KR20090103917A - 스러스트 롤러 베어링 및 토크 컨버터 - Google Patents

스러스트 롤러 베어링 및 토크 컨버터

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KR20090103917A
KR20090103917A KR1020097014647A KR20097014647A KR20090103917A KR 20090103917 A KR20090103917 A KR 20090103917A KR 1020097014647 A KR1020097014647 A KR 1020097014647A KR 20097014647 A KR20097014647 A KR 20097014647A KR 20090103917 A KR20090103917 A KR 20090103917A
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KR
South Korea
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retainer
track
circumferential flange
wheel
raceway
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KR1020097014647A
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리노 후카미
카즈유키 야마모토
카츠후미 아베
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에누티에누 가부시키가이샤
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Abstract

스러스트 롤러 베어링은 복수의 롤러와, 보지기와, 궤도면과 외주 플랜지부와 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 제1의 궤도륜과, 궤도면과 내주 플랜지부와 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 제2의 궤도륜을 구비한다. 그리고, 외주 플랜지부와 보지기의 외연부 사이 및 내주 플랜지부와 보지기의 내연부 사이에는 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되어 있다. 또, 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부이다. 또한, 돌출부에 대면하는 보지기의 에지부는 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제1의 경사부(13c)와, 두께 방향 반대측의 코너부에 제1의 경사부(13c)보다 직경 방향 길이가 상대적으로 짧은 제2의 경사부(13d)를 가진다.

Description

스러스트 롤러 베어링 및 토크 컨버터{THRUST ROLLER BEARING AND TORQUE CONVERTER}
이 발명은 스러스트 롤러 베어링(thrust roller bearing), 특히 토크 컨버터(torque converter) 등의 편심 회전을 수반하는 환경에서 사용되는 스러스트 롤러 베어링에 관한 것이다.
종래의 스러스트 롤러 베어링(101)은, 예를 들면, 일본 특허공개 2003－83339호 공보에 기재되어 있다. 도 29를 참조하여, 동 공보에 기재되어 있는 스러스트 롤러 베어링(101)은 복수의 롤러(roller)(102)와, 복수의 롤러(102)를 보지(保持)하는 보지기(103)와, 롤러(102)를 두께 방향으로부터 끼워 지지하는 제1 및 제2의 궤도륜(104, 105)을 구비한다.
제1의 궤도륜(104)은 원환상(annular) 부재의 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(102)와 접촉하는 궤도면(104a)과, 원환상 부재의 외연부로부터 궤도면(104a)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 플랜지부(flange part)(104b)와, 플랜지부(104b)의 선단으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하여 보지기(103)를 보지하는 복수의 돌출부(104c)를 가진다.
마찬가지로 제2의 궤도륜(105)은 원환상 부재의 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(102)와 접촉하는 궤도면(105a)과, 원환상 부재의 내연부로부터 궤도면(105a)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 플랜지부(105b)와, 플랜지부(105b)의 선단으로부터 직경 방향 외측으로 돌출하여 보지기(103)를 보지하는 복수의 돌출부(105c)를 가진다.
이 스러스트 롤러 베어링(101)은 보지기(103)의 외경 치수보다 플랜지부(104b)의 내경 치수를 크게 설정하고, 보지기(103)와 플랜지부(104b) 사이에 직경 방향의 베어링 내부 간극을 설치하고 있다. 이것에 의해 토크 컨버터(torque converter) 등과 같이 편심 회전을 수반하는 환경에서 사용되는 경우라도, 보지기(103)와 플랜지부(104b) 사이의 마찰에 의한 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다고 기재되어 있다.
여기서, 베어링 내부 간극을 설치한 것에 의해 보지기(103)와 궤도륜(104)이 분리되어 버릴 우려가 있다. 예를 들면, 궤도륜(104a, 105a)을 수직으로 한 상태에서 반송하는 경우 등에 분리될 가능성이 있다. 그래서, 동 공보에 기재되어 있는 스러스트 롤러 베어링(101)은 돌출부(104c)의 선단을 이은 원의 직경을 보지기(103)의 외경 치수보다 작게 한다. 이것에 의해 보지기(103)와 궤도륜(104)의 분리를 방지할 수가 있다고 기재되어 있다. 이것은 보지기(103)를 제2의 궤도륜(105)에 조립해 넣는 경우에도 마찬가지이다.
또, 마찬가지 구성의 스러스트 롤러 베어링이, 예를 들면, 일본 특허공개 1997－137824호 공보, 일본 특허공개 1997－189325호 공보, 일본 특허공개 2000－266043호 공보, 및 일본 특허공개 2003－254327호 공보에도 기재되어 있다.
그러나, 돌출부(104c)의 돌출량을 크게 하면, 스러스트 롤러 베어링(101)의 조립성이 악화된다. 구체적으로는 돌출부(104c)를 타고 넘을 때에 보지기(103)나 돌출부(104c)를 크게 탄성 변형시키지 않으면 안 된다. 이것은 보지기(103)의 변형이나 돌출부(104c)의 파손의 원인으로도 될 수 있다.
이 문제를 해소하는 하나의 방법으로서, 예를 들면, 돌출부(104c)에 방침탄(anti-carburizing) 처리 등을 하여 담금질의 효과가 미치지 않게 하든지, 담금질 후에 부분 소둔(partial tempering)을 하는 것이 생각된다. 그러나, 이들 처리를 함으로써 보지기(103)를 조립해 넣기는 쉬워지지만, 동시에 돌출부(104c)의 강도는 저하된다.
또, 다른 방법으로서 롤러(102) 및 보지기(103)를 궤도륜(104)에 조립해 넣은 후에 스러스트 롤러 베어링(101) 전체에 열처리를 하는 것이 생각된다. 그러나, 보지기(103)와 궤도륜(104)이 각각 변형하는 경우가 있어, 스러스트 롤러 베어링(101)의 회전 불량의 원인으로 될 수 있다.
도 1은 도 7의 P부의 확대도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시 형태에 관계되는 스러스트 롤러 베어링(thrust roller bearing)을 나타내는 도이다.
도 3은 도 2의 제1의 궤도륜의 단면도이다.
도 4는 도 2의 제1의 궤도륜의 정면도이다.
도 5는 도 2의 제2의 궤도륜의 단면도이다.
도 6은 도 2의 제2의 궤도륜의 정면도이다.
도 7은 도 2의 보지기(保持器)의 단면도이다.
도 8은 도 2의 보지기의 정면도이다.
도 9는 보지기를 궤도륜에 조립해 넣는 상태를 나타내는 도이다.
도 10은 도 9의 Q부의 확대도이다.
도 11은 보지기를 궤도륜으로부터 분리하는 상태를 나타내는 도이다.
도 12는 도 11의 R부의 확대도이다.
도 13은 보지기가 궤도륜 중에서 직경 방향으로 최대한 치우친 상태를 나타내는 도이다.
도 14는 도 16의 S부의 확대도이다.
도 15는 이 발명의 다른 실시 형태에 관계되는 스러스트 롤러 베어링을 나타내는 도이다.
도 16은 도 15의 제1의 궤도륜의 단면도이다.
도 17은 도 15의 제1의 궤도륜의 정면도이다.
도 18은 도 15의 제2의 궤도륜의 단면도이다.
도 19는 도 15의 제2의 궤도륜의 정면도이다.
도 20은 도 15의 보지기의 단면도이다.
도 21은 도 15의 보지기의 정면도이다.
