JP4134792B2 - 偏心スラスト軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏心スラスト軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来公然実施されている単列の偏心スラスト軸受は、２枚一対のレースと、これらのレース間に介在する転動体を有するものである。この軸受は、対向する２枚の板状レースの間に複数個の玉等の転動体を挟んだ構造とすることにより、２枚のレースは互いに径方向にずれて偏心するように動くことができ、かつ２枚のレース間で相対的に旋回転動することも可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の単列偏心スラスト軸受では、一方向のアキシャル荷重、即ち転動体を圧縮する方向のアキシャル荷重は支持することができるが、両方向のアキシャル荷重を支持することができない。即ち、対向する２枚のレースを引き離す方向のアキシャル荷重を支持することができない。両方向のアキシャル荷重を支持できるようにするためには、転動体を複列（複式）とした複列スラスト軸受とする必要がある。しかし複列とした場合、軸受幅（軸受の軸方向幅）が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、複列構造よりも軸受幅を小さくしながら、両方向のアキシャル荷重を支持できる偏心スラスト軸受を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明では、第一の外側部材及びその径方向内側に位置する第一の内側部材が設けられるとともに、これらに対向して第二の外側部材及びその径方向内側に位置する第二の内側部材が設けられ、周方向に沿った３カ所以上に局在する第一位置において対向した前記第一の外側部材と前記第二の内側部材とで、前記第一位置に配置された転動体を挟持するとともに、周方向に沿った３カ所以上に局在し前記第一位置とは位相が異なる第二位置において対向した前記第二の外側部材と前記第一の内側部材とで、前記第二位置に配置された転動体を挟持し、前記第一の外側部材と前記第一の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、且つ前記第二の外側部材と前記第二の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、前記第一の外側部材と前記第二の外側部材とが一体的に接合されるとともに、前記第一の内側部材と前記第二の内側部材とが一体的に接合されており、全ての前記転動体の中心は同一平面上に存在することを特徴とする偏心スラスト軸受としている。
【０００６】
このようにすると、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を互い違いに配置することにより、従来複列であった各列相互間の軸方向距離を近接させることができ、複列の軸受よりも軸受幅を小さくすることができる。即ち、第一の外側部材と第二の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分(1)として機能し、第二の外側部材と第一の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が第二列の偏心スラスト軸受部分(2)として機能することができる。本発明では外側部材同士、内側部材同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分(1)に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分(2)に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。また、第一位置と第二位置との位相を異ならせ、且つ外側部材と内側部材は両者間において可動平面方向で隙間があるので、各列の転動体の軸方向位置を近接させ、全ての転動体の中心は同一平面上に存在する構成を採ることができる。また、外側部材と内側部材とが互いに相対移動することができる。また、以上のような構成とすると、軸受の各部材が分離せず、組み立てられた軸受として供給することが可能となる。また、全ての前記転動体の中心は同一平面上に存在する構成とすることにより、軸受を単列構造とすることができ、軸受の軸方向幅を最小とすることができる。
【０００７】
また、前記第一の外側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第一の外側ケースから成り、前記第二の外側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第二の外側ケースから成り、前記第一の内側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第一の内側ケースから成り、前記第二の内側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第二の内側ケースから成るとともに、前記転動体は前記外レースと前記内レースの間に挟持されている構成とするのが好ましい。この場合には、局在する転動体の各位置にそれぞれ別個のレースを分割して配しているので、個々のレースを小型化することができる。レースが大型化するとレース軌道面の平面度の精度を確保しにくくなるが、レースを小型化できることにより、軸受の大型化が容易となる。また、軸受用鋼等によりなるレース部分を減らし且つケース部分にはアルミ合金等の低比重金属や樹脂等を利用できるので、軸受全体の重量を軽量化できる。
【０００８】
前記隙間により生ずる外側部材と内側部材との相対移動可能範囲が、転動体の移動可能範囲に略対応している構成としてもよい。このようにすると、外側部材と内側部材との間の隙間と、転動体の移動空間を確保するためレース上に設けられた隙間のいずれについても、余分な隙間を無くすか、あるいは最小限とすることができる。従って、軸受を小型化しながらその偏心可能範囲をより広くすることができる。
【０００９】
さらに、前記偏心スラスト軸受は、次の構成としてもよい。即ち、前記第一位置及び第二位置はそれぞれＮカ所（Ｎは３以上の整数）に等配されており、前記第一及び第二の外側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の外周を成す外周円環状部と、この外周円環状部から径方向内側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の内向き舌片部とを有するものであり、前記第一及び第二の内側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の内周を成す内周円環状部と、この内周円環状部から径方向外側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の外向き舌片部とを有するものであり、前記全ての外向き舌片部には前記内レースが同一円周上で取付けられ、前記全ての内向き舌片部には前記外レースが同一円周上で取付けられるとともに、前記内レース及び前記外レースは全て同一形状の円板状部材であり、前記第一位置と第二位置は、同一円周上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に局在している構成としてもよい。
【００１０】
このようにすると、転動体の第一位置と第二位置を周方向及び径方向に均等に配置できるので、両方向のアキシャル荷重をより安定的に支持でき、さらに偏心された軸からのアキシャル荷重によって生ずるモーメント荷重もより安定的に支持できる。さらに、各レースを同一とできるので、各レース部材を共通化できる。
【００１１】
前記各レースの周囲を包囲する第一保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体の位置調整が容易となる。即ち、転動体の位置をレース上の最適位置に調整するのは容易ではないが、軽予圧をかけた状態で軸受を全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させることにより、位置ズレした転動体は第一保持器ガイドに係止されレース上を適宜滑りつつ位置調整がなされる。よって、転動体をレース上の最適な位置に配置することが容易となる。また、この第一保持器ガイドにより、対向するレース間への異物の侵入や潤滑剤の流出を抑制できる。
【００１２】
