(57)【要約】【課題】潤滑油の保持性を向上させた軸受を提供する。【解決手段】ワッシャ（１）は、スラスト荷重を受ける第１面（１１１）、第２面（１１２）、および第１面（１１１）から第２面（１１２）まで貫通した孔（１１９）、内周面（１１３）、および外周面（１１４）を含む円板形状を有するワッシャ本体（１１）と、第１面（１１１）において他の部材と摺動する第１凸部（１１１２）と、第１面（１１１）において第１凸部（１１１２）よりも内周面（１１３）側に設けられた凹部（１１１５）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラスト荷重を受ける第１面、第２面、および当該第１面から当該第２面まで貫通した孔、内周面、および外周面を含む円板形状を有するワッシャ本体と、
前記第１面において、他の部材と摺動する第１凸部と、
前記第１面において前記第１凸部よりも前記内周面側に設けられた凹部と
を有するワッシャ。
【請求項２】
前記第１面において、前記第１凸部から周方向に沿って形成されたテーパ
を有する請求項１に記載のワッシャ。
【請求項３】
前記第１面において、前記テーパと前記凹部の間に形成された第２凸部
を有する請求項２に記載のワッシャ。
【請求項４】
前記第１面において、前記テーパよりも外周面側に設けられ、前記周方向に沿って形成された第３凸部
を有する請求項２または３に記載のワッシャ。
【請求項５】
前記第１面において、前記内周面から前記外周面まで潤滑油を通す油溝
を有する請求項１ないし４のいずれか一項に記載のワッシャ。
【請求項６】
前記ワッシャ本体は、前記内周面において前記油溝に対応する位置に形成された切欠
を有する請求項５に記載のワッシャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワッシャに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン等においてスラスト荷重を受けるための摺動部材が知られている。例えば特許文献１には、回転軸の端面において用いられるスラスト軸受が記載されている。このスラスト軸受には、内周から外周に向かって潤滑油を排出するための溝が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７５２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のスラスト軸受は、潤滑油の保持性に乏しいという問題があった。
これに対し本発明は、潤滑油の保持性を向上させた軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、スラスト荷重を受ける第１面、第２面、および当該第１面から当該第２面まで貫通した孔、内周面、および外周面を含む円板形状を有するワッシャ本体と、前記第１面において、他の部材と摺動する第１凸部と、前記第１面において前記第１凸部よりも前記内周面側に設けられた凹部とを有するワッシャを提供する。
【０００６】
このワッシャは、前記第１面において、前記第１凸部から周方向に沿って形成されたテーパを有してもよい。
【０００７】
このワッシャは、前記第１面において、前記テーパと前記凹部の間に形成された第２凸部を有してもよい。
【０００８】
このワッシャは、前記第１面において、前記テーパよりも外周面側に設けられ、前記周方向に沿って形成された第３凸部を有してもよい。
【０００９】
このワッシャは、前記第１面において、前記内周面から前記外周面まで潤滑油を通す油溝を有してもよい。
【００１０】
前記ワッシャ本体は、前記内周面において前記油溝に対応する位置に形成された切欠を有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スラスト荷重を受ける軸受において潤滑油の保持性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るワッシャ１の外観を例示する図。
