JP7259402B2 - スラストころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、スラストころ軸受に関する。

スラストころ軸受は、相対回転する第一部材と第二部材との間に生じるアキシアル荷重を受けることができる。スラストころ軸受は、特にころが針状ころである場合、小型化が可能であり、また、負荷容量が大きく、高速回転にも対応可能である。スラストころ軸受は、自動車及び産業建設機械のトランスミッション等に適用される他、他の回転機器にも広く用いられる（特許文献１参照）。

特開２０１８－６６５０１号公報

スラストころ軸受（以下、単に「軸受」ともいう。）が回転すると、ころは、第一部材の軌道面と第二部材の軌道面とを転動する。円柱状であるころは、前記軌道面に沿ってまっすぐに進もうとするが、ころは、保持器が有するポケットに収容され、保持器によってころの進行方向が周方向となるように規制される。

ポケットは、ころの回転を阻害しないように適切な形状に設定されている。つまり、ポケットと、ころの外周面との間には、適切な隙間が設けられている。ポケットにおいて、ころが理想とおりの位置で保持されていれば良いが、前記隙間により、ころはスキューすることがある。ころがスキューすると、ポケットに対して例えばころが局部的に接触し、接触面圧が高くなって滑り摩擦抵抗が大きくなる場合がある。ころと保持器のポケットとの接触部における滑り摩擦抵抗が大きくなると、軸受の低トルク化が損なわれる。

近年では、各種の回転機器において、回転効率の向上、つまり、回転損失の低減のために、スラストころ軸受における低トルク化が要求されている。このため、保持器のポケットところとの接触部における滑り摩擦抵抗をできるだけ小さくすることが望まれている。
そこで、本発明は、低トルク化を維持することが可能となるスラストころ軸受を提供することを目的とする。

本開示は、対向する第一軌道面及び第二軌道面の間に配置される複数のころと、前記ころの中心軸を放射方向に沿って配置させて当該ころを保持するポケットを複数有する保持器と、を備えたスラストころ軸受であって、前記ころは、円筒状の外周面と、放射方向外側の第一端面と、放射方向内側の第二端面と、を有し、前記ポケットは、前記第一端面と接触可能である突起を有する外面と、前記第二端面と対向する内面と、前記外周面と対向する一方側の第一側面と、前記外周面と対向する他方側の第二側面と、を有し、
次の式（１）を満たす、スラストころ軸受。
（Ｙ１＋Ｙ２）／Ｘ＜ｔａｎ（３×π／１８０） ・・・ 式（１）
ただし、
Ｙ１：前記ころが一方にスキューした場合に前記第一側面に接触する当該ころにおける第一接触点と、当該第一側面との当該スキュー前の隙間
Ｙ２：前記ころが一方にスキューした場合に前記第二側面に接触する当該ころにおける第二接触点と、当該第二側面との当該スキュー前の隙間
Ｘ：前記保持器の中心軸を中心とした前記第一接触点を通過する第一仮想円の半径と、前記保持器の中心軸を中心とした前記第二接触点を通過する第二仮想円の半径との差

本発明の発明者は、スラストころ軸受について鋭意研究を重ねた結果、ころがスキューしても、ころの正規の自転軸に対してころの中心軸の傾く角度が、３×π／１８０ラジアン未満（３°未満）であれば、回転トルクが極端に大きくなるのを防ぐことができることを見出した。

本開示の前記スラストころ軸受は回転すると、ころは、遠心力によって第一端面がポケットの突起に接触した状態となって、第一軌道面と第二軌道面とを転動する。ポケットおいて、ころはスキューすることがあるが、その場合であっても、ころ及びポケットの形状が前記式（１）を満たす関係を有することで、ころの正規の自転軸に対してころの中心軸の傾く角度が、３×π／１８０ラジアン未満（３°未満）となる。よって、ころがスキューしても、スラストころ軸受の回転トルクが極端に大きくなるのを防ぐことができ、低トルク化を維持することが可能となる。

また、好ましくは、前記ころは、当該ころの軸方向中央に設けられ直線母線により形成された円筒部と、当該円筒部の放射方向外側に設けられ円弧状母線により形成された外クラウニング部と、当該円筒部の放射方向内側に設けられ円弧状母線により形成された内クラウニング部と、を有し、前記ポケットが有する前記第一側面及び前記第二側面それぞれは、当該ポケットにおける放射方向中央に設けられ前記ころと接触不能である凹面と、当該ポケットにおける放射方向外側及び放射方向内側それぞれに設けられ前記ころと接触可能である平坦面と、を有し、前記突起と接触する前記第一端面から、前記外クラウニング部と前記円筒部との境界までの放射方向に沿った第一寸法は、前記突起における前記第一端面との接触点から、放射方向外側の前記平坦面と前記凹面との境界までの放射方向に沿った第二寸法よりも大きい。

