JP2015528553A - 円筒状の転動体のためのスラスト保持器 - Google Patents

Abstract

本発明は、円筒状の転動体（１０）のためのスラスト保持器（１）であって、このスラスト保持器（１）が、主として、Ｗ字形の異形横断面を有する肉薄の環状ディスク（２）から成っており、この環状ディスク（２）の内縁部に一体成形された内側の半径方向の鍔（３）と、環状ディスク（２）の外縁部に一体成形された外側の半径方向の鍔（４）と、半径方向の両鍔（３，４）にそれぞれ内側の軸方向の異形区分（５）および外側の軸方向の異形区分（６）を介して結合されていて、両鍔（３，４）と等しい半径方向の延在長さを有する中間のＵ字形のビード（７）とによって、Ｗ字形の異形横断面の個々の異形脚部が形成されている、円筒状の転動体のためのスラスト保持器に関する。このスラスト保持器では、中間のビード（７）および隣接する軸方向の異形区分（５，６）から、互いに均一な間隔を置いて配置された複数の長方形の保持器ポケット（８）が切り抜かれていて、これらの保持器ポケット（８）同士の間に、両鍔（３，４）を互いに結合する同数のポケット柱（９）が形成されており、これらのポケット柱（９）によって、円筒状の転動体（１０）が、保持器ポケット（８）内に互いに均一な間隔を置いて保持されていて、周方向において案内されている。本発明によれば、スラスト保持器（１）は、外側の半径方向の鍔（４）が、中間のＵ字形のビード（７）から離れる方向に向けられた傾き（α）を伴って形成されており、保持器ポケット（８）が、以下のような軸方向の長さ、すなわち、内側の半径方向の鍔（３）の内面（１１）と外側の半径方向の鍔（４）の内面（１２）との間の軸方向の最小間隔よりも大きくて、少なくともスラスト保持器（１）の外側の半径方向の鍔（４）内にまで延びていて、かつスラスト保持器（１）の外側の半径方向の鍔（４）において保持器ポケット（８）の外側の端面（１３）を転動体（１０）の転がり軸線の高さでポケット中心に向けて球形に形成することにより、転動体（１０）の外側の端面（１５）に対する丸み付けられた接触突部（１４）を形成しているような軸方向の長さを有している点で優れている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、円筒状の転動体のためのスラスト保持器に関し、特に有利には、スラスト針状ころ軸受けに用いられるスラスト保持器において実現可能である。

発明の背景
独国特許第１１７４１１３号明細書によって、スラスト針状ころ軸受けに用いられる冒頭に記載のスラスト保持器が公知である。この公知のスラスト保持器は、主として、Ｗ字形の異形横断面を有する肉薄の環状ディスクから成っている。この環状ディスクの内縁部に一体成形された内側の半径方向の鍔と、環状ディスクの外縁部に一体成形された外側の半径方向の鍔と、半径方向の両鍔にそれぞれ内側の軸方向の異形区分および外側の軸方向の異形区分を介して結合されていて、両鍔と等しい半径方向の延在長さを有する中間のＵ字形のビードとによって、Ｗ字形の異形横断面の個々の異形脚部が形成される。中間のビードおよび隣接する軸方向の異形区分から、互いに均一な間隔を置いて配置された複数の長方形の保持器ポケットが切り抜かれている。この保持器ポケット同士の間には、両鍔を互いに結合する同数のポケット柱が形成される。これらのポケット柱によって、軸受け針状ころとして形成された転動体が、保持器ポケット内に保持され、周方向において案内される。

しかしながら、実際、このようなスラスト保持器では、軸受け運転中、軸受け針状ころに作用する遠心力によって、いわゆる「ドリリング」が生じてしまうことが十分に知られている。このドリリングの際には、軸受け針状ころがその外側の端面で保持器ポケットの外側の隅Ｒ部に摩擦接触する。この摩擦接触によって、スラスト保持器の剪断・構造強度の向上の理由から当該箇所に設けられた隅Ｒ部が、徐々に取り除かれるかもしくは摩耗してしまい、最終的には、スラスト保持器が折損してしまうかもしくは早期に故障してしまう。