【図２】ワッシャ１の正面図を例示する図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面の構造を模式的に例示する図。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面の構造を模式的に例示する図。
【図５】ワッシャ１の適用例を示す図。
【図６】ワッシャ１の構造の別の例を示す図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面の構造を模式的に示す図。
【図８】ワッシャ１の構造のさらに別の例を示す図。
【図９】一実施形態に係るギア装置９を例示する図。
【図１０】ショートギア９２周辺の断面構造を例示する図。
【図１１】ワッシャ１における潤滑油の流れを例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、一実施形態に係るワッシャ１の外観を例示する図である。ワッシャ１は、一例としては、ピニオンギヤと共に用いられるピニオンワッシャである。ワッシャ１は、ワッシャ本体１１を有する。ワッシャ本体１１は、環状、すなわち中心に孔１１９を有する円板形状を有する。ワッシャ本体１１は、第１面１１１、第２面１１２、内周面１１３、および外周面１１４を有する（第２面１１２は図１では隠れていて見えない）。第１面１１１および第２面１１２はスラスト荷重を受けるスラスト面であり、さらに、他の部材と摺動する摺動面にもなる。第１面１１１は別の部材（例えばピニオンギヤ）と摺動し、第２面１１２はさらに別の部材（例えばハウジング）と摺動する。孔１１９は、シャフト（図示略）を挿入するための孔であり、第１面１１１から第２面１１２まで貫通している。内周面１１３は環の内側の面であり、外周面１１４は環の外側の面である。ワッシャ本体１１は、例えば、鉄系、銅系、またはアルミニウム系の合金、もしくは樹脂を用いて形成される。
【００１４】
図２は、ワッシャ１の正面図を例示する図である。図２では第１面１１１が正面を向いている。以下、ワッシャ本体１１の外周円に沿った方向を周方向θといい、ワッシャ本体１１の外周円の中心Ｏから放射状に延びる方向を径方向ｒという。周方向の位置θは、基準位置からの回転角で表される。また、孔１１９に挿入されるシャフト（図示略）が延びる方向（ワッシャ本体１１の厚み方向。紙面の奥から手前に向かう方向）を軸方向ｚという。
【００１５】
ワッシャ１のサイズは、一例としては、外径が２０〜４０ｍｍの範囲であり、厚さが１〜４ｍｍである。なおこの例において、ワッシャ１は回り止めとなる突起を有していない。
【００１６】
この例で、第１面１１１は周方向に沿って３つの領域に等分されている。各領域の表面構造は同一である。すなわちこの例では、同じ表面構造が１２０°周期で繰り返し現れる。具体的には、第１面１１１は、テーパ１１１１、ランド１１１２、テーパ１１１３、油溝１１１４、および油溜め１１１５を有する。ランド１１１２（第１凸部の一例）は、高さ（ｚ方向の位置）が相対的に高い平坦な領域であり、他の部材と摺動する。テーパ１１１１およびテーパ１１１３は、ランド１１１２から徐々に高さが減少する領域である。油溝１１１４は、潤滑油の供給経路となる溝であり、径方向に沿って延びている。テーパ１１１１、ランド１１１２、およびテーパ１１１３の径方向の幅ｗ１は、要求される特性に応じて設計されるが、摺動面積を確保する観点からは、例えば油溜め１１１５の幅ｗ２よりも大きいことが好ましい。
【００１７】
図３は、図２のＡ−Ａ断面の構造を模式的に例示する図である。Ａ−Ａ線は、中心Ｏからの距離が一定の円弧であり、ランド１１１２の径方向の中心を通る。Ａ−Ａ断面は円弧を描く面であるが、ここでは便宜的にこれを平面に展開した図を示す。テーパ１１１１およびテーパ１１１３は、ランド１１１２に関して対称である。すなわち、ランド１１１２の中心を通りランド１１１２に垂直な線に関し、テーパ１１１１、ランド１１１２、およびテーパ１１１３は鏡像対称である。
【００１８】
