(57)【要約】【課題】  複数個の円筒ころ１の外周面と相手面との摩耗量を十分に抑える事ができ、且つ、これら各面の転がり疲れ寿命を十分に確保できる構造を実現する。【解決手段】  上記各円筒ころ１の軸方向寸法をＬt とし、これら各円筒ころ１の外周面に設けた円筒面部１４の軸方向長さをＬs とし、同じく各クラウニング部１５、１５の軸方向寸法をＬc とし、同じく面取り部１６、１６の軸方向寸法をＣとする。そして、パラメータＸ＝Ｌs ／（Ｌt −２Ｃ）とした場合に、０．７≦Ｘ≦０．９５の条件を満たす様にする。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の仮想平面内にそれぞれの中心軸を互いに平行に又は同心に配置した複数本の円筒ころと、これら各円筒ころを転動自在に保持する為の複数の矩形のポケットを有する保持器とを備え、上記各円筒ころは、外周面の軸方向中間部を円筒面部とし、同じく軸方向両端寄り部分をそれぞれクラウニング部とし、これら各クラウニング部と軸方向両端面との連続部をそれぞれ面取り部としている直動型スラスト円筒ころ軸受であって、上記各円筒ころの軸方向寸法をＬt とし、上記円筒面部の軸方向寸法をＬs とし、上記各面取り部の軸方向寸法をＣとし、パラメータＸ＝Ｌs ／（Ｌt −２Ｃ）とした場合に、０．７≦Ｘ≦０．９５の条件を満たす事を特徴とする直動型スラスト円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る直動型スラスト円筒ころ軸受は、各種機械装置を構成する、互いに直線方向に相対変位する１対の部材同士の間に組み込んで、これら両部材同士の間に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら両部材同士の直線方向の相対変位を自在とする為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
上述の様な用途で使用可能な直動型スラスト円筒ころ軸受として、例えば図１〜４に示す様なものが考えられている。この図１〜４に示した直動型スラスト円筒ころ軸受は、複数個の円筒ころ１、１と、これら各円筒ころ１、１を保持する為の保持器２とを備える。このうちの複数個の円筒ころ１、１は、同一の仮想平面（図１の紙面に平行な平面。図３、４に一点鎖線αで示す。）内にそれぞれの中心軸を互いに平行に又は同心に配置している。具体的には、図１に示す様に、上記各円筒ころ１、１の軸方向（図１の左右方向）と直交する方向（図１の上下方向）に隣り合う各円筒ころ１、１同士で、軸方向の位相を凡そ半ピッチずつずらせて、千鳥状に配置している。
【０００３】
又、上記保持器２は、全体を正方形の板状に構成しており、それぞれが上記各円筒ころ１、１を１個ずつ転動自在に保持自在な複数の略矩形のポケット３、３を備える。この様な保持器２は、それぞれが金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により全体を正方形状に造られた１対の素子４ａ、４ｂ同士を、互いに組み合わせる事により構成している。即ち、これら各素子４ａ、４ｂはそれぞれ、正方形の平板部５ａ、５ｂと、これら各平板部５ａ、５ｂの幅方向両端縁部分をそれぞれ同方向に直角に折り曲げる事により形成した１対ずつの鍔部６ａ、６ｂとを備える。そして、図３に示す様に、これら両鍔部６ａ、６ｂ同士を互いに嵌合させると共に、一方（図３の上方）の素子４ａを構成する各鍔部６ａ、６ａの先端縁（図３の下端縁）の複数個所を、他方（図３の下方）の素子４ｂの外周面にかしめ付ける事により、これら両素子４ａ、４ｂ同士を非分離に結合している。そして、この状態で、これら両素子４ａ、４ｂを構成する平板部５ａ、５ｂにそれぞれ複数個ずつ形成した略矩形の透孔７、７を互いに整合させる事により、上記各ポケット３、３を構成している。即ち、これら各ポケット３、３はそれぞれ、互いに対向した１対ずつの透孔７、７により構成している。
【０００４】
又、上記各ポケット３、３を構成する各透孔７、７の内縁のうち、これら各ポケット３、３の幅方向（図１〜２の上下方向、図４の左右方向）両側に存在する、互いに平行な１対の直線縁部８、８の長さ方向中間部には、それぞれ上記各透孔７、７の中心部に向けて突出する係合突部９、９を設けている。そして、これら係合突部９、９同士の間隔（上記各ポケット３、３の開口部の幅寸法）Ｗp を、上記各円筒ころ１、１の外周面の直径Ｄ1 よりも小さく（Ｗp ＜Ｄ1 ）している。この様な寸法規制を行なう事により、上記各ポケット３、３の内側から上記各円筒ころ１、１が脱落する事を防止している。尚、図示の様な直動型スラスト円筒ころ軸受を製造する過程で、上記各円筒ころ１、１は、上記各係合突部９、９を弾性変形させながら上記各ポケット３、３内に押し込むか、或は、上記保持器２を構成する１対の素子４ａ、４ｂ同士を互いに組み合わせる際に、これら両素子４ａ、４ｂ同士の間に挟み込む様にして、上記各ポケット３、３内に配置する。
