JP5621352B2 - スラストころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、例えば自動車用変速機（手動及び自動）、トランスファ、或はカークーラ用コンプレッサ等の電装品の回転部分に装着して、この回転部分に加わるスラスト荷重を支承するスラストころ軸受の改良に関する。具体的には、運転時に作用する回転抵抗（動トルク）の低減を図る事により、スラストころ軸受を組み込んだ各種機械装置の性能向上を図るものである。尚、本発明の対象となるスラストころ軸受には、転動体である各ころとして、軸方向寸法（長さ）に対する直径（太さ）が大きな、一般的なころを使用するものに限らず、軸方向寸法に対して直径が小さなニードルを使用する、所謂ニードル軸受も含む。

変速機やカークーラ用コンプレッサの回転部分に加わるスラスト荷重を支承する為にスラストころ軸受が広く使用されている。先ず、この様なスラストころ軸受の従来構造の第１例に就いて、図９により説明する。このスラストころ軸受は、複数個のころ１と、１対のレース２ａ、２ｂと、１個の保持器３とを備える。このうちの各ころ１は、放射方向に配列されている。又、前記両レース２ａ、２ｂは、それぞれが金属板により円輪状に形成されたもので、互いに同心に配置されている。そして、互いに対向する面を、前記各ころ１の転動面を転がり接触させる為の軌道面４ａ、４ｂとしている。図示の例では、前記レース２ａ、２ｂの外周縁又は内周縁から、互いに対向するレース２ｂ、２ａに向けほぼ直角に折れ曲がったフランジ部５ａ、５ｂを形成している。又、前記保持器３は、第一、第二の保持器素子６、７を組み合わせて成る。これら両保持器素子６、７は、それぞれが金属板を折り曲げ形成し、断面コ字形で全体を円輪状としている。これら両保持器素子６、７は、それぞれに放射方向に形成した矩形の透孔８、８の位相を互いに一致させた状態で嵌合組み合わせ、これら各透孔８、８を形成した部分を、前記各ころ１を転動自在に保持する為のポケット９としている。

それぞれが上述の様な形状を有する、前記各ころ１と、前記両レース２ａ、２ｂと、前記保持器３とは、図９の（Ｂ）に示す様に、この保持器３のポケット９内に前記各ころ１を保持すると共に、これら各ころ１を、互いに同心に配置した前記両レース２ａ、２ｂによりサンドイッチ状に挟んだ状態に組み合わせる。この状態で、これら両レース２ａ、２ｂ同士の相対回転が可能になる。そこで、例えば一方のレース２ａをケーシング等の固定部分に、他方のレース２ｂをギヤ等の回転部材に、それぞれ添設させれば、この固定部分に対しこの回転部材を、この回転部材に加わるスラスト荷重を支承しつつ、回転自在に支持できる。

スラストころ軸受の基本構成は上述の通りであるが、スラストころ軸受は、それぞれが放射方向に配置された各ころ１の転動面と両レース２ａ、２ｂの軌道面４ａ、４ｂとの間で差動滑りが生じ、この差動滑りに基づいて、回転抵抗（動トルク）が大きくなる事が避けられない。一方、近年に於ける省資源化の流れ等により、各種機械装置の回転支持部の回転抵抗を低くする事が要求されており、前記スラストころ軸受に関しても、回転抵抗を低減する事が要求されている。スラストころ軸受の回転抵抗を大きくする要因は各種存在するが、そのうちの大きな要因としては、次の(1) 〜(3) に示す要因が挙げられる。
(1) 各ころの転動面と、この転動面と転がり接触する１対の軌道面との間の、差動滑りに基づく摩擦。
(2) これら両軌道面の径方向に関して、前記各ころの軸方向外端面と、これら各ころを転動自在に保持しているポケットの内面との摩擦。
(3) 前記各ころを保持する保持器と相手面との間に作用する摩擦。

上述した(1)〜(3)の要因のうち、(1)の要因に基づく摩擦を低減する為に、各ころの転動面と軌道面と転がり接触部の面圧を、これら各転動面の軸方向中央部（ピッチ円上及びその近傍部分）で高く、両端部に向かう程低くする事が考えられる。この様な面圧分布は、差動滑りが無いか、あっても小さい、各転動面の軸方向中央部の面圧に比べて、差動滑りが大きくなる各転動面の軸方向両端部の面圧を低くする事を意味する為、前記(1) の要因に基づく摩擦を低減できる。又、この様な面圧分布を実現できる構造として、例えば特許文献１〜３に記載されている様に、各軌道面の断面形状を、径方向中間部が各ころに向けて膨らんだ凸円弧形にする事が考えられる。

図１０の（Ａ）（Ｂ）は、このうちの特許文献１に記載された、従来構造の２例を示している。これら両従来構造の場合には、レース２ａ′、２ｂ′、２ａ″、２ｂ″の幅方向（径方向）中間部を湾曲させる事により、各軌道面４ａ′、４ｂ′、４ａ″、４ｂ″の断面形状を凸円弧状としている。又、図示は省略するが、特許文献２には、各レースの幅方向（径方向）中間部の厚さを両端部の厚さよりも大きくする事で、各軌道面の断面形状を凸円弧状とする構造が記載されている。この様な構造を採用する事により、各転動面の軸方向中央部の面圧に比べて軸方向両端部の面圧を低くできる。

或いは、特許文献４〜５に記載されている様に、各ころの転動面にクラウニングを施す事が考えられる。即ち、図１１に示す様に、ころ１ａの転動面１０の母線形状を凸円弧として、このころ１ａの外径を、軸方向中央部で大きく、軸方向両端部に向かうに従って漸次小さくなる様にしている。この様な構造によっても、各転動面の軸方向中央部の面圧に比べて軸方向両端部の面圧を低くできる。
上述した特許文献１〜５に記載された構造は、転がり接触部の面圧分布を改善して、各転動面及び軌道面の転がり疲れ寿命の改善を図る事を目的としたものであるが、前記凸円弧形の曲率半径やクラウニングの落ち量を適正に規制する事により、上述の様な機構で、前記(1) の要因に基づく摩擦を低減できる。

又、前記(2)の要因に基づく摩擦を低減する為に、各ころの軸方向端面を、これら各ころの径方向中央部が軸方向に突出した凸面とする事が考えられる。即ち、前記(2)の要因に基づく摩擦は、前記各ころの公転運動に基づく遠心力により、これら各ころの軸方向両端面のうちで、保持器の径方向に関して外端面が、これら各ころを保持した各ポケットのうちで、この径方向外端部内面に押し付けられた状態で擦れ合う事により生じる。この擦れ合いは、前記各ころの自転運動に基づくものと、公転運動に基づくものとがある。これら各ころの軸方向端面を前記凸面とする事により、このうちの自転運動に基づく擦れ合いの半径を小さくして、前記(2)の要因に基づく摩擦を低減できる。この様にして摩擦を低減できる構造として、特許文献１、６に示す様に、各ころの軸方向端面を部分球面状の凸面とする構造が知られている。

更に、前記(3)の要因に基づく摩擦を低減する為に、保持器の軸方向に関する位置決めを、各ポケットの周方向両側縁と各ころの転動面との係合に基づいて図る、ころ案内構造とする事が考えられる。前記(3)の要因に基づく摩擦が大きくなる態様としては、保持器の軸方向片面と何れかの軌道面とが油膜を介して擦れ合い、この油膜に作用する大きな剪断抵抗に基づいて前記保持器が回転する事に対する抵抗が大きくなる事が考えられる。これに対して、例えば特許文献６、７に記載されている様に、保持器の軸方向に関する位置決めを、ころ案内構造により図れば、前記(3)の要因に基づく摩擦を低減できる。

