推力球轴承用切制保持架及其设计方法、以及具备该保持架的推力球轴承与流程

本发明涉及推力球轴承用切制保持架及其设计方法、以及具备该保持架的推力球轴承。

背景技术：

推力球轴承被构成为轴圈和座圈能够分离，因此，从轴承向装置的装配、拆卸等的操作性的观点而言，需要使得滚珠不会容易地从保持架脱落。

作为应用于推力球轴承的保持架，已知铜合金制的切制保持架。如图7所示，以往的铜合金制的切制保持架100中，兜孔101的一侧为截头圆锥形状且为抱着滚珠102的形状，另一侧为圆筒形状。即使将滚珠102从圆筒形状的一侧放入到兜孔101，如果如此原封不动，则滚珠102容易脱落，因此，在将滚珠102放入到保持架100之后将兜孔101的周边4个部位P压紧以便使滚珠102不会脱落。

另外，作为其他保持架，设置了如下树脂制保持架：使保持架兜孔的入口直径小于滚珠直径，通过弹性变形将滚珠放入(例如有专利文献1和2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006－77964号公报

专利文献2:日本特开2008－2652号公报

技术实现要素：

本发明欲解决的技术问题

顺便说明，关于树脂制保持架，如果是外径为超过该大约300mm的尺寸的推力球轴承，从成型、强度的方面而言就不合适，钢板冲压保持架在尺寸限制、旋转精度、高速性方面，比铜合金制的切制保持架差。另外，在生产数量较少的情况下，从成本的方面而言，也优选采用铜合金制的切制保持架。

另一方面，在图7所示的铜合金制的切制保持架100中，压紧工序是利用冲压机来实施的，另外，在尺寸比较大的情况下，利用锤子等手工作业来实施。因此，花费劳力和时间，生产率较差，另外，存在压紧量不均匀、兜孔形状精度恶化、外观不良这些各种问题。

专利文献1及2以树脂制保持架为对象，没有考虑铜合金制的切制保持架。

本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种推力球轴承用切制保持架及其设计方法、以及具备该保持架的推力球轴承，不会损害铜合金制的切制保持架的功能，使得滚珠向兜孔的装配容易，且滚珠难以从兜孔脱落。

用于解决问题的技术方案

本发明的上述目的由下述的构成来达成。

(1)一种推力球轴承用切制保持架，其是在圆周方向具有多个用于将滚珠滚动自如地保持的兜孔的、铜合金制的推力球轴承用切制保持架，其特征在于，

所述兜孔的内表面包括圆筒面、以及与该圆筒面相连并与所述滚珠在轴向抵接的支承面，

在所述圆筒面，在与所述支承面在轴向相反的相反侧的所述兜孔的滚珠插入侧，在所述兜孔的圆周方向等间隔地形成有从所述圆筒面突出的2个突起部，

所述突起部防止所述滚珠从所述兜孔的滚珠插入侧开口脱落，并且，在将所述滚珠向所述兜孔插入时由于所述滚珠而弹性变形、或弹塑性变形。

(2)如(1)记载的推力球轴承用切制保持架，其特征在于，

所述2个突起部分别设置在所述保持架的内径侧和外径侧。

(3)如(1)或(2)记载的推力球轴承用切制保持架，其特征在于，

所述多个兜孔在所述保持架的轴向一侧和轴向另一侧交替地形成所述兜孔的滚珠插入侧开口，

在设从所述保持架的支承面侧的轴向端面到所述滚珠抵接于所述支承面时从所述兜孔的滚珠插入侧开口突出的所述滚珠的高的距离为S，滚珠直径为Da，由所述突起部的圆弧面形成的假想圆的内径为X时，从所述兜孔的滚珠插入侧开口端面延伸的所述突起部的轴向长度Z由式(1)表示，

式1：

(4)如(1)～(3)的任一项记载的推力球轴承用切制保持架，其特征在于，

在设由所述突起部的圆弧面形成的假想圆的内径为X，滚珠直径为Da，所述2个突起部对所述滚珠的径向的干涉量的合计量为δ＝Da－X时，0.001Da＜δ＜0.015Da。

