JP2015055274A - スラストころ軸受及びスラストころ軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポケット内壁面ところ端面との摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図るとともに、精度よく加工しやすい形状のスラストころ軸受及びスラストころ軸受の製造方法を提供する。
【解決手段】環状板からなり、複数のポケット６が周方向に配置された円環部７を有する保持器５と、ころ４と、を備え、ポケット６は、外径側の内壁面が円環部７の外径側に設けた外周部５１により形成され、内径側の内壁面が円環部７の内径側に設けた内周部５２により形成されて構成され、円環部７の外周部５１及び内周部５２は、ポケット６の径方向に向かい合う内壁面から軸方向に傾斜し、ころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂに向けて突出する一対の凸部を有し、凸部は、突出する先端５３ａ，５４ａは円弧状に形成され、先端の頂点端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂが、ころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂに対して点接触する。
【選択図】図３

Description

本発明は、スラストころ軸受及びスラストころ軸受の製造方法に関する。

例えば、自動車のトルクコンバータに用いられるスラストころ軸受は、ハウジングに固定されるステータと、このステータに対して偏心回転する回転体との間に介在して配置されている。このスラストころ軸受は、ころと、ころを保持する保持器と、ころを転動させる軌道面を有する一対の軌道輪とを備え、回転体の偏心回転に伴いステータ及び回転体に当接し対向する軌道輪が偏心回転する。軸受の径方向の内部すきまよりも偏心量が大きい場合、偏心回転する軌道輪が保持器に対して径方向に接触し、保持器が径方向に荷重を受ける。

そして、このスラストころ軸受は、保持器に設けた平面視矩形のポケット内にころを収納している。ころは、回転遠心力の作用で径方向外向きに付勢されるので、ころの軸方向端面がポケットの外径側の内壁面において接触し摺動する。また、軌道輪の偏心回転により保持器が径方向に荷重を受けると、ころの軸方向端面がポケットの内壁面において摺動する。これらの摺動部分における摩擦が、スラストころ軸受の回転抵抗となり、高速回転になるほど回転抵抗が増大し、回転トルクの損失が増大する傾向となる。そして、自動車の低燃費化を図るために、スラストころ軸受は、その回転抵抗を可及的に軽減し、低トルク化を図ることが望まれている。

そこで、従来のスラストころ軸受では、保持器が、環状板からなり、その厚み方向に打ち抜いて形成されるポケットの外径側及び内径側の内壁面に、それぞれころの端面に向けて突出するとともに、軸方向に折り曲げられた凸部を有している。このスラストころ軸受は、凸部の先端頂点がころの端面の中心に対して点接触することにより、回転抵抗を低減し、低トルク化を図っている（特許文献１参照）。

特開２００８−１７５３１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明のスラストころ軸受では、例えば小形・軽量が要求される自動車のトルクコンバータに使用される場合、例えば保持器の板厚が０．５ｍｍとし、凸部の突出量が０．５ｍｍとしたときに、凸部の突出量が板厚に等しく小さいため折り曲げ加工が難しく、加工精度が悪くなる。その結果、保持器の凸部ところの端面との接触が安定せず、寿命低下の原因となる場合がある。そこで、スラストころ軸受は、ポケット内壁面ところ端面との摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図るとともに、精度よく加工しやすい形状とすることが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、ポケット内壁面ところ端面との摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図るとともに、精度よく加工しやすい形状のスラストころ軸受及びスラストころ軸受の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るスラストころ軸受の構成上の特徴は、環状板からなり、その厚み方向に打ち抜いて形成される複数のポケットが周方向に配置された円環部を有する保持器と、前記各ポケットに保持された複数のころと、を備え、前記ポケットは、外径側の内壁面が前記円環部の外径側に設けた外周部により形成され、内径側の内壁面が前記円環部の内径側に設けた内周部により形成されて構成され、前記円環部の外周部及び内周部は、前記ポケットの径方向に向かい合う内壁面から軸方向に傾斜し、それぞれ前記ころの端面の中心に向けて突出する一対の凸部を有し、前記凸部は、それぞれ突出する先端に向けて先細りし、その先端は円弧状に形成され、前記先端の頂点が、前記ころの端面の中心に対して点接触することである。

