(57)【要約】【課題】保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるスラストニードル軸受を提供することである。【解決手段】保持器６の各ポケット５の内周側環状リム部３の両面に、その内径側端面と各ポケット５の内径側端面とに連なる通油溝７を設け、保持器６の回転に伴って発生する遠心力で、潤滑油をこれらの通油溝７から各ポケット５に供給することにより、ポケット５の案内面に十分な潤滑油の油膜を形成して、ポケット５の案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制し、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された各針状ころを、内周側環状リム部と外周側環状リム部との間に複数のポケットが設けられた保持器に保持したスラストニードル軸受において、前記各ポケットの内周側環状リム部の片面または両面に、その内径側端面と前記各ポケットの内径側端面とに連なる通油溝を設けたことを特徴とするスラストニードル軸受。
【請求項２】
前記各ポケットの外周側環状リム部の片面または両面に、その外径側端面と前記各ポケットの外径側端面とに連なる通油溝を設けた請求項１に記載のスラストニードル軸受。
【請求項３】
前記内周側環状リム部の各通油溝に、前記保持器の半径方向に対する傾斜角度を付与した請求項１または２に記載のスラストニードル軸受。
【請求項４】
前記各通油溝を前記内周側環状リム部の両面に設け、これらの両面に設けた各通油溝の前記保持器半径方向に対する傾斜角度を、互いに逆向きとした請求項３に記載のスラストニードル軸受。
【請求項５】
前記保持器を樹脂製のものとした請求項１乃至４のいずれかに記載のスラストニードル軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スラストニードル軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラストニードル軸受は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された各針状ころを、内周側環状リム部と外周側環状リム部との間に複数のポケットが設けられた保持器に保持したものである。各ポケットに複数の針状ころを軸方向に並べたり、環状リム部を３周以上に形成して、それぞれ内外周側の環状リム部間にポケットを放射状に設けたりして、針状ころを放射状に複数列に配列したものもある。
【０００３】
このようなスラストニードル軸受では、細いころが狭い軌道面間に多数配列されて内部隙間が狭いので、潤滑油がころの転走面に行き渡り難く、ころと保持器ポケットの案内面間で油膜切れを起こしやすい。このため、特に金属製保持器を用いた場合は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、保持器ポケットの案内面と、この案内面と当たるころの部位に局部摩耗が生じ、場合によっては、ころに剥離が生じる。さらに、図７（ｄ）に示すように、ころの局部摩耗エッジ部に当たる軌道輪の軌道面に、応力集中と潤滑不足による表面起点型の剥離が生じることもある。
【０００４】
上述したころと保持器ポケットの案内面間の潤滑不足に起因する摩耗や剥離を防止する手段として、保持器の少なくともころと接触する部分の一部を樹脂で形成したスラストニードル軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このように一部を樹脂で形成した保持器は、高速、高荷重のような過酷な条件で使用されると樹脂部が剥がれやすく、基本的な機能であるころの保持機能が損なわれる恐れがある。また、全体が樹脂製の保持器を用いる場合であっても、図８に示すように、ころのスキューの影響で保持器ポケットの案内面に局部摩耗が生じることがあり、金属製保持器よりは程度が少ないが、図７（ｃ）に示したように、ころにも局部摩耗が生じることがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６６０１４号公報（第１０−１３頁、第１１−２０図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるスラストニードル軸受を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、対向する軌道輪の軌道面間に放射状に配列された各針状ころを、内周側環状リム部と外周側環状リム部との間に複数のポケットが設けられた保持器に保持したスラストニードル軸受において、前記各ポケットの内周側環状リム部の片面または両面に、その内径側端面と前記各ポケットの内径側端面とに連なる通油溝を設けた構成を採用した。
【０００８】
