(57)【要約】【課題】軸受を固定する相手部材が傾斜した状態であっても確実に静音化でき、しかも任意のころ径でも生産効率を低下させることがないスラストニードル軸受を提供する。【解決手段】スラストころ軸受１００のころ１１は、ころ１１の軸方向中央部の外周が中心軸ＣＬと平行にされた平行部２１と、平行部２１の軸方向両端部に形成され、端面１１ａに向かうほど縮径するクラウニング部２３とを有する。保持器１７は合成樹脂製である。軌道面１３にはころ１１側に突出する凸部１９が形成され、ころ１１の軸方向長さをＬ［ｍｍ］、軌道面１３の平坦部からの凸部１９の突出高さをＨ［μｍ］としたとき、比Ｈ／Ｌは、１≦Ｈ／Ｌ≦１２の範囲である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころと、前記複数のころが転動する環状の軌道面を有する軌道輪と、前記ころを回転可能に保持する保持器と、を有するスラストころ軸受であって、
前記ころは、軸方向中央部の外周が中心軸と平行にされた平行部と、前記平行部の軸方向両端部に形成され、端面に向かうほど縮径するクラウニング部と、を有し、
前記保持器は合成樹脂製であり、
前記軌道面には前記ころ側に突出する凸部が形成され、
前記ころの軸方向長さをＬ［ｍｍ］、前記軌道面の平坦部からの前記凸部の突出高さをＨ［μｍ］としたとき、比Ｈ／Ｌは、１≦Ｈ／Ｌ≦１２の範囲であるスラストころ軸受。
【請求項２】
前記クラウニング部の真円度をＡ［μｍ］、前記平行部の直径をｄ［ｍｍ］としたとき、比Ａ／ｄは、０．０５≦Ａ／ｄ≦０．２０の範囲である請求項１に記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記ころの軸方向中央部に、前記軌道輪の前記凸部の頂部が配置されている請求項１又は請求項２に記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
前記保持器は、ころ持たせ方式である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスラストころ軸受。
【請求項５】
前記保持器は、軌道輪持たせ方式である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスラストころ軸受。
【請求項６】
前記凸部は、前記軌道輪の軸方向断面で前記軌道面が円弧状となる突起である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスラストころ軸受。
【請求項７】
前記ころは、前記保持器の周方向に等間隔で配置されている請求項１〜請求項６のいずれか一項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関する。
【背景技術】
【０００２】
スラストころ軸受は、放射状に配列された複数のころが軌道面上を転動することで、アキシアル荷重を受けながら回転する。このようなスラストころ軸受は、トランスミッション、減速機、コンプレッサー等の各種の機器に使用されている。例えば、上記機器が適用されるハイブリッド車を含む電気自動車においては、車両運転中の走行音が一般的なエンジン駆動車両よりも小さい。そのため、電気自動車に組み込まれる機器からの音は、これまで問題ないレベルであっても乗員が気付くようになり、更なる静音化が望まれている。この静音化に関して、従来から種々の検討がなされている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１には、ローラ（ころ）軸受において、ローラ部材の中心軸線に直交する断面における真円度を、潤滑油により形成される油膜の最小油膜厚さ以下に設定することで、騒音を低減させる技術が記載されている。また、特許文献２には、ニードル（ころ）軸受の各ニードルにクラウニング部を設け、このクラウニング部の真円度を０．５μｍ以下にすることで、振動の発生を抑制し、運転時に発生する騒音を低減する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０８１０５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スラストころ軸受は、軸受を固定するための相手部材が傾斜した状態で使用されるケースが多く、その場合には、ころの端部寄りの部分（クラウニング部）で相手部材を支持することになる。このような状況では、特許文献１，２の構成であっても騒音に対する抑制効果は期待できないと考えられる。また、特許文献２のニードルのクラウニング部は、真円度を０．５μｍ以下にしているが、このような真円度を全てのころ径のスラストころ軸受に適用することは、特に大径なころを用いる場合にはオーバースペックとなり、軸受の生産効率が高いとは言い難かった。
【０００６】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受を固定するための相手部材が傾斜していても確実に静音化でき、しかも任意のころ径でも生産効率を低下させることがないスラストニードル軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は下記構成からなる。
