(57)【要約】【課題】軸受機能を向上することができるころを提供する。【解決手段】ころ１１の外径面１３に設けられたフルクラウニングは、第一のクラウニング１４ａと、第二のクラウニング１４ｂと、第三のクラウニング１４ｃとを含む。ころ１１の転動軸心方向の長さがころ１１の径方向の長さの２倍以下である場合には、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における第一のクラウニング１４ａの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における第二のクラウニング１４ｂの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、ころ１１の端面１２ａからころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における第三のクラウニング１４ｃの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。【選択図】図１
2007327596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面にフルクラウニングが設けられたころであって、
前記フルクラウニングは、前記ころの転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニングと、前記第一のクラウニングに連なるように前記第一のクラウニングの両端面側に設けられる第二のクラウニングと、前記第二のクラウニングに連なるように前記第二のクラウニングの両端面側に設けられる第三のクラウニングとを含み、
前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍以下である場合には、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における前記第一のクラウニングの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における前記第二のクラウニングの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における前記第三のクラウニングの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０であり、
前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの２２％の位置における前記第一のクラウニングの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１６％の位置における前記第二のクラウニングの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０であり、前記ころの両端面から前記ころの転動軸心方向の長さの１２％の位置における前記第三のクラウニングの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である、ころ。
【請求項２】
一方の端面から前記ころの外径面の頂点までの前記ころの転動軸心方向の長さをａとし、他方の端面から前記ころの外径面の頂点までの前記ころの転動軸心方向の長さをｂとすると、
前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍以下である場合には、その長さの差｜ａ−ｂ｜の値が、前記ころの転動軸心方向の長さの４％以下であり、
前記ころの転動軸心方向の長さが前記ころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、その長さの差｜ａ−ｂ｜の値が、前記ころの転動軸心方向の長さの３％以下である、請求項１に記載のころ。
【請求項３】
前記第一、第二および第三のクラウニングが設けられた部分での前記ころの真円度は、それぞれ１．５μｍ以下である、請求項１または２に記載のころ。
【請求項４】
一方の端面側に設けられたクラウニングと、他方の端面側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のころ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のころと、保持器とを備え、スラスト荷重を支持する、スラストころ軸受。
【請求項６】
前記保持器は、円板状であって、前記ころを保持する複数のポケットを有し、外周側の鍔部が回転軸方向に折り曲げられており、
前記外周側の鍔部の内周側の面は、前記ポケットの外周側の壁面を形成しており、
前記ポケットの外周側の壁面は、しごき加工された面である、請求項５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、ころおよびスラストころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸を支持するころ軸受において、スラスト荷重が負荷される場合には、スラストころ軸受が使用される。カーエアコン用コンプレッサや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及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は、近年の省燃費化や小型化、高出力化の要求により、高速回転、希薄潤滑環境等、過酷な使用環境下でも使用に耐えうる特性が要求される。過酷な使用環境に耐えうるスラストころ軸受が、特許３６０４４５８（特許文献１）や特許３６６１１３３（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特許３６０４４５８（段落番号００１８、図３）