さらに全ての前記転動体間の相対的位置関係を維持する単一の第二保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体に偏荷重が作用した場合でも転動体が移動して位置ズレを起こすことがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受１の構成を示す分解斜視図、図２はこの軸受１の、玉８の中心位置を通る軸方向断面（中心から外周までの半断面）の断面図である。この図２の断面の周方向位置は、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂの中心位置としている。なお図２は玉８がいずれの方向にも移動していない状態（以下、標準状態ともいう）を示す。図１に示すように、この軸受１の外周等を構成する外側部材は、第一の外側部材と第二の外側部材により構成される。第一の外側部材は、第一の外側ケース２と、これに取付けられた円板状の外レース６からなる。第二の外側部材は、第二の外側ケース３と、これに取付けられた円板状の外レース６からなる。第一の外側ケース２は、軸受１の外周を成す外周円環状部２ａと、この外周円環状部２ａから径方向内側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の内向き舌片部２ｂを有する。第二の外側ケース３は、第一の外側ケース２と同一形状であって、同じく外周円環状部３ａと４個の内向き舌片部３ｂを有する。これら第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は周方向に４５度だけ位相をずらした状態で対向している。したがって、互いの舌片部２ｂと３ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００１４】
この軸受１の内周等を構成する内側部材は、第一の内側部材と第二の内側部材からなる。第一の内側部材は、第一の内側ケース４と、これに取付けられた円板状の内レース７からなる。第二の内側部材は、第二の内側ケース５と、これに取付けられた円板状の内レース７からなる。第一の外側ケース２の径方向内側に位置し、この軸受１の内周等を構成する第一の内側ケース４は、軸受１の内周を成す内周円環状部４ａと、この内周円環状部４ａから径方向外側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の外向き舌片部４ｂを有する。また、第二の外側ケース３の径方向内側に設けられた第二の内側ケース５は第一の内側ケース４と同一形状であって、同様に内周円環状部５ａと４個の外向き舌片部５ｂを有する。これら第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は周方向に４５度だけ相対的に相違した状態で対向している。したがって、互いの舌片部４ｂと５ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００１５】
第一の外側ケース２の４個の内向き舌片部２ｂと第二の内側ケース５の４個の外向き舌片部５ｂとは、位相が同一の第一位置２１で互いに対向している。また、第二の外側ケース３の４個の内向き舌片部３ｂと第一の内側ケース４の４個の外向き舌片部４ｂとは位相が同一の第二位置２２で互いに対向している。また、全ての内向き舌片部２ｂ及び３ｂの各対向面には円板状の外レース６が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。同様に、全ての外向き舌片部４ｂ及び５ｂの対向面には、外レース６と同一形状の円板状の内レース７が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。そして、外レース６と内レース７の間には転動体である玉８が各レース間に一個ずつ、合計８個介在している。これら全ての玉８はその中心が同一平面上に配置されており、本実施形態は単列の偏心スラスト軸受となっている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、各玉はそれぞれ別個に円筒状の保持器１０に挿入されている。また、外レース６及び内レース７の全てにおいて、その周囲にはリング状の第一保持器ガイド１１が外嵌して、内外レース６，７を包囲している。（図２参照）。この第一保持器ガイド１１は、各内外レース６，７に外嵌しつつレース軌道面よりも転動体側に突出している。よって、第一保持器ガイド１１の内周面は、各内外レース６，７の周囲にレース軌道面と垂直な壁面を構成する。さらに、その中心が同一平面上に配置された全ての玉８を保持する全ての保持器１０間の相対的位置関係は、略ドーナツ型の円板である一枚の第二保持器ガイド１２によって維持されている。この第二保持器ガイド１２には、周方向の４５度おきに合計８カ所の保持器挿入孔１２ａが設けられている。この保持器挿入孔１２ａに円筒状の保持器１０が内嵌している（図２参照）。これら第二保持器ガイド１２及び保持器１０によって、全ての玉８が等間隔に保持されている。軸受１にモーメント荷重がかかる場合等においては、転動体に偏荷重が作用することがあり、この偏荷重により一部の玉８がレースから浮いた場合等には、この一部の玉８が移動してしまうことが考えられる。しかしこの場合でも、第二保持器ガイド１２により、一部の玉８が移動して位置ズレを起こすことがない。なお、第二保持器ガイド１２の外周縁部に周方向等間隔をおいて円弧状の凹部１２ｃがあるが、これは２つの外側ケースを連結するねじ１５部分に対する逃げである。
【００１７】
図３は、図２のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイド１２を除いて矢印方向に軸受１内部をみた要部正面図（１／４周分のみ記載）である。この図３も標準状態であり、また第二保持器ガイド１２は仮想線で示してある。図４は、図３のＢ−Ｂ位置の断面におけるこの軸受１の標準状態における断面図である。図２〜図４に示すように、第一の外側ケース２の径方向内側には第一の内側ケース４が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。同様に、第二の外側ケース３の径方向内側には第二の内側ケース５が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。また、図４に示すように、第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は、これらの外周円環状部２ａ及び３ａの近傍において、ねじ１５により一体的に接合されている。また、第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は、これらの内周円環状部４ａ及び５ａの近傍において、ねじ１６により一体的に接合されている。これらのねじ１５及び１６は、それぞれ周方向に均等な位置に複数設けられている。なお図１では、このねじ１５及び１６部分の記載を省略している。
【００１８】
図１に示すように、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂに取付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂに取付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第一位置２１である。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂに取付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第一の内側ケース４の外向き舌片部４ｂに取付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第二位置２２である。これら第一位置２１と第二位置２２及び各レースは、図３に示すように、同一円周上２３に、且つ互いに周方向の相違角度αを４５度として、この角度αずつ位相をずらして交互に配置されている。
【００１９】
このように、第一位置２１と第二位置２２の位置を相互に異ならせることにより、従来複列であった軸受の２列の玉８の各列間の軸方向距離をより近接させることができ、全ての玉８について、それぞれの中心部が同一平面上に存在する構成を採ることができるので、単列化が可能となる。しかも、複列構造とせずに両方向のアキシャル荷重を支持することが可能となる。即ちこのようにすると、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を周方向で互い違いに配置することとなり、単列化することもできる。つまり、第一の外側ケース２と第二の内側ケース５及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分(1)として機能し、第二の外側ケース３と第一の内側ケース４及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第二列の偏心スラスト軸受部分(2)として機能することができる。外側ケース２，３同士及び内側ケース４，５同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分(1)に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分(2)に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。また、このように単列構造としたことにより、複列とした場合と比較して軸受幅を小さくすることができる。なお、本発明の偏心スラスト軸受は、その偏心可能範囲内において周方向及び径方向に移動が可能であるので、この移動可能範囲内で相対的に回転することもできるが、この範囲を超えた回転（所定角度以上の相対回転）はできない。
