(57)【要約】【課題】  保持器２ａに設けた各ポケット７の外径側周縁部の摩耗を抑えられる構造を、実現する。【解決手段】  上記保持器２ａをクロムモリブデン鋼製とし、表面に浸硫窒化層を形成し、表面硬度をHv６００以上とする。又、ころ出っ張り量であるδ1 を、円筒ころ８の面取り部１１の径方向に関する幅寸法Ｗよりも小さくすると共に、負のころ落ち量であるδ2 と、この面取り部１１の径方向に関する幅寸法Ｗとの差を、上記保持器２ａを構成する金属板の板厚Ｔよりも小さくする。これにより、上記課題を解決できる。【選択図】  図２
2007100771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体を円輪状に造られて円周方向複数個所に、それぞれが放射方向に配置された複数のポケットを備えた保持器と、これら各ポケット内に転動自在に保持された複数個の円筒ころとを備えたスラスト円筒ころ軸受に於いて、これら各円筒ころは、それぞれの軸方向両端面のうちの少なくとも上記保持器の外径側端面に、それぞれの回転中心軸に対し直角方向に拡がる中央平坦面と、この中央平坦面の外周縁と転動面とを全周に亙って連続させる面取り部とを備えたものであり、上記保持器は、クロムモリブデン鋼製であり、表面に浸硫窒化層を形成し、この表面の硬度をHv６００以上としており、上記各円筒ころの転動面と上記各ポケットの周縁部のうちの何れかの部分との係合により軸方向の変位を、この保持器の軸方向両側面と相手レース面とが接触しない状態に規制されるものであり、且つ、上記保持器を軸方向一端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向他端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量を、これら各円筒ころの径方向に関する上記面取り部の幅寸法未満にすると共に、上記保持器を軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向一端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量と、これら各円筒ころの径方向に関する上記面取り部の幅寸法との差を、上記保持器のうち、上記他端側の側面を構成する部分の板厚よりも小さくした事を特徴とするスラスト円筒ころ軸受。
【請求項２】
保持器が、０．１３〜０．１８重量％の炭素と、０．１５〜０．３５重量％の珪素と、０．９〜１．２重量％のクロムと、０．０５〜０．１重量％のアルミニウムと、０．１５〜０．３重量％のモリブデンとを含有したクロムモリブデン鋼製である、請求項１に記載したスラスト円筒ころ軸受。
【請求項３】
保持器が、金属板を曲げ形成する事により一体に造られて、内周縁部に存在する、全周に亙って連続する円環状の内径側リム部と、外周縁部に存在する、この内径側リム部と同心で全周に亙って連続する円環状の外径側リム部と、この外径側リム部と上記内径側リム部との間に存在する、断面形状が径方向に関して屈曲した中間板部と、この中間板部に円周方向に関して間欠的に、それぞれ放射方向に形成された複数のポケットと、円周方向に隣り合うポケット同士の間に設けられた複数の柱部とを備え、上記中間板部は、径方向中間部で軸方向一端寄り部分に形成された中央平板部と、上記外径側リム部の径方向内側に隣接する軸方向他端寄り部分に形成された外径側平板部と、上記内径側リム部の径方向外側に隣接する軸方向他端寄り部分に形成された内径側平板部と、この内径側平板部の外周縁と上記中央平板部の内周縁とを連続させる内径側連続部と、この中央平板部の外周縁と上記外径側平板部の内周縁とを連続させる外径側連続部とから成るものである、請求項１又は請求項２に記載したスラスト円筒ころ軸受。
【請求項４】
保持器が、それぞれが、各ポケットを構成する為の透孔を円周方向複数個所に形成した円輪部を有する１対の保持器素子を、軸方向に重ね合わせて成るものである、請求項１又は請求項２に記載したスラスト円筒ころ軸受。
【請求項５】
保持器を軸方向一端側に変位させ、各円筒ころの転動面と、各ポケットの周縁部のうちの軸方向他端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量と、この保持器を軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向一端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量との差を５０μｍ以上とした、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載したスラスト円筒ころ軸受。
【請求項６】
各円筒ころの中央平坦面の表面粗さを、算術平均粗さで０．３１μｍ以下とすると共に、各ポケットの外径側周縁部の表面粗さを、算術平均粗さで２．５４μｍ以下とした、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載したスラスト円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用変速機、カーエアコン用コンプレッサ、工作機械等、各種機械装置の回転支持部に組み込むスラスト円筒ころ軸受の改良に関する。具体的には、スラスト円筒ころ軸受の保持器の摩耗を低減して、優れた耐久性を有する構造を実現するものである。尚、本発明の対象となるスラスト円筒ころ軸受には、転動体として、外径寸法に比べて軸方向寸法が大きなニードル（針状ころ）を使用した、スラストニードル軸受も含む。従って、本明細書及び特許請求の範囲に記載した円筒ころには、上記ニードルも含む。
【背景技術】
【０００２】
