(57)【要約】【課題】スラスト玉軸受の保持器の耐久性の向上を図ることにより、斜板式ポンプのようにスラスト荷重とラジアル荷重を含む高負荷の合成荷重が作用する装置に適したスラスト玉軸受を提供することを課題とする。【解決手段】内輪１と外輪２の軌道溝３、４のＰＣＤに加工精度による相互差が形成されることにより、任意の初期接触角αをもってボール５が介在され、スラスト荷重とラジアル荷重の合成荷重が軸受中心線Ｑに対し一定の傾斜角θをもって負荷される装置に使用されるスラスト玉軸受において、前記初期接触角αが前記傾斜角θより小さくなるように前記ＰＣＤの相互差が管理されるようにした。【選択図】図１
2007170636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪（１）と外輪（２）の各軌道溝（３）（４）のＰＣＤに加工精度による相互差が形成されることにより、任意の初期接触角αをもってボール（５）が介在され、スラスト荷重とラジアル荷重の合成荷重が軸受中心線Ｑに対し一定の傾斜角θをもって負荷される装置に使用されるスラスト玉軸受において、前記初期接触角αが前記傾斜角θより小さくなるように前記ＰＣＤの相互差が管理されたことを特徴とするスラスト玉軸受。
【請求項２】
前記使用対象の装置が斜板式ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のスラスト玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、斜板式ポンプ等に使用されるスラスト軸受に関し、特にスラスト玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
斜板式ポンプにおいては、図８に示したように、ケーシング１１内のシリンダブロック１２に回転軸１３の一端部が貫通固定され、その一端部がケーシング１１に回転可能に支持されるとともに他端部が軸受１４によって支持される。ケーシング１１の内部において、前記シリンダブロック１２に対向し、かつ回転軸１３の中心線Ｐに対して一定の傾斜角θをもつように傾斜させてスラストころ軸受１５が配置される。該スラストころ軸受１５の中心線をＱで示す。
【０００３】
前記シリンダブロック１２には回転軸１３の周りの等配位置に該回転軸１３と平行の複数のシリンダ１６が形成され、各シンリダ１６にピストン１７が挿入される。前記スラストころ軸受１５の外輪（固定輪）１８がケーシング１１に固定され、内輪（回転輪）１８’に前記ピストン１７の先端部が押し当てられる。
【０００４】
回転軸１３が回転されるとシリンダブロック１２が回転され、これとともに各ピストン１７が回転軸１３を中心として回転される。各ピストン１７は内輪１８’に案内されて回転軸１３の軸方向に往復運動し、ピストン１７背後の油室１９に順次油が吸入・吐出され、油圧ポンプとして機能する（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１８６６６５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記斜板式ポンプにおいて、その軸受として外輪１８と内輪１８’との間に、多数のころ２０を介在したスラストころ軸受１５を使用するのは高負荷対応型とするためであるが、スラスト玉軸受を使用する場合に比べコスト高になる問題がある。一方、スラスト玉軸受は低コストである利点はあるが、耐負荷荷重の点で前記のスラストころ軸受より劣る問題がある。
【０００６】
そこで、この発明はスラスト玉軸受の保持器の耐久性の向上を図ることにより、斜板式ポンプのようにスラスト荷重とラジアル荷重を含む高負荷の合成荷重が作用する装置に適したスラスト玉軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、図１（ａ）（ｂ）に示したように、この発明に係るスラスト玉軸受１０は斜板式ポンプに使用されるものであり、内輪１と外輪２の各軌道溝３、４のＰＣＤに加工精度による相互差が形成されることにより、任意の初期接触角αをもってボール５が介在され、また、ラスト荷重Ｆ１とラジアル荷重Ｆ２の合成荷重Ｆ０が軸受中心線Ｑに対し一定の傾斜角θをもって負荷される装置に使用されるスラスト玉軸受において、前記初期接触角αが前記傾斜角θより小さくなるように前記ＰＣＤの相互差が管理された構成をとることとしたものである。
