JPH11190330A - スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキシャル方向の荷重が断続して作用する使
用形態の場合に、保持器に作用する調心作用時の径方向
荷重を軽減でき、保持器の長寿命化が図れるようにす
る。 【解決手段】 対面する固定輪１と回転輪２の間に、保
持器３に保持された転動体４が介在し、かつ両輪１，２
の径方向の相対移動により保持器３を挟む構造のスラス
ト軸受に適用される。固定輪１および回転輪２の少なく
とも一方における軸端面と接触する面に、潤滑油が溜ま
る動圧溝５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、自動車
のオートマチックトランスミッションの軸をアキシャル
方向に支えるスラストニードル軸受に代表されるよう
に、アキシャル荷重が作用する軸を支持するスラスト軸
受に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図４は、
自動車のオートマチックトランスミッションの軸１２を
アキシャル方向に支えるスラストニードル軸受を示す。
この軸受Ｊの場合、軸１２のギヤ１２ｂにトルクが作用
したときのみハスバ歯車によるアキシャル方向の荷重Ｆ
_A が発生する。ギヤ１２ｂにトルクがかかっていないと
きは、軸端面１２ａと軸受回転輪２の背面とは、隙間ｄ
を生じていて、無負荷の状態となる。そのような場合、
軸端側の軸受軌道輪である回転輪２は、反ギヤ側軸１１
とそれに設置された軸受軌道輪である固定輪１との間の
ラジアル方向の隙間Ｃ２（図５）、および軸受内のラジ
アル隙間Ｃ１（＝Ｃ１_a ＋Ｃ１_b ）分の偏心量Ｃだけ偏
心した位置に存在している。図４、図５において、Ｏ₁₂
は軸１２の中心、Ｏ₂ は回転輪１２の中心をそれぞれ示
す。この状態から、ギヤ軸１２にトルクが作用し、アキ
シャル方向の荷重Ｆ_A が軸１２から軸受回転輪２に伝達
されると、偏心していた回転輪２は調心作用を受け、ギ
ヤ軸１２の回転中心Ｏ₁₂方向へ調心する。その際、回転
輪２と固定輪１の間に、保持器３が挟まれ、保持器３に
大きな力が作用し、保持器の長寿命化が難しくなる。

【０００３】この発明は上記課題を解消するものであ
り、アキシャル方向の荷重が断続して作用する使用形態
の場合に、保持器に作用する調心作用時の径方向荷重を
軽減でき、保持器の長寿命化が図れるスラスト軸受を提
供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明のスラスト軸受
は、対面する一対の軌道輪の間に、保持器に保持された
転動体が介在し、かつ前記両軌道輪の径方向の相対移動
により保持器を挟む構造のスラスト軸受において、前記
一対の軌道輪の少なくとも一方に、回転初期にのみこの
軌道輪とそれに接触する軸端面間の摩擦力を軽減する回
転初期摩擦力軽減手段を設けたものである。この構成の
軸受によると、アキシャル方向の荷重が断続して作用す
る使用形態であって、軌道輪が停止時に各部の隙間等に
より偏心していた場合に、アキシャル荷重が軌道輪に作
用して軌道輪が回転を生じる初期に、回転軸に対する軌
道輪の調心作用が生じる。このとき、保持器は、両軌道
輪の径方向の相対移動で挟まれ、また軌道輪と軸端面と
の間の摩擦力が調心作用を妨げるが、回転初期摩擦力軽
減手段により、回転初期の前記摩擦力が軽減される。そ
のため、調心作用が円滑に行われて、両軌道輪で保持器
を径方向に挟む荷重が軽減される。そのため、保持器に
無理な荷重が作用することが回避されて、保持器の疲労
が軽減され、長寿命化が得られる。また、軸端面と軌道
輪との間の摩擦力は、常時弱くて滑りを生じると新たな
支障が生じるが、回転初期摩擦力軽減手段は、回転初期
のみ摩擦力を軽減するものであるため、軸端面と軌道輪
間の滑りによる支障を生じることが避けられる。

【０００５】前記構成のスラスト軸受において、前記回
転初期摩擦力軽減手段が、動圧により油膜を形成する手
段であっても良い。軌道輪の調心作用は、回転開始直後
にその殆どを終了するが、動圧により油膜を形成する手
段を設けた場合、その調心作用が生じている僅かな時間
のみ油膜を形成し、流体潤滑作用を作り出す。

