JP5312408B2 - スラストころ軸受 - Google Patents

Description

本発明はスラストころ軸受に係り、特にスラスト針状ころが保持器から脱落するのを防止するようにしたものである。

従来、ころとこれを保持する保持器とからなるスラストころ軸受において、保持器は一般に薄肉鋼板のプレス成形品からなり、保持器の外径側端部と内径側端部に鍔部が形成される。また、保持器の複数のころを装着するためのポケットは打ち抜き加工により形成され、各ポケットの径方向両端部と中央部とで、それぞれころＰＣＤ位置を挟んで軸方向に位置する屈曲部を形成した構造からなり、各ころは保持器のポケット内において前記屈曲部に設けたころ係止部により軸方向（上下方向）への抜け止めがなされている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６４−５５３２２号公報（第３頁、第４図、第６図）

このような従来のスラストころ軸受では、軸への組み込み前の単独状態において、ころが保持器のポケットに保持される。しかし、ころに外力が作用したときにはころが傾き、このとき、ころの傾きによってころ端面がポケットのころ端面案内面から外れ、鍔部側へ移動し、鍔部内面が抜け止め面として作用する。
一方、前記従来例のようにポケット３ヶ所の屈曲部を設けた保持器構造では、特に全長の短いころを使用した場合においては、ポケットの径方向の長さが短くなるため、各屈曲部に設けたころ係止部の幅は非常に短くなり、かつ精度よく形成しづらくなる。
このため、上記のようにころが傾き、ころ端面が鍔部の内面に支持されるまで移動した際に、反対側のころ端面側において、ころが上記ころ係止部に引っ掛からず、ころが保持されずに脱落する場合がある。
ここで、ころが傾いた際に、ころ端面が保持器の鍔部内面に支持されるまでの移動量を小さくするには、ころ端面を案内するポケットの径方向端面部と前記鍔部内面との隙間をできる限り小さくすることが必要であるが、鍔部はプレス加工によって形成されるため、隙間を小さくするのに限界があると共にバラツキが生じる。
従って、そのバラツキによって隙間が大きくなった場合には、鍔部内面が抜け止め面として作用せず、ころが保持器から抜け落ちることが生じる場合があった。

また、保持器について、応力を緩和するため、ポケットの４つの内隅の曲率半径をできるだけ大きくしたいという要請があり、他方、ころの方については、ころの有効長を大きく取って軸受けの負荷容量を増加させたい要請から、ころの端面の面取りを小さくしてころの有効長を大きくしたいが、ポケットの４つの内隅にころの両端縁が干渉することを回避するために、内隅の曲率半径を、ころの端面に設けてある丸い面取りの曲率半径よりも小さく設定していたため、保持器の疲労強度が十分でない場合があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、全長の短いころを使用するスラストころ軸受において、ころが保持器から脱落するのを防止し、安価で軸受潤滑性や保持器強度を向上させたスラストころ軸受を得ることを目的とする。

本発明に係るスラストころ軸受は、径方向途中に厚み方向の一方と他方にそれぞれ１つずつ張り出すよう屈曲した屈曲部からなるクランク状屈曲部を有する一枚の環状板からなり、円周方向の複数箇所に打ち抜いて形成された略矩形のポケットを有する保持器と、該保持器の各ポケットに収納される複数個のころとを備え、
前記ポケットを形成する内壁面のうち、径方向の内壁面をほぼころ中心位置のころ端面案内面とし、
前記ポケットは、前記ころ端面案内面として、前記ころが一定以上傾かないように支持する突部を有する平坦部を含み、
各ポケットの周方向の両側にそれぞれ位置する前記クランク状屈曲部の保持器厚み方向の一方に張り出す外径側の張り出し部及び保持器厚み方向の他方に張り出す内径側の張り出し部を径方向においてそれぞれ一つずつ設けると共に、前記外径側の張り出し部及び内径側の張り出し部の両方の頂部側面に、ポケット内に向けて突出してころの外周面を保持するころ保持爪を設け、
前記ころの軸方向両端に面取りが形成されており、
前記保持器のポケットの内隅に丸みが付けられていると共に前記ポケットのころ端面案内面にころの端面の中心部に当接してころをピボット支持するように前記突部が設けられているものである。

