JPH08159150A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レース４ａの裏面を十分にバックアップでき
ない場合でも、このレース４ａの軌道面１０ところ２の
転動面１２との当接部に過大な面圧が加わる事を防止す
る。そして、スラストころ軸受１ａの耐久性向上を図
る。 【構成】 裏面の内径側半部のみバックアップされるレ
ース４ａを、軌道面１０が円錐凹面となる方向にテーパ
させる。反対に、外径側半部のみバックアップされる場
合には、円錐凸面となる方向にテーパさせる。スラスト
荷重に応じてレース４ａが弾性変形し、軌道面１０とこ
ろ２の転動面１２との当接部に加わる面圧が過大に上昇
する事を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るスラストころ軸受
（ニードル軸受を含む。）は、自動車のトランスミッシ
ョンやカークーラ用コンプレッサの回転部分に装着して
スラスト荷重を支承するのに利用する。

【０００２】

【従来の技術】トランスミッションやカークーラ用コン
プレッサの回転部分には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１０は、この様な回転部分に使用されるスラスト
ころ軸受の１例を示している。このスラストころ軸受１
は、放射方向に配列された複数のころ２と、このころ２
を保持する保持器３と、上記複数のころ２を上下（上下
は図面による。使用状態での上下位置を表すものではな
い。本明細書全体で同じ。）両側から挟持する１対のレ
ース４ａ、４ｂとから成る。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金属板を最中状
に組み合わせて成り、上記ころ２と同数のポケット５を
有する。

【０００３】又、上記各レース４ａ、４ｂは、それぞれ
が十分な硬度を有する金属板により円輪状に造られてい
る。そして、これら各レース４ａ、４ｂの互いに対向す
る面の中央部で、上記複数のころ２の転動面１２を当接
させる部分を、それぞれ軌道面１０、１１としている。
更に、一般的に内輪と呼ばれる一方（図１０の下方）の
レース４ａの内周縁、並びに一般的に外輪と呼ばれる他
方（図１０の上方）のレース４ｂ外周縁にはそれぞれ、
一般的にフランジと呼ばれる、短円筒状の折り立て壁６
ａ、６ｂを形成している。

【０００４】上述の様に構成されるスラストころ軸受１
は、例えば図１０に示す様に、互いに同心に配置された
第一部材７の端面と第二部材８の端面との間に挟持し、
これら両部材７、８同士の相対回転を許容する。尚、上
記内輪と呼ばれるレース４ａの内周縁に形成した折り立
て壁６ａは上記第一部材７の開口端部に内嵌し、上記外
輪と呼ばれるレース４ｂの外周縁に形成した折り立て壁
６ｂは、上記第二部材８の端面外周縁部に形成した保持
筒部９に内嵌している。この状態で上記スラストころ軸
受１は、上記第一、第二両部材７、８同士の間に加わる
スラスト荷重を支承しつつ、これら両部材７、８同士の
相対回転を許容する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成される
従来のスラストころ軸受１は、図１０に示す様な状態で
使用されれば特に問題を生じる事はない。この図１０に
示した構造の場合には、上記スラストころ軸受１を軸方
向両側から挟持する第一、第二両部材７、８の直径方向
（図１０の左右方向）に亙る幅寸法が大きく、各レース
４ａ、４ｂの裏面（軌道面１０、１１と反対側の面）
が、ほぼ全幅に亙り支持されて（バックアップされて）
いる。特に、上記各レース４ａ、４ｂの軌道面１０、１
１部分は完全にバックアップされている。この為、上記
各ころ２の転動面１２と各レース４ａ、４ｂの軌道面１
０、１１とは、各ころ２の全長に亙って均等に当接し、
当接部の一部のみに過大な荷重が加わる事がない。従っ
て、スラストころ軸受１の耐久性を十分に確保できる。

