JP2016191410A

JP2016191410A - トラックローラベアリング

Info

Publication number: JP2016191410A
Application number: JP2015071041A
Authority: JP
Inventors: 晃東海林; Akira Shoji; 龍彦村上; Tatsuhiko Murakami
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10
Also published as: US20160290400A1; EP3076034A1; EP3076034B1

Abstract

【課題】円滑な回転が長期にわたって維持され、これによりスリップの発生を効果的に抑制することができるトラックローラベアリングを提供する。
【解決手段】内輪１０に樹脂ライナー３０を介して外輪２０が摺動回転可能に装着されたトラックローラベアリング１であって、外輪２０の内周面２２が摺動する樹脂ライナー３０の外周面３１に、外輪２０の内周面２２に接触しない溝３２等の非接触部を形成して、外輪２０の内周面２２に対する樹脂ライナー３０の摺動面積を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内輪と外輪とが樹脂ライナーを介して摺動回転可能に組み合わされたトラックローラベアリングに係り、特に高負荷下で好適に使用されるトラックローラベアリングに関する。

航空機の翼においては、翼の前縁部に前後方向に伸縮可能に設けられたスラットや、翼の後縁部に前後方向に伸縮可能に設けられたフラップに、トラックローラベアリングが適用される（特許文献１参照）。該文献１には、内輪（内側リング）に外輪（外側リング）が回転可能に支持され、内輪と外輪との間に自己潤滑性の樹脂ライナーを設けた構成のトラックローラベアリングが開示されている。同文献に記載のトラックローラベアリングは、接触するトラックに沿って外輪が回転することでスラットやフラップの往復移動を支持している。スラットやフラップは翼の揚力を増減させるものであるため、トラックローラベアリングには多大な負荷がかかる。

特開２００９−１３７５７４号公報

上記特許文献１に開示されるようなトラックローラベアリングにあっては、ライナーの摺動面が摩耗し、摩耗によって生じる摩耗粉が摺動面に凝着する場合がある。このようにライナーの摩耗粉が摺動面に凝着すると、摺動面の径の増大により、外輪を回転させるために必要な回転トルクが上昇して外輪の転がり抵抗が高くなるという問題を招く。そしてこれにより外輪が円滑に回転しない状態となり、外輪が回転せずスリップが起こるという問題が生じる。また、外輪が大きな負荷を受けてトラックに圧接させられることよって外輪が摩耗し、スリップが起こる場合がある。上記スラットやフラップに適用されたトラックローラベアリングには多大な負荷がかかるため、上記問題が起こりやすい。しかし、安全上スリップの発生は回避される必要があり、より効果的なスリップ防止策が求められている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、円滑な回転が長期にわたって維持され、これによりスリップの発生を効果的に抑制することができるトラックローラベアリングを提供することにある。

本発明のトラックローラベアリングは、内輪と、前記内輪と同心状に配置され、該内輪に対して相対回転可能な外輪と、少なくとも前記内輪の外周面または前記外輪の内周面のいずれか一方に形成された樹脂ライナーと、前記樹脂ライナーのライナー摺動面と摺動する対向面と、を備え、前記樹脂ライナーを形成した領域内に前記ライナー摺動面と前記対向面とが接触しない非接触部が形成されていることを特徴とする。

本発明のトラックローラベアリングは、内輪と外輪とが相対回転する際に、ライナー摺動面と、樹脂ライナーが被覆されていない相手側の対向面とが摺動する。本発明によれば、樹脂ライナーを形成した領域内にライナー摺動面と対向面とが接触しない非接触部が形成されることにより、該非接触部が形成されていない場合よりも相手側の対向面に対する樹脂ライナーの摺動面積が低減する。一方、樹脂ライナーが摩耗して生じる摩耗粉は非接触部に取り込まれ、ライナー摺動面に摩耗粉が凝着することが抑えられる。このため、トラックローラベアリング回転トルクの上昇が抑制される。また、樹脂ライナーの接触面圧が高くなるため樹脂ライナーの摩擦係数が低下して外輪の転がり抵抗が低減する。これらのことから円滑な回転が長期にわたって実現可能となり、結果としてスリップの発生が抑制される。

