(57)【要約】【課題】負荷容量が大きく、かつ、薄肉化を実現でき、更にラジアル荷重を負荷可能な複列スラスト玉軸受を提供する。【解決手段】一対の軌道輪２１，２２は、互いに対向する面において、径方向に沿って設けられた複列の軌道溝２３Ａ，２３Ｂを有する。保持器４０は、ポケット４１の開口の周縁を凸状に突出させ、保持器の周方向にのみ対向配置された爪状突起４２を有する。爪状突起４２の径方向の最大幅Ｗは、軌道溝２３の径方向の最大幅Ｌよりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に形成され、互いに軸方向に離間して配置される一対の軌道輪と、
前記一対の軌道輪間に転動可能に配置される複数の玉と、
前記一対の軌道輪間に配置され、前記複数の玉を所定間隔に保持する複数のポケットを有する保持器と、を備える複列スラスト玉軸受であって、
前記一対の軌道輪は、互いに対向する面において、径方向に沿って設けられた複列の軌道溝をそれぞれ有し、
前記保持器は、前記ポケットの開口の周縁を凸状に突出させ、前記保持器の周方向にのみ対向配置された爪状突起を有し、
前記爪状突起の径方向の最大幅は、前記軌道溝の径方向の最大幅よりも小さいことを特徴とする複列スラスト玉軸受。
【請求項２】
前記複数のポケットのうち少なくとも一部は、外径側の前記ポケットと内径側の前記ポケットとで、周方向位相が異なる、請求項１に記載の複列スラスト玉軸受。
【請求項３】
前記保持器は、径方向に隣り合う、前記外径側のポケットと前記内径側のポケットのうち、これらの間隔が相対的に狭い、前記外径側のポケットと前記内径側のポケットとを連続させる連続部を有する、請求項２に記載の複列スラスト玉軸受。
【請求項４】
前記ポケットは、周方向に不等間隔に配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複列スラスト玉軸受。
【請求項５】
前記一対の軌道輪は、前記保持器を収容可能な凹部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複列スラスト玉軸受。
【請求項６】
前記軌道溝の深さは、前記玉の直径の２０〜３０％であり、かつ、前記軌道溝の溝曲率は、前記玉の直径の５０．５〜５６％である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複列スラスト玉軸受。
【請求項７】
前記軌道溝と前記軌道溝の肩部のなす稜線には、面取りが施されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複列スラスト玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、径方向に複列配置された複数の玉を備える複列スラスト玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用の軸受で大きなスラスト荷重を負荷するべく、スラストニードル軸受が採用されてきた。スラストニードル軸受は、軌道輪がワッシャー状の薄い板で形成されることで、全体を薄肉にすることができ、更に、ニードルと軌道輪が線接触するため、接触面積が大きく、負荷容量が大きい。
一方、スラスト玉軸受は、玉とボール溝の接触が点接触するため、スラストニードル軸受に比べると負荷容量は小さくなる。しかし、接触面積が小さいため摩擦が小さく、ラジアル方向の荷重もある程度支えられるという利点を有する。
【０００３】
スラスト玉軸受として、例えば、特許文献１には、保持器のポケットから転動体が脱落することを防止するため、ポケットの開口の周縁を凸状に突出させた第１爪部と、第１爪部よりも内側のポケット面を凸状に突出させた第２爪部を有し、転動体の径寸法よりも縮径させて成る複数の爪状突起を備えるスラスト軸受用保持器が開示されている。
また、特許文献２には、円環状の二枚のレースの互いの対向面に半径方向多列に軌道溝を設け、該軌道溝間に、保持器に保持した複数の玉を接触角をもって配置したスラスト玉軸受が開示されている。
【０００４】
ところで、近年、ブレーキ用アクチュエータの分野では、電動化により電動モータの回転運動を直線運動に変換して、油圧を与えたり、ディスクを押圧する機構が開発されている。回転運動から直線運動への変換は、ボールネジ、滑りネジ、あるいはラックアンドピニオンなどにより行われるが、その際にボールネジ等のリードを小さく設定することで減速し、小さな回転力で大きな推力を得ることができる。ボールネジ等に回転を与えるため、ギヤ駆動やベルト駆動のシステムを用いる場合、ボールネジ等においてラジアル荷重およびスラスト荷重が同時に発生することがある。
【０００５】
