JP4966000B2

JP4966000B2 - スラスト軸受用保持器

Info

Publication number: JP4966000B2
Application number: JP2006352251A
Authority: JP
Inventors: 琢也小津
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008163991A

Description

この発明は、自動車用変速機、工作機械等、各種機械装置の回転支持部に組み込むスラスト軸受に用いる保持器に関するものである。

従来から、スラスト軸受は、各種機械装置の回転支持部に組み込まれ、対向した一対の軌道輪の間に配置される複数の転動体を、周方向に所定間隔をもって保持するスラスト軸受用保持器が用いられている。

このスラスト軸受用保持器は、この発明の一実施例である図１に示すように、円環状の内リング部１１から放射状に配置した複数の柱部１２を径方向外向きに延ばした内環状体１０を形成し、この内環状体１０の柱部１２先端部と円環状の外環状体２０の内周面とを嵌め合わせた状態で、これらを結合するピン１４を挿入することにより内外の環状体１０、２０を一体化したものである。

このピン式のスラスト軸受用保持器は、その内環状体１０の柱部１２先端部および外環状体２０のそれぞれに穴１５、２１が形成されており、外環状体２０に柱部１２の先端部を嵌めると、それらの穴１５、２１が一致してピン１４を挿入可能なピン穴となる。

このピン穴にピン１４を挿入して外環状体２０が柱部１２先端部に固定されて、内外の環状体１０、２０が一体化され、この内環状体１０の複数の柱部と外環状体２０とで転動体（図示省略）を収納するポケット１３が形成される（特許文献１参照）。
特開２００６−２５８１３０号公報

また、上記ピン１４を用いずに外環状体２０を内環状体１０の柱部１２先端部に対して圧入により一体化するものも知られている。

しかし、上記のピン式のスラスト軸受用保持器は、軸受の運転に伴う振動や、温度上昇による各部材の熱膨張量の差によりピン１４に緩みが発生し、また、ピンを用いない保持器についても、ピン式の保持器の場合と同様に、軸受の運転に伴う振動や、温度上昇による各部材の熱膨張量の差により外環状体２０に緩みが発生し、このような緩みにより、外環状体２０が脱落するおそれがあった。

外環状体２０が脱落すれば、転動体をスラスト軸受内に保持することができなくなるとともに、スラスト荷重を受けるという機能を果たさなくなり、結果としてスラスト軸受が破損してしまう。

そこで、運転時に外環状体またはピンの緩みが発生することを抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、内外の環状体の一方側の環状体から放射状に配置した複数の柱部の全てを他方側の環状体に向けて延ばし、他方側の環状体とその柱部の先端部とを嵌め合わせて一体化する内外の環状体を、その外環状体がその内環状体よりも線膨張係数の小さい素材で形成した。

このようにすると、運転に伴って軸受内が温度上昇したときの熱膨張量は、外環状体よりも内環状体が大きくなる。このため、運転に伴う温度上昇によって、その外環状体の内環状体との嵌め合わせ面に対して内環状体による径方向外向きの押し付け力が発生する。この押し付け力により、温度上昇に伴って外環状体の内環状体に対する緩みの発生を抑制することができ、外環状体の脱落が抑制される。

また、内外の環状体の一方側の環状体から放射状に配置した複数の柱部の全てを他方側の環状体に向けて延ばし、他方側の環状体とその柱部の先端部とを嵌め合わせた状態でこれらを結合するピンを挿入することにより一体化する内外の環状体の少なくとも一方を、前記ピンよりも線膨張係数が小さい素材で形成する。

このようにすれば、運転に伴う軸受内の温度上昇によるピンの熱膨張量が、内外の環状体の少なくとも一方の熱膨張量に対して大きくなる。このため、運転に伴って温度上昇したときに、ピンと内外の環状体の少なくとも一方の嵌め合い面に押し付け力が生じ、ピンの緩みの発生が抑制される。

以上のように、この発明は、温度上昇による外環状体およびピンの緩みの発生を抑制して、外環状体が内環状体から脱落するのを抑制することができる。

この発明の第１実施形態は、内外の環状体間に複数の柱部を放射状に配して複数のポケットを形成したスラスト軸受用保持器において、前記放射状に配した全ての柱部を、前記内外の環状体の一方側の環状体から他方側の環状体に向けて延ばし、前記他方側の環状体に前記柱部の先端部を嵌合する周壁面を形成し、前記内外の環状体を、その外環状体がその内環状体よりも線膨張係数の小さい素材で形成した構成を採用したのである。

この構成にすれば、運転に伴う温度上昇によって、上記外環状体の内環状体との嵌め合い面に内環状体による径方向外向きの押し付け力が発生し、外環状体の内環状体に対する緩みの発生が抑制される。

また、この発明の第２実施形態は、内外の環状体間に複数の柱部を放射状に配して複数のポケットを形成したスラスト軸受用保持器において、前記放射状に配した全ての柱部を、前記内外の環状体の一方側の環状体から他方側の環状体に向けて延ばし、前記他方側の環状体に前記柱部の先端部を嵌合する周壁面を形成し、前記柱部の先端部と前記周壁面とを嵌め合わせた状態でこれらを結合するピンを挿入することにより前記内外の環状体を一体化し、前記内外の環状体の少なくとも一方を、前記ピンよりも線膨張係数が小さい素材で形成した構成を採用したのである。

この構成によると、運転に伴って温度上昇したときに、ピンと内外の環状体の少なくとも一方の嵌め合い面に押し付け力が生じ、ピンの緩みの発生が抑制される。

また、前記内外の環状体を、その外環状体がその内環状体よりも線膨張係数の小さい素材で形成し、さらには、前記内外の環状体の少なくとも一方を、前記ピンよりも線膨張係数が小さい素材で形成することで、運転に伴う軸受内の温度上昇によって、外環状体と内環状体の嵌め合い面に押し付け力が生じるとともに、ピンと内外の環状体の少なくとも一方の嵌め合い面にも押し付け力が生じ、ピンおよび外環状体の双方の緩みの発生が抑制される。

なお、上記の実施形態のスラスト軸受用保持器を組み込んだスラスト軸受は、スラスト円筒ころ軸受に限定されるものでなく、スラスト円すいころ軸受や、スラスト玉軸受を適用することができる。

以下、この発明の一実施を添付図面図１〜図２に基づいて説明する。
この発明の一実施例のスラスト軸受用保持器は、図１示すように、内環状体１０と、この内環状体１０の外側に嵌め合う外環状体２０と、その内環状体１０と外環状体２０に挿し込んでこれらを結合するピン１４とから構成される。

上記内環状体１０は、円環状の内リング部１１と、この内リング部１１の外径面から径方向外向きに放射状に延びる複数の柱部１２とを一体に形成したものである。この内リング部１１から延びる各柱部１２は、断面扇形であり、その両側面が円筒ころ（図示せず）の外周面に沿うように内向きに湾曲し、各柱部１２のうち、内リング部１１の周方向の一つおきに配置された柱部１２には、その外端部（先端部）に穴１５が形成されている。

上記内環状体１０の各柱部１２先端部に嵌る外環状体２０は、円環状に形成されており、その内周面が上記内環状体１０の柱部１２先端部を嵌め合わせる周壁面となっている。この周壁面と上記内環状体１０の柱部１２先端部とを嵌め合わせることにより、外環状体２０と内環状体１０とが一体化する。

また、上記外環状体２０の素材は、内環状体１０よりも線膨張係数の小さい素材で形成され、この外環状体２０を内環状体１０の各柱部１２先端部に嵌め合わせると、運転に伴って軸受内が温度上昇した際、内環状体１０の熱膨張量は、外環状体２０の熱膨張量よりも大きくなる。

このため、この運転に伴う温度上昇によって、外環状体２０の内径面（周壁面）に対する内環状体１０の各柱部１２による径方向外向きの押し付け力が発生する。この押し付け力により、運転に伴う温度上昇時の外環状体２０の内環状体１０に対する緩みの発生を抑制することができ、外環状体２０の脱落が抑制される。

上記外環状体２０には、その径方向に複数の貫通孔２１が設けられ、この貫通孔２１は、外環状体２０を内環状体１０に嵌め合わせると、内環状体１０の柱部１２のそれぞれの穴１５と一致して、ピン１４の挿入可能なピン穴として一直線上に並ぶ。

この各ピン穴にピン１４を挿し込めば、内環状体１０に外環状体２０を結合させることができ、内環状体１０とこれに結合させた外環状体２０とによって囲まれた空間が円筒形のころ（図示せず）を収納するポケット１３となる。

上記ピン穴に挿入するピン１４は、その素材が内環状体１０よりも線膨張係数が小さい素材で、かつ外環状体２０よりも線膨張係数が大きい素材で形成されている。前記外環状体２０を内環状体１０に嵌め合わせ、この状態で、各ピン穴にピン１４をそれぞれ挿し込むと、運転に伴う軸受内の温度上昇によって、外環状体２０とピン１４との嵌め合い面にピン１４による押し付け力が生じるため、ピンの外環状体２０に対する緩みの発生が抑制され、外環状体２０の脱落を抑制することができる。