したがって、ドリリングにより生じるスラスト保持器のこのような早期の故障を回避するために、独国特許出願公開第１０１４３０８９号明細書により、スラスト保持器が、内側の半径方向の鍔および／または外側の半径方向の鍔と、これに隣接した軸方向の異形区分との移行領域に、全周にわたって延びる膨出部を有するように、スラスト保持器を形成すること提案されている。膨出部は、半径方向の鍔の自由異形端部に向かって、全周にわたって延びる狭幅部へと移行している。この全周にわたって延びる狭幅部は、軸方向で保持器ポケット内に張り出していて、２つの接触点を介して軸受け針状ころの端面に支持接触しており、これによって、軸受け針状ころが、遠心力の影響のもと、もはや保持器ポケットの隅Ｒ部に接触しないようになっている。

しかしながら、自体非常に有利な上述した解決手段では、この解決手段を製造技術的に付加的な手間または完全に変更された方法技術でしか実現することができないことが判った。切削屑なしに製造されるスラスト保持器を製造するための従来の方法技術は、周知の通り、スラスト保持器を無端の金属薄板帯材から複数回の作業ステップで順送り抜き絞り金型において製造することにある。この順送り抜き絞り金型では、まず、打抜き加工により、金属薄板帯材に２つの側方の保持ブリッジを介して結合された環状ディスクが形成され、次いで、この環状ディスクにＵ字形のビードと外側の半径方向の鍔とが加工成形され、その後、スラスト保持器の内径が打抜き加工され、環状ディスクに内側の半径方向の鍔が一体成形され、次いで、保持器ポケットが打抜き加工され、最終的にさらに、スラスト保持器の外径が打抜き加工される。個々の作業ステップの終了後、完成したスラスト保持器は、もはや金属薄板帯材に側方の保持ブリッジを介してしか結合されておらず、この保持ブリッジから、最後の作業ステップにおいて、完成したスラスト保持器が分離される。しかしながら、上述した解決手段のように、鍔が、全周にわたって延びる膨出部に移行する全周にわたって延びる狭幅部を有している場合には、膨出部が保持ブリッジの下方に配置されているため、この側方の保持ブリッジからの完成したスラスト保持器の分離が、鍔の部分では直接的に不可能となってしまう。なぜならば、さもないと、膨出部の損傷が見込まれてしまうからである。したがって、保持ブリッジからのスラスト保持器の分離は、金属薄板帯材の内縁部で行われなければならず、これによって、まず、保持ブリッジが、ここから分離されたスラスト保持器に残され、次いで、特殊な金型を用いてコストをかけて分離されなければならなくなってしまう。上述したスラスト保持器を製造するための別の可能性は、スラスト保持器を個々の金属薄板ブランクから製造することであってもよいが、このような製造のためには、金属薄板ブランクを一作業ステップから次ぎの作業ステップへと引き続き搬送する手間のかかる搬送装置が必要となり、したがって、製造法に対して消費されるコストが不利な形で増加してしまう。

さらに、スラスト保持器における上述した不利なドリリングを回避するための別の可能性が、欧州特許出願公開第２１０３８２５号明細書によって開示されている。同明細書によって、同じく中間のＵ字形のビードと、このビードに続く軸方向の異形区分とを有するスラスト保持器が提案されている。しかしながら、軸方向の異形区分に続く半径方向の異形区分が、スラスト保持器の内側の鍔および外側の鍔として形成されておらず、軸受け針状ころの転がり軸線の高さにおいて、別の内側の軸方向の異形区分および外側の軸方向の異形区分に移行している。これら別の両異形区分には、中間のＵ字形のビードに対して逆の半径方向に延びる鍔が一体成形されている。このようなスラスト保持器では、保持器ポケットが、外側の軸方向の異形横断面からＵ字形の中間のビードを介して内側の軸方向の異形区分にまで延びている。保持器ポケットの内部では、それぞれ外側の軸方向の異形区分および内側の軸方向の異形区分の鍔側に２つの楔状の金属薄板凸部が一体成形されている。両金属薄板凸部は、軸受け針状ころへの遠心力の作用時に、軸受け針状ころの端面にその転がり軸線の高さで点状に支持接触する。

