DE212012000168U1

DE212012000168U1 - Schublager

Info

Publication number: DE212012000168U1
Application number: DE212012000168.9U
Authority: DE
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2014-04-04
Anticipated expiration: 2022-01-27
Also published as: JP2013064495A; WO2013031249A1; US20130114921A1; CN202971585U; US8870465B2

Abstract

Schublager, das umfasst: einen ersten Laufring mit einer ersten Laufringoberfläche; einen zweiten Laufring mit einer zweiten Laufringoberfläche; mehrere Kugeln, die zwischen der ersten Laufringoberfläche und der zweiten Laufringoberfläche in einer rollfähigen Weise angeordnet sind; und einen Halter, der die Kugeln in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung hält, wobei der Halter aus einem synthetischen Harz besteht und ein Vertiefungsintervall 2 bis 5% eines Durchmessers der Kugeln ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schublager, das in stufenlosen Hydraulikgetrieben, Hydraulikpumpen, Hydraulikmotoren und dergleichen verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
In stufenlosen Hydraulikgetrieben, Hydraulikpumpen, Hydraulikmotoren und dergleichen ist ein Schublager als Lager eingebaut. In landwirtschaftlichen Maschinen, wie z. B. Mähdreschertraktoren, Reisanbaumaschinen und Rasenmähern, gibt es einen Wandel von einem Zahnradgetriebetyp zum stufenlosen Hydraulikgetriebe. In einem solchen stufenlosen Hydraulikgetriebe wird ein Schublager in einem Abschnitt verwendet, der den Druck des Kolbens empfängt, wenn die Drehkraft einer Welle in einen Hydraulikdruck umgewandelt wird oder wenn ein Hydraulikdruck in die Drehkraft der Welle umgewandelt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
LITERATUR DES STANDES DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: JP-A-2003-194183

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In dem Schublager gab es, obwohl ein Halter, der aus Eisen besteht, umfangreich verwendet wurde, wenn eine exzentrische Last wie z. B. ein Schublager für ein stufenloses Hydraulikgetriebe angewendet wurde, einige Fälle, bei denen ein Schlag auf eine Vertiefungsoberfläche aufgrund einer Verzögerung und eines Vorschubs einer Kugel aufgebracht wurde, und der Halter beschädigt wird.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts dieser Umstände gemacht worden, wobei es eine Aufgabe von ihr ist, ein Schublager zu schaffen, das die Beschädigung an einem Halter verhindert und eine lange Lebensdauer besitzt.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Schublager wie nachstehend beschrieben.

(1) Ein Schublager, das einen ersten Laufring mit einer ersten Laufringoberfläche, einen zweiten Laufring mit einer zweiten Laufringoberfläche, mehrere Kugeln, die zwischen der ersten Laufringoberfläche und der zweiten Laufringoberfläche in einer rollfähigen Weise angeordnet sind, und einen Halter, der die Kugeln in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung hält, umfasst, wobei der Halter aus einem synthetischen Harz besteht und ein Vertiefungsintervall 2 bis 5% eines Durchmessers der Kugeln beträgt.
(2) In dem in (1) beschriebenen Schublager kann der Halter eine Glasfaser in einem Verhältnis von 20 bis 40 Massen enthalten.
(3) In dem in (2) beschriebenen Schublager kann die Glasfaser einen heteromorphen Querschnitt aufweisen.
(4) In dem in irgendeinem von (1) bis (3) beschriebenen Schublager kann das synthetische Harz des Halters Polyamid sein.
(5) In dem in irgendeinem von (1) bis (4) beschriebenen Schublager kann das synthetische Harz des Halters ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 13000 bis 30000 aufweisen.
(6) In dem in (5) beschriebenen Schublager kann der Halter durch Spritzgießen ausgebildet werden.