【００２０】
そして、円板状部材の各外レース６及び各内レース７が第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置にそれぞれ配置されている。なお図２に示すように、各レース６，７にはその周縁に段差９を設けることにより軸方向外側面を凸部とする一方、各舌片部にはこの凸部に対応する凹部を設け、これら凹凸を組み合わせることにより各レース６，７と各舌片部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂとが組合わされている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、第二の外側ケース３の内周面３ｃと、第二の内側ケース５の外周面５ｃとの間には、隙間Ｋ１（図３においてハッチングで表示）が全周に亘って設けられている。図３に示すように、隙間Ｋ１の幅は、外向き舌片部５ｂの径方向最外位置では径方向で距離Ｌであり、内向き舌片部３ｂの径方向最内位置では径方向で距離Ｍとなっている。また、この隙間Ｋ１の幅を全体に亘って略同一とすべく、第二の外側ケース３の内周面３ｃの輪郭形状は、第二の内側ケース５の外周面５ｃの輪郭形状を略倣う形状とされている。その結果、隙間Ｋ１の幅はその全体に亘ってＬ以上Ｍ以下となっている。また、距離Ｍは内側ケース４，５の強度確保にも留意して設定する。距離Ｍは距離Ｌと同一にするのが好ましい。この隙間Ｋ１があるので、第二の外側ケース３と第二の内側ケース５を軸線方向同一位置に配置して玉８を単列とすることができ、さらに、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３は径方向全方位に略距離Ｌまでの相対移動が可能で且つ周方向にも互いに相対移動（相対回転）可能となる。第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂの先端部は半円形状となっているが（図３参照）、これは、内レース７の円形形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動ストロークを確保するためである。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂの先端部も円弧状となっているが、これは外レース６の形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動ストロークを確保するためである。このように、隙間Ｋ１の範囲が、内側ケース５と外側ケース３との相対的移動可能範囲を決めている。
【００２２】
転動体である玉８は、これを収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間に存在する、玉８を中心とした円環状の幅Ｒの隙間Ｋ２（図３参照）により移動が可能となっている。即ち、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが接触するまで、玉８は移動することが可能である。本実施形態では、各レース６，７の面積（直径）、玉８及び保持器１０の直径、第一保持器ガイド１１の内径が玉８の移動可能範囲を決定している。このように、隙間Ｋ２の範囲が、玉８の移動可能範囲を決めている。
【００２３】
本実施形態では、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間の隙間距離Ｒ（標準状態における径方向の隙間距離Ｒ）は、前記隙間距離Ｌの半分となっている。即ち、次の数式、
Ｌ＝２Ｒ
の関係が成立している。このようにしたのは、レースの相対移動距離に対して玉８の移動距離が半分であることに対応したものである。このように、距離Ｒが距離Ｌの半分となるように、内レース６及び外レース７の直径を設定している。
【００２４】
このように、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３との間の隙間Ｋ１により生ずるこれらケース間の相対的移動可能範囲と、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの隙間Ｋ２により生ずる玉８の移動可能範囲とが略対応している。換言すれば、内外ケース５，３間の隙間Ｋ１により生ずる両者の相対的移動可能範囲が軸受１の偏心可能範囲に略一致している。つまり、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが当接するまで玉８が移動すると、同時に第二の内側ケース５と第二の外側ケース３が略当接することとなり、余分な隙間が最小限とされている。よって、軸受１を小型化しながら偏心可能範囲を最大限に広げることができる。
【００２５】
玉８の周囲に余分な隙間を設けないということは、各レース６，７を余分に大きくしないことをも意味する。従って、小さいレース６，７で最大限の偏心可能範囲を確保することができる。なお、図２に示すように、第二保持器ガイド１２の外周面と、２つの外側ケースの外周円環状部２ａ，３ａの内周面との間の隙間距離Ｓは前記距離Ｒよりも若干大きくしており、軸受１の偏心可能範囲において互いに接触しないようになっている。
【００２６】
更に、本実施形態では、全ての外レース６及び内レース７は同一径で同一形状の円板となっており、しかも、標準状態においてすべてのレースが同一円周上２３（図３参照）に設けられている。そうすると、全ての局在位置、即ち全ての第一位置２１及び第二位置２２において、各玉８におけるそれぞれの移動可能範囲が、軸受１の偏心可能範囲と対応している。即ち、可動平面内の全方位について、軸受１を偏心可能範囲の限界まで移動させると、全ての玉８がそれぞれの移動可能範囲のほぼ限界まで移動するようになっている。即ち、全ての内外レース６，７を同一の部材で共通化でき且つそれらの大きさを最小限としている。
なお、ここでは第二の外側ケース３と第二の内側ケース５との関係を例として説明したが、第一の外側ケース２と第一の内側ケース４との関係も同様の構成である。
【００２７】
玉８を、標準状態において図２のように外レース６及び内レース７の中心位置に配置するには、軸受１を組み立てた後、軸受１に軽予圧をかけた状態で全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させればよい。このようにすると、位置ズレしている玉８を保持する保持器１０が第一保持器ガイド１１と接触して玉８がレース上で滑り、玉８の位置が標準状態で内外レース６，７の中心位置になるように調整される。このように、第一保持器ガイド１１を設けることにより、玉８の位置調整が容易となり、特に軸受１が組み立てられた状態であっても玉８の位置調整を簡便に行うことが可能となっている。
【００２８】
なお、軸受１がアセンブル部材として軸受１以外の他の装置に取付けられた場合であって、この装置において例えばゴムやバネ等を用いて軸受１の相対移動範囲を制約する手段があり、これにより制約される範囲が軸受１の偏心可能範囲より狭い範囲である場合には、軸受１はその構成部品間で干渉することがない。
【００２９】
外レース６及び内レース７の形状は特に限定されないが、本実施形態では、これらのレース６，７は第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置に分割して設けるレース分割構造としている。このようにすると、玉８が転がり接触する部分であって通常軸受用鋼等の鉄系材料で作製されるレース部分を少なくすることができるので、コストを低減することができる。また、これらのレース６，７を保持して各レースを一体的に連結する内側ケース４，５及び外側ケース２，３は、玉８と接触しないので、アルミ合金等の軽金属を用いることができる。したがって、このようなレース分割構造とした場合には、個々のレース６，７の大きさを小さくでき、軸受１の軽量化が可能となるので好ましい。また、一般に軸受が大型化されると、レース６，７も大型化される傾向にあるが、レースが大型化されるとレース軌道面の平面度を確保するための加工が極めて困難となる。本実施形態のようにレースを分割すると、個々のレースの大きさは小型化しつつ軸受全体の大型化が容易となる。