請求項１のスラストころ軸受によれば、保持器の傾斜した円環部の外周部及び内周部が、径方向において一方をころの中心とし、他方を傾斜形成後の状態において保持器の軸方向の端部まで形成することができる。これにより、このスラストころ軸受では、保持器が傾斜を形成するのに十分な長さを確保できるので、傾斜を精度よく加工できる。また、このスラストころ軸受では、円環部の外周部及び内周部の内壁面から突出する凸部が、突出する先端に向けて先細りし、その先端は円弧状に形成され、先端の頂点がころの端面の中心に対して点接触する。これにより、このスラストころ軸受は、ポケット内壁面ところ端面との摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図ることができる。

請求項２に係るスラストころ軸受の構成上の特徴は、前記スラストころ軸受は、前記保持器を介して互いに対向し偏心した一対の軌道輪をさらに備え、前記保持器は、前記円環部の外周部及び前記円環部の内周部のうちの少なくとも一方から延出し、軸方向に折り返して形成される折り返し部をさらに有し、前記軌道輪は、前記ころが摺動するとともに、前記折り返し部が径方向に接触して摺動するように構成されたことである。

請求項２のスラストころ軸受によれば、保持器の折り返し部が軌道輪に対して径方向に接触して摺動するように構成されるときに、折り返し部の軸方向の長さを保持器の高さまで設定することができるので、折り返し部の面積が大きくなる。これにより、このスラストころ軸受は、偏心回転により径方向の荷重が保持器の折り返し部にかかるときに、この荷重による接触面圧を低下させ、耐焼き付き性を向上させることができる。

請求項３に係るスラストころ軸受の製造方法の構成上の特徴は、一枚の環状板にプレス絞り加工をすることにより前記保持器の前記円環部を断面略Ｍ字状に形成し、その後に、前記ポケットを打ち抜き形成し、その後に、前記保持器の軸方向において前記傾斜側の面にその外形に合わせた型を当接した状態で、前記円環部の外周部及び内周部を軸方向に押し込むことにより前記傾斜を形成することである。

請求項３のスラストころ軸受の製造方法によれば、保持器は、環状板を断面略Ｍ字状に形成し、ポケットを打ち抜き形成し、その後に、傾斜側の面に型を当接した状態で、円環部の外周部及び内周部を軸方向に押し込むことにより傾斜を形成する。これにより、このスラストころ軸受の製造方法は、外形の型に合わせて傾斜を形成するので、傾斜を精度よく加工できる。また、凸部の傾斜形成が、円環部の外周部及び内周部を傾斜形成する際に同時に行われるので、精度よく加工できる。

請求項４に係るスラストころ軸受の製造方法の構成上の特徴は、一枚の環状板にプレス絞り加工をすることにより前記保持器の前記円環部を断面略Ｍ字状に形成し、且つ前記折り返し部を円筒状に形成し、その後に、前記ポケットを打ち抜き形成し、その後に、前記保持器の軸方向において前記傾斜側の面にその外形に合わせた型を当接した状態で、前記折り返し部の端部を軸方向に押し込むことにより前記傾斜を形成することである。

請求項４のスラストころ軸受の製造方法によれば、保持器は、円環部を断面略Ｍ字状に形成するとともに折り返し部を円筒状に形成し、ポケットを打ち抜き形成し、その後に、傾斜側の面に型を当接した状態で、折り返し部の端部を軸方向に押し込むことにより傾斜を形成する。これにより、このスラストころ軸受の製造方法は、外形の型に合わせて傾斜を形成するので、傾斜を精度よく加工できる。また、凸部の傾斜形成が、フランジを傾斜形成する際に同時に行われるので、精度よく加工できる。

本発明によれば、ポケット内壁面ところ端面との摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図るとともに、精度よく加工しやすい形状のスラストころ軸受及びスラストころ軸受の製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態であるスラストころ軸受の断面図である。 図１の保持器にころを保持した状態を示す側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ矢視図である。 保持器の製造手順を説明する図である。

