スラスト軸受

【課題】外輪のツバに係合爪を形成することにより保持器との一体化を図った場合において、製造工程において外輪が相互に絡み合うことがないようにすることである。
【解決手段】外輪１１のツバ１５に内径側へ張り出した係合爪１６が設けられたスラスト軸受において、前記係合爪１６の張り出し量ｈ１が、仮想外輪１１ａのツバ先端縁の高さｈ２を越えない大きさ（ｈ１≦ｈ２）に設定された構成とすることにより、一つの外輪１１の係合爪１６に他の外輪のツバが絡むことを防止した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スラスト軸受に関し、特に、軌道輪と保持器を非分離状態に一体化したスラスト軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハウジングやシャフトへの組み付けを容易にするために、外輪と保持器を非分離状態に一体化したスラスト軸受が従来から知られている。この場合、外輪と保持器の一体化のために、外輪のツバ先端部に突片を設け、これを曲げ加工によって軌道面上へ張り出すように屈曲させることにより係合爪を設けることが行われる（特許文献１）。図２９から図３２は、このようなスラスト軸受に使用される外輪１の例である。
【０００３】
この外輪１においては、外周縁に設けたツバ２の周方向の複数個所において、ツバ２の先端部に設けた矩形の突片を内径側に曲げ加工を施すことにより、転動面３上に張り出した係合爪４を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記外輪１の大量生産工程において同種の外輪１が多量に集合する部分（例えば搬送工程、組立工程、研磨工程等）において、図３１に示したように、一つの外輪１の係合爪４と他の同一構造の外輪１ａ係合爪４ａとが絡まり合うことがある。そのため、作業性が著しく阻害される。
【０００６】
また、図３２に示したように、係合爪４と他の外輪１ａのツバ２ａとが絡まる場合もある。
【０００７】
そこで、この発明は、同一構造の外輪が多量に集合した場合においても、係合爪相互、係合爪とツバとの絡まりの生じない構造の外輪をもったスラスト軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、この発明は、外径縁にツバを有する外輪と、所要数のころを保持した保持器との組み合わせ構造を含み、前記ツバの先端縁に内径側へ張り出した係合爪が設けられ、前記係合爪によって外輪と保持器とが非分離状態に一体化されたスラスト軸受において、前記外輪の軸線に対し直交する軸線を持った同一構造の仮想外輪が前記外輪の一定の基準線と平行な姿勢を保ち、当該外輪の前記ツバを設けた面上に前記仮想外輪がそのツバを設けた面を前記基準線側に向けた状態で載り、前記両軌道輪の係合爪とツバ又はツバ相互が２点で係合した限界係合状態における当該外輪の係合爪と前記仮想外輪のツバとの間に、ゼロ以上の径方向スキマδ又は軸方向のスキマφが存在する構成とした。
【０００９】
ここで、「限界係合状態」とは、外輪と仮想外輪の係合爪とツバ又はツバ相互が係合した前記の状態のうち、両者が径方向に最も接近した状態をいう。この限界係合状態に達しない場合は外輪の係合爪に対し仮想外輪のツバが係合せず、従って絡まりは発生しない。逆に、限界係合状態を越えると外輪と仮想外輪は分離されるので、この場合も絡まりは発生しない。
【００１０】
限界係合状態は外輪の係合爪に対し仮想外輪のツバが最も接近した状態であるから、絡まる可能性が最も高くなるが、その状態において外輪の係合爪と仮想外輪のツバとの間にゼロ以上の径方向スキマδ又は軸方向のスキマφが存在すると、係合爪とツバはスキマδ又はスキマφの部分で分離状態にあるから、係合状態になく絡まりは生じない。
【００１１】
なお、前記ツバの軸方向の高さＨ２が、前記係合爪の軸方向の内部高さＨ３を越える高さ（Ｈ２＞Ｈ３）に設定された構成をとることができる。この条件を満たす場合は、１つの係合爪に他の外輪の係合爪が絡まること、即ち係合爪同士の絡まりが防止される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明によれば、軌道輪の製造工程において軌道輪相互の絡まりを防止できるので、製品としての軌道輪の運搬・搬送が容易となる。また、その後の研磨等の工程においても作業性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態１のスラスト軸受を示す一部省略平面図である。
