KR20120081989A - 래디얼 니들 베어링용 스페이서 - Google Patents
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Abstract
인접하는 상대 부재와의 마찰부에 면적이 과대하지 않게, 적절한 양의 유막을 존재시켜서, 이들의 마찰부의 마모를 억제하면서, 복열 래디얼 니들 베어링의 동적 토크를 낮게 억제되는 래디얼 니들 베어링용 스페이서를 제공한다. 기둥부(13a)의 직경방향 및/또는 둘레방향의 외측면에, 및/또는 림부(12)의 직경방향 및/또는 축방향의 외측면에, 기둥부(13a) 또는 림부(12)에 인접하는 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부, 바람직하게는 기둥부(13a)의 직경방향 외측면에 설치된 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부(22)를 설치한다.
Description
본 발명은 복열 래디얼 니들 베어링에 있어서, 복열로 배치된 니들의 축방향 위치를 규제하기 위해 배치되는 스페이서의 개량에 관한 것이다.
각종 기계 장치의 회전 지지 장치에 있어서, 각각이 원통면 형상인 외륜 궤도와 내륜 궤도 사이에 복수개의 니들을 배치한 래디얼 니들 베어링이 널리 사용되고 있다. 특히, 자동차용 변속기의 유성 치차의 회전 지지 장치에는, 유성 치차를 캐리어에 지지한 유성축의 주위에 회전 가능하게 지지하기 위해서, 래디얼 니들 베어링이 사용되고 있지만, 이 회전 지지 장치는, 외륜 궤도를 설치한 외경측 부재인 유성 치차와, 내륜 궤도를 설치한 내경측 부재인 유성축의 사이에, 이들의 부재의 중심축끼리를 경사지게 하는 방향의 모멘트가 더해지는 상태에서 운전된다. 이러한 회전 지지 장치에는, 축방향으로 이격한 2개소 위치에 각각 복수개씩의 니들을 배치하고, 상기 모멘트에 대한 강성을 높게 한 복열 래디얼 니들 베어링이 사용된다.
복열 래디얼 니들 베어링에 있어서, 이 모멘트 강성을 확보하기 위해서는, 복열로 배치된 니들 사이의 축방향의 간격을 유지할 필요가 있지만, 래디얼 니들 베어링의 경우, 그대로는 이들의 니들의 축방향 위치를 규제할 수 없다. 이로 인해, 복열로 배치된 이들의 니들의 사이에, 일본 특허 출원 공개 제 2005-16710 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제 2005-325992 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제 2008-101725 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제 2008-303992 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제 2009-115323 호 공보, 일본 특허 출원 공개 제 2010-2029 호 공보 등의 특허문헌에 기재되어 있는 것과 같은 원통형상의 스페이서를 배치하고, 복열로 배치된 니들 사이의 간격을 유지하도록 하고 있다.
도 16은 스페이서를 구비하는 복열 래디얼 니들 베어링을 설치한 공지의 회전 지지 장치의 일 예로서, 자동차용 자동 변속기를 구성하는 유성 치차의 회전 지지 장치(1)를 도시하고 있다. 이 회전 지지 장치(1)는 캐리어(2)에 양 단부를 지지한 내경측 부재인 유성축(3)의 중간부 주위에, 외경측 부재인 유성 치차(4)를 복열 래디얼 니들 베어링(5)에 의해, 회전 가능하게 지지하고 있다. 이 유성 치차(4)는 헬리컬 치차이며, 자동차용 자동 변속기를 조립한 상태에서, 태양 치차와 링 치차(모두 도시 생략)에 맞물린다. 따라서, 자동차용 자동 변속기의 운전시에, 유성 치차(4)에는 래디얼 하중에 추가해서 액시얼 하중도 가해지고, 그 결과 이 유성 치차(4)에, 상술한 바와 같이, 유성 치차(4)와 유성축(3) 사이에 이들의 중심축끼리를 경사지게 하는 방향의 모멘트가 가해진다.