도 22는 보지기를 궤도륜에 조립해 넣는 상태를 나타내는 도이다.
도 23은 도 22의 T부의 확대도이다.
도 24는 보지기를 궤도륜으로부터 분리하는 상태를 나타내는 도이다.
도 25는 도 24의 U부의 확대도이다.
도 26은 보지기가 궤도륜 중에서 직경 방향으로 최대한 치우친 상태를 나타내는 도이다.
도 27은 궤도륜에 설치되는 돌출부의 다른 실시 형태를 나타내는 도이다.
도 28은 이 발명의 일 실시 형태에 관계되는 토크 컨버터(torque converter)를 나타내는 도이다.
도 29는 종래의 스러스트 롤러 베어링을 나타내는 도이다.
그래서, 이 발명의 목적은, 토크 컨버터(torque converter) 등의 편심 회전을 수반하는 환경에서 사용되는 스러스트 롤러 베어링(thrust roller bearing)으로서, 보지기와 궤도륜의 조립성을 해치지 않고, 또한 분리를 유효하게 방지한 스러스트 롤러 베어링을 제공하는 것이다.
또, 이 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 스러스트 롤러 베어링을 채용함으로써, 신뢰성이 높은 토크 컨버터를 제공하는 것이다.
이 발명에 관계되는 스러스트 롤러 베어링은 복수의 롤러(roller)와, 복수의 롤러를 보지하는 보지기와, 롤러가 굴러가는 궤도면과, 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부(flange part)와, 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부(claw part)를 가지는 원환상의 제1의 궤도륜과, 롤러가 굴러가는 궤도면과, 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 제2의 궤도륜을 구비한다. 그리고, 외주 플랜지부와 보지기의 외연부 사이 및 내주 플랜지부와 보지기의 내연부 사이에는 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되어 있다. 또, 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부이다. 또한, 돌출부에 대면하는 보지기의 에지부(edge part)는 궤도면에 대면하는 측의 코너부(corner part)에 제1의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 제1의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 짧은 제2의 경사부를 가진다.
상기 구성의 스러스트 롤러 베어링은 궤도륜과 보지기 사이의 베어링 내부 간극을 지지 부재의 편심량의 2배 이상으로 함으로써, 편심 회전에 의해 보지기와 궤도륜이 접촉하여 생기는 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다.
또, 제1 및 제2의 경사부는 돌출부를 타고 넘을 때의 안내면으로서 기능한다. 그래서, 보지기와 궤도륜의 조립시에 안내면으로서 기능하는 제1의 경사부의 직경 방향 길이를 길게 하고, 분해시에 안내면으로서 기능하는 제2의 경사부의 직경 방향 길이를 짧게 한다. 이것에 의해 보지기와 궤도륜의 조립성을 해치지 않고, 분리를 유효하게 방지한 스러스트 롤러 베어링을 얻을 수 있다.
일 실시 형태로서 제1 및 제2의 경사부는 에지부를 절곡하여 형성된다. 에지부를 절곡시킴으로써, 곡면 형상(R 형상)의 경사부가 형성됨과 아울러 보지기의 강성이 향상된다. 그 외, 에지부를 모따기 가공(「C 모따기」 및 「R 모따기」의 양방을 포함한다)함으로써 경사부를 형성해도 좋다.
바람직하게는, 돌출부의 선단은 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제3의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 제3의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 긴 제4의 경사부를 가진다. 제3 및 제4의 경사부는 보지기가 돌출부를 타고 넘을 때의 안내면으로서 기능한다. 그래서, 보지기와 궤도륜의 조립시에 안내면으로서 기능하는 제4의 경사부의 직경 방향 길이를 길게 하고, 분해시에 안내면으로서 기능하는 제3의 경사부의 직경 방향 길이를 짧게 한다. 이것에 의해 보지기와 궤도륜의 조립성을 해치지 않고, 분리를 유효하게 방지한 스러스트 롤러 베어링을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 제1의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤, 및 제2의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤에 의해, 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜과 보지기가 연결되고, 보지기가 궤도륜에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우쳤을 때의 발톱부와 보지기의 최소 걸림값을 σ로 하면, －0.1mm≤σ≤0.5mm를 만족한다.
최소 걸림값이 0.5mm보다 커지면, 조립시에 보지기의 변형량이 커져 소성 변형이나 파손을 일으킬 우려가 있다. 한편, 최소 걸림값이 －0.1mm보다 작으면 보지기와 궤도륜이 분리될 가능성이 높아진다. 그래서, 상기 범위로 함으로써 조립성을 해치지 않고 분리를 유효하게 방지할 수가 있다.
바람직하게는, 보지기는 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하고, 열처리로서 연질화(soft nitriding) 처리, 침탄(carburizing) 처리, 또는 침탄 질화(nitrocarburizing) 처리의 어느 것을 거쳐 제조된다. 또, 제1 및 제2의 궤도륜은 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하고, 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리를 거쳐 제조되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 보지기나 궤도륜에 요구되는 치수 정밀도 및 기계적 성질 등을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 돌출부를 가지는 궤도륜에 보지기를 조립해 넣을 때의 제1의 경사부와 돌출부의 접촉각(θ1)은 θ1≥45о를 만족한다.
더 바람직하게는, 돌출부를 가지는 궤도륜으로부터 보지기를 분리할 때의 제2의 경사부와 돌출부의 접촉각(θ2)은 θ2≤45о를 만족한다.
보지기와 돌출부의 접촉각이 클수록 보지기는 돌출부를 타고 넘기 쉽다. 한편, 접촉각이 작을수록 보지기는 돌출부를 타고 넘기 어렵다. 그래서, 제1의 경사부와 돌출부의 접촉각(θ1)을 45о 이상으로 하고, 제2의 경사부와 돌출부의 접촉각(θ2)을 45о 이하로 함으로써, 조립해 넣기 쉽고 분리하기 어려운 스러스트 롤러 베어링을 얻을 수 있다.
이 발명에 관계되는 스러스트 롤러 베어링은 복수의 롤러와, 복수의 롤러를 보지하는 보지기와, 롤러가 굴러가는 궤도면과, 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부와, 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 제1의 궤도륜과, 롤러가 굴러가는 궤도면과, 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 제2의 궤도륜을 구비한다. 그리고, 외주 플랜지부와 보지기의 외연부 사이 및 내주 플랜지부와 보지기의 내연부 사이에는 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되어 있다. 또, 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부이다. 또한, 돌출부의 선단은 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제1의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 제1의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 긴 제2의 경사부를 가진다.
상기 구성의 스러스트 롤러 베어링은 궤도륜과 보지기 사이의 베어링 내부 간극을 지지 부재의 편심량의 2배 이상으로 함으로써, 편심 회전에 의해 보지기와 궤도륜이 접촉하여 생기는 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다.
또, 상기 구성의 스러스트 롤러 베어링에 있어서, 제1 및 제2의 경사부는 보지기가 돌출부를 타고 넘을 때의 안내면으로서 기능한다. 그래서, 보지기와 궤도륜의 조립시에 안내면으로서 기능하는 제2의 경사부의 직경 방향 길이를 길게 하고, 분해시에 안내면으로서 기능하는 제1의 경사부의 직경 방향 길이를 짧게 한다. 이것에 의해 보지기와 궤도륜의 조립성을 해치지 않고, 분리를 유효하게 방지한 스러스트 롤러 베어링을 얻을 수 있다.
