(57)【要約】【課題】製作コストを安価でかつ回転トルクを小さく抑制すること。【解決手段】両軌道輪１２，１４の軌道面間に複数のころ１６を転動自在に配置し、ころ１６の転走面を該ころ１６の内径側と外径側の転走速度をほぼ等しくするテーパ状となし、両軌道面をころ転走面に対応したテーパ状となしたスラストころ軸受であり、軌道輪１２，１４の軌道面に連なる外径側端部１２ｂ，１４ｂを鍔無し構造とする一方、ころ１６を保持器１８に保持するとともに、保持器１８の外径側側板１８ｂの軸方向断面積を内径側側板１８ｃの軸方向断面積より大きくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両軌道輪の軌道面間に複数のころを配置し、これらころを保持器に転動自在に保持したスラストころ軸受において、ころの転走面を内径側と外径側との周速差を無くすようテーパー状とし、これに対応して軌道面の少なくとも一方をテーパ状とし、かつ、軌道輪の外径側端部を鍔無しとし、加えて、上記保持器の外径側側板の軸方向断面積を、内径側側板の軸方向断面積よりも大きくした、ことを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
上記ころの転走面にフルクラウニングを施し、かつ、その転走面のテーパ角度を軌道輪の軌道面のテーパ角度よりも小さく設定した、ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストころ軸受に係り、特に、自動車、工作機械、等の各種産業の機械設備に組み込まれるスラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラストころ軸受は、主としてスラスト荷重を支える軸受であり、単純な構造で断面高さが低く省スペース化が可能である一方で、高負荷容量と高剛性が実現可能である等の種々の利点を備えた軸受である。このようなスラストころ軸受は、ころを両軌道輪の軌道面間に軸受中心軸に対して放射状に線接触する状態で配置しているので、ころと軌道面との周速度の差はころの両端部で最大となり、ころ外径に対してころ長さが長い針状ころほどその傾向が大きく、差動滑り（ころスキュー）も大きくなる。転がり運動の中で差動滑りが生じるとトルクは上昇し、更には油膜切れなどを起こして、金属接触からの焼き付きなどの可能性もでてくる。
【０００３】
一方、近年の機械や装置においては、低フリクション化の傾向と共にそれらに組み込まれるスラストころ軸受においても、回転トルクの低減化が要求されるようになってきている。そのような機械や装置の例として、例えば自動車用のエアコンプレッサやオートマチックトランスミッション等が挙げられる。このようなころの差動滑りに起因する回転トルクの増大を低減するべく、図８で示すように、ころ１６の転走面をテーパ状とし、両軌道輪１２，１４の軌道面をころ１６の転走面に対応したテーパ状としたスラストころ軸受が提案されている（特許文献１参照。）。このスラストころ軸受では、ころ１６に作用するスラスト荷重の分力によりころ１６が外径側方向に押し出されて脱落するのを防止するべく、軌道輪１２，１４の外径側にころ１６の外径側端面に当接する鍔部１２ｃ，１４ｃを設けていたから、軌道輪１２，１４の形状が複雑化し、製作コストが高くつくという課題を抱えている。
【特許文献１】特開２００２−８９５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明により解決すべき課題は、ころの差動滑りに起因した回転トルクの増大を、安価な製作コストで済む構造にて、抑制可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるスラストころ軸受は、両軌道輪の軌道面間に複数のころを配置し、これらころを保持器に転動自在に保持したスラストころ軸受において、ころの転走面を内径側と外径側の周速差を無くすようテーパー状とし、これに対応して軌道面の少なくとも一方をテーパ状とし、かつ、軌道輪の外径側端部を鍔無しとし、加えて、上記保持器の外径側側板の軸方向断面積を、内径側側板の軸方向断面積よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によると、両軌道輪の外径側端部を鍔無し構造としたから、軌道輪を安価に製作することができる。また、ころを保持器に保持するとともに、該保持器の外径側側板の軸方向断面積を内径側側板の軸方向断面積より大きくしたから、軌道輪の外径側端部に鍔を備えていなくても、ころは保持器の外径側側板によりスラスト荷重の分力で外径側に押されてもころを保持することのできる保持器強度を十分高く確保することができる。