１枚の金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により低コストで造れる保持器を備えたスラスト円筒ころ軸受として、特許文献１〜５に記載された技術が知られている。図４〜８は、これら各特許文献に記載される等により知られている、従来構造の第１例のスラスト円筒ころ軸受１を示している。このスラスト円筒ころ軸受１は、１個の保持器２と、複数個の円筒ころ８、８とを備える。この保持器２は、鋼板等の金属板を曲げ形成する事により一体に造られたもので、円筒状の内径側リム部４と、円筒状の外径側リム部５と、中間板部６と、複数のポケット７、７とを備える。
【０００３】
このうちの内径側リム部４は、上記保持器２の内周縁部に存在するもので、全周に亙って連続する円環状である。又、上記外径側リム部５は、上記保持器２の外周縁部に存在するもので、上記内径側リム部４と同心で全周に亙って連続する円環状である。又、上記中間板部６は、この内径側リム部４と上記外径側リム部５との間に存在するもので、断面形状が径方向に関して屈曲している。更に、上記各ポケット７、７は、上記中間板部６に円周方向に関して間欠的に、それぞれ放射方向に形成されたもので、それぞれの内側に円筒ころ８、８を、転動自在に保持する。
【０００４】
これら各円筒ころ８、８の軸方向両端面には、図５に示す様に、これら各円筒ころ８、８の回転中心軸に対し直角方向に拡がる中央平坦面９と、この中央平坦面９の外周縁と転動面１０とを全周に亙って連続させる、部分円すい凸面状若しくは断面形状が部分凸円弧状である凸曲面状の面取り部１１とを形成している。従来構造の場合、この面取り部１１の寸法のうち、上記各円筒ころ８の軸方向の寸法Ｌ8 と径方向の寸法Ｗ8 とをほぼ等しく（Ｌ8 ≒Ｗ8 ）している。又、上記中間板部６のうちで、円周方向に隣り合うポケット７、７同士の間部分は、柱部１２、１２となっている。
【０００５】
又、上記中間板部６は、中央平板部１３と、外径側平板部１４と、内径側平板部１５と、内径側連続部１６と、外径側連続部１７とから成る。このうちの中央平板部１３は、径方向（図４、６の左右方向、図７の上下方向、図８の表裏方向）中間部で軸方向一端（図４、６、８の下端）寄り部分に形成されている。又、上記外径側平板部１４は、上記外径側リム部５の径方向内側（図６の左側）に隣接する、軸方向他端（図４、６、８の上端）寄り部分に形成されている。又、上記内径側平板部１５は、上記内径側リム部４の径方向外側（図６の右側）に隣接する、軸方向他端寄り部分に形成されている。上記外径側、内径側両平板部１４、１５は、同一平面上に位置する。又、上記内径側連続部１６は、上記内径側平板部１５の外周縁と、上記中央平板部１３の内周縁とを連続させ、上記外径側連続部１７は、この中央平板部１３の外周縁と上記外径側平板部１４の内周縁とを連続させる。これら内径側、外径側両連続部１６、１７同士の間隔は、上記中央平板部１３から離れる程大きくなる。この中央平板部１３の外面（図４、６、８の下面）と上記内径側、外径側両リム部４、５の先端縁とは、同一平面上に位置するか、或いは、上記中央平板部１３の外面の方がこの先端縁よりも軸方向に突出している。
【０００６】
上述の様に構成する保持器２は、上記各ポケット７、７内に円筒ころ８、８を転動自在に保持した状態で、スラスト円筒ころ軸受１を構成する１対のレース面である、軸方向に対向する互いに平行な１対の平面同士の間に挟持する。上記中間板部６を構成する、上記中央、外径側、内径側各平板部１３〜１５のうち、前記各柱部１２、１２の円周方向両側縁部分は、上記内径側、外径側両連続部１６、１７の両側縁部分に比べて、上記各ポケット７、７内に向け少し突出している。
【０００７】
即ち、径方向外側位置の上記外径側平板部１４、及び、径方向内側位置の上記内径側平板部１５で、上記各柱部１２、１２の円周方向端縁部を、それぞれ外径側係止部１８、１８及び内径側係止部１９、１９としている。そして、図６、８の（Ａ）に示す様に、これら外径側、内径側各係止部１８、１９（請求項１に記載した「各ポケットの周縁部のうちの軸方向他端寄り部分」に相当）と、上記各円筒ころ８の転動面１０との係合により、これら各円筒ころ８の一部が上記中央平板部１３の外面及び上記内径側、外径側両リム部４、５の先端縁よりも軸方向に突出したままの状態となる様に、言い換えれば、上記中央平板部１３の外面及び内径側、外径側両リム部４、５の先端縁が相手レース面と接触しない様に、上記保持器２の軸方向一端側（図６、８の下側）への軸方向変位を規制している。
【０００８】
又、径方向中間位置の上記中央平板部１３で上記各柱部１２、１２の円周方向端縁部を、それぞれ中央係止部２０、２０としている。そして、図６、８の（Ｂ）に示す様に、これら中央係止部２０、２０（請求項１に記載した「各ポケットの周縁部のうちの軸方向一端寄り部分」に相当）と、上記各円筒ころ８の転動面１０との係合により、これら各円筒ころ８の一部が上記外径側、内径側両平板部１４、１５よりも軸方向に突出したままの状態となる様に、言い換えれば、これら外径側、内径側両平板部１４、１５の外面（図４、６、８の上面）が相手レース面と接触しない様に、上記保持器２の軸方向他端側（図６、８の上側）への軸方向変位を規制している。
要するに、上記各ポケット７、７内に上記各円筒ころ８、８を保持した状態で、上記各係止部１８〜２０とこれら各円筒ころ８、８の転動面１０とを係合させて、これら各円筒ころ８、８に対する、上記保持器２の軸方向の変位を抑えている。即ち、この保持器２の軸方向に関する位置決めを、所謂ころ案内（両側ころ持たせ）により図っている。
【０００９】
ところで、上述の様なスラスト円筒ころ軸受１の使用時に上記各円筒ころ８、８には、遠心力に基づいて上記保持器２の径方向外方に向いた力が加わる。そして、この力により、上記各円筒ころ８、８の軸方向両端面のうち、上記保持器２の径方向外側となる外径側端面２１が、上記各ポケット７、７の周縁部のうち、この保持器２の径方向外側となる外径側周縁部２２に押し付けられる。この結果、この外径側周縁部２２と上記外径側端面２１とが、図８の（Ａ）の斜格子で示した部分で擦れ合う。但し、この外径側端面２１は上記外径側周縁部２２に対し、均等に押し付けられる訳ではない。実際の場合にこの外径側端面２１は、上記各ポケット７、７内での上記各円筒ころ８、８のスキューに起因して、その外径寄り部分が上記外径側周縁部２２に押し付けられた状態で、互いに摺接する。