すなわち、保持器の各ポケットの内周側環状リム部の片面または両面に、その内径側端面と各ポケットの内径側端面とに連なる通油溝を設けることにより、保持器の回転に伴って発生する遠心力で、潤滑油をこれらの通油溝から各ポケットに供給して、ポケットの案内面に十分な潤滑油の油膜を形成できるようにし、保持器が金属製または樹脂製のいずれのものであっても、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制して、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上できるようにした。
【０００９】
前記各ポケットの外周側環状リム部の片面または両面に、その外径側端面と前記各ポケットの外径側端面とに連なる通油溝を設けることにより、各ポケットに供給されて油膜を形成した潤滑油を遠心力で各ポケットから排出し、潤滑油の循環性を高めてポケットの案内面に新規な油膜を形成しやすくし、より効果的にころやポケット案内面の局部摩耗を抑制することができる。
【００１０】
前記内周側環状リム部の各通油溝に、前記保持器の半径方向に対する傾斜角度を付与することにより、通油溝の保持器外径側が手前に傾斜する方向へ保持器が回転するときに、潤滑油を通油溝の側面で外径側のポケット向きに押し出す作用を生じさせ、より効率よく潤滑油を各ポケットに供給することができる。
【００１１】
前記各通油溝を前記内周側環状リム部の両面に設け、これらの両面に設けた各通油溝の前記保持器半径方向に対する傾斜角度を、互いに逆向きとすることにより、軸受がいずれの方向に回転しても、互いに逆向きの傾斜角度を付与したいずれかの通油溝で、潤滑油を外径側のポケット向きに押し出す作用を生じさせ、効率よく潤滑油を各ポケットに供給することができる。
【００１２】
前記保持器を樹脂製のものとすることにより、保持器自体にも潤滑性を持たせることができ、通油溝も射出成形等により容易に形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。このスラストニードル軸受は、対向する軌道輪１ａ、１ｂの軌道面間に放射状に配列された針状ころ２を、内周側環状リム部３と外周側環状リム部４との間に複数のポケット５が設けられた保持器６に保持したものであり、内周側環状リム部３の両面に、半径方向へ延びて各ポケット５の内径側端面に連なる通油溝７が設けられている。各通油溝７は、周側環状リム部３の片面のみに設けてもよい。なお、保持器６は、樹脂製のものと金属製のものとがあり、以下の実施形態のものも同様である。
【００１４】
図３は、第２の実施形態を示す。このスラストニードル軸受は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、外周側環状リム部４にも、その両面に半径方向へ延びて各ポケット５の外径側端面に連なる通油溝８が設けられている。この通油溝８も、外周側環状リム部４の片面のみに設けてもよい。
【００１５】
図４は、第３の実施形態を示す。このスラストニードル軸受も、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、内周側環状リム部３の両面に、半径方向に対して互いに逆向きに傾斜角度を付与され、それぞれ各ポケット５の内径側端面に連なる通油溝７ａ、７ｂが設けられている。各通油溝７ａ、７ｂの半径方向に対する傾斜角度は、それぞれ±４５°とされている。なお、この傾斜角度は任意に設定することができ、傾斜角度の絶対値を両面間で異なる値に設定してもよい。
【００１６】
図５は、第４の実施形態を示す。このスラストニードル軸受は、第２の実施形態のものに、第３の実施形態と同様の各通油溝７ａ、７ｂを、外周側環状リム部４の両面に設けたものである。
【００１７】
上記各実施形態では、針状ころが放射状に１列に配列されたものとしたが、本発明に係るスラストニードル軸受は、針状ころが放射状に複数列に配列されたものにも適用でき、保持器の環状リム部を３周以上に形成して、ポケットを放射状に複数列に設ける場合は、各列のポケットのそれぞれ内周側の環状リム部、または内外周両側の環状リム部に、上述したような通油溝を設ければよい。
【００１８】
【実施例】
上述した第１乃至第４の実施形態のスラストニードル軸受で、保持器を樹脂製としたもの（実施例１Ａ〜４Ａ）と、保持器を金属製としたもの（実施例１Ｂ〜４Ｂ）とを用意した。また、比較例として、保持器に通油溝がなく、保持器を樹脂製としたもの（比較例１Ａ）と、保持器を金属製としたもの（比較例１Ｂ）も用意した。実施例および比較例の各スラストニードル軸受の仕様寸法は、以下の通りである。
・ころ：直径３ｍｍ、本数２４本
・軌道輪：内径６５ｍｍ、外径８５ｍｍ、肉厚３ｍｍ
【００１９】
上記実施例および比較例の各スラストニードル軸受について、ころ摩耗試験と軸受寿命試験を行った。各試験はいずれも、回転試験機に取り付けたスラストニードル軸受を、アキシアル荷重を負荷しながら高速回転させる方法で行った。
【００２０】
（１）ころ摩耗試験
各実施例および比較例のサンプル数は４個とし、試験時間は２０時間とした。試験後の各ころの母線に沿った摩耗プロフィルを全数測定し、図６に示すように、新品ころの母線形状と重ね合わせたときの最大摩耗深さでころの摩耗を評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重：６．８６ｋＮ