このような推力を支持する軸受として、ラジアル荷重とスラスト荷重の両荷重を支持可能な深溝玉軸受、４点接触玉軸受、あるいはアンギュラ玉軸受が用いられることが多い。しかし、アンギュラ玉軸受で大きなスラスト荷重を支持するためには、アンギュラ玉軸受に予圧を与えるなど、構造が複雑になるおそれがある。また、より大きなスラスト荷重を支える必要がある場合には、スラストニードル軸受などの高負荷容量を持つスラスト軸受と、ラジアル荷重を支持するラジアル軸受の両方が必要となってしまう。
【０００６】
そこで、スラスト荷重の支持を主としつつ、ラジアル荷重の支持も可能なスラスト玉軸受を、ブレーキ用アクチュエータに用いられる支持軸受として用いた場合において、トルクが小さく、システム効率の向上に貢献可能な、高負荷容量、かつ、薄肉化を実現するスラスト玉軸受の開発が望まれている。
【０００７】
なお、上記した特許文献１に記載のスラスト玉軸受においては、転動体（玉）が保持器のポケットから脱落することを防止するため、ポケット開口の周縁に爪状突起が設けられているが、特許文献１の図１（ｂ）などに示されるように、爪状突起が保持器の周方向及び径方向において、保持器の平坦面に突出して設けられているため、爪状突起と一対の軌道輪との干渉を防ぐためには、スラスト玉軸受の薄肉化には限界がある。
また、特許文献２に記載のスラスト玉軸受においては、保持器において上記のような爪状突起が設けられていないため、爪状突起と一対の軌道輪との干渉は問題にならないものの、ポケットからの転動体の脱落を防止する爪状突起が存在しない分、ポケットから転動体が脱落しない程度の保持器の肉厚を確保する必要があるため、この場合も、スラスト玉軸受の薄肉化には限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２２３９７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２００６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷容量が大きく、かつ、薄肉化を実現でき、更にラジアル荷重を負荷可能なスラスト玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記（１）の構成により達成される。
（１）  円環状に形成され、互いに軸方向に離間して配置される一対の軌道輪と、
前記一対の軌道輪間に転動可能に配置される複数の玉と、
前記一対の軌道輪間に配置され、前記複数の玉を所定間隔に保持する複数のポケットを有する保持器と、を備える複列スラスト玉軸受であって、
前記一対の軌道輪は、互いに対向する面において、径方向に沿って設けられた複列の軌道溝をそれぞれ有し、
前記保持器は、前記ポケットの開口の周縁を凸状に突出させ、前記保持器の周方向にのみ対向配置された爪状突起を有し、
前記爪状突起の径方向の最大幅は、前記軌道溝の径方向の最大幅よりも小さいことを特徴とする複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、複列の軌道溝のそれぞれに複数の玉が配列されるので、スラスト玉軸受の負荷容量が増大する。また、各ポケットの開口の周縁が凸状に突出して形成され、保持器の周方向にのみ対向配置された爪状突起を備えており、爪状突起の径方向の最大幅が軌道溝の径方向の最大幅より小さいため、一対の軌道輪の軸方向間隔を狭めることができ、複列スラスト玉軸受を薄肉化することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態は、下記（２）〜（７）の構成からなる。
【００１２】
（２）  前記複数のポケットのうち少なくとも一部は、外径側の前記ポケットと内径側の前記ポケットとで、周方向位相が異なる、上記（１）に記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、径方向から見た場合の、外径側の隣接する２つのポケットの間の位置に、内径側のポケットを配置することで、外径側のポケットと内径側のポケットを径方向に近づけることができ、保持器により多くのポケットを形成することが可能となるため、負荷容量をより大きくすることができる。
【００１３】
（３）  前記保持器は、径方向に隣り合う、前記外径側のポケットと前記内径側のポケットのうち、これらの間隔が相対的に狭い、前記外径側のポケットと前記内径側のポケットとを連続させる連続部を有する、上記（２）に記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、径方向で近接配置されたポケット間の壁の破損を防止することができ、破損した破片の噛み込みによるスラスト玉軸受の損傷を防止することができる。
【００１４】
（４）  前記ポケットは、周方向に不等間隔に配置される、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、外径側及び内径側のポケットの位相差が小さくなることを回避することができ、径方向で隣接するポケットの壁の薄肉化を防止することができる。
