(57)【要約】【課題】保持器と軌道面との接触を防止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、第１および第２の軌道輪１４，１５と、第１および第２の軌道輪１４，１５の間に配置される複数のころ１２と、ころ１２を収容する複数のポケットを有する保持器１３とを備え、第１および第２の軌道輪１４，１５は、それぞれころ１２に接触する軌道面１４ｂ，１５ｂと、軌道面１４ｂ，１５ｂの径方向内側および径方向外側のうちの少なくとも一方に保持器１３に接触する段差部１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の軌道輪と、
前記第１および第２の軌道輪の間に配置される複数のころと、
前記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、
前記第１および第２の軌道輪は、それぞれ前記ころに接触する軌道面と、前記軌道面の径方向内側および径方向外側のうちの少なくとも一方に前記保持器に接触する段差部とを有する、スラストころ軸受。
【請求項２】
前記軌道面は、潤滑剤を保持する油溜まりとして機能する、請求項１に記載のスラストころ軸受。
【請求項３】
前記段差部の厚み方向の高低差ｈは、０ｍｍ＜ｈ＜０．３ｍｍを満たす、請求項１または２に記載のスラストころ軸受。
【請求項４】
前記段差部および前記段差部に当接する前記保持器の壁面のうちの少なくとも一方には、燐酸塩被膜と、前記燐酸塩被膜の表面に固体潤滑剤被膜とが形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のスラストころ軸受。
【請求項５】
前記段差部は、前記軌道輪をプレス加工して形成する、請求項１〜４のいずれかに記載のスラストころ軸受。
【請求項６】
前記ポケット内における前記ころの軸方向移動量をΔｔ、前記保持器と前記段差部との距離をＨとすると、
Δｔ＞Ｈを満たす、請求項１〜５のいずれか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、特にオートマチックトランスミッションやトランスアクスル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】
自動車のオートマチックトランスミッションやトランスアクスル等に使用されるスラストころ軸受は、例えば、実開平７−１２６２７号公報（特許文献１）に記載されている。同公報には、複数の針状ころと、針状ころを保持する保持器と、複数の針状ころを保持器の厚み方向から挟持する一対の軌道輪とを備える三位一体型のスラストころ軸受が開示されている。
【特許文献１】実開平７−１２６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、オートマチックトランスミッションやコンプレッサ等のコンパクト化が進んでおり、それに伴って、これらの機器に使用されるスラストころ軸受の厚み寸法削減の要望が強くなっている。
【０００４】
スラストころ軸受の厚み寸法を削減すると、保持器が軌道面に接触する可能性が高まる。その結果、トルク損失が増大したり、軌道面の油膜を掻き取ってころと軌道面との間の摩擦や摩耗が増大するという問題が生じる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、保持器と軌道面（「ころの転動領域となる軌道輪の壁面」を指す。以下同じ。）との接触を防止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】
【０００６】
この発明に係るスラストころ軸受は、第１および第２の軌道輪と、第１および第２の軌道輪の間に配置される複数のころと、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、第１および第２の軌道輪は、それぞれころに接触する軌道面と、軌道面の径方向内側および径方向外側のうちの少なくとも一方に保持器に接触する段差部とを有する。
【０００７】
これにより、軸受回転中に保持器と軌道面とが接触するのを防止することができる。その結果、軌道面に形成される油膜を掻き取ることがなくなるので、油膜状態を良好に保つことができる。なお、本明細書中「段差部」とは、軌道面を基準として対面する軌道輪に近づく側の段差のみを指すものとする。
【０００８】
好ましくは、軌道面は、潤滑剤を保持する油溜まりとして機能する。これにより、さらに潤滑性能が向上する。
【０００９】
好ましくは、段差部の厚み方向の高低差ｈは、０ｍｍ＜ｈ＜０．３ｍｍを満たす。段差部は、保持器と軌道面とが接触しないように、軌道輪の厚み方向一方側の壁面にわずかな高低差を形成すればよい。
