JP3814890B2 - Low friction torque thrust ball bearing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は低摩擦トルクスラスト玉軸受に関する。特に、本発明はトラクション・ドライブ無段変速機の伝動ローラや入力部材の支持軸受、工作機械など、大きなアキシャル荷重を受けて高速回転し、低摩擦を要求される用途に適した低摩擦トルクスラスト玉軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
スラスト玉軸受は、玉と軌道輪の軌道面との接触点におけるスピンが大きい。そのため、特に大きなアキシャル荷重を受けるときの軸受の摩擦トルクが大きく、この種の軸受を伝動ローラや入出力部材の支持軸受として用いるトロイダル型無段変速機の場合、軸受の摩擦トルクが変速機の動力伝達効率を低下させる大きな要因になる。
【0003】
このようにスラスト玉軸受の摩擦トルクが大きいという欠点を改めるために、次の2つの方法が提案されている。
【0004】
その第1のタイプのものはスラスト玉軸受の玉を軸受中心軸に向かって偏倚させ、玉と2つの軌道輪の軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるように、玉の外周側に補助軌道輪(Collar)を設けたスラスト玉軸受である。
【0005】
この第1のタイプのスラスト玉軸受においては軌道面での玉のスピンによる摩擦損失を除くため、玉の外周に補助軌道輪を嵌めて玉をピッチ円の内側に寄せ、2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点(コーンセンタ)が玉の中心を含む平面上にあり、かつ軸受中心軸線上に来るようにして、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりにしたものである。
【0006】
この結果、この第1のタイプのスラスト玉軸受において、補助軌道輪の軌道面と玉とは、軸受中心軸線に直角で玉の中心を含む平面上で接触することになり、玉の自転軸も玉の中心を含む平面上にあるため、補助軌道輪の軌道面と玉との接点と玉の自転中心とが一致する。従って、軌道面における玉のスピンによる摩擦損失はなくなり、かつ、補助軌道輪の軌道面と玉との接点における運動は滑り速度の遅いスピン運動だけで、摩擦損失が小さくなり、通常のスラスト軸受に比べて摩擦トルクが大幅に低減される。
【0007】
また、従来のスラスト玉軸受の第2のタイプのものは、上記第1のタイプのものにアンギュラ玉軸受の要素を加味して、2つの軌道輪の軌道面における接触角に差を与え、該第1のタイプのスラスト玉軸受におけるコーンセンタを、玉の中心を含む平面から軸受の軸方向に偏倚することによって、玉の中心を含む平面上にある補助軌道輪と玉との接触点を玉の自転軸中心と別の位置にすることにより、補助軌道輪と玉との接触点における相対運動を、スピン運動に転がり運動を加えたものにしている(米国特許1,423,666号参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術における上記第1のタイプのスラスト玉軸受では、補助軌道輪の軌道面と玉との接触点では純スピン運動を行うので、接触面の中に潤滑剤が補給されず、軸受の荷重が極く小さいときを除き、接触点にかじりや磨耗を生ずる(図10参照)。このことは上記従来技術の第2のタイプのものについての米国特許1,423,666号の第1頁61〜72行に述べられている。
【0009】
上記従来技術の第2のタイプのものは第1のタイプのものの上記の欠点を解決するためのもので、補助軌道輪と玉との接触点における相対運動を、スピン運動に転がり運動を加わったものにすることによって、接触面への潤滑剤の補給を図ったものである。この方法により、荷重が大きいときにも接触点のかじりや磨耗を防ぐ効果が得られる。
【0010】
この軸受について試験した結果、この方法による軸受の摩擦トルク低減の効果が明らかになった(図11参照)が、この軸受でも、玉の自転軸が軸受中心軸線に直角方向に近い(上記第1のタイプのものに近い)場合、玉の自転軸中心が補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円の中にあると、補助軌道輪の軌道面にかじりや摩耗が生じ、また、玉の自転軸中心が接触楕円を多少外れていても、一旦僅かでもかじりを生ずると力のバランスが崩れ、軸方向の支持のない補助軌道輪は軸方向に振動を生じ、かじりが急速に広がって(図12参照)軸受の運転を継続することが困難になることが明らかになった。従って、玉の自転軸中心は補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円から外れていなければならない。