この場合、前記第一寸法は前記第二寸法よりも大きいことから、ころがスキューすると、ころの外クラウニング部が、ポケットの放射方向外側の平坦面に接触する。外クラウニング部は円弧状母線により形成されていることから、ポケットの放射方向外側の領域において、ころと保持器とは、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）することができる。このため、ころと保持器との接触部における滑り摩擦抵抗が低減され、低トルク化が可能となる。

また、好ましくは、前記外クラウニング部は、第一曲率半径の円弧状母線により形成され前記円筒部と隣接する第一部と、前記第一曲率半径よりも小さい第二曲率半径の円弧状母線により形成され前記第一部と隣接する第二部と、を有し、前記突起と接触する前記第一端面から、前記第一部と前記第二部との境界までの放射方向に沿った第三寸法は、前記第二寸法よりも小さい。

この場合、ポケットの放射方向外側の平坦面に、ころの外クラウニング部の内の第一部が接触する。第一部は、第二部と比較して円弧状母線の曲率半径が大きい。このため、平坦面と第一部との間に生じる接触楕円を、比較的大きくすることができる。よって、ころと保持器との接触部における面圧が小さくなり、摩耗の発生を抑制することができる。

本発明によれば、スラストころ軸受の回転トルクが極端に大きくなるのを防ぐことができ、低トルク化を維持することが可能となる。

スラストころ軸受の一例を示す断面図である。 ころを保持している保持器の一部を示す斜視図である。 スラストころ軸受の中心軸に直交し、かつ、ころの中心軸を含む断面における、ポケット及びころを示す図である。 保持器のポケットを軸方向一方側から見た図である。 保持器のポケットを軸方向他方側から見た図である。 ころが傾いた状態を示す断面図である。 ころが傾いた状態を示す断面図である。 スラストころ軸受の中心軸に直交し、かつ、ころの中心軸を含む断面における、ポケット及びころを示す図である。 スラストころ軸受のトルク比を示すグラフである。

〔スラストころ軸受の全体構成の説明〕
図１は、スラストころ軸受の一例を示す断面図である。図１に示すスラストころ軸受１０（以下、単に「軸受１０」とも称する。）は、環状の保持器１２と、複数のころ１１とを備える。本開示の軸受１０は、更に、軸受１０の軸方向一方側（図１では上側）に位置する環状の第一軌道輪（ハウジング軌道盤）５と、軸受１０の軸方向他方側（図１では下側）に位置する環状の第二軌道輪（軸軌道盤）６とを備える。

第一軌道輪５と第二軌道輪６とは、軸受１０の中心軸Ｃ０を中心として相対回転する。本開示では、軸受１０の中心軸Ｃ０に沿った方向を「軸方向」と称する。この軸方向には、中心軸Ｃ０に平行な方向も含まれるものとする。中心軸Ｃ０に直交する方向が「中心軸Ｃ０を中心とする放射方向（つまり、径方向）」であり、単に「放射方向」と称する。中心軸Ｃ０を中心とする周方向、つまり、前記相対回転の方向が「軸受１０の周方向」であり、単に「周方向」と称する。本開示では、保持器１２の中心軸は、軸受１０の中心軸Ｃ１と一致するとして説明する。

第一軌道輪５は、円環状である第一本体部５ａと、その放射方向外側の端部から軸方向他方に延びる短円筒状の第一鍔部５ｂとを有する。第一本体部５ａの軸方向他方側に、平坦であり円環状の第一軌道面７が設けられている。第二軌道輪６は、円環状である第二本体部６ａと、その放射方向内側の端部から軸方向一方に延びる短円筒状の第二鍔部６ｂとを有する。第二本体部６ａの軸方向一方側に、平坦であり円環状の第二軌道面８が設けられている。第一軌道面７と第二軌道面８との間に、保持器１２及びころ１１が配置されている。軸受１０が回転すると、ころ１１は、保持器１２によって保持された状態で、第一軌道面７及び第二軌道面８を転動する。

軸受１０では、第一軌道輪５及び第二軌道輪６が省略されていてもよい。この場合、図示しないが、軸受１０が設けられる機器が有する第一部材が、第一軌道輪５の代わりとなり、当該機器が有する第二部材が、第二軌道輪６の代わりとなる。そして、前記第一部材に円環状の第一軌道面７が形成され、前記第二部材に円環状の第二軌道面８が形成される。

図２は、ころ１１を保持している保持器１２の一部を示す斜視図である。保持器１２は、複数のポケット１３を有する。複数のポケット１３が、中心軸Ｃ０（図１参照）を中心とした放射状に配置されている。保持器１２は、放射方向内側に位置する内側環状体３８と、放射方向外側に位置する外側環状体３９と、内側環状体３８と外側環状体３９とを連結する複数の柱４０とを有する。内側環状体３８と外側環状体３９との間であって周方向で隣り合う柱４０，４０の間が、ポケット１３である。