【００１０】
即ち、スラスト円筒ころ軸受１の運転時に、上記各円筒ころ８、８の自転軸の方向と上記保持器２の径方向とが互いに一致している事が理想である。但し、実際の場合には、これら両方向が互いに不一致になる、スキューが発生する事が避けられない。この様なスキューは、上記各円筒ころ８、８の転動面１０とレース面との転がり接触部の摩擦係数が、転がり接触部の長さ方向に関して不均一である等により発生する。又、上記外径側端面２１と上記外径側周縁部２２とが片当たりする程度は、上記両方向のずれ角度（スキュー角度）が大きくなる程著しくなる。
【００１１】
上記各円筒ころ８、８がスキューしつつ、上記外径側端面２１のうちで、前記中央平坦面９のうちの外周縁部と前記面取り部１１との境界部分と上記外径側周縁部２２とが擦れ合うと、この擦れ合い部に局部的な応力集中が発生し（接触面圧Ｐが高くなり）、しかも大きな擦れ合い速度Ｖで擦れ合う（摩耗に結び付くパラメータであるＰＶ値が大きくなる）。更には、この擦れ合い部に潤滑の為の油膜が形成されにくくなって、この擦れ合い部で金属接触が発生し易くなる。この結果、上記保持器２の一部で上記外径側周縁部２２部分に、図９に示す様な、保持器２の円周方向両側程摩耗程度が著しい、凹入部２３が形成される場合がある。一方、上記保持器２の材料として、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）が広く使用されている。又、この保持器２の表面硬度を高くする為に窒化処理を施す事も、従来から行なわれている。上記ＳＰＣＣ材に窒化処理を施す事により、表面硬度をHv５００程度まで高くする事ができるが、上記保持器２の表面硬度をHv５００程度にしても、上記外径側周縁部２２に、上述の様な凹入部２３が形成される事を十分に防止できない可能性がある。
【００１２】
この様な凹入部２３が或る程度大きくなると、上記各円筒ころ８、８の一部で上記保持器２の径方向外端部外周縁に設けた面取り部１１が、上記凹入部２３内に入り込みつつ、本来のポケット７、７の位置よりも上記保持器２の径方向外方に変位する、所謂潜り込みが発生する。この様な潜り込みが発生すると、保持器に対するころ端面の摺動抵抗が増大し、前記スラスト円筒ころ軸受１を組み込んだ回転支持部の回転抵抗が大きくなり、この回転支持部を有する各種機械装置の性能が低下するだけでなく、著しい場合にはフレーキングや焼き付き等の故障の原因となる。この様な不都合を生じる摩耗は、近年に於ける自動車の性能向上により、トランスミッションやカーエアコンコンプレッサ等の各種機械装置の回転部分の回転速度が速くなる事に伴い、従来に比べて発生し易くなっている。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−９４０３８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１３５４６号公報
【特許文献３】特開２００２−２０６５２５号公報
【特許文献４】特開平１１−３５１２４５号公報
【特許文献５】特開２００３−８３３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器に設けたポケットの外径側周縁部の摩耗を抑えられ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】
【００１５】
本発明のスラスト円筒ころ軸受は、前述した従来から知られているスラスト円筒ころ軸受と同様に、保持器と、複数個の円筒ころとを備える。
このうちの保持器は、全体を円輪状に造られて、円周方向複数個所に、それぞれが放射方向に配置された複数のポケットを備える。
又、上記各円筒ころは、上記保持器の各ポケット内に、転動自在に保持されている。
特に、本発明のスラスト円筒ころ軸受に於いては、これら各円筒ころは、それぞれの軸方向両端面のうちの少なくとも上記保持器の外径側端面に、それぞれの回転中心軸に対し直角方向に拡がる中央平坦面と、この中央平坦面の外周縁と転動面とを全周に亙って連続させる面取り部とを備えたものである。
又、上記保持器は、クロムモリブデン鋼製であり、表面に浸硫窒化層を形成し、この表面の硬度をHv６００以上としている。又、上記各円筒ころの転動面と上記各ポケットの周縁部のうちの何れかの部分との係合により軸方向の変位を、この保持器の軸方向両側面と相手レース面とが接触しない状態に規制されるもの（ころ案内）である。
更に、上記保持器を軸方向一端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向他端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量（ころ出っ張り量）を、これら各円筒ころの径方向に関する上記面取り部の幅寸法未満としている。
これと共に、上記保持器を軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向一端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量（負のころ落ち量）と、これら各円筒ころの径方向に関する上記面取り部の幅寸法との差を、上記保持器のうち、上記他端側の側面を構成する部分の板厚よりも小さくしている。
【発明の効果】
【００１６】