【０００５】
上述の様に構成する直動型スラスト円筒ころ軸受の使用時には、上記各円筒ころ１、１を、互いに平行に配置した１対の平面１０、１１（図４にのみ図示）同士の間に挟持する。そして、この状態で、これら両平面１０、１１を備えた１対の部材１２、１３（図４にのみ図示）同士の間に加わるスラスト荷重を支承しつつ、これら両部材１２、１３同士が、前記仮想平面αと平行で且つ上記各円筒ころ１、１の軸方向と直交する方向（図１の上下方向、図３の表裏方向、図４の左右方向）に関して相対変位する事を可能とする。
【０００６】
尚、上記各円筒ころ１、１の外周面と上記各平面１０、１１とは、互いに線接触するが、これら各面の転がり疲れ寿命を確保する為には、これら各面同士の線接触部の両端部に、エッジロードに基づく過大な面圧が作用しない様にする事が重要となる。この為に、図示の構造の場合には、図５に詳示する（径方向の寸法を軸方向の寸法に比べて誇張して示す）様に、上記各円筒ころ１の外周面の軸方向両端寄り部分に、それぞれクラウニングを施している。即ち、これら各円筒ころ１は、外周面の軸方向中間部を円筒面部１４とし、同じく軸方向両端寄り部分をそれぞれクラウニング部１５、１５とし、更にこれら各クラウニング部１５、１５と軸方向両端面との連続部をそれぞれ面取り部１６、１６としている。この様に、上記各円筒ころ１の外周面の母線形状は、上記円筒面部１４に対応する部分が、これら各円筒ころ１の中心軸に平行な直線部となっている。又、上記各クラウニング部１５、１５に対応する部分がそれぞれ、軸方向両側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、曲率半径Ｒ15が十分に大きい曲線部となっている。更に、上記各面取り部１６、１６に対応する部分がそれぞれ、軸方向両側に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、曲率半径Ｒ16が十分に小さい（Ｒ16≪Ｒ15）曲線部となっている。又、これら直線部及び各曲線部は、互いに滑らかに連続している。そして、この様に円筒面部１４と各面取り部１６、１６との間にクラウニング部１５、１５を設ける事により、上記各円筒ころ１、１の外周面と上記各平面１０、１１との線接触部の両端部に、エッジロードに基づく過大な面圧が作用しない様にしている。
【０００７】
ところで、上述した様な直動型スラスト円筒ころ軸受の使用時、上記各円筒ころ１、１の外周面は上記各平面１０、１１に対し、転がり接触する。但し、運転条件によっては、これら各面同士の接触部に、滑りが発生する場合もある。この様に各面同士の接触部で滑りが発生した場合、これら各面で発生する摩耗粉の総体積Ｖは、それぞれ次の（１）式で表す事ができる（例えば、非特許文献１参照）。
【数１】
2006250305.tif 000003
尚、この（１）式の右辺の各記号の意味は、以下の通りである。
Ｋ：摩耗係数
Ｗ：上記各面同士の接触部に作用している法線方向の荷重（ころ荷重）
Ｌ：滑り距離
Ｈ：摩耗が生じた面の硬さ
【０００８】
又、上述した様に、上記各円筒ころ１、１の外周面と上記各平面１０、１１とは互いに線接触するが、この線接触部の長さをＳc とすると、上記（１）式の関係から、互いに接触する上記各面の摩耗深さｄは、それぞれ次の（２）式で表す事ができる。
【数２】
2006250305.tif 000004
尚、この（２）式の右辺のＬr は、転がり距離である。この（２）式から分かる様に、上記各面の摩耗深さｄは、これら各面同士の線接触部の長さＳc に反比例する。従って、これら各面の摩耗は、この線接触部の長さＳc を大きくする事により、減少させる事ができる。
【０００９】
そこで、次に、上記線接触部の長さＳc を如何にして大きくできるかに就いて説明する。この線接触部の長さＳc は、上記ころ荷重Ｗの大きさにより変化する。即ち、このころ荷重Ｗがゼロ（Ｗ＝０）の場合には、上記各円筒ころ１、１に弾性変形が生じない為、これら各円筒ころ１、１の外周面のうち、上記円筒面部１４のみが、上記各平面１０、１１に接触した状態となる。従って、この場合、上記線接触部の長さＳc は、上記円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs となる。これに対し、上記ころ荷重Ｗがゼロでない（Ｗ＞０）場合には、上記各円筒ころ１、１が上記各平面１０、１１同士の間で押し潰される方向に弾性変形する為、上記各円筒ころ１、１の外周面は、上記円筒面部１４だけでなく、上記各クラウニング部１５、１５の少なくとも一部（上記円筒面部１４に隣接する部分）も、上記各平面１０、１１に接触する様になる。