CN1826477A - 推力轴承 - Google Patents

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Abstract

一种推力轴承，为了削减一体型推力轴承的热处理工序，将护圈(2)和内外轮(3、4)在未淬火的状态下与滚子(1)组装成一体的轴承，然后对该组装完的轴承实施渗碳淬火和回火处理，由此省略了对护圈(2)和内外轮(3、4)各自的热处理，从而可减少轴承的热处理工序。

Description

推力轴承
技术领域
本发明涉及一种将轨道轮与保持滚子的护圈构成不分离结构的一体型推力轴承。
背景技术
在推力轴承中，有一种为了容易地进行在轴承腔和轴上的组装，而把轨道轮与收纳滚子的护圈构成不分离结构的一体型推力轴承。
图10(a)、(b)表示这样的一体型推力轴承的示例。该推力轴承是具有放射状地收纳多个滚子1的护圈2、在内径侧具有凸缘3a的内轮3、和在外径侧具有凸缘4a的外轮4的三位一体型的轴承，利用在各个凸缘3a、4a的前端部上分别通过压凹接合而形成的向外突出的爪5和向内突出的爪6，将护圈2的内周缘和外周缘扣锁，由此构成内外轮3、4与护圈2的非分离结构。另外，在一体型推力轴承中还有一种二位一体型的轴承，其只有内外轮的任意一方的轨道轮，并且构成该一个轨道轮与护圈不分离的结构。
这些一体型推力轴承，都是预先对轨道轮、护圈以及滚子分别进行热处理，然后组装成一体。通常，轨道轮和护圈在成型后被实施渗碳淬火和回火处理，滚子在粗成型后进行淬火、回火处理，然后被实施研磨加工。另外，也有对于护圈取代渗碳淬火、回火处理，而实施软氮化处理。
但是，上述以往的一体型推力轴承由于在把轨道轮、护圈以及滚子组装成轴承之前，需要对这些部件分别进行热处理，所以存在如下的问题，即：热处理的工序增多，增加了热处理成本，并且为了调整各个部件的热处理工序，使得制造工期延长。
另外，本申请人在之前提出的发明专利申请2001-272336号公报中，公开了如下的方案，即：为了增大一体型推力轴承的偏心容许量，取代压凹接合而采用弯曲加工来形成扣锁上述护圈的轨道轮的凸缘的爪，并增大爪的突出量，从而即使增大其径向的轴承内部间隙，也能够使轨道轮与护圈不分离。由于这种增大突出的爪的弯曲加工必须在组装了护圈之后进行，所以在轨道轮的热处理时需要防止对爪的弯曲加工预定部的淬火，或者在热处理后需要追加对弯曲加工部的退火处理工序。
发明内容
因此，本发明的目的在于，削减一体型推力轴承的热处理工序。
为了解决上述课题，本发明在具有把多个滚子放射状地收纳在滚子花篮中的护圈；和包括在内径侧具有凸缘的内轮、或在外径侧具有凸缘的外轮的至少一方的轨道轮，利用所述凸缘限制轴向的轴承内部间隙，并使该轨道轮与收纳了所述滚子的护圈构成非分离结构的一体型推力轴承中，通过采用将所述轨道轮和护圈在未进行淬火的状态下，与所述滚子组装成一体的轴承，然后对该组装完的轴承实施渗碳淬火和回火处理的结构，来省略对轨道轮和护圈各自的热处理，从而削减了轴承的热处理工序。此外，关于滚子，既可以是在轴承组装前已进行了热处理的滚子，也可以是未被热处理的滚子。
在所述内轮或外轮的凸缘的前端部，可以通过压凹接合或弯曲加工，形成向所述护圈侧突出且扣锁护圈的内周缘或外周缘的爪，利用该爪把所述轨道轮与护圈构成非分离结构。
通过使所述护圈为薄钢板制，并且把收纳所述滚子的滚子花篮的半径方向上的剖面，利用冲压加工形成为W字状或倒V字状，可降低护圈的成本。
