JP6653115B2 - レース付きスラストころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車のトランスミッションや各種補機の回転部分に加わるスラスト荷重を支承する為、この回転部分に組み付けた状態で使用されるスラストころ軸受に関する。

トランスミッションや各種補機の回転部分には、例えば特許文献１に記載されている様に、スラストころ軸受を装着して、回転軸等に加わるスラスト荷重を支承する様にしている。図４は、この様な回転部分に使用されるスラストころ軸受の従来構造の１例の斜視図を示し、図５は、この図４のＣ−Ｃ断面図を示している。

スラストころ軸受１は、放射方向に配列された複数のころ２、２（ニードルを含む）と、これら各ころ２、２を保持する保持器３とを備える。上記保持器３は、それぞれが断面コ字形で全体を円輪状に造られた第一保持器素子４と第二保持器素子５を組み合わせて成り、上記各ころ２、２と同数のポケット６、６を、放射状に配列して成る。

上記第一保持器素子４は、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により造られたもので、第一円輪部７の内外両周縁に、第一内径側円筒部８と第一外径側円筒部９とを、互いに同心に形成して成る。そして、このうちの第一円輪部７の円周方向複数個所に、上記各ポケット６、６を構成する為の、それぞれがころ２よりも径方向（放射方向）に長く、ころ２の直径よりも周方向に狭い矩形の第一透孔１０、１０を設けている。

また、上記第二保持器素子５は、やはり鋼板、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により造られたもので、第二円輪部１１の内外両周縁に、第二内径側円筒部１２と第二外径側円筒部１３とを、互いに同心に形成して成る。そして、このうちの第二円輪部１１の円周方向複数個所に、上記各ポケット６、６を構成する為の、それぞれがころ２よりも径方向（放射方向）に長く、ころ２の直径よりも周方向に狭い矩形の第二透孔１４を設けている。それぞれがこの様な構成を有する第一、第二両保持器素子４、５は、各第一透孔１０、１０と各第二透孔１４、１４とを軸方向に関して互いに整合させた状態で構成される各ポケット６、６の各々に、ころ２、２を回転自在に挟持した状態で第一外径側円筒部９の内径側に第二外径側円筒部１３を内嵌した状態で組み合わされている。

この様に構成されるスラストころ軸受１は、回転部分を構成するハウジングとこのハウジングと相対回転する相手部材との間に組み込んで、この相手部材をこのハウジングに対し相対回転自在に支持すると共に、これら相手部材とハウジングとの間に作用するスラスト荷重を支承する。

なお、スラストころ軸受には、上記各ころ２、２を一対のレースで挟持する構成のもの、一方のみレースを持つものなども公知技術として知られている。

このようなスラストころ軸受１は、回転時にころ２、２が遠心力により半径方向外側に移動し、保持器３のポケット６の外側端面である、第一透孔１０の外側端面１５、および第二透孔１４の外側端面１６に当接して摺動する。ここで発生する摺動摩擦により保持器３のポケット６、６の外側端面に摩耗が生じる。従来はスラストころ軸受１に要求される回転速度が比較的低かったため、このような摩擦は軽微であり、軸受の性能上、特に問題とは認識されていなかった。

しかし、近年は、自動車の性能向上による回転速度の増大に伴い、軸受回転速度も増加しつつある。軸受回転速度が増大すると、保持器３のポケット６、６の外側端面がころ２、２の端面に削られるように早期に摩耗して、凹み状の異常摩耗痕が形成され保持器３の強度が低下する。又、ころ２、２がそのような異常摩耗痕内に潜り込むと、円滑な回転が阻害され、引きずりトルクが増加し、軸受の温度上昇を招き、最悪の場合には軸受のフレーキングまたは焼付きが発生する恐れがある。従って、以上述べたようなころの潜り込み摩耗が、スラストころ軸受１の更なる高速化に対する大きな障害になっていた。

