(57)【要約】【課題】ころをポケット内で適切に保持可能な保持器を採用することにより、ころとポケットとの接触部分に生じる摩耗を緩和したスラストころ軸受を提供する。【解決手段】スラストころ軸受１１は、円筒形状の側面に転動面を有する複数のころと、中央に穴が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケット１７を有する保持器１３とを備える。ポケット１７は、ころの転動面に対面する壁面に複数の抜け止め部１７ａ，１７ｂと、隣接する抜け止め部１７ａ，１７ｂの間に複数の案内部１７ｃとを有する。そして、ポケット１７の径方向外側の壁面から２箇所の案内部１７ｃのうちの径方向外側に位置する案内部１７ｃまでの距離をＬ１、ポケット１７の径方向内側の壁面から２箇所の案内部１７ｃのうちの径方向内側に位置する案内部１７ｃまでの距離をＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ３を満たす。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の側面に転動面を有する複数のころと、
中央に穴が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケットを有する保持器とを備え、
前記ポケットは、前記ころの転動面に対面する壁面に前記ころの前記ポケットからの脱落を防止する複数の抜け止め部と、隣接する前記抜け止め部の間に前記ころの転動面を案内する複数の案内部とを有し、
前記ポケットの径方向外側の壁面から前記複数の案内部のうちの径方向外側に位置する案内部までの距離をＬ１、
前記ポケットの径方向内側の壁面から前記複数の案内部のうちの径方向内側に位置する案内部までの距離をＬ３とすると、
Ｌ１＞Ｌ３
を満たす、スラストころ軸受。
【請求項２】
前記抜け止め部は、
前記保持器の厚み方向一方側に偏在して前記ころの軸方向一方側への脱落を防止する第１抜け止め部と、
前記保持器の厚み方向他方側に偏在して前記ころの軸方向他方側への脱落を防止する第２抜け止め部とを含み、
前記案内部は、前記第１抜け止め部と前記第２抜け止め部との間に所定角度傾斜して配置されている、請求項１に記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記保持器は、鋼板材料で形成されている、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
前記ころの端面は、ＪＩＳに規定された記号Ｆの形状である、請求項１〜３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】
この発明は、スラストころ軸受、特にカーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用されるスラストころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に採用される従来のスラストころ軸受１０１は、例えば、特開２００３−８３３３３号公報（特許文献１）に記載されている。図７を参照して、同公報に記載されているスラストころ軸受１０１は、複数のころ１０２と、複数のころを軸線方向に挟持する軌道輪１０３と、複数のころ１０２を保持する保持器１０４とを備える。
【０００３】
また、保持器１０４は、一対の環状部１０４ａ，１０４ｂと、環状部１０４ａ，１０４ｂの間に形成される複数の柱部１０４ｃとを有し、隣接する柱部１０４ｃの間にころ１０２を収容するポケット部１０４ｄが設けられている。ポケット部１０４ｄを形成する柱部１０４ｃは、略Ｍ字型に折り曲げられ、保持器１０４の厚み方向一方側および他方側に偏在してころ１０２を保持する抜け止め部１０４ｅと、隣接する抜け止め部１０４ｅの間に配置されて、ころ１０２の転動面を案内する案内部１０４ｆとが設けられている。
【０００４】
ここで、従来のスラストころ軸受１０１に採用される保持器１０４においては、ポケット部１０４ｄの径方向外側の壁面から径方向外側に位置する案内部１０４ｆまでの距離をｌ１、ポケット部１０４ｄの径方向内側の壁面から径方向内側に位置する案内部１０４ｆまでの距離をｌ３とすると、ｌ１＝ｌ３に設定するのが一般的である。