(5)如(4)记载的推力球轴承用切制保持架，其特征在于，

在设所述突起部的宽度为Y时，0.15Da＜Y＜0.70Da。

(6)一种推力球轴承，其特征在于，

包括(1)～(5)的任一项记载的保持架。

(7)一种推力球轴承用切制保持架的设计方法，所述推力球轴承用切制保持架在圆周方向具有多个用于将滚珠滚动自如地保持的兜孔，所述推力球轴承用切制保持架的设计方法的特征在于，

所述兜孔的内表面包括圆筒面、以及与该圆筒面相连并与所述滚珠在轴向抵接的支承面，

在所述圆筒面，在与所述支承面在轴向相反的相反侧的所述兜孔的滚珠插入侧，在所述兜孔的圆周方向等间隔地形成从所述圆筒面突出的2个突起部，

所述突起部防止所述滚珠从所述兜孔的滚珠插入侧开口脱落，并且，在将所述滚珠向所述兜孔插入时由于所述滚珠而弹性变形、或弹塑性变形，

所述突起部的轴向长度Z、内径X、宽度Y中的至少一个被规定为滚珠直径的函数。

发明效果

根据本发明的推力球轴承用切制保持架，兜孔的内表面包括圆筒面、以及与该圆筒面相连并与滚珠在轴向抵接的支承面，在圆筒面，在与支承面在轴向相反的相反侧的兜孔的滚珠插入侧，在兜孔的圆周方向等间隔地形成有从圆筒面突出的2个突起部。而且，突起部防止滚珠从兜孔的滚珠插入侧开口脱落，并且，在将滚珠向兜孔插入时由于滚珠而弹性变形、或弹塑性变形。由此，能够做成为如下构成：不会损害铜合金制的切制保持架的功能，使得滚珠向兜孔的装配容易，且滚珠难以从兜孔脱落。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的推力球轴承用切制保持架的剖视图。

图2是图1的推力球轴承用切制保持架的局部俯视图。

图3(a)是推力球轴承用切制保持架的放大剖视图，(b)是其放大俯视图。

图4是示出用FEM对突起部的内径和保持架的滚珠放入和滚珠脱出的载荷的关系进行分析的结果的图表。

图5是示出用FEM对突起部的宽度和保持架的滚珠放入和滚珠脱出的载荷的关系进行分析的结果的图表。

图6是本发明的变形例的推力球轴承用切制保持架的剖视图。

图7(a)是以往的铜合金制的推力球轴承用切制保持架的剖视图，(b)是主要部分放大俯视图。

附图标记说明

1 推力球轴承用切制保持架

2 兜孔

5 滚珠

11 圆筒面

12 支承面

13 突起部

X 内径

Y 宽度

Z 轴向长度

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的推力球轴承用切制保持架及具备该保持架的推力球轴承的一个实施方式。

如图1及图2所示，本实施方式的推力球轴承包括：多个滚珠5；以及铜合金制的切制保持架1，其在圆周方向等间隔地具有用于将该滚珠5滚动自如地保持的多个兜孔2，多个滚珠5在未图示的轴圈与座圈之间滚动。

切制保持架1的各兜孔2的内表面包括：圆筒面11；以及截头圆锥形状的支承面12，其与该圆筒面11相连并渐渐缩径，与滚珠5在轴向抵接。另外，在兜孔2的内表面，在支承面12的轴向的相反侧的兜孔2的滚珠插入侧、即圆筒面11的靠滚珠插入侧开口部分，在保持架1的内径侧和外径侧这2个部位分别设置有从该圆筒面11向兜孔2的中心突出的突起部13。

如图3所示，在本实施方式中，突起部13通过从圆筒面11向兜孔2的中心以预定的高突出从而具有圆弧面13a，另外，在与保持架1的径向正交的方向具有预定的宽度Y。另外，突起部13从保持架1的滚珠插入侧端面1a起具有预定的轴向长度Z，且突起部13的支承面侧末端以角度α倾斜。