【０００６】この動圧により油膜を形成する手段は、例
えば、軌道輪の軸端面と接触する面に形成されて潤滑油
が溜まる動圧溝で構成される。このように動圧溝を設け
た場合、回転初期の調心作用が生じている僅かな時間の
み油膜を形成し、流体潤滑作用を作り出す。調心作用が
終了する時点では、油膜形成力が失われ、軌道輪は軸端
面と大きな摩擦力で結合する。前記動圧溝は、複数の同
心円状の溝であっても良く、また軌道輪の半径方向に対
して傾き角度を持つ複数の放射状の溝であっても良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１と共
に説明する。なお、従来例との作用の比較のため、図４
以降に示した従来例と対応する部分に同一符号を付して
説明する。このスラスト軸受は、スラストニードルころ
軸受に適用したものであり、各々軌道輪である対面する
固定輪１と回転輪２との間に、保持器３に保持された針
状のころからなる転動体４を介在させて構成される。固
定輪１は、保持器３の内径側に位置する環状突部１ａを
内径部に有し、回転輪２は保持器３の外径側に位置する
環状突部２ａを外径部に有している。保持器３は円周方
向に並ぶ複数のポケットに転動体４を保持したものであ
る。固定輪１、回転輪２、および保持器３を同心に保っ
た状態で、保持器３と固定輪１の環状突部１ａとの間、
および保持器３と回転輪２の環状突部２ａとの間には径
方向の隙間が生じる。したがって、この隙間の範囲内で
固定輪１と回転輪２との径方向の相対移動が可能であ
り、この移動により、保持器３は固定輪１と回転輪２と
の環状突部１ａ，２ａ間で径方向に挟まれる。

【０００８】この基本構成の軸受において、この実施形
態では、回転輪２の軸１２の端面１２ａとの接触する面
に、動圧溝５が形成してある。動圧溝５は、回転輪２の
中心と同心の複数の同心円状の環状溝からなり、各動圧
溝５は回転輪２の外径部付近と内径部付近に設けられて
いる。この動圧溝５は、特許請求の範囲の範囲で言う回
転初期摩擦力軽減手段となり、かつ動圧により油膜を形
成する手段となる。

【０００９】なお、固定輪１、回転輪２、および保持器
３は、旋削品であっても、図４の従来例に示すような金
属板のプレス成形品であっても良い。また、図１の使用
形態において、固定輪１は、第１の軸１１の小径の軸端
部１１ａに内径面が遊嵌すると共に、背面が第１の軸１
１の段面に当接した状態に設置されている。第２の軸１
２は、第１の軸１１と同心に配置された回転軸であり、
常時は回転輪２から若干離れて位置し、あるいは回転輪
２に軽い接触状態にあり、アキシャル荷重が作用した状
態で、軸方向に若干移動して回転輪２に押し付け状態に
接触する。同図において、符号Ｏ₂ は回転輪２の中心を
示し、符号Ｏ₁₂は軸１２の中心を示す。

【００１０】上記構成の作用を、図４以降に示した従来
例と比較して説明する。図６は、図４に示す従来のスラ
ストニードル軸受の回転輪２での測定データを示す。回
転輪２は、重力方向に対して横軸で使用されるため、ア
キシャル荷重が作用していない状態では、隙間合計分だ
け鉛直下方に偏心している。回転軸１２にアキシャル荷
重が作用して回転軸１２が回転輪２を押圧しながら回転
を始めると、その瞬間から調心作用が起こり、回転輪２
を回転軸１２の中心Ｏ₁₂方向へ調心させる。このとき、
回転輪２と固定輪１、および保持器３の間に幾何学的形
状による干渉が生じる（図７）。すなわち、保持器３が
回転輪２あるいは固定輪１にめり込むような状況とな
る。図７に斜線で示す範囲が干渉範囲ａである。勿論、
現実にはめり込むことはなく、回転輪２とこの回転輪２
に接触する軸端面の間、または固定輪１とこの固定輪１
に接触する軸端面の端で滑りを生じ、干渉分を吸収す
る。しかし、保持器３には上記の滑りによる摩擦力が作
用反作用の法則により同様にかかることになる。図８に
おいて、矢印Ｆは保持器３に作用する荷重を示す。も
し、摩擦力が大きければ、保持器３は回転が断続する回
数だけその大きな荷重を受けることになり、保持器３の
疲労を促進させることになる。

【００１１】これに対して、図１の実施形態のスラスト
軸受では、回転輪２の軸端面２ａと接触する面に動圧溝
５が形成してあるため、前記の調心作用が生じる間だ
け、油膜を形成し、回転輪２と軸端面１２ａとの間に流
体潤滑状態を作りだす。このため、回転輪２と軸端面１
２ａとの接触部で生じる摩擦力が軽減され、前記の調心
作用が円滑に行われる。そのため、調心作用時に保持器
３に両輪１，２で挟みこむように作用する大きな荷重が
軽減され、保持器３の疲労が少なく、寿命が向上する。
この場合に、前記の調心作用は、回転開始直後にその殆
どを終了し、動圧溝５は、その調心作用が生じている僅
かな時間のみ油膜を形成する。調心が終了する時点で
は、動圧溝５による油膜形成力は失われ、回転輪２は軸
１２の端面１２ａと大きな摩擦力で結合する。この作用
は、軸受の回転輪２が軸端面１２ａと滑りを生じること
により発生する新たな支障を回避するために有効であ
る。

