JP2008064282A

JP2008064282A - スラスト円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2008064282A
Application number: JP2006245545A
Authority: JP
Inventors: Yoritaka Omoto; 頼隆大本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】ハイドロスタティックトランスミッション（ＨＳＴ）の斜板とピストンとの間に組み込むのに適したスラスト軸受を提供することである。
【解決手段】ＨＳＴの入力側および出力側の斜板９、１０とピストン７、８との間に組み込むスラスト軸受の種類としてスラスト円すいころ軸受１１、１２を選び、かつそれぞれの各軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度θ_１およびθ_２を、斜板９、１０がピストン７、８の往復方向と直交する面となす角度からその１．２倍までの範囲に設定することにより、ピストン７、８からのスラスト荷重とラジアル荷重の両方を確実に支持することができ、十分なスラスト負荷容量も確保できるようにしたのである。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイドロスタティックトランスミッション用のスラスト軸受に関する。

比較的低速の工作機械の運転等に使用されるハイドロスタティックトランスミッション(以下、「ＨＳＴ」とも記す。) は、例えば本発明の実施形態である図１に示すように、入力側の油圧ポンプ１と出力側の油圧モータ２とからなり、油圧ポンプ１が入力軸３を駆動されると、吐出油を油圧モータ２に供給して油圧モータ２の出力軸４を回転させるものである。詳述すれば、油圧ポンプ１および油圧モータ２は、それぞれ入力軸３および出力軸４の外周に固定されたシリンダブロック５、６と、各シリンダブロック５、６内で往復運動する複数のピストン７、８と、各ピストン７、８を案内する可変斜板９および固定斜板１０とを備えており、入力軸３を回転させると、入力側のピストン７が旋回しながら可変斜板９に案内されて往復運動することにより吐出油が油圧モータ２に供給され、これに伴って出力側のピストン８が固定斜板１０に案内されて往復運動しながら旋回することにより出力軸４が回転するようになっている。

このようなＨＳＴでは、入力側および出力側の斜板とピストンとの間に、ピストンからのスラスト荷重を受けるスラストニードル軸受を組み込んでいることが多い。また、ＨＳＴ以外でも、斜板に案内されたピストンの往復運動により動力伝達を行う方式の機械装置においては、一般に、斜板とピストンとの間にスラストニードル軸受が組み込まれている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開２００３−６５２２６号公報特開２００４−３１６６４１号公報

図３は、ＨＳＴ入力側におけるスラストニードル軸受５１の組込状態の一例を示す。このスラストニードル軸受５１は、内輪（軸軌道盤）５２と外輪（ハウジング軌道盤）５３との間に保持器５４に保持された複数のころ５５を転動自在に配したもので、外輪５３が可変斜板５６の凹部５６ａの底面に固定され、内輪５２が入力軸５７と一体のシリンダブロック（図示省略）内で往復運動するピストン５８の先端と摺接している。

ところで、図３では、軸受５１の中心線方向とピストン５８の往復方向が一致している状態を示したが、通常は、可変斜板５６の傾きにより、軸受５１が角度をもってピストン５８と摺接し、スラスト荷重とともに若干のラジアル荷重も負荷される。このため、斜板５６の凹部５６ａの内側面に、内輪５２および保持器５４の外周側を覆うメタルブッシュ５９を圧入して、軸受５１に加わるラジアル荷重を受けるようにしている。

しかしながら、前記メタルブッシュ５９は軸受５１の内輪５２や保持器５４との滑りにより摩耗するため、その摩耗粉が軸受５１内部の潤滑油に混じって、内外輪５２、５３の軌道面の早期摩耗や表面起点型の剥離、保持器５４の早期摩耗等の不具合を発生させることがある。また、メタルブッシュ５９を斜板５６の凹部５６ａに圧入するには、凹部５６ａの内側面を精度よく仕上げておく必要があり、そのための研磨加工に手間がかかるという問題もある。

本発明の課題は、ハイドロスタティックトランスミッション（ＨＳＴ）の斜板とピストンとの間に組み込むのに適したスラスト軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明は、内輪と外輪のそれぞれのテーパ状の軌道面の間に複数の円すいころを転動自在に配したスラスト円すいころ軸受において、ハイドロスタティックトランスミッション（ＨＳＴ）の斜板とこの斜板に案内されて往復運動するピストンとの間に組み込まれ、前記各軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度が、前記斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度以上に設定された構成を採用した。

すなわち、ＨＳＴの斜板とピストンとの間に組み込むスラスト軸受の種類としてスラスト円すいころ軸受を選び、かつその内輪および外輪の軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度を、斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度以上に設定することにより、軸受がピストンから受けるスラスト荷重とラジアル荷重の両方を確実に支持できるようにしたのである。

また、上記の構成において、前記各軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度は、前記斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度の１．２倍以下に設定することが望ましい。この範囲を超えると、スラスト負荷容量の減少が無視できなくなってくるからである。

本発明のスラスト円すいころ軸受は、上述したように、内輪および外輪の軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度を、ＨＳＴの斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度以上に設定したものであるから、斜板とピストンの間に組み込んだときに、ピストンからのスラスト荷重とラジアル荷重の両方を確実に支持することができる。従って、この軸受を組み込んだＨＳＴは、従来のスラストニードル軸受を用いたものに比べて、メタルブッシュを組み込む必要がないので、その組み込みのための加工を省けるし、メタルブッシュの摩耗粉による早期破損のおそれもない。