【図２】図２は、図１のＸ１−Ｘ１線の断面図である。
【図３】図３は、外輪の平面図である。
【図４】図４は、図３のＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図５】図５は、図３のＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図６】図６は、図１の一部拡大平面図である。
【図７】図７は、外輪の絡まり状態を説明する一部横断平面図である。
【図８】図８は、図７のＸ５−Ｘ５線の拡大断面図である。
【図９】図９は、外輪の他の絡まり状態を説明する一部横断平面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ６−Ｘ６線の一部拡大断面図である。
【図１１】図１１は、外輪の他の絡まり状態を説明する横断平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＸ７−Ｘ７線の一部拡大断面図である。
【図１３】図１３は、図１１の一部正面図である。
【図１４】図１４は、外輪の他の絡まり状態を説明する一部正面図である。
【図１５】図１５は、図１４のＸ８−Ｘ８線の一部拡大断面図である。
【図１６】図１６は、図３のＸ４−Ｘ４線の矢視図である。
【図１７】図１７は、係合爪相互の非絡まり状態を示す一部拡大断面図である。
【図１８】図１８は、外輪の他の例の平面図である。
【図１９】図１９は、図１８の一部拡大平面図である。
【図２０】図２０は、外輪の他の例の平面図である。
【図２１】図２１は、外輪の他の例の平面図である。
【図２２】図２２は、外輪の他の例の平面図である。
【図２３】図２３は、実施形態２に係るスラスト軸受の平面図である。
【図２４】図２４は、図２３のＸ９−Ｘ９線の断面図である。
【図２５】図２５は、実施形態３のスラスト軸受の断面図である。
【図２６】図２６は、実施形態３の他のスラスト軸受の断面図である。
【図２７】図２７は、実施形態４のスラスト軸受の断面図である。
【図２８】図２８は、実施形態４の他のスラスト軸受の断面図である。
【図２９】図２９は、従来例の外輪の平面図である。
【図３０】図３０は、図２９のＸ１０−Ｘ１０線の矢視図である。
【図３１】図３１は、係合爪の絡まり状態を示す拡大断面図である。
【図３２】図３２は、係合爪とツバとの絡まり状態を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００１５】
図１及び図２に示したように、実施形態１のスラスト軸受は、外輪１１と内輪１２、これらの間に介在された所要数のころ１３及びこれらのころ１３を周方向一定間隔に保持する保持器１４によって構成される。外輪１１のツバ１５及び内輪１２の内径ツバ２１にそれぞれ設けた係合爪１６及び係合爪２２を保持器１４の外周縁及び内周縁に係合している。これにより、外輪１１、内輪１２及び保持器１４の三部材が非分離状態に一体化された構造となっている。
【００１６】
外輪１１の係合爪１６は、ツバ１５の先端縁に内径側へ張り出しており、周方向等配位置の数個所（図示の場合は８個所）に断続状態に設けられる。図３から図５に示したように、ツバ１５の先端部内径面に段差１８が設けられ、その段差１８の分だけ薄くなった先端部１９（図４、図５参照）までがツバ１５である。その先端部１９に周方向断続位置に円弧状の突片を設け、その突片の部分に曲げ加工を施すことにより、前記の係合爪１６が形成される。
【００１７】
係合爪１６の張り出し形状は、図３に示したように、中間部分が最大の張り出し高さとなり、その両側は張り出し高さが漸減し、両端部においてゼロとなる円弧状をなす。係合爪１６の全長をＷ１、隣接する係合爪１６相互間の長さをＷ２とすると、図示の場合はＷ１＞Ｗ２であるが、Ｗ１＜Ｗ２の場合や、Ｗ２がゼロ又はゼロに近い場合などがある。
【００１８】
図６に示したように、前記係合爪１６の内径側への張り出し高さｈ１は次のように定められる。即ち、係合爪１６の内側辺の中点Ｍ（係合爪１６における最大張り出し部）を通る径方向の線Ｓと、ツバ１５の外周円との交点をＮとする。交点Ｎに引いた接線を基準線Ｔとする。基準線Ｔからの係合爪１６の高さが張り出し高さｈ１である。この張り出し高さｈ１は、一定の軸受スキマｘ及びツバ１５の板厚ｙ及び係り代ｚの和、即ち、ｈ１＝ｘ＋ｙ＋ｚである。この係り代ｚによって保持器１４の外れが防止される。
【００１９】