ころ１１は、円柱形状を有する。図１及び図２において、ころ１１は、放射方向外側の第一端面２１と、放射方向内側の第二端面２２と、ころ１１の外周面２０とを有する。本開示のころ１１は、針状ころの他に、円筒ころ又は棒状ころであってもよい。各ポケット１３に一つのころ１１が収容されている。ころ１１の中心軸Ｃ１が放射方向と一致するように、ころ１１は各ポケット１３に保持されている。

以上のように、本開示の軸受１０では、複数のころ１１が、対向する第一軌道面７及び第二軌道面８の間に配置されている。保持器１２は、複数のポケット１３を有する。ポケット１３は、ころ１１の中心軸Ｃ１を放射方向に沿って配置させてころ１１を保持する。このために、ころ１１の外周面２０と柱４０との間には、適切な隙間が設けられている。ころ１１、第一軌道輪５、及び第二軌道輪６は鋼製である。保持器１２は、金属製（鋼製）であってもよいが、本開示では、滑り摩擦抵抗を低減させるために、樹脂製である。

〔ポケット１３及びころ１１の説明〕
ころ１１の形状について更に説明する。図３は、軸受１０の中心軸Ｃ０（図１参照）に直交し、かつ、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面における、ポケット１３及びころ１１を示す図である。ころ１１は、中央の円筒部１５と、その両側の外クラウニング部１６及び内クラウニング部１７とを有する。

円筒部１５は、ころ１１の軸方向中央に設けられている部分であり、直線母線を有するように形成されている。円筒部１５の外周面１５ａは、ころ１１の中心軸Ｃ１に平行な円筒面形状を有する。外クラウニング部１６は、円筒部１５の放射方向外側の隣に設けられている部分であり、円弧状母線を有するように形成されている。外クラウニング部１６の外周面１６ａは、第一端面２１側に向かって直径が徐々に小さくなる形状を有する。内クラウニング部１７は、円筒部１５の放射方向内側の隣に設けられている部分であり、円弧状母線を有するように形成されている。内クラウニング部１７の外周面１７ａは、第二端面２２側に向かって直径が徐々に小さくなる形状を有する。

円筒部１５の外周面１５ａ、外クラウニング部１６の外周面１６ａ、及び、内クラウニング部１７の外周面１７ａは、ころ１１の外周面２０に含まれる。

外クラウニング部１６は、２つの部分により構成されている。つまり、外クラウニング部１６は、円筒部１５と隣接する第一部２６と、第一部２６と隣接する第二部２７とを有する。第一部２６の外周面は、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、第一曲率半径ｒ１の円弧状母線により形成されている。第二部２７の外周面は、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、第一曲率半径ｒ１よりも小さい第二曲率半径ｒ２の円弧状母線により形成されている。円筒部１５の外周面１５ａと第一部２６の外周面とは、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、微分可能に繋がる。第一部２６の外周面と第二部２７の外周面とは、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、微分可能に繋がる。

内クラウニング部１７は、２つの部分により構成されている。つまり、内クラウニング部１７は、円筒部１５と隣接する第三部２８と、第三部２８と隣接する第四部２９とを有する。第三部２８の外周面は、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、第三曲率半径ｒ３の円弧状母線により形成されている。第四部２９の外周面は、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、第三曲率半径ｒ３よりも小さい第四曲率半径ｒ４の円弧状母線により形成されている。円筒部１５の外周面１５ａと第三部２８の外周面とは、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、微分可能に繋がる。第三部２８の外周面と第四部２９の外周面とは、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面において、微分可能に繋がる。本開示では、第一曲率半径ｒ１と第三曲率半径ｒ３とは同じ値であり、第二曲率半径ｒ２と第四曲率半径ｒ４とは同じ値である。

図４は、保持器１２のポケット１３を軸方向一方側から見た図である。図５は、保持器１２のポケット１３を軸方向他方側から見た図である。図４及び図５において、ころ１１を仮想線（二点鎖線）で示している。ポケット１３は、外面３３と、内面３４と、一対の側面３１，３２とによって囲まれた領域により構成されている。

外面３３は、外側環状体３９の放射方向内側の面により構成されている。外面３３には、曲面状の突起３７が設けられている。突起３７は、ころ１１の第一端面２１と接触可能である。本開示の突起３７は、ころ１１との接触面として、球面に沿った形状の曲面を有する。突起３７において、その曲面の最も放射方向内側の位置は、周方向に隣り合う柱４０の互いに向かい合う面からそれぞれ同じ距離にある仮想平面上に位置する。軸受１０が回転すると、ころ１１は、遠心力によって放射方向外側に移動しようとする。すると、ころ１１の第一端面２１が突起３７に点接触し、ころ１１の放射方向についての位置決めが行われる。内面３４は、内側環状体３８の放射方向外側の面により構成されている。内面３４は、ころ１１の第二端面２２と対向する。