이와 같은 모멘트에 대한 강성을 충분히 확보하기 위해서, 복열 래디얼 니들 베어링(5)은 한쌍의 래디얼 니들 베어링(6)과 스페이서(7)에 의해 구성된다. 도시의 예에서는, 각각의 래디얼 니들 베어링(6)은 복수개씩의 니들(8)과, 이들의 니들(8)을 롤링 가능하게 보지하는 대략 원통형상의 보지기(9)에 의해 구성된다. 이들의 니들(8)의 롤링면은 유성축(3)의 외주면에 설치한 원통면 형상의 내륜 궤도(10)와, 유성 치차(4)의 내주면에 설치한 원통면 형상의 외륜 궤도(11)에 각각 롤링 접촉한다. 또한, 스페이서(7)는 각각의 래디얼 니들 베어링(6)의 보지기(9) 사이에 배치되고, 이들의 보지기(9)가 서로 접근하는 것을 방지하고 있다. 또한, 보지기를 생략한, 소위 풀(full) 니들형의 복열 래디얼 니들 베어링도 알려져 있다. 풀 니들형 구조의 경우에는, 각각의 열의 니들(8)의 축방향 일단면을 스페이서(7)의 축방향 양 단면에 직접 대향시킨다. 모든 경우에서도, 스페이서(7)가 복열로 배치된 래디얼 니들 베어링(6)의 축간 거리를 확보함으로써, 복열 래디얼 니들 베어링(5)에 있어서 상기 모멘트에 대한 강성이 확보되어 있다. 또한, 복열 래디얼 니들 베어링(5)의 운전시에는, 유성축(3)의 내부에 설치한 급유 통로(15)를 통해서 양쪽의 래디얼 니들 베어링(6)에 윤활유가 공급된다.
이와 같은 기능을 갖는 스페이서로서 도 17에 도시하는 것과 같은 구조의 스페이서(7)가 알려져 있다. 이 스페이서(7)는 한쌍의 림부(12)와 복수개의 기둥부(13)를 구비한다. 이들의 림부(12)는 각각이 원환상으로 축방향에 관해서 서로 동심으로 배치되어 있다. 또한, 이들의 기둥부(13)는 양쪽의 림부(12) 사이의 둘레방향 복수 개소에, 이들의 림부(12)끼리를 연결하는 상태로 설치되어 있다. 그리고, 이들의 림부(12)와, 둘레방향에 인접하는 기둥부(13)에 의해 각각의 주위를 둘러싸는 부분을 스페이서(7)의 내외 양 주위면끼리를 연통시키는 투공부(포켓)(14)로 하고 있다. 이들의 투공부(14)는 스페이서(7)를 경량화해서 관성 질량을 저감시켜, 유성축(3)의 공전 운동에 따라 이 스페이서(7)에 작용하는 원심력을 저감시킴으로써, 이 유성축(3)이 구부러지는 것을 억제하는 기능을 하고 있다. 또한, 각각의 투공부(14)는 윤활유 유로의 확보에 의한 양쪽의 니들 베어링(6)의 롤링 접촉부에의 윤활유 공급의 안정화 등에 기초하는 회전 지지 장치(1)의 성능 향상, 또한 스페이서(7)의 재료 절감에 의한 저비용화 등의 역할을 수행하고 있다. 또한, 특히 지적하지 않는 한 축방향, 직경방향, 둘레방향의 용어는 각각 스페이서의 축방향, 직경방향, 둘레방향을 의미하는 것으로 한다.