이 발명에 관계되는 스러스트 롤러 베어링은 복수의 롤러와, 복수의 롤러를 보지하는 보지기와, 복수의 롤러가 굴러가는 궤도면을 가지는 1조의 궤도륜을 구비하고, 보지기와 1조의 궤도륜을 30N 미만으로는 분리되지 않게 연결한 스러스트 롤러 베어링이다. 1조의 궤도륜 중의 일방은 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부와, 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 부재로 이루어지는 제1의 궤도륜이다. 1조의 궤도륜 중의 타방은 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 부재로 이루어지는 제2의 궤도륜이다. 그리고, 외주 플랜지부와 보지기의 외연부 사이 및 내주 플랜지부와 보지기의 내연부 사이에는 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되어 있다. 또, 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부이다. 또한, 제1의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤, 및 제2의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤에 의해, 제1의 궤도륜과 제2의 궤도륜과 보지기가 연결되고, 보지기가 궤도륜에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우쳤을 때의 발톱부와 보지기의 최소 걸림값을 σ로 하면, －0.1mm≤σ≤0.5mm를 만족한다.
상기 구성의 스러스트 롤러 베어링은 궤도륜과 보지기 사이의 베어링 내부 간극을 지지 부재의 편심량의 2배 이상으로 함으로써, 편심 회전에 의해 보지기와 궤도륜이 접촉하여 생기는 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다.
또, 최소 걸림값이 0.5mm보다 커지면, 조립시에 보지기의 변형량이 커져 소성 변형이나 파손을 일으킬 우려가 있다. 한편, 최소 걸림값이 －0.1mm보다 작으면 보지기와 궤도륜이 분리될 가능성이 높아진다. 그래서, 상기 범위로 함으로써 조립성을 해치지 않고 분리를 유효하게 방지할 수가 있다.
이 발명에 관계되는 토크 컨버터(torque converter)는 입력축에 접속되는 임펠러(impeller)와, 출력축에 접속되는 터빈(turbine)과, 터빈으로부터의 작동 유체를 임펠러에 지향시키는 스테이터(stator)와, 터빈과 스테이터 사이 및/또는 임펠러와 스테이터 사이에 배치되는 상기의 어느 하나에 기재된 스러스트 롤러 베어링을 구비한다. 상기 구성의 스러스트 롤러 베어링을 편심 회전을 수반하는 터빈이나 임펠러를 지지하는 베어링으로서 채용함으로써, 신뢰성이 높은 토크 컨버터를 얻을 수 있다.
이 발명에 의하면, 보지기를 궤도륜에 조립해 넣을 때에 삽입 안내면으로서 기능하는 제1의 경사부를 크게 함으로써, 보지기와 궤도륜의 조립성을 해치지 않고, 또한 분리를 유효하게 방지한 스러스트 롤러 베어링을 얻을 수 있다. 또, 이러한 스러스트 롤러 베어링을 채용함으로써 신뢰성이 높은 토크 컨버터를 얻을 수 있다.
도 1~도 8을 참조하여, 이 발명의 일 실시 형태에 관계되는 스러스트 롤러 베어링(thrust roller bearing)(11)을 설명한다. 또한, 도 1은 도 7의 P부의 확대도, 도 2는 스러스트 롤러 베어링(11)을 나타내는 도, 도 3 및 도 4는 제1의 궤도륜(14)의 단면도 및 평면도, 도 5 및 도 6은 제2의 궤도륜(15)의 단면도 및 평면도, 도 7 및 도 8은 보지기(保持器)(13)의 단면도 및 평면도이다.
우선, 도 2를 참조하여, 스러스트 롤러 베어링(11)은 복수의 롤러(roller)(12)와, 복수의 롤러(12)를 보지(保持)하는 보지기(13)와, 보지기(13)를 받아들이는 제1 및 제2의 궤도륜(14, 15)을 구비하는 삼위일체의 스러스트 롤러 베어링이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 제1의 궤도륜(14)은 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(14a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 그리고, 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(12)가 굴러가는 궤도면(14b)과, 원환상 부재의 외연부에 두께 방향의 궤도면(14b)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부(flange part)(14c)와, 외주 플랜지부(14c)의 선단에 직경 방향 내측으로 돌출하는 제1의 발톱부(claw part)로서의 복수의 돌출부(14d)를 포함한다.
외주 플랜지부(14c)는 스러스트 롤러 베어링(11)을 조립했을 때에 보지기(13)의 외연부의 더 외측에 위치한다. 돌출부(14d)는 외주 플랜지부(14c)의 복수 개소로부터 직경 방향 내측으로 돌출한다. 이 돌출부(14d)는 보지기(13)의 외연부에 걸어맞춰져 보지기(13)가 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리되는 것을 방지한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서의 돌출부(14d)는 외주 플랜지부(14c)의 원주 상의 8개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 8개소의 돌출부(14d)의 선단을 통과하는 원을 O1(도 4 중 이점쇄선으로 나타낸다)로 하면, 원 O1의 직경이 보지기(13)의 외경 치수보다 작아지도록 돌출부(14d)의 돌출량을 조정한다. 따라서, 보지기(13)의 제1의 궤도륜(14)에의 조립은 보지기(13)의 외연부 및 돌출부(14d)를 탄성 변형시킨 상태에서 행한다.
다음에, 도 5 및 도 6을 참조하여, 제2의 궤도륜(15)은 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(15a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 그리고, 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(12)가 굴러가는 궤도면(15b)과, 원환상 부재의 내연부에 두께 방향의 궤도면(15b)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부(15c)와, 내주 플랜지부(15c)의 선단에 직경 방향 외측으로 돌출하는 제2의 발톱부로서의 복수의 스테이크(stake)(15d)를 포함한다.
내주 플랜지부(15c)는 스러스트 롤러 베어링(11)을 조립했을 때에 보지기(13)의 내연부의 더 내측에 위치한다. 스테이크(15d)는 내주 플랜지부(15c)의 복수 개소로부터 직경 방향 외측으로 돌출한다. 이 스테이크(15d)는 보지기(13)의 내연부에 걸어맞춰져 보지기(13)가 제2의 궤도륜(15)으로부터 분리되는 것을 방지한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서의 스테이크(15d)는 내주 플랜지부(15c)의 원주 상의 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 4개소의 스테이크(15d)의 선단을 통과하는 원을 O2(도 6 중 이점쇄선으로 나타낸다)로 하면, 원 O2의 직경이 보지기(13)의 내경 치수보다 커지도록 스테이크(15d)의 돌출량을 조정한다. 따라서, 보지기(13)의 제2의 궤도륜(15)에의 조립은 보지기(13)의 내연부 및 스테이크(15d)를 탄성 변형시킨 상태에서 행한다.
상기 구성의 제1 및 제2의 궤도륜(14, 15)은, 예를 들면, 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하여 프레스(press) 가공에 의해 제조된다. 또한, 소정의 기계적 성질을 얻기 위해서 열처리로서 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리가 행해진다.
또, 제1의 궤도륜(14)에 설치된 돌출부(14d)와, 제2의 궤도륜(15)에 설치된 스테이크(15d)는 모두 보지기(13)를 보지하는 발톱부로서 기능한다. 또한, 돌출부(14d)는 외주 플랜지부(14c)의 선단을 휨가공에 의해 직경 방향 내측으로 절곡하여 형성한다. 또, 돌출부(14d)는 스테이크(15d)와 비교하여 보지기(13)를 보지하는 능력이 높다.