一方側の第一側面３１は、ころ１１の周方向一方側に位置する柱４０の内の、周方向他方側に向く面により構成されている。第一側面３１は、ころ１１の外周面２０と対向する。他方側の第二側面３２は、ころ１１の周方向他方側に位置する柱４０の内の、周方向一方側に向く面により構成されている。第二側面３２は、ころ１１の外周面２０と対向する。

図４に示すように、各ポケット１３において、周方向で対向するように一対の第一凸部４１，４１が設けられている。一対の第一凸部４１，４１は、柱４０における放射方向中央に設けられている。第一凸部４１は、柱４０の軸方向一方側において周方向に突出して設けられている。ポケット１３において、一対の第一凸部４１，４１の間隔が、ころ１１の直径よりも狭い。このため、ポケット１３に収容されているころ１１が軸方向一方側に脱落するのを、第一凸部４１，４１が防ぐ。

図５に示すように、各ポケット１３において、周方向で対向するように一対の第二凸部４２，４２が設けられている。一対の第二凸部４２，４２は、柱４０における放射方向外側に設けられている。第二凸部４２は、柱４０の軸方向他方側において周方向に突出して設けられている。一対の第二凸部４２，４２の間隔が、ころ１１の直径よりも狭い。このため、ポケット１３に収容されているころ１１が軸方向他方側に脱落するのを、第二凸部４２，４２が防ぐ。
図５に示すように、各ポケット１３において、周方向で対向するように一対の第三凸部４３，４３が設けられている。一対の第三凸部４３，４３は、柱４０における放射方向内側に設けられている。第三凸部４３は、柱４０の軸方向他方側において周方向に突出して設けられている。一対の第三凸部４３，４３の間隔が、ころ１１の直径よりも狭い。このため、ポケット１３に収容されているころ１１が軸方向他方側に脱落するのを、第三凸部４３，４３が防ぐ。

図３は、放射方向に沿ったポケット１３の中心軸Ｃ２と、ころ１１の中心軸Ｃ１とが一致した状態（以下、「一致状態」と称する。）を示している。ポケット１３の中心軸Ｃ２は、周方向に隣り合う柱４０の互いに向かい合う面からそれぞれ同じ距離にある仮想平面上であって、突起３７の最も放射方向内側の位置を含む放射方向に延在する線である。この状態で、ころ１１は、保持器１２の軸方向一方側の面よりも軸方向一方側に突出し保持器１２の軸方向他方側の面よりも軸方向他方側に突出している。この状態で、ポケット１３の側面３１，３２それぞれと、ころ１１の外周面２０との間に、隙間が設けられている。ポケット１３が有する一方側の第一側面３１は、中央の凹面３５ａと、その両側の平坦面３６ａ，３６ｂとを有する。ポケット１３が有する他方側の第二側面３２は、一方側の第一側面３１と同様に、中央の凹面３５ｂと、その両側の平坦面３６ｃ，３６ｄとを有する。第一側面３１の構成と第二側面３２の構成とは同じであり、以下では、一方側の第一側面３１を例に説明する。

平坦面３６ａは、ポケット１３における放射方向外側に設けられていて、ころ１１と接触可能となる面である。平坦面３６ｂは、ポケット１３における放射方向内側に設けられていて、ころ１１と接触可能となる面である。凹面３５ａは、ポケット１３における放射方向中央に設けられている。凹面３５ａは、平坦面３６ａ，３６ｂよりも凹んでいる面であり、ころ１１と接触不能となる面である。凹面３５ａは、放射方向外側の平坦面３６ａから徐々にポケット１３の周方向幅寸法を拡大させる外側傾斜面４５と、放射方向内側の平坦面３６ｂから徐々にポケット１３の周方向幅寸法を拡大させる内側傾斜面４６と、外側傾斜面４５と内側傾斜面４６との間の中央面４７とを有する。前記一致状態で、平坦面３６ａ，３６ｂ、及び中央面４７は、ころ１１の中心軸Ｃ１と平行となる。平坦面３６ａ，３６ｂそれぞれは、第二凸部４２、第三凸部４３（図４及び図５参照）を除いて、放射方向及び軸方向に平らな面により構成されている。