以下、本発明のスラストころ軸受を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるスラストころ軸受１の断面図である。図２は、図１の保持器５にころ４を保持した状態を示す側面図である。
図１及び図２に示すように、スラストころ軸受１は、例えば自動車のトルクコンバータ（図示せず）に用いられる。このトルクコンバータは、エンジン（図示せず）の出力軸に連結されるインペラ８と、インペラ８に対向配置されトランスミッション（図示せず）の入力軸に連結されるタービン（図示せず）と、ハウジング（図示せず）にワンウェイクラッチ（図示せず）を介して取り付けられるステータ９とからなる。トルクコンバータは、流体軸継ぎ手として作用し、ステータ９とインペラ８とは偏心している。

スラストころ軸受１は、一対の軌道輪２，３と、これら一対の軌道輪２，３間で転動する複数のころ４と、これらのころ４を転動可能に保持する保持器５とを備える。

一方の軌道輪２は、例えば薄肉鋼板からなる円環状部材によって形成され、ころ4側端面には軌道面２ａが形成されている。一方の軌道輪２には、軌道面２ａの内周縁部から立ち上がる円環状の立ち上がり部２ｂが設けられている。軌道面２ａの反対面がインペラ８の大径部８ａの側面に軸方向で当接し、立ち上がり部２ｂの内周がインペラ８の小径部８ｂの外周面８ｃに近接して配置される。

他方の軌道輪３は、例えば薄肉鋼板からなる円環状部材によって形成され、ころ4側端面には軌道面３ａが形成されている。他方の軌道輪３には、軌道面３ａの外周縁部から立ち上がる円環状の立ち上がり部３ｂが設けられている。軌道輪３は、軌道面３ａの反対面がステータ９に軸方向に当接し、立ち上がり部３ｂの外周がステータ９の内周面９ａに嵌合されている。このように、スラストころ軸受１は、ステータ９に取り付けられ、ステータ９とインペラ８とに軸方向に挟まれ、軸方向の荷重を受けている。

複数のころ４は、一方の軌道輪３の軌道面３ａと他方の軌道輪２の軌道面２ａとの間に介在して配置され、軸受鋼からなる針状ころによって形成されている。そして、複数のころ４は、保持器５のポケット６（後述）内で軌道面３ａ及び軌道面２ａ上を転動する。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図３のＢ矢視図である。
図３及び図４に示すように、保持器５は、全体が例えば亜鉛鋼板のプレス成形体からなる円環部材によって形成され、円環部７と、円環部７の外周縁部及び内周縁部から延出する折り返し部５５，５６とを備える。

円環部７の径方向途中領域には、断面略Ｍ字状の円環部本体７１が設けられている。円環部本体７１は、径方向交互に保持器５の軸方向の一方と他方に張り出された中間張出部７ｃ、外径側張出部７ａ及び内径側張出部７ｂからなる。中間張出部７ｃは保持器５の軸方向の一方に、また外径側張出部７ａ及び内径側張出部７ｂは軸方向の他方に張り出されている。

円環部本体７１において、周方向の数箇所には、平面視矩形のポケット６が軸方向に打ち抜き形成されている。各ポケット６に対してころ４が回転自在な状態で非分離に収納されている。つまり、ポケット６の内壁面において周方向左右に位置する外径側張出部７ａ、内径側張出部７ｂ及び中間張出部７ｃの各張出部頂点部分の三箇所に、ポケット６内へ向けて突出する爪７ｄ，７ｅ，７ｆが設けられている。

爪７ｄ，７ｅ，７ｆによって、各ポケット６において径方向の三箇所がころ４の直径寸法よりも幅狭になっており、これによって、各ポケット６内からころ４が抜け出ないようになっている。なお、各ポケット６に対してころ４は、無理嵌めされることで収納される。