特開平８−１０９９２５号公報

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、保持器ところの摩耗を抑制し、トルク損失の少ないスラストころ軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
放射方向に配列された複数のころと、
放射方向に形成されて、それぞれの内側に前記各ころを回転自在に保持する複数のポケットを有する、塑性加工が施された金属板製の保持器と、を備えるレース付きスラストころ軸受において、
前記保持器は、第一円輪部の外周縁に第一外径側円筒部を形成した第一保持器素子と、第二円輪部の外周縁に第二外径側円筒部を形成した第二保持器素子とを、前記第一外径側円筒部の内径側に前記第二外径側円筒部を内嵌した状態で組み合わされており、
前記第一外径側円筒部の軸方向端部は、前記第二円輪部の軸方向外側面と軸方向の位置が同じであり、
前記ポケットは、前記第一円輪部の円周方向複数個所に設けられた第一透孔と、前記第二円輪部の円周方向複数個所に設けられた第二透孔とにより構成されており、
前記第一透孔の径方向外側は、前記第二外径側円筒部と軸方向に重なる位置に開口しており、
前記ころの軸方向両端面は、前記ころの中心軸上に曲率中心を有する部分球状凸面に形成されており、
前記保持器は、少なくとも、遠心力により前記ころの端面が接触し、摩耗が発生しやすい前記各ポケットの径方向外側端面である前記第二外径側円筒部の内側面に、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が施されていることを特徴とするレース付きスラストころ軸受。

本発明のスラストころ軸受によれば、少なくとも、最も摩耗が発生しやすい、保持器の各ポケットの径方向外側端面に、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が施されているので、保持器ところの摩耗を抑制することができる。また、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜により、保持器ところの摺動摩擦が低下し、トルク損失も少なくなる。

本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第１例を示す図５相当の断面図。 本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第２例を示す図５相当の断面図。 本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第３例を示す一部拡大図とその断面図。 スラストころ軸受の従来構造の１例の斜視図。 図４のＣ−Ｃ断面図。

図１は、本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第１例を示す図５相当の断面図で有る。このスラストころ軸受１ａの保持器３ａは、図４、５に示す従来構造のスラストころ軸受１の保持器３全体に、スズ、あるいはスズを含有する金属皮膜を施したものである。保持器３に関しては前述したので重複した説明は省略する。

スラストころ軸受１ａの保持器３ａは、より具体的には、従来の第一保持器素子４にスズ、あるいはスズを含有する金属皮膜を施した第一保持器素子４ａと、従来の第二保持器素子５にスズ、あるいはスズを含有する金属皮膜を施した第二保持器素子５ａとを、ころ２、２を回転自在に挟持した状態で組み合わせたものである。この金属皮膜は、メッキ、あるいは塗装などの公知の方法により、厚さ１〜２０μｍの皮膜を形成している。なお、スズを含有する金属のスズ含有量は、特に規制しない。

本例では、第一保持器素子４ａ、および第二保持器素子５ａの全面に金属皮膜を施す例について説明したが、ころ２が接触する部位である第一透孔１０ａ、１０ａと第二透孔１４ａ、１４ａの端面のみに上記金属皮膜を施しても良い。また、遠心力によりころ２の端面が接触し、摩耗が発生しやすい第一透孔１０ａの外側端面１５ａ、および第二透孔１４ａの外側端面１６ａのみに金属皮膜を施しても良い。

また、本例のころ２の軸方向端面は平面であるが、後述する、軸方向端面が部分球状凸面のころ２ａを用いても良い。
また、レース付きのスラストころ軸受に、本例の保持器３ａを採用しても同様の効果を得ることが出来る。

図２は、本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第２例を示す図５相当の断面図で有る。このスラストころ軸受１ｂは、放射方向に配列された複数のころ２ａ、２ａ（ニードルを含む）と、これら各ころ２ａ、２ａを保持する保持器３ｂとを備える。保持器３ｂは、それぞれが断面コ字形で全体を円輪状に造られた第一保持器素子４ｂと第二保持器素子５ｂを組み合わせて成り、上記各ころ２ａ、２ａと同数のポケット６ｂ、６ｂを、放射状に配列して成る。

各ころ２ａ、２ａの軸方向両端面は、それぞれ、これら各ころ２ａの中心軸上にその曲率中心を有する部分球状凸面として、それぞれの中央部で最も軸方向に突出している。

第一保持器素子４ｂは、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により造られたもので、第一円輪部７ｂの内外両周縁に、第一内径側円筒部８ｂと第一外径側円筒部９ｂとを、互いに同心に形成して成る。そして、このうちの第一円輪部７ｂの円周方向複数個所に、上記各ポケット６ｂ、６ｂを構成する為の、それぞれがころ２ａの直径よりも周方向に狭く、径方向外側は、組み付けたときに第二保持器素子５ｂの第二外径側円筒部１３ｂの内側面１７ｂよりも外側になる位置まで開口しており、径方向内側は、組み付けたときに第二保持器素子５ｂの第二外径側円筒部１３ｂの内側面１７ｂからの径方向距離がころ２ａよりも長くなる位置まで開口している、矩形の第一透孔１０ｂ、１０ｂが設けられており、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が全面に施されている。