従って、この場合、上記線接触部の長さＳc は、上記円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs と、上記各クラウニング部１５、１５の少なくとも一部の軸方向寸法（この一部の軸方向寸法は、上記ころ荷重Ｗが大きくなる程大きくなる）との総和となる。従って、これらの関係から分かる様に、上記線接触部の長さＳc は、上記各円筒ころ１、１の軸方向寸法Ｌt に対する上記円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs の割合を大きくする事により、大きくする事ができる。
【００１０】
ところが、上記各円筒ころ１、１の軸方向寸法Ｌt に対する上記円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs の割合を大きくし過ぎると、上記各クラウニング部１５、１５の軸方向寸法Ｌc の割合を十分に確保できなくなる。この結果、上記ころ荷重Ｗが大きくなった場合に、上記各平面１０、１１に対して上記各クラウニング部１５、１５の全体が接触し易くなり、上記線接触部の両端部でエッジロードに基づく過大な面圧が作用し易くなる為、好ましくない。
【００１１】
【非特許文献１】山本、兼田、「トライボロジー」、理工学社、２００１年２月２５日、第１版、第４刷、ｐ１８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の直動型スラスト円筒ころ軸受は、上述の様な事情に鑑み、各円筒ころの軸方向寸法に対する円筒面部（１対のクラウニング部）の軸方向寸法の割合を規制する事により、これら各円筒ころの外周面と相手面との摩耗量の低減と、これら各面の転がり疲れ寿命の確保とを高次元で両立できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の直動型スラスト円筒ころ軸受は、同一の仮想平面内にそれぞれの中心軸を互いに平行に又は同心に配置した複数本の円筒ころと、これら各円筒ころを転動自在に保持する為の複数の矩形のポケットを有する保持器とを備える。そして、上記各円筒ころは、外周面の軸方向中間部を円筒面部とし、同じく軸方向両端寄り部分をそれぞれクラウニング部とし、これら各クラウニング部と軸方向両端面との連続部をそれぞれ面取り部としている。
特に、本発明の直動型スラスト円筒ころ軸受の場合には、上記各円筒ころの軸方向寸法をＬt とし、上記円筒面部の軸方向寸法をＬs とし、上記各面取り部の軸方向寸法をＣとし、パラメータＸ＝Ｌs ／（Ｌt −２Ｃ）とした場合に、０．７≦Ｘ≦０．９５の条件を満たす。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に構成する本発明の直動型スラスト円筒ころ軸受の場合には、上記パラメータＸを適切な範囲（０．７≦Ｘ≦０．９５）に規制している為、複数個の円筒ころの外周面と相手面との摩耗量の低減と、これら各面の転がり疲れ寿命の確保とを、高次元で両立させる事ができる。
【実施例】
【００１５】
本発明を完成させる過程で行なった評価試験に就いて説明する。本実施例では、この評価試験を行なう為のサンプルとして、前述の図１〜５に示した基本構成を有する直動型スラスト円筒ころ軸受を採用した。尚、各部の寸法は、以下の通りである。
保持器２の幅寸法Ｗh ：７０mm
円筒ころ１の総数：２５本
円筒ころ１の軸方向寸法Ｌt ：８mm
円筒ころ１（円筒面部１４）の直径Ｄ1 ：５mm
面取り部１６の軸方向寸法Ｃ：０．５mm
【００１６】
又、上記各円筒ころ１、１を挟持する１対の平面１０、１１は、前記仮想平面αに平行で且つ上記各円筒ころ１、１の軸方向に対して直交する方向（図４の左右方向）に関して互いに往復相対変位するものとし、この際に上記各円筒ころ１、１が上記各平面１０、１１に対して転がり／滑り往復運動するストロークｓを、２mmに設定した。
【００１７】
