(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の針状ころと、その各針状ころを軌道輪に沿わせて放射状に保持するための複数のポケットを有し、かつ、その各ポケットの外側および内側にそれぞれ隣接してフランジ部が屈曲形成された保持器を備えたスラスト針状ころ軸受において、
上記保持器の各ポケットは、上記外側のフランジ部の屈曲部を越えて当該外側のフランジ部にまで及んでいるとともに、上記各針状ころの両端面のうち、少なくとも上記保持器の外側のフランジ部に向く端面が中心部ほど突出した凸曲面によって構成され、当該端面はその凸曲面の中心部においてのみ上記保持器の外側のフランジ部に当接するように構成されていることを特徴とするスラスト針状ころ軸受。
【請求項２】
上記各針状ころの転動面が、その軸方向中心部の径が最大となるフルクラウニング形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のオートマチックトランスミッションやエアコンディショナ用の斜板式コンプレッサ等に用いられるスラスト針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のオートマチックトランスミッションやエアコンディショナ用の斜板式コンプレッサには、そのスラスト軸受とてしスラスト針状ころ軸受が用いられることが多い。このスラスト針状ころ軸受は、図５にその構成例を断面図で示すように、複数の針状ころ５１と、その各針状ころ５１の転走面５１ａが当接する軌道面５２ａを備えた軌道輪５２と、各針状ころ５１を保持する保持器５３によって構成される。
【０００３】
保持器５３は、薄い鋼板を素材として打ち抜き・プレス成形加工によって一体加工したものが多用されており、各針状ころ５１を軌道輪５２の軌道面５２ａに沿わせた状態で軸受中心Ｃを中心として放射状に配置するための複数のポケット５３ａが形成されているとともに、そのポケット５３ａの外側および内側に隣接するようにフランジ部５３ｂ，５３ｃが屈曲形成された形状を有しており、軌道輪５２に対しては、例えば軌道輪５２の内径部の折り曲げ部５２ｂに対して保持器５３の内径部に形成された折り曲げ部５３ｄが沿うように組み込まれる。
【０００４】
また、各ポケット５３ａの間に介在する柱部５３ｅは、略Ｍ字形（ハット形）に折り曲げられ、これによって柱部５３ｅが針状ころ５３の軸心を挟んで図中上下両側に位置して針状ころ５３を保持するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、自動車搭載部品については、燃費の改善を進めるべく、各装置における低フリクション化の要求が強くなる傾向にあり、軸受についても低トルク化を進めていく必要がある。
【０００６】
スラスト針状ころ軸受は、一般に、転がり軸受のなかでも摩擦係数、換言すれば回転トルクが大きい。その原因は、主として以下に示す二点が考えられる。
【０００７】
その一つは、各部材相互の摺動抵抗、なかでも、図６に示すように、回転時において針状ころ５１が遠心力により外側に移動したとき、針状ころ５１の外側端面５１ｂと保持器５３の外側フランジ部５３ｂとの間の摺動抵抗が大きいことにある。
【０００８】
他の一つは、針状ころ５１の差動すべり、つまり針状ころ５１の軸受外径側および内径側の周速差による進み遅れから生じるすべりとスキュー（転走方向に対する傾き、図７参照）によるすべりの発生である。このような原因から、スラスト針状ころ軸受は回転トルクの低減が難しいとされている。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、スラスト針状ころ軸受の低トルク化を達成し、ひいては自動車に搭載する部品の低フリクション化を達成して燃費を改善することのできるスラスト針状ころ軸受の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のスラスト針状ころ軸受は、複数の針状ころと、その各針状ころを軌道輪に沿わせて放射状に保持するための複数のポケットを有し、かつ、その各ポケットの外側および内側にそれぞれ隣接してフランジ部が屈曲形成された保持器を備えたスラスト針状ころ軸受において、上記保持器の各ポケットは、上記外側のフランジ部の屈曲部を越えて当該外側のフランジ部にまで及んでいるとともに、上記各針状ころの両端面のうち、少なくとも上記保持器の外側のフランジ部に向く端面が中心部ほど突出した凸曲面によって構成され、当該端面はその凸曲面の中心部においてのみ上記保持器の外側のフランジ部に当接するように構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１１】
