(57)【要約】【課題】  低騒音および低振動特性において優れた性能を発揮す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の直径と、径方向の内側に位置する内側ころ２の直径との相互差が、２μｍ以下である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の径方向に複数のころを配置した複列スラスト針状ころ軸受において、
径方向の外側に位置する外側ころの直径と、径方向の内側に位置する内側ころの直径との相互差が２μｍ以下であることを特徴とする、複列スラスト針状ころ軸受。
【請求項２】
前記複数のころ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】
前記複数のころ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】
周方向に配置される複数の外側ころの直径の相互差が２μｍ以下であり、
周方向に配置される複数の内側ころの直径の相互差が２μｍ以下である、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。
【請求項５】
前記外側ころはＦ端面またはＡ端面を有し、前記内側ころはＦ端面またはＡ端面を有している、請求項１〜４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、ドリリング摩耗が生じにくく、かつ軸受音響を小さくするために、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、高出力化および高速化が進んでいる。それに伴い、これらの部位に使用されるスラスト針状ころ軸受の騒音や振動が大きくなりつつある。自動車の車内空間の静粛性や快適性が強く求められる近年においては、スラスト針状ころ軸受のさらなる低騒音化および低振動化が要望される。
【００１３】
この発明の目的は、低騒音および低振動特性において優れた性能を発揮す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】
【００１４】
この発明は、軸受の径方向に複数のころを配置した複列スラスト針状ころ軸受であって、径方向の外側に位置する外側ころの直径と、径方向の内側に位置する内側ころの直径との相互差が２μｍ以下であることを特徴とする。このような構成によれば、軸受の径方向の外側および内側に位置する外側ころおよび内側ころへの荷重負荷が均等になるので、外側ころおよび内側ころの挙動が安定し、軸受の低振動化および低騒音化を実現できる。
【００１５】
一つの実施形態では、複数のころを保持する保持器は、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、この複数のポケットの各々に外側ころおよび内側ころが収容されている。１個のポケット内に配置される内外ころの直径の相互差を２μｍ以下にすることにより、両ころへの荷重負荷を均等にすることができる。
【００１６】
他の実施形態では、複数のころを保持する保持器は、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、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。
【００１７】
好ましくは、周方向に配置される複数の外側ころの直径の相互差が２μｍ以下であり、周方向に配置される複数の内側ころの直径の相互差が２μｍ以下である。
【００１８】
ころの端面形状に注目すると、外側ころはＦ端面（平面）またはＡ端面（丸面）を有し、内側ころはＦ端面またはＡ端面を有している。したがって、外側ころの端面と内側ころの端面との組合せとして、Ｆ端面とＦ端面、Ａ端面とＡ端面、Ａ端面とＦ端面、Ｆ端面とＡ端面の４通りがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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の直径と、径方向の内側に位置する内側ころ２の直径との相互差が、２μｍ以下であるということである。内外ころの直径の相互差が２μｍ以下であれば、内外ころに作用する荷重負荷が均等になるので、ころの挙動が安定し、軸受を低振動及び低騒音とすることができる。
【００３０】
直径の相互差が２μｍ以下であるならば、内外のころのどちらが大きくても構わない。最良の状態は、内外のころの直径の相互差が０である。径方向に３個以上のころを配置する場合、径方向に配置したころ全体の直径の相互差を２μｍ以下とする。
【００３１】
周方向に配置された複数のころに関してのみ直径の相互差を厳しく管理したとしても、径方向に配置した内外ころの直径の相互差を厳しく管理しなければ、内外ころにおける片当たりが生じることになり、振動や音響が悪化し、それに伴い軸受の発熱、さらには軸受の短寿命化を招くおそれがある。
【００３２】
径方向に配置された複数のころの直径の相互差を２μｍ以下にすることに加えて、好ましくは、周方向に配置された複数のころの直径の相互差も２μｍ以下にする。
【００３３】
外側ころ３および内側ころ２の端面形状に注目すると、外側ころはＦ端面（平面）またはＡ端面（丸面）を有し、内側ころはＦ端面またはＡ端面を有している。したがって、外側ころの端面と内側ころの端面との組合せとして、以下の４通りがある。
【００３４】
（１）外側ころ３がＦ端面で、内側ころ２がＦ端面。
【００３５】
（２）外側ころ３がＦ端面で、内側ころ２がＡ端面。
【００３６】
（３）外側ころ３がＡ端面で、内側ころ２がＦ端面。
【００３７】
（４）外側ころ３がＡ端面で、内側ころ２がＡ端面。
【００３８】
外側ころ３および内側ころ２の長さに注目すると、通常は、両者を同じ長さにする。ただ、使用条件によって、両者の長さを異ならせる場合もある。具体的には、面圧が高くなる使用条件では、内側ころ２の長さを外側ころ３よりも長くすることがある。また、ころの滑りが大きくなる使用条件では、外側ころ３の長さを内側ころ２よりも長くすることがある。内外のころの長さを異ならせる場合でも、内外ころの直径の相互差は、２μｍ以下にしなければならない。
【００３９】
本件発明者は、内外のころの長さと、トルクとの関係を測定した。その結果は、次の通りである。
【００４０】
［試験条件］
回転速度：  １０００ｒ．ｐ．ｍ．
荷重：  ７０００Ｎ
潤滑油：スピンドル油
［試験結果］
内外のころ長さが同じ場合：３９Ｎ・ｃｍ
外側ころが長い場合：３５Ｎ・ｃｍ
内側ころが長い場合：４２Ｎ・ｃｍ
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。
【００４１】
なお、スラスト針状ころ軸受は、必ずしも固定側軌道輪および回転側軌道輪を有しておらず、組み込まれるべき部材の相手側に直接転走面を有する構造のものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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】
【００４３】
【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】
【００４４】
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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