이와 같은 스페이서(7)를 회전 지지 장치(1)에 조립한 상태에서, 이 스페이서(7)의 외주면은 외륜 궤도(11)에, 축방향 양 단면은 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면에, 각각 접촉 또는 근접 대향한다. 이 상태에서, 이들의 접촉부 또는 근접 대향부에는 윤활유가 개재한다. 그리고, 회전 지지 장치(1)의 운전시에는, 스페이서(7)의 외주면과 유성 치차(4)의 외륜 궤도(11)가 이 스페이서(7)의 축방향 양 단면과 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면이 각각 상대 변위하고, 마찰된다. 이들의 마찰부의 각각에는 윤활유의 유막이 존재하므로, 스페이서(7)가 인접하는 부재에 대하여 상대 회전하는 때는, 이 유막에 작용하는 전단 저항이 이 스페이서(7)의 회전 저항의 대부분을 차지한다. 이러한 전단 저항은 스페이서(7)와, 유성 치차(4), 보지기(9) 또는 니들(8)로 한 인접하는 부재와 접촉 또는 근접 대향하는 부분의 면적(대향 면적)이 넓게 점점 크게 된다.
전단 저항 등의 스페이서(7)와, 이 스페이서(7)가 인접하는 부재와의 상대 변위에 기초하는 마찰 저항은, 회전 지지 장치(1)의 동적 토크 증대(토크 손실 발생)의 원인으로 되고, 이 회전 지지 장치(1)를 내장한 자동차용 자동 변속기 등의 회전 기계 장치의 성능을 악화시키는 원인이 된다. 즉, 회전 지지 장치(1)의 동적 토크를 증대시키는 요인으로서는, 래디얼 니들 베어링(6)의 롤링 저항이나 마찰 저항, 윤활유의 교반 저항 등 다양한 것이 존재하지만, 스페이서(7)와 상대 부재와의 사이에서 발생하는 전단 저항을 포함하는 마찰 저항이나, 이 스페이서(7)의 회전에 수반하는 윤활유의 교반 저항도 무시할 수 없는 정도로 크다고 할 수 있다. 따라서, 회전 지지 장치(1)를 내장한 회전 기계 장치의 성능 향상을 도모하기 위해서, 스페이서(7)에 관한 저항도 낮게 억제하는 것이 기대되어 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 사정에 감안하고, 래디얼 니들 베어링용 스페이서와, 이 스페이서가 인접하는 상대 부재와의 마찰부의 미끄럼 이동 저항을 저감시켜서, 이 스페이서가 내장된 복열 래디얼 니들 베어링의 회전 저항(동적 토크)의 저감을 도모하고, 따라서 이 복열 래디얼 니들 베어링이 내장된 자동차용 자동 변속기 등의 회전 기계 장치에 있어서의 동력 손실의 저감을 도모하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 인접하는 상대 부재와의 마찰부에 면적이 과대하지 않게 적절한 양의 유막을 존재시켜서, 이들의 마찰부의 마모를 억제하면서, 복열 래디얼 니들 베어링의 동적 토크를 낮게 억제하는 래디얼 니들 베어링용 스페이서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서는 기본적으로 각각이 원환상으로 축방향으로 이격한 상태에서 서로 동심에 배치된 한쌍의 림부와, 이들의 림부 사이의 둘레방향 복수 개소에 이들의 림부끼리를 연결하는 복수개의 기둥부를 구비하고, 내경측 부재의 외주면에 설치된 원통형상의 내륜 궤도와, 외경측 부재의 내주면에 설치된 원통형상의 외륜 궤도 사이에 축방향으로 이격한 상태에서 설치된 한쌍의 래디얼 니들 베어링의 사이에 설치된다. 또한, 둘레방향에 인접하는 기둥부 사이에는, 이 스페이서의 외주면과 내주면을 연통하는 투공부가 형성된다.
특히, 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서는, 상기 기둥부의 직경방향 및/또는 둘레방향의 외측면에, 및/또는 상기 림부의 직경방향 및/또는 축방향의 외측면에, 상기 기둥부 또는 상기 림부에 인접하는 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 일 형태에서는, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 상기 기둥부의 둘레방향 외측면에 설치된 둘레방향 내측으로 오목해진 둘레방향 오목부에 의해 구성하고, 상기 기둥부의 이 둘레방향 오목부가 형성된 부분의 둘레방향 폭 치수가 둘레방향에 인접하는 기둥부 사이에 형성되는 투공부의 둘레방향 폭방향보다도 작아지도록 하고 있다. 이 둘레방향 오목부는 상기 기둥부의 둘레방향 외측면의 한쪽 또는 양쪽에 형성할 수 있고, 상기 기둥부의 축방향의 일부에 또는 전부에 걸쳐 형성할 수도 있다. 상기 기둥부의 둘레방향 외측면의 양쪽에 설치할 경우에는 서로 정렬되는 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 이 둘레방향 오목부는 상기 기둥부의 축방향에 복수 형성할 수도 있다.