VORTEIL DER ERFINDUNG
Gemäß dem Schublager der vorliegenden Erfindung ist es, da der Halter aus einem synthetischen Harz, vorzugsweise einem synthetischen Harz, das eine Glasfaser enthält, besteht und einen spezifischen Vertiefungsintervallbetrag aufweist, möglich, einen Stoß am Halter aufgrund einer Verzögerung und eines Vorschubs einer Kugel effektiv zu absorbieren, weshalb die Lebensdauer verlängert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines stufenlosen Hydraulikgetriebes darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Schublagers darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Halters darstellt.
4 ist eine Draufsicht von 2.
5 ist ein Graph, der ein Ergebnis des Tests 2 darstellt.
6 ist ein Graph, der ein Ergebnis des Tests 3 darstellt.
ARTEN FÜR DIE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird ein Schublager der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf ein Beispiel eines stufenlosen Hydraulikgetriebes beschrieben.
Obwohl 1 eine Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel eines stufenlosen Hydraulikgetriebes darstellt, umfasst ein stufenloses Hydraulikgetriebe 30 eine Pumpe 32 mit variabler Kapazität, die eine Drehantriebskraft, die von einer nicht dargestellten Kraftmaschine auf eine Eingangswelle 31 übertragen wird, in einen Hydraulikdruck umwandelt, und einen Motor 41 mit variabler Kapazität, der den Hydraulikdruck in die Drehantriebskraft zurückführt und die Drehantriebskraft auf eine Ausgangswelle 40 überträgt, die Drehantriebskraft, die auf die Eingangswelle 31 übertragen wird, kontinuierlich in eine Antriebskraft einer Vorwärtsbewegungsseite und einer Rückwärtsbewegungsseite ändert und die Antriebskraft von der Ausgangswelle 40 ausgibt oder deren Ausgabe anhält.
Die Pumpe 32 mit variabler Kapazität umfasst einen Zylinderblock 33, der einteilig mit der Eingangswelle 31 gedreht wird, Nasenkolben 35, die an mehreren Stellen in Umfangsrichtung des Zylinderblocks 33 angeordnet sind und sich in einer Kolbenkammer 34 hin und her bewegen, und eine Nockenscheibe 37, die entlang einer Führungsoberfläche eines Führungsblocks 36 gedreht wird. Die Pumpe 32 mit variabler Kapazität ändert einen Hin- und Herbewegungshub des Nasenkolbens 35 durch einen Drehvorgang der Nockenscheibe 37 und ändert eine Ölmenge, die aus der Kolbenkammer 34 ausgelassen wird. Ein Schublager 10 ist in der Nockenscheibe 37 in einer Position angeordnet, in der es mit einem Vorderendabschnitt des Nasenkolbens 35 in Kontakt gelangt, und das Schublager 10 wird zusammen mit der Nockenscheibe 37 gedreht.
Wie in 2 dargestellt, umfasst das Schublager 10 einen ersten Laufring 12, der mit einem Vorderendabschnitt des Nasenkolbens 35 in der Endoberfläche 21 der Außenseite des Lagers in Kontakt kommt und eine erste Laufringoberfläche 11 aufweist, einen zweiten Laufring 14, der an der Nockenscheibe 37 befestigt ist und eine zweite Laufringoberfläche 13 aufweist, und mehrere Kugeln 15, die zwischen der ersten Laufringoberfläche 11 und der zweiten Laufringoberfläche 13 in einer frei rollfähigen Weise angeordnet sind. Ferner umfasst das Schublager 10 einen Halter 16, der die mehreren Kugeln 15 in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung hält.
In der vorliegenden Erfindung besteht der Halter 16 aus einem synthetischen Harz. Obwohl das synthetische Harz nicht begrenzt ist, werden vorzugsweise, wenn die Wärmebeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit oder dergleichen betrachtet werden, ein Polyamid wie z. B. ein aromatisches Polyamid, ein Polyamid 46 oder ein Polyamid 66 verwendet. Ein aromatisches Polyamid weist einen hohen Schmelzpunkt und eine hohe Festigkeit auf und kann bei einer hohen Temperatur von 130 bis 150°C verwendet werden. Ferner weist das Polyamid 46 auch eine Wärmebeständigkeit von 120 bis 140°C auf und das Harz selbst weist eine hohe Schlagfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. Obwohl das Polyamid 66 eine Wärmebeständigkeit von 100 bis 120°C aufweist, sind ferner das Gleichgewicht der Schlagfestigkeit, der Ermüdungsbeständigkeit und dergleichen günstig und die Materialkosten sind auch niedrig.
Ferner enthält der Halter 16 vorzugsweise eine Glasfaser zur Verstärkung. Obwohl eine Glasfaser mit einem kreisförmigen Querschnitt auch verwendet werden kann, kann der Querschnitt vorzugsweise heteromorphe Formen sein, wie z. B. eine elliptische Form, eine längliche Form oder eine Augenbrauenform. Die Glasfaser mit dem heteromorphen Querschnitt knickt weniger wahrscheinlich im Vergleich zur Glasfaser mit dem kreisförmigen Querschnitt, wird mit dem Harz verknetet und im Harz in einem mehr längsgerichteten Zustand im Vergleich zur Glasfaser mit dem kreisförmigen Querschnitt zum Zeitpunkt des Spritzgießens dispergiert. Aus diesen Gründen ist im Vergleich zum gleichen Inhalt der Verstärkungseffekt höher als bei der Glasfaser mit dem kreisförmigen Querschnitt. Da die Glasfaser mit dem heteromorphen Querschnitt so orientiert ist, dass sie eine Oberfläche parallel zu einer Oberfläche des Halters während des Formens bildet, kann außerdem eine Last von der Oberfläche aufgenommen werden und die Lastbeständigkeit ist ausgezeichnet. Ferner wird ein geringfügiger Verstärkungseffekt in einer radialen Richtung gezeigt und der Verstärkungseffekt wird verbessert. Da eine kleine Differenz der Maßänderung besteht, tritt außerdem ein Schrumpfungshohlraum wahrscheinlich nicht auf.