第二保持器素子５ｂは、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により造られたもので、第二円輪部１１ｂの内外両周縁に、第二内径側円筒部１２ｂと第二外径側円筒部１３ｂとを、互いに同心に形成して成る。そして、このうちの第二円輪部１１ｂの円周方向複数個所に、上記各ポケット６ｂ、６ｂを構成する為の、それぞれがころ２ａの直径よりも周方向に狭く、径方向外側は、第二円輪部１１ｂの外周縁まで開口しており、径方向内周側は、第二外径側円筒部１３ｂの内側面１７ｂからの径方向距離がころ２ａよりも長くなる位置まで開口している、矩形の第二透孔１４ｂ、１４ｂが設けられており、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が全面に施されている。

それぞれがこの様な構成を有する第一、第二両保持器素子４ｂ、５ｂは、各第一透孔１０ｂ、１０ｂと各第二透孔１４ｂ、１４ｂとを軸方向に関して互いに整合させた状態で構成される各ポケット６ｂ、６ｂの各々に、ころ２ａ、２ａを回転自在に挟持した状態で、第一外径側円筒部９ｂの内径側に第二外径側円筒部１３ｂを内嵌した状態で組み合わされている。

本例では、第一保持器素子４ｂ、および第二保持器素子５ｂの全面に金属皮膜を施す例について説明したが、ころ２ａが接触する部位のみに金属皮膜を施しても良い。また、遠心力によりころ２ａの端面が接触し、摩耗が発生しやすい第二外径側円筒部１３ｂの内側面１７ｂのみに金属皮膜を施しても良い。

また、本例のころ２ａの軸方向端面は部分球状凸面であるが、軸方向端面が平面のころ２を用いても良い。
また、レース付きのスラストころ軸受に、本例の保持器３ｂを採用しても同様の効果を得ることが出来る。

図３は、本発明に係るスラストころ軸受の実施形態の第３例を示す一部拡大図とその断面図で有る。このスラストころ軸受１ｃは、放射方向に配列された複数のころ２、２（ニードルを含む）と、これら各ころ２、２を保持する保持器３ｃを備える。保持器３ｃは、鋼板、ステンレス鋼板等の一枚の金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により一体に造られたものであり、径方向中央部に円周状の軸方向屈曲部を持つ中間板部２０と、この中間板部２０の内外両周縁に互いに同心に形成された内径側円筒部１８と、外径側円筒部１９とから成る断面略Ｍ字型に形成され、各ころ２、２と同数のポケット６ｃ、６ｃを、放射状に配列して成り、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が全面に施されている。

中間板部２０は、中央平板部２１と、外径側平板部２２と、内径側平板部２３と、内径側連続部２４と、外径側連続部２５とから成る。中央平板部２１は、径方向中間部で軸方向一端寄り部分に形成されている。又、上記外径側平板部２２は、外径側円筒部１９の径方向内側に隣接する軸方向他端寄り部分に形成されている。内径側平板部２３は、内径側円筒部１８の径方向外側に隣接する軸方向他端寄り部分に形成されている。外径側、内径側両平板部２２、２３は同一平面上に位置する。又、内径側連続部２４は、内径側平板部２３の外周縁と中央平板部２１の内周縁とを連続させ、外径側連続部２５は、この中央平板部２１の外周縁と外径側平板部２２の内周縁とを連続させる。これら内径側、外径側両連続部２４、２５同士の間隔は、中央平板部２１から離れる程大きくなる。この中央平板部２１の外側面と内径側、外径側両円筒部１８、１９の先端縁とは、同一平面上に位置するか、或いは、中央平板部２１の外側面の方がこの先端縁よりも軸方向に突出している。

各ポケット６ｃ、６ｃは、中間板部２０に円周方向に関して間欠的に、それぞれ放射方向に形成されたもので、それぞれの内側にころ２、２を、転動自在に保持する。中間板部２０を構成する中央、外径側、内径側各平板部２１〜２３のうち、各ポケット６ｃ、６ｃの円周方向両側縁部分の一部は、内径側、外径側両連続部２４、２５の両側縁部分に比べて、各ポケット６ｃ、６ｃ内に向け少し突出し、各ポケットの円周方向幅をころ２の直径よりも狭くしている。即ち、径方向外側位置の外径側平板部２２、及び、径方向内側位置の上記内径側平板部２３で、各ポケット６ｃ、６ｃの円周方向両側縁部分を、それぞれ外径側係止部２６、２６及び内径側係止部２７、２７としている。そして、これら外径側、内径側各係止部２６、２７と、各ころ２、２との係合により、これら各ころ２、２の一部が上記中央平板部２１及び上記内径側、外径側両円筒部１８、１９の先端縁よりも軸方向に突出したままの状態となる様に、上記保持器３ｃの軸方向一端側への軸方向変位を規制している。また、径方向中間位置の上記中央平板部２１で各ポケット６ｃ、６ｃの円周方向両側縁部分を、それぞれ中央係止部２８、２８としている。そして、これら中央係止部２８、２８と各ころ２、２との係合により、これら各ころ２、２の一部が上記外径側、内径側両平板部２２、２３よりも軸方向に突出したままの状態となる様に、上記保持器３ｃの軸方向他端側への軸方向変位を規制している。