しかしながら、このような解決手段も不利であると判った。なぜならば、楔状の金属薄板凸部が、スラスト保持器の、付加的に一体成形された内側の軸方向の異形区分および外側の軸方向の異形区分に配置されており、これらの付加的な軸方向の異形区分が、スラスト保持器に対する製造手間の増加に加えて、スラスト保持器の、多くの場合には提供されない軸方向の構成スペースの増加も必要としているからである。さらに、スラスト保持器の特別な異形成形により内側の軸方向の異形区分および外側の軸方向の異形区分を半径方向で越えて延びる、ポケット柱に設けられた中間のＵ字形のビードが、同じく製造技術的な問題を招いてしまう。なぜならば、このようなスラスト保持器が、金属薄板帯材からの分離後、その最終加工目的の搬送のために、通常、捕集容器内に捕集されるからである。しかしながら、まだばり取りされていないポケット柱の、内側の軸方向の異形区分および外側の軸方向の異形区分から離れる方向に自由に突出したＵ字形のビードによって、スラスト保持器のポケット柱同士が捕集容器内で互いに引っ掛かってしまう危険が生じる。したがって、スラスト保持器のプロセス安全な後続加工を保証するために、このことは、付加的な積重ね装置でしか回避することができない。この積重ね装置もやはりこのようなスラスト保持器の製造コストの増加を招いてしまう。

発明の課題
したがって、公知先行技術の解決手段の上述した欠点から出発して、本発明の課題は、公知のドリリングと、これに相俟った結果とを回避すると同時に、製造技術的な問題なしに、上述した従来の方法技術により廉価に製造することができる、円筒状の転動体のためのスラスト保持器を提供することである。

発明の説明
本発明によれば、この課題は、請求項１の上位概念部に記載の、円筒状の転動体のためのスラスト保持器において、外側の半径方向の鍔が、中間のＵ字形のビードから離れる方向に向けられた傾きを伴って形成されており、保持器ポケットが、以下のような軸方向の長さ、すなわち、内側の半径方向の鍔の内面と外側の半径方向の鍔の内面との間の軸方向の最小間隔よりも大きくて、少なくともスラスト保持器の外側の半径方向の鍔内にまで延びていて、かつスラスト保持器の外側の半径方向の鍔において保持器ポケットの外側の端面を転動体の転がり軸線の高さでポケット中心に向けて球形に形成することにより、転動体の外側の端面に対する丸み付けられた接触突部を形成しているような軸方向の長さを有していることによって解決される。

本発明により形成されたスラスト保持器の好適な態様および改良態様は、従属請求項２〜７に記載してある。

したがって、請求項２によれば、本発明により形成されたスラスト保持器において、外側の半径方向の鍔の傾きが、スラスト保持器の材料厚さと、転動体の直径と、スラスト保持器の周辺構造とに関連して、鉛直な保持器中心軸線に対して約１５°に設定されていることが提案されている。このような傾きは、１つには、転動体に対する、外側の鍔に加工すべき接触突部の十分な加工成形度を獲得するために最適であり、もう１つには、スラスト保持器の安定性もしくは曲げ剛性を損なわないために最適であると判った。

請求項３によれば、本発明により形成されたスラスト保持器の更なる特徴として、保持器ポケットの、両鍔の内面同士の間の軸方向の最小間隔に比べて大きな軸方向の長さが、外側の軸方向の異形区分の長さの、内側の軸方向の異形横断面の長さに比べて短縮された構成によって製作可能である。これによって、本発明に係るスラスト保持器を、従来のスラスト保持器と同じ軸方向の幅を備えて形成し、本発明に係るスラスト保持器に、従来と同じ転動体を長さ変更なしに装着することが可能となる。