上述の様に構成する本発明によれば、保持器に設けた各ポケットの外径側周縁部の摩耗を抑え、この摩耗に基づく、各円筒ころの外径側端部がこの保持器の外径寄り部分の片面側に潜り込む事を防止できるスラスト円筒ころ軸受を得られる。即ち、本発明の場合、保持器の表面硬度をHv６００以上としている為、この保持器の耐摩耗性を向上させて、上記外径側周縁部の摩耗を抑える事ができる。尚、従来、保持器の材料として使用していたＳＰＣＣ材に浸硫窒化処理を施しても、表面硬度をHv５４０程度までしか上昇させる事ができないが、本発明の保持器の材料であるクロムモリブデン鋼に浸硫窒化処理を施した場合、表面硬度をHv６００以上まで上昇させる事ができる。
【００１７】
又、本発明の場合、保持器の表面に浸硫窒化層を形成している為、この表面の摩擦抵抗を低減できる。この為、上記外径側周縁部の摩擦抵抗も低減して、この外径側周縁部の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させる事ができる。即ち、浸硫窒化層は、最表面側から順に、硫黄を含む浸硫層、窒化化合層、窒素が拡散した拡散層から構成されている。このうちの最表面に形成される上記浸硫層の硫黄成分は、潤滑性に優れており、固体潤滑剤の様な働きをする。この為、保持器の表面の摩擦抵抗を低減して、上記外径側周縁部の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させる事ができる。尚、浸硫窒化層を形成する際に、母材の表面が清浄化される為、高品位な浸硫窒化層が形成され易い。更に、上記浸硫窒化層の存在により、この外径側周縁部と各円筒ころの外径側端面との擦れ合い部で発生する摩擦熱を抑え、この擦れ合い部で凝着現象を生じにくくして、摩耗を抑制できる。尚、保持器の表面に浸硫窒化層を形成する処理（浸硫窒化処理）方法として、塩浴処理、ガス処理等が挙げられる。
【００１８】
又、上記各ポケットの外径側周縁部と、これら各ポケット内に保持された各円筒ころの外径側端面との擦れ合い部を、従来に比べて狭い範囲内に収め、この擦れ合い部をより各ポケットの円周方向の中央寄り部分に位置させる事ができる。この為、スキューによる片当たりを起因として、この擦れ合い部に生じる、局部的な応力集中を緩和でき、更にこの擦れ合い部の滑り速度Ｖを小さく抑えられる。この結果、上記外径側周縁部に、前述の図９に示した様な、摩耗による凹入部２３が形成されにくくできる。この結果、上記各円筒ころが上記保持器の外径寄り部分に潜り込む事を防止できる。
【００１９】
又、前記負のころ落ち量と上記面取り部の径方向に関する幅寸法との差を、上記保持器を構成する金属板の板厚よりも小さくしている為、この面取り部が各ポケットの外径側周縁部と接触する事で、上記各円筒ころの円滑回転に悪影響を及ぼす事を防止でき、耐久性の向上を図れる。
更に、上記保持器の軸方向位置を、上記各ポケットの周縁部と上記各円筒ころの転動面との係合により図っているので、上記保持器の軸方向両側面と相手レース面とが擦れ合う事がない。この為、この保持器がこのレース面に付着した潤滑油を掻き取る事を防止して、このレース面と上記各円筒ころの転動面との転がり接触部を良好に潤滑できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する場合に、例えば、請求項２に記載した様に、保持器を、０．１３〜０．１８重量％の炭素と、０．１５〜０．３５重量％の珪素と、０．９〜１．２重量％のクロムと、０．０５〜０．１重量％のアルミニウムと、０．１５〜０．３重量％のモリブデンとを含有したクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ  ＳＣＭ４１５にアルミニウムを添加したもの）製とする。
この様な材料を使用すれば、上記保持器の表面硬度を十分に高くできて、ポケット内周縁の摩耗防止効果を十分に高められる。
【００２１】
又、例えば、請求項３に記載した様に、保持器として、金属板を曲げ形成する事により一体に造られたものを使用する。
この保持器は、内径側リム部と、外径側リム部と、中間板部と、複数のポケットと、複数の柱部とを備える。
このうちの内径側リム部は内周縁部に存在し、全周に亙って連続する円環状であり、上記外径側リム部は、外周縁部に存在し、上記内径側リム部と同心で全周に亙って連続する円環状である。
又、上記中間板部は、上記外径側リム部と上記内径側リム部との間に存在して、断面形状が径方向に関し屈曲しており、中央平板部と、外径側平板部と、内径側平板部と、内径側連続部と、外径側連続部とから成る。
このうちの中央平板部は、径方向中間部で軸方向一端寄り部分に形成されている。
又、上記外径側平板部は、上記外径側リム部の径方向内側に隣接する、軸方向他端寄り部分に形成されている。
又、上記内径側平板部は、上記内径側リム部の径方向外側に隣接する、軸方向他端寄り部分に形成されている。
又、上記内径側連続部は、上記内径側平板部の外周縁と上記中央平板部の内周縁とを連続させ、上記外径側連続部は、この中央平板部の外周縁と上記外径側平板部の内周縁とを連続させる。
又、上記各ポケットは、上記中間板部の径方向に長い矩形孔であって、この中間板部に円周方向に関して間欠的に、それぞれ放射方向に形成されている。
又、上記各柱部は、円周方向に隣り合うポケット同士の間に設けられている。
【００２２】
或は、請求項４に記載した様に、上記保持器として、それぞれが、各ポケットを構成する為の透孔を円周方向複数個所に形成した円輪部を有する１対の保持器素子を、軸方向に重ね合わせて成るものを使用する。
【００２３】
又、上述した各発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、保持器を軸方向一端側に変位させ、各円筒ころの転動面と、各ポケットの周縁部のうちの軸方向他端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量と、この保持器を軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころの転動面と、上記各ポケットの周縁部のうちの軸方向一端寄り部分とを係合させた状態で、これら各円筒ころの一部が上記保持器の軸方向他端側の側面から突出する量との差、即ち、これら各円筒ころに対する上記保持器の軸方向に関するガタ量を、５０μｍ以上とする。
