JP2012180884A - Rotation supporting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、各種機械装置の回転支持部を構成する回転支持装置の改良に関し、転がり軸受の軌道輪が、この軌道輪と共に回転すべき部材、或いはこの軌道輪と共に静止したままとなるべき部材に対し相対回転する現象である、クリープを効果的に防止できる構造を低コストで実現するものである。例えば、自動車のトランスミッションの回転部分に加わるスラスト荷重を支承する為、この回転部分に組み付けた状態で利用するスラストころ軸受(スラストニードル軸受を含む)を構成するスラスト軌道輪が、ハウジングや歯車に対し相対回転するのを防止する為に好適な発明である。 The present invention relates to an improvement of a rotation support device that constitutes a rotation support portion of various mechanical devices. The bearing ring of a rolling bearing is a member to be rotated together with the race ring, or a member that should remain stationary with the race ring. A structure capable of effectively preventing creep, which is a phenomenon of relative rotation, is realized at low cost. For example, in order to support the thrust load applied to the rotating part of the transmission of an automobile, the thrust bearing ring constituting the thrust roller bearing (including the thrust needle bearing) used in the state assembled to the rotating part is This is a preferred invention for preventing relative rotation.
トランスミッション等の回転部分には、例えば特許文献1〜3に記載されている様なスラストころ軸受を装着して、回転軸等に加わるスラスト荷重を支承する様にしている。図6〜7は、従来から広く知られているスラストころ軸受1の1例を示している。このスラストころ軸受1は、放射方向に配列された複数のころ2と、これら各ころ2を保持する保持器3と、これら各ころ2を両側から挟持する1対のスラストレース4、5とから成る。この保持器3は、前記各ころ2と同数のポケット6を、放射状に配列して成る。これら各ころ2は、これら各ポケット6内に保持された状態で、それぞれの転動面とこれら各ポケット6の開口縁部との係合に基づいて、これら各ポケット6からの脱落を防止されている。
For example, a thrust roller bearing as described in
又、前記各スラストレース4、5は、それぞれが軸受鋼或いは肌焼鋼等の、十分な硬度を有する硬質金属板により円輪状に造られており、内周縁又は外周縁に短円筒状のフランジ7、8を形成している。そして、このうちの径方向内側に配置したフランジ7の先端部複数箇所を径方向外方に、径方向外側に配置したフランジ8の先端部複数箇所を径方向内方に、それぞれ折り曲げる事により、係止突部9、10としている。そして、これら各係止突部9、10と前記保持器3の内周縁或いは外周縁とを互いに係合させて、前記スラストころ軸受1の構成部品同士を互いに不離に結合している。更に、前記径方向外側に配置したフランジ8の先端部複数箇所を径方向外側に曲げ形成して、逆組み防止突起11、11を形成している。
Each of the thrust traces 4 and 5 is made of a hard metal plate having sufficient hardness, such as bearing steel or case-hardened steel, and has a short cylindrical flange on the inner or outer periphery. 7 and 8 are formed. And, by bending the distal end portions of the
上述の様なスラストころ軸受1は、例えば前記スラストレース5を、ケーシング12に形成した円形の保持凹部13に内嵌した状態で、スラスト荷重が発生する回転部分に装着する。この状態で前記スラストレース5の軸方向両側面のうち、前記ころ2の転動面が当接しているスラスト軌道面とは反対側側面(図6の右側面)は、前記保持凹部13の奥面14に当接し、他方のスラストレース4の軸方向両側面のうち、前記ころ2の転動面が当接しているスラスト軌道面と反対側側面(図6の左側面)は、相手部材15の端面16に当接する。この結果、この相手部材15が前記ケーシング12に対し回転自在に支持されると共に、これら両部材12、15同士の間に作用するスラスト荷重が支承される。
The thrust roller bearing 1 as described above is mounted, for example, on the rotating portion where the thrust load is generated in a state where the
又、例えばハウジングの内側に回転軸を、この回転軸に加わるラジアルを支承しつつ回転自在に支持する為に、ラジアル転がり軸受が、広く使用されている。ラジアル転がり軸受は、例えば後述する本発明の実施の形態の第2例を表した示す図5に示す様に、内輪17の外周面に設けた内輪軌道18と、外輪19の内周面に設けた外輪軌道20との間に、複数個の転動体(玉)21、21を、保持器22により保持した状態で転動自在に設けて成る。この様なラジアル転がり軸受23は、例えば前記外輪19をハウジングに内嵌固定し、前記内輪17を回転軸に外嵌固定する事により、この回転軸をこのハウジングの内径側に回転自在に支持する。
Further, for example, a radial rolling bearing is widely used in order to rotatably support a rotating shaft inside a housing while supporting a radial applied to the rotating shaft. The radial rolling bearing is provided on an
前述の様なスラストころ軸受1を組み込んだ回転支持装置にしても、上述の様なラジアル転がり軸受23を組み込んだ回転支持装置にしても、耐久性を確保する為には、転がり軸受(スラストころ軸受1、ラジアル転がり軸受23)を構成する軌道輪(スラストレース4、5、内輪17、外輪19)が、この軌道輪を支持した相手部材に対しずれ動かない(相対回転しない)様にする必要がある。即ち、前記回転支持装置の運転時には、前記転がり軸受の回転抵抗(動トルク)や、前記軌道輪の弾性変形に基づいて、この軌道輪を前記相手部材に対し回転させる(クリープさせる)方向の力が加わる。このうちの動トルクに基づいて加わる力は周知であるし、軌道輪の弾性変形に基づいて加わる力に就いても、例えば特許文献4等に記載されていて、従来から知られている。
Even if it is a rotation support device incorporating the thrust roller bearing 1 as described above or a rotation support device incorporating the radial rolling bearing 23 as described above, in order to ensure durability, a rolling bearing (thrust roller) is required. The bearing rings (thrust traces 4, 5, inner ring 17, outer ring 19) constituting the