さらに、請求項４〜６によれば、本発明により形成されたスラスト保持器は、このスラスト保持器が、冒頭で説明した方法技術により製造されており、この方法技術では、保持器ポケットが、打抜き加工によって切削屑なしに製作されており、保持器ポケットの丸み付けられた接触突部が、切断クリアランスの設定により、スラスト保持器の材料厚さの１０％〜３０％の剪断面を伴って、スラスト保持器の材料厚さの７０％〜９０％の意図的な破断面を有している点で優れている。この形態では、接触突部の剪断面が、スラスト保持器の、傾きを伴って形成された外側の半径方向の鍔の内面に垂直に加工されていて、したがって、ポケット長手方向中心の高さで転動体の端面に最小限線接触している。同時に、接触突部の、剪断面から斜めに鍔の外面に向かって延びる破断面が、接触突部と転動体の端面との間の線接触部のすぐ下側に、この線接触部に常に十分な潤滑剤を供給する毛管として作用している。

最後に、本発明により形成されたスラスト保持器の有利な態様として、請求項７によれば、さらに、保持器ポケットの接触突部を丸み付けて形成することにより接触突部と転動体の端面との間の線接触部の両側に形成される自由室が、スラスト保持器を有するスラスト軸受けからの余剰の潤滑剤に対する導出開口として設けられていることが提案される。このことは、たとえば自動車の変速装置に使用されていて、持続的に潤滑油によって通流されるスラスト軸受けにおいて特に有利であると判った。

以上、総じて、本発明により形成されたスラスト保持器は、先行技術に基づき公知のスラスト保持器に比べて、本発明により形成されたスラスト保持器が、自体有利であると判っているＷ字形の異形横断面の大幅な変更なしに、丸み付けられた接触突部を備えた外側の半径方向の鍔の僅かな傾斜によって形成されるだけでよいという利点を有している。接触突部は、転動体の外側の端面に線接触していて、ひいては、スラスト保持器に設けられた保持器ポケットの外側の隅Ｒ部におけるドリリングと、これに相俟った結果とを有効に回避する。このようなドリリングを保持器ポケットの内側の隅Ｒ部でも回避したい場合には、内側の半径方向の鍔をも斜めに傾けて、丸み付けられた接触突部を備えて形成することが可能である。同時に、スラスト保持器を廉価な方法技術により金属薄板帯材から製造することが可能となる。なぜならば、スラスト保持器の外径に相当する外側の鍔が、金属薄板帯材に対する側方の保持ブリッジの一体成形ならびに直接的に外側の鍔での保持ブリッジから完成したスラスト保持器の分離のために適しているからである。

スラスト針状ころ軸受けの、本発明により形成されたスラスト保持器の立体的な全体図である。 図１に示した本発明により形成されたスラスト保持器の細部Ｘの拡大図である。 本発明により形成されたスラスト保持器の図２に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図面の詳細な説明
本発明により形成されたスラスト保持器の好適な実施の形態を、添付の図面を参照しながら以下に詳しく説明する。

図１から、スラスト針状ころ軸受けに適したスラスト保持器１が明らかである。このスラスト保持器１は、主として、特に図３に明示したように、Ｗ字形の異形横断面を有する肉薄の環状ディスク２から成っている。さらに、図３に相俟って図１に認めることができるように、環状ディスク２の内縁部に一体成形された内側の半径方向の鍔３と、環状ディスク２の外縁部に一体成形された外側の半径方向の鍔４と、両鍔３，４にそれぞれ内側の軸方向の異形区分５および外側の軸方向の異形区分６を介して結合されていて、両鍔３，４と等しい半径方向の延在長さを有するＵ字形のビード７とによって、スラスト保持器１の個々の異形脚部が形成される。その上、図１および図２からさらに明らかであるように、ビード７および隣接する軸方向の両異形区分５，６からは、互いに均一な間隔を置いて配置された複数の長方形の保持器ポケット８が切り抜かれていて、これらの保持器ポケット８同士の間に、両鍔３，４を互いに結合する同数のポケット柱９が形成される。これらのポケット柱９は、軸受け針状ころとして形成された図３に示した円筒状の転動体１０を保持器ポケット８内に保持していて、周方向において案内している。

