CN202971585U

CN202971585U - 推力轴承

Info

Publication number: CN202971585U
Application number: CN2012900000167U
Authority: CN
Inventors: 宫本真人
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: US8870465B2; DE212012000168U1; JP2013064495A; WO2013031249A1; US20130114921A1

Abstract

本实用新型提供一种推力轴承，其包括：具有第一滚道面的第一套圈；具有第二滚道面的第二套圈；在所述第一滚道面与所述第二滚道面间滚动自如配置的多个滚珠；和在圆周方向等间隔地保持所述滚珠的保持架，该推力轴承的特征在于，所述保持架为合成树脂制造，并且保持架兜孔间隙为滚珠直径的2～5％。这样的推力轴承能够防止保持架的破损，寿命更长。

Description

推力轴承

技术领域

本实用新型涉及在液压式无级变速器、液压泵、液压电动机等中使用的推力轴承。

背景技术

在液压式无级变速器和液压泵、液压电动机等中，作为轴承，组装有推力轴承。例如，在联合收割机、拖拉机、插秧机、剪草机等农业机械中，正在进行从齿轮变速箱方式向液压式无级变速器的转变。在这样的液压式无级变速器中，在承受着将轴的旋转力变换为液压时或者将液压变换为轴的旋转力时的活塞压力的部分，采用了推力轴承(例如参照专利文献1)。

专利文献

专利文献1：日本特开2003-194183号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

在推力轴承中，多使用铁制保持架，但是，在液压式无级变速器用推力轴承这样的承受着偏心载荷的情况下，由于滚珠的滞后或前滑对兜孔(pocket)面施加冲击，保持架有可能损坏。

本实用新型是鉴于上述情况而提出的技术方案，其目的在于提供一种防止保持架的破损的长寿命的推力轴承。

解决课题的手段

为了达成上述目的，本实用新型提供下述推力轴承。

(1)一种推力轴承，其包括：具有第一滚道面的第一套圈；具有第二滚道面的第二套圈；滚动自如地配置在上述第一滚道面与上述第二滚道面之间的多个滚珠；和将上述滚珠等间隔保持在整个圆周方向上的保持架，其特征在于，上述保持架由合成树脂制成，并且保持架兜孔间隙(pocket clearance)为滚珠直径的2～5％。

(2)上述(1)所述的推力轴承，其特征在于，上述保持架以20～40％质量％的比例含有玻璃纤维。

(3)上述(2)所述的推力轴承，其特征在于，上述玻璃纤维具有异形截面。

(4)上述(1)～(3)中任一项所述的推力轴承，其特征在于，上述保持架的合成树脂为聚酰胺。

(5)上述(1)～(4)中任一项所述的推力轴承，其特征在于，上述保持架的合成树脂的数均分子量为13000～30000。

(6)上述(5)所述的推力轴承，其特征在于，上述保持架由注塑成形制造。

实用新型的效果

本实用新型的推力轴承，保持架由合成树脂制造，优选由含玻璃纤维的合成树脂制造，且采用特定的保持架兜孔间隙量，因此，能够有效地吸收由滚珠的滞后、前滑引起的对保持架的冲击，实现长寿命。

附图说明

图1是表示液压式无级变速器的一例的截面图。

图2是表示推力轴承的一例的截面图。

图3是表示保持架的一例的截面图。

图4是图2的俯视图。

图5是表示试验2的结果的曲线图。

图6是表示试验3的结果的曲线图。

符号说明

10推力轴承

12第一套圈

14第二套圈

15滚珠

16保持架

16a基部

16b爪部

17兜孔

30液压式无级变速器

具体实施方式

以下，例示出液压式无级变速器，详细说明本实用新型的推力轴承。

图1是表示液压式无级变速器的一例的截面图，液压式无级变速器30具有：将由未图示的发动机传递至输入轴31的旋转驱动力变换为液压力的变量液压泵32；和使液压力回复到旋转驱动力并传递至输出轴40的变量液压马达41，将传递至输入轴31的旋转驱动力无级地变换为前进侧、后退侧的驱动力，从输出轴40输出，或者停止该输出。

变量液压泵32具有与输入轴31一体转动的液压缸组33；配置在液压缸组33的圆周方向的多个位置，在活塞室34内往复运动的凸头活塞(nose piston)35；和沿着导块36的引导面转动的斜板37。变量液压泵32通过斜板37的转动操作，改变凸头活塞35的往复运动冲程，来改变从活塞室34喷出的油量。在斜板37上，在与凸头活塞35的前端部接触的位置，配置推力轴承10，使推力轴承10与斜板37一同转动。