【特許文献２】特許３６６１１３３（段落番号００２０〜００２１、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１によると、スラストころ軸受は、ころおよびレース（軌道輪）を有する。ころの転動軸心方向の外周面には、曲率の異なる第一および第二のクラウニングが設けられている。こうすることにより、軌道輪の撓みに応じて、接触面圧を小さくし、過大負荷の発生を抑制して、軸受機能の安定化および寿命の向上を図っている。しかし、ころの径方向の長さところの転動軸心方向の長さとの関係が不明であり、ころのサイズに応じて、最適なクラウニングを形成することができない。
【０００４】
ここで、特許文献２に開示のスラスト針状ころ軸受に含まれるころは、ころの径方向の長さところの転動軸心方向の長さの比が１．２〜２．０であって、軌道面との接触長さがころの転動軸心方向の長さの３／４以下となるようにクラウニングが設けられている。こうすることにより、ころの姿勢を安定させ、寿命の向上等を図ることにしている。
【０００５】
しかし、ころに設けられるクラウニングは部分クラウニングであり、ころの転動軸心方向にクラウニングが設けられていない部分もある。そうすると、上記した過酷な使用環境下において、種々の不具合を生じるおそれがある。
【０００６】
この発明の目的は、軸受機能を向上することができるころを提供することである。
【０００７】
この発明の他の目的は、軸受機能を向上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】
【０００８】
この発明に係るころは、外径面にフルクラウニングが設けられている。フルクラウニングは、ころの転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニングと、第一のクラウニングに連なるように第一のクラウニングの両端面側に設けられる第二のクラウニングと、第二のクラウニングに連なるように第二のクラウニングの両端面側に設けられる第三のクラウニングとを含む。ここで、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下である場合には、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの３２％の位置における第一のクラウニングの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの２３％の位置における第二のクラウニングの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１５％の位置における第三のクラウニングの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。また、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの２２％の位置における第一のクラウニングの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１６％の位置における第二のクラウニングの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０であり、ころの両端面からころの転動軸心方向の長さの１２％の位置における第三のクラウニングの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である。
【０００９】
このようなころは、サイズに応じて、負荷される荷重を適切に受けることができる。具体的には、ころの転動軸心方向の長さところの径方向の長さの比に応じて、比較的小さな荷重を受ける場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニングで荷重を受けることができる。また、比較的大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが小さい場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニングおよびやや大きい曲率半径の第二のクラウニングで荷重を受けることができる。さらに大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが大きい場合には、大きい曲率半径の第一のクラウニング、やや大きい曲率半径の第二のクラウニングおよび小さい曲率半径の第三のクラウニングで荷重を受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる各クラウニングで適切に荷重を受けることができる。したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減等を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。
【００１０】
好ましくは、一方の端面からころの外径面の頂点までのころの転動軸心方向の長さをａとし、他方の端面からころの外径面の頂点までのころの転動軸心方向の長さをｂとすると、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下である場合には、その長さの差｜ａ−ｂ｜の値が、ころの転動軸心方向の長さの４％以下であり、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満である場合には、その長さの差｜ａ−ｂ｜の値が、ころの転動軸心方向の長さの３％以下である。こうすることにより、双方の端面側に設けられた左右のクラウニングに対し、負荷された荷重をほぼ均等に分配して受けることができ、ころの挙動を安定させることができる。