上述の様に、特許文献１〜７に記載された発明の構造は、何れも、前記(1)〜(3)のうちの何れかの要因に基づく、スラストころ軸受の回転抵抗の増大を抑えられる。但し、これら(1)〜(3)の要因を総て低減できる構造ではなく、この回転抵抗を、必ずしも十分には低減できない。又、単に前記(1)〜(3)の要因を解消してスラストころ軸受の回転抵抗を低減する事のみを考慮して、前記特許文献１〜７に記載された発明の構造を組み合わせても、各ころの姿勢が不安定になる（自転軸が保持器の径方向からずれ易くなる）等により、却って前記スラストころ軸受の回転抵抗が大きくなる可能性がある。即ち、前記(1)の要因に基づく回転抵抗を低減すべく、軌道面の断面形状を凸円弧形とすると共に、各ころの軸方向端面を部分球面状の凸面とした場合、これら各ころの姿勢が不安定になり、必ずしも前記スラストころ軸受の回転抵抗を低減できない。

特開平７−１１９７４０号公報 特開２００７−１６８１０号公報 特開２００７−１７０４４７号公報 特開２００１−６５５７４号公報 特開２００７−３２７５９６号公報 特開２００８−２４０７５０号公報 特開２００４−１５６７３８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各ころの姿勢を不安定にする事なく、前述した(1)〜(3)の様な総ての要因に基づく摩擦を低減して、回転抵抗を安定して低く抑えられるころ軸受の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のスラストころ軸受は、前述した従来から知られているスラストころ軸受と同様に、複数のころと、少なくとも１枚のレースと、保持器とを備える。
このうちの各ころは、放射方向に配列されている。
又、前記レースは、軸受鋼板、肌焼鋼板等の硬質で、厚さＴの金属板により円輪状に形成されて、これら各ころの転動面を転がり接触させる軌道面を有する。
又、前記保持器は、円輪状の主部、及び、この主部の径方向中間部に放射方向に形成されて、それぞれの内側に前記各ころを転動自在に保持する複数のポケットを有する。

特に、本発明のスラストころ軸受に於いては、前記レースを構成する金属板の厚さＴが、０．５〜１．５mmである。
又、前記レースの軌道面のうち、このレースの径方向に関する中間部分がスラスト荷重を負荷する事により弾性変形可能な、前記各ころの転動面側に突出する断面凸形状である。この場合に、前記中間部分の断面形状を、例えば、中央部が前記各ころの転動面側に突出する凸円弧状とする。
又、前記レースの軌道面のうち、前記中間部分である断面凸形状部分の突出高さをＨとした場合に、前記厚さＴが０．５〜１mmの範囲では、前記突出高さＨを５〜４０μｍとし、前記厚さＴが１〜１．５mmの範囲では、前記突出高さＨを５〜３０μｍとする。
又、前記保持器の軸方向に関する位置決めが、前記各ポケットの周方向両側縁と前記各ころの転動面との係合に基づいて図られるころ案内構造である。
更に、前記各ころの軸方向端面のうち、これら各ころの径方向に関する中央部が、これら各ころの中心軸に対し直交する方向に存在する平坦面であり、同じく径方向に関する外寄り部分が、直径方向外側に向かうに従って前記各ころの軸方向中央部に向かう方向に傾斜した傾斜面である。
尚、前記平坦面の直径は、好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記各ころの直径の２０〜８０％とする。尚、この値は、より好ましくは、４０〜７５％、最も好ましくは５０〜７０％とする。

上述の様に構成する本発明のスラストころ軸受を実施する場合に、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記保持器を、それぞれが金属板を折り曲げ形成した第一、第二の保持器素子を組み合わせて成る組み合わせ保持器とする。この場合に、これら第一、第二の保持器素子はそれぞれ、ポケットを形成する為の矩形の透孔を円周方向複数個所に形成した円輪状の平板部の内外両周縁部を軸方向に関して同じ側に折り曲げる事により、内径側、外径側両円筒部を形成して成るものとする。そして、前記第一、第二の保持器素子の前記平板部を軸方向に関して互いに逆側に配置すると共に、これら両平板部に形成した前記各透孔の円周方向に関する位相を一致させた状態で、前記第一の保持器素子の内径側円筒部を前記第二の保持器素子の内径側円筒部に外嵌する。同時に、この第一の保持器素子の外径側円筒部をこの第二の保持器素子の外径側円筒部に内嵌させる。又、これら各保持器素子の円周方向に関する前記各透孔の幅は、各ころの外径よりも小さくする。そして、これら各透孔の周方向両側縁とこれら各ころの転動面との係合に基づき、これら各ころに対する前記保持器の軸方向に関する位置決めを図る。

或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記保持器を、１枚の金属板を、径方向に関する断面形状をクランク形に曲げ形成する事により造られたものとする。具体的には、前記保持器を、この保持器の軸方向一端寄り部分に配置された内径側平板部と、同じく軸方向他端寄り部分に配置された中間平板部と、同じく軸方向一端寄り部分に配置された外径側平板部とを備え、各ポケットを、前記内径側平板部からこの外径側平板部に亙って形成したものとする。そして、これら各ポケットの周方向両側縁のうちで、これら内径側、外径側両平板部に対応する部分と各ころの転動面との係合に基づき、前記保持器がこれら各ころに対して軸方向他端側に変位する事を阻止し、同じく前記中間平板部に対応する部分とこれら各ころの転動面との係合に基づき、前記保持器がこれら各ころに対して軸方向一端側に変位する事を阻止する事により、これら各ころに対する前記保持器の軸方向に関する位置決めを図る。

上述の様に構成する本発明のスラストころ軸受によれば、前述した(1)〜(3)の様な要因に基づく摩擦を低減して、回転抵抗を安定して低く抑えられる。
先ず、レースの軌道面の径方向中間部分の断面形状を、例えば凸円弧状等の凸形状としている為、この軌道面と各ころの転動面との転がり接触部での差動滑りが大きくなる、これら各ころの軸方向両端部分の面圧を低く抑えられる。この為、この差動滑りに基づく回転抵抗の増大を抑えられる。

但し、前記差動滑りに基づく回転抵抗の増大を抑える為に、前記転がり接触部の面圧を、軸方向中央部で高く、軸方向両端部で低くすると、そのままでは、前記各ころの姿勢が不安定になり、これら各ころの中心軸の方向と、保持器の直径方向とがずれ易くなる。言い換えれば、これら各ころの公転方向に一致する、この保持器の周方向と、これら各ころが転がろうとする方向（各ころの中心軸に対し直角な方向）とがずれ易くなる。そして、ずれた場合には、そのずれの大きさに応じて、前記転がり接触部で発生する滑りが大きくなり、前記回転抵抗が大きくなる。これに対して本発明の場合には、前記各ころの軸方向端面のうち、これら各ころの径方向に関する中央部を、これら各ころの中心軸に対し直交する方向に存在する平坦面としている為、この平坦面とポケットの内面との係合により、前記各ころの中心軸と前記保持器の直径方向とがずれる事を抑えられて、このずれに基づいて前記転がり接触部で発生する滑りを抑えられる。この場合でも、前記各ころの軸方向端面のうちの径方向に関する外寄り部分を傾斜面としている為、これら各ころの自転に基づく、これら各ころの軸方向端面と前記ポケットの内面との擦れ合い部の回転半径を小さく抑えられて、この擦れ合い部での摩擦抵抗を抑えられる。