【００１０】
好ましくは、段差部および段差部に当接する保持器の壁面のうちの少なくとも一方には、燐酸塩被膜と、燐酸塩被膜の表面に固体潤滑剤被膜とが形成されている。これにより、保持器と軌道輪との接触抵抗を緩和して、スラストころ軸受のトルク損失を低減することができる。
【００１１】
好ましくは、段差部は軌道輪をプレス加工して形成する。これにより、製造コストを削減することができる。
【００１２】
ポケット内におけるころの軸方向移動量をΔｔ、保持器と段差部との距離をＨとすると、Δｔ＞Ｈを満たす。これにより、保持器がころのスムーズな回転を阻害するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、軌道輪に段差を設けることによって、保持器と軌道面との接触を防止することができる。その結果、軌道面の油膜切れを防止して良好な潤滑状態を保つことができるので、長寿命なスラストころ軸受を得ることができる。また、軌道輪に段差を設けることにより、保持器と軌道輪との接触面積が減少する。その結果、従来のスラストころ軸受と比較して回転トルクを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図４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はスラストころ軸受１１を示す図、図２は図１のＰ部の拡大図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図、図４はころ１２の軸方向移動量を示す図である。
【００１５】
まず、スラストころ軸受１１は、複数のころ１２と、複数のころ１２を保持する保持器１３と、複数のころ１２を保持器１３の厚み方向から挟持する第１および第２の軌道輪１４，１５とを備える。
【００１６】
第１の軌道輪１４は、中央に貫通孔１４ａを有する円盤形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第１の軌道面１４ｂと、外縁部から厚み方向一方側（図１の上側）に突出する円筒形状の外周鍔部１４ｃと、外周鍔部１４ｃの先端から径方向内側に突出する第１のステーキング１４ｄと、厚み方向一方側の壁面に段差部１４ｅ，１４ｆとを含む。
【００１７】
第１の軌道面１４ｂは、ころ１２の転動領域である。また、第１の軌道面１４ｂは、潤滑剤を保持する油溜まりとしても機能する。これにより、潤滑性能が向上する。外周鍔部１４ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の外径面のさらに外側に位置する。第１のステーキング１４ｄは、保持器１３の外縁部に係合して保持器１３が第１の軌道輪１４から分離するのを防止する。
【００１８】
段差部１４ｅは第１の軌道面１４ｂより径方向内側の領域に、段差部１４ｆは第１の軌道面１４ｂより径方向外側の領域にそれぞれ設けられている。また、第１の軌道面１４ｂは、第１の軌道輪１４の厚み方向一方側の壁面のうちの相対的に後退した位置に設けられている。一方、段差部１４ｅ，１４ｆは、第１の軌道輪１４の厚み方向一方側の壁面のうちの相対的に前進した位置に設けられている。
【００１９】
この段差部１４ｅ，１４ｆは、保持器１３の厚み方向一方側（図１の上側）の壁面に接触する保持器案内面として機能する。これにより、軸受回転中に保持器１３と第１の軌道面１４ｂとが接触するのを防止することができる。その結果、第１の軌道面１４ｂに形成される油膜を掻き取ることがなくなるので、油膜状態を良好に保つことができる。また、保持器１３と第１の軌道輪１４との接触面積が減少するので、従来のスラストころ軸受と比較して回転トルクを低減することができる。
【００２０】
なお、図２を参照して、段差部１４ｅ，１４ｆの厚み方向の高低差ｈは、０ｍｍ＜ｈ＜０．３ｍｍを満たすように各種寸法を設定する。段差部１４ｅ，１４ｆは、保持器１３と第１の軌道面１４ｂとが接触しないように、第１の軌道輪１４の厚み方向一方側の壁面にわずかな高低差を形成すればよい。
【００２１】
上記構成の第１の軌道輪１４は、例えば、ＳＣＭ材、ＳＣｒ材、ＳＰＣ材、ＳＫ材等を出発材料としてプレス加工によって形成する。具体的には、まず、円盤状部材の厚み方向一方側（図１の上側）の壁面の第１の軌道面１４ｂとなる部分にダイス（図示省略）を当接させる。そして、第１の軌道面１４ｂに対応する部分より径方向外側および径方向内側の領域を厚み方向他方側（図１の下側）から厚み方向一方側に向かってポンチ（図示省略）で押し出す。これにより、段差部１４ｅ，１４ｆが形成される。
【００２２】