何れにしても、前記軌道輪が前記相手部材に対して相対回転する、クリープが発生すると、これら軌道輪と相手部材との当接部が磨耗する。一般的には、この軌道輪は、高炭素クロム軸受鋼、肌焼鋼、高速度鋼等の、鉄系の硬質金属製である。これに対して前記相手部材は、高速度鋼等の硬質金属の場合もあるが、一般的には、中炭素鋼、アルミニウム系合金の如き軽金属等、前記軌道輪を構成する金属材料よりも軟質の金属製である。この為、前記クリープが発生すると、前記相手部材のうちで、前記軌道輪と接触している部分が磨耗する。この結果、長期間に亙る使用に伴って、前記転がり軸受を組み込んだ回転支持部にがたつきを生じたり、発生した摩耗粉がこの転がり軸受の内部等、他の部分の磨耗を促進する等の問題を生じる可能性がある。 In any case, when creep occurs as the bearing ring rotates relative to the mating member, the contact portion between the bearing ring and the mating member wears. Generally, this bearing ring is made of an iron-based hard metal such as high carbon chromium bearing steel, case-hardened steel, or high speed steel. On the other hand, the mating member may be a hard metal such as high-speed steel, but is generally softer than the metal material constituting the bearing ring, such as a light metal such as medium carbon steel or an aluminum alloy. Made of metal. For this reason, when the creep occurs, a portion of the mating member that is in contact with the race is worn. As a result, with use over a long period of time, the rotation support part incorporating the rolling bearing becomes rattled, or the generated wear powder promotes wear of other parts such as the inside of the rolling bearing. May cause problems.
この様な問題を引き起こすクリープの発生を防止する為の対策として、前記特許文献4には、スラストころ軸受を構成するスラストレースの厚さを所定値以上確保する事が記載されている。例えば、一般的なカーエアコン用コンプレッサの回転支持部の場合には、前記スラストレースの厚さを確保する事で、このスラストレースが相手部材に対しクリープする事を防止できる。但し、近年に於ける、カーエアコン用コンプレッサ等の各種回転機械装置の小型・軽量化により、スラストころ軸受の設置スペースも狭くなっており、このスラストころ軸受の断面高さ(軸方向寸法)も小さくする事が要求される場合が多い。この様な場合に、前記スラストレースの厚さを十分に確保できなくなる可能性がある。このスラストレースと相手部材との間に凹凸係合部を設ければ、このスラストレースが薄くても前記クリープの発生を防止できるが、小型・軽量化を図る面から不利であるだけでなく、製作費が嵩む原因となる。
As a countermeasure for preventing the occurrence of creep that causes such a problem,
特許文献5〜12には、ラジアル転がり軸受を構成する軌道輪(特に外輪)が相手部材(ハウジング)に対しクリープする事を防止する為の、各種構造が記載されている。このうちの特許文献5には、外輪に係合させた円環状のクリープ防止部材に設けた粗面をハウジングに押し付ける構造が記載されている。又、特許文献6には、外輪の外周面に形成した偏心溝に装着した欠円環状の偏心リングを、この偏心溝の底面とハウジングの内周面との間に楔状に食い込ませる構造が記載されている。又、特許文献7には、外輪の外周面に形成した係止溝に装着したOリングを、この係止溝の底面とハウジングの内周面との間で弾性的に挟持する構造が記載されている。又、特許文献8、9、11には、外輪の外周面に形成した係止溝に装着した合成樹脂製のリングを、温度上昇に伴ってこの係止溝の底面とハウジングの内周面との間で突っ張らせる構造が記載されている。又、特許文献10には、外輪の外周面とハウジングの内周面とを接着する構造が記載されている。更に、特許文献12には、外輪の外周面とハウジングの内周面との間に、特殊な組成を有する環状部材を挟持する構造が記載されている。
上述の様な特許文献5〜12に記載された従来構造の場合、ラジアル転がり軸受を構成する軌道輪のクリープ防止は図れるが、スラスト転がり軸受に適用して、スラストレースのクリープを防止する事は難しい。又、前記特許文献5、12に記載された構造以外は、ラジアル転がり軸受に適用する場合にしても、外輪の外周面に、偏心溝や係止溝等の凹溝を形成する為、この外輪の加工コストが嵩むだけでなく、この外輪の強度を確保する面から不利になる。更に、前記特許文献5、12に記載された構造は、必要な剛性を確保すべく、或る程度厚さ寸法が嵩むクリープ防止部材を使用する為、小型・軽量化の面から不利になるだけでなく、部品製造、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、コストが嵩む事が避けられない。
In the case of the conventional structures described in
尚、相手面との間の摩擦力を大きくする素材として従来から、特許文献13〜16に記載されている様な、湿式ペーパー摩擦材が知られている。湿式ペーパー摩擦材は、例えば抄紙体に熱硬化性合成樹脂を含浸させて加熱硬化させ、更に加圧成形して造るもので、薄く、しかも或る程度大きな摩擦係数を有する。但し、従来は、この様な湿式ペーパー摩擦材の用途としては、自動車用自動変速機に組み込まれる湿式多板クラッチのクラッチプレートのみが提案されていた。
Conventionally, wet paper friction materials as described in
本発明は、上述の様な事情に鑑み、転がり軸受を構成する軌道輪のクリープ防止と言った、湿式ペーパー摩擦材の如きペーパー摩擦材としての全く新たな用途を提案する事により、コストを抑えつつ、小型、軽量に構成できて、前記軌道輪が相手部材に対しクリープする事を効果的に防止できる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention suppresses costs by proposing a completely new application as a paper friction material such as a wet paper friction material, such as creep prevention of a bearing ring constituting a rolling bearing. However, the invention has been invented to realize a structure that can be made small and light and can effectively prevent the race from creeping with respect to the mating member.
本発明の回転支持装置は、互いの相対回転を可能に配置された第一、第二両部材と、これら両部材の互いに対向する面同士の間に設置された転がり軸受とを備える。
又、この転がり軸受は、前記第一、第二両部材と独立して設けられた少なくとも1個の軌道輪と、複数個の転動体とを備える。
又、前記軌道輪は、これら各転動体を転がり接触させる軌道面を備えたものであって、この軌道面以外の面を、前記第一、第二両部材のうちの何れか一方の部材の一部表面に係合(直接又は次述する湿式ペーパー摩擦材の如きペーパー摩擦材を介して当接)させた状態で、この一方の部材に組み付けられている。
特に、本発明の回転支持装置に於いては、前記何れか一方の部材の一部表面と、前記軌道輪のうちで前記軌道面以外の面との間に、湿式ペーパー摩擦材の如きペーパー摩擦材を挟持している。
The rotation support device of the present invention includes first and second members that are arranged so as to be capable of relative rotation with each other, and a rolling bearing that is installed between the surfaces of these members facing each other.
The rolling bearing includes at least one raceway ring provided independently of the first and second members, and a plurality of rolling elements.
Further, the raceway ring is provided with a raceway surface for rolling contact with each of the rolling elements, and a surface other than the raceway surface is made of any one of the first and second members. It is assembled to this one member in a state of being engaged with a part of the surface (directly or through a paper friction material such as a wet paper friction material described below).
In particular, in the rotation support device of the present invention, a paper friction such as a wet paper friction material is provided between a partial surface of one of the members and a surface other than the raceway surface of the raceway. The material is pinched.
上述の様に構成する本発明の回転支持装置によれば、コストを抑えつつ、小型、軽量に構成できて、前記軌道輪が相手部材に対しクリープする事を効果的に防止できる。
先ず、クリープ防止は、これら軌道輪と相手部材との間に、摩擦係数が大きい、湿式ペーパー摩擦材の如きペーパー摩擦材を挟持している事により図れる。
次に、コストを抑える事は、クリープの防止を、それ自体が安価であるペーパー摩擦材を、前記軌道輪と、この軌道輪を係合させる部材との間に挟持する事により図れる。即ち、硬質金属により造られる前記軌道輪に溝や係止突起等を形成したり、これらと係合する構造部分を相手部材に形成する必要がない為、これら軌道輪や相手部材の加工コストを抑えられる。
更に、小型・軽量化は、クリープ防止の為に前記軌道輪の厚さを、この軌道輪に本来必要とされるよりも大きくする必要がない事により図れる。又、クリープ防止の為に使用する、前記ペーパー摩擦材に関しても、薄いもので足りる為、このペーパー摩擦材を設ける事で、回転支持装置全体が大型化する事は殆どない。
According to the rotary support device of the present invention configured as described above, it can be configured to be small and lightweight while suppressing cost, and the race can be effectively prevented from creeping with respect to the counterpart member.
First, the prevention of creep can be achieved by sandwiching a paper friction material such as a wet paper friction material having a large friction coefficient between the bearing ring and the mating member.
Next, the cost can be reduced by preventing a creep by holding a paper friction material, which is inexpensive per se, between the raceway and a member for engaging the raceway. In other words, it is not necessary to form grooves, locking projections, etc. on the raceway ring made of hard metal, or to form a structure part engaging with these on the counterpart member. It can be suppressed.
Further, downsizing and weight reduction can be achieved by not requiring the thickness of the raceway to be larger than that originally required for the raceway to prevent creep. Also, the paper friction material used for preventing creep is sufficient to be thin, so that the entire rotation support device is hardly increased by providing this paper friction material.
[実施の形態の第1例]
本発明を、スラストころ軸受に適用した実施の形態に就いて、図1〜4により説明する。尚、本発明の特徴は、転がり軸受を構成する軌道輪が、当該軌道輪を装着した状態でこの軌道輪に対して相対回転すべきでない(当該軌道輪と同期して回転するか、この軌道輪と共に回転しない)部材とが相対回転(クリープ)する事を防止する為の構造にある。それ以外の部分の構造及び作用は、前述した図5〜7に示した構造を含め、従来から種々知られている転がり軸受を組み込んだ回転支持装置と同様である。そこで、従来から知られている構造部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
An embodiment in which the present invention is applied to a thrust roller bearing will be described with reference to FIGS. It should be noted that the feature of the present invention is that the bearing ring constituting the rolling bearing should not rotate relative to the bearing ring in a state where the bearing ring is mounted. It has a structure for preventing relative rotation (creep) with a member that does not rotate with the wheel. The structure and operation of the other parts are the same as those of the rotation support device incorporating the conventionally known various types of rolling bearings, including the structure shown in FIGS. Therefore, illustrations and descriptions of conventionally known structural parts are omitted or simplified, and the characteristic parts of the present invention will be mainly described below.