放射方向外側の平坦面３６ａと、凹面３５ａ（外側傾斜面４５）との境界Ｂ２には、凸形状の丸み（アール面取り）４８が設けられている。また、放射方向内側の平坦面３６ｂと、凹面３５ａ（内側傾斜面４６）との境界Ｂ５には、凸形状の丸み（アール面取り）４９が設けられている。他方側の第二側面３２は、前記のような境界Ｂ２及び境界Ｂ５における丸みに関して、一方側の第一側面３１と同様の構成を有している。つまり、放射方向外側の平坦面３６ｃと、凹面３５ｂとの境界Ｂ２には、凸形状の丸み４８が設けられている。また、放射方向内側の平坦面３６ｄと、凹面３５ｂとの境界Ｂ５には、凸形状の丸み４９が設けられている。前記丸み４８，４９の寸法、つまり、アール面取りの寸法は、例えば、１ミリメートル以上、５ミリメートル以下である。

図６は、放射方向に沿ったポケット１３の中心軸Ｃ２に対して、ころ１１の中心軸Ｃ１が傾いた状態（以下、「不一致状態」と称する。）を示している。ころ１１がポケット１３の範囲内でスキューすると、前記不一致状態となる。本開示でのスキューとは、ころ１１の正規の自転軸に対して、ころ１１が傾くことである。前記正規の自転軸は、ポケット１３の中心軸Ｃ２と一致する。軸受１０が回転すると、ころ１１は、遠心力によって第一端面２１がポケット１３の突起３７に接触した状態となって、第一軌道面７（図１参照）と第二軌道面８とを転動する。図６に示すように、ポケット１３においてころ１１が傾くと、ころ１１の第一端面２１が突起３７に接触した状態で、ころ１１の外クラウニング部１６が平坦面３６ａに接触し、ころ１１の内クラウニング部１７が平坦面３６ｄに接触する。この状態で、ころ１１は、ポケット１３に位置決めされ、回転する。

図７は、軸受１０の中心軸Ｃ０（図１参照）に直交し、かつ、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面における、ポケット１３及びころ１１を示す図である。図７は、図６と同様、放射方向に沿ったポケット１３の中心軸Ｃ２に対して、ころ１１の中心軸Ｃ１が傾いた状態を示している。つまり、図７には、ころ１１が一方にスキューした状態が示されている。

外クラウニング部１６及び内クラウニング部１７それぞれは、前記のとおり、円弧状母線を有するように形成されている。ポケット１３においてころ１１がスキューすると、外クラウニング部１６は、第一側面３１の内の平坦面３６ａに点接触し、内クラウニング部１７は、第二側面３２の内の平坦面３６ｄに点接触する。後にも説明するが、外クラウニング部１６及び内クラウニング部１７は、平坦面３６ａ及び平坦面３６ｄに、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）する。平坦面３６ａに対して外クラウニング部１６が接触する点を第一接触点Ｑ１とする。平坦面３６ｄに対して内クラウニング部１７が接触する点を第二接触点Ｑ２とする。

図８は、軸受１０の中心軸Ｃ０（図１参照）に直交し、かつ、ころ１１の中心軸Ｃ１を含む断面における、ポケット１３及びころ１１を示す図であり、前記一致状態（スキュー前の状態）にある。図８に示すように、ポケット１３の第一側面３１及び第二側面３２それぞれと、ころ１１の外周面２０との間には、所定の隙間（Ｙ１，Ｙ２）が形成されている。ころ１１の形状に対するポケット１３の形状、つまり、前記隙間は、次の式（１）を満たすように設定されている。この式（１）において、Ｙ１、Ｙ２、及び、Ｘは、下記のように定義される（図８参照）。

（Ｙ１＋Ｙ２）／Ｘ＜ｔａｎ（３×π／１８０） ・・・ 式（１）

Ｙ１：第一接触点Ｑ１と第一側面３１（平坦面３６ａ）とのスキュー前の隙間
Ｙ２：第二接触点Ｑ２と第二側面３２（平坦面３６ｄ）とのスキュー前の隙間
Ｘ：保持器１２の中心軸（Ｃ０）を中心とした第一接触点Ｑ１を通過する第一仮想円Ｋ１の半径Ｒ１と、保持器１２の中心軸（Ｃ０）を中心とした第二接触点Ｑ２を通過する第二仮想円Ｋ２の半径Ｒ２との差

つまり、「Ｙ１」は「ころ１１が一方にスキューした場合に第一側面３１に接触する当該ころ１１における第一接触点Ｑ１と、第一側面３１との当該スキュー前の隙間」である。「Ｙ２」は「ころ１１が一方にスキューした場合に第二側面３２に接触する当該ころ１１における第二接触点Ｑ２と、第二側面３２との当該スキュー前の隙間」である。図８に示すように、「Ｙ１」を定義するための前記第一接触点Ｑ１は、スキュー前の位置であり、「Ｙ２」を定義するための前記第二接触点Ｑ２は、スキュー前の位置である。「Ｘ」は、式（Ｒ１－Ｒ２）となる。

