JP2005195086A

JP2005195086A - スラストころ軸受

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Publication number: JP2005195086A
Application number: JP2004001625A
Authority: JP
Inventors: Wataru Takamizawa; 渉高見澤; Nobutsuna Motohashi; 信綱本橋
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-07
Also published as: JP4470493B2

Abstract

【課題】複数個のころ３を保持器２のポケット５に収納したスラストころ軸受１において、保持器２の疲労強度向上、ならびにころ３による負荷容量を向上し、軸受１の寿命、信頼性の向上を図る。
【解決手段】ころ３の軸方向両端に丸い面取り３ａを形成する。保持器２のポケット５の内隅５ａに丸みを付けるとともに、ポケット５を形成する内壁面に、ころ３の端面を受ける凸部８，９を設ける。ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２をころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１以上に設定し、かつ、凸部８，９の突出寸法αをころ３の面取り３ａとポケット５の内隅５ａとの干渉を避ける大きさに設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数個のころを保持器のポケットに収納したスラストころ軸受に関する。

このスラストころ軸受では、保持器に設けた平面視略矩形のポケット内にころを収納した構成になっている。通常、ころの転がり動作に伴い保持器の各ポケット間の各仕切り部に繰り返し干渉することに伴い、ポケットの四つの内隅に応力が集中し、そこから亀裂が発生しやすいので、ポケットの四つの内隅に丸みを付けることによって、保持器の疲労強度を向上させるようにしている。このことから、内隅の丸みは、大きくするのが好ましいが、一般的には、この内隅にころの軸方向両端縁が干渉することを回避するために、内隅の曲率半径を、ころの軸方向両端縁に設けてある丸い面取りの曲率半径よりも小さく設定している(例えば、特許文献１参照)。
特開平１０−２２０４８２号公報

スラストころ軸受において、ころの面取りの曲率半径を小さくすればころの有効軌道長さを長くできるとともに加工コストの低減が可能になるが、その場合、ポケットの内隅の曲率半径を、ころの面取りの曲率半径よりもさらに小さく設定しなければ、ポケットの内隅にころの軸方向両端縁が干渉することになる。しかし、ポケットの内隅の曲率半径を小さくしすぎると、保持器の疲労強度が低下するので、好ましくない。

本発明のスラストころ軸受は、複数個のころと、円周方向複数箇所にころ収納用の平面視略矩形のポケットを有する保持器とを備えるスラストころ軸受であって、ころの軸方向両端に面取りが形成されており、保持器のポケットの内隅に丸みが付けられているとともに、ポケットを形成する内壁面に、ころの端面を受ける凸部が設けられており、ポケットの内隅の曲率半径ｒ２がころの面取りの曲率半径ｒ１以上に設定され、かつ、前記凸部の突出寸法αがころの面取りとポケットの内隅との干渉を避ける大きさに設定されていることを特徴とする。

この場合、ポケットの内隅の曲率半径ｒ２を、ころの面取りの曲率半径ｒ１以上と、従来例と逆の関係にしているので、保持器の疲労強度を向上することが可能になるうえ、ころの有効軌道長さを長くして面取りの加工時間を短縮することが可能になる。この関係では、ころの面取りがポケットの内隅に当接しやすくなるものの、これに対しては、ポケットの内壁面に設けた凸部でころの端面を受けるようにしているから、ころの面取りがポケットの内隅に干渉せずに済む。しかも、ころの端面が凸部の頂部のみに当接するので、摩擦抵抗を軽減することが可能になる。

好ましくは、前記凸部は、ころの端面の中心部に当接してころをピボット支持する位置に設けられたものとすることができる。この場合、凸部にころの端面が当接したときにころが凸部でピボット支持されるので、ころの転がり抵抗を軽減することが可能になる。ピボット支持の形態としては、平面に凸部を当接させた状態や、凹部内に凸部を入れて当接させた状態など一般的に周知の形態を含む。

好ましくは、前記保持器は、一枚の環状板からなり、保持器のポケットは、その環状板を厚み方向に打ち抜いて形成されており、ポケットの内隅の丸みところの端面を受ける凸部はポケットの前記打ち抜きにより形成されたものとすることができる。