다음에, 도 7 및 도 8을 참조하여, 보지기(13)는 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(13a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 또, 그 벽면에는 롤러(12)를 수용하는 복수의 포켓(pocket)(13b)이 방사상으로 배치되어 있다. 또한, 도 1을 참조하여, 보지기(13)의 외연부는 직경 방향 내측으로 되접어 꺾여 있고, 그 코너부(corner part)에는 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)가 형성되어 있다.
제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)는 각각 소정의 곡률로 만곡하는 곡면이다. 그리고, 제1의 경사부(13c)의 직경 방향 길이(A)는 제2의 경사부(13d)의 직경 방향 길이(B)와 비교하여 길게 되어 있다(A＞B). 또, 도 2를 참조하여, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣었을 때, 제1의 경사부(13c)는 궤도면(14b)에 대면하도록 배치된다.
상기 구성의 보지기(13)는, 예를 들면, 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하여 프레스 가공에 의해 제조된다. 또한, 소정의 기계적 성질을 얻기 위해서 열처리로서 연질화 처리, 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리 중 어느 것이 행해진다.
다음에, 도 9 및 도 10을 참조하여, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣는 방법을 설명한다. 또한, 도 9는 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣는 상태를 나타내는 도, 도 10은 도 9의 Q부의 확대도이다.
우선, 도 9를 참조하여, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣는 경우, 보지기(13)의 외연부의 일부(도 9의 우측)를 돌출부(14d)의 내측으로 잠입시키고, 보지기(13)의 외연부와 플랜지부(14c)의 내경면을 접하게 한다. 이때 타방측(도 9의 좌측)에서는 보지기(13)의 외연부와 돌출부(14d)가 걸려 조립해 넣을 수가 없다. 그래서, 보지기(13) 및 돌출부(14d)를 탄성 변형시키면서 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣는다.
도 10을 참조하여, 도 9의 Q부에서는 보지기(13)의 제1의 경사부(13c)와 돌출부(14d)의 코너부가 접촉하고 있다. 여기서, 제1의 경사부(13c)는 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣기 위한 삽입 안내면으로서 기능한다.
구체적으로는 돌출부(14d)의 제1의 경사부(13c)의 접촉 부분에는 보지기(13)의 삽입 방향(도 10의 하방향)으로 조립 하중(F1)이 작용한다. 이 조립 하중(F1)은 돌출부(14d)의 코너부가 접촉하는 위치에 있어서의 제1의 경사부(13c)의 접선(l1)에 평행한 방향으로 작용하는 분력(F11)과, 접선(l1)에 수직인 방향으로 작용하는 분력(F12)으로 분해할 수가 있다. 그리고, 분력(F11)이 일정값을 초과했을 때, 보지기(13)는 돌출부(14d)를 타고 넘어 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣어진다.
여기서, 분력(F11)은 접선(l1)과 돌출부(14d)의 표면과 평행한 직선(l2)이 이루는 접촉각(θ1)에 비례하여 커진다. 그리고 θ1≥45о일 때 F11≥F12로 된다. 따라서, 접촉각(θ1)이 45о 이상으로 되도록 제1의 경사부(13c)의 직경 방향 길이(A)를 조정하면, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣을 때의 조립 하중(F1)을 작게 할 수가 있다.
다음에, 도 11 및 도 12를 참조하여, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리하는 방법을 설명한다. 또한, 도 11은 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리하는 상태를 나타내는 도, 도 12는 도 11의 R부의 확대도이다.
우선, 도 11을 참조하여, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리하는 경우, 보지기(13)의 외연부의 일부(도 11의 우측)가 플랜지부(14c)의 내경면에 접한 상태에서 타방측(도 11의 좌측)이 들어올려진다. 이때 보지기(13)의 외연부와 돌출부(14d)가 걸려 양자는 분리될 수가 없다. 여기서, 스러스트 롤러 베어링(11)에 외력이 가해지면, 보지기(13) 및 돌출부(14d)가 탄성 변형하여 양자가 분리된다.
도 12를 참조하여, 도 11의 R부에서는 보지기(13)의 제2의 경사부(13d)와 돌출부(14d)의 코너부가 접촉하고 있다. 돌출부(14d)의 제2의 경사부(13d)의 접촉 부분에는 보지기(13)의 분리 방향(도 12의 상방향)으로 분리 하중(F2)이 작용한다. 이 분리 하중(F2)은 돌출부(14d)의 코너부가 접촉하는 위치에 있어서의 제2의 경사부(13d)와의 접선(l3)에 평행한 방향으로 작용하는 분력(F21)과, 접선(l3)에 수직인 방향으로 작용하는 분력(F22)으로 분해할 수가 있다. 그리고, 분력(F21)이 일정값을 초과했을 때, 보지기(13)는 돌출부(14d)를 타고 넘어 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리된다.
여기서, 분력(F21)은 접선(l3)과 돌출부(14d)의 표면과 평행한 직선(l4)이 이루는 접촉각(θ2)에 비례하여 커진다. 그리고 θ2≤45о일 때 F21≤F22로 된다. 따라서, 접촉각(θ2)이 45о 이하로 되도록 제2의 경사부(13d)의 직경 방향 길이(B)를 조정하면, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)으로부터 분리할 때의 분리 하중(F2)을 크게 할 수가 있다.
다음에, 도 13을 참조하여, 보지기(13)와 제1의 궤도륜(14)의 치수 관계에 대해서 설명한다. 또한, 도 13은 보지기(13)가 제1의 궤도륜(14)에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우친 상태를 나타내는 도이다. 또한, 이하의 설명은 보지기(13)와 제2의 궤도륜(15) 사이에도 마찬가지로 성립한다.
우선, 보지기(13)의 외연부와 돌출부(14d)의 최소 걸림값(σ1)은 －0.1mm≤σ1≤0.5mm로 설정한다. 또한, 최소 걸림값(σ1)은 보지기(13)의 외경 치수를 D1, 플랜지부(14c)의 내경 치수를 D2, 돌출부(14d)의 돌출량을 t1로 하면,σ1=D1－(D2－t1)로 산출되는 값이다.
최소 걸림값(σ1)이 0.5mm보다 커지면, 조립시에 보지기(13)나 돌출부(14d)의 변형량이 커져 변형이나 파손을 일으킬 우려가 있다. 한편, 최소 걸림값(σ1)이 －0.1mm보다 작으면 보지기(13)와 제1의 궤도륜(14)이 분리될 가능성이 높아진다. 그래서, 상기 범위로 함으로써 조립성을 해치지 않고 분리를 유효하게 방지할 수가 있다.
또한, 최소 걸림값(σ1)이 －0.1mm로 되는 경우란, 돌출부(14d)가 보지기(13)의 외연부에 걸릴 수 없는 상태이다. 그러나, 도 4에 나타내는 실시 형태와 같이, 외주 플랜지부(14c)의 원주 상에 복수의 돌출부(14d)가 설치되어 있는 경우에는, 그 양 이웃의 돌출부(14d)에 의해 보지기(13)가 걸린다. 상기의 구성으로 함으로써, 보지기(13)와 제1의 궤도륜(14)의 분리 하중(F2)이 30N 이상으로 된다. 그 결과 반송시 등, 특히 궤도면(14b)을 수직으로 한 상태로 반송될 때에 양자가 분리되는 것을 유효하게 방지할 수가 있다.