なお、ころ１１が、図７に示す状態と反対に、他方にスキューした場合、外クラウニング部１６は、第二側面３２の平坦面３６ｃに点接触し（第三接触点Ｑ３）、内クラウニング部１７は、第一側面３１の平坦面３６ｂに点接触する（第四接触点Ｑ４）。図８に示すスキュー前の状態において、第三接触点Ｑ３と、第二側面３２（平坦面３６ｃ）との隙間は、前記「Ｙ２」と同じ値となる。第四接触点Ｑ４と、第一側面３１（平坦面３６ｂ）との隙間は、前記「Ｙ１」と同じ値となる。そして、第三接触点Ｑ３を前記第一仮想円Ｋ１が通過し、第四接触点Ｑ４を前記第二仮想円Ｋ２が通過する。

ここで、図９は、軸受１０のトルク比（回転トルク比）を示すグラフである。このグラフは、実験的に得られたものである。グラフの横軸は、ころ１１の正規の自転軸に対してころ１１の中心軸Ｃ１が傾く角度β（図７参照）である。角度βは、放射方向に沿ったポケット１３の中心軸Ｃ２と、傾いた状態にあるころ１１の中心軸Ｃ１との成す角度（劣角）である。グラフの縦軸は、角度βが、３．５×π／１８０ラジアン（３．５°）となる場合の軸受１０の回転抵抗の値を「１」とした場合の比の値を示している。図９に示すように、角度βが、３×π／１８０ラジアン（３°）を超えると、急激にトルク比が高くなる、つまり、軸受１０の回転抵抗が大きくなる。これに対して、角度βが３×π／１８０ラジアン未満（３°未満）であれば、トルク比は比較的小さい、つまり、軸受１０の回転抵抗は小さい。

このように、本発明の発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ころ１１がスキューしても、前記角度βが、３×π／１８０ラジアン未満（３°未満）であれば、回転トルクが極端に大きくなるのを防ぐことができる、ということを実験的に見出した。

そこで、ころ１１及びポケット１３の形状が、前記式（１）を満たす関係を有することで、図７に示すように、ポケット１３おいてころ１１がスキューした場合であっても、前記角度βが、３×π／１８０ラジアン未満（３°未満）となる。よって、ころ１１がスキューしても、軸受１０の回転トルクが極端に大きくなるのを防ぐことができ、低トルク化を維持することが可能となる。

なお、前記の式（１）を満たす範囲で、「Ｘ」ができるだけ大きな値となるように、Ｙ１及びＹ２を設定するのが好ましい。これは、ころ１１をスキューさせるモーメントが一定であれば、「Ｘ」の値を大きくすれば、ころ１１と保持器１２との間に作用する接触力を小さくすることができるためである。これにより、ころ１１と保持器１２との接触による滑り摩擦抵抗をより一層小さくすることが可能となる。

図３に戻って、ころ１１及びポケット１３の各部の寸法について説明する。
ころ１１に関して下記のとおり定義する第一寸法Ｚ１は、ポケット１３に関して下記のとおり定義する第二寸法Ｚ２よりも大きい（Ｚ１＞Ｚ２）。
「第一寸法Ｚ１」：ポケット１３の突起３７と接触するころ１１の第一端面２１から、外クラウニング部１６と円筒部１５との境界Ｂ１までの放射方向に沿った寸法。
「第二寸法Ｚ２」：ポケット１３の突起３７におけるころ１１の第一端面２１との接触点Ｐ１から、境界Ｂ２までの放射方向に沿った寸法（ただし、前記境界Ｂ２は、放射方向外側の平坦面３６ａ（３６ｃ）と、凹面３５ａ（３５ｂ）との境界である）。

前記のとおり、第一寸法Ｚ１は第二寸法Ｚ２よりも大きいことから、軸受１０が回転してポケット１３においてころ１１が傾くと、図６に示すように、ころ１１の外クラウニング部１６が、ポケット１３の放射方向外側の平坦面３６ａに接触する。外クラウニング部１６は、前記のとおり、円弧状母線により形成されている。このため、ころ１１の外クラウニング部１６と、ポケット１３の平坦面３６ａとは、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）することができる。この結果、ころ１１と保持器１２との接触部における滑り摩擦抵抗が低減され、低トルク化が可能となる。

なお、例えば、軸受１０の回転方向が反対となり、ころ１１が図６に示す場合と反対向きに傾くと、図示しないが、外クラウニング部１６が、反対側の平坦面３６ｃに接触する。この場合においても、ころ１１の外クラウニング部１６と、ポケット１３の平坦面３６ｃとは、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）する。