【特許文献１】特開２００３−８３３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等は、小型化、高出力化が進んでおり、これらに組み込まれるスラストころ軸受にも高速化への対応が望まれている。一方、環境に配慮した低燃費化のために潤滑油量は削減され、かつ低粘度の潤滑油が使用されており、スラストころ軸受の使用条件は過酷の一途を辿っている。このため、軸受回転時にころの径方向外側を向く端面とポケット壁面との接触部分に生じる摩耗（ドリリング摩耗）が問題となっている。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、ころをポケット内で適切に保持可能な保持器を採用することにより、ころとポケットとの接触部分に生じる摩耗を緩和したスラスト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】
【０００７】
この発明に係るスラストころ軸受は、円筒形状の側面に転動面を有する複数のころと、中央に穴が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通してころを収容する複数のポケットを有する保持器とを備える。そして、ポケットは、ころの転動面に対面する壁面にころのポケットからの脱落を防止する複数の抜け止め部と、隣接する抜け止め部の間にころの転動面を案内する複数の案内部とを有し、ポケットの径方向外側の壁面から複数の案内部のうちの径方向外側に位置する案内部までの距離をＬ１、ポケットの径方向内側の壁面から複数の案内部のうちの径方向内側に位置する前記案内部までの距離をＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ３を満たす。
【０００８】
一実施形態として、抜け止め部は、保持器の厚み方向一方側に偏在してころの軸方向一方側への脱落を防止する第１抜け止め部と、保持器の厚み方向他方側に偏在してころの軸方向他方側への脱落を防止する第２抜け止め部とを含む。そして、案内部は、第１抜け止め部と第２抜け止め部との間に所定角度傾斜して配置されている。
【０００９】
上記構成のように、案内部を径方向内側に移動させたことにより、ころの径方向外側を向く端面の動きが自由になる。その結果、ポケットの径方向外側の端面との接触部分の発熱量が低下し、高速回転かつ希薄潤滑環境下において長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。
【００１０】
他の実施形態として、保持器は鋼板材料で形成されている。さらにこの発明は、アルミニウム合金製や樹脂製の保持器にも適用可能である。
【００１１】
他の実施形態として、ころの端面は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：Ｂ  １５０６）に規定される記号Ｆの形状である。さらにこの発明は、ＪＩＳに規定される記号Ａの端面形状等の端面に転動軸心方向に膨出した曲面を有するころにも適用可能である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ポケット内でのころの案内部を径方向内側に移動することにより、ころの径方向外側を向く端面の動きが自由になる。これにより、ころとポケットとの接触部分の発熱量が低下し、高速回転かつ希薄潤滑環境下においても長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１を説明する。なお、図１はこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受１１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３は図２のＰ部の拡大図である。
【００１４】
まず、図１を参照して、スラストころ軸受１１は、複数のころ（図示省略）と、隣接するころの間隔を保持する保持器１３とを備えるケージ＆ローラタイプの軸受であって、主にカーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等に使用される。
【００１５】
図２を参照して、保持器１３は、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、金属製の平板をプレス加工等によって折り曲げて形成されている。そして、穴１４の外周に沿って形成される内周鍔部１５と、保持器１３の外周に沿って形成される外周鍔部１８と、内周鍔部１５および外周鍔部１８の間にころを収容する複数のポケット１７が形成されて径方向に延在する柱部１６とを有する。
【００１６】
内周鍔部１５は、保持器１３の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成されている。また、内周鍔部１５の穴１４に対面する壁面は、回転軸に組み込まれたときに軸をガイドするガイド面１５ａとして機能する。
