(57)【要約】【課題】  厳しい潤滑条件下でも長寿命を得ることができる複列スラスト針状ころ軸受を提供する。【解決手段】  複列スラスト針状ころ軸受は、軸受の径方向に複数のころを配置している。径方向の外側に位置する外側ころ３および径方向の内側に位置する内側ころ２は、ともに浸炭窒化処理が施されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸炭窒化処理を施したころを軸受の径方向に複数配置したことを特徴とする、複列スラスト針状ころ軸受。
【請求項２】
径方向の外側に位置する外側ころと、径方向の内側に位置する内側ころとを保持する保持器を備え、
前記保持器は、周方向に間隔をあけて設けられた複数のポケットを含み、
前記複数のポケットの各々に前記外側ころおよび前記内側ころが収容されている、請求項１に記載の複列スラスト針状ころ軸受。
【請求項３】
径方向の外側に位置する外側ころと、径方向の内側に位置する内側ころとを保持する保持器を備え、
前記保持器は、軸受の径方向の外側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の外側ポケットと、軸受の径方向の内側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の内側ポケットとを含み、
前記複数の外側ポケットの各々に前記外側ころが収容され、
前記複数の内側ポケットの各々に前記内側ころが収容されている、請求項１に記載の複列スラスト針状ころ軸受。
【請求項４】
表面からの深さが０．０５ｍｍ以下である前記ころの表層部における残留オーステナイト量が、１５％〜３５％の範囲内にある、請求項１〜３のいずれかに記載の複列スラスト針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複列スラスト針状ころ軸受に関し、特に自動車のエアーコンディショナー用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、電動ブレーキ等に使用される複列スラスト針状ころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スラスト針状ころ軸受は、軌道輪と、複数の針状ころと、保持器とからなり、単純な構造で高負荷容量と高剛性とを実現できるものとして知られている。また、スラスト針状ころ軸受は、軸方向の高さ（厚み）が小さい等の利点を有するので、コンプレッサを始めとして省スペース化が要求される用途に広く使用されている。
【０００３】
スラスト針状ころ軸受では、その基本構造に由来して、ころと軌道輪との間に差動すべりが生ずる。より詳しく説明すると、スラスト針状ころ軸受の場合、平面の軌道面を有する軌道輪の上に、転動体として円柱形状の針状ころを配置し、このころと軌道面とが線接触する構造になっている。軸受の回転中心と、ころの公転運動の中心とは一致する。ころは軸受の径方向に所定の長さを有しているが、ころの転動面上における周速度は、同じ速度である。一方、ころに転がり接触する軌道輪の軌道面は、軸受の回転中心から外径方向に向かうほど周速度は大きくなる。そのため、ころと軌道輪の軌道面との間の周速度差は、ころの両端部で最大となる。
【０００４】
理論上では、軸受のピッチ円上のみで純転がり運動を行い、ピッチ円上の点からころの両端部に向けて、ころと軌道面との周速度差が大きくなり、差動すべりが増大する。この差動すべりは、ころの長さに比例して大きくなる。
【０００５】
スラスト針状ころ軸受における差動すべりは、他の形式の軸受と比較して大きい。そのため、差動すべりが原因となって、ころのエッジ部と軌道輪との間でエッジ応力が発生しやすく、軌道輪のころ転走部のエッジ部に表面起点型の剥離が発生しやすくなる。
【０００６】
ころと、軌道輪の軌道面との間の差動すべりの影響を緩和する方策として、ころの長さを短くすることが考えられる。しかしながら、ころの長さを単純に短くすれば、ころの接触面積が小さくなるので、ころの接触面圧が増大し、ころ外面に早期剥離等の問題が生じるおそれがある。
【０００７】
上記の問題を改善するものとして、複列スラスト針状ころ軸受が提案されている。この軸受の場合、ころの長さを短くしながら、軸受の径方向に複数のころを配置することにより、差動すべりの影響を緩和しつつ、ころに作用する接触面圧を低く保つことができる。
【０００８】
複列スラスト針状ころ軸受は、例えば、特開２００３−９７５６２号公報（特許文献１）、特開２００３−１５６０５０号公報（特許文献２）、特開２００４−３６８４９号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００９】
特開２００３−９７５６２号公報（特許文献１）に開示された複列スラスト針状ころ軸受では、転動体面に発生する差動すべりを減少させ、さらに負荷容量低下と転がり接触面圧の増加とを抑制するために、複数のころ列の少なくとも１列のころの転動面にクラウニングを形成している。
【００１０】
特開２００３−１５６０５０号公報（特許文献２）に開示された複列スラスト針状ころ軸受では、差動すべりを低減させ、転がり接触面圧の増加を抑えるとともに、軌道輪の摩耗を小さくして耐表面損傷特性を優れたものにするために、クラウニング付きのころと、少なくとも表層０．１ｍｍの深さまで粒径０．６μｍ以上の炭化物を単面積当たり１００００個／ｍｍ２  以上、４００００個／ｍｍ２  未満有する軌道輪とを備えるようにしている。
【００１１】