本発明の前記非接触部の形態は任意であるが、例えば、前記ライナーの摺動面の周方向または軸方向、もしくは該軸方向に対して斜めに延びる方向のうちの、少なくとも一方向に延びる溝である形態が挙げられる。また、前記非接触部としては、分散して形成された複数の凹部も挙げられる。また本発明では、前記非接触部が前記非接触部が、前記樹脂ライナーに覆われている形態を含む。さらに本発明では、前記非接触部が、前記樹脂ライナーに覆われておらず、かつ、該樹脂ライナーと前記内輪の外周面または前記外輪の内周面との境界と連続しているか、または該境界よりも前記樹脂ライナーの外周面から遠ざかっている面を含む形態も含む。

また、本発明では、前記非接触部は、軸方向と直交する平面に対して対称に形成されている形態を含む。本発明においては、内輪と外輪とが相対回転した際に、非接触部の形態によっては外輪に作用する軸方向の分力が生じる可能性がある。例えば非接触部が軸方向に交差して斜め方向に延びる１本の溝であった場合、その分力が生じる。そこで、複数の溝を軸方向と直交する平面に対して対称に形成すると、軸方向に発生する分力が相殺される。このため、外輪が軸方向にずれてトラックローラベアリングの回転が妨げられることが抑えられる。

本発明によれば、円滑な回転が長期にわたって維持され、これによりスリップの発生を効果的に抑制したトラックローラベアリングを提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るトラックローラベアリングの（ａ）全体縦断面図、（ｂ）ライナーを示す拡大断面図である。同トラックローラベアリングの分解斜視図である。同トラックローラベアリングの内輪（樹脂ライナーの非接触部が周方向に延びる溝）の（ａ）側面図、および（ｂ）斜視図である。同トラックローラベアリングの内輪（樹脂ライナーの非接触部が軸方向に延びる溝）の（ａ）側面図、および（ｂ）斜視図である。非接触部である溝の深さの形態を示す断面図である。非接触部の他の実施形態を示す内輪の側面図である。非接触部が形成される樹脂ライナーが外輪側にある他の実施形態のトラックローラベアリングを示す（ａ）全体縦断面図、および（ｂ）樹脂ライナーを示す拡大断面図である。実施例で行った耐久試験の概略図である。

以下、図面を参照して本発明をトラックローラベアリングに適用した一実施形態を説明する。
［１］全体構成
図１は一実施形態に係るトラックローラベアリング１の縦断面図、図２はトラックローラベアリング１の分解斜視図である。トラックローラベアリング１は、ステンレス鋼等の金属からなる環状の内輪１０および外輪２０を備えている。内輪１０と外輪２０は、同心状に、かつ相対回転可能に組み込まれるが、この場合、内輪１０の貫通孔１９には図示せぬ固定シャフトが挿入され、内輪１０はその固定シャフトに固定される。すなわち内輪１０は固定側であり、外輪２０は内輪１０に対して回転可能に組み込まれた状態で使用される。なお、以下の説明で軸方向とは内輪１０および外輪２０の軸方向を意味し、周方向は内輪１０および外輪２０の周方向を意味する。

本実施形態のトラックローラベアリング１は、例えば往復移動可能に支持された可動部材に対し、軸方向を可動部材の往復移動方向に直交させて装着され、外輪２０の外周面２１がガイドレール状のトラックに接触するように使用される。その状態で、トラックローラベアリング１においては可動部材から負荷を受けながら可動部材の往復移動に追従して外輪２０が往復回転し、これにより可動部材の往復移動をガイドする。可動部材としては、前述した航空機の翼に設けられるスラットやフラップが挙げられる。