【０００７】
上記の場合、上記ころの転走面にフルクラウニングを施し、かつ、その転走面のテーパ角度を軌道輪の軌道面のテーパ角度よりも小さく設定することにより、ころを外径側方向に押し出すスラスト荷重の分力を小さくし、ころの外径側端面と保持器の外径側端部の内側面との接触摩擦力を低減して回転トルクの軽減を図ることができる。
【０００８】
なお、フルクラウニングについては、例えば、ころの最外径位置からクラウニング深さが０．５μｍとなる位置がころ長さ全体の１０％以内となるように設定することが好ましい。
【０００９】
以上により、本発明のスラストころ軸受においては、ころの差動滑りに起因した回転トルクの増大を安価な製作コストにて抑制することができるので、近年の機械や装置における低フリクション化の要求に対応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製作コストが安価に済む構造により差動滑りに起因した回転トルクを小さく抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態１に係るスラストころ軸受を説明すると、図１は同スラストころ軸受を示す断面図、図２は図１の保持器を示す平面図、図３は図１の要部を拡大して示す断面図である。まず、図１ないし図３を参照して、スラストころ軸受１０の一対の軌道輪１２，１４は軸受中心軸Ｓを中心とする半径方向内外に延びる円環状をなし、軸受中心軸Ｓ方向に互いに対向している。両軌道輪１２，１４の軌道面１２ａ，１４ａは、半径方向に対してテーパ状の軌道面１２ａ，１４ａを備える。両軌道面１２ａ，１４ａは両者間により半径方向断面形状が切頭円錐状をなしている。その円錐頂点をＣで示す。円錐頂点Ｃは軸受中心軸Ｓに一致している。軌道輪１２，１４の軌道面１２ａ，１４ａに連なる外径側端部１２ｂ，１４ｂは鍔無しの半径方向平坦な構造となっている。外径側端部１２ｂ，１４ｂは半径方向に平坦ではなくテーパーを付けることができる。
【００１２】
両軌道面１２ａ，１４ａ間に複数のころ１６を配置している。ころ１６は転走面１６ａが半径方向に対してテーパ状の転走面となっている。転走面１６ａは半径方向断面形状が切頭円錐状をなしている。軌道面１２ａ，１４ａと転走面１６ａのテーパ角度はほぼ一致している。
【００１３】
保持器１８は、軸受中心軸Ｓを中心とする半径方向内外に延びる円環状をなし、円周方向等間隔に複数のポケット孔１８ａを備え、各ポケット孔１８ａにころ１６を転動自在に保持している。保持器１８は、共に円環状の内径側と外径側の側板１８ｂ，１８ｃと、両側板１８ｂ，１８ｃの対向間を円周方向等間隔に連結する複数の保持器柱１８ｄとを有し、各保持器柱１８ｃ間にポケット孔１８ａを備える。ポケット孔１８ａは、ころ転走面１７ａに形状が相似する切頭円錐状をなしている。
【００１４】
以上の保持器１８において、その外径側側板１８ｃの軸方向断面積は、内径側側板１８ｂの軸方向断面積よりも大きくなっている。保持器１８は、カーボン繊維を含有した材料で成形して強度が向上している。
【００１５】
以上により、軌道輪１２，１４の外径側端部１２ｂ，１４ｂを鍔無しとしたから、軌道輪１２，１４を安価に製作することができる。また、保持器１８の外径側側板１８ｂの軸方向断面積を内径側側板１８ｃのそれよりも大きくしたから、保持器１８の強度を確保することができる。
【００１６】
なお、外径側側板１８ｂの断面積を大きくする形態としては、半径方向長さと軸受中心軸Ｃ方向の長さとの比率を種々に設定して決定することができる。
【００１７】
なお、図４で示すように保持器１８の外径側側板１８ｂの内径側側面１８ｂ１を半径方向内向きの湾曲形状となし、ころ１６の外径側端面１６ｂに当接する形態とすることにより、保持器１８ところ１６の接触摩擦を低減し、回転トルクの低減を図ることができる。なお、ころ１６の外径側端面１６ｂを半径方向外向きの湾曲した形状となし、保持器１８ところ１６の接触摩擦を低減し、回転トルクの低減を図ることができる。