【００１１】
さらに好ましくは、第一、第二および第三のクラウニングが設けられた部分でのころの真円度は、それぞれ１．５μｍ以下である。また、一方の端面側に設けられたクラウニングと、他方の端面側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下である。このように構成することにより、さらに軸受機能の向上を図ることができる。
【００１２】
この発明の他の局面においては、スラストころ軸受は、上記したいずれかのころと、保持器とを備え、スラスト荷重を支持する。このようなスラストころ軸受は、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減等を図ることができる。
【００１３】
好ましくは、保持器は、円板状であって、ころを保持する複数のポケットを有し、外周側の鍔部が回転軸方向に折り曲げられている。外周側の鍔部の内周側の面は、ポケットの外周側の壁面を形成しており、ポケットの外周側の壁面は、しごき加工された面である。こうすることにより、ころの外周側の端面と、ポケットの外周側の壁面とが当接する際に、しごき加工された面で当接することになる。しごき加工された面は、平滑であり、面粗度が良好であるため、ドリリング摩耗を抑制することができる。したがって、長期間ころを安定して保持することができ、スラストころ軸受の長寿命を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
このようなころは、サイズに応じて、負荷される荷重を適切に受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる各クラウニングで適切に荷重を受けることができる。したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。
【００１５】
また、この発明に係るスラストころ軸受によれば、寿命や静粛性の向上を図ることができると共に、トルクの軽減も図ることができ、軸受機能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施形態に係るころの形状について説明する。図１は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であるころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図である。ころ１１の転動軸心方向の長さＬｗは、ころ１１の径方向の長さＤｗの２倍以下である。すなわち、Ｌｗ／Ｄｗ≦２の関係を有する。
【００１７】
図１を参照して、ころ１１は、転動軸心方向の両端に位置する両端面１２ａ、１２ｂと、転動面となる外径面１３を有する。ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂは、Ｆ端面、すなわち、平らな端面である。
【００１８】
外径面１３には、フルクラウニングが設けられている。フルクラウニングとは、ころ１１の面取り部を除いた転動軸心方向の全域に対して、クラウニングが設けられた形状をいう。フルクラウニングは、ころ１１の転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニング１４ａと、第一のクラウニング１４ａに連なるように第一のクラウニング１４ａの両端面１２ａ、１２ｂ側に設けられる第二のクラウニング１４ｂと、第二のクラウニング１４ｂに連なるように第二のクラウニング１４ｂの両端面１２ａ、１２ｂ側に設けられる第三のクラウニング１４ｃとを含む。すなわち、第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃは、滑らかに連なるように設けられている。
【００１９】
ここで、ころの転動軸心方向の長さＬｗの３２％を長さＬ１とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ１の位置における第一のクラウニング１４ａの曲率半径Ｒ１は、Ｒ５５１〜Ｒ１０００である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第一のクラウニング１４ａは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの３２％の位置における曲率半径Ｒ１が、Ｒ５５１〜Ｒ１０００となるように設けられている。
【００２０】
また、ころの転動軸心方向の長さＬｗの２３％を長さＬ２とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ２の位置における第二のクラウニング１４ｂの曲率半径Ｒ２は、Ｒ３２１〜Ｒ５５０である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第二のクラウニング１４ｂは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの２３％の位置における曲率半径Ｒ２が、Ｒ３２１〜Ｒ５５０となるように設けられている。
【００２１】
また、ころの転動軸心方向の長さＬｗの１５％を長さＬ３とすると、ころ１１の一方の端面１２ａからＬ３の位置における第三のクラウニング１４ｃの曲率半径Ｒ３は、Ｒ２００〜Ｒ３２０である。他方の端面１２ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第三のクラウニング１４ｃは、ころ１１の両端面１２ａ、１２ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗの１５％の位置における曲率半径Ｒ３が、Ｒ２００〜Ｒ３２０となるように設けられている。