内輪１０の軸方向一端部（図１の左端部）には、径方向に突出する鍔部１３が形成されている。また、内輪１０の軸方向他端部（図１の右端部）には、小径部１４が形成されている。小径部１４にはワッシャ１５が嵌合して固定されている。ワッシャ１５と鍔部１３との間に位置する内輪１０の外周面１１に、樹脂ライナー３０を介して外輪２０が回転可能に装着されている。樹脂ライナー３０は、内輪１０の外周面１１から鍔部１３の内側端面１３１にわたって形成されている。また、ワッシャ１５の内側端面１５１にも樹脂ライナー３０が形成されている。

外輪２０の軸方向両端の外周部には、軸方向に突出する環状凸部２３が形成されている。外輪２０は内輪１０の外周面１１に樹脂ライナー３０を介して回転可能に装着される。外輪２０が回転する際に、外輪２０の内周面２２が樹脂ライナー３０の外周面３１に摺動する。トラックローラベアリング１の内部は、軸方向両端部に装着される一対のシールリング４０によって封止される。シールリング４０は、弾性変形した状態で、一端側は外輪２０の環状凸部２３と内輪１０の鍔部１３との間に装着され、他端側は外輪２０の環状凸部２３とワッシャ１５との間に装着される。外輪２０の環状凸部２３の内周面には、シールリング４０を着脱可能に保持する周溝２３２が形成されている。

上記構成のトラックローラベアリング１は、周溝２３２にシールリング４０を保持した外輪２０の貫通孔２９に内輪１０を挿入し、内輪１０の小径部１４にワッシャ１５を嵌合して固定するといった手順で組み立てられる。

［２］ライナー
上記樹脂ライナー３０は、内輪１０の外周面１１を固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む自己潤滑性樹脂で被覆して形成される。そのような樹脂ライナー３０の主成分となる樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられるが、これらに限定されない。樹脂ライナー３０の厚さは０．２〜０．３ｍｍ程度が望ましい。

本発明は、樹脂ライナー３０の外周面（ライナー摺動面）３１に、外輪２０の内周面（対向面）２２に接触しない非接触部が形成されていることを特徴とするものである。非接触部としては、図３に示す周方向に延びる溝３２や、図４に示す軸方向に延びる溝３３が挙げられる。なお、図１および図２では、周方向に延びる１本の溝３２が樹脂ライナー３０に形成されているものとしている。

図３に示す溝３２は、この場合、樹脂ライナー３０の軸方向中央に１本と、樹脂ライナー３０の軸方向両端に１本ずつが形成されている。軸方向両端に形成された溝３２は、軸方向中央のものより幅が狭い。なお、小径部１４側の幅が狭い溝３２は端面に開放しているが、上記ワッシャ１５が小径部１４に嵌合されることで溝となるため、溝３２としている。本発明では周方向に延びる溝３２の数はこのように１本に限定されない。溝３２を複数形成する場合は、軸方向に等間隔に配置して負荷を均等に分散することが好ましい。図４に示す軸方向に延びる溝３３は、周方向に等間隔をおいて複数形成されている。それら溝３３は、小径部１４側の端面に開放している。溝３３の場合は少なくとも２本形成され、かつ、負荷を均等に分散させる観点から周方向に等間隔に配置されていることが好ましい。また、上記溝３２，３３を混在させてもよい。

溝３２，３３は、内輪１０の外周面１１の全面に樹脂ライナー３０を形成した後に、樹脂ライナー３０を切削加工等の手段で形成することができる。その場合、溝３２，３３の深さを樹脂ライナー３０の厚さより小さくして非接触部も樹脂ライナー３０に覆われるようにしてもよい（図５（ａ）参照）。また、樹脂ライナー３０の溝形成部分を全て除去して非接触部が樹脂ライナー３０に覆われないようにしてもよい。後者の場合は、溝３２，３３の底面が樹脂ライナー３０と外周面１１との境界と連続する形態（図５（ｂ）参照）、または、外周面１１の表層まで切削して溝深さを樹脂ライナー３０の厚さより深くする形態、すなわち溝３２，３３の底面が樹脂ライナー３０と外周面１１との境界よりも外周面３１から遠ざかっている形態（図５（ｃ）参照）とすることができる。このように溝３２，３３の深さを適宜に選択可能とすることで、非接触部を切削等で形成するときに溝３２，３３の深さを高精度に決めなくてもよいので製造しやすくなる。

