JP2011208684A - スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】スラスト軸受用保持器について、製造コストを抑えつつころの組み込み性を向上させる。
【解決手段】保持器１０にころ４を保持可能な矩形の第１種ポケット１４に加えて、ころ４を保持不能な平面視台形の第２種ポケット１５を設け、柱部１３の幅を保持器径方向でほぼ均一にする。ポケットの数が増えるため、必然的に柱部１３の幅が小さくなって弾性変形させやすくなり、ころ４の組み込みが容易となる。単にポケットを増やしただけであるから、複雑な加工を要さず、製造コストを抑えることができる。柱部１３の幅が径方向で均一であるから、その弾性変形量も均一でありころ４の組み込み性がより向上している。
【選択図】図２

Description

この発明は、スラスト軸受およびスラスト軸受用保持器およびスラスト軸受の組立方法に関する。

対向する面にそれぞれ転走面が形成された一対の軌道盤と、前記軌道盤の対向する転走面間を転動可能な複数のころと、を備えるスラスト軸受が知られている。

スラスト軸受の各ころは、前記一対の軌道盤間に配置された保持器のポケットにそれぞれ保持されている。保持器は、内径側の内環部と外径側の外環部と、放射形に配置されてこれら内外の環部同士を連結する柱部とからなり、隣接する柱部間がポケットとなっている（特許文献１）。

ここで保持器にころを組み込む際には、柱部を弾性変形させてポケットを拡開する必要がある。そのため、柱部の剛性が高すぎると弾性変形量が小さくなって組み込み性が悪くなる。また、柱部の剛性が高すぎると、弾性変形させる際に保持器やころに過大な力がかかってこれらの破損の原因ともなる。
その一方で、柱部の剛性を低下させるために複雑な加工を施すとなると、製造コストが嵩んでしまう。

特許第３８８７４３２号公報

そこで、この発明はスラスト軸受用保持器について、製造コストを抑えつつころの組み込み性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するためこの発明は、スラスト軸受用保持器にころを保持可能な第１種ポケットに加えてころを保持不能な第２種ポケットを設けたものである。

なお、ここでいうころを保持不能とは、ころが第２種ポケットにそもそも収まらない場合のみならず、第２種ポケットに収めることが可能であるが、がたついたり極端にスキューしたりするなどして、転動体としての用をなさない場合も含むものとする。

第２種ポケットの分だけ、ポケットの総数が増えるため、必然的に柱部の幅が小さくなり、その結果柱部の剛性は低下して弾性変形させやすくなるため、ころの組み込みが容易となる。
単にポケットを増やしただけであるから、複雑な加工を要さず、製造コストを抑えることができる。

第２種ポケットを外径側に向けて幅が広がる形状とすることで、柱部の幅を径方向でほぼ均一とすると、柱部の弾性変形量が径方向で均等になるため、ころの組み込み性がさらに向上し、また機械化、自動化が容易となる。
第２種ポケットは、平面視台形あるいは平面視扇形であるのが、形状が単純で加工が容易であるため好ましい。

第１種ポケットと第２種ポケットの間の柱部の幅は、ころの組み込み時における弾性変形容易性と保持器全体の強度確保とのバランスから、１ｍｍ〜３ｍｍであるのが好ましい。

第２種ポケット間の柱部の幅を第１種ポケットと第２種ポケットの間の柱部の幅よりも広くすると、その幅が広い分だけ保持器全体の強度が確保されるため好ましい。なお、第２種ポケットにはころを組み込まないため、その傍らの柱部を弾性変形させる必要がなく、したがってその幅を小さくする必要もない。

この発明をスラスト軸受として考察すると、対向する面にそれぞれ転走面が形成された一対の軌道盤と、この軌道盤間に配置された上記保持器と、この保持器の第１種ポケットに保持され、軌道盤の対向する転走面間を転動可能な複数のころと、を備えるスラスト軸受であることが理解される。