【0011】
更に、通常の使用条件においては純アキシャル荷重ばかりでなく、ラジアル荷重や偏心荷重が加わるほか、取付誤差によっても回転軸と固定軸との軸心の不一致を生じ、玉の自転軸が変動するので、玉の自転軸は常に軸受の設計時に定めた方向にあるとは限らない。従って、純アキシャル荷重のときの玉の自転軸中心が、補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円からある程度の余裕を持って離れていることが必要である。
【0012】
しかし、玉の自転軸中心が補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円からある程度の余裕を持って離れていると言うことは、スラスト玉軸受(接触角90°)からアンギュラ玉軸受に近づけることであり、その結果、アキシャル荷重による玉の垂直力が大きくなり、かつ軌道面の転がり方向曲率半径がスラスト玉軸受の場合の∞より小さく(凸面に)なるため、軌道面の接触面圧が増大して、軸受の寿命を無視し得ない程低下させる。また、アンギュラ玉軸受の摩擦トルクはスラスト玉軸受の場合よりも補助軌道輪による軸受の摩擦トルク低減効果が小さい(図13参照)。
【0013】
従って、大きなアキシャル荷重を受ける玉軸受において、軸受寿命の低下を防ぎながら軸受摩擦トルクの大幅な低減を実現することは難しいと言う欠点があった。
【0014】
この発明は、従来技術におけるこれらの欠点を解決することを目的とする。
【0015】
【課題を解決する手段】
本発明の第1の態様では、それぞれ軸方向に互いに向かい合う円弧状断面を含む軌道面を有する2つの軌道輪と、それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するように構成し、
前記接触角の大きい方の軌道輪の、軌道外側の肩部と、該肩部に対向する補助軌道輪の平面部とに互いに接触する案内面を設けたことを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受を提供する。
本発明の第1の態様による低摩擦トルクスラスト玉軸受において、前記案内面は案内面間の摩擦を少なくし軸受摩擦トルクを低減する構造とされていることが好ましい。
本発明の第2の態様では、それぞれ軸方向に互いに向かい合う円弧状断面を含む軌道面を有する2つの軌道輪と、それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するよう構成し、
前記補助軌道輪の軌道面の円弧状断面の曲率半径中心は玉の中心を含む平面よりも接触角の小さい方の軌道輪に近い側にあることを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受を提供する。
本発明の第3の態様では、それぞれ軸方向に互いに向かい合う円弧状断面を含む軌道面を有する2つの軌道輪と、それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するよう構成し、
前記2つの軌道輪の軌道面にそれぞれ引いた接線の交点は、ほぼ軸受中心軸線上でかつ前記平面よりも前記接触角の大きい方にあり、
前記交点と各玉の中心を結ぶ直線は玉のピッチ円外側では前記平面よりも前記接触角の小さい軌道輪の近くにあるように構成されたことを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受を提供する。
【0016】
【実施の形態】
以下図を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
図1に示す第1の実施の形態において、軌道輪1と軌道輪2とは互いに軸方向に対向しており、軌道輪1は円弧状断面の軌道面11を有し、また軌道輪2は円弧状断面の軌道面21を有しており、軌道面11と21とは軸方向に向かい合ってその間に介装された複数個の玉4にそれぞれ接触している。
【0018】
軌道輪1と2との間で玉の外周側には補助軌道輪3が嵌めてあり、補助軌道輪3は円弧状断面の軌道面31を有しており、該軌道面31が玉4に軸受外周側から接触して玉4を軌道輪1と2との間に保持している。
【0019】
軌道輪2は径方向外向きに延びる肩部を有し、該肩部の補助軌道輪3に面する側に径方向に延びる案内面23を有しており、そして補助軌道輪3にはこの案内面23と軸方向に向かい合って案内面33が設けてあり、案内面23と33とは互いに接触している。