（１）  複数のころと、前記複数のころが転動する環状の軌道面を有する軌道輪と、前記ころを回転可能に保持する保持器と、を有するスラストころ軸受であって、
前記ころは、軸方向中央部の外周が中心軸と平行にされた平行部と、前記平行部の軸方向両端部に形成され、端面に向かうほど縮径するクラウニング部と、を有し、
前記保持器は合成樹脂製であり、
前記軌道面には前記ころ側に突出する凸部が形成され、
前記ころの軸方向長さをＬ［ｍｍ］、前記軌道面の平坦部からの前記凸部の突出高さをＨ［μｍ］としたとき、比Ｈ／Ｌは、１≦Ｈ／Ｌ≦１２の範囲であるスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、保持器が合成樹脂製であることにより、金属製保持器の場合よりも他部材との摺動音を低減でき、高い静音性が得られる。また、軌道面の凸部の突出高さをころの軸方向長さに応じて規定の範囲にすることで、軸受を固定するための相手部材が傾斜した状態であっても振動の発生が抑制され、確実に静音化できる。また、任意のころ径でも生産効率を低下させることがない。
【０００８】
（２）  前記クラウニング部の真円度をＡ［μｍ］、前記平行部の直径をｄ［ｍｍ］としたとき、比Ａ／ｄは、０．０５≦Ａ／ｄ≦０．２０の範囲である（１）に記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、クラウニング部の真円度を平行部の直径ｄに応じて規定の範囲にすることで、振動の発生が抑制され、確実に静音化できる。
【０００９】
（３）  前記ころの軸方向中央部に、前記軌道輪の前記凸部の頂部が配置されている（１）又は（２）に記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、ころの軸方向中央部で凸部の頂部と接触することで、ころの傾斜代が大きくなる。よって、軸受を固定するための相手部材の傾斜が増加しても、この傾斜の増加に広く対応できる。
【００１０】
（４）  前記保持器は、ころ持たせ方式である（１）〜（３）のいずれか一つに記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、保持器がころによって保持器軸方向に位置規制され、ころと保持器が共に傾斜する。そのため、保持器のポケット内でのころの回転が常に円滑になり、摺動音の発生が低減される。
【００１１】
（５）  前記保持器は、軌道輪持たせ方式である（１）〜（３）のいずれか一つに記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、保持器が軌道輪によって保持器軸方向に位置規制され、ころと保持器との接触を少なくできる。
【００１２】
（６）  前記凸部は、前記軌道輪の軸方向断面で前記軌道面が円弧状となる突起である（１）〜（５）のいずれか一つに記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、ころと凸部との接触面積が増加して、スリップの発生を抑制できる。
【００１３】
（７）  前記ころは、前記保持器の周方向に等間隔で配置されている（１）〜（６）のいずれか一つに記載のスラストころ軸受。
このスラストころ軸受によれば、バランスよくスラスト荷重を支持でき、転がり音の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスラストころ軸受によれば、軸受を固定ための相手部材が傾斜していても確実に静音化できる。また、任意のころ径であっても生産効率を低下させることなく本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るスラストニードル軸受の一部平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】ころと軌道輪との関係を示す説明図である。
【図４】実使用時におけるころの傾斜を模式的に示す説明図である。
【図５】従来のスラストニードル軸受における音の発生要因を示す説明図である。
【図６】第２実施形態のスラストニードル軸受の一部平面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、スラストころ軸受として、スラストニードル軸受を例に説明するが、本発明はこれに限らない。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の実施形態に係るスラストニードル軸受の一部平面図、図２は図１のII−II線断面図である。
スラストニードル軸受１００は、複数のころ（ニードル）１１と、複数のころ１１が転動する環状の軌道面１３を有する軌道輪１５と、複数のころ１１をそれぞれ回転可能に保持する保持器１７と、を有する。ころ１１，軌道輪１５は鋼材製であり、保持器１７はフェノール樹脂、ポリアミド、ＰＥＥＫ樹脂等の合成樹脂製である。
【００１７】