このスラスト軸受の組立方法として、以下のステップを経るものを採用するのが好ましい。
まず、上記スラスト軸受用保持器を撮像して画像データを得る。
次に、前記画像データを二値化して前記各ポケットの面積をそれぞれ数値化し、その面積データを得る。
さらに、各面積データと、あらかじめ第１種ポケットまたは第２種ポケットの面積に基づき定められた閾値とを比較し、各ポケットが第１種ポケットか第２種ポケットかを判別する。
最後に、第１種ポケットと判定されたポケットにのみころを供給し組み込む。

あるいは、以下のステップを経るものを採用するのが好ましい。
まず、上記スラスト軸受用保持器の第１種ポケットおよび第２種ポケットのうち、いずれかのポケットのみを挿通可能なピンを準備する。
次に、このピンを前記保持器の各ポケットに順次対向させ、接近させて挿通の可否を判定する。
最後に、第１種ポケットのみを挿通可能なピンが挿通する前記ポケットにのみころを供給し組み込む。あるいは第２種ポケットのみを挿通可能なピンが挿通しない前記ポケットにころを供給し組み込む。

スラスト軸受用保持器を以上のように構成したので、その製造コストを抑えつつころの組み込み性を向上させることが可能となった。

実施形態のスラスト軸受の縦断面図 ころを組み込んだ第１実施形態のスラスト軸受用保持器の平面図 ころを組み込んだ第２実施形態のスラスト軸受用保持器の平面図

図１に示す、実施形態のスラスト軸受１は、一対の軌道盤２，３と、軌道盤間に配置された保持器１０と、保持器１０に保持された複数の円筒ころ４と、を備える。
軌道盤２，３の対向面には、それぞれ転走面が形成されており、保持器１０に保持されたころ４は、転走面間を転動可能となっている。

また、一方軌道盤２は、内径側に鍔２ａと鍔２ａの先端から外側に向く爪２ｂとを有しており、他方軌道盤３は、外径側に鍔３ａと鍔３ａの先端から内側に向く爪３ｂとを有している。
保持器１０は、金属板を折り曲げ加工することで形成されており、断面が図示のようにＷ型（Ｍ型）の外観を呈している。

一方軌道盤２および他方軌道盤３の爪２ｂ、３ｂが、それぞれ保持器１０の内径側および外径側に係合することで、スラスト軸受１の各部品２、３、４、１０は相互に分離不能となっている。これにより、取り扱いが容易となっている。
なお、軌道盤２、３の構造はこれに限定されず、たとえば鍔２ａ、３ａや爪２ｂ、３ｂを省略してもよい。

図２に示す第１実施形態の保持器１０は、内径側の内環部１１と、外径側の外環部１２と、これら内外の環部を連結する放射形に配置された複数の柱部１３と、を備える。

隣接する柱部１３間は、空洞となって上下に開口する複数のポケットを構成している。
複数のポケットは、ころ４を保持可能な第１種ポケット１４と、ころ４を保持不能な第２種ポケット１５とからなり、これらが保持器１０の周方向に交互に並列している。

第１種ポケット１４は、平面視で円筒ころ４と相似形をなす矩形であって、その開口からころを押し込むと、ころ４が抜け止め状態で転動可能に保持されるようになっている。

また、第２種ポケット１５は、平面視が外径側に向けて広がる台形あるいは扇形であって第１種ポケット１４よりも大きく、平面視矩形の円筒ころ４と形状が合致しないようになっている。そのため第２種ポケット１５は、ころ４を転動体として機能する状態には保持できないようになっている。

ここで第２種ポケット１５は、図示のようにその両側縁が、第１種ポケット１４の両側縁とそれぞれほぼ平行となるように、幅（保持器周方向の長さ）が広がっている。
したがって、第１種ポケット１４と隣接する第２種ポケット１５との間にある各柱部１３は、その幅が保持器１０の径方向でほぼ均一になっている。この柱部１３の幅は、特に限定されないが１ｍｍ〜３ｍｍであるのが好ましい。