【0020】
補助軌道輪3の軌道面31の断面の曲率半径中心34は、軸受中心軸線X−Xに直角で玉4の中心41を通る平面Y−Yよりも軌道輪1に近い側にある。
【0021】
玉4は、軌道輪1の軌道面11とは接点12で、軌道輪2の軌道面21とは接点22で、補助軌道輪3の軌道面31とは接点32で接触している。
【0022】
接点12および接点22を通り軌道面に引いた接線13および24の交点C(コーンセンタ)はほぼ軸受中心軸線X−X上で、かつ上記平面Y−Yよりも軌道輪2の側にあり、交点Cと各玉の中心41とを結ぶ直線すなわち玉の自転軸は、玉のピッチ円の外側では平面Y−Yよりも軌道輪1に近い自転軸中心点42を通る。従って、軌道輪2の接触角の方が軌道輪1の接触角より大きい。
【0023】
この軸受に第2図のようにアキシャル荷重Laが加わると、軌道輪1と玉4との接点12および軌道輪2と玉4との接点22にはそれぞれアキシャル方向の分力Fa1およびFa2と、それぞれラジアル方向の分力Fr1およびFr2が発生する。
【0024】
ラジアル方向分力Fr1とFr2との反力の和Fr3は、補助軌道輪3を押し拡げるように軌道面31と玉4との接点32に作用する。軌道面31の曲率半径中心34が平面Y−Yよりも軌道輪1に近い側にあるため、接点32は平面Y−Yよりも案内面を有する軌道輪2に近い側にある。従って軌道面31にはFr3と、補助軌道輪3を軌道輪2の方向に向かわせるような軸方向分力Fa3が発生し、案内面33と案内面23とは軸方向分力Fa3で押付けられる。そのため、何等かの原因で補助軌道輪3を軸方向に移動しようとする力が作用しても案内面23と案内面33とが離れず、補助軌道輪3が軸方向に安定に支持されることになり、軸方向の振動が抑えられて安定して回転することができる。
【0025】
また、玉4と補助軌道輪3の軌道面31との接点32は、玉4の中心を含む平面Y−Yよりも軌道輪2に近い側にあり、平面Y−Yよりも軌道輪1に近い位置にある玉の自転軸中心点42から遠くなる。従って図3に示すように、補助軌道輪3の軌道面31と玉4との接触楕円aの端から玉の自転軸中心点42までの間の余裕sが大きくなり、補助軌道輪3の軌道面31のかじりや焼き付きを防止できる。
【0026】
しかし、図1に示す第1の実施の形態において、補助軌道輪3は玉4による軸方向分力Fa3を受けながら案内面が摺動するので、案内面33には軌道輪2の案内面23との間に摩擦力が働き、この摩擦力が軸受の摩擦トルクを増加させ、また、案内面の潤滑が悪い場合には、案内面のかじりや焼き付きを生ずる危険もある。そこで、以下に示す実施の形態においては、案内面間の摩擦を少なくし軸受摩擦トルクを低減する構造とされている。
【0027】
図4に示す第2の実施の形態は、補助軌道輪3の案内面に油溝35を設けたもので、この結果、案内面の潤滑を良好に保つことができ、案内面の摩擦による軸受の摩擦トルクの増加と案内面のかじりや焼き付きを防ぐ効果が得られる。油溝は軌道輪2の肩部案内面に設けてもよい。
【0028】
図5に示す第3の実施の形態は、補助軌道輪の案内面にV字形状の油溝36を設けたもので、案内面において動圧流体軸受を形成するので、図4の第2の実施の形態より一層案内面の摩擦を低減し、軸受の摩擦トルクの増加と案内面のかじりや焼き付きを防ぐ効果を期待できる。この油溝も軌道輪2の案内面に設けてもよい。
【0029】
図6に示す第4の実施の形態は、軌道輪2に油路37、絞り38、油室39を設け、案内面に圧油を供給することによって、案内面において静圧軸受を形成するようにしたもので、図5の第3の実施の形態より更に一層軸受摩擦トルクを低減する効果がある。
【0030】
一般に軌道輪と補助軌道輪とは同じ材質で構成されているので、このような場合には特に案内面にかじりや焼き付きを生じ易い。
【0031】
図7に示す第5の実施の形態は、軌道輪肩部と補助軌道輪との案内面の少なくとも一方に潤滑を良好にする表面被膜処理や、軌道輪と異なる金属その他の溶射や焼き付けなどを施した被膜層5を設けたもので、案内面にかじりや焼き付きを生じにくくする効果が得られる。
【0032】
図8に示す第6の実施の形態は、軌道輪の肩部と補助軌道輪の平面部との間に軌道輪と異なる材質の滑り部材6を挿入したもので、図7の第5の実施の形態と同様に、案内面のかじりや焼き付きを防ぐ効果が得られる。
【0033】