在所述护圈的所述滚子花篮的半径方向上的剖面形成为倒V字状的情况下，压缩位于形成了该倒V字状的滚子花篮两侧的滚子引导面上的、在大致半径方向上的中央部的护圈材料，并利用其塑性流动形成从所述各个滚子引导面向滚子花篮内侧突出的阻止爪，由此，可阻止滚子从滚子花篮中脱出。该滚子阻止爪的形成，可有效地防止轴承组装时的滚子脱落，特别是在滚子花篮的一面侧为开放的二位一体型推力轴承中，可有效地防止轴承组装后进行渗碳淬火和回火处理时的滚子脱落。
通过在形成有所述各个滚子引导面的滚子阻止爪的部位两侧，设置用于容纳由于所述压缩而塑性流动的护圈材料的多余部分的凹部，可防止塑性流动材料的多余部分在滚子引导面上的隆起，从而可防止滚子的局部磨损。。
附图说明
图1a是表示第1实施方式的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图，c是表示a的在外轮的弯曲加工之前的爪的主视图。
图2a是图1的护圈的俯视图，b是a的纵剖面图。
图3a是放大显示图2的护圈的主要部分的仰视图，b是沿a中的IIIb-IIIb线的剖面图，c是沿a中的IIIc-IIIc线的剖面图。
图4是表示图1的推力轴承的变形例的纵剖面图。
图5a是表示第2实施方式的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图。
图6a是表示第3实施方式的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图。
图7是表示图6的推力轴承的变形例的纵剖面图。
图8a是表示第4实施方式的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图。
图9a是表示第5实施方式的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图。
图10a是表示以往的推力轴承的俯视图，b是a的纵剖面图。
具体实施方式
下面，结合图1至图9，对本发明的实施方式进行说明。图1至图3表示第1实施方式。如图1(a)、(b)所示，该推力轴承是具有收纳多个滚子1的护圈2、在内径侧具有凸缘3a的内轮3、和在外径侧具有凸缘4a的外轮4的三位一体型轴承，其径向的轴承内部间隙被设定为大的值，从而即使在轴承部产生大的偏心旋转，护圈2的内外径面也不会与各个凸缘3a、4a接触。
上述内轮3和外轮4由薄钢板(SPC或SCM)构成，并通过对薄钢板进行冲压加工而形成了凸缘3a、4a。在外轮4的凸缘4a的前端部，通过弯曲加工而形成了多个爪6，该爪6以大于轴承内部间隙的尺寸向内侧突出，通过利用这些爪6扣锁护圈2的外周缘，使护圈2与外轮4成为非分离状态。各个爪6的部分为了容易进行弯曲加工，如图1(c)所示，预先通过阶梯加工减去厚度，在其根部两侧形成切槽。另外，护圈2与内轮3利用在凸缘3a的前端部通过压凹接合而形成的向外突出的爪5构成非分离的结构。
上述护圈2是薄钢板(SPC)的冲压加工形成的部件，如图2(a)、(b)所示，放射状地收纳滚子1的各个滚子花篮7的半径方向的剖面呈倒V字状，被上述各个爪5、6扣锁的内外周的缘部被平坦地形成。
另外，如图3(a)、(b )、(c)所示，在被形成为倒V字状的滚子花篮7两侧的滚子引导面8的大致半径方向的中央部，通过对该部分进行压缩使其产生塑性流动，从而形成从各个滚子引导面8向内侧突出的滚子阻止爪9，并在其两侧设有凹部10，用于容纳通过压缩而塑性流动的材料的多余部分。因此，被收纳在各个滚子花篮7中的滚子1，由两侧的阻止爪9阻止其脱出，并且被不会因该多余部分而隆起的圆滑滚子引导面8所引导，因此会减少局部磨损等而延长寿命。