ここで、本発明においては、上記各針状ころの転走面を、その軸方向中心部の径が最大となるフルクラウニング形状とすること（請求項２）が望ましい。
【００１２】
本発明は、スラスト針状ころ軸受の回転トルクを大きくする要因に着目し、その要因を分析して有効な対策を講じることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、図５に示した従来のスラスト針状ころ軸受において、針状ころ５１の外側端面と保持器５３の外側フランジ部５３ｂとの摺動抵抗が大きくなる原因は、図８に模式的に示すように、針状ころ５１の外側端面５１ａが、その自転中心から逸脱した部位において、保持器５３の外側フランジ部５３ｂと線状に接触するためである。そこで、請求項１に係る発明においては、針状ころの両端面のうち、少なくとも外側フランジ部に向く端面、つまり外側端面の形状を、中心部ほど突出した凸曲面とし、かつ、保持器の各ポケットを、外側のフランジ部の屈曲部を越えて当該外側のフランジ部にまで及ばせた構造とすることにより、針状ころの外側の凸曲面の中心部においてのみ保持器の外側フランジ部に当接するように構成する。これにより、軸受の回転時に遠心力によって針状ころが外側に移動てし保持器の外側フランジ部に当接したとき、針状ころの外側端面が、その自転中心において保持器の外側フランジ部に対して点状に接触する（図３参照）ことになり、これら両者間の摺動抵抗を大幅に低減させることができる。
【００１４】
また、図５に示した従来のスラスト針状ころ軸受において、針状ころの軸受内・外周側の周速差に起因する進み遅れやスキューの発生による軌道面との間のすべり摩擦抵抗が大きくなる原因は、従来の針状ころの転走面の形状が、両端部の僅かな領域のみ先端ほど小径となり、かつ、軸方向中心部所定領域が一定の径を有する直線的な形状のクラウニング、いわゆる台形クラウニング形状であるが故に、スキュー等によって針状ころが倒れてアライメントがなくなったときに、直線部が軌道面に対して線状に接触しているが故に大きなすべり抵抗を生じるためである。
【００１５】
従って、請求項２に係る発明のように、各針状ころの転走面を、その軸方向中心部の径が最大となるフルクラウニング形状、つまり転走面の軸方向中心部を最大径として両端部に向かうに従って曲線的に小径となる形状とすることによって、針状ころの軸受内・外周側の周速差に起因する進み遅れやスキューの発生に起因してアライメントがなくなっても、各針状ころは軌道輪の軌道面に対して常に点状に接触するため、軌道面に対するすべり抵抗を大幅に低減させることができ、請求項１に係る発明の構成に加えることで、回転トルクを大幅に低減させたスラスト針状ころ軸受が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸平行断面図である。
この例の基本的構成は図５に示したものと同等であって、複数の針状ころ１、その各針状ころ１の転走面１ａが当接する軌道面２ａを備えた軌道輪２、および各針状ころ１を保持する保持器３によって構成されている。
【００１７】
保持器３は、薄い鋼板を打ち抜き・プレス成形加工したものであって、各針状ころ１を軌道輪２の軌道面２ａに沿わせた状態で軸受中心Ｃを中心として放射状に配置するための複数のポケット３ａが形成されている。また、その各ポケット３ａの外側および内側に隣接するように、それぞれ外側フランジ部３ｂと内側フランジ部３ｃが屈曲形成されている。そして、この保持器３には、その内径部に折り曲げ部３ｄが形成されており、この折り曲げ部３ｄが軌道輪２の内径部の折り曲げ部２ｂに対して沿うように組み込まれている。
【００１８】
また、各ポケット３ａの間に介在する柱部３ｅは、従来のものと同様に略Ｍ字形に折り曲げられており、この柱部３ｅが針状ころ１の軸心を挟んで図中上下両側に位置することで、各針状ころ１がポケット３ａから離脱することなく保持される。
【００１９】