次に、外周鍔部１４ｃおよび第１のステーキング１４ｄを形成する。次に、第１の軌道輪１４に所定の機械的性質を付与するために熱処理を施す。例えば、硬度Ｈｖを６５３〜８００程度に設定する。次に、バレル研磨によって第１の軌道面１４ｂ等の表面を平滑にする。
【００２３】
また、段差部１４ｅ，１４ｆおよび段差部１４ｅ，１４ｆに当接する保持器１３の壁面のうちの少なくとも一方には、第１層として燐酸塩被膜（図示省略）と、燐酸塩被膜の表面に第２層として固体潤滑剤被膜（図示省略）とが形成されている。これにより、保持器１３と第１の軌道輪１４との接触抵抗を緩和して、スラストころ軸受１１のトルク損失を低減することができる。なお、固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、硫黄化タングステン（ＷＳ２）、銀（Ａｇ）、および錫（Ｓｎ）等を採用することができる。
【００２４】
第２の軌道輪１５は、中央に貫通孔１５ａを有する円盤形状の部材である。そして、厚み方向一方側の壁面にころ１２と接触する第２の軌道面１５ｂと、内縁部から厚み方向一方側（図１の下側）に突出する円筒形状の内周鍔部１５ｃと、内周鍔部１５ｃの先端から径方向外側に突出する第２のステーキング１５ｄと、厚み方向一方側の壁面に段差部１５ｅ，１５ｆとを含む。
【００２５】
内周鍔部１５ｃは、スラストころ軸受１１を組み立てた際に、保持器１３の内径面のさらに内側に位置する。第２のステーキング１５ｄは、保持器１３の内縁部に係合して保持器１３が第２の軌道輪１５から分離するのを防止する。なお、その他の構成要素、出発材料、および製造方法等は第１の軌道輪１４と共通するので、説明は省略する。
【００２６】
ここで、スラストころ軸受１１の偏心量をｅ（図示省略）、保持器１３の外周面と外周鍔部１４ｃとの間の隙間をδ１、保持器１３の内周面と内周鍔部１５ｃとの間の隙間をδ２とすると、ｅ＜δ１＋δ２となるように各種寸法を設定する。
【００２７】
これにより、スラストころ軸受１１が偏心回転した場合でも、保持器１３と外周鍔部１４ｃおよび保持器１３と内周鍔部１５ｃとの間には、常に隙間が形成されることになる。その結果、保持器１３が外周鍔部１４ｃおよび内周鍔部１５ｃに挟まれて破損するのを防止することができる。
【００２８】
さらに、ころ１２の一方側端面（図２の左側の端面）と第１の軌道輪１４の段差部１４ｆとの間の隙間をσ１、ころ１２の他方側端面（図２の右側の端面）と第１の軌道輪１４の段差部１４ｅとの間の隙間をσ２とすると、ｅ＜δ１＋δ２＜σ１＋σ２となるように各種寸法を設定する。
【００２９】
上記構成とすれば、スラストころ軸受１１が偏心回転してもころ１２が段差部１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆに干渉することがない。その結果、偏心回転環境下で使用した場合でもころ１２がスムーズに回転可能なスラストころ軸受１１を得ることができる。上記の関係は、ころ１２と第２の軌道輪１５との間でも同様に成立する。
【００３０】
なお、図２に示す実施形態において、スラストころ軸受１１が偏心回転していない状態、すなわち保持器１３と第１および第２の軌道輪１４，１５との回転軸線が一致しており、かつころ１２がポケット１３ａの中央に位置している状態では、δ１＝δ２＜σ１＝σ２となる。
【００３１】
保持器１３は、円盤形状の部材であって、断面形状が略Ｍ字型のいわゆるＭ型保持器である。保持器１３の壁面には、ころ１２を収容する複数のポケット１３ａが形成されている。また、図３を参照して、ポケット１３ａには、厚み方向一方側に偏在してころ１２の厚み方向一方側への抜けを防止する第１のころ止め部１３ｂと、厚み方向他方側に偏在してころ１２の厚み方向他方側への抜けを防止する第２のころ止め部１３ｃとが設けられている。
【００３２】
なお、図３および図４を参照して、ポケット１３ａ内におけるころ１２の軸方向移動量をΔｔ、保持器１３と段差部１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆとの距離をＨとすると、Δｔ＞Ｈを満たす。
【００３３】
「保持器１３と段差部との距離Ｈ」とは、第１の軌道輪１４の段差部１４ｅ，１４ｆと第２の軌道輪１５の段差部１５ｅ，１５ｆとの距離から保持器１３の厚み寸法を引いた長さに一致する。例えば、保持器１３と第１の軌道輪１４の段差部１４ｅ，１４ｆとが接触したときの保持器１３と第２の軌道輪１５の段差部１５ｅ，１５ｆとの距離がＨとなる。
【００３４】