上述的推力轴承在如图1(a)、(b)所示那样被组装成一体之后，在渗碳气氛中进行渗碳，并在油中淬火，然后进行回火处理。另外，由轴承钢(SUJ2)形成的滚子1在组装之前被预先实施了淬火、回火处理。
以下所述的各个实施方式和其变形例的推力轴承，都是与第1实施方式的推力轴承同样地在组装之后进行渗碳淬火，回火处理，并且各个部件的材料也和第1实施方式的材料相同。
图4是表示第1实施方式的变形例。该变形例的不同点是，护圈2的半径方向的剖面形状通过冲压加工形成为W字状。滚子1和内外轮3、4的形状与第1实施方式相同。
图5(a)、(b)表示第2实施方式。该推力轴承也是三位一体的轴承，其与第1实施方式的不同点是，在内外轮3、4的各个凸缘3a、凸缘4a的前端部所设置的各个爪5、6都是通过压凹接合来形成。其它与第1
实施方式相同。
图6(a)、(b)表示第3实施方式。该推力轴承是具有放射状收纳多个滚子1的护圈2、和在内径侧具有凸缘3a的内轮3的二位一体型的轴承，在内轮3的凸缘3a的前端部，在全周的范围形成向外突出的爪5，通过利用该爪5扣锁护圈2的内周缘，来构成护圈2与内轮3的非分离结构。另外，为了容易进行弯曲加工，爪5的部分被预先通过阶梯加工减去了厚度。
上述护圈2与第1实施方式的轴承同样，其收纳滚子1的各个滚子花篮7在半径方向上的剖面通过冲压加工形成为倒V字状，虽然省略了图示，但在滚子花篮7两侧的滚子引导面8的大致半径方向的中央部，形成有向内侧突出的阻止爪9，并且在其两侧设有用于容纳材料的多余部分的凹部10。图7表示第3实施方式的变形例。该变形例的不同点是护圈2的半径方向上的剖面形状通过冲压加工形成为W字状。滚子1和内外轮3、4的形态与第3实施方式相同。
图8(a)、(b)表示第4实施方式。该推力轴承是具有放射状收纳多个滚子1的护圈2、和在外径侧具有凸缘4a的外轮4的二位一体型的轴承，在凸缘4a的前端部部分形成向内突出的爪6，通过利用该爪6扣锁护圈2的外周缘，构成护圈2与外轮4的非分离结构。此外，护圈2与第1实施方式中的相同，收纳滚子1的各个滚子花篮7在半径方向上的剖面通过冲压加工形成为倒V字状。
图9(a)、(b)表示第5实施方式。该推力轴承也是二位一体型，其与第3实施方式的不同点是，设在内轮3的内径侧的凸缘3a的前端部的爪5通过压凹接合而形成。其它与第3实施方式相同。
上述各个实施方式的推力轴承，虽然其中的轨道轮和护圈均通过薄钢板的冲压加工而形成，但也可以把任意一方或双方，通过对钢材进行机械加工来形成。
下面，列举实施例和比较例。
[实施例]
准备了图1所示的三位一体型的，并且在组装后实施了渗碳淬火、回火的热处理的推力轴承。热处理条件是，在渗碳气氛中保持850℃×35分钟进行渗碳处理，然后，进行油淬火，之后进行165℃×60分钟的回火处理。此外，使用了预先被进行了840℃×30分钟的油淬火，然后进行180℃×90分钟的回火处理的滚子1。轴承尺寸为：内径56mm、外径76mm、厚度4.8mm。
[比较例]
准备了图10所示的三位一体型的，在组装各个部件之前对各个部件分别进行了热处理的推力轴承。各个部件的热处理条件是，对于滚子1，进行840℃×30分钟的油淬火，之后进行180℃×90分钟的回火处理，对于护圈2，进行580℃×35分钟的软氮化处理，对于内外轮3、4，在渗碳气氛中保持850℃×60分钟来进行渗碳处理，然后，进行油淬火，之后进行165℃×60分钟的回火处理。轴承的尺寸和滚子1的配置个数与实施例的情况相同。
对于上述实施例和比较例的各个推力轴承进行了转动寿命试验。转动寿命试验是把内轮3作为旋转侧，把外轮4作为固定侧安装在推力旋转试验器上，分别在有旋转的轴偏心、和无旋转的轴偏心2种情况下，按照以下的条件进行试验。此外，试验的样品数，实施例和比较例分别各取10个或10个以上，利用L10寿命(样品的90％未损坏，并可使用的寿命)对转动寿命进行了评价。