この場合、ポケットを形成する工程と、ポケットの内隅に丸みを付ける工程と、凸部を形成する工程とが一度で済むので、製造工数を増やさずに済み、コスト低減に有効となる。また、ポケットの打ち抜き金型の抜き形状を管理するだけで、ポケットの内隅における丸みを簡単かつ精度よく形成できるようになるとともに凸部の配置を簡単かつ精度よく行うことができるようになる。

本発明では、保持器の疲労強度ならびにころによる負荷容量を向上し、軸受寿命、信頼性を向上できる。

以下、本発明の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、スラストころ軸受を示す平面図、図２は、図１の保持器のポケット周辺を拡大して示す斜視図、図３は、図１の保持器のポケット周辺を拡大して示す平面図、図４は、図３の（４）−（４）線断面の矢視図、図５は、図３の（５）−（５）線断面の矢視図、図６は、図３の一部を拡大した図である。

これらの図に示される実施形態のスラストころ軸受１は、保持器２と、複数のころ３とから構成されている。保持器２は、一枚の環状板から製作されたものであり、その径方向途中領域には、径方向に波打つ形状の波状屈曲部４が絞り加工により設けられている。この波状屈曲部４は、径方向交互に保持器２の厚み方向（軸方向）一方と他方とにほぼ均等な長さで張り出された外径側と内径側の各張り出し部４ａ，４ｂと、両張り出し部４ａ，４ｂの径方向中間に位置する中間側張り出し部４ｃとからなる。外径側と内径側の両張り出し部４ａ，４ｂは保持器２の厚み方向一方に、また、中間側張り出し部４ｃは厚み方向他方にそれぞれ張り出されている。

上記保持器２の波状屈曲部４において外径側の屈曲起点から内径側の屈曲起点までの範囲の円周方向複数箇所には、平面視略矩形のポケット５が厚み方向に打ち抜き形成されている。この各ポケット５に、ころ３が回動自在な状態で当該ポケット５から非分離に収納されている。この非分離の収納構造を説明すると、ポケット５の内壁面において円周方向左右に位置する外径側張り出し部４ａ、内径側張り出し部４ｂおよび中間側張り出し部４ｃの各張り出し方向の頂点部分の計三ヶ所に、ポケット５内へ向けて突出する爪７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。この爪７ａ，７ｂ，７ｃによって、各ポケット５において径方向の三ヶ所での周方向幅の寸法がころ３の直径寸法よりも小さくなっており、これによってポケット５内からころ３が抜け出ないようになっている。なお、ポケット５にころ３は、無理嵌めされることで当該ポケット５に非分離に収納される。

ころ３は、その端面の形状が平面形と呼ばれるタイプであり、その軸方向両端縁を丸く面取りされている。この面取り部分に符号３ａを付している。

保持器２において、ポケット５を形成する内壁面における四つの内隅５ａには、丸みが付けられている。

ここでは、ころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１と、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２との関係を、ｒ１≦ｒ２、好ましくは、ｒ１＜ｒ２に設定している。

この関係では、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに干渉しやすくなる。そこで、この干渉を避けるため、ポケット５の内壁面のうち外径側と内径側の各壁面部分にポケット５内へ向けて突出する凸部８，９を設け、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接する前に凸部８，９でころ３の軸方向内外の端面を受けるようにしている。

この場合、好ましくは、凸部８，９は、ころ３の軸方向外端面や軸方向内端面の中心部に当接してころ３をピボット支持する位置に設けられている。この凸部８，９は、平面的に見て丸く湾曲した形状になっており、凸部８，９の突出寸法αは、この凸部８，９にころ３の端面が当接した状態において、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接しないように設定される。