Ein heteromorphes Verhältnis (ein Verhältnis eines Abschnitts mit langem Durchmesser zu einem Abschnitt mit kurzem Durchmesser) der Glasfaser mit dem heteromorphen Abschnitt ist vorzugsweise 1,5 bis 5 und bevorzugter 2 bis 4. Wenn das heteromorphe Verhältnis geringer ist als 1,5, ist ein Effekt einer Verbesserung der mechanischen Festigkeit oder dergleichen klein, und wenn das heteromorphe Verhältnis 5 überschreitet, ist die Glasfaser zu flach und es ist schwierig, die Glasfaser stabil herzustellen. Ferner ist der Abschnitt mit kurzem Durchmesser vorzugsweise 5 bis 12 μm. Wenn der Abschnitt mit kurzem Durchmesser geringer ist als 5 μm, ist es, da der Bruch und die Beschädigung auftreten, wenn die Glasfaser so hergestellt wird, dass sie übermäßig dünn ist, schwierig, eine stabile Qualität mit geringen Kosten sicherzustellen, und der Nutzen ist gering. Wenn der Abschnitt mit kurzem Durchmesser 12 μm überschreitet, ist unterdessen die Faser in Anbetracht des heteromorphen Verhältnisses zu dick, die Dispersionseigenschaften im Harz werden verschlechtert und eine Festigkeitsabweichung kann im Harzabschnitt auftreten.
Wenn die Glasfaser mit dem kreisförmigen Querschnitt verwendet wird, ist es, da eine große Anzahl von Fasern in derselben Kombinationsmenge vorhanden ist, bevorzugt, eine Glasfaser mit dünnem Durchmesser zu verwenden. In einem allgemeinen Halter, der aus einem synthetischen Harz besteht, ist der mittlere Faserdurchmesser etwa 10 bis 13 μm, aber es ist bevorzugt, einen mittleren Faserdurchmesser von 6 bis 8 μm zu verwenden.
Als vorstehend erwähnte Glasfaser ist es bevorzugt, eine Glasfaser zu verwenden, die einer Oberflächenbehandlung durch ein Silankopplungsmittel mit einer Epoxidgruppe oder einer Aminogruppe in einem Stückende oder ein Leimungsmittel auf Epoxidbasis, Urethanbasis, Acrylbasis oder dergleichen unterzogen wurde.
Der Gehalt der Glasfaser ist vorzugsweise 20 bis 40 Massen-% einer Gesamtmenge des Halters und bevorzugter 25 bis 35 Massen-%. Wenn der Gehalt der Glasfaser geringer ist als 20 Massen-%, ist der Verstärkungseffekt unzureichend. Unterdessen nimmt die Fluidität ab, wenn der Gehalt der Glasfaser zunimmt, und dies ist für das Spritzgießen nicht geeignet. Ferner gilt, je höher der Gehalt der Glasfaser ist, desto schwieriger wird der Halter 16 gebogen, und es ist schwierig, die Kugel 15 einzubauen, wenn das Lager montiert wird. In Anbetracht dessen ist eine Obergrenze des Gehalts der Glasfaser vorzugsweise 40 Massen-% und bevorzugter 35 Massen-%.
Ferner ist es bevorzugt, ein Molekulargewicht des vorstehend erwähnten Harzes auf einen Bereich einzustellen, der Fluidität zeigt, in dem das Spritzgießen in einem Zustand durchgeführt werden kann, in dem es eine spezifische Menge an Glasfaser in Anbetracht des Spritzgießens enthält. Insbesondere ist das Molekulargewicht vorzugsweise 13000 bis 30000 in einem zahlenmittleren Molekulargewicht und ferner, wenn die mechanische Festigkeit wie z. B. Schlagfestigkeit betrachtet wird, ist das Molekulargewicht bevorzugter 18000 bis 26000 im zahlenmittleren Molekulargewicht. Wenn das zahlenmittlere Molekulargewicht geringer ist als 13000, ist das Molekulargewicht zu niedrig, die mechanische Festigkeit ist niedrig und der Nutzen ist gering. Wenn dagegen das zahlenmittlere Molekulargewicht 30000 überschreitet, ist die Schmelzviskosität eines Zustandes, in dem die Glasfaser in einer normalen Menge enthalten ist, zu hoch und es ist schwierig, die Glasfaser durch das Spritzgießen genau herzustellen.
In der vorstehend erwähnten Harzzusammensetzung ist es, obwohl es möglich ist, verschiedene Additive nach Bedarf zuzugeben, möglich, die Additive zu einem allgemeinen Halter aus synthetischem Harz zuzugeben.
Ferner ist es möglich, einen Teil der Glasfaser durch eine Kohlenstofffaser zu ersetzen. Als Kohlenstofffaser wird beispielsweise eine Kohlenstofffaser auf Pechbasis oder auf PAN-Basis übernommen. Außerdem ist es auch möglich, einen Teil der Glasfaser durch ein whiskerförmiges Verstärkungsmaterial wie z. B. einen Kaliumtitanat-Whisker und einen Borsäurealuminium-Whisker zu ersetzen.
Obwohl keine Grenze in der Form des Halters 16 besteht, können beispielsweise die in 3 und 4 dargestellten Formen verwendet werden. Ferner ist 3 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand mit entfernter Kugel 15 von 2 darstellt, und 4 ist eine Draufsicht von 2. Wie dargestellt sind im Halter 16 mehrere Vertiefungen 17 in einem ringförmigen Basisabschnitt 16a und Klauenabschnitte 16b, die vom Basisabschnitt 16a an mehreren Stellen (vier Stellen in gleichen Intervallen in einem Beispiel der Zeichnungen) um die Vertiefung 17 nach außen vorstehen, ausgebildet. Ferner wird eine Oberfläche 16c des Klauenabschnitts 16b einer Vertiefungsseite im Wesentlichen vertikal elastisch verformt, um die Kugel 15 während der Montage leicht einzusetzen.