更に、本発明の場合には、前記保持器の軸方向に関する位置決めを、ころ案内構造で図っている為、この保持器の軸方向両側面と、前記各ころの転動面が転がり接触する１対の軌道面とを十分に離隔させる事ができる。この為、互いに対向するこれら両軌道面と前記保持器の軸方向両側面との間には、何れの側に関しても、この保持器の回転抵抗を増大させる様な（互いに対向する面同士の間に掛け渡される様な）油膜が形成される事はない。この為、前記保持器の回転抵抗の低減を図る事でも、スラストころ軸受の動トルクの低減を図れる。
しかも、本発明のスラストころ軸受の場合には、前述した各構成要件を適切に組み合わせる事により、負荷容量を低減する事なく、動トルクを低減できる。言い換えれば、動トルクを同じとした場合には、負荷容量の増大を図れる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、一方のレースのみを省略して示す部分切断斜視図（Ａ）、両方のレースを省略して示す部分断面図（Ｂ）、一方のレース及び保持器を省略して示す部分切断斜視図（Ｃ）。 レースの断面形状の５例を示す、部分断面図（Ａ）〜（Ｄ）及び軌道面の母線を示す線図（Ｅ）。 ころの端面形状に関して、（Ａ）は本発明に属する形状を、（Ｂ）（Ｃ）は本発明から外れる形状を、それぞれ示す部分側面図。 本発明の技術的範囲から外れる比較例の構造を示す、図１と同様の図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、ころ及び保持器を取り出した状態で示す断面図（Ａ）、（Ａ）のＰ部を拡大して示す斜視図（Ｂ）。 レースの軌道面の凸曲面部の有無がスラストころ軸受の動トルクに及ぼす影響を知る為に行った実験のうち、アキシアル荷重が５００Ｎの場合の結果を示す線図。 同じく１０００Ｎの場合の結果を示す線図。 本発明の実施に使用できるレースの形状の別の３例を示す断面図。 従来から知られているころ軸受の第１例を、組み立て前の状態（Ａ）と組み立て後の状態（Ｂ）とで示す部分断面図。 同第２〜３例を示す部分断面図。 クラウニングを施したころの１例を示す側面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜４を参照しつつ、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第１例に就いて説明する。本例のスラストころ軸受は、複数のころ１ｂ、１ｂと、１対のレース２Ａと、１個の保持器３ａとを備える。尚、図面には、これら各ころ１ｂ、１ｂ及び保持器３ａを明りょうに示す為、１対のレースのうちの一方のレース２Ａのみを描き、他方のレースは省略している。

前記各ころ１ｂ、１ｂは、前記レース２Ａの片面に形成した軌道面４Ａに沿って、放射方向に配列されている。即ち、前記各ころ１ｂ、１ｂの中心軸を、前記レース２Ａの径方向に配置している。本例の場合、これら各ころ１ｂ、１ｂとして、それぞれの転動面１０にクラウニングを施したものを使用している。尚、これら各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０のクラウニングに関しては、明りょう化の為に、誇張して（曲率半径を実際の場合よりも小さくして）示している。本発明を実施する場合、前記転動面１０のクラウニングは必須ではなく、省略する事もできる。更に、本例のスラストころ軸受の場合には、前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向両端面のうち、これら各ころ１ｂ、１ｂの径方向に関する中央部に、それぞれ平坦面１１、１１を形成している。これら各平坦面１１、１１の方向は、前記各ころ１ｂ、１ｂの中心軸に対し直交する方向である。

又、前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向両端面のうちで径方向に関する外寄り部分に、図３の（Ａ）に示す様に、直径方向外側に向かうに従ってこれら各ころ１ｂ、１ｂの軸方向中央部に向かう方向に傾斜した、傾斜面１２を形成している。尚、これら各ころ１ｂ、１ｂの中心軸の方向に対する、この傾斜面１２の傾斜角度は、図３の（Ｃ）に示す様な、一般的な面取りとして形成される傾斜面１２ａの傾斜角度よりも大きく（９０度に近く）している。この構成により、前記傾斜面１２の軸方向寸法Ｌを大きくする事なく、この傾斜面１２の径方向に関する幅寸法Ｗ₁₂を確保して、前記平坦面１１の直径ｄを適正寸法にできる様にしている。即ち、この平坦面１１の直径ｄを、前記各ころ１ｂ、１ｂの直径Ｄの２０〜８０％｛ｄ＝（０．２〜０．８）Ｄ｝としている。

又、前記両レース２Ａは、後述する様な硬質の金属板に、プレスによる打ち抜き、折り曲げ等の加工を施す事により、断面Ｌ字形で全体を円輪状に形成している。このうちの円輪部１３の片面を前記軌道面４Ａとすると共に、内周縁部に、円筒状のフランジ部５ｂを形成している。そして、この軌道面４Ａのうち、前記レース２Ａの径方向に関する中間部分を、この軌道面４Ａの全周に亙り連続する凸曲面部１４としている。この構成により、本例のスラストころ軸受に負荷（スラスト荷重）が加わらない状態で、前記軌道面４Ａと前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０とが、この転動面１０の軸方向中間部でのみ当接し、軸方向両端部では当接しない様にしている。そして、負荷が加わった状態では、前記軌道面４Ａと前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０とが、この転動面１０の軸方向全長に亙って転がり接触するが、接触部の当接圧が、この転動面１０の軸方向中間部で高く、軸方向両端部で低くなる様にしている。

前記凸曲面部１４を含む、前記レース２Ａの断面形状は、使用形態に応じて設計的に規制するが、例えば図２の（Ａ）〜（Ｅ）に示す様な形状を採用できる。このうちの（Ａ）に示した断面形状は、比較的曲率半径を大きくする事により、前記凸曲面部１４の幅寸法Ｗを大きく（前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向に関する長さ寸法に近く）し、且つ、この凸曲面部１４を円輪部１３の幅方向（径方向）中央部に設置したものである。これに対して（Ｂ）に示した断面形状は、比較的曲率半径を小さくする事により、前記凸曲面部１４の幅寸法ｗを小さく（前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向に関する長さ寸法よりも十分に短く）すると共に、設置位置を円輪部１３の径方向外側に偏らせたものである。図２の（Ｂ）の場合、この様に前記凸曲面部１４の設置位置を偏らせ、前記円輪部１３のうちでこの凸曲面部１４よりも径方向に関して外側部分に存在する外径側平面部１５の幅寸法ａを、同じく内側部分に存在する内径側平面部１６の幅寸法ｂよりも小さく（ａ＜ｂ）している。

前記（Ｂ）に示した断面形状を採用する事により、前記幅寸法ｗが小さな凸曲面部１４を採用した場合にも、スラストころ軸受がスラスト荷重を支承する際に、この凸曲面部１４が滑らかに押し潰される様にしている。この理由は、次の通りである。前記スラストころ軸受がスラスト荷重を支承する際には、前記凸曲面部１４が押し潰される結果、この凸曲面部１４の径方向に関する幅寸法が拡がる。この様に凸曲面部１４の幅寸法が拡がる際には、外径側平面部１５の外径が拡がるか、又は前記内径側平面部１６の内径が縮まるかして、前記幅寸法の拡張分を吸収する必要がある。前記（Ｂ）に示した断面形状によれば、前記外径側平面部１５の幅寸法ａを小さくして、この外径側平面部１５の外径が拡がり易くして、前記凸曲面部１４が滑らかに押し潰される様にしている。

