(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の一対のレースと、該一対のレースの間に配置される複数のころと、該複数個のころを放射方向に配置する保持器とを具備するスラストころ軸受であって、
前記一対のレースのうちの一方のレースの前記ころが当接する面に、放射方向に対して所定の角度だけ傾斜した複数条のうねりが形成されてなることを特徴とするスラストころ軸受。
【請求項２】
前記複数のころの個数または前記複数のうねりの条数の一方または両方が奇数であることを特徴とする請求項１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（スラストニードル軸受を含む）、特に、耐久性に優れた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、たとえば、自動車のトランスミッション等の回転部分に装着され、回転軸に作用するスラスト荷重（軸方向の荷重）を支承するものであって、円環状の一対の軌道輪（以下「レース」と称す）と、該一対のレースの間に配置される複数のころと、該ころを放射状に配置する保持器と、を具備している。そして、一対のレースが相対的に回転するとき、ころは自転しながら公転する。
一方、各レースに相対的な回転がない状態、すなわち、一対のレースが互いに同期して回転するとき、ころは自転することなく、一対のレースに同期して公転している。
このとき、ころは一対のレースの同じ位置に当接したままスラスト力を支承するため、微少振動（たとえば、軸方向に垂直方向）等によって、かかる支承部の油膜が途切れて、金属接触が発生することがある。また、この様な現象は、軸受が回転せず停止した状態で同様に軸受に微少振動が負荷されている場合にも発生することがある。かかる金属接触は、いわゆるフレッチング摩耗の発生要因となり、スラストころ軸受の耐久性を低下させている。
そこで、かかる金属接触を防止するため、一対のレースが同期回転するとき、あるいは回転停止状態で微少振動が負荷されるとき、ころがレースの同じ位置に当接し続けないようにする発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３９３２２号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、一対のレースをそれぞれ重力によって半径方向に移動自在とし、それぞれの移動量に差を設けることにより、鉛直上部片面におけるころはレースの外周寄りの位置に当接し、一方、鉛直下部片面におけるころはレースの内周寄りの位置に当接するようにしたものである。そして、振動等によってかかる当接部に作用する円周方向の摩擦力（多少なりとも不均等になる）により、前記レースや保持器が少しずつとは言え回転する傾向になるとするものである。
【０００５】
このため、一対のレースが相対回転（同期しないで回転）するとき、前記一対のレースは、それぞれ一旦偏位した方向に偏位し続ける、あるいは、それぞれ勝手に偏位（外周側に寄ったり内周側に寄ったり）するため、ころの自転や公転が円滑でなくなるおそれがあるという問題があった。また、前記一対のレースのそれぞれの移動量を規制する手段を、一対のレースの双方に対してそれぞれ設ける必要が生じるため、製造コストが上昇するという問題があった。さらに、前記レースを略水平にして使用する場合には、前記レースの移動量に差がつかないため、所望の効果がえられないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、一対のレースが同期回転するとき、あるいは回転停止状態で微少振動が負荷されるときでも、振動によってころを自転および公転させ、ころの特定面がレースの同じ位置に当接し続けないようにすると共に、一対のレースが相対回転するときは、ころの円滑な自転や公転を保証し、さらに、簡素な構造であって、製造コストが安価で、設置姿勢の制約のない、スラストころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明のスラストころ軸受は、円環状の一対のレースと、該一対のレースの間に配置される複数のころと、該複数個のころを放射方向に配置する保持器とを具備するスラストころ軸受であって、
前記一対のレースのうちの一方のレースの前記ころが当接する面に、放射方向に対して所定の角度だけ傾斜した複数条のうねりが形成されてなることを特徴とする。
（２）また、前記複数のころの個数または前記複数のうねりの条数の一方または両方が奇数であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明のスラストころ軸受は以下のような効果を奏す。