【００２２】
このように構成することにより、ころ１１は、負荷される荷重を適切に受けることができる。具体的には、比較的小さな荷重を受ける場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａで荷重を受けることができる。また、比較的大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが小さい場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａおよびやや大きい曲率半径Ｒ２の第二のクラウニング１４ｂで荷重を受けることができる。さらに大きな荷重や、軸受取付座面の撓みや傾きが大きい場合には、大きい曲率半径Ｒ１の第一のクラウニング１４ａ、やや大きい曲率半径Ｒ２の第二のクラウニング１４ｂおよび小さい曲率半径Ｒ３の第三のクラウニング１４ｃで荷重を受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃで適切に荷重を受けることができる。したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。
【００２３】
ここで、一方の端面１２ａからころ１１の外径面１３の頂点１５までのころ１１の転動軸心方向の長さをａとし、他方の端面１２ｂからころ１１の外径面１３の頂点１５までのころ１１の転動軸心方向の長さをｂとすると、その長さの差｜ａ−ｂ｜を、ころの転動軸心方向の長さＬｗの４％以下とする。こうすることにより、双方の端面１２ａ、１２ｂ側に設けられた左右の第一、第二および第三のクラウニング１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対し、ころ１１に負荷された荷重をほぼ均等に分配して受けることができる。したがって、ころ１１の挙動を安定させることができる。
【００２４】
また、第一、第二および第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃが設けられた部分でのころ１１の真円度を、それぞれ１．５μｍ以下とすることが好ましい。さらに、一方の端面１２ａ側に設けられたクラウニングと、他方の端面１２ｂ側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下とすることが好ましい。このように構成することにより、さらに軸受機能の向上を図ることができる。なお、クラウニング量とは、ころ１１の外径面１３の頂点１５において、ころ１１の転動軸心と平行に仮想の直線を引き、その仮想直線から上記した左右の第一〜第三のクラウニング１４ａ〜１４ｃまでのＬ１、Ｌ２、Ｌ３の位置におけるそれぞれの最短の長さをいう。
【００２５】
図２は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満のころを、ころの転動軸心を含む平面で切断した場合のころの一部を示す断面図であり、図１に対応する。ころ１６の転動軸心方向の長さＬｗ’は、ころ１６の径方向の長さＤｗ’の２倍よりも長く３倍未満である。すなわち、２＜Ｌｗ’／Ｄｗ’＜３の関係を有する。
【００２６】
図２を参照して、上記したころ１１と同様、ころ１６の外径面１８には、フルクラウニングが設けられている。フルクラウニングは、ころ１６の転動軸心方向の中央に設けられる第一のクラウニング１９ａと、第一のクラウニング１９ａに連なるように第一のクラウニング１９ａの両端面１７ａ、１７ｂ側に設けられる第二のクラウニング１９ｂと、第二のクラウニング１９ｂに連なるように第二のクラウニング１９ｂの両端面１７ａ、１７ｂ側に設けられる第三のクラウニング１９ｃとを含む。第一〜第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃは、滑らかに連なるように設けられている。
【００２７】
ここで、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の２２％を長さＬ４とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ４の位置における第一のクラウニング１９ａの曲率半径Ｒ４は、Ｒ５６１〜Ｒ６７０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第一のクラウニング１９ａは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の２２％の位置における曲率半径Ｒ４が、Ｒ５６１〜Ｒ６７０となるように設けられている。
【００２８】
また、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１６％を長さＬ５とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ５の位置における第二のクラウニング１９ｂの曲率半径Ｒ５は、Ｒ４２１〜Ｒ５６０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第二のクラウニング１９ｂは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１６％の位置における曲率半径Ｒ５が、Ｒ４２１〜Ｒ５６０となるように設けられている。
【００２９】
また、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１２％を長さＬ６とすると、ころ１６の一方の端面１７ａからＬ６の位置における第三のクラウニング１９ｃの曲率半径Ｒ６は、Ｒ３１０〜Ｒ４２０である。他方の端面１７ｂ側においても同じ構成である。すなわち、第三のクラウニング１９ｃは、ころ１６の両端面１７ａ、１７ｂからころの転動軸心方向の長さＬｗ’の１２％の位置における曲率半径Ｒ６が、Ｒ３１０〜Ｒ４２０となるように設けられている。