軌道輪１５は、径方向に沿って延びる環状のフランジ部１５ａと、内周部に軸受軸方向に沿って伸びる円筒部１５ｂとを有する。フランジ部１５ａは、ころ１１に対面する環状面が軌道面１３となり、軌道面１３の径方向幅の中間部に、ころ１１側に突出する凸部１９が形成される。凸部１９は、軌道面１３に沿った環状の突起であり、軌道面１３の平坦部から一定の突出高さに形成されている。凸部１９の径方向に関する形成範囲は、ころ１１の径方向の配置範囲と同じ、又は配置範囲内とする。なお、図示例では、凸部１９は円弧状に突出しているが、三角状や矩形状等の他の形状であってもよい。また、単一の突起である他に、複数の突起から構成されていてもよい。
【００１８】
ころ１１は、略円筒状に形成され、ころ１１の軸方向中央の外周が凸部１９の頂部１９ａに転がり接触する。換言すれば、軌道輪１５の凸部１９は、凸部１９の頂部１９ａがころ１１の軸方向中心と一致した位置に形成される。
【００１９】
保持器１７は、複数のころ１１をそれぞれ収容するポケット１７ａが円周方向に沿って等間隔に設けられる。各ポケット１７ａには、ころ１１が回転可能に保持される。なお、図示例のポケット１７ａは、円周方向に等配されているが、これに限らず、サイズや使用目的によっては不等配にすることもできる。
【００２０】
次に、ころ１１及び軌道輪１５の形状と性状について更に詳細に説明する。
図３はころ１１と軌道輪１５との関係を示す説明図である。
ころ１１は、円筒状のころ１１の軸方向中央の外周が中心軸ＣＬと平行にされた平行部２１と、平行部２１の軸方向両端部に形成され、ころ１１の端面１１ａに向かうほど縮径するクラウニング部２３と、を有する。平行部２１は、クラウニング部２３よりも十分に高い真円度に加工されている。
【００２１】
ここで、クラウニング部２３の外表面における真円度をＡ、平行部２１の直径をｄ、ころ１１の軸方向長さをＬ、凸部１９の軌道面１３からの突出高さをＨとする。
【００２２】
本実施形態のスラストニードル軸受１００においては、ころ１１の平行部２１の直径（ころ径）ｄ［ｍｍ］に対するクラウニング部２３の真円度Ａ［μｍ］の比Ａ／ｄは、０．０５≦Ａ／ｄ≦０．２０の範囲に設定される。
【００２３】
例えば、ころ１１は、一般的に直径ｄがφ２ｍｍ〜φ５ｍｍ、長さＬが２．６ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲から選択されることが多い。そのため、クラウニング部２３の真円度Ａは、直径ｄがφ２ｍｍの場合の真円度Ａは０．１〜０．４μｍ、直径ｄがφ５ｍｍの場合の真円度Ａは０．２５〜１．０μｍとなり、直径ｄに応じて真円度Ａの適正範囲が増減される。
【００２４】
上記した比Ａ／ｄが０．０５以上であることにより、必要以上に高い真円度に仕上げることがなくなり、生産効率が低下することがない。また、比Ａ／ｄが０．２以下であることにより、ころ１１の転がり時に発生する振動を抑制して、静音化が図れる。
【００２５】
なお、上記した真円度Ａは、東京精密社製  真円度形状測定装置（型式名：ロンコム５４ＤＸ）により測定して得られる真円度の値である。
【００２６】
本実施形態のスラストニードル軸受１００においては、軌道面１３の平坦部からの凸部１９の突出高さＨ［μｍ］に対するころ１１の軸方向長さＬ［ｍｍ］の比Ｈ／Ｌは、１≦Ｈ／Ｌ≦１２の範囲に設定される。
【００２７】
上記した比Ｈ／Ｌは、１以上であることにより、スラストニードル軸受１００の軸長が過大になることを抑制でき、１２以下であることにより、スラストニードル軸受１００を固定するための相手部材の傾斜が十分に吸収可能となる。つまり、ころ１１の中心軸ＣＬが相手部材の傾斜に応じて傾斜しても、保持器１７が軌道輪１５に干渉することなく、円滑にころ１１が転動可能となる。
【００２８】
次に、上記構成の本実施形態のスラストニードル軸受１００における作用効果について説明する。
図４は実使用時におけるころ１１の傾斜を模式的に示す説明図である。
ころ１１は、不図示の保持器に保持されながら、スラストニードル軸受１００を固定する相手部材の傾斜に応じて、図中θで示す傾斜角で傾斜する。ころ１１が傾斜した場合でも、凸部１９が円弧状に突出しているため、凸部１９におけるころ１１の外周面（平行部２１又はクラウニング部２３）との転がり接触位置が、軌道輪１５の径方向内側又は外側に連続的に変化する。これにより、相手部材の傾斜角によらず、ころ１１と軌道輪１５との円滑な転がり接触状態が常に安定して維持される。そして、軸方向断面が円弧状の凸部１９を設けることにより、ころ１１との接触面積が増加して、ころ１１の軸方向両端域のクラウニング部２３で発生するすべり作用（スティックスリップ）が抑制される。
【００２９】
また、相手部材の傾斜の影響で、凸部１９に転がり接触するころ１１の外周面は、平行部２１からクラウニング部２３に移動することがある。その場合でも、クラウニング部２３は、その真円度Ａが直径ｄに応じた適切な範囲に高められており、凸部１９と転がり接触しても真円度の向上により振動の発生が抑制される。
以上の結果、転がり音が低減され、静音性に優れた軸受構成となる。
【００３０】