図9に示す第7の実施の形態は、軌道輪の肩部と補助軌道輪の平面部とに玉軸受の溝をそれぞれ形成し、転がり部材7を挿入して案内面を転がり接触としたもので、摩擦の低減とかじりや焼き付きの防止に一層の効果が得られる。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、補助軌道輪が軸方向に安定に支持されるため、補助軌道輪の軸方向の振動の発生を防いで軸受が安定に回転する。また、本発明によれば、補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円から玉の自転軸中心点までの間の余裕が大きくなるため、ラジアル荷重や取付け誤差などによって2つの軌道輪の間に軸心の不一致が生じても、補助軌道輪の軌道面のかじりや焼き付きを防止し、案内面の潤滑を良好に保ち摩擦を低減する手段により、補助軌道輪の案内面の摩擦による軸受トルクの増加と案内面のかじりや焼き付きを防いで、低摩擦トルクで長寿命のスラスト玉軸受を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の軸方向断面図である。
【図2】第1の実施の形態における力の関係を示す図である。
【図3】第1の実施の形態における補助軌道輪の軌道面と玉との接触楕円と玉の自転軸との関係を示す図である。
【図4】この発明の第2の実施の形態の案内面の例を示す図である。
【図5】この発明の第3の実施の形態の案内面の例を示す図である。
【図6】この発明の第4の実施の形態の軸方向部分断面図である。
【図7】この発明の第5の実施の形態の軸方向部分断面図である。
【図8】この発明の第6の実施の形態の軸方向部分断面図である。
【図9】この発明の第7の実施の形態の軸方向部分断面図である。
【図10】従来技術の第1のタイプのスラスト玉軸受におけるかじりの例を示す図である。
【図11】従来技術の第2のタイプのスラスト玉軸受におけるトルク低減効果の例を示す図である。
【図12】従来技術の第2のタイプのスラスト玉軸受におけるかじりの例を示す図である。
【図13】従来技術の第2のタイプのスラスト玉軸受をアンギュラ玉軸受に適用した場合のトルク低減効果の例を示す図である。
【符号の説明】
1、2 軌道輪
3 補助軌道輪
11、21、31 軌道面
12、22、32 軌道面と玉との接点
23、33 案内面
34 補助軌道輪軌道面の円弧中心
4 玉
41 玉の中心
42 玉の自転軸中心点
X−X 軸受中心軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low friction torque thrust ball bearing. In particular, the present invention is a low-friction torque thrust suitable for applications requiring low friction, such as transmission rollers for traction drive continuously variable transmissions, support bearings for input members, machine tools, etc. Related to ball bearings.
[0002]
[Prior art]
The thrust ball bearing has a high spin at the contact point between the ball and the raceway surface of the raceway. Therefore, the friction torque of the bearing is particularly large when receiving a large axial load. In the case of a toroidal continuously variable transmission that uses this type of bearing as a support bearing for a transmission roller or an input / output member, the friction torque of the bearing This is a major factor that reduces power transmission efficiency.
[0003]
In order to correct the disadvantage that the friction torque of the thrust ball bearing is large as described above, the following two methods have been proposed.