·轴向负荷：4300N
·旋转速度：3000rpm
·轴偏心量：0.0mm、0.5mm
·润滑油：ATF(Automatic Transmission Fluid)
表1
  实施例   比较例
  维氏硬度   滚子   表面   765   700～800
  内部   790   700～800
  护圈   表面   730   380～500
  内部   175   150～220
  内外轮   表面   710   650～800
  内部   380   350～500
  寿命比   无轴偏心   1.1   1.0
  有轴偏心   1.0   0.5
表1表示试验结果。实施例和比较例的转动寿命，是以在无旋转的轴偏心的情况下将比较例的L10寿命作为基准的寿命比，进行了表示。另外，在表1中，也同时表示了轴承各个部件的表面和内部的维氏硬度Hv，实施例的各个部件的硬度Hv与对部件分别进行了热处理的比较例的硬度大致相同。此外，实施例的各个部件的硬度Hv是这次的实测值，而以往轴承，即比较例的各个部件的硬度Hv是到目前为止的实际经验值。
根据该试验结果，实施例的推力轴承的转动寿命无论轴偏心的有无，都与比较例的无轴偏心的情况下的转动寿命相同。因此，可以确认，即使削减轴承组装后进行的渗碳淬火、回火的热处理工序，也可以确保与以往轴承相同的寿命。此外，至于比较例在有轴偏心的情况下转动寿命减半的原因，如上所述，可以认为是，以往的轴承是利用通过压凹接合而形成的爪来构成与护圈的非分离，其轴向的轴承内部间隙小的缘故。
工业可利用性
如上所述，由于本发明的推力轴承是在未将轨道轮和护圈进行淬火的状态下，与滚子组装成一体的轴承，然后对该完成组装的轴承实施渗碳淬火和回火处理，所以，不需要分别对轨道轮和护圈进行热处理，从而可削减轴承的热处理工序，会大幅降低制造成本，并且可简化制造工序缩短制造工期。

Claims (5)

1.一种推力轴承，是一体型推力轴承，具有把多个滚子放射状地收纳在滚子花篮中的护圈；和包括在内径侧具有凸缘的内轮、或在外径侧具有凸缘的外轮中的至少一方的轨道轮，通过所述凸缘来限制轴向的轴承内部间隙，并使该轨道轮与收纳了所述滚子的护圈构成非分离结构，其中，将所述轨道轮和护圈在未进行淬火的状态下与所述滚子组装成一体的轴承，然后对该组装完的轴承实施了渗碳淬火和回火处理。
2.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于：在所述内轮或外轮的凸缘的前端部，通过压凹接合或弯曲加工，形成向所述护圈侧突出且扣锁护圈的内周缘或外周缘的爪，利用该爪把所述轨道轮与护圈构成非分离结构。
3.根据权利要求1或2所述的推力轴承，其特征在于：所述护圈为薄钢板制，收纳所述滚子的滚子花篮的半径方向上的剖面，通过冲压加工形成为W字状或倒V字状。
4.根据权利要求3所述的推力轴承，其特征在于：所述护圈将所述滚子花篮的半径方向上的剖面形成为倒V字状，压缩位于形成了该倒V字状的滚子花篮两侧的滚子引导面上的、在大致半径方向上的中央部的护圈材料压缩，并利用其塑性流动形成了从所述各个滚子引导面向滚子花篮内侧突出的阻止爪。
5.根据权利要求4所述的推力轴承，其特征在于：在形成有所述各个滚子引导面的滚子阻止爪的部位两侧，设有凹部，用于容纳由于所述压缩而塑性流动的护圈材料的多余部分。
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