【００３０】
ここで、前記第一位置２１及び第二位置２２はそれぞれ４カ所、つまり３カ所以上に局在しており、さらにこれら３カ所以上の位置は一直線上になく、周方向に沿っているので、玉８を介して対向する２組の内側ケース４，５と外側ケース２，３は、それぞれ３点以上で支持されることになる。したがって両方向のアキシャル荷重が支持可能になるとともに、モーメント荷重も支持可能となる。したがって、この第一位置２１及び第二位置２２は、本実施形態のようにそれぞれ４カ所に局在する場合に限られず、３カ所以上であればよい。好ましくは本実施形態のように、第一位置２１及び第二位置２２共に、これら３カ所以上の局在位置を周方向１８０度（半円）の範囲にすべて設けることのないように、周方向で１８０度を超える範囲に配置するのがよい。このようにすると対向する面の支持点が周方向により分散するので、大きなモーメント荷重を支持できるとともに、アキシャル荷重を面内により均等分散でき、各玉８にかかる負荷がより均等になるので好ましい。
【００３１】
そして、本実施形態では、第一位置２１と第二位置２２の局在位置の数はそれぞれ同数のＮカ所（Ｎは３以上の整数）とし、さらに、第一位置２１と第二位置２２は、同一円周２３（図３参照）上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に配置している。このようにすると、第一位置２１と第二位置２２が周方向及び径方向に均等に分散して局在することになるので、両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重を効率よく支持することができる。
【００３２】
さらにこの場合、それぞれの玉８の移動範囲は同一となる。そうすると、全てのレース６，７の大きさを最小限とした同一形状のものにすることができ、軸受１をさらに軽量化することができる。なお、Ｎは３以上の整数であるのが良いが、多すぎると偏心可能範囲を確保するための部材間の隙間距離が狭くなると共に、部品点数が多くなり構造が複雑となる傾向となるので、通常はＮを４〜６とするのが好ましい。モーメント負荷能力と偏心可能範囲のバランスからはＮを５とするのがさらに好ましい。
【００３３】
保持器１０は本発明では必ずしも必要ではない。しかし、本実施形態のように、各玉８を収容する保持器１０を用いると、玉８周辺に供給される潤滑油やグリース等の潤滑剤の流出を抑制できる。また、第一保持器ガイド１１は、前述のように玉８の位置調整を容易にするが、保持器１０と第一保持器ガイド１１とを組み合わせて使用することによりこの位置調整がより確実となる。即ち、保持器１０の外周面と第一保持器ガイド１１の内周面とが当接することにより、位置調整の際により確実に玉８を滑らすことができる。また、第一保持器ガイド１１により、各レース６，７の周囲にレース間への異物の侵入を抑制することが可能となり、軸受全体のシール部材としての機能をも有する。
【００３４】
さらに、保持器１０と第二保持器ガイド１２の組み合わせにより、第二保持器ガイド１２の厚みが比較的薄くても各玉８間の相対的位置関係を維持できる。即ち、保持器１０が第二保持器ガイド１２の保持器挿入孔１２ａに収容されているので、第二保持器ガイド１２の厚みを玉８の直径程度まで厚くしなくても玉８を確実に保持できる。なお、保持器１０はフェノール樹脂等の樹脂により作製することができ、第二保持器ガイド１２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂により作製することができる。また、第一保持器ガイド１１は樹脂製等でもよいが、前述のように玉８の位置調整に第一保持器ガイド１１を使用をする場合には、玉８の押圧力に耐えて玉８を滑らせる必要がある。よってその材質はある程度剛性の高いもののほうが好ましく、例えばアルミ合金などが好適である。
【００３５】
転動体の形状は問わないが、実施形態のようにすべての転動体を玉８とすれば、軌道面内の全方位に対して転がり抵抗が少ない軸受とすることができる点で好ましい。また、転動体の数は特に限定されず、前記第一位置及び第二位置の各局在位置１カ所当たり複数の転動体を設けてもよいし、本実施形態のように、各局在位置１カ所あたり１個の転動体としてもよい。各局在位置１カ所あたり１個の転動体が最低限必要である。
【００３６】
なお、本発明の軸受の軸方向側面にシールドを設けても良い。シールドは、この軸受の一側面又は両側面を覆うことにより異物が軸受内に侵入するのを抑え、また潤滑剤が流出するのを抑制するのに役立つ。このシールドは、軸受の偏心可能範囲を制約しないように設けるのが好ましい。シールドは例えば、内側ケースの内周円環状部に装着され、そこから径方向外側に向かって延在するドーナツ型円板状の内シールドと、外側ケースの外周円環状部に装着され、そこから径方向内側に向かって延在するドーナツ型円板状の外シールドから構成することができる。この場合、これら内外シールドは標準状態において同心の位置に、且つ両者を軸方向に重ねて（例えば内シールドの軸方向外側に外シールドを重ねて）配置する。重なった両者間の層状隙間はできるだけ少なくして防塵性を確保する。また、外シールドの内径及び外径は、内シールドの内径及び外径よりもそれぞれ両者の相対移動距離分（実施形態における距離Ｌ）以上大きくすることにより、軸受の偏心可能範囲を制約しないようにすることができる。また、前述の標準状態における部材相互の相対的位置関係を保持するためには、予圧付加用ねじ等により内外部材間に予圧を与えて、転動体とレース間の滑りを抑えるようにしておくのがよい。
【００３７】
なお、本発明の軸受は、外側部材又は内側部材が円形（円環状）のものに限定されず、例えば多角形であってもよい。多角形の場合、本願にいう径方向及び周方向とは、この多角形の外接円における径方向及び周方向を意味するものとする。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、従来複列構造であった軸受の各部材に相当する部材を互い違いに配置し、転動体のそれぞれの中心は同一平面上に存在する構成としたので、複列構造よりも軸受幅を小さくしながら、両方向のアキシャル荷重を支持できる偏心スラスト軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受における軸方向断面の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイドを除いて軸受内部をみた要部正面図である。
【図４】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受の、図３のＢ−Ｂ位置の断面における断面図である
【符号の説明】
１ 偏心スラスト軸受
２ 第一の外側ケース
２ａ 外周円環状部
２ｂ 内向き舌片部
２ｃ 内周面
３ 第二の外側ケース
３ａ 外周円環状部
３ｂ 内向き舌片部
４ 第一の内側ケース
４ａ 内周円環状部
４ｂ 外向き舌片部
５ 第二の内側ケース
５ａ 内周円環状部
５ｂ 外向き舌片部
６ 外レース
７ 内レース
８ 玉
１０ 保持器
１０ａ 外周面
１１ 第一保持器ガイド
１２ 第二保持器ガイド
２１ 第一位置
２２ 第二位置
α 周方向相違角度
Ｌ 外側ケースと内側ケースとの隙間距離
Ｒ 保持器と保持器ガイドとの間の隙間距離
Ｋ１ 外側ケースの内周面と内側ケース外周面との間の隙間
Ｋ２ 保持器の外周面と第一保持器ガイドの内周面の間の隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏心スラスト軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来公然実施されている単列の偏心スラスト軸受は、２枚一対のレースと、これらのレース間に介在する転動体を有するものである。この軸受は、対向する２枚の板状レースの間に複数個の玉等の転動体を挟んだ構造とすることにより、２枚のレースは互いに径方向にずれて偏心するように動くことができ、かつ２枚のレース間で相対的に旋回転動することも可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の単列偏心スラスト軸受では、一方向のアキシャル荷重、即ち転動体を圧縮する方向のアキシャル荷重は支持することができるが、両方向のアキシャル荷重を支持することができない。即ち、対向する２枚のレースを引き離す方向のアキシャル荷重を支持することができない。両方向のアキシャル荷重を支持できるようにするためには、転動体を複列（複式）とした複列スラスト軸受とする必要がある。