【００２４】
前述した、この保持器の軸方向に関する位置決めをころ案内で図る為の条件を満たしつつ、上記ガタ量を５０μｍ以上確保すれば、上記各円筒ころの転動面と上記保持器を構成する各ポケットの周縁部のうちの円周方向両側縁との隙間を十分に確保できる。この為、上記各円筒ころの転動面に付着した潤滑油がこれら各ポケットの円周方向両側縁により掻き取られる事を防止して、これら各円筒ころの転動面と相手レース面との転がり接触部に十分な潤滑油を供給できる。そして、これら各転がり接触部に十分な油膜を形成して、上記各円筒ころの転動面及び相手レース面の転がり疲れ寿命の確保を図れる。
【００２５】
又、より好ましくは、請求項６に記載した様に、各円筒ころの中央平坦面の表面粗さを、算術平均粗さで０．３１μｍ以下とすると共に、各ポケットの外径側周縁部の表面粗さを、算術平均粗さで２．５４μｍ以下とする。
この様に構成すれば、各円筒ころの中央平坦面と各ポケットの外径側周縁部との接触部に油膜を形成し易くして、これら各接触部の摩耗量を低減できる。この結果、上記各円筒ころが上記保持器に潜り込む事を、より効果的に防止できる。
【実施例】
【００２６】
図１〜２は、請求項１〜３、５、６に対応する、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、各ポケット７の外径側周縁部２２に、前述の図９に示した凹入部２３に結び付く様な摩耗を生じにくくすべく、保持器２ａの表面に浸硫窒化層を形成し、表面硬度をHv６００以上とすると共に、各円筒ころ８、８の軸方向両端面外径寄り部分に形成した面取り部１１の径方向に関する幅寸法との関係で、上記各ポケット７内での上記各円筒ころ８、８の動きを規制する点にある。スラスト円筒ころ軸受１ａの基本的構成及び作用は、前述の図４〜８に示した従来構造と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００２７】
本実施例の場合、上記保持器２ａを、０．１３〜０．１８重量％の炭素（Ｃ）と、０．１５〜０．３５重量％の珪素（Si）と、０．９〜１．２重量％のクロム（Cr）と、０．０５〜０．１重量％のアルミニウム（Al）と、０．１５〜０．３重量％のモリブデン（Mo）とを含有したクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ  ＳＣＭ４１５にアルミニウムを添加したもの）製としている。又、本実施例の場合、上記保持器２ａの表面全体に浸硫窒化層を形成し、この保持器２ａの表面硬度をHv６００以上としている。
【００２８】
即ち、上述した様な組成を有する金属板に、所定の打ち抜き加工及び曲げ加工を施して、図１〜２に示す様な形状を有する保持器２ａとした後、塩浴処理やガス処理等により、母材表面に窒素と硫黄とを同時に浸入拡散させる、浸硫窒化処理を施す。この結果、上記保持器２ａの表面全体に浸硫窒化層が形成される。この浸硫窒化層は、最表面側から順に、硫黄を含む浸硫層と、窒化化合層と、窒素が拡散した拡散層とから構成される。又、この様に浸硫窒化層を形成する事により、上記保持器２ａの表面の硬度を、全面に亙ってHv６００以上とする。従って、上記各ポケット７の外径側周縁部２２の表面にも浸硫窒化層が形成され、この外径側周縁部２２の表面硬度もHv６００以上となる。
【００２９】
又、本実施例の場合、図２の（Ａ）に示す様に、上記各円筒ころ８に対し上記保持器２ａを軸方向一端側（図１〜２の下側）に変位させて、各外径側係止部１８、１８及び各内径側係止部１９、１９と上記各円筒ころ８の転動面１０とを係合させた状態で、これら各円筒ころ８の一部が上記保持器２ａを構成する外径側、内径側両平板部１４、１５の外面から突出する量（ころ出っ張り量）δ1 を、上記各円筒ころ８の径方向に関する面取り部１１の幅寸法Ｗ未満（δ1 ＜Ｗ）にしている。従って、上記外径側、内径側各係止部１８、１９と上記各円筒ころ８の転動面１０とを係合させた状態では、図２の（Ａ）に斜格子で示す様に、上記各円筒ころ８の中央平坦面９と上記各ポケット７の外径側周縁部２２（図１）との擦れ合い面が、上記保持器２ａを構成する金属板の板厚の範囲内に収まる。言い換えれば、上記各ポケット７の外径側周縁部２２のうちで、上記各円筒ころ８の自転軸から離れた外径側平板部１４の表面寄り部分には、上記面取り部１１が対向し、これら表面寄り部分と面取り部１１との間に隙間が存在する（擦れ合わない）様にしている。
【００３０】
又、本実施例の場合には、図２の（Ｂ）に示す様に、上記各円筒ころ８に対し上記保持器２ａを軸方向他端側（図１〜２の上側）に変位させて、各中央係止部２０、２０と上記各円筒ころ８の転動面１０とを係合させた状態で、これら各円筒ころ８の一部を上記外径側、内径側両平板部１４、１５の外面から、δ2 分（負のころ落ち量）だけ突出させている。そして、この突出量δ2 と上記各円筒ころ８の径方向に関する上記面取り部１１の幅寸法Ｗとの差（Ｗ−δ2 ）を、上記保持器２ａを構成する金属板の板厚Ｔよりも小さく｛（Ｗ−δ2 ）＜Ｔ｝している。従って、上記各中央係止部２０、２０と上記各円筒ころ８の転動面１０とを係合させた状態でも、図２の（Ｂ）に斜格子で示す様に、上記各円筒ころ８の中央平坦面９と上記各ポケット７の外径側周縁部２２とが擦れ合う。言い換えれば、この外径側周縁部２２の内面側端縁と前記面取り部１１とが擦れ合う（エッジ当りする）事はない。
【００３１】
