JP6588770B2 - ワッシャ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸の軸線方向の力を受けるワッシャに関する。

従来、回転軸の軸線方向の力を受けるワッシャの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、回転軸の軸受面（回転軸との摺動面）に、軸受面の円周方向に傾斜するテーパー面と当該テーパー面に隣接する平坦面とが形成されたテーパーランド軸受が記載されている。前記テーパーランド軸受は、このように構成されることにより、負荷容量を増大させることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、周速度（摺動速度）が大きい外周部（径方向外側の部分）においてせん断抵抗が増大し、その結果、摩擦トルクが増大するという問題があった。

特開２０１４−４０８９９号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができるワッシャを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、回転軸の軸線方向の力を受ける摺動面を有するワッシャであって、前記摺動面は、前記回転軸の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜するテーパー部を含み、前記テーパー部は、径方向において、外周側の方が内周側よりも深さが大きくなるように形成されており、前記テーパー部は、共に前記回転軸の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜する第一傾斜部及び第二傾斜部を含み、前記第二傾斜部は、前記第一傾斜部の外周側に位置すると共に、前記第一傾斜部よりも前記回転軸の回転方向における傾斜角度が大きくなるように形成されているものである。

請求項２においては、前記第一傾斜部及び前記第二傾斜部の両方は、径方向において、外周側に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜しているものである。

請求項３においては、前記摺動面は、前記回転軸の回転方向側において前記テーパー部に隣接する平坦部を含み、前記テーパー部及び前記平坦部からなる組が、３つ以上前記回転軸の回転方向に連続して配置されることで形成されているものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができる。

請求項２においては、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができる。

請求項３においては、負荷容量を増大させることができる。

本発明の第一実施形態に係るワッシャの正面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 ワッシャの部分拡大斜視図。 本発明の第二実施形態に係るワッシャの正面図。 図５のＣ−Ｃ断面図。 油溝が形成されている場合を示す断面図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

以下では、図１から図４までを用いて、第一実施形態に係るワッシャ１００について説明する。なお、図４においては、ワッシャ１００の一部のみを示している。

ワッシャ１００は、軸線方向を前後方向に向けて配置される回転軸２００（図２及び図３参照）に加わる軸線方向（スラスト方向）の荷重を受けるものである。回転軸２００としては、例えばエンジンのクランクシャフト等を例示することができる。ワッシャ１００は、板面を前後方向に向けた円環板状に形成される。ワッシャ１００は、摺動面１を具備する。

摺動面１は、前後方向に向けられた板面のうち、回転軸２００の摺動面２００Ａと対向する側の面である。摺動面１は、回転軸２００の回転の際に回転軸２００の摺動面２００Ａと摺動すると共に、回転軸２００の軸線方向の力を受けるように配置される。摺動面１は、主としてテーパー部１０及び平坦部２０を具備する。

テーパー部１０は、摺動面１（ワッシャ１００）の周方向において傾斜するように形成される部分である。テーパー部１０は、回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように形成される。テーパー部１０は、摺動面１の内周端から外周端に亘って形成される。テーパー部１０は、摺動面１の周方向に間隔をおいて形成される。具体的には、テーパー部１０は、周方向において等間隔に６つ配置される。テーパー部１０の周方向両端部は、平面視において摺動面１の径方向と平行になるように形成される。テーパー部１０は、内周側傾斜部１１及び外周側傾斜部１２を具備する。

内周側傾斜部１１は、テーパー部１０の内周側を構成する部分である。内周側傾斜部１１は、平面視において概ねテーパー部１０の内周側半部を占めるように形成される。内周側傾斜部１１の内周端は、平面視において摺動面１の内周端と重複するように形成される。内周側傾斜部１１の外周端は、平面視において摺動面１の内周端及び外周端と同心の円弧状に形成される。

内周側傾斜部１１は、摺動面１の周方向において、比較的（具体的には、後述する外周側傾斜部１２と比べて）緩やかに傾斜するように形成される。内周側傾斜部１１は、回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように形成される。内周側傾斜部１１の底面は、周方向に沿った断面視（図２参照）において直線状に形成される。

外周側傾斜部１２は、テーパー部１０の外周側を構成する部分である。外周側傾斜部１２は、平面視において概ねテーパー部１０の外周側半部を占めるように、内周側傾斜部１１の外周側に隣接して形成される。外周側傾斜部１２の内周端は、平面視において内周側傾斜部１１の外周端と重複するように形成される。外周側傾斜部１２の外周端は、平面視において摺動面１の外周端と重複するように形成される。

外周側傾斜部１２は、内周側傾斜部１１と同様に、摺動面１の周方向において傾斜するように形成される。外周側傾斜部１２は、回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように形成される。外周側傾斜部１２は、内周側傾斜部１１よりも摺動面１の周方向（回転軸２００の回転方向）における傾斜角度が大きくなるように（急勾配となるように）形成される。これにより、外周側傾斜部１２は、摺動面１の径方向において、内周側傾斜部１１よりも後方に位置するように形成される（図３参照）。そして、外周側傾斜部１２は、回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて、内周側傾斜部１１との段差（前後方向の距離）が大きくなるように形成される。外周側傾斜部１２の底面は、周方向に沿った断面視（図２参照）において直線状に形成される。