しかし複列とした場合、軸受幅（軸受の軸方向幅）が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、複列構造よりも軸受幅を小さくしながら、両方向のアキシャル荷重を支持できる偏心スラスト軸受を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明では、第一の外側部材及びその径方向内側に位置する第一の内側部材が設けられるとともに、これらに対向して第二の外側部材及びその径方向内側に位置する第二の内側部材が設けられ、周方向に沿った３カ所以上に局在する第一位置において対向した前記第一の外側部材と前記第二の内側部材とで、前記第一位置に配置された転動体を挟持するとともに、周方向に沿った３カ所以上に局在し前記第一位置とは位相が異なる第二位置において対向した前記第二の外側部材と前記第一の内側部材とで、前記第二位置に配置された転動体を挟持し、前記第一の外側部材と前記第一の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、且つ前記第二の外側部材と前記第二の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、前記第一の外側部材と前記第二の外側部材とが一体的に接合されるとともに、前記第一の内側部材と前記第二の内側部材とが一体的に接合されており、全ての前記転動体の中心は同一平面上に存在することを特徴とする偏心スラスト軸受としている。
【０００６】
このようにすると、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を互い違いに配置することにより、従来複列であった各列相互間の軸方向距離を近接させることができ、複列の軸受よりも軸受幅を小さくすることができる。即ち、第一の外側部材と第二の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分(1)として機能し、第二の外側部材と第一の内側部材及びこれらに挟持され周方向に沿った三カ所以上に局在した転動体が第二列の偏心スラスト軸受部分(2)として機能することができる。本発明では外側部材同士、内側部材同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分(1)に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分(2)に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。また、第一位置と第二位置との位相を異ならせ、且つ外側部材と内側部材は両者間において可動平面方向で隙間があるので、各列の転動体の軸方向位置を近接させ、全ての転動体の中心は同一平面上に存在する構成を採ることができる。また、外側部材と内側部材とが互いに相対移動することができる。また、以上のような構成とすると、軸受の各部材が分離せず、組み立てられた軸受として供給することが可能となる。また、全ての前記転動体の中心は同一平面上に存在する構成とすることにより、軸受を単列構造とすることができ、軸受の軸方向幅を最小とすることができる。
【０００７】
また、前記第一の外側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第一の外側ケースから成り、前記第二の外側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第二の外側ケースから成り、前記第一の内側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第一の内側ケースから成り、前記第二の内側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第二の内側ケースから成るとともに、前記転動体は前記外レースと前記内レースの間に挟持されている構成とするのが好ましい。この場合には、局在する転動体の各位置にそれぞれ別個のレースを分割して配しているので、個々のレースを小型化することができる。レースが大型化するとレース軌道面の平面度の精度を確保しにくくなるが、レースを小型化できることにより、軸受の大型化が容易となる。また、軸受用鋼等によりなるレース部分を減らし且つケース部分にはアルミ合金等の低比重金属や樹脂等を利用できるので、軸受全体の重量を軽量化できる。
【０００８】
前記隙間により生ずる外側部材と内側部材との相対移動可能範囲が、転動体の移動可能範囲に略対応している構成としてもよい。このようにすると、外側部材と内側部材との間の隙間と、転動体の移動空間を確保するためレース上に設けられた隙間のいずれについても、余分な隙間を無くすか、あるいは最小限とすることができる。従って、軸受を小型化しながらその偏心可能範囲をより広くすることができる。
【０００９】
さらに、前記偏心スラスト軸受は、次の構成としてもよい。即ち、前記第一位置及び第二位置はそれぞれＮカ所（Ｎは３以上の整数）に等配されており、前記第一及び第二の外側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の外周を成す外周円環状部と、この外周円環状部から径方向内側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の内向き舌片部とを有するものであり、前記第一及び第二の内側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の内周を成す内周円環状部と、この内周円環状部から径方向外側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の外向き舌片部とを有するものであり、前記全ての外向き舌片部には前記内レースが同一円周上で取付けられ、前記全ての内向き舌片部には前記外レースが同一円周上で取付けられるとともに、前記内レース及び前記外レースは全て同一形状の円板状部材であり、前記第一位置と第二位置は、同一円周上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に局在している構成としてもよい。
【００１０】
このようにすると、転動体の第一位置と第二位置を周方向及び径方向に均等に配置できるので、両方向のアキシャル荷重をより安定的に支持でき、さらに偏心された軸からのアキシャル荷重によって生ずるモーメント荷重もより安定的に支持できる。さらに、各レースを同一とできるので、各レース部材を共通化できる。
【００１１】
前記各レースの周囲を包囲する第一保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体の位置調整が容易となる。即ち、転動体の位置をレース上の最適位置に調整するのは容易ではないが、軽予圧をかけた状態で軸受を全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させることにより、位置ズレした転動体は第一保持器ガイドに係止されレース上を適宜滑りつつ位置調整がなされる。よって、転動体をレース上の最適な位置に配置することが容易となる。また、この第一保持器ガイドにより、対向するレース間への異物の侵入や潤滑剤の流出を抑制できる。
【００１２】
さらに全ての前記転動体間の相対的位置関係を維持する単一の第二保持器ガイドを有する構成としてもよい。このようにすると、転動体に偏荷重が作用した場合でも転動体が移動して位置ズレを起こすことがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受１の構成を示す分解斜視図、図２はこの軸受１の、玉８の中心位置を通る軸方向断面（中心から外周までの半断面）の断面図である。この図２の断面の周方向位置は、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂの中心位置としている。なお図２は玉８がいずれの方向にも移動していない状態（以下、標準状態ともいう）を示す。図１に示すように、この軸受１の外周等を構成する外側部材は、第一の外側部材と第二の外側部材により構成される。第一の外側部材は、第一の外側ケース２と、これに取付けられた円板状の外レース６からなる。第二の外側部材は、第二の外側ケース３と、これに取付けられた円板状の外レース６からなる。第一の外側ケース２は、軸受１の外周を成す外周円環状部２ａと、この外周円環状部２ａから径方向内側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の内向き舌片部２ｂを有する。第二の外側ケース３は、第一の外側ケース２と同一形状であって、同じく外周円環状部３ａと４個の内向き舌片部３ｂを有する。これら第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は周方向に４５度だけ位相をずらした状態で対向している。したがって、互いの舌片部２ｂと３ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００１４】