［３］実施形態の作用効果
上記トラックローラベアリング１は、前述のように往復移動可能に支持された可動部材に対し、軸方向をその可動部材の往復移動方向に直交させて装着され、外輪２０の外周面２１がガイドレール状のトラックに接触するように使用される。トラックローラベアリング１においては、可動部材の往復移動に追従して外輪２０が回転し、これにより可動部材の往復移動をガイドする。外輪２０が回転すると外輪２０の内周面２２が樹脂ライナー３０の外周面３１に摺動し、自己潤滑性を有する樹脂ライナー３０の作用で外輪２０は円滑に回転する。

上記トラックローラベアリング１は、樹脂ライナー３０の外周面３１すなわちライナー摺動面に、外輪２０の内周面２２に接触しない非接触部として溝３２（３３）が形成されている。このように非接触部が形成されることにより、非接触部が形成されていない場合よりも外輪２０に対する樹脂ライナー３０の摺動面積が低減する。一方、外輪２０の内周面２２が摺動すると、樹脂ライナー３０の外周面３１は摩耗し、摩耗粉が発生する。その摩耗粉は回転する外輪２０によって溝３２（３３）内に取り込まれ、外輪２０または樹脂ライナー３０の摺動面に摩耗粉が凝着することが抑えられる。このため、負荷を受けた際において、外輪２０を回転させるために必要な回転トルクの上昇が抑制される。また、樹脂ライナー３０の接触面圧が上がるため摩擦係数が低下して外輪２０の転がり抵抗が低減する。これらのことから、外輪２０は大きな負荷下であっても長期にわたって円滑に回転することが可能となる。その結果、外輪２０が回転せずスリップしてしまうという不具合の発生が抑制される。

［４］他の実施形態
上記実施形態では、本発明の非接触部の代表例として、樹脂ライナー３０の外周面３１の周方向に延びる溝３２と、軸方向に延びる溝３３を示した。本発明の非接触部の形態はこれらに限定されない。例えば、図６（ａ）に示すような樹脂ライナー３０の外周面３１に分散して形成された複数の凹部３５が挙げられる。凹部３５の平面形状は、例えば円形や楕円形など考えられるが、これらに限定されず任意に選択することができる。さらに、溝３２，３３の一方または双方と、上記凹部３５を混在させてもよい。

また、図６（ｂ）に示すような軸方向に対して斜め方向に延びる溝３４を非接触部として採用することができる。図６（ｂ）の実施形態においては溝３４は２本形成され、２本の溝３４は、内輪１０の軸方向と直交する平面Ｐに対して対称に形成されている。２本の溝３４は、それぞれ内輪１０の外周面１１内で閉じる軸方向に対して傾斜した周溝であるが、外周面１１の両端に達する螺旋溝であってもよい。また、溝３４の本数は２本に限定されない。

上記溝３４を内輪１０の軸方向と直交する平面Ｐに対して対称に形成する理由は、以下の通りである。すなわち、斜め方向に延びる溝３４が例えば１本であった場合、その１本の溝３４により、外輪２０が回転すると軸方向に作用する分力が生じる可能性がある。その分力が生じると、外輪２０は回転するにつれて内輪１０またはワッシャ１５の軸方向に押し付けられる。しかし、２本の溝３４を対称的に形成するとそれぞれの溝で発生する分力が相殺され、外輪２０に軸方向の力が作用することが抑えられる。外輪２０が軸方向にずれると、外輪２０またはワッシャ１５が内輪１０に押し付けられて回転トルクが大きくなるなどの不具合を招くが、そのような不具合の発生が抑えられるため、溝３４を対称的に形成することは有効である。なお、溝３４のような非接触部を対称的に形成することは、非接触部の形態が溝の場合に限らず、例えば図６（ａ）に示した複数の凹部３５の場合でも有効である。