なお、上記ピン１４は、その素材として内環状体１０または外環状体２０の少なくとも一方の素材の線膨張係数よりも小さいものが使用されていればよい。このようにすると、軸受運転時の温度上昇に伴ってピン１４と外環状体２０または内環状体１０の少なくとも一方の嵌め合い面に押し付け力が発生して、ピン１４の緩みの発生を抑制するからである。

以上のように、構成されるスラスト軸受用保持器は、内環状体１０の柱部１２先端部に外環状体２０を嵌め合わせ、この状態でピン穴にピン１４を挿入して、内環状体１０と外環状体２０とを一体化する。このとき、図２に示すように、その各部材の寸法としては、内環状体１０の内リング部の内径ｄ_１は、１００．５ｍｍ、外環状体２０の外径ｄ３は、２０８．５ｍｍ、この内環状体１０の柱部１２先端部と外環状体２０の嵌め合い面の直径ｄ２は、１９４．５ｍｍとなっている。

上記外環状体２０は、表１に示すように、その素材（炭素鋼（Ｓ３０Ｃ））の線膨張係数が、内環状体１０の素材（高力黄銅鋳物１種（ＣＡＣ３０１））の線膨張係数よりも小さいものである。このため、スラスト軸受の運転によって、例えば、内環状体１０と外環状体２０が５０℃温度上昇すると、この温度上昇の熱膨張により内環状体１０の柱部先端部の外径が１９４．６８ｍｍに、外環状体２０の内径が１９４．６１ｍｍとなり、内環状体１０と外環状体２０の嵌め合い面に０．０７ｍｍの締め代（Δｄ２）が生じる。

ここで、内環状体１０と外環状体２０の嵌め合い面に発生する面圧Ｐは、下記の数１および数２によって算出され、内環状体１０の柱部１２先端部の面積を外環状体２０の内径面の面積の半分と仮定すると、内環状体１０と外環状体２０の嵌め合い面に約８．４ＭＰａの面圧が発生する。このように、運転による温度上昇により内環状体１０と外環状体２０との嵌め合い面に面圧を発生させることができるため、運転による温度上昇した際に、内環状体１０からの外環状体２０の脱落を抑制することができる。

ここで、ピン１４は、上述のように、その素材（高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２））の線膨張係数が、内環状体１０の素材（ＣＡＣ３０１）の線膨張係数よりも小さい素材で、かつ外環状体の素材（Ｓ３０Ｃ）の線膨張係数よりも大きい素材で形成される。このようにすると、運転に伴う軸受内の温度上昇によって、外環状体２０とピン１４との嵌め合い面に、ピン１４による押し付け力が生じるため、ピンの緩みの発生が抑制され、このピン１４により外環状体２０を内環状体１０に対して確実に固定することができる。

他の実施例として、内環状体１０の柱部１２および外環状体２０の嵌め合いによるピン穴を形成せずに、内環状体１０の柱部１２先端部に外環状体２０を圧入により嵌め合わせ、外環状体２０を内環状体１０よりも線膨張係数の小さい素材で形成してもよい。

この場合においても、上述のように、運転に伴う温度上昇によって、外環状体２０の内径面（嵌め合い面）に対する内環状体１０による径方向外向きの押し付け力が大きくなる。押し付け力の増大により、運転に伴う温度上昇時の外環状体２０の内環状体１０に対する緩みの発生を抑制することができ、外環状体２０の脱落が抑制される。

一実施例のスラスト軸受用保持器の分解斜視図同上のスラスト軸受用保持器の正面図

符号の説明

１０内環状体
１１内リング部
１２柱部
１３ポケット
１４ピン
１５穴
２０外環状体
２１貫通穴

Claims

内外の環状体（１０、２０）間に複数の柱部（１２）を放射状に配して複数のポケット（１３）を形成し、前記内環状体（１０）に形成した前記放射状に配した全ての柱部（１２）を、前記内環状体（１０）から前記外環状体（２０）に向けて延ばし、前記外環状体（２０）に前記柱部（１２）の先端部を嵌合する周壁面を形成し、前記柱部（１２）の先端部に径方向の穴（１５）を形成し、前記外環状体（２０）に複数の貫通孔（２１）を径方向に設け、前記穴（１５）と前記貫通孔（２１）とを一致させ、前記柱部（１２）の先端部と前記周壁面とを嵌め合わせた状態でこれらを結合するピン（１４）を挿入することにより前記内外の環状体（１０、２０）を一体化したスラスト軸受用保持器において、
上記外環状体（２０）を前記ピン（１４）よりも線膨張係数が小さい素材で形成し、前記ピン（１４）を上記内環状体（１０）よりも線膨張係数が小さい素材で形成したことを特徴とするスラスト軸受用保持器。