以下、図１および図２に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態のスラスト円すいころ軸受１１、１２を組み込んだＨＳＴを示す。このＨＳＴは、前述したように、入力側の油圧ポンプ１と出力側の油圧モータ２とからなり、この油圧ポンプ１および油圧モータ２が、それぞれ入力軸３および出力軸４と、各軸３、４の外周に固定されたシリンダブロック５、６と、各シリンダブロック５、６内で往復運動する複数のピストン７、８と、各ピストン７、８を案内する可変斜板９および固定斜板１０とを備えている。そして、図示省略したエンジンまたは電動機で油圧ポンプ１の入力軸３を回転させると、その周りの入力側ピストン７が旋回しながら可変斜板９に案内されて往復運動することにより吐出油が油圧モータ２に供給され、これに伴って出力側のピストン８が固定斜板１０に案内されて往復運動しながら旋回することにより出力軸４が回転する。従って、可変斜板９を傾けることにより、吐出油の流れの方向や吐出量を変えて出力軸４の回転方向および速度を制御することができる。

ここで、可変斜板９が入力側ピストン７の往復方向と直交する面となす角度の最大値、および固定斜板１０が出力側ピストン８の往復方向と直交する面となす角度は、いずれも１５°となっている。そして、各斜板９、１０とピストン７、８との間には、それぞれスラスト円すいころ軸受１１、１２が組み込まれている。

図２に示すように、入力側のスラスト円すいころ軸受１１は、内輪（軸軌道盤）１３と外輪（ハウジング軌道盤）１４のそれぞれのテーパ状の軌道面の間に、保持器１５に保持された複数の円すいころ１６を転動自在に配したもので、その外輪１４が可変斜板９の凹部９ａの底面に固定され、内輪１３が入力軸３と一体のシリンダブロック５内で往復運動するピストン７の先端と摺接している。

また、図２では、軸受１１の中心線方向とピストン７の往復方向が一致している状態を示したが、通常は、可変斜板９の傾きにより、軸受１１が角度をもってピストン７と摺接し、スラスト荷重とともにラジアル荷重を負荷される。そして、その荷重の負荷域はピストン７が後退する半周部分のみで、残りの半周部分では非負荷域となるため、軸受１１全体としては常時偏荷重が作用する状態で使用されることになる。

ここで、前記内輪１３は、直接ピストン７から負荷を受けるため、外輪１４よりも軸方向の厚みを厚くして剛性を持たせ、軌道面のたわみ等を抑えてころ１６との接触面圧を低減するようになっている。また、内輪１３のピストン７との接触面は、ピストン７との摺動による摩耗や微小剥離への対策として、摩耗や表面損傷に強い特殊熱処理が施されている。なお、軸受潤滑油中に異物が多い場合は、外輪１４やころ１６にも同様の特殊熱処理が施される。

前記保持器１５は、軸受１１の負荷域を通過するころ１６と非負荷域を通過するころ１６の進み遅れによる干渉を受けるため、剛性の高い銅合金もみ抜きタイプまたは板厚の厚い鉄板タイプを採用している。また、各ころ１６は、クラウニングを施して偏荷重によるエッジ部の応力上昇を抑え、エッジ部の損傷を生じにくくしている。

そして、前記内輪１３および外輪１４のそれぞれ軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度θ_１およびθ_２は、１５〜１８°、すなわち可変斜板９がピストン７の往復方向と直交する面となす角度の最大値から最大値の１．２倍までの範囲に設定されている。

この入力側のスラスト円すいころ軸受１１は、上記の構成であり、内輪１３および外輪１４の軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度を、斜板９がピストン７の往復方向と直交する面となす角度からその１．２倍までの範囲に設定しているので、ピストン７からのスラスト荷重とラジアル荷重の両方を確実に支持することができるし、十分なスラスト負荷容量も確保できる。また、出力側スラスト円すいころ軸受１２については、詳細な説明は省略するが、入力側軸受１１と同一仕様であり、同様の作用効果を有している。

従って、これらのスラスト円すいころ軸受１１、１２を組み込んだＨＳＴは、従来のスラストニードル軸受を用いたものに比べて、メタルブッシュを組み込む必要がないので、その組み込みのための加工を省けるし、メタルブッシュの摩耗粉による早期破損のおそれもない。

実施形態のスラスト円すいころ軸受を組み込んだＨＳＴの正面断面図図１の入力側スラスト円すいころ軸受の組込状態の要部拡大断面図従来のスラスト円すいころ軸受のＨＳＴ組込状態の要部拡大断面図

符号の説明

１油圧ポンプ
２油圧モータ
３入力軸
４出力軸
５、６シリンダブロック
７、８ピストン
９、１０斜板
１１、１２スラスト円すいころ軸受
１３内輪
１４外輪
１５保持器
１６円すいころ

Claims

内輪と外輪のそれぞれのテーパ状の軌道面の間に複数の円すいころを転動自在に配したスラスト円すいころ軸受において、ハイドロスタティックトランスミッションの斜板とこの斜板に案内されて往復運動するピストンとの間に組み込まれ、前記各軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度が、前記斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度以上に設定されていることを特徴とするスラスト円すいころ軸受。
前記各軌道面が軸受中心線と直交する平面となす角度が、前記斜板がピストンの往復方向と直交する面となす角度の１．２倍以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト円すいころ軸受。