[0004]
In the first type, the ball of the thrust ball bearing is biased toward the center axis of the bearing so that the rolling at the contact point between the ball and the raceway surface of the two race rings is close to the pure rolling. A thrust ball bearing provided with an auxiliary bearing ring (Collar) on the side.
[0005]
In this first type of thrust ball bearing, in order to eliminate friction loss due to ball spin on the raceway surface, an auxiliary raceway is fitted on the outer periphery of the ball, and the ball is brought inside the pitch circle so that the raceway of the two raceways The contact point between the ball and the raceway surface so that the intersection (cone center) of the tangent line that passes through the contact point between the surface and the ball and is drawn on the raceway surface is on the plane including the center of the ball and on the bearing center axis. The rolling in is a pure rolling.
[0006]
As a result, in this first type of thrust ball bearing, the raceway surface of the auxiliary raceway ring and the ball come into contact with each other on a plane that is perpendicular to the bearing center axis and includes the center of the ball. Since it lies on a plane including the center of the ball, the contact point between the raceway surface of the auxiliary race and the ball and the center of rotation of the ball coincide. Therefore, the friction loss due to the spin of the ball on the raceway surface is eliminated, and the motion at the contact point between the raceway surface and the ball of the auxiliary raceway is only a spin motion with a low sliding speed, and the friction loss is reduced, so that it becomes a normal thrust bearing. In comparison, the friction torque is greatly reduced.
[0007]
In addition, the second type of conventional thrust ball bearing adds an angular ball bearing element to the first type to give a difference in the contact angle on the raceway surfaces of the two race rings. By deviating the cone center in the first type of thrust ball bearing from the plane including the center of the ball in the axial direction of the bearing, the contact point between the auxiliary ring and the ball on the plane including the center of the ball is By making the position different from the center of the rotation axis, the relative motion at the contact point between the auxiliary ring and the ball is the spin motion plus the rolling motion (see US Pat. No. 1,423,666). .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the thrust ball bearing of the first type in the prior art, since the pure spin motion is performed at the contact point between the raceway surface of the auxiliary race and the ball, the lubricant is not replenished in the contact surface, and the load of the bearing is reduced. Except when it is extremely small, the contact point is galled and worn (see FIG. 10). This is described on
[0009]
The second type of the above prior art is for solving the above-mentioned drawbacks of the first type, and the relative motion at the contact point between the auxiliary track ring and the ball is added to the spin motion by rolling motion. In this way, the lubricant is supplied to the contact surface. By this method, even when the load is large, the effect of preventing galling and wear of the contact point can be obtained.
[0010]
As a result of testing this bearing, the effect of reducing the friction torque of the bearing by this method was clarified (see FIG. 11). However, also in this bearing, the rotation axis of the ball is close to a direction perpendicular to the bearing center axis (the above-mentioned first If the center of rotation of the ball is in the contact ellipse between the raceway surface of the auxiliary raceway and the ball, the raceway surface of the auxiliary raceway will be galled or worn, Even if the rotation axis center is slightly out of the contact ellipse, once a slight galling occurs, the balance of force will be lost, and the auxiliary bearing ring without axial support will vibrate in the axial direction and the galling will spread rapidly ( It became clear that it was difficult to continue the operation of the bearing. Accordingly, the center of rotation of the ball must be out of contact ellipse between the raceway surface of the auxiliary raceway and the ball.
[0011]
In addition, under normal operating conditions, not only pure axial load, but also radial load and eccentric load are applied, and due to mounting error, the axis of rotation and the fixed shaft will not match, and the rotation axis of the ball will fluctuate. The rotation axis of the ball is not always in the direction determined when designing the bearing. Therefore, it is necessary that the center of rotation of the ball in the case of a pure axial load be separated from the contact ellipse between the raceway surface of the auxiliary raceway and the ball with a certain margin.