【０００６】これに対して、設置スペース等との関係
で、図１１に示す様に内輪と呼ばれるレース４ａの裏面
を当接させる第一部材７ａの幅寸法が小さかったり、或
は図１２に示す様に外輪と呼ばれるレース４ｂの裏面を
当接させる第二部材８ａの幅寸法が小さかったりする場
合がある。この様な場合には、当該小さな幅寸法を有す
る第一部材７ａ又は第二部材８ａにその裏面を当接させ
たレース４ａ又は４ｂの軌道面１０又は１１のバックア
ップが不完全になる。この場合には、当該レース４ａ
（又は４ｂ）に設けた軌道面１０（又は１１）の一部で
バックアップされていない部分での、転動面１２と軌道
面１０（又は１１）との当接圧が極端に小さくなる。そ
して実際上は、上記軌道面１０（又は１１）のうちでバ
ックアップされている部分と、上記転動面１２のうちで
この部分に当接する部分との当接部のみで、第一部材７
ａと第二部材８ａとの間に作用するスラスト荷重を支承
する。

【０００７】この様に狭い面積でスラスト荷重を支承す
る結果、上記転動面１２及び軌道面１０（又は１１）の
疲れ寿命が短くなり、スラストころ軸受１の耐久性が損
なわれる。レース４ａ（又は４ｂ）の板厚を大きくすれ
ば、上記当接圧の不均一をなくし、耐久性の向上を図れ
るが、レース４ａ（又は４ｂ）の重量及び製作費が嵩む
為、好ましくない。本発明はこの様な事情に鑑みて発明
したものであって、レースの裏面のバックアップが不完
全な場合でも、当該レースの軌道面１０（又は１１）と
ころ２の転動面１２との当接部の一部に過大な面圧が作
用する事を防止し、スラストころ軸受の耐久性向上を図
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のスラストころ軸
受は、放射方向に配列された複数のころと、この複数の
ころの転動面を当接させる軌道面をその片面に有するレ
ースとを備える。そして、少なくとも１枚のレースの他
面で上記軌道面に整合する部分が、この部分の内径側若
しくは外径側に偏った一部分のみで支承される。

【０００９】この様な本発明のスラストころ軸受は、上
記少なくとも１枚のレースは円錐面状にテーパしてい
る。そして、このレースがテーパする方向は、このレー
スの他面で上記軌道面に整合する部分の内径側に偏った
部分のみが支承される場合には上記軌道面が円錐凹面と
なる方向とし、レースの他面で上記軌道面に整合する部
分の外径側に偏った部分のみが支承される場合には上記
軌道面が円錐凸面となる方向としている。

【００１０】

【作用】上述の様に構成される本発明のスラストころ軸
受は、次の様に作用して、局部的に過大な荷重が加わる
事を防止する。先ず、スラスト荷重が小さい場合にはテ
ーパしたレースの弾性変形量は少なく、当該レースの軌
道面ところの転動面とはそれぞれの一部のみで当接す
る。但し、この場合にはスラスト荷重自体が小さいの
で、当接面に作用する面圧は小さく、従って上記軌道面
及び転動面の疲れ寿命に悪影響を及ぼす事は殆どない。

【００１１】これに対して、スラスト荷重が大きい場合
にはテーパしたレースの弾性変形量が多くなる。即ちこ
のレースが、その片面に設けた軌道面ところの転動面と
が平行になる方向に弾性変形する。この結果、これら転
動面と軌道面とが、ほぼそれぞれの全幅に亙って当接す
る。この結果、スラスト荷重が大きいにも拘らず、当接
面に作用する面圧は小さくなり、上記軌道面及び転動面
の疲れ寿命の悪化を防止する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。尚、本発
明のスラストころ軸受の特徴は、第一部材７、７ａと第
二部材８、８ａとの一方又は双方によるレース４ａ、４
ｂのバックアップが不十分な場合にも、レース４ａ、４
ｂの軌道面１０、１１ところ２の転動面１２とに過大な
面圧が作用する事を防止する為の構造にある。その他の
部分の構造及び作用は、前記図１０に示した従来のスラ
ストころ軸受１と同様であるから、同等部分には同一符
号を付して重複する説明を省略若しくは簡略化し、以
下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００１３】先ず、図１は本発明の第一実施例を示して
いる。本実施例の場合には、内輪と呼ばれるレース４ａ
の裏面を支持する為の第一部材７ａの幅寸法が小さく、
この第一部材７ａが上記レース４ａを、内径側半部のみ
で支承する。一方、外輪と呼ばれるレース４ｂの裏面を
支持する為の第二部材８の幅寸法は十分に大きく、この
レース４ｂは内径側から外径側まで、まんべんなく支持
されている。