更に、本開示では（図３参照）、下記のとおり定義する第三寸法Ｚ３は、前記第二寸法Ｚ２よりも小さい（Ｚ３＜Ｚ２）。
「第三寸法Ｚ３」：突起３７と接触する第一端面２１から、外クラウニング部１６が有する第一部２６と第二部２７との境界Ｂ３までの放射方向に沿った寸法。

この構成によれば、図６に示すように、ころ１１の傾き角度は小さいことから（３°未満であることから）ポケット１３の平坦面３６ａに、ころ１１の外クラウニング部１６の内の第一部２６が接触する。第一部２６は、前記のとおり、第二部２７と比較して円弧状母線の曲率半径が大きい（ｒ１＞ｒ２）。このため、平坦面３６ａと第一部２６との間に生じる接触楕円を、比較的大きくすることができる。よって、ころ１１と保持器１２との接触部における面圧が小さくなり、摩耗の発生を抑制することができる。なお、この構成によれば、（第一寸法Ｚ１＞第二寸法Ｚ２＞第三寸法Ｚ３）となる。

更に、本開示では（図３参照）、ころ１１に関して下記のとおり定義する第四寸法Ｚ４は、ポケット１３に関して下記のとおり定義する第五寸法Ｚ５よりも小さい（Ｚ４＜Ｚ５）。
「第四寸法Ｚ４」：ポケット１３の突起３７と接触するころ１１の第一端面２１から、内クラウニング部１７と円筒部１５との境界Ｂ４までの放射方向に沿った寸法。
「第五寸法Ｚ５」：ポケット１３の突起３７におけるころ１１の第一端面２１との接触点Ｐ１から、境界Ｂ５までの放射方向に沿った寸法（ただし、前記境界Ｂ５は、放射方向内側の平坦面３６ｄと、凹面３５ｂとの境界である）。

前記のとおり、第四寸法Ｚ４は第五寸法Ｚ５よりも小さいことから、軸受１０が回転してポケット１３においてころ１１が傾くと、図６に示すように、ころ１１の内クラウニング部１７が、ポケット１３の放射方向内側の平坦面３６ｄに接触する。内クラウニング部１７は、前記のとおり、円弧状母線により形成されている。このため、ころ１１の内クラウニング部１７と、ポケット１３の平坦面３６ｄとは、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）することができる。この結果、ころ１１と保持器１２との接触部における滑り摩擦抵抗が低減され、低トルク化が可能となる。

なお、例えば、軸受１０の回転方向が反対となり、ころ１１が図６に示す場合と反対向きに傾くと、図示しないが、内クラウニング部１７が、反対側の平坦面３６ｂに接触する。この場合においても、ころ１１の内クラウニング部１７と、ポケット１３の平坦面３６ｂとは、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）する。

更に、本開示では（図３参照）、下記のとおり定義する第六寸法Ｚ６は、前記第五寸法Ｚ５よりも大きい（Ｚ６＞Ｚ５）。
「第六寸法Ｚ６」：突起３７と接触する第一端面２１から、内クラウニング部１７が有する第三部２８と第四部２９との境界Ｂ６までの放射方向に沿った寸法。

この構成によれば、図６に示すように、ころ１１の傾き角度は小さいことから（３°未満であることから）ポケット１３の平坦面３６ｄに、ころ１１の内クラウニング部１７の内の第三部２８が接触する。第三部２８は、前記のとおり、第四部２９と比較して円弧状母線の曲率半径が大きい（ｒ３＞ｒ４）。このため、平坦面３６ｄと第三部２８との間に生じる接触楕円を、比較的大きくすることができる。よって、ころ１１と保持器１２との接触部における面圧が小さくなり、摩耗の発生を抑制することができる。なお、この構成によれば、（第四寸法Ｚ４＜第五寸法Ｚ５＜第六寸法Ｚ６）となる。

図３において、ポケット１３の放射方向外側の平坦面３６ａと、凹面３５ａとの境界Ｂ２には、前記のとおり、凸形状の丸み４８が設けられている。このため、境界Ｂ２において、ころ１１の外クラウニング部１６が接触しても、エッジロードとならない。
また、ポケット１３の放射方向内側の平坦面３６ｄと、凹面３５ｂとの境界Ｂ５には、前記のとおり、凸形状の丸み４９が設けられている。このため、境界Ｂ５において、ころ１１の内クラウニング部１７が接触しても、エッジロードとならない。