Das Vertiefungsintervall des Halters 16 ist jedoch auf 2 bis 5% des Durchmessers der Kugel 15 gesetzt. Das heißt, wie in 4 dargestellt, ist ein Intervall zwischen der Oberfläche 15a der Kugel 15 und der Vertiefungsoberfläche 17a der Vertiefung 17 auf 2 bis 5% des Durchmessers der Kugel 15 gesetzt. Durch Festlegen des Vertiefungsintervalls ist es möglich, eine Beschädigung am Halter 16 effektiv zu verhindern. Der Bewegungsabstand der Kugel 15 nimmt zu, wenn das Vertiefungsintervall zunimmt, und der Schlag auf die Vertiefungsoberfläche 17a wird auch erhöht. Gleichzeitig wird, wenn das Intervall zwischen den Vertiefungen verschmälert wird, der Stützenabschnitt zwischen den Vertiefungen dünner und die Festigkeit wird verringert. Aus diesem Grund wird eine Obergrenze des Vertiefungsintervalls zum Durchmesser der Kugel 15 auf 5% und bevorzugter 4% gesetzt. Wenn das Vertiefungsintervall auf weniger als 2% des Durchmessers der Kugel 15 gesetzt wird, wird ferner ein Lastmaximalwert für den Halter 16 erhöht, was einen Festigkeitsabfall verursacht, und folglich ist der Wert nicht geeignet.
Obwohl das Druckkugellager vorstehend als Beispiel im Hinblick auf das Schublager der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist es ferner möglich, eine Rolle oder eine Kegelrolle als Rollelement zu verwenden.
Obwohl die vorliegende Erfindung nachstehend unter Verwendung eines Beispiels beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung dadurch nicht begrenzt.
(Test 1)
Ein Haltbarkeitstest wurde unter einer Momentlastbedingung, die die Verzögerung und den Vorschub der Kugel annimmt, unter Verwendung eines Eisenhalters und eines Halters, der aus einem synthetischen Harz bestand, in dem eine Glasfaser (ein Leimungsmittel-Behandlungsprodukt, ein augenbrauenförmiger Querschnitt) mit dem Polyamid 66 mit 25 Massen-% vermischt war, durchgeführt. Das von NSK Ltd. hergestellte Lager ”6204” wurde als Testlager verwendet und Turbinenöl wurde als Schmiermittel verwendet. Ferner war das Vertiefungsintervall des Halters, der aus synthetischem Harz bestand, 3% des Kugeldurchmessers. Als Testbedingungen war die Anzahl von Umdrehungen 2000 min^–1, die Momentlast war 73,5 N·m und eine Atmosphärentemperatur war 40°C oder 100°C. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der aus Eisen bestehende Halter innerhalb von 20 Stunden beschädigt wurde, wurde als Ergebnis der aus einem synthetischen Harz bestehende Halter nicht beschädigt, selbst wenn er 20 Stunden überschritt.
(Test 2)
Ein Teststück wurde hergestellt, das nur aus dem Polyamid 66, einer Harzzusammensetzung, in der dieselbe Glasfaser mit dem Polyamid 66 mit 20 Massen-% vermischt war, und einer Harzzusammensetzung, in der dieselbe Glasfaser mit dem Polyamid 66 mit 30 Massen-% vermischt war, ausgebildet war, und eine Biegeermüdungskurve wurde auf der Basis von ASTM D 671 erzeugt. Als Messatmosphäre war die Temperatur 23°C, die Feuchtigkeit war 85% RH und die Zykluszahl war 1800 min^–1. Das Ergebnis ist in 5 dargestellt. Ferner ist eine vertikale Achse S in 5 die Belastungsamplitude und eine horizontale Achse N ist eine Anzahl von Wiederholungen bis zum Bruch. Obwohl die Wiederholungsbelastung mit einer Erhöhung des Inhalts der Glasfaser erhöht ist, wie dargestellt, ist es, da die Belastungsamplitude ungefähr 5 × 10² kgf/cm² im Halter eines allgemeinen Schublagers für ein stufenloses Hydraulikgetriebe ist, verständlich, dass der Gehalt der Glasfaser 20 Massen-% oder mehr sein kann.
(Test 3)
Mehrere Halter, die aus synthetischem Harz bestanden, bei denen dieselbe Glasfaser mit dem Polyamid 66 mit 30 Massen-% vermischt war, mit verschiedenen (Vertiefungsintervall/Kugeldurchmesser)-Verhältnisen wurden hergestellt.
Überdies wurde der Lastmaximalwert der jeweiligen Halter gemessen. Das Ergebnis davon ist in 6 dargestellt, und obwohl der Lastmaximalwert abnimmt, wenn das Vertiefungsintervall zunimmt, ist der Wert ein Minimum, wenn das (Vertiefungsintervall/Kugeldurchmesser)-Verhältnis 2% ist, und die Glasfaser ist fast gesättigt oder steigt geringfügig an, wenn das (Vertiefungsintervall/Kugeldurchmesser)-Verhältnis größer ist als 2%. Daraus ist verständlich, dass der minimale Wert des (Vertiefungsintervall/Kugeldurchmesser)-Verhältnisses 2% sein kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen oder mit Bezug auf eine spezifische Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hinzugefügt werden können, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung enthält den Gegenstand der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-186369 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 29. August 2011, die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das Schublager der vorliegenden Erfindung wird auf stufenlose Hydraulikgetriebe, Hydraulikpumpen, Hydraulikmotoren oder dergleichen angewendet.
Bezugszeichenliste