다음에, 보지기(13)의 외연부와 외주 플랜지부(14c) 사이에 형성되는 직경 방향의 베어링 내부 간극(δ1)은 지지 부재의 편심량에 의해 조정한다. 구체적으로는 지지 부재의 편심량의 2배 이상으로 한다. 이것에 의해, 편심 회전에 의해 보지기와 궤도륜이 접촉하여 생기는 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 보지기(13)의 외연부를 되접어 꺾어 곡면 형상(R 형상)의 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)를 형성한 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 임의의 방법으로 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)를 형성할 수가 있다. 예를 들면, 외연부의 코너부에 모따기 가공을 해도 좋다. 또, 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)는 곡면 형상(R 형상)에 한정하지 않고, 직선 형상(테이퍼(taper) 형상)이라도 좋다.
또, 상기의 실시 형태에 있어서의 제1의 궤도륜(14)에 있어서, 돌출부(14d)의 위치 및 개수는 임의로 결정할 수가 있다. 다만, 돌출부(14d)의 수가 적으면 보지기(13)를 적절히 보지하지 못할 우려가 있다. 한편, 돌출부(14d)의 수가 너무 많으면 보지기(13)를 조립해 넣는 것이 곤란하게 된다. 또, 보지기(13)를 적절히 보지하는 관점에서는 돌출부(14d)는 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 이것은 제2의 궤도륜(15)에 형성되는 스테이크(stake)(15d)에도 마찬가지로 적용된다.
또, 상기의 실시 형태에 있어서는, 돌출부(14d)를 가지는 제1의 궤도륜(14)과, 스테이크(15d)를 가지는 제2의 궤도륜(15)과, 외연부에 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)를 가지는 보지기를 구비하는 스러스트 롤러 베어링(11)의 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고 임의의 구성을 채용할 수가 있다. 예를 들면, 제1의 궤도륜의 외주 플랜지부에 스테이크를 형성하고, 제2의 궤도륜의 내주 플랜지부에 돌출부를 형성해도 좋다. 그 경우 제1 및 제2의 경사부는 보지기의 내연부에 설치한다. 또, 제1 및 제2의 궤도륜의 양방에 돌출부를 형성해도 좋다. 그 경우 제1 및 제2의 경사부는 보지기의 외연부 및 내연부의 양방에 설치한다.
다음에, 표 1을 참조하여, 이 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 시험에 대해서 설명한다. 이 효과 확인 시험은 제1의 경사부(13c)의 직경 방향 치수(A), 제2의 경사부(13d)의 직경 방향 치수(B), 및 최소 걸림값(σ1)의 값을 표 1과 같이 한 3종류의 스러스트 롤러 베어링(시험 베어링 1~3)의 각각에 대해서, 조립 하중과 분리 하중을 측정하였다. 또한, 조립은 도 9 및 도 10에 나타내는 방법을 이용하여, 분리는 도 11 및 도 12에 나타내는 방법을 이용하여 행하였다.
표 1을 참조하여, 제1의 경사부(13c) 및 제2의 경사부(13d)의 직경 방향 치수가 같은 정도(A≒B)인 시험 베어링 1에 있어서는, 조립 하중과 분리 하중은 동일하였다. 한편, A＜B로 한 시험 베어링 2에 있어서는 조립 하중이 분리 하중을 상회하였다. 또한, A＞B로 한 시험 베어링 3에 있어서는 분리 하중이 조립 하중을 상회하였다.
이상으로부터, 제1의 경사부(13c)의 직경 방향 치수(A)가 클수록, 보지기(13)의 제1의 궤도륜(14)에의 조립이 용이하게 되는 것이 확인되었다. 마찬가지로 제2의 경사부(13d)의 직경 방향 치수(B)가 작을수록, 보지기(13)의 제1의 궤도륜(14)으로부터의 분리가 곤란하게 되는 것이 확인되었다. 그리고, A＞B로 하면, 보지기(13)를 제1의 궤도륜(14)에 조립해 넣기 쉽고, 또한 양자가 분리되기 어려운 스러스트 롤러 베어링(11)이 얻어지는 것이 확인되었다.
다음에, 도 14~도 21을 참조하여, 이 발명의 다른 실시 형태에 관계되는 스러스트 롤러 베어링(31)을 설명한다. 또한, 도 14는 도 16의 S부의 확대도, 도 15는 스러스트 롤러 베어링(31)을 나타내는 도, 도 16 및 도 17은 제1의 궤도륜(34)의 단면도 및 평면도, 도 18 및 도 19는 제2의 궤도륜(35)의 단면도 및 평면도, 도 20 및 도 21은 보지기(33)의 단면도 및 평면도이다.
우선, 도 15를 참조하여, 스러스트 롤러 베어링(31)은 복수의 롤러(32)와, 복수의 롤러(32)를 보지하는 보지기(33)와, 보지기(33)를 받아들이는 제1 및 제2의 궤도륜(34, 35)을 구비하는 삼위일체의 스러스트 롤러 베어링이다.
도 16 및 도 17을 참조하여, 제1의 궤도륜(34)은 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(34a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 그리고, 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(32)가 굴러가는 궤도면(34b)과, 원환상 부재의 외연부에 두께 방향의 궤도면(34b)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부(34c)와, 외주 플랜지부(34c)의 선단에 직경 방향 내측으로 돌출하는 제1의 발톱부로서의 복수의 돌출부(34d)를 포함한다.
외주 플랜지부(34c)는 스러스트 롤러 베어링(31)을 조립했을 때에 보지기(33)의 외경면의 더 외측에 위치한다. 돌출부(34d)는 외주 플랜지부(34c)의 복수 개소로부터 직경 방향 내측으로 돌출한다. 이 돌출부(34d)는 보지기(33)의 외연부에 걸어맞춰져 보지기(33)가 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리되는 것을 방지한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서의 돌출부(34d)는 외주 플랜지부(34c)의 원주 상의 8개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 8개소의 돌출부(34d)의 선단을 통과하는 원을 O3(도 17 중 이점쇄선으로 나타낸다)으로 하면, 원 O3의 직경이 보지기(33)의 외경 치수보다 작아지도록 돌출부(34d)의 돌출량을 조정한다. 따라서, 보지기(33)의 제1의 궤도륜(34)에의 조립은 보지기(33)의 외연부 및 돌출부(34d)를 탄성 변형시킨 상태에서 행한다.
또한, 도 14를 참조하여, 돌출부(34d)의 선단에는 궤도면(34b)에 대면하는 측의 코너부에 제3의 경사부(34e)와, 두께 방향 반대측의 코너부에 제4의 경사부(34f)가 형성되어 있다. 제3 및 제4의 경사부(34e, 34f)는 각각 소정의 곡률로 만곡하는 곡면이다. 그리고, 제3의 경사부(34e)의 직경 방향 길이(A1)는 제4의 경사부(34f)의 직경 방향 길이(B1)와 비교하여 짧게 되어 있다(A1＜B1).
다음에, 도 18 및 도 19를 참조하여, 제2의 궤도륜(35)은 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(35a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 그리고, 두께 방향 일방측의 벽면에 롤러(32)가 굴러가는 궤도면(35b)과, 원환상 부재의 내연부에 두께 방향의 궤도면(35b)측으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부(35c)와, 내주 플랜지부(35c)의 선단에 직경 방향 외측으로 돌출하는 제2의 발톱부로서의 복수의 스테이크(stake)(35d)를 포함한다.