この軸受１の内周等を構成する内側部材は、第一の内側部材と第二の内側部材からなる。第一の内側部材は、第一の内側ケース４と、これに取付けられた円板状の内レース７からなる。第二の内側部材は、第二の内側ケース５と、これに取付けられた円板状の内レース７からなる。第一の外側ケース２の径方向内側に位置し、この軸受１の内周等を構成する第一の内側ケース４は、軸受１の内周を成す内周円環状部４ａと、この内周円環状部４ａから径方向外側に向かってかつ周方向に９０度おきに等間隔をおいて突出した４個の外向き舌片部４ｂを有する。また、第二の外側ケース３の径方向内側に設けられた第二の内側ケース５は第一の内側ケース４と同一形状であって、同様に内周円環状部５ａと４個の外向き舌片部５ｂを有する。これら第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は周方向に４５度だけ相対的に相違した状態で対向している。したがって、互いの舌片部４ｂと５ｂは対向することなく互い違いの周方向位置に４５度おきに配置される。
【００１５】
第一の外側ケース２の４個の内向き舌片部２ｂと第二の内側ケース５の４個の外向き舌片部５ｂとは、位相が同一の第一位置２１で互いに対向している。また、第二の外側ケース３の４個の内向き舌片部３ｂと第一の内側ケース４の４個の外向き舌片部４ｂとは位相が同一の第二位置２２で互いに対向している。また、全ての内向き舌片部２ｂ及び３ｂの各対向面には円板状の外レース６が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。同様に、全ての外向き舌片部４ｂ及び５ｂの対向面には、外レース６と同一形状の円板状の内レース７が舌片部１個につき１枚（合計８枚）設けられている。そして、外レース６と内レース７の間には転動体である玉８が各レース間に一個ずつ、合計８個介在している。これら全ての玉８はその中心が同一平面上に配置されており、本実施形態は単列の偏心スラスト軸受となっている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、各玉はそれぞれ別個に円筒状の保持器１０に挿入されている。また、外レース６及び内レース７の全てにおいて、その周囲にはリング状の第一保持器ガイド１１が外嵌して、内外レース６，７を包囲している。（図２参照）。この第一保持器ガイド１１は、各内外レース６，７に外嵌しつつレース軌道面よりも転動体側に突出している。よって、第一保持器ガイド１１の内周面は、各内外レース６，７の周囲にレース軌道面と垂直な壁面を構成する。さらに、その中心が同一平面上に配置された全ての玉８を保持する全ての保持器１０間の相対的位置関係は、略ドーナツ型の円板である一枚の第二保持器ガイド１２によって維持されている。この第二保持器ガイド１２には、周方向の４５度おきに合計８カ所の保持器挿入孔１２ａが設けられている。この保持器挿入孔１２ａに円筒状の保持器１０が内嵌している（図２参照）。これら第二保持器ガイド１２及び保持器１０によって、全ての玉８が等間隔に保持されている。軸受１にモーメント荷重がかかる場合等においては、転動体に偏荷重が作用することがあり、この偏荷重により一部の玉８がレースから浮いた場合等には、この一部の玉８が移動してしまうことが考えられる。しかしこの場合でも、第二保持器ガイド１２により、一部の玉８が移動して位置ズレを起こすことがない。なお、第二保持器ガイド１２の外周縁部に周方向等間隔をおいて円弧状の凹部１２ｃがあるが、これは２つの外側ケースを連結するねじ１５部分に対する逃げである。
【００１７】
図３は、図２のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイド１２を除いて矢印方向に軸受１内部をみた要部正面図（１／４周分のみ記載）である。この図３も標準状態であり、また第二保持器ガイド１２は仮想線で示してある。図４は、図３のＢ−Ｂ位置の断面におけるこの軸受１の標準状態における断面図である。図２〜図４に示すように、第一の外側ケース２の径方向内側には第一の内側ケース４が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。同様に、第二の外側ケース３の径方向内側には第二の内側ケース５が設けられ、互いの軸方向位置は略同一である。また、図４に示すように、第一の外側ケース２と第二の外側ケース３は、これらの外周円環状部２ａ及び３ａの近傍において、ねじ１５により一体的に接合されている。また、第一の内側ケース４と第二の内側ケース５は、これらの内周円環状部４ａ及び５ａの近傍において、ねじ１６により一体的に接合されている。これらのねじ１５及び１６は、それぞれ周方向に均等な位置に複数設けられている。なお図１では、このねじ１５及び１６部分の記載を省略している。
【００１８】
図１に示すように、第一の外側ケース２の内向き舌片部２ｂに取付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂに取付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第一位置２１である。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂに取付けられた４つの外レース６と、これらに対向する４つの内レース７（第一の内側ケース４の外向き舌片部４ｂに取付けられた４つの内レース７）の周方向配置位置は４カ所に局在する第二位置２２である。これら第一位置２１と第二位置２２及び各レースは、図３に示すように、同一円周上２３に、且つ互いに周方向の相違角度αを４５度として、この角度αずつ位相をずらして交互に配置されている。
【００１９】
このように、第一位置２１と第二位置２２の位置を相互に異ならせることにより、従来複列であった軸受の２列の玉８の各列間の軸方向距離をより近接させることができ、全ての玉８について、それぞれの中心部が同一平面上に存在する構成を採ることができるので、単列化が可能となる。しかも、複列構造とせずに両方向のアキシャル荷重を支持することが可能となる。即ちこのようにすると、従来複列としていた偏心スラスト軸受の各部材に対応する部材を周方向で互い違いに配置することとなり、単列化することもできる。つまり、第一の外側ケース２と第二の内側ケース５及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第一列の偏心スラスト軸受部分(1)として機能し、第二の外側ケース３と第一の内側ケース４及びこれらの間に介在する内外レース７，６と玉８が、従来の複列軸受における第二列の偏心スラスト軸受部分(2)として機能することができる。外側ケース２，３同士及び内側ケース４，５同士がそれぞれ相互に一体的に接合しているので、従来の複列偏心スラスト軸受部分(1)に相当する部分が一方向のアキシャル荷重を支持でき、偏心スラスト軸受部分(2)に相当する部分が他方向のアキシャル荷重を支持できる。また、このように単列構造としたことにより、複列とした場合と比較して軸受幅を小さくすることができる。なお、本発明の偏心スラスト軸受は、その偏心可能範囲内において周方向及び径方向に移動が可能であるので、この移動可能範囲内で相対的に回転することもできるが、この範囲を超えた回転（所定角度以上の相対回転）はできない。
【００２０】
そして、円板状部材の各外レース６及び各内レース７が第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置にそれぞれ配置されている。なお図２に示すように、各レース６，７にはその周縁に段差９を設けることにより軸方向外側面を凸部とする一方、各舌片部にはこの凸部に対応する凹部を設け、これら凹凸を組み合わせることにより各レース６，７と各舌片部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂとが組合わされている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、第二の外側ケース３の内周面３ｃと、第二の内側ケース５の外周面５ｃとの間には、隙間Ｋ１（図３においてハッチングで表示）が全周に亘って設けられている。図３に示すように、隙間Ｋ１の幅は、外向き舌片部５ｂの径方向最外位置では径方向で距離Ｌであり、内向き舌片部３ｂの径方向最内位置では径方向で距離Ｍとなっている。また、この隙間Ｋ１の幅を全体に亘って略同一とすべく、第二の外側ケース３の内周面３ｃの輪郭形状は、第二の内側ケース５の外周面５ｃの輪郭形状を略倣う形状とされている。その結果、隙間Ｋ１の幅はその全体に亘ってＬ以上Ｍ以下となっている。また、距離Ｍは内側ケース４，５の強度確保にも留意して設定する。距離Ｍは距離Ｌと同一にするのが好ましい。この隙間Ｋ１があるので、第二の外側ケース３と第二の内側ケース５を軸線方向同一位置に配置して玉８を単列とすることができ、さらに、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３は径方向全方位に略距離Ｌまでの相対移動が可能で且つ周方向にも互いに相対移動（相対回転）可能となる。第二の内側ケース５の外向き舌片部５ｂの先端部は半円形状となっているが（図３参照）、これは、内レース７の円形形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動ストロークを確保するためである。また、第二の外側ケース３の内向き舌片部３ｂの先端部も円弧状となっているが、これは外レース６の形状に対応させたものであり、且つ、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３の間で、玉８の標準位置を中心とした周囲に距離略Ｌの相対的な移動ストロークを確保するためである。このように、隙間Ｋ１の範囲が、内側ケース５と外側ケース３との相対的移動可能範囲を決めている。