又、本実施例の場合、上記各円筒ころ８に対する上記保持器２ａの軸方向に関するガタ量を、５０μｍ以上としている。即ち、この保持器２ａを軸方向一端側に変位させ、上記各円筒ころ８の転動面１０と、上記各ポケット７を構成する、各外径側係止部１８、１８及び各内径側係止部１９、１９とを係合させた状態で、上記各円筒ころ８の一部が外径側、内径側両平板部１４、１５の外面から突出する量（即ち、上記δ1 ）と、上記保持器２ａを軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころ８の転動面１０と、上記各ポケット７を構成する、各中央平板部２０、２０とを係合させた状態で、上記各円筒ころ８の一部が上記外径側、内径側両平板部１４、１５の外面から突出する量（即ち、上記δ2 ）との差（δ1 −δ2 ）を、５０μｍ以上としている。
【００３２】
更に、本実施例の場合、各円筒ころ８の中央平坦面９の表面粗さを、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３１μｍ以下（好ましくは０．３μｍ以下）とすると共に、各ポケット７の外径側周縁部２２の表面粗さを、算術平均粗さ（Ｒａ）で２．５４μｍ以下（好ましくは２．５μｍ以下）としている。
【００３３】
尚、本実施例の場合、外径側リム部５ａは、中間板部６と連続する円筒部２４とこの円筒部２４の先端部から１８０゜折り返した折り返し部２５とから構成される。この折り返し部２５の先端部は、上記外径側、内径側両平板部１４、１５の外面から突出しない。本実施例の保持器２ａの場合、この様に、外径側リム部５ａに折り返し部２５を形成しているが、前述の図４〜８に示した従来構造の様に、この折り返し部２５を形成しない場合もある。但し、この折り返し部２５を形成する事により、運転時に、各円筒ころ８に作用する遠心力により上記外径側リム部５ａに作用する力が大きくなっても、この外径側リム部５ａの強度を確保し易い。
【００３４】
上述の様に構成する本実施例によれば、保持器２ａに設けた各ポケット７の外径側周縁部２２の摩耗を抑え、この摩耗に基づく、各円筒ころ８の外径側端部がこの保持器２ａの外径寄り部分の片面側に潜り込む事を防止できるスラスト円筒ころ軸受１ａを得られる。即ち、本実施例の場合、上記保持器２ａの表面硬度をHv６００以上としている為、この保持器２ａの耐摩耗性を向上させて、上記外径側周縁部２２の摩耗を抑える事ができる。
【００３５】
又、本実施例の場合、上記保持器２ａの表面全体に浸硫窒化層を形成している為、この表面の摩擦抵抗（摩擦係数）を低減できる。この為、上記外径側周縁部２２の摩擦抵抗も低減して、この外径側周縁部２２の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させる事ができる。即ち、上記浸硫窒化層の最表面に形成される浸硫層の硫黄成分は、潤滑性に優れており、固体潤滑剤の様な働きをする為、上記保持器２ａの表面、延いては、上記外径側周縁部２２の摩擦抵抗を低減して、耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させる事ができる。更に、上記浸硫窒化層の存在により、上記外径側周縁部２２と前記各円筒ころ８の外径側端面２１との擦れ合い部で発生する摩擦熱を抑え、この擦れ合い部で凝着現象を生じにくくして、摩耗を抑制できる。
【００３６】
又、本実施例の場合、上記外径側周縁部２２のうちの、各円筒ころ８の自転中心軸から離れた外径側平板部１４の外面｛図２の（Ａ）の上面｝寄り部分と、これら各円筒ころ８の中央平坦面９とが擦れ合わない様にしている。言い換えれば、上記各ポケット７の外径側周縁部２２と、これら各ポケット７内に保持された上記各円筒ころ８の中央平坦面９との擦れ合い部を、図２の（Ａ）に斜格子で示す様に、上記各ポケット７の円周方向の中央寄り部分に位置させている。この為、スキューによる片当たりを起因として、上記擦れ合い部に生じる、局部的な応力集中を緩和でき、更に、この擦れ合い部の滑り速度Ｖを小さく抑えられる。この結果、上記外径側周縁部２２部分に、前述の図９に示した様な、摩耗による凹入部２３が形成されにくくできる。又、上記外径側周縁部２２の内面側端縁と上記面取り部１１とがエッジ当りする事がなく、当該部分に著しい摩耗が生じる事がない。
【００３７】
又、本実施例の場合、負のころ落ち量δ2 と上記面取り部１１の径方向に関する幅寸法Ｗとの差を、上記保持器２ａを構成する金属板の板厚Ｔよりも小さくしている為、上記面取り部１１が、前記各ポケット７の外径側周縁部２２と接触（エッジ当たり）する事で、上記各円筒ころ８の円滑回転に悪影響を及ぼす事を防止でき、耐久性の向上を図れる。
【００３８】
又、本実施例の場合には、上記保持器２ａの軸方向位置を、上記各ポケット７に形成した前記各係止部１８〜２０と、上記各円筒ころ８の転動面１０との係合により規制しているので、上記保持器２ａの軸方向両側面と相手レース面とが擦れ合う事がない。この為、この保持器２ａがこのレース面に付着した潤滑油を掻き取る事を防止して、このレース面と上記各円筒ころ８の転動面１０との転がり接触部を良好に潤滑できる。この為、厳しい使用条件の下でも、この転動面１０及び上記各相手レース面の損傷防止を図れる。
【００３９】
又、上述した様な、保持器２ａの軸方向に関する位置決めをころ案内で図る為の条件を満たしつつ、前記ガタ量を５０μｍ以上確保すれば、上記各円筒ころ８の転動面１０と上記保持器２ａを構成する各ポケット７の周縁部のうちの円周方向両側縁との隙間を十分に確保できる。この為、上記各円筒ころ８の転動面１０に付着した潤滑油が上記各ポケットの円周方向両側縁により掻き取られる事を防止して、上記各円筒ころ８の転動面１０と相手レース面との転がり接触部に十分な潤滑油を供給できる。そして、これら各転がり接触部に十分な油膜を形成して、上記各円筒ころ８の転動面１０及び相手レース面の転がり疲れ寿命の確保を図れる。
【００４０】