円環部７において、円環部本体７１の外径側には、径方向の外側に延出するとともに軸方向の他方に傾斜した円環状の外周部５１が設けられている。一方、円環部本体７１の内径側には、径方向の内側に延出するとともに軸方向の他方に傾斜した円環状の内周部５２が設けられている。ころ４の軸線Ｃ２に対して、外周部５１及び内周部５２が傾斜する傾斜角度θ１は、例えば３０度としている。また、傾斜した外周部５１及び内周部５２の長さＬ３は、円環部７の高さＬ２、即ち保持器５の高さの略半分としている。

折り返し部５５，５６は、円環部７の外周部５１の外周縁部及び円環部７の内周部５２の内周縁部から延出し、軸方向の一方にそれぞれ折り返して形成されている。折り返し部５５，５６の高さＬ１は、円環部７の高さＬ２より少し低く形成されている。折り返し部５５，５６の先端の軸方向の位置は、円環部７の中間張出部７ｃの位置に略同一としている。また、折り返し部５５，５６の先端とは反対側の端部の軸方向の位置は、円環部７の外径側張出部７ａ及び内径側張出部７ｂの位置より少し内側としている。

ポケット６の内壁面における外径側と内径側には、円環部７の外周部５１の内周縁部及び円環部７の内周部５２の外周縁部から、ころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂに向けてそれぞれ突出する凸部５３，５４が設けられている。

次に、図５を参照しつつ保持器５の製造手順を簡単に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、保持器５は、一枚の亜鉛鋼板に中心孔を打ち抜き形成してから、プレス絞り加工を施すことにより断面略Ｍ字状の円環部７及び円筒状の折り返し部５５，５６を形成する。この後、ポケット６を打ち抜き形成してから、外形部分を切り取る。ポケット６の形成と同時に、凸部５３，５４及び爪７ｄ，７ｅ，７ｆが形成される。

その後に、図５（ｂ）に示すように、保持器５の軸方向の他方側の面にその外形に合わせた金型（型）１０を当接した状態で、折り返し部５５，５６の端部５５ａ，５６ａを軸方向の一方側から他方側へ押し込むことにより円環部７の外周部５１及び内周部５２を傾斜させる。円環部７の外周部５１及び内周部５２が傾斜形成されることにより、凸部５３，５４も傾斜形成される。

次に、凸部５３，５４の詳細について、円環部７の外周部５１及び内周部５２が傾斜する前の状態と、傾斜した後の状態において説明する。
円環部７の外周部５１及び内周部５２が傾斜する前の状態における凸部５３，５４は、それぞれ突出する先端に向けて略半円状に先細りし、その先端５３ａ，５４ａは円弧状であって、凸部５３，５４の径方向断面は略四角形に形成される。

そして、円環部７の外周部５１及び内周部５２が傾斜した後の状態においては、図３に示す凸部５３，５４の軸方向の他方側の頂点５３ｂ，５４ｂがころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂに最も接近する。

次に、スラストころ軸受１の動作について説明する。
ステータ９に嵌合された軌道輪３に対して、インペラ８に当接する軌道輪２が相対回転すると、ころ４が保持器５に保持された状態で、一対の軌道輪２，３の軌道面２ａ，３ａ上を転動する。ころ４が転動することにより、ころ４に案内されて保持器５が回転するとともに、ころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂが、保持器５の凸部５３，５４の頂点５３ｂ，５４ｂに点接触して摺動する。

そして、軌道輪３に対して、軌道輪２が偏心回転すると、軸受の径方向の内部すきまよりも偏心量が大きい場合、軌道輪２の立ち上がり部２ｂの外周面が、保持器５の折り返し部５６に接触し、保持器５は径方向の荷重を受ける。

このように構成されるスラストころ軸受１は、傾斜した円環部７の外周部５１及び内周部５２の長さＬ３が、保持器５の高さの略半分としているので、保持器５が傾斜を形成するのに十分な長さを確保でき、傾斜を精度よく加工できる。

また、このスラストころ軸受１は、ころ４の端面４ｃ，４ｄの中心４ａ，４ｂが、保持器５の凸部５３，５４の頂点５３ｂ，５４ｂに点接触して摺動するので、この摺動部分の摩擦による回転抵抗を減少させ、低トルク化を図ることができる。