尚、前記（Ｂ）に示した断面形状とは異なり、凸曲面部１４を円輪部１３の径方向内側に偏らせ、内径側平面部１６の幅寸法を小さくしても、この円輪部１３の内周縁部のフランジ部５ｂの存在により、この内径側平面部１６の内径が縮まる事に対する抵抗を十分に小さくはできない。従って、前述の図９の上側のレース２ａの様に、フランジ部５ａが外径側に存在する場合には、凸曲面部１４を円輪部１３の径方向内側に偏らせ、内径側平面部１６の幅寸法を小さくする事が好ましい。何れにしても、前記外径側、内径側両平面部１５、１６は、前記レース２Ａをバックアップする何れかの面（例えば、ケーシング等の固定部分又はギヤ等の回転部材の一部に存在する平面）に当接させた状態で互いに同一平面上に位置させて、前記スラスト荷重を支承する際に、前記凸曲面部１４の弾性変形が円滑に行われる様にする。

上述の様に、スラストころ軸受がスラスト荷重を負荷して凸曲面部１４が押し潰される際には、円輪部１３の内外両周縁のうちで、フランジ部を設けていない側の端縁の直径が拡がるか、又は縮まる。この際、この端縁のうちで、前記レース２Ａをバックアップする前記何れかの面と擦れ合う部分が尖っていると、当該部分がこの面に食い込んで（この面に引っ掛かりやかじりを生じて）、前記凸曲面部１４が押し潰される事に対する抵抗が大きくなる可能性がある。そこで、この様な原因による抵抗の増大を防止する為に、図２の（Ｃ）（Ｄ）に示す様に、前記端縁のうちで前記何れかの面と擦れ合う部分を凸曲面とする事が好ましい。このうちの（Ｃ）に示した構造は、円輪部１３の外周縁部全体を前記何れかの面から離れる方向に湾曲させて凸曲面１７ａを形成したもの、（Ｄ）に示した構造は、円輪部１３の外周縁部のうちで前記何れかの面と対向する部分に凸曲面１７ｂを形成したものである。

何れの構造によっても、前記凸曲面部１４が押し潰されて、その幅寸法が拡がる際に、前記端縁が前記何れかの面に食い込む事を防止して、前記凸曲面部１４が押し潰される事に対する抵抗を、安定して低く抑えられる。又、前記凸曲面１７ａ、１７ｂの存在により、前記円輪部１３と前記何れかの面との擦れ合い部に潤滑油が入り込み易くなり、前記凸曲面部１４の幅寸法の拡縮に伴って、この擦れ合い部にフレッチング摩耗等の損傷が発生する事を抑えられる。同様に、前記凸曲面部１４と反対側に存在する凹曲面の幅方向（径方向）両端縁部と平坦面部との連続部にも凸曲面１７ｃ、１７ｄを形成して、これら各連続部と前記何れかの面とが強く擦れ合わない様にしたり、擦れ合い部に潤滑油が入り込み易くする事が好ましい。前記（Ｃ）に示した凸曲面１７ａは、レース２Ａの一部を塑性変形する事により形成するが、前記（Ｃ）（Ｄ）に示した凸曲面１７ｂ〜１７ｄは、塑性加工の他、バレル加工やショット加工により形成する事もできる。

又、レース２Ａに形成する凸曲面部１４の断面形状は、図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に、途中で曲率半径が変化しない単一円弧としても、或いは、（Ｄ）に示す様に、互いに曲率半径が異なる複数の円弧を滑らかに連続させた複合円弧としても良い。複合円弧とする場合に好ましくは、径方向外側部分の曲率半径を大きく、同じく内側部分の曲率半径を小さくする。この理由は、スラストころ軸受の運転時に各ころ１０、１０は、遠心力により径方向外方に変位し、前記凸曲面部１４のうちで径方向外寄り部分に転がり接触する為、径方向外側部分の曲率半径を大きくする事が、前記各ころ１０、１０の姿勢を安定化させる面から有利な為である。
又、凸曲面部１４の断面形状は、正弦波曲線形状、放物線形状、正規分布形状等も採用可能である。このうちの正弦波曲線形状の１例を、図２の（Ｅ）に示す。この正弦波曲線形状は、例えばｙ＝Ｋ・ｓｉｎθで表される。更には、特許文献４記載されている様な、対数クラウニング形状する事もできる。
前記何れかの面と対向する部分に凸曲面１７ｂ〜１７ｄを形成する事は、凸曲面部１４の断面形状の相違に関係なく、同じである。

又、前記レース２Ａの径方向に関する、前記凸曲面部１４の位置は、前記保持器３ａのポケット９ａ、９ａ内に保持された前記各ころ１ｂ、１ｂの位置との関係で適切に規制する。具体的には、前記レース２Ａの径方向に関する、前記凸曲面部１４の中心を、前記各ころ１ｂ、１ｂの長さ方向のほぼ中央位置にする。言い換えれば、この凸曲面部１４の幅方向中央位置の直径と、前記各ころ１ｂ、１ｂのピッチ円直径（ＰＣＤ）とをほぼ同じとする。但し、この凸曲面部１４の径方向位置は、この凸曲面部１４の断面形状や前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０の母線形状（クラウニングが存在するか否か）、円筒ころ軸受の使用状態（円筒ころ軸受全体が公転するか否か）等に応じて適宜設定する。

何れの場合でも、前記レース２Ａを構成する金属板の厚さ寸法Ｔ、前記凸曲面部１４の高さＨは、前記スラストころ軸受の寸法、負荷容量等の仕様に応じて設計的に定める。例えば、前記厚さ寸法Ｔは、０．１〜３mmの範囲とする。本例のスラストころ軸受は、使用状態で前記レース２Ａを、スラスト方向に互いに対向する１対の面のうちの何れかの面に当接させ、当該面によりバックアップした状態で使用する。従って、この面の剛性さえ十分に高ければ、スラスト荷重を支承する面からは、前記厚さ寸法が小さくても問題を生じにくい。但し、本例のスラストころ軸受の場合、スラスト荷重を負荷する際に、前記凸曲面部１４を弾性変形させつつ、前述した様な（軸方向中間部で高く、軸方向両端部で低くなる）面圧分布を実現する。この様な面圧分布を実現する際、前記凸曲面部１４を、適切に弾性変形させて、前記転がり接触部の軸方向全長に亙り、偏荷重や過大な荷重が加わらない様にする（偏荷重を吸収し、部分的に過大な荷重が加わる事を防止する）必要がある。この様な点を考慮した場合、前記厚さ寸法Ｔが０．１mm以下では、前記偏荷重を吸収する能力が乏しくなり（極く小さな偏荷重でも前記凸曲面部１４が変形してしまい）、偏荷重に基づいて部分的に過大な面圧が加わる事を防止できない。これに対して、前記厚さ寸法Ｔが３mmを超えると、スラスト荷重に基づいて弾性変形し難しくなり、偏荷重が加わった場合にこれを吸収しにくくなるだけでなく、過大なスラスト荷重が加わった場合に、割れ等の損傷が発生する可能性を生じる。