次に、保持器２の製造手順の一例を説明する。

最初に、一枚の金属板（ＪＩＳ規格ＳＰＣＤなど）の所定部位に中心孔を打ち抜き形成してから、絞り加工を施すことにより波状屈曲部４を形成する。この後、ポケット５を打ち抜き形成してから、外形部分を切り取る。このポケット５の形成と同時にポケット５の内隅５ａが丸く形成されるとともに、凸部８，９および爪７ａ〜７ｃが形成される。そのために、ポケット５の打ち抜き金型の形状としては、予め丸い内隅５ａ、凸部８，９、爪７ａ〜７ｃを含むポケット５の形状に対応して製作している。このような手順を採用すれば、ポケット５の内隅５ａ、凸部８，９、爪７ａ〜７ｃをそれぞれ別々に独立して形成する手間が不要となるから、保持器２の製造工程数を増やす必要がないうえ、ポケット５の打ち抜き金型の抜き形状を管理するだけで簡単に精度よく形成できるようになる。

以上説明したように、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２を、ころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１以上と、従来例と逆の関係にしているので、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２を可及的に大きくすることにより保持器２の疲労強度を向上することが可能になるうえ、ころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１を可及的に小さくすることによりころ３の有効軌道長さを長くして負荷容量を増大することが可能になるとともに加工時間を短縮してコストを低減することが可能になる。なお、ころ３の面取り３ａはバレル加工などで行うが、面取り３ａの曲率半径ｒ１を小さくすることによって、バレル加工に要する時間を短縮できるので、コスト低減に貢献できる。

通常、スラストころ軸受１では、回転遠心力の作用でころ３がポケット５内において径方向外向きに付勢されるが、スラストころ軸受１が偏心回転するような状況では、ころ３の軸方向外端面がポケット５の内壁面の外径側に設けてある凸部８に当接したり、ころ３の軸方向内端面がポケット５の内壁面の内径側に設けてある凸部９に当接したりする。いずれの場合でも、ころ３の端面がまずポケット５の内壁面に設けた凸部８，９に当接して、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接しない。しかも、ころ３の端面と外径側の凸部８や内径側の凸部９との当接状態については、ころ３の端面の略中心部が凸部８や凸部９の頂部に当接してピボット支持されるので、この当接部分の摩擦抵抗が略ゼロになり、フリクションロスが軽減される。

ここで、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２と、ポケット５の内隅５ａに発生する応力との関係を調べたので、以下で説明する。

ころ３が転がり動作するときに保持器２の波状屈曲部４に干渉することにより、前記内隅に応力が集中して発生するが、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２と、内隅５ａに発生する応力との関係を表１に示す。また、内隅５ａの曲率半径ｒ２に応じて、ころ３の面取り３ａをポケット５の内隅５ａに当接させないために必要な凸部８，９の突出寸法αを表１に示している。なお、ころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１を０．１ｍｍで一定としている。

この表から判るように、ポケット５の内隅５ａの曲率半径ｒ２を大きくする程、内隅５ａに発生する応力が小さくなっており、保持器２の疲労強度が向上する。よって、要求される疲労強度に応じて、内隅５ａの曲率半径ｒ２を適宜設定し、さらに、凸部８，９の突出寸法αを、ころ３の面取り３ａの曲率半径ｒ１および内隅５ａの曲率半径ｒ２に応じて適宜設定すればよい。

このようなスラストころ軸受１を例えば自動車の変速機に用いた場合、変速機の回転トルクを軽減できるようになる。

図７から図９に本発明の実施形態２を示している。この実施形態２では、保持器２を二枚の環状板２Ａ，２Ｂを掌合結合した構成としている。

具体的に、二つの環状板２Ａ，２Ｂにおいて径方向途中領域で厚み方向に合致する領域に、互いに離れる側に張り出す波状屈曲部４ｄ，４ｅが設けられている。これら二つの環状板２Ａ，２Ｂの各波状屈曲部４ｄ，４ｅにおいて外径側の屈曲起点から内径側の屈曲起点までの範囲で円周方向の複数箇所には、平面的に見て矩形のポケット５Ａ，５Ｂが厚み方向に打ち抜き形成されている。これら二つの環状板２Ａ，２Ｂの両ポケット５Ａ，５Ｂを組み合わせて、ころ３を収納するポケットが構成されている。