【００３０】
このように構成することにより、上記したころ１１と同様に、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍よりも長く３倍未満であるころ１６は、負荷される荷重を適切に受けることができる。そうすると、様々な荷重負荷条件に対して、曲率半径の異なる第一〜第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃで適切に荷重を受けることができる。したがって、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減を図ることができ、軸受機能を向上させることができる。
【００３１】
また、一方の端面１７ａからころ１６の外径面１８の頂点２０までのころ１６の転動軸心方向の長さをａ’とし、他方の端面１７ｂからころ１６の外径面１８の頂点２０までのころ１６の転動軸心方向の長さをｂ’とすると、その長さの差｜ａ’−ｂ’｜を、ころの転動軸心方向の長さＬｗ’の３％以下とする。こうすることにより、双方の端面１７ａ、１７ｂ側に設けられた左右のクラウニングに対し、ころ１６に負荷された荷重をほぼ均等に分配して受けることができる。したがって、ころ１６の挙動を安定させることができる。
【００３２】
また、この場合も同様に、第一、第二および第三のクラウニング１９ａ〜１９ｃが設けられた部分でのころ１６の真円度を、それぞれ１．５μｍ以下とすることが好ましい。さらに、一方の端面１７ａ側に設けられたクラウニングと、他方の端面１７ｂ側に設けられたクラウニングとのクラウニング量の差は、１μｍ以下とすることが好ましい。
【００３３】
このようにして、ころ１１、１６のサイズに応じて、寿命や静粛性の向上、トルクの軽減を図ることができるため、サイズに応じて、軸受機能を向上させることができる。
【００３４】
なお、上記したころ１１、１６は、浸炭窒化処理を行うことにより、長寿命等を実現することができる。ころ１１、１６を８４０℃で２〜３時間浸炭窒化処理し、２３０℃で焼戻した後、上記したようにころ１１、１６にフルクラウニングを設ける。こうすることにより、ころ１１、１６の表層（表面から０．０５ｍｍまで）における残留オーステナイト量を、全体の１５％〜３５％とすることができる。したがって、強度や靭性等を向上させることができ、さらに軸受機能を向上させることができる。
【００３５】
ここで、上記した構成のころを含むスラストころ軸受と、従来のころを含むスラストころ軸受との寿命試験、音響試験およびトルク試験を行った。表１および表２は、発明品１、２と比較品１〜８の構成を示す。表１において示す発明品１および比較品１〜４は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であるころである。また、表２において示す発明品２および比較品５〜８は、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満であるころである。なお、以下の評価試験に関して、用いた軸受サイズについては、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下の場合は、内径φ４１ｍｍ×外径φ５５．６ｍｍ×幅（ころの径方向の長さ）３ｍｍとし、ころの本数を３２本とする。また、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満の場合は、内径φ４１ｍｍ×外径φ６０．４ｍｍ×幅（ころの径方向の長さ）３ｍｍとし、ころの本数を３２本とする。なお、以下の表中、「ころ長さ」とは、「ころの転動軸心方向の長さ」を示す。
【００３６】
【表１】
2007327596.tif 000003
【００３７】
【表２】
2007327596.tif 000004
【００３８】
次に、寿命試験の試験条件を表３に、試験結果を表４および表５に示す。なお、寿命試験の試験結果については、発明品１、２の寿命を１とした寿命比で示している。
【００３９】
【表３】
2007327596.tif 000005
【００４０】
【表４】
2007327596.tif 000006
【００４１】
【表５】
2007327596.tif 000007
【００４２】
表１〜表５を参照して、発明品１と比較品１、発明品２と比較品５とを比較すると、比較品１の寿命は、０．７１、比較品５の寿命は、０．６４であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品１、５は、発明品１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれているため、ころの挙動が安定しない。そうすると、ころがスキューしやすくなり、ころの滑りが生じてしまう。したがって、油膜切れを引き起こし、金属接触となって接触部が発熱し、表面損傷や表面起点型の剥離が発生したためである。
【００４３】
発明品１と比較品２、発明品２と比較品６とを比較すると、比較品２の寿命は、０．８３、比較品６の寿命は、０．８８であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品２、６は、発明品１、２に対して、各クラウニングの真円度の値が大きい。各クラウニングの真円度の値が大きいと、ころの転動方向の回転が不安定となる。したがって、ころの挙動が安定せず、円滑に回転することができないためである。また、局部的に接触している部分が増加するため、局部的に接触面圧が高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。