突起部13被构成为：防止滚珠5从兜孔2的开口侧脱落，并且，在将滚珠5向兜孔2插入时，由于滚珠5而弹塑性变形(弹性变形和塑性变形合起来的变形)。因此，滚珠5从兜孔2的开口侧一边将突起部13压塌一边使其弹塑性变形，并被插入到兜孔2。

如图2所示，多个兜孔2在保持架1的轴向一侧和轴向另一侧交替地形成兜孔2的滚珠插入侧开口2a。因此，如图1所示，构成为轴向一侧和另一侧的支承面12与滚珠5接触，切制保持架1不与未图示的轴圈及座圈接触。

此处，本实施方式的突起部13如以下所示，以规定了滚珠直径Da的函数的方式设计。

(a)突起部13的内径X(弹性夹收缩量)

此处，如图3(a)所示，在设由2个突起部13的圆弧面13a形成的假想圆I的内径为X，2个突起部13对滚珠直径Da的径向的干涉量的合计量为δ(＝Da－X)时，以0.001Da＜δ＜0.015Da的方式规定了突起部13的内径X。

优选的是，将内径X设计为：在将滚珠5插入到保持架1的兜孔2时，突起部13被控制在弹性变形区域内，但是，考虑到为钢球的滚珠5及内径X的容许差时在生产率的方面是困难的，因此，δ被如上所述规定。

为了使得插入的滚珠5不会容易地从保持架1脱出，增大从兜孔2拔出滚珠5所需的力(拔出力)即可，为此，增大δ即可。但是，当δ过大时，将滚珠5放入兜孔2所需的力(插入力)的上升会导致滚珠放入作业性恶化，发生滚珠划伤，另外，由于塑性变形量的增大而突起部13的压塌变大，担心外观会恶化。

此处，图4示出用FEM对内径170mm、外径215mm、滚珠数量19个的推力球轴承保持架的滚珠放入和滚珠脱出的载荷进行分析的结果。横轴示出δ与滚珠直径Da之比，纵轴示出拔出力与插入力之比。此外，在该分析中，突起部13的宽度Y设定为以下所示的0.15Da＜Y＜0.70Da。由于δ越大而插入力与拔出力之比变小，因此可知，为了拔出力而增大δ时，效率差。另外，插入力与拔出力之比降低的原因在于，δ越大而塑性变形量越变大，突起部13的压塌变大而外观恶化。因此，δ的上限规定为δ＜0.015Da。

另外，δ为0.001Da以下时，拔出力较小，在操作时滚珠5从保持架1脱落的可能性变大，因此，δ的下限规定为0.001Da＜δ。

(b)突起部13的宽度Y

突起部13的宽度Y相对于滚珠直径Da为0.15Da＜Y＜0.70Da，优选规定为0.15Da＜Y＜0.40Da。

图5与上述同样，示出用FEM对内径170mm、外径215mm、滚珠数量19个的推力球轴承用保持架的滚珠放入和滚珠脱出的载荷进行分析的结果。横轴示出宽度Y与滚珠直径Da之比，纵轴示出拔出力与插入力之比。此外，在该分析中，突起部13的内径X设定为满足上述的δ的范围的值。通过宽度Y规定为0.15Da＜Y＜0.70Da，从而拔出力与插入力之比变大。但是，当设定宽度Y为0.4Da以上时，插入力本身变大而装配作业性恶化。因此，优选规定为0.15Da＜Y＜0.40Da。

此外，在上述内径X和宽度Y的设计中，使用外径为215mm的推力球轴承用保持架进行了FEM分析，但是，如果是外径超过大约100mm的尺寸的推力球轴承，就能够应用作为滚珠直径Da的函数而给出的内径X和宽度Y。

(c)突起部13的轴向长度Z

如上所述，多个兜孔2在保持架1的轴向一侧与轴向另一侧交替地形成兜孔2的滚珠插入侧开口，轴向一侧和另一侧的支承面12与滚珠5接触，切制保持架1不与轴圈及座圈接触。滚珠5被截头圆锥形状的支承面12保持，为了使得不与突起部13接触，保持架1的从滚珠插入侧端面1a延伸的突起部13的轴向长度Z被规定为满足下式。