また、二つの環状板２Ａ，２Ｂの各波状屈曲部４ｄ，４ｅの各張り出し頂点部分に、ポケット５Ａ，５Ｂ内へ向けて突出する爪７ｄ，７ｅが設けられている。この爪７ｄ，７ｅによって、各ポケット５Ａ，５Ｂの径方向の一ヶ所がころ３の直径寸法よりも幅狭になっており、これによってポケット５Ａ，５Ｂ内からころ３が抜け出ないようになっている。

特に、この実施形態２では、第１環状板２Ａの波状屈曲部４ｄの張り出し寸法を、第２環状板２Ｂの波状屈曲部４ｅの張り出し寸法よりも大きく設定することにより、ポケット５Ａ，５Ｂ内にころ３を収納した状態で、ころ３の回転中心を、第１環状板２Ａの厚み方向中心と合致させようにして、第２環状板２Ｂの厚み方向中心をころ３の回転中心からオフセットさせるようにしている。

そして、二つの環状板２Ａ，２Ｂのうち、ころ３の回転中心と一致させた第１環状板２Ａのポケット５Ａの内壁面において外径側と内径側とに、凸部８，９が設けられている。この凸部８，９は、第１環状板２Ａにポケット５Ａを打ち抜き形成するときに同時に形成される。

なお、二つの環状板２Ａ，２Ｂの結合は、軸方向隣り合わせに掌合させた状態で、第２環状板２Ｂの内径部分を第１環状板２Ａの内径部分に引っ掛けるように折り曲げてかしめることによって行われている。前記かしめは、第２環状板２Ｂの外径側のみ、または内径側と外径側の両方に施すこともできる。

このような実施形態２の場合も、上記実施形態１と同様、各ポケット５Ａ，５Ｂの丸い内隅５ａ，５ｂの曲率半径ｒ２と、ころ３の丸い面取り３ａの曲率半径ｒ１との関係をｒ１≦ｒ２に設定し、かつ、各ポケット５Ａ，５Ｂの内隅５ａ，５ｂの曲率半径ｒ２と、凸部８，９の突出寸法αとを適宜特定する。

なお、本発明は上述した実施形態１、２に限定されるものではない。例えば図示しないが、ポケット５，５Ａの内壁面の外径側にのみ凸部８を設けたもの、つまりポケット５，５Ａの内壁面の内径側に凸部９を設けないようにしたものも本発明に含まれる。

本発明の実施形態１に係るスラストころ軸受を示す平面図図１の保持器のポケット周辺を拡大して示す斜視図図１の保持器のポケット周辺を拡大して示す平面図図３の（４）−（４）線断面の矢視図図３の（５）−（５）線断面の矢視図図３の一部を拡大した図本発明の実施形態２に係るスラストころ軸受で、図４に対応する図図７の保持器のポケット周辺を拡大して上から見た平面図図７の保持器のポケット周辺を拡大して下から見た平面図

符号の説明

１スラストころ軸受
２保持器
３ころ
３ａころの面取り
５保持器のポケット
５ａポケットの内隅
８外径側の凸部
９内径側の凸部

Claims

複数個のころと、円周方向複数箇所にころ収納用の平面視略矩形のポケットを有する保持器とを備えるスラストころ軸受であって、
ころの軸方向両端に面取りが形成されており、
保持器のポケットの内隅に丸みが付けられているとともに、ポケットを形成する内壁面に、ころの端面を受ける凸部が設けられており、
ポケットの内隅の曲率半径ｒ２がころの面取りの曲率半径ｒ１以上に設定され、かつ、前記凸部の突出寸法αがころの面取りとポケットの内隅との干渉を避ける大きさに設定されている、ことを特徴とするスラストころ軸受。
前記凸部は、ころの端面の中心部に当接してころをピボット支持する位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のスラストころ軸受。
前記保持器は、一枚の環状板からなり、
保持器のポケットは、その環状板を厚み方向に打ち抜いて形成されており、
ポケットの内隅の丸みところの端面を受ける凸部はポケットの前記打ち抜きにより形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のスラストころ軸受。