대체적 또는 추가적으로, 상기 기둥부의 수를 3 내지 6개로 하고, 둘레방향에 인접하는 기둥부 사이로 형성되는 투공부의 외주면의 면적이 상기 기둥부의 둘레방향 외측면의 면적보다도 크게 되도록 해서, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 상기 투공부중 확대된 부분에 의해 구성할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 기둥부의 수를 4개 또는 6개로 한다. 또한, 둘레방향에 인접하는 기둥부를 서로 역방향을 향하도록, 축방향에 대하여 경사져서 배치한다.
대체적 또는 추가적으로, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 상기 기둥부의 직경방향 두께를 작게 하고, 상기 기둥부의 각각의 외측면을 상기 림부의 외주면에서도 직경방향 내측으로 오목하게 하는 것에 의해 형성할 수 있다.
대체적 또는 추가적으로, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 상기 림부의 축방향 외측면에 설치된 축방향 내측으로 오목해진 축방향 오목부에 의해 구성할 수도 있다.
상기 축방향 오목부를 상기 림부의 외측 반부에 형성된 부분원추 볼록면 형상의 경사면부에 의해 구성할 수 있다.
상기 축방향 오목부를 상기 림부의 둘레방향에 간헐적으로, 또한 직경방향에 걸쳐 형성된 복수의 오목부에 의해 구성할 수도 있다.
또한, 상기 기둥부를 부분 원호 형상으로, 둘레방향에 관한 위상을 반피치씩 어긋나게 배치한 복수의 림 소자에 의해 연속적으로 연결하고, 상기 축방향 오목부를 둘레방향에 인접하는 상기 림 소자 사이의 불연속부에 의해 구성할 수도 있다.
또는, 상기 축방향 오목부를 상기 림부의 축방향 외측면의 직경방향 중간부에 전체 둘레에 걸쳐 형성된 환상 오목부에 의해 구성할 수도 있다.
또한, 상기 축방향 오목부를 상기 림부의 각각의 축방향 외측면에 형성된 복수의 원형 오목부에 의해 구성할 수도 있다.
또한 대체적 또는 추가적으로, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 상기 기둥부의 직경방향 외측면에 설치된 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부에 의해 구성할 수 있다. 또한, 이러한 직경방향 오목부를 상기 림부의 외주면에도 구성하는 것은 제한되지 않는다.
상기 직경방향 오목부를 이 직경방향 오목부를 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸는 부분을 이들의 직경방향 오목부보다도 직경방향 외측에 위치시킴으로써 형성할 수도 있다. 보다 구체적으로는, 상기 직경방향 오목부를 상기 기둥부의 각각의 직경방향 외측면에 축방향에 걸쳐 형성하고, 이들의 직경방향 오목부의 둘레방향 양 단부를 상기 기둥부의 각각의 둘레방향 양단 테두리부에 의해, 이들의 직경방향 오목부의 축방향 양 단부를 상기 림부에 의해 각각 구획하도록 구성할 수도 있다.
또는, 상기 직경방향 오목부를 상기 기둥부의 각각의 직경방향 외측면에 형성된 복수의 원형 오목부에 의해 구성할 수도 있다.
본 발명에 의해, 래디얼 니들 베어링용 스페이서와 상대 부재가 접촉 또는 근접 대향하는 부분의 면적(대향 면적)을 작게 할 수 있고, 이 스페이서의 회전 저항(전단 저항을 포함하는 마찰 저항)을 저감하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서를 구비함으로써, 복열 래디얼 니들 베어링이 내장된 회전 지지 장치의 운전시에 있어서의 토크 손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 경량화 및 저비용화도 실현된다.