【０００８】
斜板式ポンプの構造は、前述の背景技術の場合と同様である。即ち、ケーシング１１内のシリンダブロック１２に回転軸１３が貫通固定されるとともに、その回転軸１３の一端部がケーシング１１に回転自在に支持され、該回転軸１３の他端部が軸受１４によって支持される。ケーシング１１の内部において、前記シリンダブロック１２に対向して回転軸１３の中心線Ｐに対して前記の傾斜角θをもつように傾斜させてこの発明のスラスト玉軸受１０が配置される。該スラスト玉軸受１０の中心線をＱで示す。
【０００９】
前記シリンダブロック１２には回転軸１３の周りの等配位置に該回転軸１３と平行の複数のシリンダ１６が形成され、各シンリダ１６にピストン１７が挿入される。前記スラスト玉軸受１０の外輪２がケーシング１１に固定され、内輪１に前記ピストン１７の先端部が押し当てられる。スラスト玉軸受１０には前記ピストン１７を介して軸受中心線Ｑに対して角度θで傾斜した荷重Ｆ０が負荷される。荷重Ｆ０は、図１（ｂ）に示したように、スラスト荷重Ｆ１とラジアル荷重Ｆ２の合成荷重である。
【００１０】
回転軸１３が回転されるとシリンダブロック１２が回転し、これとともに各ピストン１７が回転軸１３を中心として回転し、内輪１に案内されて回転軸１３の軸方向に往復運動し、ピストン１７背後の油室１９に順次油が吸入・吐出され、油圧ポンプとして機能する。
【００１１】
一般にスラスト玉軸受においては、図２（ａ）に示したように、内輪１と外輪２の各軌道溝３、４は同一ＰＣＤで加工されるが、軌道溝３、４のＰＣＤに加工精度による相互差がある場合は、同図（ｂ）に示したように、接触角αをもった状態で運転される。この場合、純スラスト荷重を負荷する一般的な運転条件では、接触角αの有無に拘わらずすべてのボール５が均一に荷重を負荷する。仮に、軌道溝３、４の加工精度の影響で、多少の接触角αが発生した場合でも軸受性能への影響はない。例えば、外径寸法がφ１００以下程度の従来のスラスト玉軸受では、内外輪１、２の軌道溝３、４のＰＣＤ寸法は±４０μｍ程度で管理しておけば使用上問題はない。
【００１２】
このようなスラスト玉軸受に、図２（ｃ）に示したように、スラスト荷重Ｆ１とラジアル荷重Ｆ２を含む大きな合成荷重Ｆ０が軸受中心線Ｑに対して傾斜角θをもって作用する使用条件について考える。
【００１３】
α＞θの場合は、合成荷重が負荷されても内輪１はラジアル方向へは殆ど移動しない。即ち、図３に示したように、合成荷重Ｆ０が図の左列のボール５に作用する点における分力を考えた場合、ボール５と軌道溝３の接触点における接線方向の分力Ｔ１の方向は右下向きとなる。右列のボール５の接触角αの方向は左列側から加わる負荷を支持できる方向であるから、前記の分力Ｔ１は右列のボール５で負荷され内輪１はラジアル方向へは殆ど移動しない。
【００１４】
これに対し、α＜θの場合は、図４に示したように、前記と同様に合成荷重Ｆ０が図の左列のボール５に作用する点における分力を考えた場合、ボール５と軌道溝３の接触点における接線方向の分力Ｔ２の方向は左上向きとなる。前記のように右列のボール５の接触角αの方向は左列側から加わる負荷を支持できるが、その反対方向の負荷は支持できない向きであるから、前記の分力Ｔ２は右列のボール５で負荷されず、内輪１は釣り合う位置までラジアル方向へ移動する。
【００１５】
また、α＜θの場合は、ラジアル荷重Ｆ２の方向に存在するNo.１及び１８０度反対側のNo.7のボール５（図５、図６参照）についてみると、初期状態では内輪１は図６において実線で示した初期状態にあるが、ラジアル荷重Ｆ２が作用すると一点鎖線で示したようにラジアル方向にδだけ移動し、これに伴って内輪１がｈだけ上昇する。同様の傾向はそれらの両側のNo.２、No.１２、並びにNo.６、No.８のボール５においても生じる。これらのボール５は、内輪１がｈだけ上昇しても、軌道溝３には接触しているので、内輪１から保持器６に対する駆動力を伝達する。
【００１６】