本実施形態のスラストニードル軸受１００は、ころ径ｄに対する真円度Ａを比Ａ／ｄにより規定しているため、様々なサイズのころ径ｄに対応した適正な真円度Ａが設定される。この設定された真円度Ａは、過剰なスペックにはならず、無駄のない加工精度でころ１１を製造できる。
【００３１】
図５に示す従来のスラストニードル軸受５１において、スラストニードル軸受５１から生じる音の発生要因を分析すると、下記の要因が大きく影響していると予測できる。
（Ｆ１）ころ５３と軌道輪（レース）５５間の転がり音（領域Ａ１）
（Ｆ２）保持器５７ところ５３の摺動音（領域Ａ２）
（Ｆ３）保持器５７と軌道輪（レース）５５の摺動音（領域Ａ３）
【００３２】
一方、本実施形態のスラストニードル軸受１００は、領域Ａ１については、凸部１９を有する軌道輪１５とクラウニング部２３を有するころ１１を用いることで、双方の接触面積を減少させている。また、領域Ａ３については、保持器１７の形状を変更することで摺動をなくしている。
【００３３】
その結果、本実施形態のスラストニードル軸受１００は、ころ１１の中心軸ＣＬが軌道輪１５に対して傾斜自在にされた、実使用状態に即した構成にできる。しかも、上記したように、クラウニング部２３の真円度Ａが規定の範囲に設定されるため、軌道輪１５ところ１１との転がり接触が円滑となり、振動の発生を抑制して静音化が図れる。また、クラウニング部２３の真円度Ａがころ径ｄに応じて設定されるため、軸受の生産性を無駄に低下させることがない。
【００３４】
また、保持器１７が合成樹脂製であるため、保持器１７と軌道輪１５とが仮に接触しても、金属製保持器の場合と比較して摺動音が抑制される。よって、前述したスラストニードル軸受５１から生じる音の発生要因（Ｆ３）についても静音化が図れ、転がり音を低減できる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のスラストニードル軸受を説明する。
図６は第２実施形態のスラストニードル軸受２００の一部平面図、図７は図６のVII−VII線断面図である。以下の説明では、第１実施形態と同一の部材や部位については、同一の符号を付与することで、その説明を省略又は簡略化する。
【００３６】
スラストニードル軸受２００は、複数のころ（ニードル）１２と、複数のころ１２が転動する環状の軌道面を有する軌道輪１５と、複数のころ１２をそれぞれ回転可能に保持する保持器１８と、を有する。ころ１２、軌道輪１５は、鋼材製であって、保持器１８は合成樹脂製である。
【００３７】
保持器１８は、複数のころ１２をそれぞれ収容するポケット１８ａが円周方向に沿って等間隔に設けられる。各ポケット１８ａには、ころ１２が回転可能に保持される。この保持器１８は、保持器１８の軸方向位置を、ポケット１８ａの縁部と、軌道面１３とによって規制するころ持たせ方式の保持器である。この場合のポケット１８ａには、ころ１２が、保持器１８の軸方向両端面から軸方向外側に突出している。その他の構成は、前述の第１実施形態のスラストニードル軸受１００と同様である。
【００３８】
本実施形態の保持器１８を用いたスラストニードル軸受２００によれば、保持器１８が合成樹脂製であるため、前述同様に摺動音が抑制され、スラストニードル軸受５１から生じる音の発生要因（Ｆ３）の静音化が図れ、転がり音を低減できる。
また、保持器１８がころ持たせ方式の保持器であることにより、軌道輪１５と保持器１８との間に潤滑油膜を確保しやすくなり、潤滑性能、冷却性能を向上できる。
【００３９】
更に、保持器１８は、保持器１８の軸方向位置を、軌道面１３で規制する軌道輪持たせ方式の保持器としてもよい。その場合、ころ１２と保持器１８との接触が少なくなり、音の発生要因（Ｆ２）についての静音化が図れる。また、合成樹脂製の保持器１８であるため、保持器１８と軌道輪１５が仮に摺動しても、金属製保持器と比較して摺動音が低減され、静音化が図れる。
【００４０】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００４１】
上記したスラストニードル軸受は、軌道輪を保持器の片側端面側に設けた構成であるが、保持器を軸方向に挟んだ一対の軌道輪を備えた構成であってもよい。なお、ころの直径、長さ、本数、軸受の取り付け向き等は、低トルク性や潤滑性等の求める仕様によって適宜選択される。
また、上記したスラストニードル軸受は、例えば、トランスミッション、減速機、コンプレッサー等の各種機器に組み込むことができ、これにより、高い静音性が得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ころ（ニードル）
１１ａ  端面
１３  軌道面
１５  軌道輪
１５ａ  フランジ部
１５ｂ  円筒部
１７  保持器
１７ａ  ポケット
１９  凸部
１９ａ  頂部
２１  平行部
２３  クラウニング部
１００，２００  スラストニードル軸受（スラストころ軸受）
【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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