又、前記レース２Ａを構成する硬質金属板の材質としては、ＳＵＪ２等の軸受鋼、ＳＫ５等のＳＫ鋼、浸炭鋼等が好ましく、一般的には、これらを所定の形状に加工した後、熱処理により硬化したものを使用する。この様な条件で造られた前記レース２Ａの表面硬度は、一般的には、Ｈｖ６００を超える。この様な高い硬度を有するレース２Ａの場合、板厚が大きくなると、前記凸曲面部１４部分を、押し潰し方向に弾性変形させる事が困難になる。硬質金属板の材質によっては、上述した様に、前記厚さ寸法Ｔを０．１〜３mmの範囲で選択可能であるが、前記硬質金属板が、ＳＵＪ２等の軸受鋼、ＳＫ５等のＳＫ鋼（炭素工具鋼）、浸炭鋼の何れかである場合には、前記厚さ寸法を、好ましくは０．５〜２mmの範囲に、より好ましくは０．７〜１mmの範囲に規制する。

又、前記凸曲面部１４の高さＨは、前記スラストころ軸受の使用時に加わるスラスト荷重の大きさ（負荷容量）や前記厚さ寸法Ｔを含む、各種使用条件等を考慮して適宜決定する。一般的には、前記高さＨを、凡そ１〜１００μｍの範囲に規制する事が好ましい。この高さＨが１μｍ未満の場合には、前記凸曲面部１４の弾性変形に基づく面圧分布の調節による、前記差動滑りの摩擦低減効果を殆ど得られない。これに対して、前記高さＨが１００μｍを超えると、通常の使用状態で前記凸曲面部１４が十分に押し潰されず、前記各ころ１ｂ、１ｂと前記軌道面４Ａとの転がり接触部の面積を十分に確保できなくなり、この転がり接触部の面圧が過大になって、前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０や前記軌道面４Ａの転がり疲れ寿命を確保しにくくなる。そこで、前記高さＨを凡そ１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは５〜４０μｍの範囲に規制する。より具体的には、前記厚さＴとの関係で、次の様に規制する事が好ましい。
厚さＴが０．５〜１mmの場合 ： 高さＨを５〜４０μｍ
厚さＴが１〜１．５mmの場合 ： 高さHを５〜３０μｍ
厚さＴが２mm以上の場合 ： 高さHを５〜２０μｍ
即ち、この厚さTが大きくなる程、前記凸曲面部１４が押し潰されにくくなる為、上述の様に高さHの最大値を小さく抑える。そして、この凸曲面部１４が十分に押し潰される様にして、この凸曲面部１４と前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０との転がり接触部の当接面積を確保して、この転がり接触部の面圧が過大になる事を防止し、スラストころ軸受の耐久性を確保する。

尚、前記凸曲面部１４の高さＨは、前記レース２Ａを構成する金属板の厚さＴに対する比で規制する事もできる。例えば、上述の範囲と一部重複するが、この厚さＴが、例えば０．８mm程度（０．７〜１mm）である場合には、前記高さＨを、この厚さＴの１／２００〜１／２０（４〜４０μｍ）とする事が好ましい。より好ましくは、前記高さＨを、前記厚さＴの１／２００〜１／５０（４〜１６μｍ）の範囲に規制する。この高さＨをこの範囲に規制すれば、前記スラストころ軸受にスラスト荷重が負荷された際に、前記凸曲面部１４を適切に弾性変形させて、このスラスト荷重が偏荷重や過大な大きさであった場合にも、前記転がり接触部の面圧が部分的に上昇する事を抑えられる効果に加えて、衝撃荷重を和らげる等の付加的な効果も顕著なものとなる為、好ましい。

更に、これらの効果を得る為に、前記凸曲面部１４の径方向に関する幅寸法Ｗに就いても、適切に規制する。具体的には、この幅Ｗを、前記高さＨの１００倍以上（Ｗ≧１００Ｈ）とする事が好ましく、より好ましくは、２００倍以上（Ｗ≧２００Ｈ）とする。但し、前記幅Ｗは、前記円輪部１３の幅｛図２の（Ｂ）の、ａ＋ｗ＋ｂ｝の７０％以下｛Ｗ≦０．７（ａ＋ｗ＋ｂ）｝とする。

以上に述べた、前記レース２Ａに関する好ましい仕様をまとめると、次の様になる。
先ず、材質は、ＳＫ材（ＪＩＳ Ｇ ４４０１の炭素工具鋼）が最も好ましい。
又、前記厚さ寸法Ｔは、０．７〜１mmの範囲に規制する事が最も好ましい。
又、前記高さＨは、前記厚さＴの１／２００〜１／５０（３．５〜２０μｍ）の範囲に規制する事が、最も好ましい。
更に、前記幅Ｗは、前記高さＨの２００倍以上（０．７mm以上）、前記円輪部１３の幅の７０％以下に規制する事が、最も好ましい。

次に、前記保持器３ａは、鋼板、ステンレス鋼板等の１枚の金属板を、径方向に関する断面形状をクランク型に曲げ形成する事により、一体に構成している。具体的には、前記保持器３ａは、内径側から外径側に向けて順番に、ガイド円筒部１８と、ガイド円輪部１９と、内径側円筒部２０と、内径側平板部２１と、内径側段部２２と、中間平板部２３と、外径側段部２４と、外径側平板部２５と、外径側円筒部２６とを備える。このうちのガイド円筒部１８の内径は、前記レース２Ａの内周縁部に形成したフランジ部５ｂの外径よりも僅かに大きくして、このフランジ部５ｂに前記ガイド円筒部１８を、回転自在に外嵌可能としている。本例の場合、前記保持器３ａのうち、前記各ころ１ｂ、１ｂを転動自在に保持する為の本体部分は、前記各部１８〜２６のうちの、内径側円筒部２０と、内径側平板部２１と、内径側段部２２と、中間平板部２３と、外径側段部２４と、外径側平板部２５と、外径側円筒部２６とが構成している。前記ガイド円輪部１９は、この様な保持器２Ａの本体部分を、前記フランジ部５ｂの周囲に、このフランジ部５ｂと同心に配置する役目を有する。

前記保持器２Ａの本体部分は、この保持器２Ａの軸方向一端（図１の上端）寄り部分に配置された前記内径側平板部２１の外周縁と、同じく軸方向他端（図１の下端）寄り部分に配置された前記中間平板部２３の内外両周縁と、同じく軸方向一端寄り部分に配置された前記外径側平板部２５の内周縁とを、それぞれ前記内径側、外径側両段部２２、２４により連続させると共に、前記内径側平板部２１の内周縁から前記内径側円筒部２０を、前記外径側平板部２５の外周縁から前記外径側円筒部２６を、それぞれ連続させて成る。前記各ポケット９ａ、９ａは、それぞれ、前記各平板部２１、２３、２５及び前記両段部２２、２４を打ち抜く状態で、前記内径側、外径側両円筒部２０、２６同士の間部分に、放射状に設けている。