前記の外輪１１については、その製造工程において他の同一の外輪１１との絡み合いを防止するために、係合爪１６の張り出し高さｈ１は、図６に示したように、前記基準線Ｔから高さｈ２にある後述の仮想外輪１１ａ（図７参照）のツバ１５ａの先端位置（係合線Ｌで示す。）を越えない大きさ、即ちｈ１≦ｈ２の関係（以下、第一の非絡まり条件という。）があるように設定される。
【００２０】
以下、係合爪１６の長さＷ１と、隣接する係合爪１６相互間の長さＷ２との関係について、場合分けして前記の第一非絡まり条件を説明する。
【００２１】
まず、Ｗ１＜Ｗ２の場合について説明する。図７及び図８に示したように、外輪１１と同一構造の他の外輪１１ａ（外輪１１と区別するためこれを仮想外輪１１ａと呼ぶ。仮想外輪１１ａの各部の符号にもこれに対応した外輪１１の各部の符号にａを付して示す。）を用い、外輪１１のツバ１５を設けた方の面の上に、仮想外輪１１ａを軸線方向が直交し、かつツバ１５ａを設けた面を前記の基準線Ｔ側に向けた姿勢で載せる。その姿勢を保ったまま仮想外輪１１ａを基準線Ｔ（図６参照）と平行にその方向に平行移動させる（図７、図８の白抜き矢印Ａ参照）。
【００２２】
このとき、仮想外輪１１ａの外周面を外輪１１の転動面２０に接触させながら径方向に平行移動させると、外輪１１のツバ１５に対し仮想外輪１１ａのツバ１５ａが２点ａ１、ｂ１で係合する（図７、図８の実線状態）。ここで、仮想外輪１１ａを転動面２０から離れさせると、非係合状態となるので、さらに径方向に平行移動を行うことができる。
【００２３】
このようにして、外輪１１の係合爪１６に対し仮想外輪１１ａのツバ１５ａが一層径方向に接近したとき、それ以上接近するとツバ１５ａが係合爪１６の端面に当たるか、その上に乗り上げて非係合状態となってしまう限界点に達する。そのときの仮想外輪１１ａを図７及び図８の二点鎖線で示し、前記２点の位置をａ２、ｂ２で示す。このような限界点に達した係合状態を限界係合状態と称する。限界係合状態においては、外輪１１と仮想外輪１１ａとが最も絡まりやすい状態になっている。
【００２４】
前記の限界係合状態を越えると、仮想外輪１１ａは外輪１１から分離し、もはや絡まりは生じ得ないので、絡まるか否かの判断は前記の限界係合状態において考える必要がある。
【００２５】
前記の限界係合状態において、点ａ２、ｂ２を結ぶ直線を係合線Ｌとする（図６、図７参照）。係合線Ｌはツバ１５ａの上端縁に一致する線であり、この係合線Ｌの前記基準線Ｔからの高さｈ２を係合線Ｌの高さとする。
【００２６】
図７及び図８に示したように、係合爪１６の張り出し高さｈ１が、係合線Ｌの高さｈ２と同じか小さい場合（ｈ１≦ｈ２）は、係合爪１６が仮想外輪１１ａ（実際には同一構造の他の外輪１１）のツバ１５ａには届かないので、絡まることはあり得ない。ｈ１≦ｈ２の関係を第一の非絡まり条件と呼ぶ。ｈ１≦ｈ２の関係は、外輪１１の係合爪１６と仮想外輪１１ａのツバ１５ａの上端縁の間に外輪１１の径方向スキマδ（図８参照）の大きさがゼロ以上であることを意味する。
【００２７】
要するに、径方向に突き合って接触した状態（スキマゼロの状態）、又は径方向に分離された状態（スキマが有限値）においては、係合爪１６とツバ１５ａは係合し得ず、したがって、絡まることもない。
【００２８】
ｈ１＞ｈ２であると、図９及び図１０に示したように、限界係合状態において、係合爪１６とツバ１５ａはオーバーラップし、径方向スキマδがマイナス（−δ）となるから、両者は係合状態にあるので絡まり易い。
【００２９】
なお、第一の非絡まり条件は、係合爪１６の張り出し高さｈ１に関わり、張り出し形状には直接関わることがないが、欠けの生じ難さ、万一絡まった場合の外れ易さ等を考慮し、係合爪１６の張り出し形状は、図示のような円弧状であることが望ましい。
【００３０】
次に、Ｗ１＞Ｗ２の場合について、図１１から図１４に基づいて説明する。図１１及び図１２に示したように、前記と同様の態様で外輪１１と仮想外輪１１ａを組み合わせ、仮想外輪１１ａを基準線Ｔと平行にその方向に平行移動させる（図１１、図１２の白抜き矢印Ａ参照）。
【００３１】
このとき、仮想外輪１１ａの外周面を外輪１１の転動面２０に接触させながら平行移動させると、ある点で外輪１１のツバ１５に対し仮想外輪１１ａのツバ１５ａが２点ａ１、ｂ１で係合する（図１１及び図１２の仮想外輪１１ａの実線状態参照）。さらに、仮想外輪１１ａを平行移動させ続けるには、仮想外輪１１ａの外周面を外輪１１の転動面２０から離す必要がある。
【００３２】