특히, 상기 기둥부의 직경방향 외측면에 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부를 형성한 형태에서는, 회전 지지 장치의 운전시에, 외경측 부재의 외륜 궤도와, 이 외륜 궤도와 상대 회전하는 가능성이 높은 스페이서의 외주면과의 마찰부에 적절한 유막을 존재시켜서, 이 마찰부에 유막 떨어짐에 의한 현저한 마모가 발생하는 것이 방지되는 동시에, 이 유막의 면적을 작게 억제하고, 스페이서의 외주면과 외경측 부재의 외륜 궤도의 상대 회전시에, 이 유막 부분에 큰 전단 저항이 발생하는 것이 방지되어, 복열 래디얼 니들 베어링의 동적 토크(토크 손실)를 낮게 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 리브부의 축방향 외측면에 축방향 내측으로 오목해진 축방향 오목부를 설치함으로써, 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 축방향 단면과, 보지기 또는 니들의 축방향 단면과의 윤활 상태도 양호하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 1 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 2 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 3 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 4 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 5 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 6 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 7 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 8 예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 9 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 10 예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 11 예를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 12 예를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 13 예를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 14 예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 X-X 단면도이다.
도 16은 본 발명의 대상이 되는 스페이서를 내장한 복열 래디얼 니들 베어링을 구비하는 회전 지지 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 종래 구조의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 2 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 3 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 4 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 5 예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 6 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 7 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 8 예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 9 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 10 예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 11 예를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 12 예를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 13 예를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 제 14 예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 X-X 단면도이다.
도 16은 본 발명의 대상이 되는 스페이서를 내장한 복열 래디얼 니들 베어링을 구비하는 회전 지지 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 종래 구조의 일 예를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 대상이 되는 래디얼 니들 베어링용 스페이서는 도 16에 도시한 바와 같이 유성축 등의 내경측 부재(3)의 외주면에 설치된 원통형상의 내륜 궤도(10)와, 유성 치차 등의 외경측 부재(4)의 내주면에 설치된 원통형상의 외륜 궤도(11) 사이에 복열 래디얼 니들 베어링(5)을 구성하고, 축방향으로 이격한 상태에서 설치된 한쌍의 래디얼 니들 베어링(6)의 사이에 설치된다.
본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서의 기본 구조는, 도 17에 도시한 종래 구조와 마찬가지로, 각각이 원환상으로 축방향에 관해서 서로 동심에 배치된 한쌍의 림부(12)와, 이들의 림부(12) 사이의 둘레방향 복수 개소에 이들의 림부(12)끼리를 연결하는 상태에서 설치된 복수개의 기둥부(13)를 구비한다. 또한, 둘레방향에 인접하는 기둥부(13) 사이에는, 림부(12)와 이들의 기둥부(13)에 의해 주위를 둘러싸고, 이 스페이서(7)의 내외 주위면을 연통하는 투공부(14)가 형성되어 있다. 그리고, 이 스페이서(7)는 내륜 궤도(10)와 외륜 궤도(11)와 한쌍의 래디얼 니들 베어링(6)에 의해 주위를 둘러싼 공간에 내장되고, 그 표면을 상대 부재의 표면에 접촉 또는 근접 대향시킨 상태에서, 이 상대 부재에 대하여 상대 회전한다. 보다 구체적으로는, 스페이서(7)의 외주면이 외륜 궤도(11)에 미끄럼 접촉 또는 근접 대향하고, 축방향 양 단면이 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면에 미끄럼 접촉 또는 근접 대향하는 상태에서 사용된다. 본 발명은 모두 도 17에 기재한 종래 구조의 스페이서(7)를 기본으로 해서 이것에 개량을 실시한 것이기 때문에, 이하의 설명에서는 개량 부분의 설명을 주로 하고, 이 종래 구조와 공통되는 부분에 관해서는 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
또한, 본 발명의 스페이서의 제원(치수, 재질, 표면 거칠기)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 다음과 같은 제원을 채용할 수 있다.