【００４４】
発明品１と比較品３、発明品２と比較品７とを比較すると、比較品３の寿命は、０．３６、比較品７の寿命は、０．２９であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品３、７は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定となり、さらに、全体的に接触面圧が高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。
【００４５】
発明品１と比較品４、発明品２と比較品８とを比較すると、比較品４の寿命は、０．２２、比較品８の寿命は、０．１４であり、いずれも寿命が短くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品４、８は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。そうすると、全体的に接触面圧が低くなるが、エッジロードが発生する。したがって、局部的に接触面圧は高くなり、内部起点型の剥離が発生したためである。また、スキューにより、ころの滑りが発生しやすくなる。したがって、油膜切れを引き起こし、金属接触となって接触部が発熱し、表面損傷や表面起点型の剥離が発生したためである。
【００４６】
上記より、比較例１〜４に対して発明品１の方が寿命が長く、比較例５〜８に対して、発明品２の方が寿命が長い。
【００４７】
次に、音響試験の試験条件を表６に、試験結果を表７および表８に示す。また、音響試験の試験結果については、音響値は、試験回数を１０回とした場合の平均値である。
【００４８】
【表６】
2007327596.tif 000008
【００４９】
【表７】
2007327596.tif 000009
【００５０】
【表８】
2007327596.tif 000010
【００５１】
表６〜表８を参照して、発明品１と比較品１、発明品２と比較品５とを比較すると、発明品１の音響値は、６５．２ｄＢＡであるのに対して、比較品１の音響値は、７２．６ｄＢＡであり、発明品２の音響値は、６６．０ｄＢＡであるのに対して、比較品５の音響値は、７２．３ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品１、５は、発明品１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれている。したがって、ころの挙動が安定しないためである。
【００５２】
発明品１と比較品２、発明品２と比較品６とを比較すると、比較品２の音響値は、７６．２ｄＢＡ、比較品６の音響値は、７７．４ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品２、６は、発明品１、２に対して、各クラウニングの真円度の値が大きい。各クラウニングの真円度の値が大きいと、ころの転動方向の回転が不安定となる。したがって、ころの挙動が安定せず、円滑に回転することができないためである。
【００５３】
発明品１と比較品３、発明品２と比較品７とを比較すると、比較品３の音響値は、７１．９ｄＢＡ、比較品７の音響値は、７１．０ｄＢＡであり、いずれも音響値が高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品３、７は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定であるためである。
【００５４】
発明品１と比較品４、発明品２と比較品８とを比較すると、比較品４の音響値は、６５．３ｄＢＡ、比較品８の音響値は、６６．０ｄＢＡであり、いずれも発明品１、２と同程度である。これには、以下の理由が考えられる。比較品４、８は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。したがって、ころの挙動が安定しているためである。
【００５５】
上記より、比較例１〜３に対して、発明品１の音響値の方が低く、比較例５〜７に対して、発明品２の音響値の方が低い。
【００５６】
次に、トルク試験の試験条件を表９に、試験結果を表１０および表１１に示す。また、トルク試験の試験結果については、発明品１、２の回転トルクを１とした回転トルク比で示している。また、比較品９として、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍以下であって、部分クラウニングが設けられた部分クラウニングころ、比較品１０として、ころの転動軸心方向の長さがころの径方向の長さの２倍より長く３倍未満であって、部分クラウニングが設けられた部分クラウニングころを示している。
【００５７】
【表９】
2007327596.tif 000011
【００５８】
【表１０】
2007327596.tif 000012
【００５９】
【表１１】
2007327596.tif 000013
【００６０】
表９〜表１１を参照して、発明品１と比較品１、発明品２と比較品５とを比較すると、比較品１の回転トルクは、１．４、比較品５の回転トルクは、１．４であり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品１、５は、発明品１、２に対して、ころの外径面の頂点の位置が、ころの転動軸心方向の中央位置からずれているため、ころの挙動が安定しない。したがって、ころがスキューしやすくなり、ころの滑りが生じてしまうためである。
【００６１】