第１面１１１が他の部材と摺動することを考えると、ランド１１１２の隣にテーパ１１１１およびテーパ１１１３が形成されているため、くさび効果による油膜圧力が発生する。すなわち、第１面１１１がテーパ／ランド構造を有さない例と比較して流体潤滑が実現されやすくなる。また、テーパ１１１１およびテーパ１１１３はランド１１１２に関し対称であるので、第１面１１１と他の部材とが相対的に順方向（例えば他の部材が時計回り）に摺動した場合でも逆方向に摺動した場合でも、いずれもくさび効果による油膜圧力が発生する。すなわち、ランド１１１２の両側にテーパが形成されることにより、くさび効果による油膜圧力を摺動方向によらずに発生させることができる。
【００１９】
なお、第１面１１１の負荷容量を大きくする観点から、テーパ１１１１およびテーパ１１１３の深さｄ１（ランド１１１２との高さの差）は、０．０４ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ程度（例えば０．００５ｍｍ以上０．０１５ｍｍ以下）であることがより好ましい。同様に第１面１１１の負荷容量を大きくする観点から、テーパ１１１１およびテーパ１１１３におけるテーパ比ｋは、０．５以上０．９以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましい。なおテーパ比ｋは次式（１）により表される。
ｋ＝θ２／（θ１＋θ２）  …（１）
ここで、θ１はランド１１１２の周方向の長さを、θ２はテーパ１１１１またはテーパ１１１３の周方向の長さを、それぞれ表す。
【００２０】
ランド１１１２から見てテーパ１１１１およびテーパ１１１３の外側には、油溝１１１４が形成されている。油溝１１１４の深さｄ２（ランド１１１２との高さの差）は、テーパ１１１３の深さｄ１よりも深い。深さｄ２は、例えば０．１〜０．５ｍｍの範囲にある。なお、この図では深さｄ１および深さｄ２は誇張して図示されている。
【００２１】
第２面１１２においても、第１面１１１と同様の表面構造が形成されている。すなわち第２面１１２は、テーパ１１２１、ランド１１２２、テーパ１１２３、油溝１１２４、および油溜め１１２５を有する。ただし、第１面１１１の表面構造と第２面１１２の表面構造とは、ワッシャ本体１１の厚み方向の中心線に対して線対称（３次元に拡張すると面対称）になっているわけではなく、第１面１１１の表面構造と第２面１１２の表面構造とはその位置が周方向において半周期ずれている。すなわち、第１面１１１のランド１１１２と同じ周方向の位置に第２面１１２の油溝１１２４が位置し、第１面１１１の油溝１１１４と同じ周方向の位置に第２面１１２のランド１１２２が位置する。このように第１面１１１および第２面１１２の表面構造を半周期ずらすことによって、スラスト荷重を受けた際に軸方向における弾性変形がしやすくなる。ワッシャ本体１１が軸方向に弾性変形するとランド１１１２に対するテーパ１１１１またはテーパ１１１３の傾きが緩やかになるので、くさび効果による油膜圧力がより発生しやすくなる。
【００２２】
再び図２を参照する。油溜め１１１５（凹部の一例）は、潤滑油を保持するための構造である。油溜め１１１５は、第１面１１１において、テーパ１１１１、ランド１１１２、およびテーパ１１１３よりも内周側に設けられている。この例で、油溜め１１１５は、周方向の全長において一続きになっている。
【００２３】
ワッシャ本体１１は、内周面１１３において、切欠１１５を有する。切欠１１５は、摺動面への潤滑油の供給を促すために設けられている。切欠１１５は、第１面１１１の油溝１１１４および第２面１１２の油溝１１２４に相当する位置、具体的には、油溝１１１４または油溝１１２４が切欠１１５に達する位置に形成されている（ただし、この例では油溝１１１４は油溜め１１１５と同じ深さであって両者に明確な境界は無い）。すなわちこの例では、６個の切欠１１５が形成されている。この例で、潤滑油はシャフト（図示略）を介して（すなわち内周面１１３側から）供給される。シャフトを介して供給された潤滑油は、切欠１１５を介して油溜め１１１５または油溝１１１４に供給される。
【００２４】
図４は、図２のＢ−Ｂ断面の構造を模式的に例示する図である。Ｂ−Ｂ線は、中心Ｏ、油溝１１１４、およびランド１１１２を通る。油溜め１１１５の深さｄ３（ランド１１１２との高さの差）は、この例では油溝１１１４の深さｄ２と等しい。なお、深さｄ３は深さｄ２と等しいものに限らない。潤滑油を保持する機能を有するためには、深さｄ３は、ゼロよりも大きければ（ランド１１１２よりも低ければ）よく、深さｄ１よりも深いことがより好ましい。なおこの図では深さｄ３等のサイズは誇張して描かれている。