又、本実施例の場合、各円筒ころ８の中央平坦面９の表面粗さを、Ｒａで０．３１μｍ以下（好ましくは０．３μｍ以下）とすると共に、各ポケット７の外径側周縁部２２の表面粗さを、Ｒａで２．５４ｍ以下（好ましくは２．５μｍ以下）としている為、上記各円筒ころ８の中央平坦面９と上記各ポケット７の外径側周縁部２２との接触部に油膜を形成し易くして、これら各接触部の摩耗量を低減できる。この結果、上記各円筒ころ８が前記保持器２ａに潜り込む事を、より効果的に防止できる。
【００４１】
次の表１〜３は、本実施例の効果を確認する為に行なった各実験の結果を、それぞれ示している。これら各実験では、無負荷状態（アキシアル荷重がほぼ０）で、スラスト円筒ころ軸受を構成し互いに相対回転する１対のレースの相対回転速度が１１０００min-1 で、６３時間運転した後、保持器の各ポケットの外径側周縁部のうちの多く摩耗した外径側周縁部の摩耗深さ（mm）を測定した。又、潤滑油としてＡＴＦを使用した。又、油温は１３０℃とした。又、実験で使用した各保持器の形状は上述した実施例の保持器と同様で、大きさはピッチ円直径（ＰＣＤ）が４８mmのものを使用した。更に、円筒ころに関しても、上述した実施例の保持器と同様の形状を有し全て同じ大きさのものを使用した。
【００４２】
先ず、表１〜２は、保持器の材質及び表面処理が保持器の摩耗に及ぼす影響を調べる為に行なった実験に就いて、この実験に使用したスラスト円筒ころ軸受に組み込む保持器の仕様と、この実験の結果とを、それぞれ示している。このうちの表１は、各保持器の仕様を示している。実験では、４種類の保持器を使用した。このうちの保持器（１）は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）製の保持器に、処理温度が５７０℃の塩浴処理を施し、この保持器の表面に窒素を浸透させて、表面硬度をHv５０８としたものである。又、保持器（２）は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）製の保持器に、処理温度が５６０℃で硫黄化合物を混入した塩浴処理を施し、この保持器の表面に浸硫窒化層を形成して、表面硬度をHv５４３としたものである。又、保持器（３）は、０．１４重量％の炭素（Ｃ）、０．９５重量％のクロム（Cr）、０．２４重量％の珪素（Si）、０．０８重量％のアルミニウム（Al）、０．２６重量％のモリブデン（Mo）を含有したクロムモリブデン鋼製の保持器に、処理温度が５６０℃で硫黄化合物を混入した塩浴処理を施し、この保持器の表面に浸硫窒化層を形成して、表面硬度をHv６２１としたものである。又、保持器（４）は、上記保持器（３）と同じ組成を有するクロムモリブデン鋼製の保持器に同じ処理を施して、この保持器の表面に浸硫窒化層を形成し、表面硬度をHv６１３としたものである。
【００４３】
又、上記各保持器（１）〜（３）を組み込んだスラスト円筒ころ軸受に就いては、ころ出っ張り量δ1 を、円筒ころの面取り部の径方向に関する幅寸法Ｗ未満（δ1 ＜Ｗ）｛図２の（Ａ）参照｝とすると共に、ころ落ち量δ2 と上記面取り部の径方向に関する幅寸法Ｗとの差を、保持器の板厚Ｔよりも小さく｛（Ｗ−δ2 ）＜Ｔ、図２の（Ｂ）参照｝した。これに対して、上記保持器（４）を組み込んだスラスト円筒ころ軸受に就いては、ころ出っ張り量δ1 を、円筒ころの面取り部の径方向に関する幅寸法Ｗよりも大きく（δ1 ＞Ｗ）とすると共に、ころ落ち量δ2 と上記面取り部の径方向に関する幅寸法Ｗとの差を、保持器の板厚Ｔよりも大きく｛（Ｗ−δ2 ）＞Ｔ｝した。
【００４４】
【表１】
2007100771.tif 000003
【００４５】
上述した各保持器（１）〜（４）を組み込んだスラスト円筒ころ軸受に就いて、前述した条件で行なった実験結果を、表２に示す。
【表２】
2007100771.tif 000004
【００４６】
この表２から明らかな様に、上記各保持器（１）〜（４）のうち、本発明の技術的範囲に属する、保持器（３）を組み込んだスラスト円筒ころ軸受が、各ポケットの外径側周縁部の摩耗を最も低減できる事が分かる。即ち、保持器（１）と保持器（２）とを比べると、表面に浸硫窒化層を形成する事で、摩耗をより低減できる事が分かる。又、保持器（２）と保持器（３）とを比べると、表面に浸硫窒化層を形成すると共に、材質を変えて表面硬度を６００以上とすれば、摩耗を更に低減できる事が分かる。但し、ころ出っ張り量と面取り部の幅寸法との関係、及び、ころ落ち量と面取り部の幅寸法との差と保持器板厚との関係を、それぞれ適正に規制しなければ、保持器（４）を使用した実験の結果の様に、摩耗の増大を十分に抑えられない事が分かる。
【００４７】
次に、円筒ころの中央平坦面の表面粗さと外径側周縁部の表面粗さとが、上記各ポケットの外径側周縁部の摩耗に及ぼす影響を調べた実験結果を、表３に示す。実験は、各円筒ころとして、外径側端面の中央平坦面の表面粗さが、Ｒａで、０．４８μｍ、０．３１μｍ、０．２２μｍの３種類用意し、保持器として、上記外径側周縁部の表面粗さが、Ｒａで、３．４２μｍ、２．５４μｍ、１．７７μｍの３種類用意し、それぞれ組み合わせて行なった。尚、実験に使用した各保持器は、上述の表１〜２の実験で使用した保持器（３）と同じ仕様である。
【００４８】
【表３】
2007100771.tif 000005
【００４９】
この表３から明らかな通り、上記外径側周縁部の摩耗深さは、全ての範囲で良好な結果を示しているが、特に、円筒ころの中央平坦面の表面粗さがＲａで０．３１μｍ以下、上記外径側周縁部の表面粗さが２．５４μｍ以下の範囲で、より良好な結果を示している。従って、本実施例の各種条件を満たし、更に、上記中央平坦面及び外径側周縁部の表面粗さを規制すれば、この外径側周縁部の摩耗を十分に抑える事ができ、各円筒ころが保持器の内側に潜り込む事を、より効果的に防止できる事が分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