以上説明したとおり本発明に係るスラストころ軸受によれば、保持器は厚み方向の一方と他方にそれぞれ張り出すよう屈曲したクランク状屈曲部を有する一枚の環状板の円周方向の複数箇所を打ち抜いて形成された略矩形のポケットを有し、そのポケットを形成する内壁面のうち、径方向内径側および外径側の内壁面をほぼころＰＣＤ位置でのころ端面の案内面としたので、径方向内径側および外径側の内壁面をころ端面の案内面とするとともに、ころが傾いた際の支持面として設定することができる。
また、径方向内径側および外径側の内壁面はパンチによって精度よく加工され、このため、保持器のポケットにころが保持された場合に、ころ端面との隙間を小さくできるため、ころが一定以上に傾くことのないように設定することができ、ころに外力が作用してころが傾くようになっても、ころの端面がポケットのころ端面案内面から外れることはない。
さらに、各ポケットの周方向の両側に位置する前記クランク状屈曲部の保持器厚み方向の一方に張り出す第１の張り出し部及び保持器厚み方向の他方に張り出す第２の張り出し部の両方の頂部側面に、ポケット内に向けて突出してころの外周面を保持するころ保持爪を設けたので、ころはポケットのころ端面案内面で支持されるだけでなく、クランク状屈曲部の第１の張り出し部及び第２の張り出し部の頂部側面にそれぞれ設けたころ保持爪によってポケット内からころが抜け出ることが阻止され、ころが保持器から脱落することが確実に防止される。

また、ポケットの内壁面のうち、外径側と内径側の各壁面にポケット内に向けて突出するよう突部が設けられた構造の場合は、その突部がころの面取りがポケットの内隅に当接する前にころの軸方向内外の端面を受けることとなり、ころがポケットの内隅と干渉しないため、ポケットの内隅の曲率半径を可及的に大きくして保持器の疲労強度を向上させることができ、さらにころの面取りを小さくすることにより、ころの有効軌道長さを長くして負荷容量を増大することが可能になると共に加工時間を短縮してコストを低減することが可能になる。
さらに、ころの端面の略中心部が突部の頂部に当接してピボット支持されるので、この当接部分の摩擦抵抗が略ゼロになり、フリクションロスが軽減される。

参考例１のスラストころ軸受を示す平面図。 同スラストころ軸受のポケット周辺を拡大して示す斜視図。 同スラストころ軸受のポケット周辺を拡大して示す平面図。 図３のIV−IV線断面図。 （ａ）〜（ｃ）は同スラストころ軸受の保持器に対するころの各種装着状態を示す断面図。 本発明の実施の形態１のスラストころ軸受のポケット周辺の一部を拡大して示す平面図。

参考例１.
図１は参考例１のスラストころ軸受を示す平面図、図２は同スラストころ軸受のポケット周辺を拡大して示す斜視図、図３は同スラストころ軸受のポケット周辺を拡大して示す平面図、図４は図３のIV−IV線断面図、図５（ａ）〜（ｃ）は同スラストころ軸受の保持器に対するころの各種装着状態を示す断面図である。
図において、参考例１に係るスラストころ軸受１は、保持器２と、複数のころ３とから構成されている。
保持器２は、一枚の環状板から製作されたものであり、その径方向途中領域には、軸方向に屈曲したクランク状屈曲部４が絞り加工により設けられている。
このクランク状屈曲部４は、保持器２の厚み方向の一方と他方にそれぞれ略均等の長さで張り出された径方向の外径側及び内径側の各張り出し部４ａ、４ｂと、両張り出し部４ａ、４ｂの径方向中間に位置する中間傾斜部４ｃとからなる。外径側の張り出し部４ａは保持器２の厚み方向の一方に、また内径側の張り出し部４ｂは保持器２の厚み方向の他方にそれぞれ張り出されている。

その保持器２のクランク状屈曲部４において、外径側の屈曲起点から内径側の屈曲起点までの範囲の円周方向の複数箇所には、平面から見て略矩形のポケット５が厚み方向に打ち抜き形成されている。
この各ポケット５に、ころ３が回動自在な状態で当該ポケット５から分離しないように収納されている。
ころ３がポケット５から分離しないように収納された構造について説明する。
各ポケット５の周方向の両側にそれぞれ位置するクランク状屈曲部４の径方向の外径側に位置する外径側張り出し部４ａ及び径方向の内径側に位置する内径側張り出し部４ｂの各張り出し方向の頂部側面にそれぞれ、ポケット５内へ向けて突出するころ保持爪７ａ、７ｂが設けられている。

このころ保持爪７ａ、７ｂによって、各ポケット５において、径方向の二箇所での周方向幅の寸法が、ころ３の直径寸法よりも小さくなっており、これによってポケット５内からころ３が抜け出ないようになっている。なお、ポケット５にころ３は、無理嵌めされることで当該ポケット５から分離しないように収納される。
ころ３は、その端面の形状が平面形と呼ばれるタイプであり、その軸方向両端縁が丸く面取りされている。この面取り部分に符号３ａを付している。
また、保持器２において、ポケット５を形成する内壁面における四つの内隅５ａには、丸みが付けられている。