[0012]
However, the fact that the center of rotation of the ball is separated from the contact ellipse between the raceway surface of the auxiliary raceway and the ball with a certain margin means that the thrust ball bearing (contact angle 90 °) approaches the angular ball bearing. As a result, the vertical force of the ball due to the axial load increases, and the radius of curvature of the raceway surface in the rolling direction is smaller than ∞ in the case of a thrust ball bearing (convex surface), so the contact surface pressure of the raceway surface is It increases, and the life of the bearing is reduced to a degree that cannot be ignored. In addition, the friction torque of the angular ball bearing has a smaller effect of reducing the friction torque of the bearing by the auxiliary raceway than in the case of the thrust ball bearing (see FIG. 13).
[0013]
Therefore, in a ball bearing that receives a large axial load, it is difficult to achieve a significant reduction in bearing friction torque while preventing a decrease in bearing life.
[0014]
The present invention is directed to overcoming these deficiencies in the prior art.
[0015]
[Means for solving the problems]
In the first aspect of the present invention , two race rings having raceway surfaces each including an arcuate cross section facing each other in the axial direction, and a plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways A raceway surface including an arc-shaped cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side to bias the balls toward the bearing center axis , The point of contact between the ball and the raceway surface by bringing the intersection of the tangent line drawn through the contact surface between the raceway surface of the raceway and the ball to the raceway surface to a position on the plane including the center of the ball and on the bearing center axis. In a thrust ball bearing comprising a bearing ring for holding between the race rings so that the rolling in the ring approaches a pure rolling, the contact angles on the raceway surfaces of these two race rings are different.
With respect to the thrust load applied to the ball bearing, the inner raceway surface of the auxiliary raceway has an axial component force that directs the auxiliary raceway toward the raceway having the larger contact angle. Configured to occur ,
A low-friction torque thrust ball characterized in that a guide surface that contacts each other is provided on a shoulder portion on the outer side of the raceway of the raceway having the larger contact angle and a flat portion of the auxiliary raceway ring facing the shoulder portion. Provide bearings.
In the low friction torque thrust ball bearing according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the guide surface has a structure that reduces friction between the guide surfaces and reduces the bearing friction torque.
In the second aspect of the present invention, two raceways having raceway surfaces each including an arcuate cross section facing each other in the axial direction, and a plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways A raceway surface including an arc-shaped cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side to bias the balls toward the bearing center axis, The point of contact between the ball and the raceway surface by bringing the intersection of the tangent line drawn through the contact surface between the raceway surface of the raceway and the ball to the raceway surface to a position on the plane including the center of the ball and on the bearing center axis. In a thrust ball bearing comprising a bearing ring for holding between the race rings so that the rolling in the ring approaches a pure rolling, the contact angles on the raceway surfaces of these two race rings are different.
With respect to the thrust load applied to the ball bearing, the inner raceway surface of the auxiliary raceway has an axial component force that directs the auxiliary raceway toward the raceway having the larger contact angle. Configured to occur,
Provided is a low-friction torque thrust ball bearing characterized in that the center of curvature radius of the arc-shaped cross section of the raceway surface of the auxiliary raceway is closer to the raceway having a smaller contact angle than the plane including the center of the ball To do.
In the third aspect of the present invention, two race rings having raceway surfaces each including an arcuate cross section facing each other in the axial direction, and a plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways A raceway surface including an arc-shaped cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side to bias the balls toward the bearing center axis, The point of contact between the ball and the raceway surface by bringing the intersection of the tangent line drawn through the contact surface between the raceway surface of the raceway and the ball to the raceway surface to a position on the plane including the center of the ball and on the bearing center axis. In a thrust ball bearing comprising a bearing ring for holding between the race rings so that the rolling in the ring approaches a pure rolling, the contact angles on the raceway surfaces of these two race rings are different.
With respect to the thrust load applied to the ball bearing, the inner raceway surface of the auxiliary raceway has an axial component force that directs the auxiliary raceway toward the raceway having the larger contact angle. Configured to occur,
The intersection of the tangent lines drawn on the raceway surfaces of the two race rings is substantially on the bearing center axis and on the larger contact angle than the plane,
Provided is a low-friction torque thrust ball bearing characterized in that a straight line connecting the intersection and the center of each ball is located near the raceway having a smaller contact angle than the plane outside the ball pitch circle. To do.