「치수」
내경 : 5 내지 30 ㎜
직경방향 두께 : 0.3 내지 3.0㎜
축방향 폭 : 2 내지 30㎜
투공부의 둘레방향 폭 : 1㎜ 이상
림부의 직경방향 외측면의 축방향 폭 : 1㎜ 이상
「재질」
? 철계 합금
철계 합금으로서는, 냉간 압연 강판(SPCC), 초저탄소강(AISI-1010), 크롬몰리브덴강(SCM415) 등의 미열처리품, 또는 이들에 침탄 처리, 침탄 질화 처리 등의 열처리를 실시한 것을 사용할 수 있다. 이들의 철계 합금을 사용하면, 고온 환경 하에서도 충분한 강도 및 강성이 확보된다.
? 합성 수지
합성 수지로서는, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지(나일론(46), 나일론(66)), 폴리페닐렌 설파이드 수지(PPS) 등이 사용 가능하다. 이들의 합성 수지를 사용하면, 스페이서를 사출 성형함으로써 용이하게 형성할 수 있고, 저비용화가 도모될 뿐만 아니라, 경량화에 의한 효과가 얻어진다.
「표면 거칠기」
스페이서의 표면중 상대 부재에 접촉 또는 근접 대향하는 외주면 및 축방향 단면은 이 상대 부재와의 상대 회전시의 마찰 저항을 낮게 억제하기 위해서, 평활면으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 적어도 이들의 외주면 및 축방향 단면을 각각 중심선 평균 거칠기 Ra에서 6.3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[실시형태의 제 1 예]
도 1은 본 발명의 실시형태의 제 1 예를 나타내고 있다. 또한, 본 예의 스페이서(7a)의 특징은 기둥부(13a)의 직경방향 외측면에 인접하는 상대 부재인 외경측 부재(유성 치차)(4)로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부로서, 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부(22)를 설치하고, 스페이서(7a)와, 외경측 부재(4)의 상대 회전을 원활하게 행하게 하는 점에 있다.
본 예의 경우, 기둥부(13a)의 직경방향 내측면과 한쌍의 림부(12)의 내주면을 단일 원통면 상에, 이들의 기둥부(13a)의 직경방향 외측면의 둘레방향 양 단부와 림부(12)의 외주면을 단일 원통면 상에 각각 위치시키고 있다. 그리고, 기둥부(13a)의 각각에 둘레방향 중간부에 직경방향 오목부(22)를 형성하고 있다. 본 예의 경우, 이들 직경방향 오목부(22)는 기둥부(13a)의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 스페이서(7a)의 중심축에 대하여 직교하는 가상 평면에 관한 직경방향 오목부(22)의 단면 형상(저면의 윤곽)은 전체 길이에 걸쳐 동일한 복합 원호로 되어 있다. 이 복합 원호는, 둘레방향에 관한 폭방향 중앙부의 오목 형상 원호와, 둘레방향에 관한 폭방향 양 단부의 볼록 형상 원호에 의해 구성되어 있다. 이들의 원호의 단부끼리는 원활하게 연속하고 있고, 직경방향 오목부(22)의 둘레방향 양단 테두리와 기둥부(13a)의 둘레방향 양 단부의 외주면도 원활하게 연속하고 있다. 이상의 구성에 의해, 직경방향 오목부(22)의 둘레방향 양 단부를 기둥부(13a)의 둘레방향 양 단부에 의해, 직경방향 오목부(22)의 축방향 양 단부를 양측의 림부(12)에 의해 각각 구획하고 있다. 단, 직경방향 오목부(22)의 단면 형상을 사다리꼴 형상, 3각형 형상으로 하는 것도 가능하다.