特開２００４−３６８４９号公報（特許文献３）に開示された複列スラスト針状ころ軸受では、潤滑油の通油性の向上を図るとともに、保持器のドリリング摩耗と針状ころの差動すべりを抑制し、強度・耐久性を高めるために、ころの端面をＦ端面にするとともに、ころの端面精度を３０μｍ以下としている。
【特許文献１】特開２００３−９７５６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６０５０号公報
【特許文献３】特開２００４−３６８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、自動車のエアーコンディショナー用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、電動ブレーキ等については、小型化および高出力化が進んでいる。それに伴い、潤滑油の低粘度化等、使用環境が高荷重・高温化する傾向にある。軸受にとっては、今まで以上に厳しい潤滑環境へと変化している。
【００１３】
潤滑条件が厳しい場合、転動疲労による剥離（内部を起点とした剥離）はせず、表層（表面）を起点とした剥離が発生する。スラスト軸受は、ラジアル軸受と異なり、すべりを伴いながら回転するので、油膜をきりやすい。最近では、省燃費化に対応するため、潤滑油は低粘度化され、軸受に対する潤滑条件が益々厳しくなり、さらに油膜をきりやすい状態になっている。
【００１４】
スラスト針状ころ軸受は滑りが大きく、油膜形成能力が低いので、表面起点型剥離による軸受の短寿命化が多々見受けられる。一方、複列スラスト針状ころ軸受では、ころの複列化により、すべりを低減し、軸受の長寿命化を図っているが、最近のより厳しい潤滑環境に対応するために、更なる長寿命化が要望される。
【００１５】
この発明の目的は、厳しい潤滑条件下でも長寿命を得ることができる複列スラスト針状ころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、浸炭窒化処理を施したころを軸受の径方向に複数配置したことを特徴とする複列スラスト針状ころ軸受である。この構成によれば、差動すべりを抑制して長寿命化を図っている複列針状ころ軸受において、浸炭窒化処理を施したころを使用することにより、より厳しい潤滑条件下でも長寿命化を実現できる。
【００１７】
一つの実施形態では、複列スラスト針状ころ軸受は、径方向の外側に位置する外側ころと、径方向の内側に位置する内側ころとを保持する保持器を備える。この保持器は、周方向に間隔をあけて設けられた複数のポケットを含む。外側ころおよび内側ころは、複数のポケットの各々に収容されている。
【００１８】
他の実施形態では、複列スラスト針状ころ軸受は、径方向の外側に位置する外側ころと、径方向の内側に位置する内側ころとを保持する保持器を備え、この保持器は、軸受の径方向の外側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の外側ポケットと、軸受の径方向の内側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の内側ポケットとを含む。複数の外側ポケットの各々に外側ころが収容され、複数の内側ポケットの各々に内側ころが収容されている。
【００１９】
好ましくは、表面からの深さが０．０５ｍｍ以下であるころの表層部における残留オーステナイト量が、１５％〜３５％の範囲内にある。残留オーステナイト量をこの範囲内にすることにより、潤滑油中の異物に対して転がり疲労寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図３は、それぞれ、この発明に従った複列スラスト針状ころ軸受の実施形態を示している。また、図４〜図６は、それぞれ、異なったころの配置形態を示している。これらの図において、同一の参照番号は、同一または相当の要素を示すものである。また、これらの図では、軸受の軌道輪の図示を省略している。
【００２１】
まず、図１を参照して、複列スラスト針状ころ軸受の基本構造を説明する。複列スラスト針状ころ軸受は、固定側軌道輪（図示省略）と、回転側軌道輪（図示省略）と、両軌道輪の間に配置されて保持器１によって保持された複数のころ２，３とを備える。ころ２，３は、軸受の径方向に複数配置されている。ころ２は径方向に見て内側に配置され、ころ３は径方向に見て外側に配置されている。従って、以下の説明では、内側ころ２および外側ころ３と呼ぶ。
【００２２】
内側ころ２および外側ころ３を配置する形態として、基本的には図４〜図６に示す３種類のものがある。
【００２３】
図４に示す保持器１は、周方向に間隔をあけて設けられた複数のポケット１１を含み、各ポケット１１内に内側ころ２と外側ころ３とが配置されている。
【００２４】
図５に示す保持器１は、軸受の径方向の外側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の外側ポケット１２と、軸受の径方向の内側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の内側ポケット１３とを含み、複数の外側ポケット１２の各々に外側ころ３が収容され、複数の内側ポケット１３の各々に内側ころ２が収容されている。図５に示す形態では、内側ころ２の数と、外側ころ３の数とが同じである。
【００２５】