平坦部２０は、前後方向に対して垂直な面により形成される部分である。平坦部２０は、回転軸２００の回転方向側においてテーパー部１０に隣接するように形成される。平坦部２０は、摺動面１の内周端から外周端に亘って形成される。平坦部２０の周方向両端部は、平面視において摺動面１の径方向と平行となるように形成される。平坦部２０は、平面視においてテーパー部１０同士の間の部分を占めるように形成される。尚、図７に示す如く、テーパー部１０における回転軸２００の回転方向と反対側の端部（平坦部２０との境界部分）には、油溝４０が形成されてもよい。

このように構成される摺動面１は、周方向においてテーパー部１０と平坦部２０とが連続して交互に６つずつ配置されることにより形成される。

次に、図２を用いて、第一実施形態に係るワッシャ１００における潤滑油の流れについて説明する。

エンジンのオイルポンプ（不図示）から吐出された潤滑油は、所定の流路を流通してワッシャ１００の摺動面１（ワッシャ１００の摺動面１と回転軸２００の摺動面２００Ａとの間）に案内される。

回転軸２００が正面視において時計回りに回転すると、摺動面１に案内された潤滑油は、回転軸２００の回転に伴って、正面視において時計回りに流動する。

そうすると、潤滑油は、テーパー部１０に沿って前斜め方向に流動し、次いで平坦部２０に沿って流動する（図２に示す黒矢印参照）。このとき、潤滑油は、大きなクリアランス（テーパー部１０と回転軸２００の摺動面２００Ａとのクリアランス）から小さなクリアランス（平坦部２０と回転軸２００の摺動面２００Ａとのクリアランス）へと引き込まれることとなる。このように、小さなクリアランスに潤滑油が引き込まれることで、くさび効果により潤滑油の油膜厚さが増大する。これにより、油膜破断による摩擦トルクの増大を防ぐことができる。

ここで、摺動面１に形成される油膜には、回転軸２００の回転によりせん断抵抗が働く。せん断抵抗は周速度（摺動速度）に比例するため、周速度の大きい外周側におけるせん断抵抗の方が、周速度の小さい内周側におけるせん断抵抗よりも大きくなる。また、せん断抵抗は、テーパー部１０における回転軸２００の回転方向側の端部（平坦部２０との境界部分）に集中し易い。つまり、せん断抵抗は、図１において二点鎖線で示す領域に集中し易い（当該領域において大きくなる）。せん断抵抗の増大は、摩擦トルク増大の要因となるため好ましくないものである。

前述の如く、本実施形態においては、外周側傾斜部１２は、内周側傾斜部１１に比べて、周方向における傾斜角度が大きくなるように形成されている。よって、外周側傾斜部１２の深さは、内周側傾斜部１１の深さよりも大きくなる。このため、外周側傾斜部１２においては、内周側傾斜部１１と比べて油膜が形成され難い。よって、外周側傾斜部１２において、油膜に働くせん断抵抗を低減することができる。したがって、外周側傾斜部１２における摩擦トルクを低減することができ、ひいては全体として摩擦トルクを低減することができる。

一方、内周側傾斜部１１は、外周側傾斜部１２よりも緩やかな傾斜角度で形成されている。よって、内周側傾斜部１１においては油膜が形成され易く、ひいては負荷容量を増大させることができる。そして、内周側傾斜部１１においては周速度が小さいため、負荷容量が増大したとしても、せん断抵抗が極端に増大することはない。

このように、本実施形態に係るワッシャ１００においては、内周側傾斜部１１において負荷容量を確保しつつ、外周側傾斜部１２において摩擦トルクの増大を抑制することができる。

以上のように、本発明の第一実施形態に係るワッシャ１００は、回転軸２００の軸線方向の力を受ける摺動面１を有するワッシャ１００であって、前記摺動面１は、前記回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜するテーパー部１０を含み、前記テーパー部１０は、径方向において、外周側の方が内周側よりも深さが大きくなるように形成されているものである。
このように構成されることにより、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができる。

また、前記テーパー部１０は、共に前記回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜する内周側傾斜部１１（第一傾斜部）及び外周側傾斜部１２（第二傾斜部）を含み、前記外周側傾斜部１２は、前記内周側傾斜部１１の外周側に位置すると共に、前記内周側傾斜部１１よりも前記回転軸２００の回転方向における傾斜角度が大きくなるように形成されているものである。
このように構成されることにより、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができる。

また、前記摺動面１は、前記回転軸２００の回転方向側において前記テーパー部１０に隣接する平坦部２０を含み、前記テーパー部１０及び前記平坦部２０が３以上連続して配置されることで形成されているものである。
このように構成されることにより、負荷容量を増大させることができる。