（ｉ）ころがレールに形成されたうねりに斜めに当接するため、レースが半径方向に震動した際、ころは円周方向に回転（自転および公転）するから、ころの特定面がレースの同じ位置に当接し続けることがない。よって、油膜の途切れが防止され、耐久性が向上する。
（ｉｉ）また、ころの個数またはうねりの条数の一方または両方が奇数であるため、レースが半径方向に震動した際、それぞれのころに作用する回転力同士が打ち消しあうことがなく、ころはより確実に円周方向に回転（自転および公転）する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の実施形態に係るスラストころ軸受を示す模式図であって、（ａ）は側面視の断面図、（ｂ）は回転軸の垂直面の断面図である。
図１の（ａ）において、スラストころ軸受１００は、円環状の一対のレース１、４と、レース１、４の間に配置される複数のころ３と、ころ３を放射方向に配置する保持器（図示しない）とを有している。そして、レース１は一方の回転部材２００に、レース１は他方の回転部材３００にそれぞれ設置され、回転部材２００と回転部材３００との間の円滑な相対回転を保証している。なお、図中、一点鎖線９は該相対回転の回転軸を示している。そして、一方のレース１のころ３が当接する面に複数のうねり２が形成されている。
図１の（ｂ）において、うねり２は滑らかな山状（例えば略正弦曲線状）の突起であって、放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。このとき、うねり２の高さ「Ｈ」は、ころ３の製作誤差（たとえば、十ミクロン以下）を吸収すると共に、後述する「うねりの効果」を奏するようにするため、たとえば、数十ミクロン程度、あるいは、０．１ないし０．２ｍｍ程度に設定されている。
【００１０】
図２〜図４は、図１に示すスラストころ軸受のレース１の実施例を模式的に示す平面図である。
図２の（ａ）において、スラストころ軸受のレース１ａには、１５個のころ３ａが配置されるものであって（図中、放射方向に実線にて示す）、円周方向で等分に３箇所「うねり２ａ」が形成されている（図中、斜線にて示す）。このとき、うねり２ａは放射方向に対して所定の角度（α）だけ傾斜している。また、ころ３ａの個数（１５）がうねり２ａの条数（３）の整数倍（５倍）であるため、３条のうねり２ａは、いずれもころ３ａに同様の形態で（径方向で同じ距離において）当接している。さらに、うねり２ａの条数が奇数であるから、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）に、一対のうねり２ａが形成されることはない。
以下、うねりの条数が「ｊ条」で、配置されるころの個数が「ｋ個」であるレースを、便宜上「ｊ−ｋ型」と称呼する。すなわち、図２の（ａ）に示すレース１ａは「３−１５型」である。
【００１１】
図２の（ｂ）は「４−１５型」のレース１ｂを示している。このとき、うねり２ｂは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｂの個数がうねり２ｂの条数の整数倍になっていないため、４条のうねり２ｂは、それぞれころ３ｂに相違する形態で（径方向で異なる距離において）当接している。さらに、うねり２ｂの条数が偶数であるから、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）に、一対のうねり２ａが形成されているものの、ころ３ｂの個数が奇数であるため、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）における、うねり２ｂところ３ｂとの当接形態は相違している。
【００１２】
図２の（ｃ）は「５−１５型」のレース１ｃを示している。このとき、うねり２ｃは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｃの個数がうねり２ｃの条数の整数倍になっているため、５条のうねり２ｃは、それぞれころ３ｃに同様の形態で（径方向で異なる距離において）当接している。さらに、うねり２ｃの条数が奇数であるから、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）に、一対のうねり２ｃが形成されることはない。
【００１３】
図３の（ｄ）および（ｆ）は、「３−１６型」のレース１ｄおよび「５−１６型」のレース１ｆを示している。このとき、うねり２ｄ、４ｆは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｄ、３ｆの個数が偶数（１６、１６）であるのに対し、うねり２ｄ、４ｆの条数が奇数（３、５）であるため、うねり２ｄはころ３ｄに、うねり２ｆはころ３ｆに、それぞれ相違する形態で当接している。
【００１４】