また、上記実施形態は、いずれも内輪１０の外周面１１に樹脂ライナー３０を形成しているが、本発明の樹脂ライナー３０は、内輪１０の外周面１１または外輪２０の内周面２２のいずれか一方に形成されているものとしている。したがって図７に示すように、外輪２０の内周面２２に樹脂ライナー３０を形成し、この外輪２０側の樹脂ライナー３０に、溝３２等の内輪１０の外周面１１と接触しない非接触部を形成した形態としてもよい。

［１］耐久試験
図１の構造のトラックローラにおいて図３および図４に示した各内輪を用いてそれぞれ実施例１および実施例２のトラックローラベアリングを得た。また、樹脂ライナーの外周面に非接触部を形成しないままとした以外は図１と同じ構成のトラックローラベアリングを作製し、これを比較例１とした。実施例１、２および比較例１のトラックローラベアリングについて、外輪にラジアル方向の荷重をかけながら往復回転させる耐久試験を行い、どの程度回転させた後に外輪がスリップするかを確認した。

耐久試験は、図８に示すように、トラックローラベアリングＴ間に軌道板Ｓを挟んで、ラジアル方向の荷重ＦによってトラックローラベアリングＴを軌道板Ｓに押し付けながら軌道板Ｓを図面左右方向に往復移動させることで、トラックローラベアリングＴの外輪を往復回転させる動作を連続的に行う試験である。トラックローラベアリングＴに負荷するラジアル荷重を８．６ｋＮとして外輪を３０万回往復回転させる耐久試験を行い、外輪が軌道板Ｓ上でスリップするか否かを調べた。その結果を、表１に示す。

表１によれば、比較例１のトラックローラベアリングは２１万５千回転で外輪のスリップが発生した。これに対し本発明の実施例１、２のトラックローラベアリングは外輪が３０万回転しても外輪のスリップは発生せず、回転可能な状態が維持された。したがって樹脂ライナーの外周面に非接触部を形成することでスリップの発生が長期にわたって防止されることが実証された。

本発明のトラックローラベアリングは、航空機の翼に設けられるスラットやフラップに好適である。

１…トラックローラベアリング
１０…内輪
１１…内輪の外周面
２０…外輪
２２…外輪の内周面（対向面）
３０…樹脂ライナー
３１…樹脂ライナーの外周面（ライナー摺動面）
３２，３３，３４…溝（非接触部）
３５……凹部（非接触部）
Ｐ…軸方向に直交する平面

Claims

内輪と、
前記内輪と同心状に配置され、該内輪に対して相対回転可能な外輪と、
少なくとも前記内輪の外周面または前記外輪の内周面のいずれか一方に形成された樹脂ライナーと、
前記樹脂ライナーのライナー摺動面と摺動する対向面と、を備え、
前記樹脂ライナーを形成した領域内に前記ライナー摺動面と前記対向面とが接触しない非接触部が形成されていることを特徴とするトラックローラベアリング。
前記非接触部は、溝であることを特徴とする請求項１に記載のトラックローラベアリング。
前記非接触部は、分散して形成された複数の凹部であることを特徴とする請求項１に記載のトラックローラベアリング。
前記非接触部は、前記樹脂ライナーに覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトラックローラベアリング。
前記非接触部は、前記樹脂ライナーに覆われておらず、かつ、該樹脂ライナーと前記内輪の外周面または前記外輪の内周面との境界と連続しているか、または該境界よりも前記樹脂ライナーの外周面から遠ざかっている面を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトラックローラベアリング。
前記非接触部は、軸方向と直交する平面に対して対称に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトラックローラベアリング。