JP2006291979A - スラストころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受の高速回転による樹脂製保持器の損傷や破損を抑制し、軸受寿命を延長すると共に更なる高速回転を可能とするスラストころ軸受を提供する。
【解決手段】 軸方向に互いに対向する一対の軌道輪１１，１２と、一対の軌道輪１１，１２間に周方向に転動可能に配設された複数のころ１３と、ころ１３を転動可能に収容するポケット１５が設けられた樹脂製の保持器１４と、を備えるスラストころ軸受１０は、ポケット１５の外径側の内側面１９に、当該ポケット１５に収容されたころ１３の端面１７の中央部に接触する突起部２０が設けられており、ポケット１５の外径側の角部２１が、ころ１３の面取り部１８よりも大きな曲率半径にて形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スラストころ軸受に関する。

スラストころ軸受は、一般に、転がり軸受のなかでも摩擦係数が、換言すれば回転トルクが大きい。そこで、低トルク化を図ったスラストころ軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたスラストころ軸受は、複数の針状ころを放射状に保持する複数のポケットが形成された金属製の保持器を備えるスラストころ軸受であって、ポケットの外径側の内側面に対向する針状ころの端面をその中心部ほど突出した凸曲面とし、針状ころがその凸曲面の中心部においてのみ保持器の前記内側面に当接するように構成されている。

上記のように構成されたスラストころ軸受によれば、軸受回転に伴う遠心力で針状ころが外径側に移動した時、針状ころの凸曲面に加工された端面がころの自転中心においてポケットの前記内側面に点接触することとなり、これにより、針状ころと保持器との摺動抵抗の低減が図られている。

特開平２００３−０８３３３３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたスラストころ軸受においては、針状ころ及び保持器とも金属製であり、両者の接触は金属接触となるため、比較的摩擦力が大きいものであった。また、個々の針状ころの端面を凸曲面に加工することは生産性の低下を招き、スラストころ軸受の製造コストを上昇させる虞があった。これを受けて、近年では樹脂製の保持器が用いられるようになっている。

図５に従来の一般的なスラストころ軸受に用いられる樹脂製の保持器の一例を示す。保持器１のポケット３には、ころ２がその軸線を保持器１の径方向に沿わせた状態で転動可能に収容される。

ところで、近年の軸受の更なる高速化に伴って、一般に金属製保持器よりも強度が低い樹脂製保持器１を用いたスラストころ軸受においては、ころ２がポケット３の外径側の内側面３ａに潜り込む損傷や、応力集中によるポケット３の外径側の角部３ｂの破損が懸念される。

即ち、軸受回転時、ころ２は自転しながら軸受の中心軸周りに公転し、この公転に伴う遠心力でポケット３の外径側の内側面３ａに付勢される。図５に示すように、ポケット３の外径側の内側面３ａ及び当該内側面３ａに対向するころ２の端面２ａはフラットな面であり、よって、ころ２は、基本的には端面２ａの全面においてポケット３の外径側の内側面３ａと接触・摺動する。

ところが、ポケット３ところ２との間には周方向に隙間Ｇがおかれており、ころ２の差動滑りによってスキュー（保持器１の径方向に対してころ２の軸が傾く現象）が生じ得る。スキューが生じた状態で軸受が高速回転されると、ころ２の端面２ａは、比較的周速の速い周縁部においてポケット３の外径側の内側面３ａと摺動することになる。

その結果、ポケット３の外径側の内側面３ａにおいて、ころ２の端面２ａとの接触範囲のうち周方向の両端が著しく摩耗し、あるいは摺動による摩擦熱等で溶融して、図６（Ａ）に示すように、ころ２がポケット３の外径側の内側面３ａに潜り込む損傷（損傷部位を符号４で示す）が生じる可能性がある。

また、ころ２の端面２ａと外周面との境界部分である面取り部２ｂは所定の曲率半径ｒｒをもって湾曲して形成され、また、ポケット３の角部３ｂも所定の曲率半径ｒｃをもって湾曲して形成されているが、通常、ころ２の面取り部２ｂがポケット３の角部３ｂに接触することがないように、面取り部２ｂの曲率半径ｒｒに比べて角部３ｂの曲率半径ｒｃは小さく（ｒｒ＞ｒｃ）設定されている。