前記各平板部２１、２３、２５の周方向両端縁部には、それぞれ係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃを、前記各ポケット９ａ、９ａ内に突出する状態で形成している。これら各ポケット９ａ、９ａの周方向両端部に互いに対向する状態で配置されて互いに対となる係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃの先端同士の間隔は、前記各ころ１ｂ、１ｂのうちで当該係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃに整合する部分の外径よりも僅かに小さくしている。前記各ポケット９ａ、９ａ内に前記各ころ１ｂ、１ｂを保持する際には、前記互いに対となる係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃの先端同士の間隔を弾性的に拡げつつ、前記各ころ１ｂ、１ｂを前記各ポケット９ａ、９ａ内に押し込む。この押し込みを完了した状態で、前記各係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃの先端縁部と前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面との係合に基づき、前記保持器２Ａがこれら各ころ１ｂ、１ｂに対して軸方向に変位する事を抑える。即ち、これら各ころ１ｂ、１ｂを前記各ポケット９ａ、９ａ内に転動自在に保持した状態で、所謂ころ案内の構造により、前記各ころ１ｂ、１ｂに対する前記保持器２Ａの軸方向に関する位置決めを図る。
又、上述の様に前記各ころ１ｂ、１ｂを前記各ポケット９ａ、９ａ内に保持した状態で、これら各ころ１ｂ、１ｂの軸方向端面の中央部に形成した前記平坦面１１が、前記外径側円筒部２６の内周面に対向する。

上述の様に構成する本例のスラストころ軸受によれば、前述した様な理由により、前記各ころ１ｂ、１ｂの表面と相手面との接触部に作用する摩擦を低減して、回転抵抗を安定して低く抑えられる。
先ず、前記レース２Ａの軌道面４Ａの径方向中間部分に前記凸曲面部１４を形成すると共に、前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面にクラウニングを施している為、差動滑りに基づく回転抵抗の増大を抑えられる。即ち、前記軌道面４Ａと前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０との転がり接触部のうち、これら各ころ１ｂ、１ｂのピッチ円から径方向に外れた部分（前記軌道面４Ａの外径寄り部分及び内径寄り部分＝前記転動面１０の軸方向両端寄り部分）では、これら各ころ１ｂ、１ｂに関する、前記転動面１０の周速と公転速度とに差が生じ、この差分だけの滑り（前記差動滑り）が発生する。これに対して本例の構造によれば、前記凸曲面部１４及び前記クラウニングの存在に基づき、前記差動滑りが大きくなる、前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向両端部分の面圧を低く抑えられる。そして、この面圧を低くできる分だけ、前記差動滑りに基づく回転抵抗の増大を抑えられる。

尚、上述の様な、差動滑りに基づく回転抵抗を低減する為には、前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面には、必ずしもクラウニングを施す必要はない。前記レース２Ａの軌道面４Ａの径方向中間部分に前記凸曲面部１４を形成するのみで、前記各ころ１ｂ、１ｂとして、転動面が単なる円筒状の、一般的なものを使用しても良い。何れにしても、本例の構造によれば、前記差動滑りに基づく回転抵抗の増大を抑えられる事に加えて、スラストころ軸受が偏荷重を受ける等により、前記各ころ１ｂ、１ｂの中心軸と前記レース２Ａの基準面（外径側、内径側両平面部１５、１６）とが非平行になった場合でも、前記凸曲面部１４が前記転動面１０の変位に伴って弾性変形し、前記転動面１０の軸方向端縁と前記軌道面４Ａとの接触によるエッジロードの発生防止を図れる。そして、これら転動面１０や軌道面４Ａに、早期剥離等の損傷が発生する事を防止できて、スラストころ軸受の寿命向上を図れる。

上述の様に、何れの形状のころ１ｂ、１ｂを使用した場合でも、前記凸曲面部１４を設ける事により、前記差動滑りに基づく回転抵抗を抑えられ、スラストころ軸受の寿命延長を図れるが、そのままでは、前記各ころ１ｂ、１ｂの姿勢が不安定になる。即ち、前記転がり接触部の面圧を、前記転動面１０の軸方向中央部で高く、軸方向両端部で低くすると、そのままでは、前記各ころ１ｂ、１ｂの姿勢が不安定になり、これら各ころ１ｂ、１ｂの中心軸の方向と、前記保持器２Ａの直径方向とがずれ易くなる。言い換えれば、これら各ころ１ｂ、１ｂの公転方向に一致する、前記保持器２Ａの周方向と、これら各ころ１ｂ、１ｂが転がろうとする方向とがずれ易くなる。そして、ずれた場合には、そのずれの大きさに応じて、前記転がり接触部で発生する滑りが大きくなり、前記回転抵抗が大きくなる。

これに対して本例のスラストころ軸受の場合には、前記各ころ１ｂ、１ｂの軸方向端面の中央部に前記平坦面１１を形成し、前記スラストころ軸受の運転時に、この平坦面１１を前記保持器３ａの外径側円筒部２６の内周面に係合させる様にしている。即ち、本例のスラストころ軸受の運転時に前記各ころ１ｂ、１ｂは、公転運動に基づく遠心力により、前記ポケット９ａ、９ａ内で、前記保持器３ａの径方向外側に変位し、その結果、前記平坦面１１が前記外径側円筒部２６の内周面に当接する。この平坦面１１の直径ｄは、前記各ころ１ｂ、１ｂの直径Ｄの２０％以上確保している為、この平坦面１１と前記外径側円筒部２６の内周面との係合（当接）により、前記各ころ１ｂ、１ｂの中心軸と前記保持器３ａの直径方向とがずれる事を抑えられて、このずれに基づいて前記転がり接触部で発生する滑りを抑えられる。一方、前記平坦面１１の直径ｄは、各ころ１ｂ、１ｂの直径の８０％以下に抑えている為、これら各ころ１ｂ、１ｂの自転に基づく、これら各ころ１ｂ、１ｂの軸方向端面と前記外径側円筒部２６の内周面との擦れ合い部の回転半径を小さく抑えられて、この擦れ合い部での摩擦抵抗を抑えられる。

尚、上述の様な、前記平坦面１１を形成する事による効果を得る為には、この平坦面１１の直径ｄを、前記各ころ１ｂ、１ｂの直径Ｄの２０〜８０％の範囲に規制する必要がある。この値が２０％未満の場合には、これら各ころ１ｂ、１ｂの姿勢が不安定になり易く、これら各ころ１ｂ、１ｂの自転方向と公転方向とのずれに基づく摩擦抵抗が大きくなり易くなる。例えば、図３の（Ａ）に示す様な本例の構造に対して、図３の（Ｂ）に示す様な、軸方向端面を部分球状凸面とした構造の場合には、ころの姿勢が不安定になる。これに対して、前記値が８０％を超えると、前記平坦面１１と前記外径側円筒部２６の内周面との摩擦が大きくなり、スラストころ軸受の動トルクの低減効果を十分に図れなくなる。例えば、図３の（Ｃ）に示す様に、軸方向端面の平坦面の直径を大きくした構造の場合には、ころの自転に基づくこの軸方向端面と相手面との摩擦が大きくなり、動トルクの低減を十分に図れなくなる。これらの点を考慮して、前記平坦面１１の直径ｄを前記各ころ１ｂ、１ｂの直径Ｄの２０〜８０％の範囲に規制するが、より好ましくは、この値を４０〜７５％、最も好ましくは５０〜７０％の範囲に規制する。