【００１７】
外周鍔部１８は、ポケット１７の径方向外側の壁面のさらに径方向外側に位置し、内周鍔部１５と同様に保持器１３の厚み方向一方側に向けて所定長さ折り曲げられた後、１８０°折り返して形成されている。
【００１８】
なお、この発明において、内周鍔部１５および外周鍔部１８は必須の構成要素ではないが、内周鍔部１５および外周鍔部１８を設けることによって、保持器１３の剛性が向上する。
【００１９】
柱部１６は、保持器１３の厚み方向に屈曲しながら径方向に延在し、厚み方向に貫通する複数のポケット１７が長手方向を径方向に向けて軸受回転軸線に対して放射状に配置されている。
【００２０】
ポケット１７は、ころの外形に沿う矩形形状であって、ポケット１７のころの転動面に対面する壁面は、ころのポケット１７からの脱落を防止する複数の抜け止め部１７ａ，１７ｂと、隣接する抜け止め部１７ａ，１７ｂの間にころの転動面を案内する複数の案内部１７ｃとを有する。
【００２１】
具体的には、ポケット１７の径方向中央部に保持器１３の厚み方向一方側に偏在してころの軸方向一方側への脱落を防止する第１抜け止め部１７ａと、径方向両端部の２箇所に保持器１３の厚み方向他方側に偏在してころの軸方向他方側への脱落を防止する第２抜け止め部１７ｂと、第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂの間の２箇所に所定角度傾斜して配置されている案内部１７ｃとが設けられている。
【００２２】
第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂは、ポケット１７の長手方向一方側の壁面から他方側の壁面に向かって突出し、ころの転動面と当接して、保持器１３の軸方向の変位を規制する。
【００２３】
さらに、図３を参照して、ポケット１７の径方向外側の壁面から２箇所の案内部１７ｃのうちの径方向外側に位置する案内部１７ｃまでの距離をＬ１、２箇所の案内部１７ｃの間の距離をＬ２、ポケット１７の径方向内側の壁面から２箇所の案内部１７ｃのうちの径方向内側に位置する案内部１７ｃまでの距離をＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ３を満たすように設定する。なお、上記の各距離は保持器１３の厚み方向中央部で測定したものである。すなわち、２箇所の第２抜け止め部１７ｂのうちの径方向外側に位置する第２抜け止め部１７ｂの長さを径方向内側に位置する第２抜け止め部１７ｂの長さより長く設定する。
【００２４】
上記構成のスラストころ軸受１１において、ころは、スラストころ軸受１１の回転に伴う遠心力によってポケット１７内を径方向外側に移動する。そこで、Ｌ１＞Ｌ３とすることによってころの径方向外側を向く端面の動きを自由にすることにより、ころとポケット１７との接触部分の発熱量が低下し、高速回転かつ希薄潤滑環境下においても長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。
【００２５】
また、保持器１３は、ポケット１７に第１および第２抜け止め部１７ａ，１７ｂを設けることによってころ案内となる。これにより、保持器１３の厚み方向の壁面と軌道面とが非接触となるので、軸受回転時のトルク損失を抑えることができると共に、保持器１３の厚み方向の壁面と軌道面との間の通油性が向上する。これにより、軸受回転時に生じる発熱量を低減することが可能となる。
【００２６】
なお、上記構成のスラストころ軸受１１は、鋼板を屈曲させて断面形状を略Ｗ形とした保持器を採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の形状とすることができる。例えば、図４および図５に示すような平板にポケット２７を形成した保持器２３であってもよい。
【００２７】
図４および図５を参照して、この発明の他の実施形態に係るスラストころ軸受２１を説明する。なお、図４はスラストころ軸受２１の平面図、図５は図４のＶ−Ｖにおける断面図である。また、スラストころ軸受２１の基本構成は、図１〜図３に示すスラストころ軸受１１と同様であるので、共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００２８】
図４および図５を参照して、スラストころ軸受２１は、複数のころ（図示省略）と、隣接するころの間隔を保持する保持器２３とを備える。保持器２３は、中央に穴１４が形成されている円板形状の部材であって、厚み方向に貫通する複数のポケット２７が長手方向を径方向に向けて軸受回転軸線に対して放射状に配置されている。