なお、本例では、保持器３ｃの全面に金属皮膜を施す例について説明したが、ころ２が接触する部位である各ポケット６ｃ、６ｃの各係止部２６、２７、２８と径方向外側、内側端面２９、３０のみに金属皮膜を施しても良い。また、遠心力によりころ２の端面が接触し、摩耗が発生しやすい各ポケット６ｃ、６ｃの径方向外側端面２９、２９のみに金属皮膜を施しても良い。

また、本例のころ２の軸方向端面は平面であるが、軸方向端面が部分球状凸面のころ２ａを用いても良い。
また、レース付きのスラストころ軸受に、本例の保持器３ｃを採用しても同様の効果を得ることが出来る。

なお、各図の縮尺に関しては、皮膜層を目立たせるために実際の皮膜厚に比して極端に厚く図示している。皮膜厚に限らず、各部の縮尺は同一図面内でも同一縮尺とはなっていない。

本発明のスラストころ軸受によれば、少なくとも、最も摩耗が発生しやすい保持器の各ポケットの径方向外側端面に、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が施されているので、保持器ところの摩耗を抑制することが可能であり、トルク損失も少ないので、自動車のトランスミッションや各種補機の回転部分に加わるスラスト荷重を支承するスラストころ軸受として好適に使用できる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ スラストころ軸受
２、２ａ ころ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 保持器
４、４ａ、４ｂ 第一保持器素子
５、５ａ、５ｂ 第二保持器素子
６、６ａ、６ｂ、６ｃ ポケット
７、７ｂ 第一円輪部
８、８ｂ 第一内径側円筒部
９、９ｂ 第一外径側円筒部
１０、１０ｂ 第一透孔
１１、１１ｂ 第二円輪部
１２、１２ｂ 第二内径側円筒部
１３、１３ｂ 第二外径側円筒部
１４、１４ｂ 第二透孔
１５、１５ｂ 第一透孔の外側端面
１６、１６ｂ 第二透孔の外側端面
１７ｂ 第二円輪部の内側面
１８ 内径側円筒部
１９ 外径円筒部
２０ 中間板部
２１ 中央平板部
２２ 外径側平板部
２３ 内径側平板部
２４ 内径側連続部
２５ 外径側連続部
２６ 外径側係止部
２７ 内径側係止部
２８ 中央係止部

Claims (1)

1. 放射方向に配列された複数のころと、
   放射方向に形成されて、それぞれの内側に前記各ころを回転自在に保持する複数のポケットを有する、塑性加工が施された金属板製の保持器と、を備えるレース付きスラストころ軸受において、
   前記保持器は、第一円輪部の外周縁に第一外径側円筒部を形成した第一保持器素子と、第二円輪部の外周縁に第二外径側円筒部を形成した第二保持器素子とを、前記第一外径側円筒部の内径側に前記第二外径側円筒部を内嵌した状態で組み合わされており、
   前記第一外径側円筒部の軸方向端部は、前記第二円輪部の軸方向外側面と軸方向の位置が同じであり、
   前記ポケットは、前記第一円輪部の円周方向複数個所に設けられた第一透孔と、前記第二円輪部の円周方向複数個所に設けられた第二透孔とにより構成されており、
   前記第一透孔の径方向外側は、前記第二外径側円筒部と軸方向に重なる位置に開口しており、
   前記ころの軸方向両端面は、前記ころの中心軸上に曲率中心を有する部分球状凸面に形成されており、
   前記保持器は、少なくとも、遠心力により前記ころの端面が接触し、摩耗が発生しやすい前記各ポケットの径方向外側端面である前記第二外径側円筒部の内側面に、スズ、あるいはスズを含有する厚さ１〜２０μｍの金属皮膜が施されていることを特徴とするレース付きスラストころ軸受。

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