図６に示す保持器１は、図５に示した保持器と同様に、軸受の径方向の外側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の外側ポケット１２と、軸受の径方向の内側の位置で周方向に間隔をあけて設けられた複数の内側ポケット１３とを含み、複数の外側ポケット１２の各々に外側ころ３が収容され、複数の内側ポケット１３の各々に内側ころ２が収容されている。図６に示す形態では、内側ころ２の数と、外側ころ３の数とが異なっている。具体的には、図示した形態では、外側ころ３の数が内側ころ２よりも多くなっている。
【００２６】
なお、図４〜図６に示す形態では、径方向に２個のころを配置しているが、径方向に３個以上のころを配置することもある。
【００２７】
図１〜図３に示す各実施形態において、相違しているのは保持器１の形態だけである。図１および図３に示す実施形態では、保持器１は、上下に重ね合わせて接合される板状の第１部材１ａと第２部材１ｂとからなる。図１に示す保持器１の場合、第１部材１ａの外周部分を折り曲げて第２部材１ｂの外周部にかしめて挟持するようにし、第２部材１ｂの内周部分を折り曲げて第１部材１ａの内周部にかしめて挟持するようにしている。
【００２８】
図３に示す保持器１の場合、リング状の第１部材１ａの外周部および内周部を第２部材１ｂ側に向かって折り曲げ、第２部材１ｂの外周部および内周部を第１部材１ａ側に向かって折り曲げている。第１部材１ａの折り曲げ外周部および内周部は、第２部材１ｂの折り曲げ外周部および内周部内に嵌め入れられている。
【００２９】
図２に示す保持器１は、例えば樹脂によって形成された単一部品である。
【００３０】
各実施形態において共通している点は、径方向の外側に位置する外側ころ３および径方向の内側に位置する内側ころ２が、ともに浸炭窒化処理を施されていることである。内外のころに浸炭窒化処理を施すことにより、スラスト針状ころ軸受は、厳しい潤滑条件下でも長寿命を得ることができるようになる。
【００３１】
ころに対する浸炭窒化処理は、次のように行なう。すなわち、ころを８４０℃の温度で一定時間保持して浸炭窒化処理を施した後、その温度から焼入れを行い、さらに温度２３０℃で焼戻しを行なう。
【００３２】
上記の浸炭窒化処理を施したころの表層部には、窒素富化に伴いオーステナイトが残り、この残留オーステナイトが疲労寿命を改善する。好ましくは、表面からの深さが０．０５ｍｍ以下であるころの表層部における残留オーステナイト量が、１５％〜３５％の範囲内にある。残留オーステナイト量が多くなる程、異物混入下での潤滑条件で転がり疲労寿命を改善するが、他方、多くなりすぎると、表面硬さが低下して耐摩耗性を低下させる。これらの点を考慮すると、好ましい残留オーステナイト量は、１５％〜３５％の範囲である。
【００３３】
本件発明者は、スラスト針状ころ軸受において、ころに対する浸炭窒化処理の効果を確認するために、各種のスラスト針状ころ軸受に対して寿命試験を行なった。その結果は、次の通りである。また、軸受形式は、図１〜図３のいずれも同様の結果を得た。
【００３４】
［試験条件］
荷重  ：  ４０００Ｎ
回転速度  ：  ８０００ｒ．ｐ．ｍ．
潤滑  ：  ミッションオイル、循環給油、自然昇温
［試験結果］
【００３５】
【表１】
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上記の表１において、Ｌ１０ｈは、基本定格寿命であり、一群の同じ軸受を同一条件で個々に回転させたとき、その９０％（信頼度９０％）が転がり疲れによるフレーキングを生じることなく回転できる実質的な総回転数を意味する。一定回転速度で回転させたときは、その総回転時間で表わす。上記の試験では回転速度が一定であるので、総時間数を比較した。また、本試験での剥離形態は、表面起点型剥離である。
【００３６】
表１からわかるように、ズブ焼入れを行なったころを用いた単列スラスト針状ころ軸受のＬ１０ｈを１としたとき、浸炭窒化処理を施したころを用いた単列スラスト針状ころ軸受のＬ１０ｈは２となる。また、ズブ焼入れを行なったころを用いた複列スラスト針状ころ軸受のＬ１０ｈは５となり、浸炭窒化処理を施したころを用いた複列スラスト針状ころ軸受のＬ１０ｈは１２となる。これらの結果から、複列スラスト針状ころ軸受において、ころに浸炭窒化処理を施せば、寿命が大幅に向上することが認められる。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変更を加えることが可能である。
【００３８】
なお、スラスト針状ころ軸受は、必ずしも固定側軌道輪と回転側軌道輪を有さず、組み込まれる部材の相手側に直接転走面を有する場合もある。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、特に自動車のエアーコンディショナー用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、電動ブレーキ等に使用される複列スラスト針状ころ軸受に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図４】複数のころの配置形態の一例を示す平面図である。
【図５】複数のころの配置形態の他の例を示す平面図である。
【図６】複数のころの配置形態のさらに他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  保持器、１ａ  第１部材、１ｂ  第２部材、２  内側ころ、３  外側ころ、１１  ポケット、１２  外側ポケット、１３  内側ポケット。
【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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