JP2005127342A

JP2005127342A - スラスト玉軸受

Info

Publication number: JP2005127342A
Application number: JP2003360282A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Suzuki; 伸幸鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】複合荷重条件下で使用されるスラスト玉軸受の保持器の組み付けやメンテナンスの際の作業性を低下させることなく、保持器寿命を延長することである。
【解決手段】スラスト玉軸受の保持器４を、周方向に隣り合う玉３どうしの間に１個ずつ配される金属製の間座５を、その内側部と外側部で、弾性樹脂製の環状の連結部材６、７により一体に結合したものとすることにより、軸受にラジアル荷重が負荷されて各玉３に公転速度差が生じたときに、保持器４が玉３から受ける周方向の力を連結部材６、７の弾性変形で吸収し、保持器４の玉３との摺接部に過大な応力が生じないようにして、保持器４の寿命を延長するとともに、組み付けやメンテナンスも従来の保持器と同様に容易に行えるようにしたのである。
【選択図】図２

Description

この発明は、アキシアル荷重とラジアル荷重とが同時に負荷される複合荷重条件のもとで使用されるスラスト玉軸受に関する。

スラスト玉軸受は、一般に、軌道溝を有する内側面どうしが対向するように配置される２つの軌道輪と、両軌道輪の軌道溝間に組み込まれる複数の玉と、各玉を転動自在に保持する保持器とから成り、本来、アキシアル荷重のみを支持するものである。しかし、用途によっては、アキシアル荷重とともにその１／１０以下程度のラジアル荷重が負荷される複合荷重条件のもとで使用されることがある。このような用途としては、例えば、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission ）内の油圧ポンプや油圧モータの揺動斜板の支持、トロイダル型無段変速機のパワーローラの支持等がある。

上記の用途に使用されるスラスト玉軸受では、ラジアル荷重が負荷されることにより、両軌道輪が半径方向に相対変位して、各玉の公転速度に差が生じるので、玉を１個ずつポケット孔に収納して保持している保持器が玉から大きな周方向の力を受ける。このため、保持器の玉との摺接部で過大な応力が発生して、摩耗が早期に大きく進展したり、亀裂等の損傷が生じたりしやすく、保持器寿命が短い問題がある。

これに対して、保持器を隣り合う玉どうしの間に１個ずつ配される複数の間座に分割することが提案されている（特許文献１参照。）。このように保持器を間座方式にすれば、ラジアル荷重の負荷により各玉に公転速度差が生じても、各間座が玉に押されて互いの間隔を変えるのみで大きな力を受けないため、保持器寿命の延長を図ることができる。

しかしながら、上述した間座方式の保持器では、各間座を周方向に変位自在かつ半径方向に変位不能となるように一つひとつ両軌道輪に係合させる必要があるため、組み付けやメンテナンスの際には、取り扱いが面倒で、従来に比べて作業にかなり手間がかかる。
特開２００１−５０３６０号公報（図１）

この発明の課題は、複合荷重条件下で使用されるスラスト玉軸受の保持器の組み付けやメンテナンスの際の作業性を低下させることなく、保持器寿命を延長することである。

上記の課題を解決するため、この発明は、スラスト玉軸受の保持器を分割せずにその周方向の剛性を低くすることにより、各玉に公転速度差が生じたときに、保持器が玉から受ける周方向の力を保持器の弾性変形で吸収して、保持器の玉との摺接部に過大な応力が生じないようにしたのである。

具体的には、軌道溝を有する内側面どうしが対向するように配置される２つの軌道輪と、両軌道輪の軌道溝間に組み込まれる複数の玉と、各玉を転動自在に保持する保持器とから成り、アキシアル荷重とラジアル荷重とが同時に負荷される複合荷重条件のもとで使用されるスラスト玉軸受において、前記保持器を、前記各玉の周方向に隣り合うものどうしの間に１個ずつ配される間座を、その内側部と外側部の少なくとも一方で、間座よりも剛性の低い環状の連結部材により一体に結合したものとしたのである。前記連結部材は、弾性樹脂で形成することが好ましい。