내주 플랜지부(35c)는 스러스트 롤러 베어링(31)을 조립했을 때에 보지기(33)의 내연부의 더 내측에 위치한다. 스테이크(35d)는 내주 플랜지부(35c)의 복수 개소로부터 직경 방향 외측으로 돌출한다. 이 스테이크(35d)는 보지기(33)의 내연부에 걸어맞춰져 보지기(33)가 제2의 궤도륜(35)으로부터 분리되는 것을 방지한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서의 스테이크(35d)는 내주 플랜지부(35c)의 원주 상의 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 4개소의 스테이크(35d)의 선단을 통과하는 원을 O4(도 19 중 이점쇄선으로 나타낸다)로 하면, 원 O4의 직경이 보지기(33)의 내경 치수보다 커지도록 스테이크(35d)의 돌출량을 조정한다. 따라서, 보지기(33)의 제2의 궤도륜(35)에의 조립은 보지기(33)의 내연부 및 스테이크(35d)를 탄성 변형시킨 상태에서 행한다.
상기 구성의 제1 및 제2의 궤도륜(34, 35)은, 예를 들면, 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하여 프레스 가공에 의해 제조된다. 또한, 소정의 기계적 성질을 얻기 위해서 열처리로서 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리가 행해진다.
또, 제1의 궤도륜(34)에 설치된 돌출부(34d)와, 제2의 궤도륜(35)에 설치된 스테이크(35d)는 모두 보지기(33)를 보지하는 발톱부로서 기능한다. 또한, 돌출부(34d)는 외주 플랜지부(34c)의 선단을 휨가공에 의해 직경 방향 내측으로 절곡하여 형성한다. 또, 돌출부(34d)는 스테이크(35d)와 비교하여 보지기(33)를 보지하는 능력이 높다.
다음에, 도 20 및 도 21을 참조하여, 보지기(33)는 중앙에 두께 방향으로 관통하는 관통공(33a)을 가지는 원환 형상의 부재이다. 또, 그 벽면에는 롤러(32)를 수용하는 복수의 포켓(33b)이 방사상으로 배치되어 있다.
상기 구성의 보지기(33)는, 예를 들면, 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하여 프레스 가공에 의해 제조된다. 또한, 소정의 기계적 성질을 얻기 위해서 열처리로서 연질화 처리, 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리 중 어느 것이 행해진다.
다음에, 도 22 및 도 23을 참조하여, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣는 방법을 설명한다. 또한, 도 22는 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣는 상태를 나타내는 도, 도 23은 도 22의 T부의 확대도이다.
우선, 도 22를 참조하여, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣는 경우, 보지기(33)의 외연부의 일부(도 22의 우측)를 돌출부(34d)의 내측으로 잠입시키고, 보지기(33)의 외연부와 플랜지부(34c)의 내경면을 접하게 한다. 이때 타방측(도 22의 좌측)에서는 보지기(33)의 외연부와 돌출부(34d)가 걸려 조립해 넣을 수가 없다. 그래서, 보지기(33) 및 돌출부(34d)를 탄성 변형시키면서 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣는다.
도 23을 참조하여, 도 22의 T부에서는 보지기(33)의 코너부와 돌출부(34d)의 제4의 경사부(34f)가 접촉하고 있다. 여기서, 제4의 경사부(34f)는 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣기 위한 삽입 안내면으로서 기능하여 조립을 용이화한다.
구체적으로는 보지기(33)의 외연부와 제4의 경사부(34f)의 접촉 부분에는 보지기(33)의 삽입 방향(도 23의 하방향)으로 조립 하중(F3)이 작용한다. 이 조립 하중(F3)은 보지기(33)의 코너부가 접촉하는 위치에 있어서의 제4의 경사부(34f)의 접선(l5)에 평행한 방향으로 작용하는 분력(F31)과, 접선(l5)에 수직인 방향으로 작용하는 분력(F32)으로 분해할 수가 있다. 그리고, 분력(F31)이 일정값을 초과했을 때, 보지기(33)는 돌출부(34d)를 타고 넘어 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣어진다.
여기서, 분력(F31)은 접선(l5)과 돌출부(34d)의 표면과 평행한 직선(l6)이 이루는 접촉각(θ3)에 비례하여 커진다. 그리고 θ3≥45о일 때, F31≥F32로 된다. 따라서, 접촉각(θ3)이 45о 이상으로 되도록 제4의 경사부(34f)의 직경 방향 길이(B1)를 조정하면, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣을 때의 조립 하중(F3)을 작게 할 수가 있다.
다음에, 도 24 및 도 25를 참조하여, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리하는 방법을 설명한다. 또한, 도 24는 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리하는 상태를 나타내는 도, 도 25는 도 24의 U부의 확대도이다.
우선, 도 24를 참조하여, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리하는 경우, 보지기(33)의 외연부의 일부(도 24의 우측)가 플랜지부(34c)의 내경면에 접한 상태에서 타방측(도 24의 좌측)이 들어올려진다. 이때 보지기(33)의 외연부와 돌출부(34d)가 걸려 양자는 분리될 수가 없다. 여기서, 스러스트 롤러 베어링(31)에 외력이 가해지면 보지기(33) 및 돌출부(34d)가 탄성 변형하여 양자가 분리된다.
도 25를 참조하여, 도 24의 U부에서는 보지기(33)의 코너부와 돌출부(34d)의 제3의 경사부(34e)가 접촉하고 있다. 보지기(33)의 외연부와 제3의 경사부(34e)의 접촉 부분에는 보지기(33)의 분리 방향(도 25의 상방향)으로 분리 하중(F4)이 작용한다. 이 분리 하중(F4)은 보지기(33)의 코너부가 접촉하는 위치에 있어서의 제3의 경사부(34e)의 접선(l7)에 평행한 방향으로 작용하는 분력(F41)과, 접선(l7)에 수직인 방향으로 작용하는 분력(F42)으로 분해할 수가 있다. 그리고, 분력(F41)이 일정값을 초과했을 때, 보지기(33)는 돌출부(34d)를 타고 넘어 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리된다.
여기서, 분력(F41)은 접선(l7)과 돌출부(34d)의 표면과 평행한 직선(l8)이 이루는 접촉각(θ4)에 비례하여 커진다. 그리고 θ4≤45о일 때, F41≤F42로 된다. 따라서, 접촉각(θ4)이 45о 이하로 되도록 제3의 경사부(34e)의 직경 방향 길이(A1)를 조정하면, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)으로부터 분리할 때의 분리 하중(F4)을 크게 할 수가 있다.
다음에, 도 26을 참조하여, 보지기(33)와 제1의 궤도륜(34)의 치수 관계에 대해서 설명한다. 또한, 도 26은 보지기(33)가 제1의 궤도륜(34)에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우친 상태를 나타내는 도이다. 또한, 이하의 설명은 보지기(33)와 제2의 궤도륜(35) 사이에도 마찬가지로 성립한다.
우선, 보지기(33)의 외연부와 돌출부(34d)의 최소 걸림값(σ2)은 －0.1mm≤σ2≤0.5mm로 설정한다. 또한, 최소 걸림값(σ2)은 보지기(33)의 외경 치수를 D3, 플랜지부(34c)의 내경 치수를 D4, 돌출부(34d)의 돌출량을 t2로 하면, σ2=D3－(D4－t2)로 산출되는 값이다.