図6に示す様なスラストころ軸受1を構成するスラストレース4は、円輪状のレース部24の内周縁に、このレース部24に対し直角に折れ曲がったフランジ7を、全周に亙って形成して成る。そして、このフランジ7の曲げ方向に存在する、前記レース部24の片面(図1の右面)を軌道面25とし、他面(図1の左面)を反軌道面26としている。この様なスラストレース4は、例えば前述の図6に示す様に、この反軌道面26を相手部材の軸方向端面に、次述する湿式ペーパー摩擦材27を介して突き当てて(当接させて)いる。回転支持部の構造によっては、前記フランジ7を、前記相手部材の一部に設けた軸部に、締り嵌めで外嵌する場合もある。
The
上述の様なスラストレース4の反軌道面26に、シート状の素材を円輪状に切断して成る湿式ペーパー摩擦材27を、図1に破線で示す様に、接着剤により貼付している。この湿式ペーパー摩擦材27としては、例えば、前述の特許文献13〜16に記載されたものを使用できる。具体的には、前記湿式ペーパー摩擦材27は、芯材である紙状シート(ペーパー)と、この紙状シートに含浸した合成樹脂とから成る。このうちの紙状シートは、繊維と、充填材と、摩擦調整剤とから成る。このうちの繊維は、セルロースや麻、木材パルプ等の天然繊維、芳香族ポリアミド、ポリフェノール等の有機合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維のうちから選択される、1乃至複数種類のものを採用できる。又、前記充填材としては、珪藻土、クレー、珪灰石、シリカ、炭酸塩等のうちから選択される、1乃至複数種類のものを採用できる。又、前記摩擦調整剤としては、合成樹脂粒子、ゴム粒子、グラファイト、コークス粉末等のうちから選択される、1乃至複数種類のものを採用できる。更に、合成樹脂としては、フェノール樹脂、イミド変性樹脂、メラミン変性樹脂、油変性樹脂等のうちから選択される、1乃至複数種類のものを採用できる。前記湿式ペーパー摩擦材27は、上述の様な繊維と前記充填材と前記摩擦調整剤とを混練したものをシート状に抄いてから加熱硬化させ、更に加圧成形して得たシート状の素材を、前記反軌道面26の形状に合わせて円輪状に切断して得る。
A wet
上述の様な湿式ペーパー摩擦材27の内部には、それぞれの気孔径が数μm乃至数十μmである、無数(多数)の微小空間(連続気孔)が、分散した状態で存在する。これら各微小空間の気孔率(微小空間の容積の合計/湿式ペーパー摩擦材27の見掛容積)は30〜70%程度である。この様な湿式ペーパー摩擦材27を貼付した前記スラストレース4により構成する、前記スラストころ軸受1を、例えば自動車用変速機(手動変速機又は自動変速機)の回転支持部に組み込んだ状態で、この自動車用変速機を運転すると、前記無数の微小空間に潤滑油{ミッションオイル又はオートマチックフルード(ATF)}が入り込む。前記相手部材の軸方向端面に付着した状態で、この様に無数の微小空間に入り込んだ潤滑油に加わる剪断抵抗は、この軸方向端面と前記湿式ペーパー摩擦材27とがずれ動く事に対する抵抗になる。そして、この抵抗に基づいて、前記相手部材と前記スラストレース4とが相対回転(クリープ)する事を防止し、これら相手部材の軸方向端面及びスラストレース4の反軌道面26が磨耗する事を防止できる。
Inside the wet
この様な機構により、前記相手部材と前記スラストレース4とがクリープするのを防止する為には、前記各微小空間の気孔径に対して、前記湿式ペーパー摩擦材27の厚さを、十分に厚くする事が必要である。この湿式ペーパー摩擦材27の厚さが10μm未満の場合には、各微小空間のそれぞれが、この湿式ペーパー摩擦材27の両面に開口する状態となり、この湿式ペーパー摩擦材27全体が前記反軌道面26から剥がれ易くなる。この為、前記湿式ペーパー摩擦材27の厚さは、10μm以上確保する事が好ましく、より好ましくは20μm以上とする。これに対して、前記湿式ペーパー摩擦材27の厚さが1000μm(1mm)を越えると、前記相手部材と前記スラストレース4とがクリープする傾向になった場合に、前記湿式ペーパー摩擦材27自体に加わる剪断力により、この湿式ペーパー摩擦材27に、層間剥離を生じ易くなる。そこで、この湿式ペーパー摩擦材27の厚さは、1000μm以下、好ましくは500μm以下とする。尚、前記反軌道面26のうちで前記湿式ペーパー摩擦材27により覆う部分の割合は、多いほど、クリープ防止効果を大きくできるが、少なくとも10%以上、好ましくは50%以上とする。但し、90%を超えて覆っても、効果が飽和する上に、前記反軌道面26からはみ出した前記湿式ペーパー摩擦材27が脱落し易くなる可能性がある。そこで、前記反軌道面26のうちでこの湿式ペーパー摩擦材27により覆う部分の割合は、10〜90%、好ましくは50〜90%とする。但し、前記反軌道面26を100%覆っても特に大きな問題は生じなければ、この反軌道面26全体を、前記湿式ペーパー摩擦材27により覆っても構わない。
In order to prevent the counterpart member and the
尚、前記湿式ペーパー摩擦材27を前記反軌道面26に貼付する為に使用する接着剤の種類は特に問わないが、使用時の環境を考慮して、耐油性及び耐熱性を有する接着剤を使用する。例えば、耐油性を有する熱硬化性の接着剤を、170〜350℃に加熱した状態で接着すべき面同士を押し付けた状態のまま、適切な時間この温度に保持し、硬化させる。尚、接着時の加熱に拘らず、前記スラストレース4を必要な硬度(例えばHv650以上)確保できる様に、このスラストレース4の材質、接着剤の種類、加熱温度、加熱継続時間等を規制する。