あるいは、前記保持器を、環状体の側面に、前記玉を１個ずつ収納するポケット孔を、それぞれ環状体内周側または外周側に開口させて形成したものとすることもできる。

また、前記保持器をその周方向の一箇所で切断することにより、保持器の周方向の剛性をさらに低くして、保持器に生じる応力をより小さくすることができる。

上記の構成において、前記両軌道輪の軌道溝の断面の曲率半径は、前記玉の半径の１．０２〜１．０８倍とすることが好ましい。すなわち、通常は玉の半径の１．１倍程度に設定されている軌道溝の断面の曲率半径は、小さくするほど両軌道輪の半径方向の相対変位量を減少させて玉の公転速度差を小さくし、保持器の応力の低減を図ることができ、しかも、本発明者等が実験結果から得た知見によれば、玉の半径の１．０２倍程度まで小さくして玉との接触幅を広くしても、動力伝達のロスが大きく増加することはない。

この発明は、スラスト玉軸受の保持器の周方向の剛性を低くして、保持器の玉との摺接部に生じる応力を小さくしたので、複合荷重条件下での保持器寿命を延長することができ、保持器の異常摩耗や破損に起因する軸受のトラブルを防止することができる。しかも、前述の間座方式のように保持器を分割していないので、保持器の組み付けやメンテナンスの際は、従来と同様に容易に作業を行える。

以下、図１乃至図４に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。このスラスト玉軸受は、ＨＳＴ内の油圧ポンプや油圧モータの揺動斜板支持用で、図１に示すように、軌道溝１ａ、２ａを有する内側面どうしが対向するように配置される２つの軌道輪１、２と、両軌道輪１、２の軌道溝１ａ、２ａ間に組み込まれる複数の玉３と、各玉３を転動自在に保持する保持器４とから成る。

前記両軌道輪１、２は、それぞれの軌道溝１ａ、２ａの断面形状が、玉３の半径の１．０５倍の曲率半径を有する円弧状に形成されており、従来よりも曲率半径がかなり小さいため、ラジアル荷重が負荷されたときの半径方向の相対変位量が小さく、各玉３の公転速度差の発生を抑えるようになっている。

なお、両軌道溝の曲率半径は、玉の半径の１．０５倍に限定されるものではなく、１．０２〜１．０８倍の範囲で設定すれば、従来と同程度の動力伝達効率を維持しつつ、両軌道輪の半径方向の相対変位量を減少させることができる。ここで、軌道溝の曲率半径を小さくしても動力伝達ロスが大きく増加しない理由は、玉と軌道輪の滑り摩擦に消費されるトルクが接触幅の広がりによって増加する分と、玉と保持器の滑り摩擦に消費されるトルクが玉の公転速度差の減少に伴って減少する分とがほぼ相殺されるためと考えられる。

前記保持器４は、図２に示すように、周方向に隣り合う玉３どうしの間に１個ずつ配される間座５を、その内側部と外側部で、環状の連結部材６、７により一体に結合したものである。各間座５は、前後の玉３との摺接部の平面形状が玉３表面に沿う凹状に形成されており、各玉３を互いに接触しないように隔離している。また、各間座５の玉３との摺接部の縦断面形状は、図３（ａ）に示すように、玉３表面に沿う凹状（玉３と対向する面が凹球面状）となっているが、図３（ｂ）に示すように、直線状（玉３との対向面が凹円弧状）としてもよい。

前記各間座５は含油金属で、両側の連結部材６、７は弾性樹脂でそれぞれ形成されており、各間座５と両連結部材６、７との接合は、接着剤による接着や、超音波溶着あるいはレーザ溶着等によって行われている。

すなわち、この保持器４は、連結部材６、７の方が間座５よりも剛性が低く、間座５が周方向の力を受けても、主として連結部材６、７の間座５と接着されていない部位が弾性変形するようになっている。

このスラスト玉軸受は、上記の構成であり、アキシアル荷重とともにラジアル荷重が負荷される場合でも、両軌道輪１、２の半径方向の相対変位量が従来の軸受よりも少なく、各玉３の公転速度差が小さいうえ、保持器４が玉３から受ける周方向の力を保持器４の連結部材６、７の弾性変形により吸収することができるので、保持器４の玉３との摺接部に過大な応力が生じることがない。従って、保持器４の異常摩耗や破損が生じにくく、保持器寿命が長い。また、玉３と軌道溝１ａ、２ａとの接触幅が広く、接触面圧が低いので、軌道輪１、２の寿命も長い。さらに、保持器４は、一体構造なので、組み付けやメンテナンスの際も従来の保持器と同様に取り扱うことができる。