仮想外輪１１ａを外輪１１の転動面２０から離して平行移動させた場合（図１２の二点鎖線、図１３参照）、仮想外輪１１ａの隣接する２つの係合爪１６ａが点ａ３、ｂ３において外輪１１の係合爪１６と係合して限界係合状態になったとする。
【００３３】
このとき、ｈ１＞ｈ２であっても係合爪１６との干渉であり、図１２のように、係合爪１６の最大張り出し部（係合爪１６の中点）においては、係合爪１６とツバ１５ａの間に軸方向スキマφが生じるため、外輪１１は仮想外輪１１ａに係合することがなく、従って絡みも生じ得ない。
【００３４】
仮に、前記の限界係合状態から前記のスキマφがゼロになる位置まで平行移動させ、係合爪１６上の２点ａ４、ｂ４において接触させた状態では、ツバ１５ａが係合爪１６の下に深く潜り込むことはできない（図１４、図１５参照）。
【００３５】
従って、ｈ１＞ｈ２であっても、前記の限界係合状態において係合爪１６とツバ１５ａとの間に軸方向スキマφが存在するとき（以下第二の非絡まり条件という。）は、絡みを生じない。これらの条件を満たすには、係合爪１６を曲率が小さい円弧を用いて滑らかに形成することが望ましい。
【００３６】
一方、図１６及び図１７に示したように、前記の係合爪１６の外輪１１の底面からの内部高さＨ３は、ツバ１５の外輪１１の底面からの高さＨ２よりも低い。即ち、両者の高さにはＨ２＞Ｈ３の関係がある。
【００３７】
前記の関係があると、図１７に示したように、一方の外輪１１の係合爪１６に対し、他方の外輪１１ａの係合爪１６ａが接近しても、相互にツバ１５、１５ａが当接することにより、係合爪１６、１６ａが相互に内側へ入り込むことができない。このため、係合爪１６、１６ａ相互の絡まりが防止される。Ｈ２＞Ｈ３を第三の非絡まり条件と呼ぶ。
【００３８】
次に、外輪１１のその他の形状、特に、係合爪１６の形状の異なる例を以下説明する。図１８は、係合爪１６の内側辺が直線であり、隣接する他の係合爪１６の内側辺と連続しており、全体として八角形をなしている。係合爪１６の相互間の前述の距離Ｗ２はゼロである。各頂点においても張り出し量が残っており、係合爪１６の剛性は比較的高い。図１９はその一部を拡大して示している。係合爪１６の内側辺と保持器１４が係り代ｚをもって軸方向に係合していることを示している。
【００３９】
図２０の場合も前記と同様に、係合爪１６の内側辺が八角形をなしているが、頂点においては張り出し量がゼロとなっているため、剛性が前記の場合より小さくなっている。頂点においては、わずかであるがツバ１５の一部が露出する。
【００４０】
図２１の場合は、前記の図１８の場合において、各係合爪１６の内側辺の形状を外周方向に凹んだ凹形円弧線としたものである。この場合の曲率半径Ｒと、外輪１１の半径ｒ及び係合爪１６の張り出し量ｈ１の関係は、Ｒ＞ｒ−ｈ１の関係に設定される。これは、仮に、Ｒが前記関係式の右辺より小さいとすれば、多角形の頂点付近での張り出し量が大きくなり、保持器１４の組み込みが困難となることによる。
【００４１】
以上のいずれの場合も、前記第一の非絡まり条件（ｈ１≦ｈ２）、第三の非絡まり条件（Ｈ２＞Ｈ３）を満たす限り、同一の外輪１１相互が絡み合うことはない。また、これらの係合爪１６は、図１８と図２１の場合はツバ１５が露出することがなく、図２０の場合は、露出するとしてもわずかであるので、前記の第一の非絡まり条件を適用するまでもなく、同一形状の他の外輪１１と絡まり合うことはない。
【００４２】
図２２の場合は、係合爪１６の内側辺の形状が、内径側へ膨らんだ凸形円弧線となっており、係合爪１６の相互間にツバ１５が比較的長く露出している。即ち、係合爪１６が断続状態に形成されているため、絡まりが生じる可能性があるが、前記の第一の非絡まり条件を満たすかぎり、絡まることはない。
なお、図１８から図２２のいずれの場合も、第三の非絡まり条件を満たすものとする。
【００４３】
なお、以上述べたスラスト軸受は、例えば、自動車用オートマチックトランスミッションやコンプレッサー等において用いられる。
[実施形態２]
【００４４】
図２３及び図２４に示した実施形態２のスラスト軸受は、軸の偏心回転があった場合において保持器１４が軌道輪に接触することを避けるため、保持器と軌道輪の径方向の軸受内部スキマを偏心量の２倍よりも大きく設定したスラスト軸受に適用できる。
【００４５】