【００２５】
図５は、ワッシャ１の適用例を示す図である。この例において、ワッシャ１はピニオンギヤ７と共に用いられている。ワッシャ１の孔１１９には、シャフト８が挿入されている。シャフト８の端はキャリア（ハウジング）９により支持されている。
【００２６】
油溜め１１１５は、内周面１１３まで達している。油溜め１１１５が潤滑油の供給源に近い位置に形成されているので、外周面１１４側に油溜めを設けた場合と比較して潤滑油の保持性を高めることができる。また、油溜め１１１５に保持された潤滑油は、第１面１１１が他の部材と摺動すると遠心力により外周に向かって供給される。
【００２７】
油溝１１１４は、摺動面に潤滑油を供給するための供給経路として機能する。この例では油溝１１１４の深さｄ２と油溜め１１１５の深さｄ３とが同じであるので、油溜め１１１５に保持された潤滑油は滑らかに油溝１１１４に供給される。油溝１１１４に供給された潤滑油は、さらにテーパ１１１１またはテーパ１１１３を介してランド１１１２に供給される。
【００２８】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変型実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
【００２９】
図６は、ワッシャ１の構造の別の例を示す図である。図２の例で油溜め１１１５は周方向の全長において一続きであった、すなわち油溜め１１１５と油溝１１１４とは一続きであった（連通していた）が、図６の例では、油溜め１１１５と油溝１１１４との間に壁１１６（第２凸部の一例）が形成されている。すなわち、第１面１１１は、表面の単位構造の繰り返し数（図６の例では３）と同じ数の油溜め１１１５を有する。この例で、壁１１１６の高さは、ランド１１１２と同じである。図２の例では油溜め１１１５は油溝１１１４を介して外周面１１４まで達していたので、例えば停止時に、油溜め１１１５内の潤滑油が油溝１１１４を介して外周面１１４から外に漏れてしまう可能性があった。しかし図６の例によれば、潤滑油の保持性をより高めることができる。
【００３０】
図６の例において、ワッシャ１はさらに、壁１１１７（第３凸部の一例）を有する。壁１１１７は、第１面１１１の最外周部分に、環状に形成されている。壁１１１７は、内周側に油溝１１１４が形成されている領域も含めて全周に渡って形成されている。なおこの例で、壁１１１７の高さはランド１１１２と同じである。すなわち、ランド１１１２、壁１１１６、および壁１１１７の高さは全て同じである。壁１１１７により、テーパ１１１１およびテーパ１１１３から外周面１１４に潤滑油が漏れるのを抑制することができる。
【００３１】
図７は、図６のＣ−Ｃ断面の構造を模式的に示す図である。Ｃ−Ｃ線は、中心Ｏから壁１１１６およびテーパ１１１１を通る線である。既に説明したように壁１１１６および壁１１１７は高さが等しい。テーパ１１１１は、周方向の位置θを固定すればその深さは一定である。なおこの例では壁１１１６および壁１１１７が同じ高さであったが、例えば壁１１１６は壁１１１７よりも低くてもよい。なお、図６の例で、Ａ−Ａ断面の構造は図２の例と同じである。
【００３２】
なお、図２のワッシャ１において、（壁１１１６を設けずに）壁１１１７を設けてもよい。また、壁１１１７の径方向の幅は、くさび効果を十分に生じさせる観点からは狭いことが好ましく、例えばテーパ１１１１またはテーパ１１１３の径方向の幅の（の最大値）よりも狭い。
【００３３】
図８は、ワッシャ１の構造のさらに別の例を示す図である。第１面１１１の表面構造は上述の例に限定されない。例えば、テーパ１１１１、テーパ１１１３、および油溝１１１４のうち少なくとも１つは省略されてもよい。図８の例で、ワッシャ１はテーパ／ランド構造を有しておらず、高さが一様な油溜め１１１５および環状に一続きのランド１１１２を有する。この例においても、油溜め１１１５が無い例と比較して、潤滑油の保持性を高めることができる。図８の例の他にも、例えば、第１面１１１においてテーパ１１１１が省略されてもよい。
【００３４】