これに対し、上記以外のNo.３〜５、No.９〜１１のボール５は、内輪１が前記のようにｈだけ上昇すると、図６においてNo.４のボール５で代表して示したように、軌道溝３との間に上昇した分だけのすき間ｈを生じる。すき間ｈを生じたボール５は、内輪１から駆動されることなく、単に保持器６によって移動させられるだけである。
【００１７】
前述のα＞θの場合は、内輪１は殆ど移動も上昇もしないため、すべてのボール５が内外輪１、２と接触し保持器６に駆動力が伝達される。このような軸受に傾斜角θをもった合成荷重が負荷され、内輪１にラジアル方向の荷重Ｆ２が作用した場合、図７（ａ）に示したように接触点が反対方向にずれるため、No.１のボールの公転半径Ｒ１が最小で公転速度最小、No.７のボールの公転半径Ｒ２が最大で公転速度最大となり、他のボールの公転速度はこれらに近い速度となる。
【００１８】
公転速度が異ることによる保持器６に作用する力の大きさと向きを図７（ｂ）において矢印の大きさと向きで示す。黒色矢印はボール５が保持器６に及ぼす力を示し、白抜き矢印は保持器６がボール５に及ぼす力を示す。これらの矢印によって示したように、個々のボール５に公転速度の差が生じると、保持器６に大きなストレスを与え早期破損の原因となる。
【００１９】
そこで、この発明はα＜θに管理することにより、傾斜角θを有する合成荷重が負荷されたとき、内輪１がラジアル方向に移動し、内輪１がｈだけ上昇することによって、保持器６へ負荷を及ぼさないボール５（即ち、図５のNo.３〜５、No.９〜１１のボール）が生じる。これにより１回転で１回以上保持器６への負荷が解放されるため、保持器６の早期破損が回避される。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、この発明は、内輪と外輪の軌道溝のＰＣＤ相互差の管理により、初期接触角αが合成荷重の軸受中心線に対する傾斜角θより小さくなるよう、即ちα＜θになるように管理することにより、荷重を負荷しないボールを生じさせる。荷重を負荷しないボールは保持器へ負荷を与えないため、保持器の早期破損が回避され、高負荷荷重に対する耐久性が向上する。したがって、この発明のスラスト玉軸受を斜板式ポンプに使用することにより、低コストで高負荷に対応できる斜板式ポンプを提供することができる。
【実施例】
【００２１】
一般的に、斜板式ピストン油圧発生装置においては、合成荷重は軸中心に対して±１０度程傾くことがある。例えば、同装置に使用されるスラスト玉軸受（ＪＩＳ５１２０８）の場合では、前述のように、ＰＣＤの管理値が±４０μｍ（相互差８０μｍ）のとき、約１０°の接触角が発生する。
【００２２】
この場合、合成荷重が負荷された状態でも、すべてのボール５は内外輪１、２と接触して駆動力を伝達するために保持器６へのストレスが大きい。
【００２３】
これに対して内外輪１、２の軌道溝３、４のＰＣＤの許容差を±２０μｍ（相互差４０μｍ）に抑えることにより、初期接触角αは５°となる。この状態であれば、合成荷重が±１０°の傾斜角で負荷された場合、内輪１がｈだけ浮き上がることにより、駆動力を持たないボール５が存在し、保持器６への負荷が低減される。これにより保持器６の早期破損は回避され、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）本発明のスラスト玉軸受の使用状態における断面図、（ｂ）同上の一部拡大断面図
【図２】（ａ）から（ｃ）本発明の作用の説明図
【図３】本発明スラスト玉軸受のα＞θの場合の作用を説明する断面図
【図４】本発明スラスト玉軸受のα＜θの場合の作用を説明する断面図
【図５】本発明のスラスト玉軸受の一部省略平面図
【図６】図５のｂ−ｂ線の一部省略拡大断面図
【図７】（ａ）本発明のスラスト玉軸受の断面図、（ｂ）内外輪を省略した状態の作用説明のための平面図
【図８】従来例の使用状態における断面図
【符号の説明】
【００２５】
１  内輪
２  外輪
３  軌道溝
４  軌道溝
５  ボール
６  保持器
１０  スラスト玉軸受
【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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