第１実施形態の保持器１０の構成は以上であり、ころ４を保持する第１種ポケット１４に加えて、ころ４を保持しない第２種ポケット１５を設けたことにより、ポケットの数が増えるため必然的に柱部１３の幅が小さくなっている。
そのため、第２種ポケット１５を有しない従来の保持器に比べて柱部１３の剛性が低下しており、弾性変形させやすくなっている。したがって、第１種ポケット１４へのころの組み込み性が向上している。

また、従来の保持器は、すべてのポケットが平面視矩形であるため、ポケット間の各柱部は外径側に向けて幅が広がっているのに対し、実施形態の保持器１０では柱部１３の幅が均一である。
そのため、従来の保持器の柱部は剛性や弾性変形量が保持器径方向に不均一であるところ、実施形態の保持器１０の柱部１３は剛性や弾性変形量が保持器径方向にほぼ均等であるため、ころがさらに組み込みやすく、また機械化や自動化が容易となっている。

この保持器１０にころ４を組み込む作業を自動化する方策としては、たとえば第２種ポケットに形状を合わせた台形柱のピンを検出片として用いることが考えられる。
そして保持器１０をターンテーブルに載せるなどして回転させながら、その上方に昇降可能に配置した前記ピンを各ポケットが直下にくる位置で下降させる。
ピンが挿通するポケットは、第２種ポケット１５と判定してころを供給せず、ピンが挿通しないポケットは、第１種ポケット１４と判定してころをフィーダにより供給し組み込む。

あるいは、保持器をカメラで撮像し、これにより得られたポケットの画像データを二値化して、その面積を面積データとして数値化する。
これをあらかじめ定められた閾値と比較し、これよりも小さい場合には、第１種ポケット１４と判定してころを供給して組み込む。閾値よりも大きい場合には、第２種ポケット１５と判定してころを供給しないようにする。

図３に示す第２実施形態の保持器１０は、ころ４を保持可能な第１種ポケット１４ところを保持不能な第２種ポケット１５の並列パターン、第２種ポケット１５の形状、大きさおよび数、柱部１３の幅が２種類あること、が第１実施形態とは異なっている。第１実施形態の保持器１０と共通の構造については、説明を省略する。

図示のように、第２種ポケット１５は保持器１０の周方向にほぼ等間隔に並列しており、第１種ポケット１４は隣接する第２種ポケット１５間にひとつおきに形成されている。換言すれば、第２種ポケット１５が２つに対し、第１種ポケット１４が１つの割合で並列している。

外径方向に幅が広がる平面視台形（扇型）の第２種ポケット１５は、第１実施形態とは異なり第１種ポケット１４よりも小さくなっている。
この第２種ポケット１５は、第１種ポケット１４に隣接する面が、平面視矩形の第１種ポケット１４とほぼ平行をなしており、これにより柱部１３の幅は、第１実施形態と同様に、保持器径方向でほぼ均一になっている。

その一方で、第１種ポケット１４と第２種ポケット１５との間の、すなわち第１種ポケット両側の、柱部１３の幅Ｗ１は、第２種ポケット１５間の柱部の幅Ｗ２よりも小さくなっている。
第１種ポケット１４両側の柱部１３の幅は、特に限定されないが１ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、第２種ポケット１５間の柱部１３の幅Ｗ２は、その数倍程度（たとえば２〜５倍）が好ましい。

第２実施形態の保持器１０の構成は以上であり、上記した第１実施形態の保持器１０の利点に加えて、第２種ポケット１５間の柱部１３は、その柱幅が広くなっているため剛性が高く、保持器全体の強度が確保されている。
第２種ポケット１５にころ４を組み込まないことから、第２種ポケット１５間の柱部１３を弾性変形させる必要がなく、したがってこのように幅を広くすることが可能となる。