최소 걸림값(σ2)이 0.5mm보다 커지면, 조립시에 보지기(33)나 돌출부(34d)의 변형량이 커져 소성 변형이나 파손을 일으킬 우려가 있다. 한편, 최소 걸림값(σ2)이 －0.1mm보다 작으면 보지기(33)와 제1의 궤도륜(34)이 분리될 가능성이 높아진다. 그래서, 상기 범위로 함으로써 조립성을 해치지 않고 분리를 유효하게 방지할 수가 있다.
또한, 최소 걸림값(σ2)이 －0.1mm로 되는 경우란, 돌출부(34d)가 보지기(33)의 외연부에 걸릴 수 없는 상태이다. 그러나, 도 17에 나타내는 실시 형태와 같이, 외주 플랜지부(34c)의 원주 상에 복수의 돌출부(34d)가 설치되어 있는 경우에는 그 양 이웃의 돌출부(34d)에 의해 보지기(33)가 걸린다. 상기의 구성으로 함으로써, 보지기(33)와 제1의 궤도륜(34)의 분리 하중(F4)이 30N 이상으로 된다. 그 결과 반송시 등, 특히 궤도면(34b)을 수직으로 한 상태에서 반송될 때에 양자가 분리되는 것을 유효하게 방지할 수가 있다.
다음에, 보지기(33)의 외연부와 플랜지부(34c) 사이에 형성되는 직경 방향의 베어링 내부 간극(δ2)은 지지 부재의 편심량에 의해 조정한다. 구체적으로는 지지 부재의 편심량의 2배 이상으로 한다. 이것에 의해 편심 회전에 의해 보지기와 궤도륜이 접촉하여 생기는 발열이나 마모를 유효하게 방지할 수가 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 곡면 형상(R 형상)의 제3 및 제4의 경사부(34e, 34f)를 형성한 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고 다른 형상을 채용할 수가 있다. 예를 들면, 도 27을 참조하여, 돌출부에 형성되는 제1 및 제2의 경사부의 다른 실시 형태를 설명한다. 또한, 그 외의 구성은 상술의 제1의 궤도륜(34)과 마찬가지이므로 설명은 생략한다.
도 27을 참조하여, 돌출부(36d)의 선단에는 궤도면(36b)에 대면하는 측의 코너부로부터 두께 방향 반대측의 코너부를 향하여, 돌출부(36d)의 돌출량을 줄이도록 경사부(36e)가 설치되어 있다. 도 14와 비교하여 설명하면, 제3의 경사부(34e)는 존재하지 않고(A2=0), 경사부(36e)는 제4의 경사부(34f)에 상당한다. 이들의 경사부(34e, 34f, 36e)는, 예를 들면, 코너부에 모따기 가공(「C 모따기」 및 「R 모따기」의 양방을 포함한다)을 함으로써 형성할 수가 있다.
또, 상기의 실시 형태에 있어서의 제1의 궤도륜(34)에 있어서, 돌출부(34d)의 위치 및 개수는 임의로 결정할 수가 있다. 다만, 돌출부(34d)의 수가 적으면 보지기(33)를 적절히 보지하지 못할 우려가 있다. 한편, 돌출부(34d)의 수가 너무 많으면 보지기(33)를 조립해 넣는 것이 곤란하게 된다. 또, 보지기(33)를 적절히 보지하는 관점에서는 돌출부(34d)는 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 이것은 제2의 궤도륜(35)에 형성되는 스테이크(35d)에도 마찬가지로 적용된다.
또, 상기의 실시 형태에 있어서는, 돌출부(34d)를 가지는 제1의 궤도륜(34)과, 스테이크(35d)를 가지는 제2의 궤도륜(35)을 구비하는 스러스트 롤러 베어링(31)의 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고 임의의 구성을 채용할 수가 있다. 예를 들면, 제1의 궤도륜의 외주 플랜지부에 스테이크를 형성하고, 제2의 궤도륜의 내주 플랜지부에 돌출부를 형성해도 좋다. 또, 제1 및 제2의 궤도륜의 양방에 돌출부를 형성해도 좋다. 또한, 각 돌출부는 제1 및 제2의 경사부를 가진다.
다음에, 표 2를 참조하여, 이 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 시험에 대해서 설명한다. 이 효과 확인 시험은 제3의 경사부(34e)의 직경 방향 치수(A1), 제4의 경사부(34f)의 직경 방향 치수(B1), 및 최소 걸림값(σ2)의 값을 표 2와 같이 한 3종류의 스러스트 롤러 베어링(시험 베어링 4~6)의 각각에 대해서 조립 하중과 분리 하중을 측정하였다. 또한, 조립은 도 22 및 도 23에 나타내는 방법을 이용하여, 분리는 도 24 및 도 25에 나타내는 방법을 이용하여 행하였다.
표 2를 참조하여, 제3의 경사부(34e) 및 제4의 경사부(34f)의 직경 방향 치수가 같은 정도(A1≒B1)인 시험 베어링 4에 있어서는 조립 하중과 분리 하중은 동일하였다. 한편, A1＞B1로 한 시험 베어링 5에 있어서는 조립 하중이 분리 하중을 상회하였다. 또한, A1＜B1로 한 시험 베어링 6에 있어서는 분리 하중이 조립 하중을 상회하였다.
이상으로부터, 제4의 경사부(34f)의 직경 방향 치수(B1)가 클수록, 보지기(33)의 제1의 궤도륜(34)에의 조립이 용이하게 되는 것이 확인되었다. 마찬가지로 제3의 경사부(34e)의 직경 방향 치수(A1)가 작을수록, 보지기(33)의 제1의 궤도륜(34)으로부터의 분리가 곤란하게 되는 것이 확인되었다. 그리고, A1＜B1로 하면, 보지기(33)를 제1의 궤도륜(34)에 조립해 넣기 쉽고, 또한 양자가 분리되기 어려운 스러스트 롤러 베어링(31)이 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 제1 및 제2의 경사부(13c, 13d)를 가지는 보지기(13)와, 제3 및 제4의 경사부(34e, 34f)를 가지는 궤도륜(34)을 조합하면, 더 조립 하중이 작아지고 분리 하중이 커진다.
또, 이 발명은 롤러(roller)로서 침상 롤러(needle roller), 봉상 롤러, 또는 원통 롤러를 가지는 모든 형식의 스러스트 롤러 베어링에 적용할 수가 있다. 다만, 두께 치수를 삭감하는 관점에서는 스러스트 침상 롤러 베어링인 것이 바람직하다.
다음에, 도 28을 참조하여, 이 발명의 일 실시 형태에 관계되는 토크 컨버터(torque converter)(20)를 설명한다. 토크 컨버터(20)는 임펠러(impeller)(21)와, 스테이터(stator)(22)와, 터빈(turbine)(23)을 주로 가지고 있다. 구체적으로는 엔진(engine)(도시 생략)의 출력축(토크 컨버터(20)를 중심으로 하면 「입력축」)에 연결되는 임펠러(21)와, 자동 변속기(도시 생략)의 입력축(토크 컨버터(20)를 중심으로 하면 「출력축」)에 연결되는 터빈(23)이 서로 대향하도록 배치되어 있다. 또, 스테이터(22)는 케이싱(casing)에 고정된 스테이터 샤프트(stator shaft)에 일방향 클러치(clutch)(24)를 개재하여 장착되어 있다.