The type of adhesive used for attaching the wet
又、前記湿式ペーパー摩擦材27を前記反軌道面26の貼付する方向に関しては特に問わない。スラスト平面である、この反軌道面26に貼付する場合には、前記湿式ペーパー摩擦材27の貼付方向を規制する事は特に意味を持たない。何れの方向に貼付しても、全周に貼付した場合には平均の摩擦係数となり、具体的には、オートマチックフルードによる潤滑下で使用した場合、摩擦係数μは0.15程度となる。これに対して、周方向に関して一部にのみ貼付したり、或いは、図1に鎖線で示す様に、フランジ7の内周面に湿式ペーパー摩擦材27aを貼付し、このフランジ7を軸部材に締り嵌めで外嵌する場合には、この湿式ペーパー摩擦材27aを構成する繊維の配列方向を規制する事が好ましい。即ち、この湿式ペーパー摩擦材27aを構成する紙状シートを構成する繊維として太さが異なるものを使用すると共に、それぞれの配列方向を規制すると、得られる湿式ペーパー摩擦材27aと相手面(軸部材の外周面)との摩擦係数に方向性を生じる。
Further, the direction in which the wet
例えば、図3の(A)で、上下方向の繊維が横方向の繊維よりも太い場合、横方向の摩擦係数(例えば0.2)が、縦方向の摩擦係数(例えば0.1)よりも大きくなる。そこで、素材を帯状に切断した前記湿式ペーパー摩擦材27aを前記フランジ7の内周面に貼付する際に、図3の(A)の横方向をこのフランジ7の周方向とし、同じく縦方向の軸方向とする。この様に規制すれば、前記湿式ペーパー摩擦材27aを内周面に貼付した前記フランジ7を前記軸部材に締り嵌めで外嵌する際の抵抗を低く抑え、外嵌後の状態で、これらフランジ7の内周面と軸部材の外周面との間に作用する周方向の摩擦力を大きくできる。この結果、この軸部材に対する前記スラストレース4の組み付け作業の容易化と、組み付け後に於ける優れたクリープ防止効果とを両立させられる。但し、繊維の太さを均一にし、前記フランジ7の周方向及び軸方向に対するこの繊維の方向を、図3の(B)に示す様に、45度程度にする事もできる。この場合には、前記軸部材に対する前記フランジ7の圧入方向に関する摩擦係数も、クリープ防止に寄与する周方向の摩擦係数も、ほぼ同じ(例えば0.15程度)となる。
For example, in FIG. 3A, when the vertical fibers are thicker than the horizontal fibers, the horizontal friction coefficient (eg, 0.2) is greater than the vertical friction coefficient (eg, 0.1). growing. Therefore, when the wet
又、前記湿式ペーパー摩擦材27、27aの厚さは均一にする事が、この湿式ペーパー摩擦材27、27a自体の製造コストを抑える面からも、この湿式ペーパー摩擦材27、27aを貼付した前記スラストレース4を相手部材に組み付ける作業を容易に行える様にする面からも好ましい。但し、これらスラストレース4と相手部材との組み合わせ部には、不可避的な製造誤差に基づく隙間が存在する可能性がある為、必ずしも厚さを均一にする必要は無い。又、スラストレース4の厚さとの関係で、前記湿式ペーパー摩擦材27、27aの厚さは、径方向(ラジアル方向)に配置する場合には、スラストレース4のレース部24の厚さよりも十分に小さくする。この理由は、軌道輪を相手部材に締め代を持って嵌合する際に、前記湿式ペーパー摩擦材27aに、層間剥離が生じない様にする為である。これに対して、軸方向(スラスト方向)に配置する場合には、軌道輪を相手部材に対し組み付ける際に、前記湿式ペーパー摩擦材27を厚さ方向に押圧するのみであり、層間剥離を生じる恐れはないので、この湿式ペーパー摩擦材27の厚さが、スラストレース4のフランジ7の厚さよりも多少大きくなっても良い。
Moreover, the thickness of the wet
更に、スラストレースの形状に関しては、図1及び図2の(A)に示したものに限らず、図2の(B)(C)に示した形状のもの、図4の(A)〜(D)に示した形状のものを使用できる。
このうちの図2の(B)に示したスラストレース5は、前述の図6の右側に記載したものに相当する。湿式ペーパー摩擦材27、27a(図1参照)は、レース部24aの反軌道面部分か、フランジ8の外周面に貼付する。
又、図2の(C)に示したスラストレース28は、単なる平板状であり、反軌道面部分に湿式ペーパー摩擦材27(図1参照)を貼付する。
図4の(A)〜(D)に記載した4種類のスラストレース28a〜28dに関しても、相手部材に当接(嵌合)する部分に、湿式ペーパー摩擦材27、27aを貼付する。
Furthermore, the shape of the thrust trace is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2A, the shape shown in FIGS. 2B and 2C, and FIGS. The thing of the shape shown to D) can be used.