つまり、ポケット３の角部３ｂの曲率半径ｒｒは比較的小さく設定されており、軸受が高速回転された場合に、遠心力でポケット３の内側面３ａに付勢されているころ２からの負荷により、ポケット３の外径側の角部３ｂに多大な応力集中が生じる。そして、その応力が樹脂材料の限界強度を超えると、図６（Ｂ）に示すように、ポケット３の外径側の角部３ｂが破損（破損部位を符号５で示す）する可能性がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受の高速回転による樹脂製保持器の損傷や破損を抑制し、軸受寿命を延長すると共に更なる高速回転を可能とするスラストころ軸受を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るスラストころ軸受は、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪と、前記一対の軌道輪間に周方向に転動可能に配設された複数のころと、前記ころを転動可能に収容するポケットが設けられた樹脂製の保持器と、を備えるスラストころ軸受であって、前記ポケットの外径側の内側面に、当該ポケットに収容された前記ころの端面の中央部に接触する突起部が設けられており、前記ポケットの外径側の角部が、前記ころの面取り部よりも大きな曲率半径にて形成されていることを特徴としている。

好ましくは、前記保持器は樹脂材料を射出成形して形成される。

上記構成のスラストころ軸受によれば、軸受回転に伴う遠心力でころが外径側に移動した時、ポケットの外径側の内側面が突起部においてころの端面の中央部にのみ接触している状態が形成される。従って、ころの差動滑りによりスキューが生じた状態で軸受が高速回転された際にも、ポケットの外径側の内側面ところの端面の比較的周速の速い周縁部とが接触することが防止される。これにより、ＰＶ値及び摩擦力を低減し、比較的強度の低い樹脂製の保持器であっても、ころがポケットの外径側の内側面に潜り込む損傷を防止することができる。

そして、ポケットの外径側の内側面に突起部を設けた空間分、ポケットの外径側の角部の曲率半径を大きくすることができ、遠心力でポケットの外径側の内側面に付勢されているころからの負荷により生じるポケットの外径側の角部への応力集中を緩和することができる。これにより、軸受の高速回転時におけるポケットの外径側の角部の破損を抑制することができる。

本発明によれば、軸受の高速回転による樹脂製保持器の損傷や破損を抑制し、スラストころ軸受の軸受寿命を延長すると共に更なる高速回転を可能とすることができる。

以下、本発明に係るスラストころ軸受の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るスラストころ軸受の一実施形態の断面図、図２は円筒ころの平面図、図３は図１の点線円IIIで囲まれた部分の拡大図、図４は保持器の要部平面図である。

本実施形態のスラストころ軸受１０は、図１に示すように、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪１１，１２の間に複数の円筒ころ１３が樹脂製の保持器１４を介して周方向に転動可能に配設されている。

円筒ころ１３は、図２に示すように、その軸方向の端面１７が平面とされており、該端面１７と外周面との境界部分には所定の曲率半径Ｒｒで湾曲している面取り部１８が形成されている。

保持器１４は、図３及び図４に示すように、樹脂製の円環板状の部材であって、円筒ころ１３を転動可能に収容するポケット１５が円筒ころ１３の数に対応して周方向に略等間隔で複数形成されている。各ポケット１５には円筒ころ１３がその軸線を保持器１４の径方向に沿わせた状態に収容されている。尚、図４に示すように、ポケット１５に円筒ころ１３が収容された状態で、円筒ころ１３の外周面とポケット１５の周方向に向く内側面との間には僅かな隙間Ｇがおかれる。

ポケット１５の外径側の内側面１９には、保持器１４の径方向に沿って突出し、当該内側面１９に対向する円筒ころ１３の端面１７の中央部（円筒ころ１３の自転軸近傍）に接触する突起部２０が保持器１４と一体に形成されている。尚、突起部２０の突出量は、スキューが生じた状態で円筒ころ１３の端面１７の中央部に突起部２０の先端が接触した際に、円筒ころ１３の端面１７の周縁部がポケット１５の内側面１９に接触することがないように適宜設定される。