【００１５】
（５）  前記一対の軌道輪は、前記保持器を収容可能な凹部を有する、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、保持器として必要な所定の厚みを確保しつつ、保持器と一対の軌道論との干渉を防止して、複列スラスト玉軸受の薄肉化を達成することができる。また、外径側縁部及び内径側縁部が形成されることで得られる凹部は、玉を潤滑するための潤滑剤溜りとして活用することができ、玉の転がり抵抗が低減し、玉、外径側軌道溝及び内径側軌道溝の摩耗が抑制される。
【００１６】
（６）  前記軌道溝の深さは、前記玉の直径の２０〜３０％であり、かつ、前記軌道溝の溝曲率は、前記玉の直径の５０．５〜５６％である、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、玉の乗り上げが防止されるとともに、複列スラスト玉軸受の負荷容量が増大する。
【００１７】
（７）  前記軌道溝と前記軌道溝の肩部のなす稜線には、面取りが施されている、上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の複列スラスト玉軸受。
この構成によれば、玉の乗り上げによるエッジロードの発生が緩和される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の複列スラスト玉軸受によれば、一対の軌道輪は、互いに対向する面において、径方向に沿って設けられた複列の軌道溝をそれぞれ有するため、従来のスラスト玉軸受と比較して多くの玉で負荷を支持することができ、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができる。
また、保持器は、ポケットの開口の周縁を凸状に突出させ、保持器の周方向にのみ対向配置された爪状突起を有し、爪状突起の径方向の最大幅は、軌道溝の径方向の最大幅よりも小さいため、爪状突起を軌道溝内に進入させることができ、スラスト玉軸受の薄肉化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る複列スラスト玉軸受の要部縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示す複列スラスト玉軸受の分解斜視図である。
【図３】図３は、図２の矩形Ａで囲む部分の拡大斜視図である。
【図４】図４は、図２の矩形Ｂで囲む部分の拡大斜視図である。
【図５】図５は、ポケットの位相が内径側と外径側で異なる状態を示す保持器の平面図である。
【図６】図６は、径方向で近接するポケット同士が連続形成された状態を示す保持器の平面図である。
【図７】図７は、内径側と外径側のポケットが不等間隔で形成された状態を示す保持器の平面図である。
【図８】図８は、軌道溝と肩部とのなす稜線に面取りが施された複列スラスト玉軸受の要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る複列スラスト玉軸受の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の複列スラスト玉軸受１０は、円環状に形成され、互いに軸方向に離間して平行配置された一対の軌道輪２１,２２と、一対の軌道輪２１,２２間に転動可能に配置された複数の玉（転動体）３０と、複数の玉３０を転動可能、かつ、所定間隔に保持する複数のポケット４１を有する保持器４０と、を備える。
【００２１】
ここで図４を参照すると、一対の軌道輪２１，２２は、円環状に形成されており、互いに対向する面に、複列の軌道溝２３を備える。なお、複列の軌道溝２３とは、２列の軌道溝２３のことであり、具体的には、外径側軌道溝２３Ａと内径側軌道溝２３Ｂを備える。外径側軌道溝２３Ａは、軌道輪２１,２２の径方向外径側に形成されている。内径側軌道溝２３Ｂは、軌道輪２１,２２の外径側軌道溝２３Ａより径方向内径側に、外径側軌道溝２３Ａと同心に形成されている。すなわち、一対の軌道輪２１,２２は、それぞれ、同心に形成された外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂからなる２列の軌道溝２３を備える。
【００２２】
外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂは、径方向の断面形状が略円弧状となるよう形成されている。また、図１に示すように、軌道溝２３の深さＨは、玉３０の直径ｄの２０〜３０％の範囲に設定されており、複列スラスト玉軸受１０にラジアル荷重が作用したときに、玉３０の乗り上げが防止される。また軌道溝２３の溝曲率ｒは、入力される荷重の大きさに応じて、玉３０の直径ｄの５０．５〜５６％の範囲に設定されている。
【００２３】