さらに、図２および図３に示したように、本発明によれば、外側の半径方向の鍔４が、中間のＵ字形のビード７から離れる方向に向けられた傾きαを伴って形成されており、保持器ポケット８が、以下のような軸方向の長さ、すなわち、内側の半径方向の鍔３の内面１１と外側の半径方向の鍔４の内面１２との間の軸方向の最小間隔よりも大きくて、スラスト保持器１の外側の半径方向の鍔４内にまで延びていて、かつスラスト保持器１の外側の半径方向の鍔４において保持器ポケット８の外側の端面１３を転動体１０の転がり軸線（符号なし）の高さでポケット中心に向けて球形に形成することにより、転動体１０の外側の端面１５に対する丸み付けられた接触突部１４を形成しているような軸方向の長さを有している。

図３に示した図２の断面図によって明らかになるように、外側の半径方向の鍔４の傾きαは、スラスト保持器１の材料厚さと、転動体１０の直径と、スラスト保持器１の周辺構造とに関連していて、概略的に図示したにすぎない鉛直な保持器中心軸線に対して約１５°に設定されており、保持器ポケット８の、両鍔３，４の内面１１，１２同士の間の軸方向の最小間隔に比べて大きな軸方向の長さは、外側の軸方向の異形区分６の長さの、内側の軸方向の異形区分５の長さに比べて短縮された構成によって製作されている。

最後に、図２および図３からさらに明らかであるように、スラスト保持器１は、無端の金属薄板帯材から順送り抜き絞り金型で製造されており、打ち抜かれた保持器ポケット８の丸み付けられた接触突部１４は、切断クリアランスの設定により、約１０％の剪断面１６を伴って、スラスト保持器１の材料厚さの約９０％の意図的な破断面１７を有している。接触突部１４の剪断面１６は、スラスト保持器１の、傾きαを伴って形成された外側の半径方向の鍔４の内面１２に鉛直に加工されていて、ポケット長手方向中心の高さで転動体１０の端面１５に線接触しており、これに対して、接触突部１４の、剪断面１６から斜めに鍔４の外面１８に向かって延びる破断面１７は、接触突部１４と転動体１０の端面１５との間の線接触部の下側に、この接触部に潤滑剤を供給するための毛管として設けられている。同時に、接触突部１４を丸み付けて形成することにより接触突部１４と転動体１０との間の線接触部の両側に形成される自由室１９，２０は、余剰の潤滑剤をスラスト軸受けから導出する導出開口として設けられている。

１ スラスト保持器
２ 環状ディスク
３ 内側の半径方向の鍔
４ 外側の半径方向の鍔
５ 内側の軸方向の異形区分
６ 外側の軸方向の異形区分
７ 中間のビード
８ 保持器ポケット
９ ポケット柱
１０ 転動体
１１ ３の内面
１２ ４の内面
１３ ８の外側の端面
１４ １３に設けられた接触突部
１５ １０の外側の端面
１６ １４に設けられた剪断面
１７ １４に設けられた破断面
１８ ４の外面
１９ １４の側方の自由室
２０ １４の側方の自由室
α ４の傾角

Claims (7)