【００１４】この様な第一、第二両部材７ａ、８の間に
軸方向（各図の上下方向）に亙って挟持された状態で使
用される、本発明のスラストころ軸受１ａを構成し、上
記幅が狭い第一部材７ａに支持されるレース４ａは、こ
ろ２の転動面１２が当接する軌道面１０が円錐凹面とな
る方向にテーパ（コンケーブテーパ）している。第二部
材８に支持されるレース４ｂの軌道面１１はテーパせ
ず、平面状としている。尚、（図１だけでなく）各図で
テーパした軌道面１０（１１）の傾斜角度θは、実際の
場合に比べて誇張して描いている。実際の場合にこの傾
斜角度θは、上記第一、第二両部材７ａ、８の間に加わ
るスラスト荷重の大きさ、テーパしたレース４ａの材質
や厚さ寸法により定まる剛性に応じて、例えば０．００
１ラジアン＜θ＜０．０３ラジアンの範囲で設計的に定
める。

【００１５】上述の様に構成される本発明のスラストこ
ろ軸受は、次の様に作用して、局部的に過大な荷重が加
わる事を防止する。先ず、第一、第二両部材７ａ、８の
間に作用するスラスト荷重が小さい場合には、テーパし
たレース４ａの弾性変形量は少なく、このレース４ａの
軌道面１０は、円錐凹面状にテーパしたままの状態にな
る。従って、上記レース４ａの軌道面１０ところ２の転
動面１２とは、それぞれの外径側（図１の右側）部分の
みで当接する。但し、この場合には上記第一、第二両部
材７ａ、８間に加わるスラスト荷重自体が小さいので、
上記軌道面１０と転動面１２との当接面に作用する面圧
は小さい。従って上記軌道面１０及び転動面１２の疲れ
寿命に悪影響を及ぼす事は殆どない。

【００１６】これに対して、上記第一、第二両部材７
ａ、８間に加わるスラスト荷重が大きい場合には、テー
パした上記レース４ａの弾性変形量が多くなり、上記軌
道面１０と転動面１２とが平行に近づく。上記傾斜角度
θは、上記スラスト荷重が定格最大値に近付いた状態
で、上記軌道面１０ところ２の転動面１２とが平行にな
る様に、上記剛性に応じて規制している。従って、上記
スラスト荷重が最大値になると、上記転動面１０と軌道
面１２とが互いに平行になり、これら両面１０、１２同
士がほぼそれぞれの全幅に亙って当接する。この結果、
スラスト荷重が大きいにも拘らず、当接面に作用する面
圧は小さくなり、上記軌道面１０及び転動面１２の疲れ
寿命の悪化を防止する。

【００１７】尚、図２は幅寸法が小さい第一部材７ａに
よりその裏面の内径側半部のみを支持されたレース４ａ
の軌道面１０がテーパしているが、傾斜方向が本発明と
は逆である場合を示している。この様な構造の場合に
は、第一、第二両部材７ａ、８同士の間に加わるスラス
ト荷重を、このスラスト荷重の大小に拘らず、上記軌道
面１０ところ２の転動面１２との内径側部分でのみ支承
する。この為、これら軌道面１０及び転動面１２の疲れ
寿命が低下し、十分な耐久性を得られない。

【００１８】次に、図３は本発明の第二実施例を示して
いる。本実施例の場合には、外輪と呼ばれるレース４ｂ
の裏面を支持する為の第二部材８ａの幅寸法が小さく、
この第二部材８ａが上記レース４ｂを、外径側半部のみ
で支承する。一方、内輪と呼ばれるレース４ａの裏面を
支持する為の第一部材７の幅寸法は十分に大きく、この
レース４ａは内径側から外径側まで、まんべんなく支持
されている。

【００１９】この様な第一、第二両部材７、８ａの間
に、軸方向に亙り挟持された状態で使用される本発明の
スラストころ軸受１ｂを構成し、上記幅が狭い第二部材
８ａに支持されるレース４ｂは、ころ２の転動面１２が
当接する軌道面１１が円錐凸面となる方向にテーパ（コ
ンベックステーパ）している。

