(57)【要約】【課題】  軸受のサイズをアップせずに負荷容量を増大することができるスラスト玉軸受を提供する。【解決手段】第１の軌道面（１１）を有する第１の軌道輪（１２）と、第２の軌道面（１３）を有する第２の軌道輪（１４）と、前記第１の軌道面（１１）及び前記第２の軌道面（１３）間に転動自在に配置された複数の玉（１５）と、前記複数の玉（１５）を円周方向に亘って等間隔に保持する保持器（１６）とを備えたスラスト玉軸受において、前記保持器（１６）は、玉ポケット部（１７）及びその近傍部の板厚を、前記玉を抱えるフランジ部（１９）の板厚よりも厚くする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軌道面を有する第１の軌道輪と、第２の軌道面を有する第２の軌道輪と、前記第１の軌道面及び前記第２の軌道面間に転動自在に配置された複数の玉と、前記複数の玉を円周方向に亘って等間隔に保持する保持器とを備えたスラスト玉軸受において、
前記保持器は、玉ポケット部及びその近傍部の板厚を、前記玉を抱えるフランジ部の板厚よりも厚くしたことを特徴とするスラスト玉軸受。
【請求項２】
前記保持器は、前記フランジ部の板厚を玉径比の０．１０とし、前記玉ポケット部及びその近傍部の板厚を前記玉径比の０．１１〜０．１４としたことを特徴とする請求項１に記載のスラスト玉軸受。
【請求項３】
前記保持器は、窒化処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械、農業機械、運搬機械等の産業機械の回転部に使用されるスラスト玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラスト玉軸受は、図５に示されるようなプレス保持器１００を備えている。プレス保持器１００は、板厚が一定の鋼板を曲げプレス加工することで形成されており、玉１１０を保持する玉ポケット部１０１と、玉ポケット部１０１を有する面の径方向両端から軸方向に折り曲げられた玉を抱えるフランジ部１０２とを有する。
【０００３】
特に、コンバイン、トラクター、田植え機、芝刈り機等に代表される農業機械では、ギアミッション方式から油圧式無段変速機構（ＨＳＴ：Ｈｙｄｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）への移行が進んでいる。このような油圧式無段変速機構では、内部にスラスト玉軸受が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１９４１８３号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、油圧式無段変速機はコンパクト化が進んでおり、無段変速機に組み込まれるスラスト玉軸受にもサイズダウンが要求されている。このため、スラスト玉軸受にかかる負荷が相対的に大きくなっており、市場においても軸受の破損（特に保持器破損等）が見られることがある。
また今後、使用機械の大型化に伴う負荷容量の増大や、機械のコンパクト化による軸受サイズの小型化が進むことで、軸受はより過酷な条件下で使用されることになる。
【０００５】
また、保持器が磨耗すると、次のような軸受の破損モードが発生することが考えられる。即ち、保持器の磨耗により、保持器のポケット部の磨耗・破損が発生し、破損部分が軸受内部へ侵入する。このため、潤滑不良が起こり、軸受が剥離を引き起こすとことが考えられる。従って、軸受の長寿命化のためには、保持器の強化が必要である。
【０００６】
このため、玉が保持器に大きな力を加えるような使用条件で用いられるスラスト玉軸受においては、保持器全体の肉厚を厚くして保持器の強度をアップすることが考えられる。しかしながら、保持器全体の肉厚を厚くすると、曲げプレス加工が困難になると共に、保持器がスラスト玉軸受の内径側、外径側に飛び出してしまう可能性がある。特に、軸受のキャパシティアップのために玉径を大きくする場合には、軸受のラジアル方向に保持器が飛び出す可能性が高い。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軸受のサイズをアップせずに負荷容量を増大することができるスラスト玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）第１の軌道面を有する第１の軌道輪と、第２の軌道面を有する第２の軌道輪と、前記第１の軌道面及び前記第２の軌道面間に転動自在に配置された複数の玉と、前記複数の玉を円周方向に亘って等間隔に保持する保持器とを備えたスラスト玉軸受において、
前記保持器は、玉ポケット部及びその近傍部の板厚を、前記玉を抱えるフランジ部の板厚よりも厚くしたことを特徴とするスラスト玉軸受。