【００２９】
また、各ポケット２７のころの転動面に対面する壁面には、ころのポケット２７外への脱落を防止するころ止め部２７ａ，２７ｂと、隣接するころ止め部２７ａ，２７ｂの間にころの転動面を案内する２箇所の案内部２７ｃとを有する。さらに、ポケット２７の径方向外側の壁面から２箇所の案内部２７ｃのうちの径方向外側に位置する案内部２７ｃまでの距離をＬ１、ポケット２７の径方向内側の壁面から２箇所の案内部２７ｃのうちの径方向内側に位置する案内部２７ｃまでの距離をＬ３とすると、Ｌ１＞Ｌ３を満たすように設定されている。
【００３０】
この発明は、上記構成のような平板にポケット２７を形成した保持器２３を有するスラストころ軸受２１にも適用可能である。なお、このスラストころ軸受２１は、１枚の平板にポケットを形成するので、図１および図２に示す保持器１３と比較すると板厚を厚くする必要がある。一方、板厚を厚くすることにより、内周および外周鍔部を設けなくても十分な剛性を確保することができる。
【００３１】
なお、ころは、円筒形状の側面に転動面を有し、端面形状は、転動軸心方向に膨出した曲面であってもよいし、平面形状のいずれであってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。例えば、ＪＩＳ規格（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：Ｂ  １５０６）で規定されている記号Ａ、記号ＡＲ、および記号Ｆの形状などであってもよい。
【００３２】
また、上記の各実施形態における保持器１３，２３は、鋼板やアルミニウム合金をプレス加工して形成したものであってもよいし、樹脂材料を切削加工または射出成形したものであってもよい。
【００３３】
また、上記の各実施形態におけるポケット１７，２７には、軸方向中央部の１箇所に厚み方向一方側に偏在する第１抜け止め部１７ａ，２７ａと、軸方向両端部の２箇所に厚み方向他方側に偏在する第２抜け止め部１７ｂ，２７ｂとを設けた例を示したが、これに限ることなく、ころの脱落を防止可能な任意の配置とすることができる。
【００３４】
また、上記の各実施形態におけるスラストころ軸受は、ころと保持器とからなるケージ＆ローラタイプの軸受の例を示したが、これに限ることなく、軸方向の一方または両方を覆う軌道輪をさらに備えるものであってもよい。
【００３５】
さらに、上記の各実施形態におけるスラストころ軸受は、転動体として針状ころ、円筒ころ、または棒状ころ等、あらゆる形態のころを採用することができる。特に、針状ころを採用したスラスト針状ころ軸受は厚み方向寸法が小さいので、支持部分の軸方向寸法を削減するのに有効である。
【００３６】
次に、表１〜表４および図６を参照して、この発明の効果を確認するために行った試験について説明する。表１〜表３は効果確認試験に使用したスラストころ軸受の寸法等を規定した表、表４および図６は効果確認試験の結果を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【００４０】
まず、表１〜表３は、効果確認試験に使用したスラストころ軸受のころサイズ毎の、ポケット内での径方向外側の壁面から径方向外側に位置する案内部１７ｃまでの距離（Ｌ１）、２箇所に設けられた案内部１７ｃの間の距離（Ｌ２）、および径方向内側の壁面から径方向内側に位置する案内部１７ｃまでの距離を（Ｌ３）のポケット１７の径方向寸法に対する割合を規定したものである。
【００４１】
なお、表１はこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受であって、Ｌ１＞Ｌ３に設定したスラストころ軸受（本発明品）、表２は従来の一般的なスラストころ軸受であって、Ｌ１＝Ｌ３に設定したスラストころ軸受（従来品）、表３は表１に示すスラストころ軸受の比較例としてＬ１＜Ｌ３に設定したスラストころ軸受（比較品１）をそれぞれ示す。また、従来の一般的なスラストころ軸受（Ｌ１＝Ｌ３）であって、表２に対してＬ２を大きくしたスラストころ軸受（比較品２）についても試験を行った。
【００４２】
なお、試験に使用するスラストころ軸受は、表１〜表３のうちのころサイズがφ３．０（ｍｍ）×７．８（ｍｍ）のもの、および同サイズの比較品２である。また、試験条件としては、基本動定格荷重をＣ（ｋＮ）、軸受荷重をＰ（ｋＮ）とすると、Ｐ／Ｃ＝０．２の荷重を負荷した状態で、回転速度を１０００（ｒ／ｍｉｎ），３０００（ｒ／ｍｉｎ），５０００（ｒ／ｍｉｎ），７０００（ｒ／ｍｉｎ），９０００（ｒ／ｍｉｎ）と変化させた時の軸受近傍温度を測定した。さらに、潤滑剤としてはＡＴＦオイルを使用し、１００ｍｌ／ｍｉｎで強制循環とした。試験結果を表４および図６に示す。なお、表４の温度は、各軸受（本発明品、従来品、比較品１、比較品２）について上記の試験を１０回行い、その結果の平均値を示している。