Of these, the
Further, the
Also with respect to the four types of thrust traces 28a to 28d described in FIGS. 4A to 4D, wet
[実施の形態の第2例]
本発明を、ラジアル転がり軸受に適用した実施の形態に就いて、図5により説明する。この図5に示したラジアル転がり軸受23の構造に就いては、先に説明した通りであるから重複する説明は省略し、以下、本発明に関する特徴部分を中心に説明する。前記ラジアル転がり軸受23に本発明を適用する場合には、内輪17とこの内輪17を外嵌固定する軸部材との間、或いは、外輪19とこの外輪19を内嵌固定するハウジングとの間に、湿式ペーパー摩擦材を設ける。この為に、例えば図5に示す様に、前記内輪17の内周面及び前記外輪19の外周面に湿式ペーパー摩擦材27b、27bを貼付する。これら両湿式ペーパー摩擦材27b、27bは、前述の様にして造ったシート状の素材を帯状に切断したものを、前記内輪17の内周面及び前記外輪19の外周面に貼付する。この場合に、例えば前述の図3の(A)に示す様に、繊維の配列方向を適切に規制して、締り嵌めの嵌合作業の容易化とクリープ防止効果の確保とを両立させる。尚、前記内輪17又は前記外輪19の軸方向端面が相手部材の一部に強く押し付けられる等の条件が満たされるのであれば、内輪17或いは外輪19の軸方向端面と相手部材との間に、湿式ペーパー摩擦材を挟持する事もできる。
[Second Example of Embodiment]
An embodiment in which the present invention is applied to a radial rolling bearing will be described with reference to FIG. Since the structure of the
本発明の効果を確認する為に行った実験の結果に就いて説明する。この実験の条件は次の通りである。
使用した転がり軸受の種類 : スラストころ軸受
スラストころ軸受の内径 : 50mm
同じく外径 : 80mm
同じく各ころのピッチ円直径 : 65mm
同じく各ころの外径 : 2.5mm
同じく長さ : 8mm
スラストころ軸受の基本動定格荷重Ca : 31500N
同じく基本静定格荷重Coa : 183000N
スラストレースのレース部の厚さ : 0.8mm
スラストレースの相手部材となるハウジングの材質 : ADC52(アルミニウム合金、硬度=Hv150)
スラストレースの外周縁に形成したフランジの外径とハウジングの内径との差(これら両部材の周面同士の間に存在する隙間の径方向厚さの2倍) : 100μm
試験荷重Fa : 15750N(P/C=0.5)
回転速度 : 3000min-1
使用した潤滑油 : ATF(100℃の粘度が10cSt以下)
試験温度 : 120℃
計算寿命 : 56時間
湿式ペーパー摩擦材の仕様 : 図3の(B)の構造で、摩擦係数が0.15
上述の条件で試験を行い、試験開始後60時間経過した時点で試験を中断し、クリープ及び摩耗の有無を、目視により確認した。その結果を、次の表1に示す。
The results of experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described. The conditions of this experiment are as follows.
Types of rolling bearings used: Thrust roller bearings Thrust roller bearing inner diameter: 50 mm
Also outer diameter: 80mm
Similarly, the pitch circle diameter of each roller: 65mm
Similarly, the outer diameter of each roller: 2.5mm
Same length: 8mm
Basic dynamic load rating of thrust roller bearing Ca: 31500N
Similarly, basic static load rating Coa: 183000N
Thrust lace thickness: 0.8mm
The material of the housing which is the mating member of the thrust trace: ADC52 (aluminum alloy, hardness = Hv150)
Difference between the outer diameter of the flange formed on the outer periphery of the thrust trace and the inner diameter of the housing (twice the radial thickness of the gap between the peripheral surfaces of both members): 100 μm
Test load Fa: 15750N (P / C = 0.5)
Rotational speed: 3000min -1
Lubricant used: ATF (viscosity at 100 ° C. is 10 cSt or less)
Test temperature: 120 ° C
Calculation life: 56 hours Specification of wet paper friction material: With the structure of FIG. 3 (B), the friction coefficient is 0.15
The test was conducted under the above-mentioned conditions, and the test was interrupted when 60 hours passed after the start of the test, and the presence or absence of creep and wear was visually confirmed. The results are shown in Table 1 below.
この表1に示した実験の結果を考察する。
先ず、実施例1は、スラストレースの反軌道面(背面)に、厚さが10μm{板厚比(スラストレースの厚さ/湿式ペーパー摩擦材の厚さ)=80}の湿式ペーパー摩擦材を、全面に亙って貼付した。この様な実施例1の場合には、この湿式ペーパー摩擦材の厚さが必要最小限である事から、60時間経過後の状態で、スラストレースのクリープ発生が認められた。但し、相手部材であるハウジングに生じた摩耗は0.01mmと、僅かであった。この程度の摩耗であれば、前記スラスト転がり軸受を組み込んだ回転機械装置の機能に殆ど影響を及ぼさない。尚、前記摩耗が発生した原因は、試験の進行に伴って、前記湿式ペーパー摩擦材の一部が前記背面から剥がれてなくなった為である。
Consider the results of the experiment shown in Table 1.
First, in Example 1, a wet paper friction material having a thickness of 10 μm {plate thickness ratio (thrust trace thickness / wet paper friction material thickness) = 80} is provided on the anti-orbital surface (back surface) of the thrust trace. Affixed over the entire surface. In the case of Example 1 as described above, since the thickness of the wet paper friction material was the minimum necessary, the occurrence of a thrust trace creep was observed after 60 hours. However, the wear produced on the mating member, the housing, was as small as 0.01 mm. This level of wear has little effect on the function of the rotary machine incorporating the thrust rolling bearing. In addition, the cause which the said abrasion generate | occur | produced is because a part of said wet paper friction material was not peeled from the said back surface with progress of a test.
次に、実施例2は、スラストレースの背面に貼付した湿式ペーパー摩擦材の厚さが30μmと少し厚い代わりに、この背面全体に占める湿式ペーパー摩擦材の面積比が10%(0.1)と少ない。この様な実施例2の場合、スラストレースのクリープ発生は認められたが、このスラストレースの背面に摺動痕跡が認められたのみで、相手部材に摩耗の発生は認められなかった。 Next, in Example 2, the area ratio of the wet paper friction material occupying the entire back surface was 10% (0.1) instead of the thickness of the wet paper friction material affixed to the back surface of the thrust trace being as slightly as 30 μm. And few. In the case of Example 2 as described above, the occurrence of creep of the thrust trace was recognized, but only the sliding trace was recognized on the back surface of this thrust trace, and the occurrence of wear on the mating member was not recognized.
次に、実施例3は、湿式ペーパー摩擦材の厚さが30μmと少し厚く、且つ、スラストレースの背面全体に占める湿式ペーパー摩擦材の面積比が、60%と十分である。この為、60時間経過後にも、スラストレースのクリープは発生せず、従って相手部材であるハウジングの摩耗も発生しなかった。 Next, in Example 3, the wet paper friction material has a thickness as thick as 30 μm, and the area ratio of the wet paper friction material to the entire back surface of the thrust trace is sufficient as 60%. For this reason, even after 60 hours, the thrust trace did not creep, and therefore the wear of the housing as the counterpart member did not occur.