偏心量が比較的大きい軸受部に前記のスラスト軸受を使用する場合は、偏心量の２倍よりも大きく張り出す係合爪をステーキングによって形成することが困難であるため、曲げ加工で係合爪を形成する本発明は特に有効である。この場合、本実施形態２のように保持器１４と外輪１１のツバ１５との間に偏心量の２倍より大きい軸受内部スキマｘが設けられ、軸の偏心回転によってもツバ１５との接触が避けられるようにしている。図面上軸受内部スキマｘは径方向の両側へ半分ずつ振り分けた状態で示している。
[実施形態３]
【００４６】
図２５及び図２６に示した実施形態２のスラスト軸受は、前述の実施形態１のスラスト軸受と同様に、外輪１１、内輪１２及び保持器１４の三部材が非分離状態に一体化されている。保持器１４の断面形状が実施形態１の場合と異なっている。外輪１１の構造は前述のものと同様であり、製造工程において絡まることがない。内輪１２は内径ツバ２１を有し、その内径ツバ２１に設けた係合爪２２によって保持器１４との一体化を図っている。
[実施形態４]
【００４７】
図２７及び図２８に示した実施形態３のスラスト軸受は、外輪１１と、ころ１３を保持した保持器１４とからなり、外輪１１の係合爪１６によって保持器１４を係合した二部材が非分離状態に一体化されている。この場合の外輪１１も、前述のものと同様であり、製造工程において絡まることがない。
【符号の説明】
【００４８】
１１、１１ａ外輪
１２内輪
１３ころ
１４保持器
１５、１５ａツバ
１６、１６ａ係合爪
１８段差
１９先端部
２０転動面
２１内径ツバ
２２係合爪

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径縁にツバを有する外輪と、所要数のころを保持した保持器との組み合わせ構造を含み、前記ツバの先端縁に内径側へ張り出した係合爪が設けられ、前記係合爪によって外輪と保持器とが非分離状態に一体化されたスラスト軸受において、前記外輪の軸線に対し直交する軸線を持った同一構造の仮想外輪が前記外輪の一定の基準線と平行な姿勢を保ち、当該外輪の前記ツバを設けた面上に前記仮想外輪がそのツバを設けた面を前記基準線側に向けた状態で載り、前記両軌道輪の係合爪とツバ又はツバ相互が２点で係合した限界係合状態における当該外輪の係合爪と前記仮想外輪のツバとの間に、ゼロ以上の径方向スキマδ又は軸方向のスキマφが存在することを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
前記外輪の係合爪と仮想外輪のツバとの間の径方向スキマδは、前記係合爪の前記基準線からの張り出し量ｈ１が、前記限界係合状態における仮想外輪のツバ先端縁の前記基準線からの高さｈ２を越えない大きさ（ｈ１≦ｈ２）に設定されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。
【請求項３】
前記ツバの軸方向の高さＨ２が、前記係合爪の軸方向の内部高さＨ３を越える高さ（Ｈ２＞Ｈ３）に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト軸受。
【請求項４】
前記係合爪の周方向長さＷ１と、係合爪相互間の周方向長さＷ２の関係が、Ｗ１＞Ｗ２であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスラスト軸受。
【請求項５】
前記保持器とツバとの間に径方向の軸受内部スキマが設けられ、前記係合爪が前記軸受内部スキマより大きく内径側へ張り出すように曲げ加工によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスラスト軸受。
【請求項６】
前記係合爪が周方向に断続状態に設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスラスト軸受。
【請求項７】
前記係合爪の内側辺が相互に連続し、その内側辺によって多角形が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスラスト軸受。
【請求項８】
前記係合爪の内側辺の張り出し形状が凹形円弧状である場合において、当該凹形円弧状の曲率半径Ｒと、前記軌道輪の半径ｒと前記張り出し量ｈ１とがＲ＞ｒ−ｈ１の関係に設定されたことを特徴とする請求項６に記載のスラスト軸受。
【請求項９】
前記ころを保持した保持器が前記外輪と内輪の間に介在され、前記内輪の内周縁に設けられたツバに前記保持器に対する係合爪が設けられ、外輪、保持器、内輪の三部材が非分離状態に一体化されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のスラスト軸受。

【図１】