即，在设从保持架1的支承面侧的轴向端面1b到滚珠5抵接于支承面12时从兜孔2的滚珠插入侧开口2a突出的滚珠5的高的距离为S，滚珠直径为Da，由突起部13的圆弧面13a形成的假想圆I的内径为X时，突起部13的轴向长度Z由式(1)表示。此外，Z的下限值为0＜Z即可。

式2

另外，在本实施方式中，2个突起部13配置在保持架1的外径侧和内径侧。滚珠5的插入力及拔出力除了受到突起部13的形状的影响之外，还受到设置有突起部13的部分的壁厚的影响。如图2所示，由于圆周方向的壁厚a由轴承的内外径、滚珠直径、滚珠数量决定，因此，即使是使用了相同的滚珠直径的滚珠5的保持架，也会由于轴承的尺寸而插入力、拔出力受到较大的影响。另一方面，内径侧及外径侧的壁厚b、c由滚珠直径Da和保持架1的内外径决定。保持架1的内外径尽管因强度方面、轴承的尺寸而存在限制，但是能够任意地设定，考虑了强度方面、轴承尺寸的限制而在1.2Da＜W＜1.5Da的范围设定保持架径向的壁厚W。另外，即使调整壁厚而轴承的尺寸不同，如果使壁厚b、c相同且使用的滚珠直径相同，则能够设定为相同的兜孔形状，能够使加工兜孔2的工具通用化，导致成本降低。

因此，在本实施方式中，2个突起部13以它们的圆周方向中间位置位于沿着保持架1的径向延伸的线L上的方式，配置在保持架1的外径侧和内径侧。

并且，突起部13通过设定为不从保持架宽度超出的形状从而能够使材料费与以往的保持架相同。

如以上那样构成的切制保持架10由于兜孔形状变得复杂而兜孔2的加工费增加，但是，由于能够省略兜孔2的压紧工序，因此，结果，导致成本降低。

如以上说明的那样，根据本实施方式的推力球轴承用切制保持架1，兜孔2的内表面包括：圆筒面11；以及与该圆筒面11相连并与滚珠5在轴向抵接的支承面12，在圆筒面11，在与支承面12在轴向相反的相反侧的兜孔2的滚珠插入侧，在兜孔2的圆周方向等间隔地形成有从圆筒面11突出的2个突起部13。而且，突起部13防止滚珠5从兜孔2的滚珠插入侧开口脱落，并且，在将滚珠5向兜孔2插入时由于滚珠5而弹塑性变形。由此，能够成为如下构成：不会损害铜合金制的切制保持架1的功能，能够使得滚珠5向兜孔2的装配容易，且滚珠5难以从兜孔2脱落。

另外，根据本实施方式的推力球轴承用切制保持架1的设计方法，突起部13的轴向长度Z、内径X、宽度Y中的至少一个被规定为滚珠直径Da的函数，因此，不论轴承的尺寸如何，都能够提高滚珠5向兜孔2的装配性以及防止滚珠5从兜孔2脱落这两者。

此外，本发明不限定于上述的实施方式及变形例，能够适当进行变形、改良等。

在上述实施方式中，兜孔2的支承面12被形成为截头圆锥形状，但不限于此，例如，只要是图6所示的、擂钵形状的支承面12等与滚珠5在轴向抵接、且滚珠5不会从兜孔2的开口侧的相反侧脱出的形状即可。

另外，2个突起部分别设置在保持架1的内径侧和外径侧是优选的形态，但是，只要是在兜孔2的圆周方向等间隔地形成即可。

并且，本发明的推力球轴承用切制保持架也能够应用于单式、复式的任一种推力球轴承。

此外，突起部13在将滚珠5向兜孔2插入时由于滚珠5而弹塑性变形，但是，在能够将滚珠5及突起部13的内径X的容许差设计得较小的情况下，也可以通过弹性变形来插入滚珠5。

另外，滚珠5的材质不限定于上述实施方式的钢球，例如也可以是陶瓷滚珠。

本申请基于2014年3月17日申请的日本专利申请2014－53726号，将其内容作为参照援引于此。