する方向）に沿って凹凸の無い平坦形状を成して構成することが好ましい。これにより、バレ止めのための３個の外側リップ部４ｂ以外、全く凹凸の無い平坦形状を成した外側レース４が構成されることになる。

一方、図１(ｂ)に示すように、内側レース６において、上記した内側リップ部６ｂは、中空円板状の内側レース本体部６ａの内周縁に沿って所定間隔（例えば、等間隔）で、複数個所に亘って設けられている。この場合、少なくとも３個の内側リップ部６ｂを設けることが好ましい。なお、図面には一例として、矩形状の輪郭を成す３個の内側リップ部６ｂが、中空円板状の内側レース本体部６ａの内周縁に沿って等間隔に設けられている。

この状態において、３個の内側リップ部６ｂの周方向に沿った大きさ（周方向長さ、周方向幅）の合計は、内側レース６（具体的には、内側レース本体部６ａ）の内周縁に沿った円周（周長）の４０％以下に設定することが好ましい。即ち、内側レース本体部６ａの内周縁の円周全体の大きさ（周長）を１００％とすると、３個の内側リップ部６ｂの周方向に沿った大きさの合計が、その４０％以下となるように、個々の内側リップ部６ｂの周方向に沿った大きさを設定する。

更に、これら３個の内側リップ部６ｂが設けられた内側レース本体部６ａは、その全体の輪郭形状が、径方向（一対のレース４,６の相対回転軸に直交する方向）に沿って凹凸の無い平坦形状を成して構成することが好ましい。これにより、バレ止めのための３個の内側リップ部６ｂ以外、平坦形状を成した内側レース６が構成されることになる。

このような構成によれば、高速回転下でシフトチェンジが繰り返される自動変速機において、その小型化並びに軽量化の要請に対応しつつ、スラストころ軸受２への潤滑剤の貫通（通過）効率をさらに向上させることができる。

具体的に説明すると、潤滑剤の供給に際して、平坦形状を成す一対のレース４,６相互間から軸受内部空間（保持器１０）に向けて潤滑剤が流動する場合、その流動方向において、当該潤滑剤の流動に障害となり得るものは、上記した円周（周長）の４０％以下の大きさ（周方向長さ、周方向幅）に設定された個々の外側リップ部４ｂ及び内側リップ部６ｂのみである。

そうなると、当該スラストころ軸受２を流動する潤滑剤は、当該外側リップ部４ｂ及び内側リップ部６ｂによって、その流れが阻害されること無く、平坦形状のレース４,６相互間に沿って円滑（スムーズ）に軸受内部空間（保持器１０）に向かって流れ続け、その後、当該軸受内部空間を貫通（通過）した潤滑剤は、再び、平坦形状のレース４,６相互間に沿って円滑（スムーズ）に流れ出る。これにより、当該スラストころ軸受２に潤滑剤を効率よく貫通（通過）させることができる。

ここで、最近の自動変速機（ＡＴ）においては、スラストころ軸受２（外側レース４、内側レース６）が装着される相対回転部材の各取付面（図示しない）の精度も向上してきており、外側レース４（外側レース本体部４ａ）及び内側レース６（内側レース本体部６ａ）の剛性が多少弱く、当該各取付面の形状に倣ったとしても、当該軸受２としての機能が影響を受けることはない。このため、上記したように当該軸受２を貫通（通過）した潤滑剤を用いて、自動変速機（ＡＴ）内部の例えばクラッチやブレーキ部材の潤滑を行う場合、その潤滑に対する信頼性を飛躍的に向上させることができる。

なお、上記した実施形態では、外側レース４及び内側レース６の双方において、個々のリップ部４ｂ,６ｂ以外が平坦形状を成す構成を想定して説明したが、これに限定されることはなく、外側レース４及び内側レース６のいずれか一方において、個々のリップ部４ｂ（又は６ｂ）以外が平坦形状を成すように構成しても、上記同様の効果を実現することができる。

また、上記した実施形態では、矩形状の輪郭を成すリップ部４ｂ,６ｂを想定したが、これに限定されることはなく、例えば、三角形状（図３(ａ)）、台形状（図３(ｂ)）、円弧形状（図３(ｃ)）、丸味を帯びた矩形状（図３(ｄ)）など各種の形状のリップ部４ｂ,６ｂを適用することができる。要するに、上記した円周の４０％以下の大きさに設定されたリップ部４ｂ,６ｂであれば、その形状が限定されることはない。

また、上記した実施形態では、一対のレース４,６それぞれ３個のリップ部４ｂ,６ｂを設けた場合を想定して説明したが、これに限定されることはなく、３個以上のリップ部４ｂ,６ｂを設けてもよい。この場合、３個以上の外側リップ部４ｂの周方向に沿った大きさ（周方向長さ、周方向幅）の合計は、外側レース本体部４ａの外周縁の円周（周長）の４０％以下に設定する。また同様に、３個以上の内側リップ部６ｂの周方向に沿った大きさ（周方向長さ、周方向幅）の合計は、内側レース本体部６ａの内周縁の円周（周長）の４０％以下に設定する。

また、上記した実施形態において、各リップ部４ｂ,６ｂは、互いに同一の大きさ（周方向長さ、周方向幅）に設定してもよいし、互いに異なる大きさに設定してもよい。具体的には、複数の外側リップ部４ｂにおいて、各外側リップ部４ｂを互いに同一の大きさに設定しても良いし、互いに異なる大きさに設定してもよい。また、複数の内側リップ部６ｂにおいて、各内側リップ部６ｂを互いに同一の大きさに設定しても良いし、互いに異なる大きさに設定してもよい。要するに、上記した円周の４０％以下の大きさに設定されたリップ部４ｂ,６ｂであればよい。

２ スラストころ軸受
４ 外側レース
４ａ 外側レース本体部
４ｂ 外側リップ部
６ 内側レース
６ａ 内側レース本体部
６ｂ 内側リップ部
８ 転動体（ニードル）
１０ 保持器

Claims (2)

1. 相対回転可能に対向配置された中空円板状の一対のレースと、
   これらのレース相互間に構成された軸受内部空間に沿って配列された複数の転動体とを備えたスラストころ軸受であって、
   一対のレースには、それぞれの周縁に沿って、軸受内部空間を覆うように他方のレースに向けて延出した複数のリップ部が設けられ、かつ、当該レースは、複数のリップ部以外、凹凸の無い平坦形状を成して構成され、
   複数のリップ部の周方向に沿った大きさの合計は、当該レースの周縁に沿った円周の４０％以下で、かつそれぞれのレース毎に３個以内に設定されており、
   それぞれのリップ部には、それぞれの相対向する面側にて径方向に突出する係止片が設けられ、係止片が設けられる面と反対側の面には凹部が設けられていることを特徴とするスラストころ軸受。
2. 一対のレースは、それぞれ中空円板状のレース本体部を有しており、
   複数のリップ部は、これらレース本体部の少なくともいずれか一方の周縁に沿って設けられ、かつ、当該レース本体は、一対のレースの相対回転軸に直交する方向に沿って凹凸の無い平坦形状を成して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
   

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