図３において、第一寸法Ｚ１＞第二寸法Ｚ２であり、かつ、第四寸法Ｚ４＜第五寸法Ｚ５となる構成によれば、突起３７にころ１１の第一端面２１が接触した状態で、ポケット１３において凹面３５ａ（３５ｂ）が形成されている放射方向の範囲内に、ころ１１の円筒部１５が存在した構成となる。このため、軸受１０が回転して、図６に示すようにポケット１３においてころ１１が傾くと、ポケット１３における放射方向外側及び放射方向内側それぞれにおける平坦面３６ａ，３６ｄに、円弧状母線により形成された外クラウニング部１６及び内クラウニング部１７が接触する。前記のとおり、外クラウニング部１６及び内クラウニング部１７それぞれは、円弧状母線により形成されている。このため、ころ１１と保持器１２とは、放射方向外側及び放射方向内側それぞれにおいて、接触楕円が生じる接触態様で接触（点接触）することができる。このため、ころ１１と保持器１２との接触部における滑り摩擦抵抗が低減され、低トルク化が可能となる。

以上のように、本開示のスラストころ軸受１０によれば、ころ１１と保持器１２との接触部における滑り摩擦抵抗が低減される。この結果、スラストころ軸受１０の低トルク化が可能となる。更に、ころ１１と保持器１２との滑り接触による温度上昇を抑えることも可能となる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

７：第一軌道面 ８：第二軌道面 １０：円すいころ軸受
１１：ころ １２：保持器 １３：ポケット
１５：円筒部 １６：外クラウニング部 １７：内クラウニング部
２０：外周面 ２１：第一端面 ２２：第二端面
２６：第一部 ２７：第二部 ３１：第一側面
３２：第二側面 ３３：外面 ３４：内面
３５ａ：凹面 ３５ｂ：凹面 ３６ａ：平坦面
３６ｂ：平坦面 ３６ｃ：平坦面 ３６ｄ：平坦面
３７：突起 Ｂ１～Ｂ３：境界 Ｃ０：保持器の中心軸
Ｃ１：ころの中心軸 Ｋ１：第一仮想円 Ｋ２：第二仮想円
Ｐ１：接触点 Ｑ１～Ｑ４：接触点 Ｒ１：半径
Ｒ２：半径 Ｚ１：第一寸法 Ｚ２：第二寸法
Ｚ３：第三寸法 Ｙ１：隙間 Ｙ２：隙間
ｒ１：第一曲率半径 ｒ２：第二曲率半径 Ｘ：Ｒ１－Ｒ２

Claims (2)

1. 対向する第一軌道面及び第二軌道面の間に配置される複数のころと、前記ころの中心軸を放射方向に沿って配置させて当該ころを保持するポケットを複数有する保持器と、を備えたスラストころ軸受であって、
   前記ころは、円筒状の外周面と、放射方向外側の第一端面と、放射方向内側の第二端面と、を有し、
   前記ポケットは、前記第一端面と接触可能である突起を有する外面と、前記第二端面と対向する内面と、前記外周面と対向する一方側の第一側面と、前記外周面と対向する他方側の第二側面と、を有し、
   前記ころは、当該ころの軸方向中央に設けられ直線母線により形成された円筒部と、当該円筒部の放射方向外側に設けられ円弧状母線により形成された外クラウニング部と、当該円筒部の放射方向内側に設けられ円弧状母線により形成された内クラウニング部と、を有し、
   前記ポケットが有する前記第一側面及び前記第二側面それぞれは、当該ポケットにおける放射方向中央に設けられ前記ころと接触不能である凹面と、当該ポケットにおける放射方向外側及び放射方向内側それぞれに設けられ前記ころと接触可能である平坦面と、を有し、
   前記突起と接触する前記第一端面から、前記外クラウニング部と前記円筒部との境界までの放射方向に沿った第一寸法は、
   前記突起における前記第一端面との接触点から、放射方向外側の前記平坦面と前記凹面との境界までの放射方向に沿った第二寸法よりも大きく、
   次の式（１）を満たす、スラストころ軸受。
   （Ｙ１＋Ｙ２）／Ｘ＜ｔａｎ（３×π／１８０） ・・・ 式（１）
   ただし、
   Ｙ１：前記ころが一方にスキューした場合に前記第一側面に接触する当該ころにおける第一接触点と、当該第一側面との当該スキュー前の隙間
   Ｙ２：前記ころが一方にスキューした場合に前記第二側面に接触する当該ころにおける第二接触点と、当該第二側面との当該スキュー前の隙間
   Ｘ：前記保持器の中心軸を中心とした前記第一接触点を通過する第一仮想円の半径と、前記保持器の中心軸を中心とした前記第二接触点を通過する第二仮想円の半径との差
2. 前記外クラウニング部は、第一曲率半径の円弧状母線により形成され前記円筒部と隣接する第一部と、前記第一曲率半径よりも小さい第二曲率半径の円弧状母線により形成され前記第一部と隣接する第二部と、を有し、
   前記突起と接触する前記第一端面から、前記第一部と前記第二部との境界までの放射方向に沿った第三寸法は、前記第二寸法よりも小さい、請求項１に記載のスラストころ軸受。

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