上述した実施例は、１枚の金属板に曲げ加工を施して形成した保持器２ａを組み込んだスラスト円筒ころ軸受１ａに、本発明を適用した場合に就いて示したが、本発明は、請求項４に記載した様な構造にも適用可能である。即ち、図３に示す様に、保持器２ｂとして、それぞれが、各ポケット７、７を構成する為の透孔２６ａ、２６ｂを円周方向複数個所に形成した円輪部２７ａ、２７ｂを有する１対の保持器素子２８ａ、２８ｂを、軸方向に重ね合わせて成るものを使用したスラスト円筒ころ軸受１ｂに、本発明を適用する事もできる。
【００５１】
具体的に説明すると、０．１３〜０．１８重量％の炭素（Ｃ）と、０．１５〜０．３５重量％の珪素（Si）と、０．９〜１．２重量％のクロム（Cr）と、０．０５〜０．１重量％のアルミニウム（Al）と、０．１５〜０．３重量％のモリブデン（Mo）とを含有したクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ  ＳＣＭ４１５にアルミニウムを添加したもの）製の金属板に、所定の打ち抜き加工及び曲げ加工を施して上記両保持器素子２８ａ、２８ｂとした後、浸硫窒化処理を施して、これら両保持器素子２８ａ、２８ｂの表面硬度をHv６００以上とすると共に、これら両保持器素子２８ａ、２８ｂの表面全体に浸硫窒化層を形成する。そして、これら両保持器素子２８ａ、２８ｂを、互いに重ね合わせて上記保持器２ｂとする。この様に構成しても、この保持器２ｂの耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させる事ができ、又、摩擦抵抗を低減して、上記各ポケット７、７の外径側周縁部２２ａ、２２ｂの摩耗を抑えられる。
【００５２】
又、上記スラスト円筒ころ軸受１ｂの、ころ出っ張り量と各円筒ころ８、８の面取り部１１の径方向に関する幅寸法との関係、及び、負のころ落ち量とこの面取り部１１の径方向に関する幅寸法との差と保持器素子２８ａ、２８ｂの円輪部２７ａ、２７ｂの板厚との関係を、それぞれ次の様に規制する。
先ず、上記保持器２ｂは、上記各円筒ころ８、８の転動面１０と上記各ポケット７、７を構成する透孔２６ａ、２６ｂの周縁部との係合により軸方向の変位を、この保持器２ｂの軸方向両側面と相手レース面とが接触しない状態に規制されるものとする。
又、上記保持器２ｂを、例えば軸方向一端側（図３の下側）に変位させ、上記各円筒ころ８、８の転動面１０と、上記各ポケット７、７を構成し、軸方向他端寄り（図３の上側）に存在する保持器素子２８ｂの透孔２６ｂの周縁部とを係合させた状態で、上記各円筒ころ８、８の一部が上記保持器２ｂの軸方向他端側の側面である円輪部２７ｂの外面（図３の上面）から突出する量（ころ出っ張り量）を、上記各円筒ころ８、８の径方向に関する上記面取り部１１の幅寸法未満にする。
これと共に、上記保持器２ｂを軸方向他端側に変位させ、上記各円筒ころ８、８の転動面１０と、上記各ポケット７、７を構成し、軸方向一端寄りに存在する保持器素子２８ａの透孔２６ａの周縁部とを係合させた状態で、これら各円筒ころ８、８の一部が上記円輪部２７ｂの外面から突出する量（負のころ落ち量）と、これら各円筒ころ８、８の径方向に関する上記面取り部１１の幅寸法との差を、上記円輪部２７ｂの板厚よりも小さくする。
尚、上記軸方向一端側と他端側との関係が逆であっても、ころ出っ張り量と各円筒ころ８、８の面取り部の径方向に関する幅寸法との関係、及び、負のころ落ち量とこの面取り部の径方向に関する幅寸法との差と保持器素子２８ａ、２８ｂの円輪部２７ａ、２７ｂの板厚との関係は、上述した様に規制するのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例を示す断面図。
【図２】本発明の実施例を説明する為、（Ａ）は、円筒ころに対し保持器を軸方向一端側に変位させた状態を、（Ｂ）は、円筒ころに対し保持器を軸方向他端側に変位させた状態を、それぞれ示す、図１のイーイ断面に相当する図。
【図３】本発明を適用可能な別の構造を示す断面図。
【図４】従来構造の１例を示す断面図。
【図５】円筒ころを取り出して示す側面図。
【図６】円筒ころに対し保持器を（Ａ）に示した軸方向一端側と（Ｂ）に示した軸方向他端側とに変位させた状態を示す、スラスト円筒ころ軸受を保持器の中心軸を含む仮想平面で切断した状態で示す部分断面図。
【図７】保持器のポケットの形状を示す為に、このポケットを保持器の中心軸方向から見た状態で示す図。
【図８】円筒ころの軸方向端面の面取り部の寸法が不適正である場合に生じる不都合を説明する為の、図２と同様の断面図。
【図９】保持器のポケットの外径側周縁部が摩耗した状態を示す、図７と同様の図。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ  スラスト円筒ころ軸受
２、２ａ、２ｂ  保持器
４    内径側リム部
５、５ａ  外径側リム部
６    中間板部
７    ポケット
８    円筒ころ
９    中央平坦面
１０    転動面
１１    面取り部
１２    柱部
１３    中央平板部
１４    外径側平板部
１５    内径側平板部
１６    内径側連続部
１７    外径側連続部
１８    外径側係止部
１９    内径側係止部
２０    中央係止部
２１    外径側端面
２２、２２ａ、２２ｂ  外径側周縁部
２３    凹入部
２４    円筒部
２５    折り返し部
２６ａ、２６ｂ  透孔
２７ａ、２７ｂ  円輪部
２８ａ、２８ｂ  保持器素子
【図１】
2007100771.tif 000006
【図２】
2007100771.tif 000007
【図３】
2007100771.tif 000008
【図４】
2007100771.tif 000009
【図５】
2007100771.tif 000010
【図６】
2007100771.tif 000011
【図７】
2007100771.tif 000012
【図８】
2007100771.tif 000013
【図９】
2007100771.tif 000014