【００２０】この様に構成される本実施例のスラストこ
ろ軸受１ｂの場合も、内径側と外径側とが逆になる以外
は、上述した第一実施例とほぼ同様の作用により、軌道
面１１と転動面１２との当接部に過大な面圧が作用する
のを防止して、これら両面１１、１２の疲れ寿命を向上
させる。

【００２１】次に、図４は本発明の第三実施例を示して
いる。本実施例の場合には、第一部材７ａの形状の相違
に応じて、この第一部材７ａに支持されるレース４ａ内
周縁の折り立て壁６ａを、前述した第一実施例とは逆方
向としている。その他の部分の構成及び作用は、前述し
た第一実施例と同様である。

【００２２】次に、図５は本発明の第四実施例を示して
いる。本実施例の場合には、内輪と呼ばれるレース４ａ
の裏面を支持する為の第一部材７ａの幅寸法が小さく、
この第一部材７ａが上記レース４ａを、内径側半部のみ
で支承する。又、外輪と呼ばれるレース４ｂの裏面を支
持する為の第二部材８ｂの幅寸法も小さく、このレース
４ｂも内径側半部のみを支持されている。

【００２３】この為に本実施例のスラストころ軸受１ｃ
を構成するレース４ａ、４ｂは何れも、それぞれの軌道
面１０、１１を円錐凹面とする方向にテーパしている。
この様に構成される本実施例の場合には、第一、第二両
部材７ａ、８ｂ間に加わるスラスト荷重の増大に応じ
て、上記両レース４ａ、４ｂが弾性変形する。そしてこ
の弾性変形に基づき、これら両レース４ａ、４ｂの軌道
面１０、１１ところ２の転動面１２との当接面積を増大
させて、各当接部に局部的に過大な面圧が加わる事を防
止する。

【００２４】更に、図６は本発明の第五実施例を示して
いる。本実施例の場合には、第一、第二両部材７ｂ、８
ａの幅寸法が小さく、これら両部材７ｂ、８ａがそれぞ
れレース４ａ、４ｂを、外径側半部のみで支承する。こ
の為に本実施例のスラストころ軸受１ｄを構成するレー
ス４ａ、４ｂは何れも、それぞれの軌道面１０、１１を
円錐凸面とする方向にテーパしている。この様に構成さ
れる本実施例の場合にも、第一、第二両部材７ａ、８ａ
間に加わるスラスト荷重の増大に応じて、上記両レース
４ａ、４ｂが弾性変形し、軌道面１０、１１と転動面１
２との当接部に局部的に過大な面圧が加わる事を防止す
る。

【００２５】次に、本発明の効果を確認する為に行なっ
た実験に就いて説明する。実験は、各部の寸法が図７に
示す様に構成されたスラストころ軸受１、１ａに４５０
kgfのスラスト荷重を加えつつ８００r.P.m.で回転さ
せ、寿命に達するまでの時間を測定する事により行なっ
た。尚、図７に示した数値の単位はmmである。又、図７
の一点鎖線ｘは、ころ２の転動面の中心位置を示してい
る。更に、ころ２の材質は高炭素クロム軸受鋼であるＳ
ＵＪ２（JIS G 4805）とし、レース４ａ、４ｂの材質は
炭素工具鋼であるＳＫ５（JIS G 4401）とした。試料は
レース４ａの軌道面１１の傾斜角度を変えたものを４種
類、それぞれの種類に就いて１０個ずつ、合計４０個用
意し、これら４０個のスラストころ軸受１、１ａの転が
り疲れ寿命を測定した。その結果を図９に示す。

【００２６】実験結果を示す図９で、実線は、図８
（Ｂ）に示す様にレース４ａの軌道面１０を円錐凸面状
に傾斜させ、且つ、その傾斜角度θを０．００５ラジア
ンとしたものに就いての試験経過時間と累積破損確率と
の関係を示している。図９の縦軸の単位は％、横軸の単
位は時間である。上記実線は、軌道面１０を円錐凸面
状に傾斜させたレース４ａを組み込んだスラストころ軸
受１の場合には、試験時間が１００時間に達した状態
で、凡そ７０％の試料が寿命に達する事を表している。
又、図９の一点鎖線は、上記軌道面１０を平坦面とし
たものに就いての試験経過時間と累積破損確率との関係
を示している。又、図９の破線は、図８（Ａ）に示す
様にレース４ａの軌道面１０を円錐凹面状に傾斜させ、
且つ、その傾斜角度を０．０１３ラジアンとしたものに
就いての試験経過時間と累積破損確率との関係を示して
いる。更に、図９の二点鎖線は、図８（Ａ）に示す様
にレース４ａの軌道面１０を円錐凹面状に傾斜させ、且
つ、その傾斜角度を０．０２１ラジアンとしたものに就
いての試験経過時間と累積破損確率との関係を示してい
る。