（２）前記保持器は、前記フランジ部の板厚を玉径比の０．１０とし、前記玉ポケット部及びその近傍部の板厚を前記玉径比の０．１１〜０．１４としたことを特徴とする（１）に記載のスラスト玉軸受。
（３）前記保持器は、窒化処理が施されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のスラスト玉軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、保持器の玉ポケット部及びその近傍部の板厚を、玉を抱えるフランジ部の板厚よりも厚くしたので、保持器強度、耐磨耗性をアップしてスラスト玉軸受の耐久性を向上させることができる。
特に、フランジ部の板厚を玉径比の０．１０とし、玉ポケット部及びその近傍部の板厚を前記玉径比の０．１１〜０．１４としたので、玉ポケット部の磨耗が起点と考えられる軸受の破損モードに対して玉ポケット部が強化され、一方、プレス加工による曲げ性を考慮しフランジ部の板厚を玉ポケット部より薄くしている。なお、玉ポケット部の板厚の上限を玉径比の０．１４としたのは、保持器の加工性や経済性を考慮したものである。
【００１０】
また、保持器に窒化処理（タフトライド処理）を施したことで、保持器の強度、耐磨耗性をさらに向上することができる。
なお、フランジ部の板厚を玉径比の０．１０としたが、実際にばらつきを考慮すると、フランジ部の板厚は、玉径比の０．０７〜０．１３の範囲となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受について詳細に説明する。
図１に示されるように、スラスト玉軸受１０は、第１の軌道面１１を有する第１の軌道輪１２と、第２の軌道面１３を有する第２の軌道輪１４と、第１の軌道面１１と第２の軌道面１３との間に転動自在に配置された複数の玉１５とを備える。さらに、スラスト玉軸受１０は、複数の玉１５を円周方向に亘って等間隔に保持する保持器１６を備える。
【００１２】
保持器１６は、図２（ａ）に示されるように、軸方向に貫通して玉１５を保持する玉ポケット部１７とその近傍部を構成する保持部１８と、玉ポケット部１７を有する保持部１８の径方向両端から軸方向に折り曲げられたフランジ部１９とを有する。保持器１６は、玉１５が保持器１６から脱落せず、且つ、玉１５がスムーズに回転できるように形成されており、フランジ部１９は、図３に示されるように、円周方向に隣接する玉１５間において間隔を狭め、玉１５を抱えるように形成されている。
【００１３】
保持器１６は、図２（ｂ）に示されるように、玉ポケット部１７が打抜かれた環状の保持器部材２０の内周部２１と外周部２２を曲げプレス加工することでフランジ部１９を構成している。玉ポケット部１７及びその近傍部を構成する保持部１８の板厚は、フランジ部１９を構成する内周部２１と外周部２２の板厚より厚く構成されており、具体的には、玉径をＤａとすると、フランジ部１９を構成する内周部２１と外周部２２の厚さは０．１０Ｄａであり、玉ポケット部１７及びその近傍部を構成する保持部１８の厚さは０．１１Ｄａ〜０．１４Ｄａに設定されている。
【００１４】
なお、保持部１８の周方向長さＬは、玉ポケット部１７の最大径より若干大きく設定されている。また、保持部１８と内周部２１及び外周部２２とのつなぎ部分は、成形後に亀裂等が生じないように丸面取りが施されている。
【００１５】
また、保持器１６を構成する保持器部材２０は、窒化処理であるタフトライド処理が施されている。タフトライド処理は、保持器部材２０を５７０±１０℃の塩浴に２５±５分間浸漬することで、保持器部材の表面に窒化層を形成している。これにより、保持器１６は、Ｈｍｖ３００〜４００の表面硬さ、Ｈｖ１００以上の芯部硬さを得ることができる。
【実施例１】
【００１６】
次に、ポケット部及びその近傍部の板厚が異なる本実施形態の保持器Ａ，Ｂと従来の保持器Ｃを用いて、表１に示されるような保持器の強度比較を計算によって行った。なお、保持器Ａ〜Ｃのその他の形状は同一のものとし、フランジ部の板厚は、いずれも玉径比の０．１０とする。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１から明らかなように、従来の保持器Ｃ（ポケット部及びその近傍部の板厚：玉径比の０．１０）と比べ、保持器Ａ（ポケット部及びその近傍部の板厚：玉径比の０．１１）の最大応力は約３／４に、また保持器Ｂ（ポケット部及びその近傍部の板厚：玉径比の０．１４）の最大応力は約１／２に緩和されている。従って、ポケット部及びその近傍部の板厚を厚くすることで、保持器の強度が向上することが確認された。
【実施例２】
【００１９】