そして、上記各円筒ころ１、１の軸方向寸法Ｌt に対する円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs の割合を種々変化させた場合の、これら各円筒ころ１、１の外周面及び上記各平面１０、１１の摩耗深さｄを、それぞれ前記（２）式により求める事で、パラメータＸ｛＝Ｌs ／（Ｌt −２Ｃ）｝と、摩耗による軸受幅Ｗb （図４）の減少量との関係を求めた。図６に、その結果を示す。尚、この図６では、上記軸受幅Ｗb の減少量を、上記パラメータＸが０．４３の場合の減少量を「１」とする比で表している（同図の縦軸）。又、本実施例では、上記各円筒ころ１、１の軸方向寸法Ｌt に対する上記円筒面部１４の軸方向寸法Ｌs の割合を種々変化させた場合の、これら各円筒ころ１、１の外周面及び上記各平面１０、１１の転がり疲れ寿命を、それぞれ従来から知られている計算式により求める事で、上記パラメータＸと、上記転がり疲れ寿命（Ｘ＝０．４の場合の転がり疲れ寿命を「１」とする寿命比）との関係を求めた。図７に、その結果を示す。尚、これら図６〜７の関係を求める場合に、１対のクラウニング部１５、１５の曲率半径Ｒ15は、これら各クラウニング部１５、１５と上記各平面１０、１１との接触部でエッジロードが発生しない範囲に於いて最大となる様に設定した。
【００１８】
先ず、図６に示した結果から明らかな様に、上記摩耗による軸受幅Ｗb の減少量は、上記パラメータＸが大きくなる程、小さくなる。従って、この摩耗による軸受幅Ｗb の減少量を抑える為には、上記パラメータＸをできるだけ大きくするのが好ましいと言える。
【００１９】
ところが、図７に示した結果から明らかな様に、上記パラメータＸが０．９弱の値に達する迄の区間では、このパラメータＸが大きくなる程、上記各面の転がり疲れ寿命（寿命比）が長くなる傾向を示すのに対し、上記パラメータＸが０．９弱の値を越えた区間では、このパラメータＸが大きくなるのに従い、上記各面の転がり疲れ寿命（寿命比）が急激に短くなる傾向を示す。尚、上記パラメータＸが０．９弱の値を越えた区間でこの様な傾向を示す理由は、上記パラメータＸが０．９弱の値を越えると、１対のクラウニング部１５、１５の軸方向寸法Ｌc が不足し、これら各クラウニング部１５、１５の互いに反対側の端縁部分で、上記各円筒ころ１、１の外周面と上記各平面１０、１１との線接触部に、エッジロードに基づく過大な面圧が発生する為である。特に、パラメータＸ＝１になる（Ｘが最大になる）点では、上記各クラウニング部１５、１５の軸方向寸法Ｌc がゼロとなり（クラウニング部がなくなり）、上記円筒面部１４の両端部に上記各面取り部１６、１６が連続する構造となる為、上記エッジロードが最大となって、当該区間での転がり疲れ寿命（寿命比）が最小となる。従って、この転がり疲れ寿命（寿命比）を確保する観点より、上記パラメータＸを大きくし過ぎる（１に近づけ過ぎる）のは好ましくない。
【００２０】
そこで、本発明の場合には、上述の図６〜７に示した各結果に基づき、上記各円筒ころ１、１の外周面と上記各平面１０、１１との摩耗量の低減と、これら各面の転がり疲れ寿命の確保とを、高次元で両立できる様にすべく、上記パラメータＸを、０．７≦Ｘ≦０．９５｛好ましくは、０．７７５≦Ｘ≦０．９２５（より好ましくは、０．８５≦Ｘ≦０．９）｝の範囲に規制する事とした。
【００２１】
尚、本発明の直動型スラスト円筒ころ軸受を実施する場合、保持器の平面形状は、正方形（図１参照）に限らず、用途に合わせた各種の形状を採用する事ができる。又、寸法に関しても、用途に合わせた各種の寸法を採用する事ができる。更に、上述した実施例では、保持器に形成した各ポケットの内面形状を、これら各ポケットの内側から円筒ころが脱落するのを防止できる形状としたが、本発明を実施する場合、上記各ポケットの内面形状は、円筒ころの脱落防止を図れない形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の対象となる直動型スラスト円筒ころ軸受の１例を示す平面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面を拡大して示す図。
【図５】径方向の寸法を軸方向の寸法に比べて誇張して示す、円筒ころの部分側面図。
【図６】本発明を完成させる過程で理論計算を行なう事により求めた、パラメータＸと、摩耗による軸受幅Ｗb の減少量の比との関係を示すグラフ。
【図７】同じく、パラメータＸと各面の寿命比との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１    円筒ころ
２    保持器
３    ポケット
４ａ、４ｂ  素子
５ａ、５ｂ  平板部
６ａ、６ｂ  鍔部
７    透孔
８    直線縁部
９    係合突部
１０    平面
１１    平面
１２    部材
１３    部材
１４    円筒面部
１５    クラウニング部
１６    面取り部
【図１】
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【図２】
2006250305.tif 000006
【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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