また、このスラストころ軸受１では、保持器５の折り返し部５５，５６の軸方向の長さを保持器５の高さＬ２近くまで設定することができるので、折り返し部５５，５６の面積が大きくなる。そして、偏心回転により径方向の荷重が折り返し部５５，５６にかかるときに、この荷重による接触面圧を低下させ、耐焼き付き性を向上させることができる。

なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
本実施形態では、スラストころ軸受１の保持器５が折り返し部５５，５６を有するとしたが、それに限るものではなく、例えば一対の軌道輪が偏心回転しない場合、保持器が折り返し部を有していない構成に適用してもよい。

１：スラストころ軸受、 ２：軌道輪、 ２ａ：軌道面、 ２ｂ：立ち上がり部、 ３：軌道輪、 ３ａ：軌道面、 ３ｂ：立ち上がり部、 ４：ころ、 ４ａ，４ｂ：中心、 ４ｃ，４ｄ：ころの端面、 ５：保持器、 ６：ポケット、 ７：円環部、 ７ａ：外径側張出部、 ７ｂ：内径側張出部、 ７ｃ：中間張出部、 ７ｄ，７ｅ，７ｆ：爪、 ８：インペラ、 ８ａ：大径部、 ８ｂ：小径部、 ８ｃ：外周面、 ９：ステータ、 ９ａ：内周面、 １０：金型（型）、 ５１：外周部、 ５２：内周部、 ５３，５４：凸部、 ５３ａ，５４ａ：先端、 ５３ｂ，５４ｂ：頂点、 ５５，５６：折り返し部、 ５５ａ，５６ａ：端部、 ７１：円環部本体

Claims (4)

1. 環状板からなり、その厚み方向に打ち抜いて形成される複数のポケットが周方向に配置された円環部を有する保持器と、
   前記各ポケットに保持された複数のころと、を備え、
   前記ポケットは、外径側の内壁面が前記円環部の外径側に設けた外周部により形成され、内径側の内壁面が前記円環部の内径側に設けた内周部により形成されて構成され、
   前記円環部の外周部及び内周部は、前記ポケットの径方向に向かい合う内壁面から軸方向に傾斜し、それぞれ前記ころの端面の中心に向けて突出する一対の凸部を有し、
   前記凸部は、それぞれ突出する先端に向けて先細りし、その先端は円弧状に形成され、
   前記先端の頂点が、前記ころの端面の中心に対して点接触することを特徴とするスラストころ軸受。
2. 前記スラストころ軸受は、前記保持器を介して互いに対向し偏心した一対の軌道輪をさらに備え、
   前記保持器は、前記円環部の外周部及び前記円環部の内周部のうちの少なくとも一方から延出し、軸方向に折り返して形成される折り返し部をさらに有し、
   前記軌道輪は、前記ころが摺動するとともに、前記折り返し部が径方向に接触して摺動するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
3. 請求項１に記載のスラストころ軸受の製造方法であって、
   一枚の環状板にプレス絞り加工をすることにより前記保持器の前記円環部を断面略Ｍ字状に形成し、
   その後に、前記ポケットを打ち抜き形成し、
   その後に、前記保持器の軸方向において前記傾斜側の面にその外形に合わせた型を当接した状態で、前記円環部の外周部及び内周部を軸方向に押し込むことにより前記傾斜を形成することを特徴とするスラストころ軸受の製造方法。
4. 請求項２に記載のスラストころ軸受の製造方法であって、
   一枚の環状板にプレス絞り加工をすることにより前記保持器の前記円環部を断面略Ｍ字状に形成し、且つ前記折り返し部を円筒状に形成し、
   その後に、前記ポケットを打ち抜き形成し、
   その後に、前記保持器の軸方向において前記傾斜側の面にその外形に合わせた型を当接した状態で、前記折り返し部の端部を軸方向に押し込むことにより前記傾斜を形成することを特徴とするスラストころ軸受の製造方法。

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