次に、保持器のポケット５にころ３が保持されている場合にころ３に外力が作用してころ３が傾斜した場合についてい説明する。
図５の（ａ）に示す如く、保持器のポケット５にころ３が正常に保持されている場合に、ころ３に外力が作用して図５の（ｂ）に示す如く、ころ３の右側端部が上方にいき、ころ３の左側端部が下方にいくように、ころ３が傾くときには、傾いたころ３の両端縁はポケット５のころ端面案内面の端縁で支持されるだけでなく、上方向では、外径側の張り出し部４ａの頂部側面に設けたころ保持爪７ａで支持され、下方向では、内径側の張り出し部４ｂの頂部側面に設けたころ保持爪７ｂで支持され、ポケット５内からころ３が抜け出ることはない。
また、ころ３に外力が作用して図５の（ｃ）に示す如く、ころ３の左側端部が上方にいき、ころ３の右側端部が下方にいくように、ころ３が傾くときには、傾いたころ３の両端縁はポケット５のころ端面案内面の端縁で支持されるだけでなく、上方向では、外径側の張り出し部４ａの頂部側面に設けたころ保持爪７ａで支持され、下方向では、内径側の張り出し部４ｂの頂部側面に設けたころ保持爪７ｂで支持され、ポケット５内からころ３が抜け出ることはない。
従って、保持器のポケット５に保持されているころ３に外力が作用してころ３が傾くようになっても、ころ３が保持器２から脱落することが確実に防止される。

次に、保持器２の製造手順の一例を説明する。
最初に、一枚の金属板（ＪＩＳ規格ＳＰＣＤなど）の所定部位に中心孔を打ち抜き形成してから、絞り加工を施すことにより、クランク状屈曲部４を形成する。
この後、ポケット５を打ち抜き形成してから、外径部を切り取る。このポケット５の形成と同時にポケット５の内隅５ａが丸く形成されるとともに、ころ保持爪７ａ、７ｂが形成される。
そのために、ポケット５の打ち抜き金型の形状としては、予め丸い内隅５ａ、ころ保持爪７ａ、７ｂを含むポケット５の形状に対応して製作している。
このような手順を採用すれば、ポケット５の内隅５ａ、ころ保持爪７ａ、７ｂをそれぞれ別々に独立して形成する手間が不要となるから、保持器２の製造工程を増やす必要がないうえ、ポケット５の打ち抜き金型の抜き形状を管理するだけで簡単に精度よく形成できるようになる。

以上説明したように、この参考例１では、保持器２は厚み方向の一方と他方にそれぞれ張り出すよう屈曲したクランク状屈曲部４を有する一枚の環状板の円周方向の複数箇所を打ち抜いて形成された略矩形のポケット５を有し、そのポケット５を形成する内壁面のうち、径方向の内径側および外径側の内壁面をほぼころＰＣＤ（ピッチ・サークル・ダイアミター）位置のころ端面案内面としたので、径方向の内径側および外径側の内壁面をころ３の端面の案内面とするともに、ころが傾いた際の支持面として設定することができる。
また、径方向内径側および外径側の内壁面はパンチによって精度よく加工され、このため、保持器２のポケット５にころが保持された場合に、ころ３の端面との隙間を小さくできるため、ころ３が一定以上に傾くことのないように設定することができ、ころ３に外力が作用してころ３が傾くようになっても、ころ３の端面がポケット５のころ端面案内面から外れることはない。
さらに、各ポケット５の周方向の両側にそれぞれ位置するクランク状屈曲部４の保持器厚み方向の一方に張り出す外径側の張り出し部４ａ及び保持器厚み方向の他方に張り出す内径側の張り出し部４ｂの両方の頂部側面に、ポケット５内に向けて突出してころの外周面を保持するころ保持爪７ａ、７ｂを設けるようにしたので、ころ３はポケット５のころ端面案内面で支持されるだけでなく、クランク状屈曲部４の外径側張り出し部４ａ及び内径側張り出し部４ｂの頂部側面にそれぞれ設けたころ保持爪７ａ、７ｂによってポケット５内からころ３が抜け出ることが阻止され、ころ３が保持器２から脱落することが確実に防止される。