如图2所示，推力轴承10包括：在轴承外侧的端面21与凸头活塞35的前端部接触，具有第一滚道面11的第一套圈12；固定在斜板37上，具有第二滚道面13的第二套圈14；和配置在第一滚道面11与第二滚道面13之间，能够自由滚动的多个滚珠15。而且，推力轴承10具有将多个滚珠15等间隔地保持在整个圆周方向上的保持架16。

在本实用新型中，保持架16由合成树脂制成。对于合成树脂没有限制，不过考虑到耐热性和抗疲劳性等，优选为芳香族聚酰胺、聚酰胺46、聚酰胺66等聚酰胺。芳香族聚酰胺因其高熔点、高强度，而能够在130～150℃的高温下使用。此外，聚酰胺46也具有120～140℃的耐热性，树脂本身的冲击强度、抗疲劳性高。此外，尽管聚酰胺66的耐热性为100～120℃，但冲击强度、耐疲劳性等的均衡性良好，材料成本也很低。

此外，保持架16优选为含有玻璃纤维，以用于提高强度。玻璃纤维可使用截面为圆形的纤维，不过优选为截面呈椭圆形、长圆形、虫卵形(まゆ)等异形形状的玻璃纤维。异形截面的玻璃纤维与圆形截面的玻璃纤维相比难以折弯，在与树脂混炼进行注塑成形时，与圆形截面的玻璃纤维相比，能够以更长的状态分散在树脂中。因此，在以相同的含量进行比较时，与圆形截面的玻璃纤维相比，加强效果更高。而且，异形截面的玻璃纤维在成形时以与保持架表面平行地形成面的方式取向，因此能够以平面承受载荷，耐载荷性变得优异，而且在径向也表现出一定的加强效果，加强效果进一步提高，并且尺寸变化的差异变小，因此不易产生毛刺(ヒゲ)。

异形截面的玻璃纤维的异形比(长径部分与短径部分的比率)优选为1.5～5、更优选为2～4。在异形比低于1.5的情况下，机械强度提高等效果很小；而在异形比超过5的情况下，变得过于扁平，难以稳定地进行制造。此外，优选短径部为5～12μm。在短径部低于5μm的情况下，纤维过细，制造时会发生断裂或破损，因此难于以低成本确保稳定的品质，实用性低。另一方面，在短径部超过12μm的情况下，考虑到异形比，纤维过粗，在树脂中的分散性变差，有在树脂部产生强度不均的担心。

在使用圆形截面的玻璃纤维的情况下，优选使用细径的玻璃纤维，以使得在相同的混合量下纤维数增多。在通常的合成树脂制保持架中，平均纤维径为10～13μm左右，但优选使用平均纤维径为6～8μm的材料。

考虑到与树脂的接合性，上述玻璃纤维优选使用利用一侧末端具有环氧基、氨基等的硅烷偶联剂、或者环氧系、聚氨酯系、丙烯酸系等上胶剂进行了表面处理的材料。

玻璃纤维的含量优选为保持架总量的20～40质量％，更优选为25～35质量％。在玻璃纤维的含量低于20质量％的情况下，加强效果不充分。另一方面，玻璃纤维的含量越多，流动性越低，不适合注塑成形。此外，玻璃纤维的含量越多，保持架16越不易挠曲，轴承组装时越不易组装滚珠15。考虑到上述情况，优选玻璃纤维的含量的上限为40质量％，更优选为35质量％。

此外，考虑到注塑成形，优选将上述树脂的分子量调整为在含有特定量的玻璃纤维的状态下显示出能够进行注塑成形的流动性的范围内。具体而言，优选数均分子量为13000～30000，进一步考虑到冲击强度等机械强度的情况下，更优选为数均分子量为18000～26000。数均分子量低于13000时，分子量过低，机械强度低、实用性低。与此相对，在数均分子量超过30000时，含有规定量的玻璃纤维的状态下的熔融粘度过高，难以高精度地通过注塑成形进行制造。

在上述树脂组合物中，可根据需要添加各种添加剂，只要是通常添加于合成树脂制保持架中的添加剂即可。

此外，也可以用碳纤维代替玻璃纤维的一部分。作为碳纤维，例如，可举出沥青系或PAN系的碳纤维。进一步，也可以用钛酸钾晶须、硼酸铝晶须等晶须状加强材料来代替。

对于保持架16的形状没有限制，例如，可以是图3和图4所示的形状。另外，图3为表示从图2中取出滚珠15后的状态的截面图，图4为图2的俯视图。如图所示，保持架16在圆环状的基部16a形成有多个兜孔17，而且，在兜孔17的周围的多个位置(图示的例子中，是等间隔的4个位置)，设置有比基部16a更向外侧突出的爪部16b。此外，爪部16b的兜孔侧的面16c大致垂直地竖起，并能够弹性变形，使得在组装时能够使滚珠15容易进入。