又、前記平坦面１１の直径ｄを適切に規制する事による、摩擦抵抗の低減効果は、特に、高速運転時のスラストころ軸受の動トルクを低減する面から、顕著に得られる。低速でも効果はあるが、ころのピッチ円直径とスラストころ軸受の軸受回転速度（min^-1）との積（ｄｍｎ値）が４０万を超える様な高速での運転時に、ころの安定性確保と摺接部の油膜形成の効果（ころが安定するから油膜が形成され易く、又、高速になると油膜が形成され易い）との相乗作用により、より顕著なトルク低減効果を示す。尚、この油膜形成が効果的に行われる様にする為には、前記ころ１ｂの転動面１０と平坦面１１とを連続させる部分を、前述した様に、このころ１ｂの中心軸に対する傾斜角度が大きな、前記傾斜面１２とするか、曲率半径の大きな面取り（凸曲面状の傾斜面）とする。好ましくは、曲率半径の大きな面取りとし、面取り部の軸方向長さをできるだけ短くして、ころ１ｂの転動面１０の有効長さを確保し、且つ、この転動面１０から前記平坦面１１までの部分に、バリやカエリの発生を抑制する。この様な傾斜面１２や面取りを形成して、前記転動面１０の有効長さを確保すれば、スラストころ軸受の定格荷重が低下する事がなく、このスラストころ軸受の耐久性が低下する事もない。

更に、本例のスラストころ軸受の場合には、前記保持器３ａの軸方向に関する位置決めを、ころ案内構造で図っている。即ち、前記各ポケット９ａ、９ａの円周方向両端縁からこのポケット内に突出させた各係止突片２７ａ、２７ｂ、２７ｃの先端縁と前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面１０、１０との係合により、これら各ころ１ｂ、１ｂに対して前記保持器３ａが、この保持器３ａの軸方向に変位する事を防止している。この為、図１の（Ａ）（Ｂ）から分かる様に、この保持器３ａの軸方向両側面と、前記各ころ１ｂ、１ｂの転動面が転がり接触する１対の軌道面４Ａとを十分に離隔させる事ができる。この為、互いに対向するこれら両軌道面４Ａと前記保持器３ａの軸方向両側面との間には、何れの側に関しても、この保持器３ａの回転抵抗を増大させる様な（互いに対向する面同士の間に掛け渡される様な）油膜が形成される事はない。又、潤滑油の量が少なく、この様な油膜が形成されない状況下でも、前記両軌道面４Ａと前記保持器３ａの軸方向両側面との擦れ合いを防止して、この保持器３ａの回転抵抗の増大を抑えられる。

即ち、図４に示す様な、本発明の技術的範囲から外れる比較例の構造の様に、保持器３ｂの軸方向片面とレース２Ｂの軌道面４Ｂとの係合（当接）により図る構造の場合には、これら保持器３ｂの軸方向片面とレース２Ｂの軌道面４Ｂとの間に油膜が形成され、この油膜が、これら保持器３ｂとレース２Ｂとの相対回転に対する抵抗になる。或いは、前記両面が直接擦れ合って、この抵抗が大きくなる。これに対して本例の場合には、この様な油膜が形成されたり、前記両面が直接擦れ合う事を防止して、前記保持器３ａの回転抵抗の低減を図れ、スラストころ軸受の動トルクの低減を図れる。尚、この効果を確実に得る為に、前記保持器３ａの軸方向に関する厚さｔは、前記各ころ１ｂ、１ｂの直径Ｄの５５〜８５％｛ｔ＝（０．５５〜０．８５）Ｄ｝とする事が好ましい。より好ましくは、６５〜８５％｛ｔ＝（０．６５〜０．８５）Ｄ｝とする。
以上の様に、本例のスラストころ軸受の場合には、前述した各構成要件を適切に組み合わせる事により、負荷容量を低減する事なく、動トルクを低減できる。言い換えれば、動トルクを同じとした場合には、負荷容量の増大を図れる。

［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、保持器３ｃとして、第一、第二の保持器素子６ａ、７ａを組み合わせたものを使用している。この様な保持器３ｃの基本的構造に就いては、前述の図９〜１０に示した従来構造の保持器３の場合と同様である。特に、本例のスラストころ軸受の場合には、前記保持器３ｃの軸方向に関する位置決めを、上述した実施の形態の第１例の場合と同様に、ころ案内により図り、前記保持器３ｃの軸方向両側面と相手面との間に、回転抵抗の増大に繋がるほどの油膜が形成されない様に、十分な隙間が形成される様にしている。又、本例の構造の場合には、ころ１ｃ、１ｃとして、転動面１０を単純な円筒形としたものを使用している。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。先ず、レースの軌道面の凸曲面部（中凸）の有無がスラストころ軸受の動トルクに及ぼす影響を知る為に行った実験に就いて、図６〜７を参照しつつ説明する。尚、これら図６〜７のうちの図６はスラスト荷重が５００Ｎの場合に就いて、図７は同じく１０００Ｎの場合に就いて、それぞれ示している。この様な図６〜７に示す様に、各ころの転動面と転がり接触する１対の軌道面の何れにも凸曲面部を設けない場合（両方中凸無し）と、駆動側（回転側）の軌道面にのみ凸曲面部を設ける場合（回転側のみ中凸）と、被駆動側（つれ回り側）の軌道面にのみ凸曲面部を設ける場合（つれ回り側のみ中凸）と、両方の軌道面に凸曲面部を設ける場合（両方中凸有り）とのそれぞれに就いて、スラストころ軸受の動トルクを測定した。潤滑油の供給量を１０００ml/minと５００ml/minとの２段階に、スラスト荷重を５００Ｎと１０００Ｎとの２段階に、それぞれ変化させた。潤滑油の種類は、オートマチックフルード（ＡＴＦ）とし、油温は８０℃とした。この様な実験の結果を表す図６〜７から分かる様に、前記スラストころ軸受の動トルクは、１対の軌道面の両方に凸曲面部を設ける場合に最も低くなり、次いでつれ回り側のみ設ける場合、回転側のみ設ける場合の順で低く、何れの軌道面にも凸曲面部を設けない場合に、最も動トルクが大きくなる。

次に、軌道面の凸曲面部と、ころの軸方向端面の中央部の平坦面と、ころによる保持器の位置決めとを総て組み合わせる事が、スラストころ軸受の低トルク化に及ぼす影響を知る為に行った実験に就いて説明する。
実験条件は、次の通りである。
軸受サイズ（内径×外径×ころ径） ： ２２×３８×２．５（単位mm）
レースの軌道輪材質 ： ＳＫ５
レースの厚さ ： ０．８mm
回転速度 ： ５０００min^-1
スラスト荷重 ： ５００Ｎ
潤滑油 ： オートマチックフルード（ＡＴＦ）
油温 ： １００℃
凸曲面部の高さ ： １０μｍ
ころの端面中央部の平坦面の直径 ： １．５mm
保持器の軸方向厚さ ： １．８mm
以上は、実施例１、２に関する条件で、実施例１の保持器は図５に示した構造のものであり、実施例２の保持器は図１に示した構造のものである。
又、比較例１として、軌道面に凸曲面部を設けているが、各ころの端面を、図３の（Ｂ）に示す様な部分球面状の凸曲面としたものを使用した。又、比較例２として、図５に示した構造の保持器を軌道輪案内としたものを、比較例３として、図１に示した構造の保持器を軌道輪案内としたものを、比較例４として、図１に示した構造で、軌道面に凸曲面部を備え、且つ、保持器の位置決めをころ案内としているが、ころの端面を部分球面状の凸曲面としたものを、それぞれ使用した。他の条件は、実施例１、２の場合と同様である。