また、ポケット１５の外径側の角部２１は、所定の曲率半径Ｒｃで湾曲して形成されている。ポケット１５の角部２１の曲率半径Ｒｃは円筒ころ１３の面取り部１８の曲率半径Ｒｒよりも大きく（Ｒｒ＜Ｒｃ）設定されている。

保持器１４は、樹脂材料を射出成形して形成されている。樹脂材料としては、例えばＰＡ４６（ＧＦ２５（グラファイト２５％含有））、ＰＡ６６（ＧＦ２５）、ＰＰＳ（ＧＦ２０やＧＦ３０）等を例示することができるが、特にこれらに限定されるものではない。

上記のように構成されたスラストころ軸受１０において、軸受回転に伴う遠心力で円筒ころ１３が外径側に移動した時、ポケット１５の内側面１９が突起部２０において円筒ころ１３の端面１７の中央部にのみ接触している状態が形成される。従って、ころ１３の差動滑りによりスキューが生じた状態で軸受が高速回転された際にも、ポケット１５の内側面１９と円筒ころ１３の端面１７の比較的周速の速い周縁部とが接触することが防止される。このように、ポケット１５の内側面１９と円筒ころ１３の端面１７との接触が、内側面１９の突起部２０と端面１７の比較的周速度の遅い中央部のみとの接触となることにより、ＰＶ値及び摩擦力が低減され、円筒ころ１３がポケット１５の内側面１９に潜り込む損傷が防止される。

そして、ポケット１５の内側面１９に突起部２０が設けられることで、円筒ころ１３の外径側の軸方向端部とポケット１５の内側面１９との間には突起部２０の突出量に応じた空間が確保され、ポケット１５の角部２１と円筒ころ１３の面取り部１８とが接触しないようになる。従って、ポケット１５の角部２１の曲率半径Ｒｃを大きくすることができる。これにより、遠心力でポケット１５の内側面１９に付勢されている円筒ころ１３からの負荷により生じるポケット１５の角部２１への応力集中が緩和され、軸受の高速回転時におけるポケット１５の角部２１の破損が抑制される。

また、保持器１４は樹脂材料を射出成形して形成されており、ポケット１５の内側面１９に設けられた突起部２０は、保持器１４の射出成形時に当該保持器１４と一体に形成されている。これにより、新たな工程を追加することなく突起部２０を容易に形成することができ、さらに、円筒ころ１３の端面１７の中央部に確実に接触するように精度良く突起部２０を形成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記の実施形態では、ころとして円筒ころを用いた場合を例示したが、ころとして針状ころを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。その他、上記の実施形態において例示した一対の軌道輪、ころ、ポケット、保持器、突起部等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明に係るスラストころ軸受の一実施形態の断面図である。 円筒ころの平面図である。 図１の点線円IIIで囲まれた部分の拡大図である。 保持器の要部平面図である。 従来のスラストころ軸受に用いられる樹脂製の保持器の要部平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は従来の樹脂製の保持器の損傷例及び破損例を示す平面図である。

符号の説明

１０ スラストころ軸受
１１ 軌道輪
１２ 軌道輪
１３ 円筒ころ
１４ 保持器
１５ ポケット
１８ 面取り部
１９ ポケットの外径側の内側面
２０ 突起部
２１ 角部
Ｒｃ 角部の曲率半径
Ｒｒ 面取り部の曲率半径

Claims (2)

1. 軸方向に互いに対向する一対の軌道輪と、前記一対の軌道輪間に周方向に転動可能に配設された複数のころと、前記ころを転動可能に収容するポケットが設けられた樹脂製の保持器と、を備えるスラストころ軸受であって、
   前記ポケットの外径側の内側面に、当該ポケットに収容された前記ころの端面の中央部に接触する突起部が設けられており、
   前記ポケットの外径側の角部が、前記ころの面取り部よりも大きな曲率半径にて形成されていることを特徴とするスラストころ軸受。
2. 前記保持器が樹脂材料を射出成形して形成さ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。

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