【００２２】
転動体である玉８は、これを収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間に存在する、玉８を中心とした円環状の幅Ｒの隙間Ｋ２（図３参照）により移動が可能となっている。即ち、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが接触するまで、玉８は移動することが可能である。本実施形態では、各レース６，７の面積（直径）、玉８及び保持器１０の直径、第一保持器ガイド１１の内径が玉８の移動可能範囲を決定している。このように、隙間Ｋ２の範囲が、玉８の移動可能範囲を決めている。
【００２３】
本実施形態では、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの間の隙間距離Ｒ（標準状態における径方向の隙間距離Ｒ）は、前記隙間距離Ｌの半分となっている。即ち、次の数式、
Ｌ＝２Ｒ
の関係が成立している。このようにしたのは、レースの相対移動距離に対して玉８の移動距離が半分であることに対応したものである。このように、距離Ｒが距離Ｌの半分となるように、内レース６及び外レース７の直径を設定している。
【００２４】
このように、第二の内側ケース５と第二の外側ケース３との間の隙間Ｋ１により生ずるこれらケース間の相対的移動可能範囲と、保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとの隙間Ｋ２により生ずる玉８の移動可能範囲とが略対応している。換言すれば、内外ケース５，３間の隙間Ｋ１により生ずる両者の相対的移動可能範囲が軸受１の偏心可能範囲に略一致している。つまり、玉８を収容する保持器１０の外周面１０ａと第一保持器ガイド１１の内周面１１ａとが当接するまで玉８が移動すると、同時に第二の内側ケース５と第二の外側ケース３が略当接することとなり、余分な隙間が最小限とされている。よって、軸受１を小型化しながら偏心可能範囲を最大限に広げることができる。
【００２５】
玉８の周囲に余分な隙間を設けないということは、各レース６，７を余分に大きくしないことをも意味する。従って、小さいレース６，７で最大限の偏心可能範囲を確保することができる。なお、図２に示すように、第二保持器ガイド１２の外周面と、２つの外側ケースの外周円環状部２ａ，３ａの内周面との間の隙間距離Ｓは前記距離Ｒよりも若干大きくしており、軸受１の偏心可能範囲において互いに接触しないようになっている。
【００２６】
更に、本実施形態では、全ての外レース６及び内レース７は同一径で同一形状の円板となっており、しかも、標準状態においてすべてのレースが同一円周上２３（図３参照）に設けられている。そうすると、全ての局在位置、即ち全ての第一位置２１及び第二位置２２において、各玉８におけるそれぞれの移動可能範囲が、軸受１の偏心可能範囲と対応している。即ち、可動平面内の全方位について、軸受１を偏心可能範囲の限界まで移動させると、全ての玉８がそれぞれの移動可能範囲のほぼ限界まで移動するようになっている。即ち、全ての内外レース６，７を同一の部材で共通化でき且つそれらの大きさを最小限としている。
なお、ここでは第二の外側ケース３と第二の内側ケース５との関係を例として説明したが、第一の外側ケース２と第一の内側ケース４との関係も同様の構成である。
【００２７】
玉８を、標準状態において図２のように外レース６及び内レース７の中心位置に配置するには、軸受１を組み立てた後、軸受１に軽予圧をかけた状態で全ての径方向及び周方向について最大に相対移動させればよい。このようにすると、位置ズレしている玉８を保持する保持器１０が第一保持器ガイド１１と接触して玉８がレース上で滑り、玉８の位置が標準状態で内外レース６，７の中心位置になるように調整される。このように、第一保持器ガイド１１を設けることにより、玉８の位置調整が容易となり、特に軸受１が組み立てられた状態であっても玉８の位置調整を簡便に行うことが可能となっている。
【００２８】
なお、軸受１がアセンブル部材として軸受１以外の他の装置に取付けられた場合であって、この装置において例えばゴムやバネ等を用いて軸受１の相対移動範囲を制約する手段があり、これにより制約される範囲が軸受１の偏心可能範囲より狭い範囲である場合には、軸受１はその構成部品間で干渉することがない。
【００２９】
外レース６及び内レース７の形状は特に限定されないが、本実施形態では、これらのレース６，７は第一位置２１及び第二位置２２の各局在位置に分割して設けるレース分割構造としている。このようにすると、玉８が転がり接触する部分であって通常軸受用鋼等の鉄系材料で作製されるレース部分を少なくすることができるので、コストを低減することができる。また、これらのレース６，７を保持して各レースを一体的に連結する内側ケース４，５及び外側ケース２，３は、玉８と接触しないので、アルミ合金等の軽金属を用いることができる。したがって、このようなレース分割構造とした場合には、個々のレース６，７の大きさを小さくでき、軸受１の軽量化が可能となるので好ましい。また、一般に軸受が大型化されると、レース６，７も大型化される傾向にあるが、レースが大型化されるとレース軌道面の平面度を確保するための加工が極めて困難となる。本実施形態のようにレースを分割すると、個々のレースの大きさは小型化しつつ軸受全体の大型化が容易となる。
【００３０】
ここで、前記第一位置２１及び第二位置２２はそれぞれ４カ所、つまり３カ所以上に局在しており、さらにこれら３カ所以上の位置は一直線上になく、周方向に沿っているので、玉８を介して対向する２組の内側ケース４，５と外側ケース２，３は、それぞれ３点以上で支持されることになる。したがって両方向のアキシャル荷重が支持可能になるとともに、モーメント荷重も支持可能となる。したがって、この第一位置２１及び第二位置２２は、本実施形態のようにそれぞれ４カ所に局在する場合に限られず、３カ所以上であればよい。好ましくは本実施形態のように、第一位置２１及び第二位置２２共に、これら３カ所以上の局在位置を周方向１８０度（半円）の範囲にすべて設けることのないように、周方向で１８０度を超える範囲に配置するのがよい。このようにすると対向する面の支持点が周方向により分散するので、大きなモーメント荷重を支持できるとともに、アキシャル荷重を面内により均等分散でき、各玉８にかかる負荷がより均等になるので好ましい。
【００３１】
そして、本実施形態では、第一位置２１と第二位置２２の局在位置の数はそれぞれ同数のＮカ所（Ｎは３以上の整数）とし、さらに、第一位置２１と第二位置２２は、同一円周２３（図３参照）上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に配置している。このようにすると、第一位置２１と第二位置２２が周方向及び径方向に均等に分散して局在することになるので、両方向のアキシャル荷重及びモーメント荷重を効率よく支持することができる。
【００３２】
さらにこの場合、それぞれの玉８の移動範囲は同一となる。そうすると、全てのレース６，７の大きさを最小限とした同一形状のものにすることができ、軸受１をさらに軽量化することができる。なお、Ｎは３以上の整数であるのが良いが、多すぎると偏心可能範囲を確保するための部材間の隙間距離が狭くなると共に、部品点数が多くなり構造が複雑となる傾向となるので、通常はＮを４〜６とするのが好ましい。モーメント負荷能力と偏心可能範囲のバランスからはＮを５とするのがさらに好ましい。
【００３３】