なお、本実施形態に係る内周側傾斜部１１は、本発明に係る第一傾斜部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る外周側傾斜部１２は、本発明に係る第二傾斜部の実施の一形態である。

以上、本発明の第一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態に係るワッシャ１００は、円環状に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ワッシャ１００は、半円環状に形成されるものであってもよい。

また、本実施形態においては、テーパー部１０は、内周側傾斜部１１及び外周側傾斜部１２により２段に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。テーパー部１０は、外周側に位置するものほど周方向における傾斜角度が大きくなるように、３段以上に形成されるものであってもよい。

また、本実施形態においては、摺動面１は、周方向においてテーパー部１０と平坦部２０とが連続して交互に６つずつ配置されることにより形成されるものとしたが、摺動面１におけるテーパー部１０及び平坦部２０の数は限定されるものではない。但し、負荷容量の増大（確保）の観点から、摺動面１は、周方向においてテーパー部１０と平坦部２０とが連続して３つ以上交互に配置されることで形成されることが好ましい。

また、本実施形態においては、テーパー部１０（内周側傾斜部１１及び外周側傾斜部１２）の底面は、周方向に沿った断面視において直線状に形成されるものとしたが、Ｒ状等の曲線状に形成されるものであってもよい。

以下では、図５及び図６を用いて、本発明の第二実施形態に係るワッシャ３００について説明する。

第二実施形態に係るワッシャ３００が、第一実施形態に係るワッシャ１００と異なる点は、テーパー部１０に代えてテーパー部３０を具備する点である。よって以下では、第二実施形態に係るワッシャ３００のうち第一実施形態に係るワッシャ１００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

テーパー部３０は、摺動面１の周方向において傾斜するように形成される部分である。テーパー部３０は、回転軸２００の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜する。テーパー部３０の底面は、周方向に沿った断面視（不図示）において直線状に形成される。テーパー部３０は、摺動面１の内周端から外周端に亘って形成される。テーパー部３０は、摺動面１の周方向に間隔をおいて、具体的には周方向において等間隔に６つ配置される。テーパー部３０の周方向両端部は、平面視において摺動面１の径方向と平行になるように形成される。

図６に示す如く、テーパー部３０は、摺動面１の径方向において傾斜するように形成される。テーパー部３０は、外周側に向かうにつれて徐々に深さが大きくなるように形成される。テーパー部３０の底面は、径方向に沿った断面視（図６参照）において直線状に形成される。

このようにテーパー部３０が形成されることにより、外周側におけるせん断抵抗を低減することができ、ひいては摩擦トルクを低減することができる。一方、内周側においては油膜が形成され易く、ひいては負荷容量を増大させることができる。そして、内周側においては周速度が小さいため、負荷容量が増大したとしても、せん断抵抗が極端に増大することはない。

このように、第二実施形態に係るワッシャ３００においては、内周側において負荷容量を確保しつつ、外周側において摩擦トルクの増大を抑制することができる。

以上のように、第二実施形態においては、テーパー部３０は、径方向において、外周側に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜しているものである。
このように構成されることにより、負荷容量を確保しつつ、摩擦トルクを低減することができる。

以上、本発明の第二実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、第二実施形態においては、摺動面１は、当該摺動面１の径方向において１段に形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、摺動面１は、第一実施形態のように径方向において２段（或いは３段以上）に形成され、各段が径方向において傾斜するように（外周側に向かうにつれて徐々に深さが大きくなるように）形成されるものであってもよい。

１ 摺動面
１０、３０ テーパー部
１１ 内周側傾斜部（第一傾斜部）
１２ 外周側傾斜部（第二傾斜部）
２０ 平坦部
１００、３００ ワッシャ
２００ 回転軸

Claims (3)

1. 回転軸の軸線方向の力を受ける摺動面を有するワッシャであって、
   前記摺動面は、
   前記回転軸の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜するテーパー部を含み、
   前記テーパー部は、
   径方向において、外周側の方が内周側よりも深さが大きくなるように形成されており、
   前記テーパー部は、共に前記回転軸の回転方向と反対方向に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜する第一傾斜部及び第二傾斜部を含み、
   前記第二傾斜部は、前記第一傾斜部の外周側に位置すると共に、前記第一傾斜部よりも前記回転軸の回転方向における傾斜角度が大きくなるように形成されている、
   ワッシャ。
2. 前記第一傾斜部及び前記第二傾斜部の両方は、
   径方向において、外周側に向かうにつれて深さが大きくなるように傾斜している、
   請求項１に記載のワッシャ。
3. 前記摺動面は、
   前記回転軸の回転方向側において前記テーパー部に隣接する平坦部を含み、
   前記テーパー部及び前記平坦部からなる組が、３つ以上前記回転軸の回転方向に連続して配置されることで形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載のワッシャ。

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