【００１２】なお、回転輪２に設ける動圧溝５は、図１
に示した同心円状のものに限らず、動圧により油膜を形
成できる形状であれば良い。例えば、動圧溝５は、回転
輪２の半径方向に対して傾き角度を持つ複数の放射状の
溝としても良い。この放射状の溝は、スパイライ状の溝
としても良い。図２の例では、複数本の同心円の環状溝
５ａ，５ｂと、両溝５ａ，５ｂ間に連通する放射状の溝
５ｃと、外周側の環状溝５ｂから回転輪１の外径面まで
延びる放射状の溝５ｄとで動圧溝５を形成している。各
放射状の溝５ｃ，５ｄは、スパイラル状とされていて、
半径方向に対して傾き角度を持ち、互いに傾き方向が逆
方向とされている。これらの動圧溝５は、回転輪２だけ
でなく、固定輪１と回転輪２との両方に設けても良く、
また固定輪１にだけ設けても良い。また、前記実施形態
では、スラストニードルころ軸受に適用した場合につき
説明したが、この発明は、図３に示すようにスラスト玉
軸受など、各種のスラスト軸受に適用することができ
る。図３の軸受は、図１の軸受において、ころからなる
転動体４に代えてボールからなる転動体４Ａを設けたも
のである。さらに、前記各実施形態では、環状突部１
ａ，２ａを固定輪１および回転輪２に設けたが、前記実
施形態とは逆に、保持器３の外径側に位置する環状突部
を固定輪１に設け、内径側に位置する環状突部を回転輪
に設けても良い。

【００１３】

【発明の効果】この発明のスラスト軸受は、回転初期に
のみ軌道輪とそれに接触する軸端面間の摩擦力を軽減す
る回転初期摩擦力軽減手段を設けたため、調心作用が生
じる回転初期の段階のみ軸端面との摩擦力が軽減され、
保持器に作用する無理な荷重が解消されて保持器の長寿
命が得られる。また、通常回転時における軸端面と軌道
輪との滑りを無くしてその滑りによる支障を避けること
ができる。特に、回転初期摩擦力軽減手段として、軌道
輪に動圧溝を形成した場合は、簡単な構成でありなが
ら、前記の調心作用が生じる間のみ摩擦力を軽減する作
用が良好に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるスラス
ト軸受の断面図、（Ｂ）はその回転輪の背面図である。

【図２】この発明の他の実施形態にかかるスラスト軸受
の回転輪の背面図である。

【図３】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかか
るスラスト軸受の断面図、（Ｂ）はその回転輪の背面図
である。

【図４】従来例の断面図である。

【図５】同従来例の図４と異なる動作状態の断面図であ
る。

【図６】同従来例の調心動作の測定データを示すグラフ
である。

【図７】同従来例の調心時の保持器と軌道輪の干渉を示
す作用説明図である。

【図８】同従来例の保持器に作用する荷重を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…固定輪（軌道輪） １ａ…環状突部 ２…回転輪（軌道輪） ２ａ…環状突部 ３…保持器 ４…転動体 ５…動圧溝（回転初期摩擦力軽減手段） １１…第１の軸 １２…第２の軸 １２ａ…軸端面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対面する一対の軌道輪の間に、保持器に
   保持された転動体が介在し、かつ前記両軌道輪の径方向
   の相対移動により保持器を挟む構造のスラスト軸受にお
   いて、前記一対の軌道輪の少なくとも一方に、回転初期
   にのみこの軌道輪とそれに接触する軸端面間の摩擦力を
   軽減する回転初期摩擦力軽減手段を設けたことを特徴と
   するスラスト軸受。
2. 【請求項２】 前記回転初期摩擦力軽減手段が、動圧に
   より油膜を形成する手段である請求項１記載のスラスト
   軸受。
3. 【請求項３】 前記回転初期摩擦力軽減手段が、軌道輪
   における軸端面と接触する面に形成されて潤滑油が溜ま
   る動圧溝である請求項２記載のスラスト軸受。
4. 【請求項４】 前記動圧溝が、複数の同心円状の溝であ
   る請求項３記載のスラスト軸受。
5. 【請求項５】 前記動圧溝が、軌道輪の半径方向に対し
   て傾き角度を持つ複数の放射状の溝である請求項３記載
   のスラスト軸受。