【００１８】
なお、図５に示すように、本発明の実施の形態２として、軌道輪１２と軌道輪１４とのうち、一方の軌道輪１２の軌道面１２ａを回転中心軸Ｓに対してほぼ直交する平坦面とし、他方の軌道輪１４の軌道面１４ａは、前記軌道面１２ａとの間で成す相対的な傾斜角度が円すいころであるころ１６のテーパ角度とほぼ一致する角度となるように設定されている。このような構成において、保持器１８も外径側側板１８ｄの断面積が内径側側板１８ｃの断面積よりも大となるように設定している。この構成による作用効果も実施の形態１と同様である。  
【００１９】
図６および図７を参照して本発明の実施の形態３に係るスラストころ軸受を説明する。図６はそのスラストころ軸受１０の要部を示す断面図、図７はスラスト荷重の分力の説明に供する図である。実施の形態２においては、ころ１６の転走面１６ａのテーパ角度を軌道輪１２，１４の軌道面１２ａ，１４ａのテーパ角度よりも小さくし、かつ、ころ１６の転走面１６ａにフルクラウニングを施したことを特徴とする。ここで、ころ１６のテーパ角度をθ１とし、軌道面１２ａ，１４ａのテーパ角度をθ２とし、θ１＜θ２に設定する。テーパ角度θ１はころ１６の両端の面取を除くフルクラウニングの両端Ａ，Ｂを結ぶ線Ｌ１の延長線と半径方向の線Ｌ２とがなす角度であり、テーパ角度θ２は軌道面１２ａで言えば軌道面１２ａの延長線と半径方向の線Ｌ３とがなす角度である。ころ１６の転走面１６ａにフルクラウニングを施したことによる、軌道面１２ａ，１４ａところ転走面１６ａとの接触部をＰ，Ｑとする。
【００２０】
ころ転走面１６ａに軸受中心軸Ｓ方向のスラスト荷重Ｗが負荷されたとき、ころ転走面１６ａと軌道面１２ａ，１４ａとの接触部Ｐ，Ｑには、法線方向の分力Ｗ１ところ１６を押し出そうとする方向の分力Ｗ２とが作用する。この場合、上記テーパ角度θ１，θ２をθ１＜θ２の関係に設定することにより、ころ１６を外径側に押し出す方向の分力Ｗ２が小さくなり、ころ１６の外径側端面１６ｂと保持器１８のポケット孔１８ａの外径側内側面１８ａ１との接触摩擦が低減される結果となる。なお、ころ転走面１６ａにフルクラウニングを施したのは、上記テーパ角度θ１＜θ２の関係を設定可能とするためである。
【００２１】
実施の形態３においては、実施の形態１と同様、軌道輪１２，１４の外径側端部１２ｂ，１４ｂを鍔無しとしたから、軌道輪１２，１４を安価に製作することができる。また、保持器１８の外径側側板１８ｂの断面積を内径側側板１８ｃよりも大きくしたから、保持器１８の強度を確保することができる。加えて、実施の形態２では、ころ１６のテーパ角度θ１を軌道面１２ａ，１４ａのテーパ角度θ２以下としたので、スラスト荷重の分力Ｗ２で外径側に押し出されてくるころにより変形させられるおそれを低減し、ころ１６を転動自在に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係るスラストころ軸受の断面図である。
【図２】図１の保持器の平面図である。
【図３】図１のスラストころ軸受の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】保持器の変形例を示す片側断面図である。
【図５】実施の形態２に係るスラストころ軸受の要部拡大断面図である。
【図６】実施の形態３に係るスラストころ軸受の要部拡大断面図である。
【図７】図５においてスラスト荷重の分力の説明に供する図である。
【図８】従来のスラストころ軸受の片側断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  スラストころ軸受
１２  軌道輪
１２ａ  軌道面
１４  軌道輪
１４ａ  軌道面
１６  ころ
１６ａ  転走面
１８  保持器
１８ａ  ポケット孔
１８ｂ  外径側側板
１８ｃ  内径側側板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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