発明品１と比較品２、発明品２と比較品６とを比較すると、比較品２の回転トルクは、１．０、比較品６の回転トルクは、１．０であり、いずれも発明品１、２と同程度である。これには、以下の理由が考えられる。比較品２、６は、発明品１、２に対して、各クラウニングの真円度が大きい。各クラウニングの真円度が大きいと、ころの挙動は安定しないが、ころの転動方向の回転が不安定となるだけで、ころの滑りが生じることはないためである。
【００６２】
発明品１と比較品３、発明品２と比較品７とを比較すると、比較品３の回転トルクは、１．１、比較品７の回転トルクは、１．１となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品３、７は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが小さく構成されている。したがって、ころの挙動が不安定となり、さらに、全体的に接触面圧が高くなり、弾性ヒステリシス損失が大きくなるためである。
【００６３】
発明品１と比較品４、発明品２と比較品８とを比較すると、比較品４の回転トルクは、１．７、比較品８の回転トルクは、１．９となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品４、８は、発明品１、２に対して、各クラウニングＲが大きく構成されている。したがって、ころのスキューにより、ころの滑りが発生しやすくなり、ころの滑りおよびころの滑りによる転がり粘性抵抗が大きくなるためである。
【００６４】
発明品１と比較品９、発明品２と比較品１０とを比較すると、比較品９は、２．５、比較品１０は、３．２となり、いずれもトルクが高くなっている。これには、以下の理由が考えられる。比較品９、１０は、発明品１，２と比べて、有効接触長さが長い。したがって、スキューしやすく、ころの滑りが大きいためである。また、ころの挙動の安定度に関わらず、転がり粘性抵抗が高いためである。
【００６５】
上記より、比較例１、３、４、９に対して発明品１の方がトルクが低く、比較例５、７、８、１０に対して、発明品２の方がトルクが低い。
【００６６】
以上より、スラストころ軸受に含まれるころを、上記のように構成することにより、寿命や静粛性を向上し、トルクを軽減させることができる。
【００６７】
なお、スラストころ軸受に含まれ、上記したころを保持する保持器については、様々な構成のものが適用されるが、特に、ポケットの外周側の壁面が、外周側の鍔部の内周側の面によって形成されており、ポケットの外周側の壁面が、しごき加工によって形成される面である保持器を適用することが好ましい。
【００６８】
図３は、上記した構成のころおよび保持器を含み、この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受を軸方向から見た図である。図４は、図３に示すスラストころ軸受を、図３中の線ＩＶ−Ｏ−ＩＶで切断した場合の断面図である。図５は、図３においてＶで示す部分の拡大図である。図６は、図４において、ＶＩで示す部分の拡大図である。
【００６９】
図３〜図６を参照して、スラストころ軸受３１は、複数のころ４１と、複数のころ４１を保持する保持器２１とを備える。ころ４１は、上記した構成、すなわち、外径面に第一、第二および第三のクラウニングを含むフルクラウニングが設けられている。また、ころ４１の端面４２は、Ａ端面、すなわち、径方向の中央部が、転動軸心方向に膨出しており、その断面が単一の曲率で構成されている端面である。なお、以下の図面において、理解の容易の観点から、ころのフルクラウニング形状は、図示していない。
【００７０】
保持器２１は、円板状の部材から構成されており、一対の環状部２３ａ、２３ｂと、ころ４１を保持するためのポケット２２を形成するように、一対の環状部２３ａ、２３ｂを連結する複数の柱部２４とを備える。ポケット２２は、回転軸を中心として、放射状に複数設けられている。各ポケット２２には、ころ４１の脱落を防止するためのころ止め部２５が設けられている。ポケット２２には、ころ４１の移動を許容する遊びが設けられている。ころ４１は、ポケット２２内において、許容範囲内で回転軸方向、径方向、周方向に動くことができ、ころ４１の動くことができる遊隙量は、ころ止め部２５等によって定められる。
【００７１】
複数の柱部２４の径方向の中央部は、回転軸方向に折り返すようにして折り曲げられている。また、保持器２１の外周側および内周側の鍔部２６ａ、２６ｂについても、回転軸方向に折り返すようにして折り曲げられている。鍔部２６ａ、２６ｂおよび柱部２４の断面は、略Ｗ字状である（図４参照）。ポケット２２の外周側の壁面２７ａには、上記したように回転軸方向に折り曲げられた外周側の鍔部２６ａが位置している。すなわち、回転軸方向に折り曲げられた外周側の鍔部２６ａは、ポケット２２の外周側の壁面２７ａを形成している。
【００７２】
ここで、ポケット２２の外周側の壁面２７ａは、しごき加工された面である。しごき加工は、たとえば、しごき腕を有する雄型のしごき冶具と、しごき溝を有する雌型のしごき冶具とを用い、雌型のしごき冶具上に保持器２１をセットし、垂直な方向に雄型のしごき冶具を押し進めて、回転軸方向に折り曲げられた鍔部２６ａの板厚を削り取るようにして行われる。しごき加工された面であるポケット２２の外周側の壁面２７ａは、パンチ等による打ち抜き面や保持器２１の表面よりも、平滑であり、面粗度は良好である。なお、ポケット２２の内周側の壁面２７ｂについては、しごき加工を行っていない。
【００７３】
ころ４１の転動時において、ころ４１は遠心力等により、外周側に移動する。そうすると、ころ４１の外周側の端面４２と、ポケット２２の外周側の壁面２７ａとが当接することになる。
【００７４】
図７は、ころ４１の外周側の端面４２と、ポケット２２の外周側の壁面２７ａとが当接した状態を示す図であり、図５に対応する。また、図８は、この場合のスラストころ軸受３１の拡大断面図であり、図６に対応する。図７および図８を参照して、ころ４１の外周側の端面４２は、ポケット２２の外周側の壁面２７ａと当接する。具体的には、ころ４１の端面４２のうち、最も転動軸心方向に膨出した部分と、ポケット２２の外周側の壁面２７ａのうち、回転軸方向、径方向の中央部付近において当接する。