10: Schublager
12: erster Laufring
14: zweiter Laufring
15: Kugel
16: Halter
16a: Basisabschnitt
16b: Klauenabschnitt
17: Vertiefung
30: stufenloses Hydraulikgetriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-186369 [0036]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D 671 [0032]

Claims

Schublager, das umfasst: einen ersten Laufring mit einer ersten Laufringoberfläche; einen zweiten Laufring mit einer zweiten Laufringoberfläche; mehrere Kugeln, die zwischen der ersten Laufringoberfläche und der zweiten Laufringoberfläche in einer rollfähigen Weise angeordnet sind; und einen Halter, der die Kugeln in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung hält, wobei der Halter aus einem synthetischen Harz besteht und ein Vertiefungsintervall 2 bis 5% eines Durchmessers der Kugeln ist.
Schublager nach Anspruch 1, wobei der Halter eine Glasfaser in einem Verhältnis von 20 bis 40 Massen-% enthält.
Schublager nach Anspruch 2, wobei die Glasfaser einen heteromorphen Querschnitt aufweist.
Schublager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das synthetische Harz des Halters Polyamid ist.
Schublager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das synthetische Harz des Halters ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 13000 bis 30000 aufweist.
Schublager nach Anspruch 5, wobei der Halter durch Spritzgießen hergestellt wird.