・回転速度：３０００ｒｐｍ
・潤滑油：スピンドル油ＶＧ２（油膜パラメータλ＝０．１９８）
【００２１】
上記ころの摩耗深さの測定結果を表１に示す。樹脂製の保持器を用いた各実施例１Ａ〜４Ａのころ摩耗深さは、通油溝のない保持器を用いた比較例１Ａのものの概ね１／２以下に、金属製の保持器を用いた各実施例１Ｂ〜４Ｂのころ摩耗深さは、比較例１Ｂのものの概ね１／３以下に低減されている。また、樹脂製および金属製の保持器のいずれの場合も、ポケットの内外周両側に通油溝を設けた実施例２Ａ、２Ｂは、内周側のみに通油溝を設けた実施例１Ａ、１Ｂよりもころの摩耗深さが浅くなっており、さらに、内周側の各通油溝を半径方向で傾斜させた実施例４Ａ、４Ｂは、さらに摩耗深さが浅くなっている。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
（２）軸受寿命試験
各実施例および比較例のサンプル数は８個とし、ころまたは軌道輪が破損するまでの時間を測定した。軸受寿命はＬ１０寿命（サンプルの９０％が破損しないで使える時間）で評価した。試験条件は、以下の通りである。
・アキシアル荷重：９．８１ｋＮ
・回転速度：５０００ｒｐｍ
・潤滑油：スピンドル油ＶＧ２（油膜パラメータλ＝０．１０１）
【００２４】
上記Ｌ１０寿命の測定結果を表１に併せて示す。表１には、それぞれ樹脂製および金属製の保持器を用いたものについて、保持器の通油溝がない各比較例１Ａ、１ＢのＬ１０寿命を基準とする寿命比も示す。樹脂製の保持器を用いた各実施例１Ａ〜４ＡのＬ１０寿命は、通油溝のない保持器を用いた比較例１Ａのものの４倍以上に、金属製の保持器を用いた各実施例１Ｂ〜４ＢのＬ１０寿命は、比較例１Ｂのものの１０倍以上になっている。また、Ｌ１０寿命についても、ポケットの内外周両側に通油溝を設けた実施例２Ａ、２Ｂは、内周側のみに通油溝を設けた実施例１Ａ、１ＢよりもＬ１０寿命が長く、内周側の各通油溝を半径方向で傾斜させた実施例４Ａ、４Ｂは、Ｌ１０寿命がさらに長くなっている。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明のスラストニードル軸受は、保持器の各ポケットの内周側環状リム部の片面または両面に、その内径側端面と各ポケットの内径側端面とに連なる通油溝を設けることにより、保持器の回転に伴って発生する遠心力で、潤滑油をこれらの通油溝から各ポケットに供給するようにしたので、ポケットの案内面に十分な潤滑油の油膜を形成して、保持器が金属製または樹脂製のいずれのものであっても、保持器ポケットの案内面との当たりによるころの局部摩耗を抑制し、ころや軌道輪の耐剥離寿命を向上させることができる。
【００２６】
また、前記各ポケットの外周側環状リム部の片面または両面に、その外径側端面と各ポケットの外径側端面とに連なる通油溝を設けることにより、各ポケットに供給されて油膜を形成した潤滑油を遠心力で各ポケットから排出し、潤滑油の循環性を高めてポケットの案内面に新規な油膜を形成しやすくし、より効果的にころやポケット案内面の局部摩耗を抑制することができる。
【００２７】
さらに、前記内周側環状リム部の各通油溝に、保持器の半径方向に対する傾斜角度を付与することにより、通油溝の保持器外径側が手前に傾斜する方向へ保持器が回転するときに、潤滑油を通油溝の側面で外径側のポケット向きに押し出す作用を生じさせ、より効率よく潤滑油を各ポケットに供給することができる。各通油溝を内周側環状リム部の両面に設け、これらの両面に設けた各通油溝の保持器半径方向に対する傾斜角度を互いに逆向きとすれば、軸受がいずれの方向に回転しても、互いに逆向きの傾斜角度を付与したいずれかの通油溝で、潤滑油を外径側のポケット向きに押し出す作用を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のスラストニードル軸受を示す縦断面図
【図２】図１の保持器を示す平面図
【図３】第２の実施形態の保持器を示す平面図
【図４】第３の実施形態の保持器を示す平面図
【図５】第４の実施形態の保持器を示す平面図
【図６】ころ摩耗試験におけるころの摩耗深さの測定方法を説明するグラフ
【図７】ａ、ｂは、それぞれ金属製保持器ところの局部摩耗状況を示す写真、ｃは局部摩耗したころの母線形状を示すグラフ、ｄは軌道輪の剥離状況を示す写真
【図８】樹脂製保持器の局部摩耗状況を示す写真
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  軌道輪
２  ころ
３、４  環状リム部
５  ポケット
６  保持器
７、７ａ、７ｂ、８  通油溝
【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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