본 예의 스페이서(7a)를 도 16에 도시하는 것과 같은 회전 지지 장치(1)에 내장했을 경우, 기둥부(13a)의 직경방향 외측면과 외경측 부재(4)의 외륜 궤도(11)가 접촉 또는 근접 대향한다. 단, 직경방향 오목부(22)는 상대 부재인 외경측 부재(4)의 외륜 궤도(11)로부터 이격되는 방향으로 오목해지고 있고, 이 직경방향 오목부(22)의 면적만큼 외륜 궤도(11)와 스페이서(7a)의 직경방향 외측면의 마찰 면적이 작아져, 스페이서(7a)의 존재에 기초하는 복열 래디얼 니들 베어링 유닛(5)의 토크 손실(동적 토크, 마찰 저항)을 저감시킬 수 있다. 또한, 직경방향 오목부(22)를 설치한 만큼 스페이서(7a)의 용적이 적어지고, 스페이서 자체의 경량화 및 저비용화가 도모된다. 또한, 직경방향 오목부(22) 내에는 급유 통로(15)로부터 외륜 궤도(11)의 내경측으로 보내지는 윤활유가 저류된다. 이 상태에서 스페이서(7a)와 외륜 궤도(11)가 회전 방향으로 상대 변위하면, 직경방향 오목부(22) 내에 저류된 윤활유가 스페이서(7a)의 외주면과 외륜 궤도(11) 사이에 인입하고, 이 부분에 유막을 형성한다. 이로 인해, 스페이서(7a)의 외주면과 외륜 궤도(11)의 마찰부에서 유막떨어짐에 의한 현저한 마모가 발생하는 것이 방지된다. 한편, 직경방향 오목부(22)의 저면과 외륜 궤도(11) 거리는 직경방향에 관해서 충분히 확보할 수 있으므로, 각각의 직경방향 오목부(22) 내에 저류된 윤활유에 관해서는 스페이서(7a)와 외륜 궤도(11)가 상대적으로 회전했을 때에도, 큰 전단 저항이 발생하는 일은 없다. 이 결과, 스페이서(7a)의 외주면과 외륜 궤도(11)의 마찰부의 마모를 억제하면서, 동적 토크를 낮게 억제할 수 있다.
유막의 존재에 의한 전단 저항을 낮게 억제하기 위해서, 기둥부(13a)의 치수 등에 따라, 기둥부(13a)를 포함하는 스페이서(7a)의 강성 및 강도에 영향을 주지 않는 범위에서, 직경방향 오목부(22)의 직경방향 깊이나 폭은 충분히 확보하는 것이 기대된다. 예를 들어, 직경방향 오목부(22)의 직경방향 깊이는 스페이서(7a)의 제원에도 의하지만, 바람직하게는 0.5㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 1㎜ 이상으로 한다. 또한, 직경방향 오목부(22)의 직경방향 깊이를 크게 하는 만큼 기둥부(13a)의 둘레방향 중앙부의 직경방향 두께는 작아지지만, 둘레방향 양 단부의 직경방향 두께가 작아지는 일은 없다. 따라서, 기둥부(13a)의 단면 계수를 충분히 확보할 수 있고, 이들의 기둥부(13a)를 포함하는 스페이서(7a)의 강도 및 강성을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 직경방향 오목부(22)를 기둥부(13a)의 전체 길이에 걸쳐 형성하는 대신에, 축방향의 일부에 1개 설치하거나, 또는 복수개를 직렬적으로 형성하거나 할 수도 있다.
[실시형태의 제 2 예]
도 2는 본 발명의 실시형태의 제 2 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7b)에서는, 제 1 예와 마찬가지로 기둥부(13a)의 직경방향 외측면에 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부(22)를 설치한 것에 추가해서, 축방향 양 단부에 설치한 한쌍의 림부(12a)의 각각의 축방향 외측면의 직경방향 중간부에 환상 오목부(23)를 전체 둘레에 걸쳐 형성하고 있다. 단, 환상 오목부(23)를 둘레방향에 관해서 불연속인 부분원 환상으로 형성하는 것도 허용된다. 이러한 환상 오목부(23)를 구비한 본 예의 스페이서(7b)를 도 16에 도시하는 것과 같은 회전 지지 장치(1)에 내장했을 경우 림부(12a)의 축방향 외측면과 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면이 근접 대향한다. 또한, 이 환상 오목부(23) 내에는 급유 통로(15)로부터 외륜 궤도(11)의 내경측에 보내지는 윤활유가 저류된다.