【００４３】
【表４】
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【００４４】
表４および図６を参照して、３０００（ｒ／ｍｉｎ）以上の試験においては本発明品の軸受近傍温度が最も低く、Ｌ１＜Ｌ３に設定した比較例１の軸受近傍温度が最も高い。すなわち、案内部を径方向内側に移動させて、ころの径方向外側を向く端面の動きを自由にする程、ころとポケットとの接触部分の発熱量が低下することが確認された。
【００４５】
また、各回転速度域での軸受近傍温度の差（最高温度と最低温度との差）は、回転速度が１０００（ｒ／ｍｉｎ）での軸受近傍温度は１．８℃とほとんど差が無かったのに対し、３０００（ｒ／ｍｉｎ）では１０．７℃、５０００（ｒ／ｍｉｎ）では２３．１℃、７０００（ｒ／ｍｉｎ）では３７．５℃、９０００（ｒ／ｍｉｎ）では５５．７℃と、高速回転となるにつれて差が大きくなっている。すなわち、この発明は高速回転環境下でより有利な効果を奏することが確認された。
【００４６】
表１および表２を参照して、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受は、Ｌ１を従来のスラストころ軸受と比較して３．４％〜７．９％程度長く設定し、反対にＬ３を従来のスラストころ軸受と比較して３．４％〜７．９％程度短く設定する。これにより、案内部の位置を従来と比較して径方向内側に移動させることができる。
【００４７】
また、表１に示したこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受は、Ｌ１をＬ３の１．２７倍〜１．７２倍とし、効果確認試験で使用したスラストころ軸受においては１．３１倍程度としている。この数値が小さ過ぎる（Ｌ１≒Ｌ３）と、この発明の効果を得ることが難しい。一方、この数値が大き過ぎる（Ｌ１＞＞Ｌ３）と、ころのポケット内での挙動が不安定となる。
【００４８】
また、表１に示したこの発明の一実施形態に係るスラストころ軸受において、Ｌ２をポケットの径方向寸法に対して４０％〜４５％程度としたが、この数値が大きすぎると、Ｌ１を十分に大きくすることができず、この発明の効果を得ることが難しい。一方、この数値をこれ以上小さくすることは、抜け止め部の加工の観点から困難である。
【００４９】
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、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
この発明は、カーエアコン用コンプレッサ、オートマチックトランスミッション、マニュアルトランスミッション、およびハイブリッド自動車等の軸を支持するスラストころ軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図２のＰ部の拡大図であって、案内部の位置を示す図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係るスラストころ軸受用保持器の平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖにおける断面図である。
【図６】この発明の効果を確認するために実施した試験の結果を示す図である。
【図７】従来のスラストころ軸受を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１，２１，１０１  スラストころ軸受、１３，２３，１０４  保持器、１０４ａ，１０４ｂ  環状部、１０４ｃ  ポケット部、１０３  軌道輪、１４，２４  穴、１５  内周鍔部、１５ａ  ガイド面、１６  柱部、１７，２７  ポケット、１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ，１０４ｅ  抜け止め部、１７ｃ，２７ｃ，１０４ｆ  案内部、１８  外周鍔部、１０４ｃ  柱部、１０４ｄ  ポケット部。
【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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