【００７５】
ポケット２２の外周側の壁面２７ａは、しごき加工された面であるため、面粗度が良好である。そうすると、ころ４１の外周側の端面４２が当接しても、ポケット２２の外周側の壁面２７ａのドリリング摩耗を抑制することができる。この場合、ころ４１の外周側の端面４２はＡ端面であり、曲面を有するため、周速の小さい点で接触させることができる。また、回転軸方向に折り曲げた鍔部２６ａを外周側の壁面２７ａとしているため、保持器２１を構成する板厚以上の面積を確保することができる。そうすると、面積を広くすることができるため、接触面圧Ｐとすべり速度Ｖとを乗じた値であるＰＶ値を下げることができる。特に、Ｆ端面、すなわち、平らな端面である場合には、その効果は顕著である。
【００７６】
したがって、ポケット２２は、ころ４１を長期間安定して保持することができ、このような保持器２１を含むスラストころ軸受３１は、長寿命を実現することができる。
【００７７】
ここで、上記した保持器２１の製造方法について説明する。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、保持器２１の製造方法のうち、代表的な工程を示すフローチャートである。
【００７８】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を参照して、まず、保持器２１の構成材料である鉄板から、保持器２１の形状をパンチ等によって打ち抜く（図９（Ａ））。次に、保持器２１の外周側の鍔部２６ａ、内径側の鍔部２６ｂ、柱部２４の中央部を、それぞれプレス等によって回転軸方向に折り返すようにして折り曲げる（図９（Ｂ））。その後、折り曲げられた外周側の鍔部２６ａが、ポケット２２の外周側の壁面２７ａとなるよう、しごきながら、ポケット抜きを行う（図９（Ｃ））。このようにして、保持器２１に含まれる各ポケット２２を形成し、保持器２１を製造する。
【００７９】
このような製造方法であると、ポケット抜き工程の前に、柱部２４の中央部および鍔部２６ａ、２６ｂが回転軸方向に折り返すように折り曲げているため、ポケットを高精度に形成することができる。特に、ころ４１が小径である場合でも、ころ端面が接触する為の保持器外周面を確保することが可能になる。
【００８０】
なお、ころの端面は、曲率の異なる複数の曲面から構成されるＡＲ端面、断面が略Ｒ形状であるＲ端面であってもよい。また、ころには、針状ころや棒状ころ、円筒ころ等が含まれ、その他のころについても適用可能である。
【００８１】
また、上記の実施の形態においては、スラストころ軸受に適用した場合について説明したが、これに限らず、ラジアルころ軸受についても適用される。
【００８２】
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】
【００８３】
この発明に係るころおよびスラストころ軸受は、寿命や静粛性が向上され、トルクの低減を図ることができるため、希薄潤滑環境下において長寿命等が要求されるカーエアコン用コンプレッサや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及びハイブリッド自動車等に、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】この発明の一実施形態に係るころの一部を示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係るころの一部を示す断面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受を軸方向から見た図である。
【図４】図３に示すスラストころ軸受を、図３中の線ＩＶ−Ｏ−ＩＶで切断した場合の断面図である。
【図５】図３に示すスラストころ軸受のうち、図３中のＶで示す部分の拡大図である。
【図６】図４に示すスラストころ軸受のうち、図４中のＶＩで示す部分の拡大断面図である。
【図７】ころの外周側の端面と、ポケットの外周側の壁面とが当接した状態を、軸方向から見た拡大図である。
【図８】ころの外周側の端面と、ポケットの外周側の壁面とが当接した状態を示す拡大断面図である。
【図９】この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受に含まれる保持器の製造工程のうち、代表的な工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１１，１６，４１  ころ、１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂ，４２  端面、１３，１８  外径面、１４ａ，１９ａ  第一のクラウニング、１４ｂ，１９ｂ  第二のクラウニング、１４ｃ，１９ｃ  第三のクラウニング、１５，２０  頂点、２１  保持器、２２  ポケット、２３ａ，２３ｂ  環状部、２４  柱部、２５  ころ止め部、２６ａ，２６ｂ  鍔部、２７ａ，２７ｂ  壁面、３１  スラストころ軸受。
【図１】
2007327596.tif 000014
【図２】
2007327596.tif 000015
【図３】
2007327596.tif 000016
【図４】
2007327596.tif 000017
【図５】
2007327596.tif 000018
【図６】
2007327596.tif 000019
【図７】
2007327596.tif 000020
【図８】
2007327596.tif 000021
【図９】
2007327596.tif 000022