そして、これら、実施例１、２、比較例１〜４のそれぞれに就いて、上述した運転条件下での動トルクを測定した。動トルクの値は、比較例１の値を１０００とし、それとの比較で、それぞれ以下に示す。
実施例１ ： ７４９
実施例２ ： ７９３
比較例１ ： １０００
比較例２ ： ９４６
比較例３ ： ９５２
比較例４ ： ９７１
以上に述べた実験の結果から明らかな通り、軌道面の凸曲面部と、ころの軸方向端面の中央部の平坦面と、ころによる保持器の位置決めとの総ての要素を組み合わせる事により、スラストころ軸受に関して、これら各要素による個々の効果を足し合わせた以上の効果を得る事ができる。

本発明を実施する場合に、前述の図１０の（Ｂ）に示す様な、フランジ部を持たない、平板状のレースを使用する事もできる。この場合に、レースの組み付け方向を識別できる様にする必要がある。この場合に於いて、特許文献２に記載されている様な、両面に凸曲面部を形成したレースを使用すれば、組み付け方向の識別が不要な構造で、軌道面に凸曲面を設ける事に伴う作用・効果を得られる。又、前述した実施例１の実験結果から分かる様に、凸曲面部は、１対のレースの両方に形成する事が好ましいが、周辺構造の制限等に応じて、片側のレースにのみ凸曲面部を設けても、或る程度の効果を得られる。但し、その場合には凸曲面部を設けるレースを、停止又は回転速度が低い側のレースとする事が好ましい。

又、本発明を実施する場合に使用するレースとしては、前述の図２の（Ａ）〜（Ｄ）に示した様な、円輪部１３に単一凸円弧状の凸曲面部１４を形成したものに限らず、図８の（Ａ）〜（Ｃ）に示す形状の凸曲面部１４を形成したものも採用できる。このうちの（Ａ）に示したレース２Ｃは、二重の同心円状の凸曲面部１４を形成したもの、（Ｂ）に示したレース２Ｄは、角部を丸めた（曲面とした）三角状の凸曲面部１４を形成したもの、（Ｃ）に示したレース２Ｅは、角部を丸めた（曲面とした）台形状の凸曲面部１４を形成したものである。何れの形状を有するレース２Ｃ〜２Ｅを採用した場合でも、前述した(1)〜(3)の様な要因に基づく摩擦を低減して、回転抵抗を安定して低く抑えられる。尚、図８の（Ａ）に示したレース２Ｃを採用する場合には、前述の(1)に示した差動滑りに基づく摩擦を低減する為には、内径側の凸部と外径側の凸部との距離を短くする事が好ましい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ ころ
２ａ、２ｂ、２ａ′、２ｂ′、２ａ″、２ｂ″、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ
レース
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 保持器
４ａ、４ｂ、４ａ′、４ｂ′、４ａ″、４ｂ″、４Ａ、４Ｂ 軌道面
５ａ、５ｂ フランジ部
６、６ａ 第一の保持器素子
７、６ｂ 第二の保持器素子
８、８ａ 透孔
９、９ａ、９ｂ ポケット
１０ 転動面
１１ 平坦面
１２、１２ａ 傾斜面
１３ 円輪部
１４ 凸曲面部
１５ 外径側平面部
１６ 内径側平面部
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 凸曲面
１８ ガイド円筒部
１９ ガイド円輪部
２０ 内径側円筒部
２１ 内径側平板部
２２ 内径側段部
２３ 中間平板部
２４ 外径側段部
２５ 外径側平板部
２６ 外径側円筒部
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 係止突片

Claims (4)

1. 放射方向に配列された複数のころと、
   厚さＴの金属板により円輪状に形成されて、これら各ころの転動面を転がり接触させる軌道面を有する、少なくとも１枚のレースと、
   円輪状の主部、及び、この主部の径方向中間部に放射方向に形成されて、それぞれの内側に前記各ころを転動自在に保持する複数のポケットを有する保持器とを備えたスラストころ軸受に於いて、
   前記レースを構成する金属板の厚さＴが０．５〜１．５mmであり、
   このレースの軌道面のうち、このレースの径方向に関する中間部分が、スラスト荷重を負荷する事により弾性変形可能な、前記各ころの転動面側に突出する断面凸形状であり、
   前記レースの軌道面のうち、前記中間部分である断面凸形状部分の突出高さをＨとした場合に、
   前記厚さＴが０．５〜１mmの範囲では、前記突出高さＨが５〜４０μｍであり、
   前記厚さＴが１〜１．５mmの範囲では、前記突出高さＨが５〜３０μｍであり、
   前記保持器の軸方向に関する位置決めが、前記各ポケットの周方向両側縁と前記各ころの転動面との係合に基づいて図られるころ案内構造であり、
   前記各ころの軸方向端面のうち、これら各ころの径方向に関する中央部が、これら各ころの中心軸に対し直交する方向に存在する平坦面であり、同じく径方向に関する外寄り部分が、直径方向外側に向かうに従って前記各ころの軸方向中央部に向かう方向に傾斜した傾斜面である事を特徴とするスラストころ軸受。
2. 各ころの軸方向端面の中央部に存在する平坦面の直径が、これら各ころの直径の２０〜８０％である、請求項１に記載したスラストころ軸受。
3. 保持器が、それぞれが金属板を折り曲げ形成した第一、第二の保持器素子を組み合わせて成る組み合わせ保持器であり、これら第一、第二の保持器素子はそれぞれ、ポケットを形成する為の矩形の透孔を円周方向複数個所に形成した円輪状の平板部の内外両周縁部を軸方向に関して同じ側に折り曲げる事で、内径側、外径側両円筒部を形成して成るものであり、前記保持器は、前記第一、第二の保持器素子の前記平板部を軸方向に関して互いに逆側に配置すると共に、これら両平板部に形成した前記各透孔の円周方向に関する位相を一致させた状態で、前記第一の保持器素子の内径側円筒部を前記第二の保持器素子の内径側円筒部に外嵌すると共に、この第一の保持器素子の外径側円筒部をこの第二の保持器素子の外径側円筒部に内嵌させており、これら各保持器素子の円周方向に関する前記各透孔の幅は、各ころの外径よりも小さく、これら各透孔の周方向両側縁とこれら各ころの転動面との係合に基づき、これら各ころに対する前記保持器の軸方向に関する位置決めを図っている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したスラストころ軸受。
4. 保持器が、１枚の金属板を、径方向に関する断面形状をクランク形に曲げ形成する事により造られて、この保持器の軸方向一端寄り部分に配置された内径側平板部と、同じく軸方向他端寄り部分に配置された中間平板部と、同じく軸方向一端寄り部分に配置された外径側平板部とを備え、各ポケットを、前記内径側平板部からこの外径側平板部に亙って形成したものであり、これら各ポケットの周方向両側縁のうちで、これら内径側、外径側両平板部に対応する部分と各ころの転動面との係合に基づき、前記保持器がこれら各ころに対して軸方向他端側に変位する事を阻止し、同じく前記中間平板部に対応する部分とこれら各ころの転動面との係合に基づき、前記保持器がこれら各ころに対して軸方向一端側に変位する事を阻止する事により、これら各ころに対する前記保持器の軸方向に関する位置決めを図っている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したスラストころ軸受。

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