軌道輪２１,２２の対向面における外径側及び内径側には、それぞれ円環状の外径側縁部２４及び内径側縁部２５が軸方向に突出して形成されている。軌道輪２１,２２の加工には、背面部２６、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの研削加工を必要とする。背面部２６の研削加工には、加工設備ごとに決められた所定の厚みを有する外径側案内部が必要であり、外径側縁部２４がこの外径側案内部として使用される。
【００２４】
また、外径側縁部２４及び内径側縁部２５により、軌道輪２１,２２の対向面には、外径側縁部２４及び内径側縁部２５間に、保持器４０を収容可能な円環状の凹部１４が形成されている。図１に示すように、円環状の凹部１４に保持器４０（より具体的には、保持器４０における、後述する爪状突起４２以外の平坦部）を収容して配置することで、保持器４０として必要な所定の厚みを確保しつつ、保持器４０と軌道輪２１,２２との干渉を防止して、複列スラスト玉軸受１０の薄肉化を達成している。
なお、外径側縁部２４及び内径側縁部２５が形成されることで得られる円環状の凹部１４は、玉３０を潤滑するための潤滑剤溜りとして活用することができ、玉３０の転がり抵抗が低減し、玉３０、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの摩耗が抑制される。
【００２５】
なお、本実施形態においては、一対の軌道輪２１,２２及び複数の玉３０は金属製であり、耐久性向上のため、窒化処理などによる表面硬化層を形成するのが好ましい。また、軌道輪２１,２２を同一部材により形成することで、軌道輪２１,２２の外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの溝精度が向上するとともに、製造コストが低減されうる。
【００２６】
さて、図１〜図３に示すように、保持器４０は、軌道輪２１,２２の外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂに対面するように、複数のポケット４１が周方向に沿って複列に形成されている。ポケット４１は、保持器４０を軸方向に貫通して玉３０を転動可能に保持する孔であり、各ポケット４１の開口の周縁（開口縁部）４３には、軸方向に凸状に突出して形成された一対の爪状突起４２が、保持器４０の周方向にのみ対向して配置されている。すなわち、各ポケット４１の開口縁部４３に形成された爪状突起４２は、保持器４０の周方向にのみ形成されており、径方向には爪状突起４２を備えていない。
なお、保持器４０の周方向に対向して各ポケット４１の開口縁部４３に形成された爪状突起４２は、図３に示すように、隣り合う爪状突起４２が一体に形成されてもよく、また、それぞれ独立して形成されてもよい。
【００２７】
また、図１に示すように、爪状突起４２の径方向の最大幅Ｗは、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの径方向の最大幅Ｌよりも小さくなるように設定されている（すなわち、Ｗ＜Ｌ）。このように、保持器４０に形成された爪状突起４２を、保持器４０の円周方向にのみ限定して対向配置し、かつ、爪状突起４２の径方向の最大幅Ｗを、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの径方向の最大幅Ｌよりも小さく設定することにより、複列スラスト玉軸受１０を組み付ける際、爪状突起４２を外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの内部に進入させることができる。
これにより、爪状突起４２の高さを確保することで、玉３０を確実に保持し、ポケット４１からの玉３０の脱落を防止することができる。また、一対の軌道輪２１,２２を近接して配置したとしても、爪状突起４２が軌道輪２１,２２と干渉するおそれがないため、複列スラスト玉軸受１０の薄肉化が可能となる。
【００２８】
なお、保持器４０は、玉３０をポケット４１内に嵌め込む際、爪状突起４２が撓んで開くことができる程度の弾性を有し、かつ、摩擦抵抗の小さいものが好ましい。例えば、その材料として、合成樹脂が用いられ、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、高密度ポリエチレン、ナイロンなどの樹脂が使用可能である。
【００２９】
本実施形態の複列スラスト玉軸受１０は、一対の軌道輪２１,２２の外径側及び内径側の複列に亘って玉３０を配列することで玉３０の数を増加させ、スペースを有効に利用しながら負荷容量の増大を図っている。なお、外径側及び内径側の玉３０の球数は、任意に設定することができる。
【００３０】