1. 円筒状の転動体（１０）のためのスラスト保持器（１）であって、
   スラスト保持器（１）が、主として、Ｗ字形の異形横断面を有する肉薄の環状ディスク（２）から成っており、
   環状ディスク（２）の内縁部に一体成形された内側の半径方向の鍔（３）と、環状ディスク（２）の外縁部に一体成形された外側の半径方向の鍔（４）と、半径方向の両鍔（３，４）にそれぞれ内側の軸方向の異形区分（５）および外側の軸方向の異形区分（６）を介して結合されていて、両鍔（３，４）と等しい半径方向の延在長さを有する中間のＵ字形のビード（７）とによって、前記Ｗ字形の異形横断面の個々の異形脚部が形成されており、
   中間のビード（７）および隣接する軸方向の異形区分（５，６）から、互いに均一な間隔を置いて配置された複数の長方形の保持器ポケット（８）が切り抜かれていて、該保持器ポケット（８）同士の間に、両鍔（３，４）を互いに結合する同数のポケット柱（９）が形成されており、
   ポケット柱（９）によって、円筒状の転動体（１０）が、保持器ポケット（８）内に互いに均一な間隔を置いて保持されていて、周方向において案内されている、円筒状の転動体のためのスラスト保持器において、
   外側の半径方向の鍔（４）が、中間のＵ字形のビード（７）から離れる方向に向けられた傾き（α）を伴って形成されており、
   保持器ポケット（８）が、以下のような軸方向の長さ、すなわち、内側の半径方向の鍔（３）の内面（１１）と外側の半径方向の鍔（４）の内面（１２）との間の軸方向の最小間隔よりも大きくて、少なくともスラスト保持器（１）の外側の半径方向の鍔（４）内にまで延びていて、かつスラスト保持器（１）の外側の半径方向の鍔（４）において保持器ポケット（８）の外側の端面（１３）を転動体（１０）の転がり軸線の高さでポケット中心に向けて球形に形成することにより、転動体（１０）の外側の端面（１５）に対する丸み付けられた接触突部（１４）を形成しているような軸方向の長さを有していることを特徴とする、円筒状の転動体のためのスラスト保持器。
2. 外側の半径方向の鍔（４）の傾き（α）が、スラスト保持器（１）の材料厚さと、転動体（１０）の直径と、スラスト保持器（１）の周辺構造とに関連して、鉛直な保持器中心軸線に対して約１５°に設定されている、請求項１記載のスラスト保持器。
3. 保持器ポケット（８）の、両鍔（３，４）の内面（１１，１２）同士の間の軸方向の最小間隔に比べて大きな軸方向の長さが、外側の軸方向の異形区分（６）の長さの、内側の軸方向の異形横断面（５）の長さに比べて短縮された構成によって製作可能である、請求項１記載のスラスト保持器。
4. 保持器ポケット（８）が、打抜き加工によって切削屑なしに製作されており、保持器ポケット（８）の丸み付けられた接触突部（１４）が、切断クリアランスの設定により、約１０％の剪断面（１６）を伴って、スラスト保持器（１）の材料厚さの約９０％の意図的な破断面（１７）を有している、請求項１記載のスラスト保持器。
5. 接触突部（１４）の剪断面（１６）が、スラスト保持器（１）の、傾き（α）を伴って形成された外側の半径方向の鍔（４）の内面（１１）に鉛直に加工されていて、ポケット長手方向中心の高さで転動体（１０）の端面（１５）に線接触している、請求項４記載のスラスト保持器。
6. 接触突部（１４）の、剪断面（１６）から斜めに鍔（４）の外面（１８）に向かって延びる破断面（１７）が、接触突部（１４）と転動体（１０）の端面（１５）との間の線接触部の下側に、該線接触部に潤滑剤を供給するための毛管として設けられている、請求項５記載のスラスト保持器。
7. 保持器ポケット（８）の接触突部（１４）を丸み付けて形成することにより接触突部（１４）と転動体（１０）の端面（１５）との間の線接触部の両側に形成される自由室（１９，２０）が、余剰の潤滑剤に対する導出開口として設けられている、請求項５記載のスラスト保持器。

Images