図３の（ｅ）「４−１６型」のレース１ｅを示している。このとき、うねり２ｅは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｅの個数（１６）がうねり２ｅの条数（４）の整数倍（４倍）であるため、うねり２ｅは、いずれもころ３ｅに同様の形態で（径方向で同じ距離において）当接している。さらに、うねり２ｅの条数が偶数であるから、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）に、一対のうねり２ｅが形成されている。すなわち、円周方向に９０°間隔で同様の状態になっている。
【００１５】
図４の（ｇ）は「１６−８型」のレース１ｇを示している。このとき、うねり２ｇは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｇの個数（８）とうねり２ｇの条数（１６）とが、いずれも偶数で相互に整数倍の関係になっているため、円周方向で１８０°離れた位置（対向位置）において、一対のうねり２ｇが形成されると共に、対向位置における一対のうねり２ｇ同士は、ころ３ｇと同様の形態で当接している。
【００１６】
図４の（ｈ）および（ｉ）は、「１８−１２型」のレース１ｈおよび「１５−１２型」のレース１ｉを示している。このとき、うねり２ｈ、２ｉは放射方向に対して所定の角度だけ傾斜している。また、ころ３ｈ、３ｉの個数が偶数（１２、１２）であるものの、ころ３ｈ、３ｉの個数（１２、１２）とうねり２ｈ、２ｉの条数（１８、１５）とが相互に整数倍の関係になっていないため、うねり２ｈ、２ｉはころ３ｈ、３ｉに、それぞれ相違する形態で当接している。
なお、以上は実施例の一部を示すものであって、本発明はこれに限定するものではなく、うねり２の条数およびころ３の個数は何れであってもよい。
【００１７】
図５は本発明の実施形態に係るスラストころ軸受におけるころの自転を説明する模式図であって、（ａ）は（ｂ）および（ｃ）を捕捉するための一部の斜視図、（ｂ）は一方のレースが上向き（＋Ｙ方向）に移動した様子を示す平面図、（ｃ）は一方のレースが下向き（−Ｙ方向）に移動した様子を示す平面図である。
図５の（ａ）および（ｂ）において、スラストころ軸受１００には、放射方向に複数個のころ３が配置され、レース１のころ３が当接（転動）する面には、放射方向に対して所定の角度を有する山状の突条（図中、斜線にて表示する、前述のように「うねり」と称している）３が設けられている。なお、ころ３を円周方向に所定の間隔で配置する保持器の記載を省略している。
【００１８】
一方のレース１が、図中の上向き（＋Ｙ方向、白抜き矢印にて示す）に移動した際、ころ３は図中の下側の面における「位置Ａ］において、正確には弾性変形によって「位置Ａ」の周囲の所定範囲において、うねり２に当接する。
このとき、ころ３にはレース１の移動方向の「移動力Ｆ」が作用する。すなわち、ころ３にはその分力である外周側に向かう「軸心方向のスラスト力Ｔ」と、外周に向かって見たときに時計回りの「軸心廻りの回転力Ｒ」が作用する。しかしながら、ころ３は図示しない保持器によって放射方向に整列されているため、内周側（回転軸９に近い範囲）が所定距離だけ移動したとしても、外周側（回転軸９から遠い範囲）は、内周側よりもより多く移動する必要がある。すなわち、ころ３は内周側においてうねり２上を「主に転がる」ものの、外周側ではうねり２上を「主に滑る」ことになる。
そうすると、ころ３の該移動しようとする力によって、図示しない保持器は図中、反時計回りに公転する力（矢印にて示す）を受けることになる。
【００１９】
図５の（ｃ）において、一方のレース１が、図中の下向き（−Ｙ方向、白抜き矢印にて示す）に移動した際、ころ３は図中の下側の面における「位置Ｂ］において、正確には弾性変形によって「位置Ｂ」の周囲の所定範囲において、うねり２に当接する。
このとき、ころ３には前述と同様に、レース１の移動方向の「移動力Ｆ」が作用し、前述とは力の方向が逆になっって、内周側に向かう「軸心方向のスラスト力Ｔ」と、外周に向かって見たときに反時計回りの「軸心廻りの回転力Ｒ」が作用する。しかしながら、ころ３は図示しない保持器によって放射方向に整列されているため、外周側（回転軸９から遠い範囲）が所定距離だけ移動したとしても、内周側（回転軸９に近い範囲）は、外周側よりも移動量が少ない。このため、ころ３は外周側においてうねり２上を「主に転がる」ものの、内周側ではうねり２上を「主に滑る」ことになる。
【００２０】
図６は本発明の実施形態に係るスラストころ軸受におけるころの公転を説明する模式図である。図６は説明の便宜上、「３−１６型」を例にしているが、その他の型についてもころの公転態様は同様である。
図６において、３条のうねり２を便宜上「うねりＵ１、Ｕ２、Ｕ３」と称し、１６個のころ２を便宜上「ころＫ１、Ｋ２・・・Ｋ１６」と称す。すなわち、うねりＵ１はころＫ１に、うねりＵ２はころＫ７に、うねりＵ３はころＫ１２に、それぞれ当接している。まず、一方のレース１が、図中の上向き（＋Ｙ方向、白抜き矢印にて示す）に移動した際の、ころの公転について説明する。