上述した実施形態では、保持器の各間座を、その内側部と外側部の両方で結合したが、内側部と外側部のいずれか一方で結合するようにしてもよい。

また、保持器の材質は、実施形態のように各間座には摺動性に優れた金属を、連結部材には弾性樹脂を採用することが好ましいが、連結部材の剛性が間座よりも低ければ、他の材質の組み合わせであってもよい。従って、例えば、連結部材を従来の保持器の内外周の環状部よりも小断面とすれば、間座と連結部材とを同じ弾性樹脂で一体成形することもできる。

図４は、第２の実施形態の保持器８を示す。この保持器８は、金属製の環状体８ａの側面に、玉３を１個ずつ収納するポケット孔８ｂを、それぞれ環状体８ａ内周側に開口させて周方向に等間隔で形成したものである。なお、環状体８ａの材質は、合成樹脂としてもよい。また、各ポケット孔８ｂは、環状体８ａ内周側を塞ぎ、環状体８ａ外周側に開口するようにしてもよい。この実施形態の保持器８以外の構成は、第１の実施形態と同じである。

この実施形態のスラスト玉軸受においても、第１の実施形態と同様に、保持器８を分割せずにその周方向の剛性を低くすることにより、ラジアル荷重が負荷されたときに保持器８が玉３から受ける力を保持器８の弾性変形で吸収して、保持器８の玉３との摺接部に過大な応力が生じないようにしたので、保持器寿命が長く、保持器８の組み付けやメンテナンスも容易である。

上述した各実施形態では、保持器を一体構造の環状体としたが、その周方向の一箇所を切断してもよい。これにより、保持器の扱いやすさを損なわずに周方向の剛性をさらに低くして、保持器に生じる応力をより小さくすることができ、保持器寿命をさらに延長することができる。

なお、この発明は、実施形態のようなＨＳＴ内の揺動斜板支持用軸受だけでなく、アキシアル荷重とラジアル荷重とが同時に負荷される複合荷重条件のもとで使用されるスラスト玉軸受に広く適用することができる。

第１の実施形態のスラスト玉軸受の縦断正面図図１のスラスト玉軸受の保持器の平面図ａは図２の保持器のIII −III 線に沿った縦断面図、ｂはａに対応して図２の保持器の変形例を示す縦断面図第２の実施形態のスラスト玉軸受の保持器の平面図

符号の説明

１、２軌道輪
１ａ、２ａ軌道溝
３玉
４保持器
５間座
６、７連結部材
８保持器
８ａ環状体
８ｂポケット孔

Claims

軌道溝を有する内側面どうしが対向するように配置される２つの軌道輪と、両軌道輪の軌道溝間に組み込まれる複数の玉と、各玉を転動自在に保持する保持器とから成り、アキシアル荷重とラジアル荷重とが同時に負荷される複合荷重条件のもとで使用されるスラスト玉軸受において、前記保持器が、前記各玉の周方向に隣り合うものどうしの間に１個ずつ配される間座を、その内側部と外側部の少なくとも一方で、間座よりも剛性の低い環状の連結部材により一体に結合したものであることを特徴とするスラスト玉軸受。
前記連結部材が弾性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト玉軸受。
軌道溝を有する内側面どうしが対向するように配置される２つの軌道輪と、両軌道輪の軌道溝間に組み込まれる複数の玉と、各玉を転動自在に保持する保持器とから成り、アキシアル荷重とラジアル荷重とが同時に負荷される複合荷重条件のもとで使用されるスラスト玉軸受において、前記保持器が、環状体の側面に、前記玉を１個ずつ収納するポケット孔を、それぞれ環状体内周側または外周側に開口させて形成したものであることを特徴とするスラスト玉軸受。
前記保持器が、その周方向の一箇所で切断されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
前記両軌道輪の軌道溝の断面の曲率半径を、前記玉の半径の１．０２〜１．０８倍としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスラスト玉軸受。