さて、この実施の形態における特徴は、各針状ころ１の両端面１ｂ，１ｃが外向きに凸の球面によって構成されている点と、保持器３の各ポケット３ａは、外側フランジ部３ｂの一部にまで及んでいる点、および、各針状ころ１の転走面１ａが、図２に縦倍率のみを拡大した模式図を示すように、軸方向中心ＣＮが最大径となる略太鼓状のフルクラウニング形状となっている点である。
【００２０】
以上の特徴的構成により、各針状ころ１は、遠心力等により軸受の外側に移動したとき、針状ころ１の外側端面１ｂの保持器３の外側フランジ部３ｂに対する接触位置は、図３に示すように、針状ころ１の自転中心上に位置する凸球面の中心部のみとなり、図８に示した従来の接触状態に比して、針状ころ１と保持器３との間のすべり摩擦抵抗が大幅に低減する。
【００２１】
また、針状ころ１の転走面１ａが直線部を有さないフルクラウニング形状となっているために、軌道面２ａに対しては常にほぼ点接触状態となるため、図７に示したような、いわゆるころ倒れ現象が生じたとき、従来の軌道面に対して線接触する場合に比して、そのすべり摩擦抵抗が大幅に低減する。
【００２２】
ここで、上記のように針状ころ１をその外側端面１ｂに形成されている凸球面の中心部においてのみ保持器３の外側フランジ部３ｂに接触させるためには、必ずしも以上の実施の形態のように保持器３のポケット３ａを外側フランジ部３ｂの一部にまで及ばせる必要はなく、図５に示した従来の保持器と同様に外側フランジ部３ｂから若干の距離を隔てた位置からポケット３を形成してもよいのであるが、その場合、針状ころ１の外側端面１ｂをその自転中心上に位置する凸球面の中心部においてのみ保持器３に接触させるためには、凸球面の曲率を大きくする必要がある。そこで本発明では、ポケット３ａを外側フランジ３ｂの一部にまで及ばせることで、針状ころ１の外側端面１ｂに形成されている凸球面の曲率を大きくすることなく、その中心部においてのみ外側フランジ部３ｂに接触させることを実現している。ちなみに、図５に示した従来の保持器構造、すなわちポケット５３ａを外側のフランジ部５３ｂにまで至らせずに当該フランジ部５３ｂを形成するための屈曲部の手前までとした場合には、図１の針状ころ１を用いても、その外側端面１ｂに形成されている凸球面の中心部からずれた位置で保持器に対して接触することになり、凸球面の中心部においてのみ保持器に接触することはない。なお、ポケット３ａを外側フランジ部３ｂの一部にまで及ばせる上記した実施の形態の構成は、ポケット３ａの打ち抜き工程の後にフランジ部３ｂ，３ｃの曲げ工程を行うことによって実現できる。
【００２３】
また、以上の実施の形態においては、針状ころ１の両端面を凸球面とした例を示したが、組立工程において針状ころ１に方向性が生じることを厭わなければ、保持器３の外側フランジ３ｂに向く端面、つまり外側端面１ｂのみを凸球面としてもよい。
【００２４】
次に、以上の本発明の実施の形態をの効果を確認すべく、図５に示した従来のスラスト針状ころ軸受である比較例とともに、実際に回転トルクを測定した実験結果について述べる。
【００２５】
図４はその実験装置の説明図である。この実験装置は、ベッド４１に上下動自在に支持された軸４２の上端部に支持台４３を取り付け、その支持台４３上に油圧で浮上して回転自在の試料台４４を配置し、その試料台４４の上面に被測定試料であるスラスト針状ころ軸受Ｗが装着される。このスラスト針状ころ軸受Ｗには、カップ状の治具４５を介して回転軸４６によって回転が与えられるようになっているとともに、前記した軸４２を介してリンク機構４７により所望のスラスト荷重が付与できるようになっている。そのスラスト荷重はロードセル４８によって計測され、また、スラスト針状ころ軸受Ｗの回転トルクは試料台４４を介してビーム型ロードセル４９によって計測されるように構成されている。
【００２６】
この実験装置を用いて、回転数およびスラスト荷重を種々に変化させて、上記した本発明の実施の形態で述べた構造を有する実施例と、前記図５に示した従来構造のスラスト針状ころ軸受である比較例の回転トルクを測定した。潤滑は、冷凍機油と灯油を１：９の割合で混合したものを用い、油温は室温、油量は２ｍｌ供給した。
【００２７】
スラスト荷重を９８〜４９０Ｎの間で三段階に変化させ、その各スラスト荷重下において回転数を１０００〜３０００ｒｐｍの間で同じく三段階で変化させて、これらの各条件下での回転トルクを測定した。測定結果を［表１］に示す。