また、図５に示すように、複数のポケットのうち少なくとも一部は、外径側のポケット４１と内径側のポケット４１は、周方向位相が異なる、すなわち、周方向において位相を一致させずに、ずらして配置することが好ましい（例えば、図５に示すように、１．１°や３°に位相をずらす）。これにより、径方向から見た場合の、外径側の隣接する２つのポケット４１の間の位置に、内径側のポケット４１を配置することで、外径側のポケット４１と内径側のポケット４１を径方向に近づけることができる。その結果、保持器において、より多くのポケットを形成することが可能となるため、負荷容量をより大きくすることができる。
【００３１】
ただし、外径側のポケット４１と、内径側のポケット４１の位相をずらして配置しても、図６に示すように、周期的に外径側及び内径側のポケット４１の位相が近くなる部位が発生する場合がある。外径側及び内径側のポケット４１の位相が近いと、径方向で隣接するポケット４１同士を隔離する壁が薄くなるため、複列スラスト玉軸受１０の作動中に、壁が破損して噛み込むことが懸念される。
そのため、外径側及び内径側のポケット４１の位相が近く、ポケット４１の壁が、他の部分の壁と比較して相対的に薄くなる部分においては、外径側のポケット４１と内径側のポケット４１を連続させる連続部４４を、保持器に予め設けておき、複列スラスト玉軸受１０の作動中における、壁の破損を防止することが好ましい。連続部４４の形成が必要となる外径側及び内径側のポケット４１の位相差は、例えば、５°以下である。
【００３２】
また、図７に示すように、内径側のポケット４１間の周方向間隔（θ１、θ２）及び外径側のポケット４１間の周方向間隔（θ３、θ４）を不等間隔とする（すなわち、θ１≠θ２、θ３≠θ４）ことで、外径側及び内径側のポケット４１の位相差が小さくなることを回避して、外径側のポケット４１と内径側のポケット４１を隔離する壁の薄肉化を防止するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、図８に示すように、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂとそれぞれの肩部２７との稜線には、旋削又は研削により、面取り部２８を形成することが好ましい。面取り部２８は、半径が０．２５〜２ｍｍ程度のアール面取りが好ましい。これにより、複列スラスト玉軸受１０に、想定を超える大きさのラジアル荷重が作用して玉３０の乗り上げが生じたとしても、玉３０と肩部２７との接触によるエッジロードの発生が緩和され、複列スラスト玉軸受１０の寿命を長くすることができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の複列スラスト玉軸受１０によれば、複数の玉３０を、一対の軌道輪２１,２２の外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂ間に複列に配置される。その結果、従来のスラスト玉軸受と比較して多くの玉で負荷を支持することができ、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができるとともに、ラジアル荷重及びスラスト荷重の両荷重を支持することができる。
【００３５】
また、各ポケット４１の開口縁部４３には、保持器４０の周方向にのみ対向して爪状突起４２が形成されている。爪状突起４２の径方向の最大幅Ｗは、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの径方向の最大幅Ｌよりも小さく設定される。その結果、爪状突起４２が、外径側軌道溝２３Ａ及び内径側軌道溝２３Ｂの内部に収容された状態で、複列スラスト玉軸受１０が組み付けられるので、一対の軌道輪２１,２２の間隔を狭めることができ、複列スラスト玉軸受１０を薄肉化することができる。
【００３６】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本実施形態では、玉を径方向の異なる位置に２列配置したものとした説明したが、３列以上の多列に配置するようにしてもよい（すなわち、多列スラスト玉軸受）。
【符号の説明】
【００３７】
１０    複列スラスト玉軸受
１４    凹部
２１，２２  軌道輪
２３    軌道溝
２３Ａ  外径側軌道溝（軌道溝）
２３Ｂ  内径側軌道溝（軌道溝）
２４    外径側縁部
２５    内径側縁部
２６    背面部
２７    肩部
２８    面取り部
３０    玉（転動体）
４０    保持器
４１    ポケット
４２    爪状突起
４３    開口縁部（開口の周縁）
４４    連続部
ｄ      玉の直径
Ｈ      軌道溝の深さ
Ｌ      軌道溝の径方向の最大幅
ｒ      軌道溝の溝曲率
Ｗ      爪状突起の径方向の最大幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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