上記参考例１では、各ポケット５の周方向の両側にそれぞれ位置するクランク状屈曲部４の径方向の外径側に位置する外径側張り出し部４ａ及び径方向の内径側に位置する内径側張り出し部４ｂの各張り出し方向の頂部側面にそれぞれ、ポケット５内へ向けて突出するころ保持爪７ａ、７ｂが設けられているが、外径側張り出し部４ａの頂部側面にだけころ保持爪７ａを設けるか、又は内径側張り出し部４ｂの頂部側面にだけころ保持爪７ａを設けるようにしてもよい。
さらには、各ポケット５について、その周方向の片側に位置するクランク状屈曲部４の外径側張り出し部４ａの頂部側面にころ保持爪７ａを設けたら、その周方向のも一方の片側に位置するクランク状屈曲部４の内径側張り出し部４ｂの頂部側面にころ保持爪７ｂを設けるようにしてもよい。

実施の形態１.
図６は本発明の実施の形態１のスラストころ軸受のポケット周辺の一部を拡大して示す平面図である。
図６において、参考例１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態１では、図６に示すように、ポケット５の内壁面のうち、外径側と内径側の各壁面部分にポケット５内に向けて突出する突部８、９を設け、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接する前に突部８、９でころ３の軸方向内外の端面を受けるようにしている。
この場合、突部８、９は、ころ３の軸方向の外端面や内端面の中心部に当接してころ３をピボット支持する位置に設けられている。
この突部８、９は、平面的に見て丸く湾曲した形状になっており、突部８、９の突出寸法αは、この突部８、９にころ３の端面が当接した状態において、ころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接しないように設定される。

この実施の形態１のように、ポケット５の内壁面のうち、外径側と内径側の各壁面部分にポケット５内に向けて突出するよう突部８、９を設けた構造とした場合は、その突部８、９がころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接する前にころ３の軸方向内外の端面を受けることとなり、ころ３がポケット５の内隅５ａと干渉しないため、ポケット５の内隅５ａの曲率半径を可及的に大きくすることにより、保持器２の疲労強度を向上させることができ、さらに、ころ３の面取りを小さくすることにより、ころ３の端面の面積が大きくなるため、ころ３が傾いたときの端面の支持を容易にすることができる。
さらに、ころ３の面取りを小さくすることにより、ころ３の有効軌道長さを長くして負荷容量を増大することが可能になると共に加工時間を短縮してコストを低減することが可能になる。なお、ころ３の面取り３ａはバレル加工などで行うが、面取り３ａを小さくすることによって、バレル加工に要する時間を短縮できるので、コスト低減に貢献できる。

また、スラストころ軸受１では、回転遠心力の作用でころ３がポケット５内において径方向外向きに付勢されるが、スラストころ軸受１が偏心回転するような状況では、ころ３の軸方向外端面がポケット５の内壁面の外径側に設けてある突部８に当接したり、ころ３の軸方向内端面がポケット５の内壁面の内径側に設けてある突部９に当接したりするが、そのいずれの場合でも、ころ３の端面がまずポケット５の内壁面に設けた突部８、９に当接してころ３の面取り３ａがポケット５の内隅５ａに当接することはない。
さらに、ころ３の端面と外径側の突部８や内径側の突部９との当接状態については、ころ３の端面の略中心部が突部８や突部９の頂部に当接してピボット支持されるので、この当接部分の摩擦抵抗が略ゼロになり、フリクションロスが軽減される。

１ スラストころ軸受、２ 保持器、３ ころ、３ａ ころの面取り、５ ポケット、５ａ ポケットの内隅、７ａ ころ保持爪、７ｂ ころ保持爪。

Claims (1)

1. 径方向途中に厚み方向の一方と他方にそれぞれ１つずつ張り出すよう屈曲した屈曲部からなるクランク状屈曲部を有する一枚の環状板からなり、円周方向の複数箇所に打ち抜いて形成された略矩形のポケットを有する保持器と、該保持器の各ポケットに収納される複数個のころとを備え、
   前記ポケットを形成する内壁面のうち、径方向の内壁面をほぼころ中心位置のころ端面案内面とし、
   前記ポケットは、前記ころ端面案内面として、前記ころが一定以上傾かないように支持する突部を有する平坦部を含み、
   各ポケットの周方向の両側にそれぞれ位置する前記クランク状屈曲部の保持器厚み方向の一方に張り出す外径側の張り出し部及び保持器厚み方向の他方に張り出す内径側の張り出し部を径方向においてそれぞれ一つずつ設けると共に、前記外径側の張り出し部及び内径側の張り出し部の両方の頂部側面に、ポケット内に向けて突出してころの外周面を保持するころ保持爪を設け、
   前記ころの軸方向両端に面取りが形成されており、
   前記保持器のポケットの内隅に丸みが付けられていると共に前記ポケットのころ端面案内面にころの端面の中心部に当接してころをピボット支持するように前記突部が設けられていることを特徴とするスラストころ軸受。

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