保持器１０へのころ４の組み込みをピンを用いて自動化する場合には、第１実施形態と異なり、ピンを第１種ポケット１４と合致する断面矩形とする。そして、ピンが挿通するポケットを第１種ポケット１４と判定してころ４を供給し、ピンが挿通しないポケットを第２種ポケット１５と判定してころ４を供給しない。

また、画像処理を用いる場合には、第１実施形態と逆に、閾値よりも小さい場合には、第２種ポケット１５と判定してころ４を供給せず、閾値よりも大きい場合には、第１種ポケット１４と判定してころ４を供給する。

第２種ポケット１５の形状は実施形態に限定されないが、柱部１３の弾性変形量を均一にしてころ組み込みを容易にするためには、外径側に向けて幅が広がる形状が好ましい。第２種ポケット１５の数および大きさ、第１種ポケット１４と第２種ポケット１５の並列パターンも、実施形態に限定されない。

１ スラスト軸受
２ 一方軌道盤
２ａ 鍔
２ｂ 爪
３ 他方軌道盤
３ａ 鍔
３ｂ 爪
４ 円筒ころ
１０ 保持器
１１ 内環部
１２ 外環部
１３ 柱部
１４ 第１種ポケット
１５ 第２種ポケット
Ｗ１，Ｗ２ 柱部の幅

Claims (8)

1. 内径側の内環部１１と、
   外径側の外環部１２と、
   これら内外環部１１、１２を連結する放射形に配置された複数の柱部１３と、を備え、
   隣接する柱部１３間の空洞をポケットとしたスラスト軸受用保持器であって、
   前記ポケットは、
   円筒ころ４を保持可能な第１種ポケット１４と、
   円筒ころ４を保持不能な第２種ポケット１５と、からなるスラスト軸受用保持器。
2. 前記第２種ポケット１５は、外径側に向けて幅が広がり、
   前記柱部１３はその幅が径方向でほぼ均一である請求項１に記載のスラスト軸受用保持器。
3. 前記第１種ポケット１４と第２種ポケット１５の間の柱部１３の幅は、１ｍｍ〜３ｍｍである請求項２に記載のスラスト軸受用保持器。
4. 前記第２種ポケット１５間の柱部１３の幅は、前記第１種ポケット１４と第２種ポケット１５の間の柱部１３の幅よりも広い請求項１から３のいずれかに記載のスラスト軸受用保持器。
5. 前記第２種ポケットは、平面視台形あるいは平面扇形である請求項１から４のいずれかに記載のスラスト軸受用保持器。
6. 対向する面にそれぞれ転走面が形成された一対の軌道盤２、３と、
   この軌道盤２、３間に配置された請求項１から５のいずれかに記載された保持器１０と、
   この保持器１０の前記第１種ポケット１４に保持され、前記軌道盤２、３の対向する転走面間を転動可能な複数のころ４と、を備えるスラスト軸受。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のスラスト軸受用保持器１０を撮像して画像データを得るステップと、
   前記画像データを二値化して前記各ポケットの面積をそれぞれ数値化し、その面積データを得るステップと、
   前記各面積データと、あらかじめ前記第１種ポケット１４または第２種ポケット１５の面積に基づき定められた閾値とを比較し、前記各ポケットが第１種ポケット１４か第２種ポケット１５かをそれぞれ判別するステップと、
   前記第１種ポケット１４と判定されたポケットにのみ前記ころ４を供給し組み込むステップと、を含むスラスト軸受の組立方法。
8. 請求項１から５のいずれかに記載のスラスト軸受用保持器１０の前記第１種ポケット１４および第２種ポケット１５のうち、いずれかのポケットのみを挿通可能なピンを準備するステップと、
   このピンを前記保持器１０の各ポケット１４、１５に順次対向させ、接近させて挿通の可否を判定するステップと、
   前記判定ステップにより第１種ポケット１４と判定されたポケットにのみ前記ころ４を供給し組み込むステップと、を含むスラスト軸受の組立方法。

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