次に、実施例4は、スラストレースの背面に厚さが30μmの湿式ペーパー摩擦材を、フランジの外周面とハウジングの内周面との間に、厚さが50μmの湿式ペーパー摩擦材を、それぞれ全周の20%に貼付している。この場合、スラストレースのクリープは発生せず、従って、ハウジングの摩耗も発生しなかった。 Next, in Example 4, a wet paper friction material having a thickness of 30 μm on the back surface of the thrust trace, and a wet paper friction material having a thickness of 50 μm between the outer peripheral surface of the flange and the inner peripheral surface of the housing, Each is attached to 20% of the entire circumference. In this case, no thrust trace creep occurred, and therefore no wear of the housing occurred.
次に、実施例5、6、7、8に関しては、スラストレースの背面に貼付した湿式ペーパー摩擦材の厚さを、50μm或いは200μmとし、面積比を30%乃至80%とした。更に、このうちの実施例6、8に関しては、フランジの外周面に厚さが100μmの湿式ペーパー摩擦材を貼付して、このフランジをハウジングに、締り嵌めで押し込んだ。この様な実施例5〜8に関しては、何れもスラストレースのクリープは発生せず、従って、ハウジングの摩耗も発生しなかった。 Next, for Examples 5, 6, 7, and 8, the thickness of the wet paper friction material affixed to the back surface of the thrust trace was 50 μm or 200 μm, and the area ratio was 30% to 80%. Further, in Examples 6 and 8, a wet paper friction material having a thickness of 100 μm was stuck on the outer peripheral surface of the flange, and this flange was pushed into the housing by an interference fit. In each of Examples 5 to 8, no thrust trace creep occurred, and therefore no wear of the housing occurred.
実施例9は、スラストレースの背面に貼付した湿式ペーパー摩擦材が、厚さ500μmと十分に厚いが、この背面全体に占める湿式ペーパー摩擦材の面積比が10%(0.1)と少ない。この様な実施例9の場合、60時間経過後にスラストレースのクリープの発生が認められたが、ハウジングの摩耗は認められなかった。 In Example 9, the wet paper friction material affixed to the back surface of the thrust trace is sufficiently thick with a thickness of 500 μm, but the area ratio of the wet paper friction material in the entire back surface is as small as 10% (0.1). In the case of Example 9 as described above, the occurrence of thrust trace creep was observed after 60 hours, but the housing was not worn.
実施例10は、スラストレースの背面に貼付した湿式ペーパー摩擦材の厚さが1000μmと十分に厚く、且つ、この背面全体に占めるこの湿式ペーパー摩擦材の面積比が50%と十分であるが、試験の進行に伴って、前記湿式ペーパー摩擦材の一部が前記背面から剥がれてなくなった事により、スラストレースのクリープが発生し、その結果、ハウジングが0.01mmと、僅かに摩耗した。但し、この程度の摩耗であれば、前記スラスト転がり軸受を組み込んだ回転機械装置の機能に殆ど影響を及ぼさない。
以上の結果から、スラストレースの背面に貼着する湿式ペーパー摩擦材の厚さは、30μm〜500μmの範囲に規制する事が好ましい。又、面積比は、20%以上とする事が好ましい。
In Example 10, the thickness of the wet paper friction material affixed to the back surface of the thrust trace is sufficiently thick as 1000 μm, and the area ratio of the wet paper friction material occupying the entire back surface is sufficient as 50%, As the test progressed, a part of the wet paper friction material was not peeled off from the back surface, so that a thrust trace creep occurred. As a result, the housing slightly worn down to 0.01 mm. However, this level of wear has little effect on the function of the rotating machine device incorporating the thrust rolling bearing.
From the above results, it is preferable to regulate the thickness of the wet paper friction material adhered to the back surface of the thrust trace within a range of 30 μm to 500 μm. The area ratio is preferably 20% or more.
尚、外周縁部に円筒状のフランジを備えたスラストレースをハウジングの保持凹部に組み付ける場合に、これらフランジの外周面と保持凹部の内周面との間には、径方向厚さが0.01〜0.4mm程度の隙間を介在させる(保持凹部に対してスラストレースを隙間嵌する)。この為、回転支持装置の組立完了以前の状態では、保持凹部からスラストレースが不用意に脱落し易く、組立性が損なわれる。この為従来は、スラストレースの背面に、ワセリンやグリース等のゲル状の粘着性物質を塗布して、仮に接着する事が、一部で行われていたが、脱落防止効果が不確実である。脱落防止効果を確実にする為には、前記フランジの先端縁部に脱落防止用のタブを設け、このタブとハウジング側の係止凹溝とを係合させる。但し、この様な構造の場合、これらタブ及び係止凹溝の加工が必要になり、回転支持装置の製造コストを高くする原因となる。 When a thrust trace having a cylindrical flange at the outer peripheral edge is assembled to the holding recess of the housing, the radial thickness between the outer peripheral surface of these flanges and the inner peripheral surface of the holding recess is 0. A gap of about 01 to 0.4 mm is interposed (a thrust trace is fitted into the holding recess). For this reason, in a state before the assembly of the rotation support device is completed, the thrust trace is easily dropped from the holding recess, and the assemblability is impaired. For this reason, in the past, gel adhesive substances such as petroleum jelly and grease were applied to the back surface of the thrust trace and temporarily adhered, but the drop-off prevention effect is uncertain. . In order to ensure the drop-off preventing effect, a drop-preventing tab is provided at the front edge of the flange, and this tab is engaged with the locking groove on the housing side. However, in the case of such a structure, it is necessary to process these tabs and locking grooves, which increases the manufacturing cost of the rotation support device.