【００２８】
この［表１］には、比較例の回転トルクの測定結果に対する実施例の回転トルクの測定結果の「比率」を併記している。また、「平均比率」の欄は、各スラスト荷重ごとの、各回転数における「比率」の平均値を表している。
【００２９】
【表１】
0004446143.tif 000002
【００３０】
この［表１］から明らかなように、本発明を適用した実施例の回転トルクは、従来品である比較例の回転トルクに対して、各スラスト荷重および各回転数の全平均において６０％に低減した。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保持器のポケットを、外側のフランジ部の屈曲部を越えて当該外側のフランジ部にまで及ばせるとともに、針状ころの両端面のうち、少なくとも外側のフランジ部に向く端面を、中心部ほど突出した凸曲面として、その凸曲面の中心部においてのみ保持器の外側フランジに当接するように構成しているので、軸受の回転時に各針状ころが遠心力により外側に移動した際、各針状ころはその自転中心において点状に保持器の外側フランジに接触することになり、針状ころの端面を平坦面とした従来のスラスト針状ころ軸受に比して、保持器に対する摺動抵抗を大幅に低減させることができ、回転トルクの低減を達成し、ひいては自動車の搭載部品の低フリクション化を達成して燃費を改善することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、針状ころの両端面のうち、少なくとも外側のフランジ部に向く端面を、中心部ほど突出した凸曲面として、その凸曲面の中心部においてのみ保持器の外側フランジに当接するように構成しているので、軸受の回転時に各針状ころが遠心力により外側に移動した際、各針状ころはその自転中心において点状に保持器の外側フランジに接触することになり、針状ころの端面を平坦面とした従来のスラスト針状ころ軸受に比して、保持器に対する摺動抵抗を大幅に低減させることができ、回転トルクを低減を達成し、ひいては自動車の搭載部品の低フリクション化を達成して燃費を改善することができる。
【００３３】
また、以上の構成に加えて、請求項２に係る発明のように、各針状ころの転走面を軸方向中心が最大径となるフルクラウニング形状とすることにより、内側と外側の周速差による進み遅れやスキューの発生時においても各針状ころは軌道面に対してほぼ線接触状態を維持するため、そのすべり摩擦抵抗を従来のものに比して大幅に低減させることができ、上記した効果をより一層確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における針状ころ１の転走面の形状の説明図で、縦倍率のみを拡大した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態における針状ころ１の外側端面１ｂの保持器３の外側フランジ部３ｂに対する接触位置の模式的説明図である。
【図４】本発明の実施例と従来のスラスト針状ころ軸受である比較例の回転トルクを測定するための実験装置の説明図である。
【図５】従来のスラスト針状ころ軸受の構成例を示す軸平行断面図である。
【図６】スラスト針状ころ軸受の回転時における遠心力により針状ころの外側端面が保持器の外側フランジ部に接触して発生する摺動摩擦の説明図である。
【図７】同じくスラスト針状ころ軸受の回転時に発生する針状ころのスキューの説明図である。
【図８】図５に示した従来のスラスト針状ころ軸受における針状ころの外側端面の保持器に対する接触状態の説明図である。
【符号の説明】
１  針状ころ
１ａ  転走面
１ｂ  外側端面
２  軌道輪
２ａ  軌道面
３  保持器
３ａ  ポケット
３ｂ  外側フランジ部
３ｃ  内側フランジ部
３ｄ  折り曲げ部
３ｅ  柱部
Ｃ  軸受中心
ＣＮ  針状ころの軸方向中心
【図１】
0004446143.tif 000003
【図２】
0004446143.tif 000004
【図３】
0004446143.tif 000005
【図４】
0004446143.tif 000006
【図５】
0004446143.tif 000007
【図６】
0004446143.tif 000008
【図７】
0004446143.tif 000009
【図８】
0004446143.tif 000010