이 스테이터(22)는 각각 공기 모양으로 형성된 임펠러 블레이드(impeller blade)(21a)와 터빈 블레이드(turbine blade)(23a) 사이에서 환류하는 유체를, 이들의 내경측에서 터빈(23)측으로부터 임펠러(21)측으로 지향시킨다. 이것에 의해 유체의 흐름 방향을 바꾸어 임펠러(21)에 순방향의 회전력을 부여하여 전달 토크(torque)를 증폭하는 것이다.
상기의 토크 컨버터(20)는 입력축 및 출력축의 어느 것의 회전에 의해 스러스트 하중을 일으킨다. 또, 임펠러(21)와 터빈(23)은 편심 회전한다. 그래서, 임펠러(21)와 스테이터(22) 사이 및 스테이터(22)와 터빈(23) 사이에 도 2에 나타내는 것 같은 이 발명의 일 실시 형태에 관계되는 스러스트 롤러 베어링(11)이 배치되어 있다.
이 스러스트 롤러 베어링(11)은 보지기(13)와 제1의 궤도륜(14) 사이의 내부 간극(δ1)을 임펠러(21) 및 터빈(23)의 편심량의 2배 이상으로 설정한다. 이것에 의해 임펠러(21)나 터빈(23) 등의 편심 회전하는 회전 부재를 지지하는데 적합한 베어링으로 된다. 그 결과 신뢰성이 높은 토크 컨버터(20)를 얻을 수 있다. 또한, 스러스트 롤러 베어링(11)에 대신하여 스러스트 롤러 베어링(31)을 채용한 경우에도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 도 2에 나타낸 스러스트 롤러 베어링(11)을 도 18에 나타낸 토크 컨버터(20)에 조립해 넣은 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 다른 용도, 특히 편심 회전을 수반하는 환경에서 사용할 수가 있다.
이상, 도면을 참조하여 이 발명의 실시 형태를 설명했지만, 이 발명은 도시한 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 도시한 실시 형태에 대해서, 이 발명과 동일한 범위 내에 있어서, 혹은 균등의 범위 내에 있어서, 여러 가지의 수정이나 변형을 가하는 것이 가능하다.
이 발명은 편심 회전을 일으키는 환경에서 사용되는 스러스트 롤러 베어링에 유리하게 이용된다.

Claims (11)

  1. 복수의 롤러와,
    상기 복수의 롤러를 보지하는 보지기와,
    상기 롤러가 굴러가는 궤도면과, 상기 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부와, 상기 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 제1의 궤도륜과,
    상기 롤러가 굴러가는 궤도면과, 상기 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 상기 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 제2의 궤도륜을 구비하고,
    상기 외주 플랜지부와 상기 보지기의 외연부 사이 및 상기 내주 플랜지부와 상기 보지기의 내연부 사이에는 상기 제1의 궤도륜과 상기 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되고,
    상기 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부로서,
    상기 돌출부에 대면하는 상기 보지기의 에지부는, 상기 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제1의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 상기 제1의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 짧은 제2의 경사부를 가지는 스러스트 롤러 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 경사부는 상기 에지부를 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부의 선단은 상기 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제3의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 상기 제3의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 긴 제4의 경사부를 가지는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤, 및 상기 제2의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤에 의해, 상기 제1의 궤도륜과 상기 제2의 궤도륜과 상기 보지기가 연결되고,
    상기 보지기가 상기 궤도륜에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우쳤을 때의 상기 발톱부와 상기 보지기의 최소 걸림값을 σ로 하면, －0.1mm≤σ≤0.5mm를 만족하는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보지기는 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하고, 열처리로서 연질화 처리, 침탄 처리, 또는 침탄 질화 처리의 어느 것을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 궤도륜은 출발 재료로서 SPC 또는 SCM을 이용하고, 침탄 처리 또는 침탄 질화 처리를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부를 가지는 궤도륜에 상기 보지기를 조립해 넣을 때의 상기 제1의 경사부와 상기 돌출부의 접촉각(θ1)은 θ1≥45о를 만족하는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부를 가지는 궤도륜으로부터 상기 보지기를 분리할 때의 상기 제2의 경사부와 상기 돌출부의 접촉각(θ2)은 θ2≤45о를 만족하는 것을 특징으로 하는 스러스트 롤러 베어링.
  9. 복수의 롤러와,
    상기 복수의 롤러를 보지하는 보지기와,
    상기 롤러가 굴러가는 궤도면과, 상기 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부와, 상기 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 제1의 궤도륜과,
    상기 롤러가 굴러가는 궤도면과, 상기 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 상기 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 제2의 궤도륜을 구비하고,
    상기 외주 플랜지부와 상기 보지기의 외연부 사이 및 상기 내주 플랜지부와 상기 보지기의 내연부 사이에는 상기 제1의 궤도륜과 상기 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되고,
    상기 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부로서,
    상기 돌출부의 선단은 상기 궤도면에 대면하는 측의 코너부에 제1의 경사부와, 두께 방향 반대측의 코너부에 상기 제1의 경사부보다 직경 방향 길이가 상대적으로 긴 제2의 경사부를 가지는 스러스트 롤러 베어링.
  10. 복수의 롤러와, 상기 복수의 롤러를 보지하는 보지기와, 상기 복수의 롤러가 굴러가는 궤도면을 가지는 1조의 궤도륜을 구비하고, 상기 보지기와 상기 1조의 궤도륜을 30N 미만으로는 분리되지 않게 연결한 스러스트 롤러 베어링으로서,
    상기 1조의 궤도륜 중의 일방은, 상기 궤도면의 외주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 외주 플랜지부와, 상기 외주 플랜지부의 선단으로부터 내경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제1의 발톱부를 가지는 원환상의 부재로 이루어지는 제1의 궤도륜이고,
    상기 1조의 궤도륜 중의 타방은, 상기 궤도면의 내주단으로부터 축방향으로 뻗어 있는 원통 형상의 내주 플랜지부와, 상기 내주 플랜지부의 선단으로부터 외경측으로 돌출하여 상기 보지기의 축방향 이동을 제한하는 제2의 발톱부를 가지는 원환상의 부재로 이루어지는 제2의 궤도륜이고,
    상기 외주 플랜지부와 상기 보지기의 외연부 사이 및 상기 내주 플랜지부와 상기 보지기의 내연부 사이에는 상기 제1의 궤도륜과 상기 제2의 궤도륜의 편심 회전을 허용하는 베어링 내부 간극이 설치되고,
    상기 제1 및 제2의 발톱부 중의 적어도 일방은 휨가공에 의해 형성된 돌출부이고,
    상기 제1의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤, 및 상기 제2의 발톱부와 보지기의 걸어맞춤에 의해, 상기 제1의 궤도륜과 상기 제2의 궤도륜과 상기 보지기가 연결되고,
    상기 보지기가 상기 궤도륜에 대해서 직경 방향 일방측으로 최대한 치우쳤을 때의 상기 발톱부와 상기 보지기의 최소 걸림값을 σ로 하면, －0.1mm≤σ≤0.5mm를 만족하는 스러스트 롤러 베어링.
  11. 입력축에 접속되는 임펠러와,
    출력축에 접속되는 터빈과,
    상기 터빈으로부터의 작동 유체를 상기 임펠러에 지향시키는 스테이터와,
    상기 터빈과 상기 스테이터 사이 및/또는 상기 임펠러와 상기 스테이터 사이에 배치되는 제1항에 기재된 스러스트 롤러 베어링을 구비하는 토크 컨버터.
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