保持器１０は本発明では必ずしも必要ではない。しかし、本実施形態のように、各玉８を収容する保持器１０を用いると、玉８周辺に供給される潤滑油やグリース等の潤滑剤の流出を抑制できる。また、第一保持器ガイド１１は、前述のように玉８の位置調整を容易にするが、保持器１０と第一保持器ガイド１１とを組み合わせて使用することによりこの位置調整がより確実となる。即ち、保持器１０の外周面と第一保持器ガイド１１の内周面とが当接することにより、位置調整の際により確実に玉８を滑らすことができる。また、第一保持器ガイド１１により、各レース６，７の周囲にレース間への異物の侵入を抑制することが可能となり、軸受全体のシール部材としての機能をも有する。
【００３４】
さらに、保持器１０と第二保持器ガイド１２の組み合わせにより、第二保持器ガイド１２の厚みが比較的薄くても各玉８間の相対的位置関係を維持できる。即ち、保持器１０が第二保持器ガイド１２の保持器挿入孔１２ａに収容されているので、第二保持器ガイド１２の厚みを玉８の直径程度まで厚くしなくても玉８を確実に保持できる。なお、保持器１０はフェノール樹脂等の樹脂により作製することができ、第二保持器ガイド１２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂により作製することができる。また、第一保持器ガイド１１は樹脂製等でもよいが、前述のように玉８の位置調整に第一保持器ガイド１１を使用をする場合には、玉８の押圧力に耐えて玉８を滑らせる必要がある。よってその材質はある程度剛性の高いもののほうが好ましく、例えばアルミ合金などが好適である。
【００３５】
転動体の形状は問わないが、実施形態のようにすべての転動体を玉８とすれば、軌道面内の全方位に対して転がり抵抗が少ない軸受とすることができる点で好ましい。また、転動体の数は特に限定されず、前記第一位置及び第二位置の各局在位置１カ所当たり複数の転動体を設けてもよいし、本実施形態のように、各局在位置１カ所あたり１個の転動体としてもよい。各局在位置１カ所あたり１個の転動体が最低限必要である。
【００３６】
なお、本発明の軸受の軸方向側面にシールドを設けても良い。シールドは、この軸受の一側面又は両側面を覆うことにより異物が軸受内に侵入するのを抑え、また潤滑剤が流出するのを抑制するのに役立つ。このシールドは、軸受の偏心可能範囲を制約しないように設けるのが好ましい。シールドは例えば、内側ケースの内周円環状部に装着され、そこから径方向外側に向かって延在するドーナツ型円板状の内シールドと、外側ケースの外周円環状部に装着され、そこから径方向内側に向かって延在するドーナツ型円板状の外シールドから構成することができる。この場合、これら内外シールドは標準状態において同心の位置に、且つ両者を軸方向に重ねて（例えば内シールドの軸方向外側に外シールドを重ねて）配置する。重なった両者間の層状隙間はできるだけ少なくして防塵性を確保する。また、外シールドの内径及び外径は、内シールドの内径及び外径よりもそれぞれ両者の相対移動距離分（実施形態における距離Ｌ）以上大きくすることにより、軸受の偏心可能範囲を制約しないようにすることができる。また、前述の標準状態における部材相互の相対的位置関係を保持するためには、予圧付加用ねじ等により内外部材間に予圧を与えて、転動体とレース間の滑りを抑えるようにしておくのがよい。
【００３７】
なお、本発明の軸受は、外側部材又は内側部材が円形（円環状）のものに限定されず、例えば多角形であってもよい。多角形の場合、本願にいう径方向及び周方向とは、この多角形の外接円における径方向及び周方向を意味するものとする。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、従来複列構造であった軸受の各部材に相当する部材を互い違いに配置し、転動体のそれぞれの中心は同一平面上に存在する構成としたので、複列構造よりも軸受幅を小さくしながら、両方向のアキシャル荷重を支持できる偏心スラスト軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受における軸方向断面の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面位置から第二保持器ガイドを除いて軸受内部をみた要部正面図である。
【図４】本発明の一実施形態である偏心スラスト軸受の、図３のＢ−Ｂ位置の断面における断面図である
【符号の説明】
１ 偏心スラスト軸受
２ 第一の外側ケース
２ａ 外周円環状部
２ｂ 内向き舌片部
２ｃ 内周面
３ 第二の外側ケース
３ａ 外周円環状部
３ｂ 内向き舌片部
４ 第一の内側ケース
４ａ 内周円環状部
４ｂ 外向き舌片部
５ 第二の内側ケース
５ａ 内周円環状部
５ｂ 外向き舌片部
６ 外レース
７ 内レース
８ 玉
１０ 保持器
１０ａ 外周面
１１ 第一保持器ガイド
１２ 第二保持器ガイド
２１ 第一位置
２２ 第二位置
α 周方向相違角度
Ｌ 外側ケースと内側ケースとの隙間距離
Ｒ 保持器と保持器ガイドとの間の隙間距離
Ｋ１ 外側ケースの内周面と内側ケース外周面との間の隙間
Ｋ２ 保持器の外周面と第一保持器ガイドの内周面の間の隙間
Claims (6)
- 第一の外側部材及びその径方向内側に位置する第一の内側部材が設けられるとともに、これらに対向して第二の外側部材及びその径方向内側に位置する第二の内側部材が設けられ、
周方向に沿った３カ所以上に局在する第一位置において対向した前記第一の外側部材と前記第二の内側部材とで、前記第一位置に配置された転動体を挟持するとともに、周方向に沿った３カ所以上に局在し前記第一位置とは位相が異なる第二位置において対向した前記第二の外側部材と前記第一の内側部材とで、前記第二位置に配置された転動体を挟持し、
前記第一の外側部材と前記第一の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、且つ前記第二の外側部材と前記第二の内側部材とは、相互間に隙間を設けて径方向及び周方向への相対移動を可能とし、
前記第一の外側部材と前記第二の外側部材とが一体的に接合されるとともに、前記第一の内側部材と前記第二の内側部材とが一体的に接合されており、
全ての前記転動体の中心は同一平面上に存在することを特徴とする偏心スラスト軸受。 - 前記第一の外側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第一の外側ケースから成り、
前記第二の外側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた外レースと、これら全ての外レースが取付けられた第二の外側ケースから成り、
前記第一の内側部材は、局在する前記第二位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第一の内側ケースから成り、
前記第二の内側部材は、局在する前記第一位置のそれぞれに分割して設けられた内レースと、これら全ての内レースが取付けられた第二の内側ケースから成るとともに、
前記転動体は前記外レースと前記内レースの間に挟持されていることを特徴とする請求項１に記載の偏心スラスト軸受。 - 前記隙間により生ずる外側部材と内側部材との相対移動可能範囲が、転動体の移動可能範囲に略対応していることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏心スラスト軸受。
- 前記第一位置及び第二位置はそれぞれＮカ所（Ｎは３以上の整数）に等配されており、
前記第一及び第二の外側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の外周を成す外周円環状部と、この外周円環状部から径方向内側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の内向き舌片部とを有するものであり、
前記第一及び第二の内側ケースは同一形状であり、その形状は、軸受の内周を成す内周円環状部と、この内周円環状部から径方向外側に向かって且つ周方向に等間隔をおいて突出したＮ個の外向き舌片部とを有するものであり、
前記全ての外向き舌片部には前記内レースが同一円周上で取付けられ、前記全ての内向き舌片部には前記外レースが同一円周上で取付けられるとともに、前記内レース及び前記外レースは全て同一形状の円板状部材であり、
前記第一位置と第二位置は、同一円周上に、且つ周方向に３６０／（２Ｎ）度ずつ位相をずらして交互に局在していること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏心スラスト軸受。 - 前記各レースの周囲を包囲する第一保持器ガイドを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏心スラスト軸受。
- 全ての前記転動体間の相対的位置関係を維持する単一の第二保持器ガイドを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏心スラスト軸受。
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