[0016]
Embodiment
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
In the first embodiment shown in FIG. 1, the
[0018]
An auxiliary raceway ring 3 is fitted between the raceway rings 1 and 2 on the outer peripheral side of the ball, and the auxiliary raceway ring 3 has a
[0019]
The
[0020]
The center of
[0021]
The
[0022]
The intersection C (cone center) of the
[0023]
When axial load La as in the second diagram the bearing is applied, the
[0024]
The sum Fr3 of the reaction force of the radial component forces Fr1 and Fr2 acts on the
[0025]
The
[0026]
However, in the first embodiment shown in FIG. 1, the guide raceway slides while the auxiliary raceway ring 3 receives the axial component force Fa <b> 3 by the
[0027]
In the second embodiment shown in FIG. 4, an
[0028]
In the third embodiment shown in FIG. 5, a V-shaped
[0029]
In the fourth embodiment shown in FIG. 6, an
[0030]
In general, since the raceway ring and the auxiliary raceway ring are made of the same material, in such a case, the guide surface is particularly likely to be galled or seized.
[0031]
In the fifth embodiment shown in FIG. 7, the surface coating treatment for improving the lubrication on at least one of the guide surfaces of the bearing ring shoulder portion and the auxiliary raceway ring, the thermal spraying or baking of metal other than the raceway ring, etc. By providing the applied
[0032]
In the sixth embodiment shown in FIG. 8, a sliding member 6 made of a material different from that of the raceway ring is inserted between the shoulder portion of the raceway ring and the flat portion of the auxiliary raceway ring. As in the case of, the effect of preventing the guide surface from galling and seizing can be obtained.
[0033]
In the seventh embodiment shown in FIG. 9, ball bearing grooves are respectively formed in the shoulder portion of the raceway ring and the flat portion of the auxiliary raceway ring, and the rolling member 7 is inserted to make the guide surface in rolling contact. Thus, further effects can be obtained in reducing friction and preventing galling and seizure.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the auxiliary track ring is stably supported in the axial direction, generation of vibration in the axial direction of the auxiliary track ring is prevented and the bearing rotates stably. In addition, according to the present invention, the margin between the contact ellipse between the raceway surface of the auxiliary raceway and the ball and the center point of the ball's rotation axis is increased. Even if there is a discrepancy in the shaft center, the bearing torque due to friction on the guide surface of the auxiliary raceway is reduced by means of preventing scuffing and seizure of the raceway surface of the auxiliary raceway, maintaining good lubrication of the guide surface and reducing friction. The thrust ball bearing can be realized with a low friction torque and a long service life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a force relationship in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a contact ellipse between a raceway surface of an auxiliary race and a ball and a rotation axis of the ball in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a guide surface according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a guide surface according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial axial sectional view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial axial sectional view of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partial axial sectional view of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial axial sectional view of a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of galling in a first type thrust ball bearing of the prior art.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a torque reduction effect in a second type thrust ball bearing of the prior art.
FIG. 12 is a view showing an example of scoring in a second type thrust ball bearing of the prior art.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a torque reduction effect when a second type of thrust ball bearing of the prior art is applied to an angular ball bearing.
[Explanation of symbols]
1, 2, raceway 3,
Claims (4)
それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、
内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、
これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するよう構成し、
前記接触角の大きい方の軌道輪の、軌道外側の肩部と、該肩部に対向する補助軌道輪の平面部とに互いに接触する案内面を設けたことを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受。 Two race rings each having a raceway surface including an arcuate cross section facing each other in the axial direction;
A plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways,
The two race rings have a raceway surface including an arcuate cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side, and the balls are biased toward the bearing center axis. The contact point between the ball and the raceway surface is brought closer to the position on the plane that includes the center of the ball and on the bearing center axis by bringing the intersection point of the tangent line that passes through the contact point between the raceway surface and the ball into the raceway surface. It consists of an auxiliary track ring for holding the movement between the track rings so that the movement approaches a pure rolling,
In thrust ball bearings with different contact angles on the raceway surfaces of these two race rings,
Against the thrust load applied to the該玉bearing, the inner peripheral raceway surface of the auxiliary bearing ring, the axial component of force that directs the direction of the larger bearing ring of the auxiliary bearing ring wherein the contact angle Configured to occur ,
A low-friction torque thrust ball characterized in that a guide surface that contacts each other is provided on a shoulder portion on the outer side of the raceway of the raceway having the larger contact angle and a flat portion of the auxiliary raceway ring facing the shoulder portion. bearing.
それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、A plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways,
内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、The two race rings have a raceway surface including an arcuate cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side, and the balls are biased toward the bearing center axis. The contact point between the ball and the raceway surface is brought closer to the position on the plane that includes the center of the ball and on the bearing center axis by bringing the intersection point of the tangent line that passes through the contact point between the raceway surface and the ball into the raceway surface. It consists of an auxiliary track ring for holding the movement between the track rings so that the movement approaches a pure rolling,
これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、In thrust ball bearings with different contact angles on the raceway surfaces of these two race rings,
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するよう構成し、With respect to the thrust load applied to the ball bearing, the inner raceway surface of the auxiliary raceway has an axial component force that directs the auxiliary raceway toward the raceway having the larger contact angle. Configured to occur,
前記補助軌道輪の軌道面の円弧状断面の曲率半径中心は玉の中心を含む平面よりも接触角の小さい方の軌道輪に近い側にあることを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受。A low-friction torque thrust ball bearing, characterized in that the center of curvature radius of the arc-shaped cross section of the raceway surface of the auxiliary raceway is closer to the raceway having a smaller contact angle than the plane including the center of the ball.
それら軌道面に接触して該軌道輪間に介装された複数個の玉と、A plurality of balls that are in contact with the raceway surfaces and interposed between the raceways,
内周側に円弧状断面を含む軌道面を有し、該内周側軌道面がこれらの玉に外周側から接触して該玉を軸受中心軸線に向かって偏倚させて、前記2つの軌道輪の軌道面と玉との接点を通り軌道面に引いた接線の交点を、玉の中心を含む平面上でかつ軸受中心軸線上の位置に近づけることにより、玉と軌道面との接触点における転動を純転がりに近づけるようにして軌道輪間に保持するための補助軌道輪とからなり、The two race rings have a raceway surface including an arcuate cross section on the inner circumference side, the inner circumference raceway surface comes into contact with these balls from the outer circumference side, and the balls are biased toward the bearing center axis. The contact point between the ball and the raceway surface is brought closer to the position on the plane that includes the center of the ball and on the bearing center axis by bringing the intersection point of the tangent line that passes through the contact point between the raceway surface and the ball into the raceway surface. It consists of an auxiliary track ring for holding the movement between the track rings so that the movement approaches a pure rolling,
これら2つの軌道輪の軌道面における接触角が相違するスラスト玉軸受において、In thrust ball bearings with different contact angles on the raceway surfaces of these two race rings,
該玉軸受にかかるスラスト荷重に対し、該補助軌道輪の該内周側軌道面には、該補助軌道輪を前記接触角の大きい方の軌道輪の方向に向かわせるような軸方向分力が発生するよう構成し、With respect to the thrust load applied to the ball bearing, the inner raceway surface of the auxiliary raceway has an axial component force that directs the auxiliary raceway toward the raceway having the larger contact angle. Configured to occur,
前記接線の交点は、ほぼ軸受中心軸線上でかつ前記平面よりも前記接触角の大きい方にあり、The intersection of the tangents is approximately on the bearing center axis and on the larger contact angle than the plane,
前記交点と各玉の中心を結ぶ直線は玉のピッチ円外側では前記平面よりも前記接触角の小さい軌道輪の近くにあるように構成されたことを特徴とする低摩擦トルクスラスト玉軸受。A low friction torque thrust ball bearing, characterized in that a straight line connecting the intersection and the center of each ball is located near the raceway having a smaller contact angle than the plane outside the ball pitch circle.
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