これに対して、上述した実施例4、6、8の様に、フランジの外周面(内周縁に設けたフランジを軸部材に外嵌する構造の場合には、フランジの内周面)に湿式ペーパー摩擦材を、全周、若しくは、円周方向に関して間欠的に2箇所以上に、厚さが10〜1000μmの湿式ペーパー摩擦材を貼付すれば、回転支持装置を組み立てる際に、この湿式ペーパー摩擦材と相手部材の周面との摩擦力により、前記スラストレースが不用意に脱落防止する事を防止できる。 On the other hand, as in the above-described Examples 4, 6, and 8, the outer peripheral surface of the flange (in the case of a structure in which the flange provided on the inner peripheral edge is externally fitted to the shaft member) is wet on the flange. If a wet paper friction material having a thickness of 10 to 1000 μm is affixed to two or more places on the entire circumference or intermittently in the circumferential direction, the wet paper friction material is assembled when the rotary support device is assembled. Due to the frictional force between the material and the peripheral surface of the mating member, the thrust trace can be prevented from being inadvertently prevented from falling off.
上述の様な実施例1〜10に対して、比較例1、2、3は、湿式ペーパー摩擦材の厚さが、それぞれ3、5、7μmと薄過ぎる為、60時間経過後に、湿式ペーパー摩擦材の剥がれが認められた。そして、ハウジングが、それぞれ0.7mm、0.5mm、0.2mmと、比較的大きく摩耗した。
一方、比較例4、5は、湿式ペーパー摩擦材の厚さが、1500μm、2000μmと、厚過ぎる事から、60時間経過後に、湿式ペーパー摩擦材の剥がれが認められた。そして、ハウジングに関しても、それぞれ0.1mm、0.6mmの摩耗が認められた。
In contrast to Examples 1 to 10 as described above, Comparative Examples 1, 2, and 3 have wet paper friction materials that are too thin as 3, 5, and 7 μm, respectively. Peeling of the material was observed. The housings were relatively heavily worn at 0.7 mm, 0.5 mm, and 0.2 mm, respectively.
On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, since the thickness of the wet paper friction material was too thick, 1500 μm and 2000 μm, peeling of the wet paper friction material was observed after 60 hours. As for the housing, wear of 0.1 mm and 0.6 mm was recognized, respectively.
以上の実施例の説明は、本発明をスラストころ軸受に適用した場合を中心として説明した。これに対して本発明は、ころ軸受以外のスラスト転がり軸受や、各種ラジアル転がり軸受に適用する事もできる。例えば、シェル型ニードル軸受を構成するシェル型外輪の外周面に湿式ペーパー摩擦材を貼着し、このシェル型外輪の外周面と、このシェル型外輪を内嵌しているハウジングの内周面との間に、湿式ペーパー摩擦材を介在させる事もできる。更に、本発明の技術的範囲からは外れるが、本発明の様な湿式ペーパー摩擦材を、滑り軸受のレースと相手部材との間に設けて、これらレースと相手部材とがクリープするのを防止する事もできる。 The above description of the embodiment has been mainly focused on the case where the present invention is applied to a thrust roller bearing. In contrast, the present invention can be applied to thrust rolling bearings other than roller bearings and various radial rolling bearings. For example, a wet paper friction material is attached to the outer peripheral surface of the shell type outer ring constituting the shell type needle bearing, the outer peripheral surface of the shell type outer ring, and the inner peripheral surface of the housing in which the shell type outer ring is fitted. A wet paper friction material can be interposed between the two. Furthermore, although not within the technical scope of the present invention, a wet paper friction material as in the present invention is provided between the race of the sliding bearing and the mating member to prevent the race and the mating member from creeping. You can also do it.
1 スラストころ軸受
2 ころ
3 保持器
4 スラストレース
5 スラストレース
6 ポケット
7 フランジ
8 フランジ
9 係止突部
10 係止突部
11 逆組み防止用突起
12 ケーシング
13 保持凹部
14 奥面
15 相手部材
16 端面
17 内輪
18 内輪軌道
19 外輪
20 外輪軌道
21 転動体
22 保持器
23 ラジアル転がり軸受
24、24a レース部
25 軌道面
26 反軌道面
27、27a、27b 湿式ペーパー摩擦材
28、28a、28b、28c、28d スラストレース
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この転がり軸受は、前記第一、第二両部材と独立して設けられた少なくとも1個の軌道輪と、複数個の転動体とを備え、
前記軌道輪は、これら各転動体を転がり接触させる軌道面を備えたものであって、この軌道面以外の面を、前記第一、第二両部材のうちの何れか一方の部材の一部表面に係合させた状態で、この一方の部材に組み付けられている
回転支持装置に於いて、
前記何れか一方の部材の一部表面と、前記軌道輪のうちで前記軌道面以外の面との間に、ペーパー摩擦材を挟持している事を特徴とする
回転支持装置。 The first and second members arranged so as to be capable of relative rotation with each other, and rolling bearings installed between the mutually facing surfaces of these members,
The rolling bearing includes at least one raceway ring provided independently of the first and second members, and a plurality of rolling elements,
The raceway is provided with a raceway surface for rolling contact with each of the rolling elements, and a surface other than the raceway surface is a part of either one of the first and second members. In the rotating support device assembled to this one member while being engaged with the surface,
A rotation support device, wherein a paper friction material is sandwiched between a partial surface of one of the members and a surface of the raceway other than the raceway surface.
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WO2022118580A1 (en) * | 2020-12-01 | 2022-06-09 | 日本精工株式会社 | Thrust roller bearing |
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