一方、「ころ１２の軸方向移動量」とは、軌道輪１４，１５のない状態で、ころ１２がポケット１３ａ内を軸方向に移動可能な長さを指す。具体的には、ころ１２が第１のころ止め部１３ｂに接触した状態（図４中の一点差線で示すころ１２´）でのころ中心をＯ１、ころ１２が第２のころ止め部１３ｃに接触した状態（図４中の二点鎖線で示すころ１２´´）でのころ中心をＯ２とすると、Ｏ１とＯ２との間の距離がころ１２の軸方向移動量Δｔに一致する。
【００３５】
上記構成とすれば、ころ１２ところ止め部１３ｂ，１３ｃとが接触する前に、保持器１３の軸方向の移動が段差部１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆによって規制される。これにより、ころ１２がスムーズに回転することができる。
【００３６】
なお、上記の実施形態においては、いわゆるＭ型保持器１３を採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の形状の保持器を採用することができる。例えば、図５に示すように、２枚の鋼板を組み合わせて形成したいわゆる箱型保持器２３であってもよいし、図６に示すように、保持器１３，２３を構成する鋼板と比較して相対的に厚み寸法の厚い保持器３３であってもよい。さらには、金属製の保持器に限らず、樹脂製の保持器であってもよい。なお、図５および図６において、共通する構成要素には図１〜図４と同一の参照番号を付し、説明は省略している。
【００３７】
また、上記の実施形態においては、第１および第２の軌道輪１４、１５それぞれの２箇所に段差部１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆを設けた例を示したが、これに限ることなく、少なくとも１箇所に設ければ、この発明の効果を得ることができる。
【００３８】
例えば、図７を参照して、第１の軌道輪４４には、第１の軌道面１４ｂより径方向内側の領域にのみ段差部４４ｅを設けている。同様に第２の軌道輪４５には、第２の軌道面１５ｂより径方向内側の領域にのみ段差部４５ｅを設けている。さらには、図７の変形例として、軌道輪より径方向外側にのみ段差部を設けてもよい。なお、図７において、共通する構成要素には図１〜図６と同一の参照番号を付し、説明は省略している。
【００３９】
また、上記の各実施形態においては、軌道輪をプレス加工して段差部を形成した例を示したが、これに限ることなく、任意の方法で形成することができる。例えば、軌道面の位置を旋削加工して板厚を減じてもよい。旋削加工によれば、軌道輪の厚み方向他方側の面（「軌道面と反対側の面」を指す）は、平坦面となる。
【００４０】
また、この発明は、ころとして針状ころ、棒状ころ、または円筒ころを有するあらゆる形式のスラストころ軸受に適用することができる。ただし、厚み寸法を削減する観点からは、スラスト針状ころ軸受であることが望ましい。
【００４１】
さらに、この発明に係るスラストころ軸受は、オートマチックトランスミッションやトランスアクスルの他、あらゆる機器に使用することができる。
【００４２】
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】
【００４３】
この発明は、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】
【００４４】
【図１】この発明の一実施形態に係るスラストころ軸受を示す図である。
【図２】図１のＰ部の拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】ころの軸方向移動量を示す図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係るスラストころ軸受を示す図であって、図２に対応する図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係るスラストころ軸受を示す図であって、図２に対応する図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係るスラストころ軸受を示す図であって、図２に対応する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  スラストころ軸受、１２  ころ、１３，２３，３３  保持器、１３ａ  ポケット、１３ｂ，１３ｃ  ころ止め部、１４，１５，４４，４５  軌道輪、１４ａ，１５ａ  貫通孔、１４ｂ，１５ｂ  軌道面、１４ｃ，１５ｃ  鍔部、１４ｄ，１５ｄ  ステーキング、１４ｅ，１４ｆ，１５ｅ，１５ｆ，４４ｅ，４５ｅ  段差部。
【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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