【００２１】
ころＫ１には、「位置Ａ１」において回転力Ｒ１が作用するため、図示しない保持器を、回転軸９と位置Ａ１との距離に回転力Ｒ１を乗じた値に比例するモーメントＭ１（反時計回り）が作用することになる。同様に、ころＫ７には、「位置Ａ２」において回転力Ｒ２が作用するため、図示しない保持器を、回転軸９と位置Ａ２との距離に回転力Ｒ２を乗じた値に比例するモーメントＭ２（反時計回り）が作用することになる。同様に、ころＫ１２には、「位置Ａ３」において回転力Ｒ３が作用するため、図示しない保持器を、回転軸９と位置Ａ３との距離に回転力Ｒ３を乗じた値に比例するモーメントＭ３（時計回り）が作用することになる。
したがって、図示しない保持器は、モーメントＭ１（反時計回り）とモーメントＭ２（反時計回り）とモーメントＭ３（時計回り）とを合計したモーメント（「モーメントＡ」と仮称する）が作用して、公転することになる。
【００２２】
次に、一方のレース１が、図中の下向き（−Ｙ方向）に移動した際は、前述と反対方向（正確には方向が僅かに変動している）の力が作用することになる。このとき、前述の上向き（＋Ｙ方向）の移動によるスラスト力Ｔ１によって、ころＫ１とうねりＵ１との当接位置は「位置Ａ１」よりも外周側に移動しているため、移動後の位置Ａ１におけるモーメントはモーメントＭ１と異なったものになる。同様に、ころＫ７とうねりＵ２との当接位置は「位置Ａ２」よりも外周側に移動し、一方、ころＫ１２とうねりＵ３との当接位置は、「位置Ａ３」よりも内周側に移動している。
【００２３】
したがって、移動後の位置Ａ１、Ａ２およびＡ３におけるそれぞれのモーメントは、モーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３とは異なったものになるから、かかるモーメントを合計したモーメント（「モーメントＢ」と仮称する）は、前記モーメントＡと、反対方向で絶対値が等しい値になることはない。すなわち、前記モーメントＡと前記モーメントＢとが相殺されないから、図示しない保持器には一定方向のモーメントが繰り返し作用することになり公転する。よって、これと同時に、ころ３もまた公転する。このとき、スラスト軸受１００は、その姿勢に係わらず（レース１が水平または鉛直等に関わらず）、前記モーメントが発生している。
【００２４】
以上より、スラスト軸受１００は、一対のレース１、４が同期回転するとき、あるいは回転停止状態で微少振動が負荷されるときでも、振動によってころ３を自転および公転させ、ころ３の特定面がレース１、４の同じ位置に当接し続けることがない。一方、一対のレース１、４が相対回転するときは、ころ３は円滑に自転および公転をする。さらに、スラスト軸受１００は簡素な構造であるから、安価に製造することができる。
なお、通常、スラスト軸受１００が受ける振動は、必ずしも同一振幅の振動が繰り返されるものとは限らないから、この点からも、前記モーメントＡとモーメントＢとは相殺されない。
【００２５】
以上は、「３−１６型」を例にしているが、その他の型についても同様であって、それぞれのうねり２ところ３との当接位置においてそれぞれの大きさと方向のモーメントが作用し、かかるモーメントを合計したモーメントによって、保持器には一定方向の回転力が作用することになる。
なお、うねり２の条数ところ３の個数とが共に、偶数で、一方が他方の整数倍のときは、互いに円周方向で１８０°離れた位置（対向する位置）におけるモーメント同士が相殺する可能性があるため、うねり２の条数ところ３の個数とは何れも奇数であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は以上の構成であるから、各種スラストころ軸受およびスラストニードル軸受ととして広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るスラストころ軸受を示す模式図。
【図２】図１に示すスラストころ軸受のレース１の実施例を模式的に示す平面図。
【図３】図１に示すスラストころ軸受のレース１の実施例を模式的に示す平面図。
【図４】図１に示すスラストころ軸受のレース１の実施例を模式的に示す平面図。
【図５】図１に示すスラストころ軸受におけるころの自転を説明する模式図。
【図６】図１に示すスラストころ軸受におけるころの公転を説明する模式図。
【符号の説明】
【００２８】
１ レース
２ うねり
３ ころ
４ レース 
９ 回転軸
１００ スラスト軸受
２００ 回転部材
３００ 回転部材
【図１】
0004631709.tif 000002
【図２】
0004631709.tif 000003
【図３】
0004631709.tif 000004
【図４】
0004631709.tif 000005
【図５】
0004631709.tif 000006
【図６】
0004631709.tif 000007