但是，使保持架16的保持架兜孔间隙为滚珠15的直径的2～5％。即，如图4所示，使滚珠15的表面15a与兜孔17的兜孔面17a的间隔为滚珠15的直径的2～5％。通过采用这样的保持架兜孔间隙，能够有效地防止保持架16的破损。保持架兜孔间隙越大，滚珠15的移动距离越大，对兜孔面17a的冲击也越大。同时，兜孔彼此之间的间隙变窄，兜孔间的支柱部分变薄，强度下降。因此，优选使得相对于滚珠15的直径的保持架兜孔间隙的上限为5％，更优选为4％。此外，当保持架兜孔间隙低于滚珠15的直径的2％时，施加给保持架16的载荷最大值变大，导致强度下降，不适用。

另外，以上对本实用新型的推力轴承以推力滚珠轴承为例进行了说明，但作为滚动体也可以使用滚子、圆锥滚子。

实施例

以下举出实施例进一步说明本实用新型，但本实用新型并不受限于此。

试验1

使用铁制保持架和在聚酰胺66中混合25质量％的玻璃纤维(经上胶剂处理的制品、截面椭圆形)而成的合成树脂制保持架，在设定了滚珠的滞后、前滑的力矩载荷条件下进行耐久试验。试验轴承使用日本精工株式会社制造的轴承“6204”，使用涡轮机油作为润滑剂。此外，使合成树脂制保持架的保持架兜孔间隙为滚珠直径的3％。试验条件为：转速2000min-1，力矩载荷为73.5N·m，环境温度为40℃或100℃。其结果，铁制保持架在20小时以内破损，与此相对，合成树脂制保持架超过20小时也没有破损。

试验2

制备单独由聚酰胺66形成的试验片、在聚酰胺66中混合20质量％的上述玻璃纤维而成的树脂组合物形成的试验片、在聚酰胺66中混合30质量％的上述玻璃纤维而成的树脂组合物形成的试验片，以ASTM D 671为基准制作弯曲疲劳曲线。测定环境为：温度23℃、湿度85％RH、转速1800rpm。结果示于图5。其中，图中的纵轴S为应力振幅，横轴N为直至断裂为止的重复次数。如图所示，随着玻璃纤维的含量增多，交变应力提高，但由于通常的液压式无级变速器用推力轴承的保持架的应力振幅为5×10²kgf/cm²左右，由此可知，使玻璃纤维的含量为20质量％以上即可。

试验3

在聚酰胺66中混合30质量％的上述玻璃纤维，制作“保持架兜孔间隙/滚珠直径”之比不同的合成树脂制保持架。然后，对各保持架测定载荷最大值。结果示于图6，保持架兜孔间隙越大，载荷最大值越小，在“保持架兜孔间隙/滚珠直径”之比为2％时，载荷最大值最小；在“保持架兜孔间隙/滚珠直径”之比变得大于2％时，大致饱和，或者有一定程度上升。由此可知，使“保持架兜孔间隙/滚珠直径”之比的最小值为2％即可。

详细地并参照特定的实施方式对本实用新型进行了说明，但对于本领域技术人员而言明确的是，在不脱离本实用新型的主旨和范围的前提下，可进行各种变更和修正。

本申请是基于2011年8月29日提出的日本专利申请(特愿2011-186369)的申请，其内容在此作为参照引入。

产业实用性

本实用新型的推力轴承可有效用于液压式无级变速器、液压泵、液压电动机等中。

Claims

1.一种推力轴承，其包括：具有第一滚道面的第一套圈；具有第二滚道面的第二套圈；滚动自如地配置在所述第一滚道面与所述第二滚道面之间的多个滚珠；和将所述滚珠等间隔保持在整个圆周方向上的保持架，其特征在于：

所述保持架由合成树脂制成，并且，保持架兜孔间隙(pocket clearance)为滚珠直径的2～5％。

2.如权利要求1所述的推力轴承，其特征在于：

所述保持架的合成树脂为聚酰胺。

3.如权利要求1或2所述的推力轴承，其特征在于：

所述保持架由注塑成形制造。