次に、タフトライド処理を施した保持器と、ＳＰＣＣ材からなる同一形状の保持器とを用いて、強度及び磨耗特性比較を実験によって行った。
その結果、ＳＰＣＣ材に対してタフトライド処理した材料の引っ張り強度は、約１．７倍となった。また、ＳＰＣＣ材に対してタフトライド処理した材料の耐磨耗性は約５倍に増加した。従って、タフトライド処理を施すことで、保持器の強度及び耐磨耗性が向上することが確認された。
【００２０】
図４は、油圧式無段変速機３０にスラスト玉軸受１０が組み込まれた一例を示す。油圧式無段変速機構３０は、図示しないエンジンから入力軸３１に伝達された回転駆動力を油圧力に変換する可変容量ポンプ３２と、油圧力を回転駆動力に戻して出力軸４０に伝達する可変容量モータ４１とを備えており、入力軸３１に伝達された回転駆動力を前進側、後進側の駆動力に無段階に変更して出力軸４０から出力したり、この出力を停止したりする。
【００２１】
可変容量ポンプ３２は、入力軸３１と一体回動するシリンダブロック３３と、シリンダブロック３３の周方向複数箇所に配置され、ピストン室３４内を往復動するノーズピストン３５と、ガイドブロック３６のガイド面に沿って回動する斜板３７とを備えている。可変容量ポンプ３２は、斜板３７が回動操作することで、ノーズピストン３５の往復動ストロークを変化し、ピストン室３４が吐出する油量を変化している。斜板３７には、スラスト玉軸受１０がノーズピストン３５の先端部と接触する位置に配置されており、スラスト軸受１０は斜板３７と共に回動する。
【００２２】
なお、上述した油圧式無段変速機３０は以下の条件で使用されるもので、本発明のスラスト玉軸受１０はこのような環境下でも十分な耐久性を備えたものとなる。
【００２３】
＜油圧式無段変速機の使用例＞
回転速度：２７００ｍｍ−１（最高）
ラジアル荷重：１３１０Ｎ（最大）
アキシアル荷重：７３４０Ｎ（最大）
温度：１１０℃
潤滑方式：オイル潤滑
【００２４】
従って、本実施形態によれば、保持器１６の玉ポケット部１７及びその近傍部の板厚を、玉を抱えるフランジ部１９の板厚よりも厚くしたので、保持器強度、耐磨耗性をアップしてスラスト玉軸受１０の耐久性を向上させることができる。
特に、フランジ部１９の板厚を玉径比の０．１０とし、玉ポケット部１７及びその近傍部の板厚を前記玉径比の０．１１〜０．１４としたので、玉ポケット部１７の磨耗が起点と考えられる軸受の破損モードに対して玉ポケット部１７が強化されており、一方、プレス加工による曲げ性を考慮してフランジ部１９の板厚を玉ポケット部１７より薄くしている。なお、玉ポケット部１７の板厚の上限を玉径比の０．１４としたのは、保持器１６の加工性や経済性を考慮したものである。
【００２５】
また、保持器１６に窒化処理（タフトライド処理）を施したことで、保持器１６の強度、耐磨耗性をさらに向上することができる。
なお、フランジ部１９の板厚を玉径比の０．１０としたが、実際にばらつきを考慮すると、フランジ部１９の板厚は、玉径比の０．０７〜０．１３の範囲となる。
【００２６】
また、本発明は、以上に説明した各実施の形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
本実施形態では、スラスト玉軸受が油圧式無段変速機に組み込まれた例を示したが、本発明のスラスト玉軸受は、油圧式無段変速機に限らず各種装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るスラスト玉軸受を示す断面図である。
【図２】図１にスラスト玉軸受の保持器を示し、（ａ）は、成形後の保持器の断面図であり、成形前の保持器本体の断面図である。
【図３】玉が保持された保持器の形状を示す側面図である。
【図４】本発明に係るスラスト玉軸受が組み込まれた油圧式無段変速機の例を示す断面図である。
【図５】従来のスラスト玉軸受の保持器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０                  スラスト玉軸受
１２                  第１の軌道輪
１４                  第２の軌道輪
１５                  玉
１６                  保持器
１７                  玉ポケット部
１９                  フランジ部
２１                  ケース本体
３０                  油圧式無段変速機
【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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