また、第２面１１２の構造は上述の例に限定されない。第２面１１２は、厚み方向の中心を通る面に対して第１面１１１と面対称の表面構造を有していてもよい。あるいは、第２面１１２は、第１面１１１とは異なる表面構造を有していてもよい。例えば、油溜め１１１５を有さないテーパ／ランド構造を有していてもよいし、第２面１１２は全面に渡って平坦でもよい。
【００３５】
図９は、一実施形態に係るギア装置９を例示する図である。ギア装置９は、例えば、ラビニヨ式遊星歯車（図示略）に用いられる。ギア装置９において、ロングギア９１およびショートギア９２の２つのギアが図示されている。ショートギア９２はいわゆるピニオンギアである。ロングギア９１はシャフト９３に、ショートギア９２はシャフト９４に、それぞれ固定されている。シャフト９３およびシャフト９４は、それぞれハウジング９５に支持される。ロングギア９１およびショートギア９２とハウジング９５との間には、ワッシャ１が設けられている。なおこの例においてロングギア９１およびショートギア９２はスパーギアであるが、ヘリカルギアであってもよい。
【００３６】
図１０は、ロングギア９１周辺の断面構造を例示する図である。図１０は、シャフト９３の軸方向に平行かつシャフト９３の軸方向および径方向の中心を通る断面（図９のＸ−Ｘ断面）における構造を示す。ギア装置９は、ショートギア９２、シャフト９４、ワッシャ１、軸受９６、およびスペーサ９７を有する。ワッシャ１は、シャフト９３および９４の一端側および他端側にそれぞれ設けられている（ロングギア９１に対し２個、ショートギア９２に対し２個、合計で４個）。
【００３７】
シャフト９４には油孔９４１が形成される。油孔９４１は、ワッシャ１等の摺動面に潤滑油を供給するための経路である。
【００３８】
軸受９６は、例えばニードルベアリング（針状ころ軸受）である。軸受９６は、ころ９６１及び保持器９６２を有する。ころ９６１は転動体の一例である。保持器９６２は、転動体を保持する。保持器９６２は全体として円筒状になっている。保持器９６２の軸方向の両端は円周状に繋がっているので、軸受９６は、ワッシャ１と接触する可能性がある。具体的には、軸受９６は、ワッシャ１の油溜め１１１５（図２）又は壁１１１６（図６）の端面と接触する。すなわち、ワッシャ１は、軸受９６を支持するスラスト軸受である。なお軸受９６はニードルベアリングに限定されず、他の種類の軸受であってもよい。スペーサ９７は、軸受９６の軸方向（図の横方向）の動きを制限するための部材である。
【００３９】
図１１は、ワッシャ１における潤滑油の流れを例示する図である。ワッシャ１の内周側から供給された潤滑油は、ワッシャ１の回転による遠心力によって油溜め１１１５に沿って外周側に移動する。このとき、テーパ１１１１、ランド１１１２、テーパ１１１３、テーパ１１２１、ランド１１２２、およびテーパ１１２３が壁となって径方向の油溝１１１４および１１２４に集中する。それによって油溝１１１４および１１２４からテーパ１１１１および１１１３、並びにテーパ１１２１および１１２３に効率よく潤滑油が供給される。
【００４０】
ワッシャ１の用途は自動車のピニオンワッシャに限定されない。潤滑油と共に用いられるものであれば、ピニオンワッシャ以外の用途に用いられてもよい。この用途は自動車向けに限られず、電子機器等において用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…ワッシャ
１１…ワッシャ本体
１１１…第１面
１１１１…テーパ
１１１２…ランド
１１１３…テーパ
１１１４…油溝
１１１５…油溜め
１１１６…壁
１１１７…壁
１１２…第２面
１１２１…テーパ
１１２２…ランド
１１２３…テーパ
１１２４…油溝
１１２５…油溜め
１１３…内周面
１１４…外周面
１１５…切欠
１１９…孔
９…ギア装置
９１…ロングギア
９２…ショートギア
９３…シャフト
９４…シャフト
９４１…油孔
９５…ハウジング
９６…軸受
９６１…ころ
９６２…保持器
９７…スペーサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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