【００２７】実験結果を示す図９の記載から、次の(1)
〜(2) を含め、本発明の有効性が分る。 (1) レース４ａの内径側のみをバックアップする場合に
は、このレース４ａの軌道面１０を円錐凹面状にテーパ
させる事が、この軌道及びころ２の転動面１２の転がり
疲れ寿命の向上に有効である。 (2) レース４ａの内径側のみをバックアップする場合
に、平坦な軌道面１０を円錐凹面に変える事により転が
り疲れ寿命が向上する程度に比べて、円錐凸面に変える
事による転がり疲れ寿命の低下が著しい。

【００２８】尚、レース４ａの軌道面１０を平坦面とし
た場合にも、円錐凹面とした場合に比べれば劣るにして
も、或る程度の耐久性を確保できる。但し、始めから軌
道面１０を平坦面とすると、製作誤差等により、この軌
道面１０が僅かに円錐凸面となる可能性がある。上述の
様に、軌道面１０が僅かでも円錐凸面になると、スラス
トころ軸受の転がり疲れ寿命が著しく低下する。そこ
で、この様な誤差に基づく転がり疲れ寿命の悪化を防止
する為にも、上記軌道面１０を円錐凹面とする事が必要
である。

【００２９】

【発明の効果】本発明のスラストころ軸受は、以上に述
べた通り構成され作用する為、限られたスペースに設置
される等、条件の厳しいスラストころ軸受の疲れ寿命
を、レースの板厚を特に大きくする事なく、向上させる
事ができる。この結果、自動車のトランスミッションや
カークーラ用コンプレッサ等、このスラストころ軸受を
組み込んだ各種機器の信頼性、耐久性の向上を、製作費
や重量の増大を伴わずに図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す半部断面図。

【図２】好ましくない形状を示す半部断面図。

【図３】本発明の第二実施例を示す半部断面図。

【図４】同第三実施例を示す半部断面図。

【図５】同第四実施例を示す半部断面図。

【図６】同第五実施例を示す半部断面図。

【図７】耐久性評価試験に使用したスラストころ軸受と
第一、第二両部材とを示す半部断面図。

【図８】耐久性評価試験に使用したレースの形状の２例
を示す半部断面図。

【図９】耐久性評価試験の結果を示すワイブル線図。

【図１０】従来から知られたスラストころ軸受の１例
を、十分なバックアップを得られる第一、第二両部材の
間に挟んだ状態で示す半部断面図。

【図１１】同じく第一部材のバックアップが不十分であ
る状態を示す半部断面図。

【図１２】同じく第二部材のバックアップが不十分であ
る状態を示す半部断面図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ スラストころ軸受 ２ ころ ３ 保持器 ４ａ、４ｂ レース ５ ポケット ６ａ、６ｂ 折り立て壁 ７、７ａ、７ｂ 第一部材 ８、８ａ、８ｂ 第二部材 ９ 保持筒部 １０、１１ 軌道面 １２ 転動面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射方向に配列された複数のころと、こ
   の複数のころの転動面を当接させる軌道面をその片面に
   有するレースとを備え、少なくとも１枚のレースの他面
   で上記軌道面に整合する部分が、この部分の内径側若し
   くは外径側に偏った一部分のみで支承されるスラストこ
   ろ軸受であって、上記少なくとも１枚のレースは円錐面
   状にテーパしており、このレースがテーパする方向は、
   このレースの他面で上記軌道面に整合する部分の内径側
   に偏った部分のみが支承される場合には上記軌道面が円
   錐凹面となる方向とし、レースの他面で上記軌道面に整
   合する部分の外径側に偏った部分のみが支承される場合
   には上記軌道面が円錐凸面となる方向としたスラストこ
   ろ軸受。