이 상태에서, 스페이서(7b)와 보지기(9) 또는 니들(8)이 둘레방향으로 상대 변위하면, 환상 오목부(23) 내에 저류된 윤활유가 스페이서(7b)와 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면의 사이에 인입하고, 이 부분에 유막을 형성한다. 이로 인해, 이들 스페이서(7b)와 보지기(9) 또는 니들(8)의 마찰부에서 유막떨어짐에 의한 현저한 마모가 발생하는 것이 방지된다. 한편, 환상 오목부(23)의 저면과 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면의 거리는 축방향에 관해서 충분히 확보되어 있으므로, 환상 오목부(23) 내에 저류된 윤활유에 관해서는 스페이서(7b)와 보지기(9) 또는 니들(8)의 상대 회전시에도 큰 전단 저항이 발생하는 일은 없다. 이 결과, 이들의 부재의 마찰부의 마모를 억제하면서, 동적 토크를 낮게 억제하는 것이 가능해진다.
유막의 존재에 의한 전단 저항을 낮게 억제하기 위해서, 림부(12a)의 치수 등에 따라, 림부(12a)를 포함하는 스페이서(7b)의 강성 및 강도에 영향을 주지 않는 범위에서 환상 오목부(23)의 축방향 깊이나 폭을 확보하는 것이 기대된다. 또한, 림부(12a)의 직경방향 두께가 충분히 크면, 이들의 림부(12a)의 축방향 외측면에 복수개의 환상 오목부를 동심원 형상으로 형성할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 1 예와 동일하다.
[실시형태의 제 3 예]
도 3은 본 발명의 실시형태의 제 3 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7c)의 경우에는, 각각의 기둥부(13b)의 직경방향 외측면에 각각이 직경방향 오목부인 원형 오목부(24)를 이들의 기둥부(13b)마다 복수 형성하고 있다. 또한, 스페이서(7c)의 축방향 양 단부에 형성한 한쌍의 림부(12b)의 축방향 외측면에 각각이 축방향 오목부인 원형 오목부(25)를 이들의 림부(12b)마다 복수 형성하고 있다. 이들의 원형 오목부(24, 25)는 각각 부분 구형상의 오목부이다. 이러한 원형 오목부(24, 25)도 제 2 예에 있어서의 축방향 오목부(22) 및 환상 오목부(23)와 마찬가지로 기능하고, 스페이서(7c)와 상대 부재의 마찰부의 마모를 억제하면서, 동적 토크를 낮게 억제하는 것에 기여한다. 또한, 이들의 원형 오목부(24, 25)에 대체하여, 직사각 형상, 타원 형상의 오목부로 하는 것도 가능하다.
또한, 유막의 존재에 의한 전단 저항을 낮게 억제하기 위해서, 기둥부(13b) 및 림부(12b)의 치수 등에 따라, 이들의 부분을 포함하는 스페이서(7c)의 강성 및 강도에 영향을 주지 않는 범위에서, 원형 오목부(24)의 직경방향 깊이, 직경 및 개수, 및 원형 오목부(25)의 축방향 깊이, 직경 및 개수를 적절하게 규제하는 것이 기대된다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 2 예와 동일하다.
[실시형태의 제 4 예]
도 4는 본 발명의 실시형태의 제 4 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7d)는 서로 평행하게 배열된 복수의 기둥부(13c)의 각각의 축방향 중간부의 둘레방향 폭을 축방향 양 단부의 둘레방향 폭에 비교해서 좁게 하고, 또한 인접하는 기둥부(13c) 사이에 존재하는 투공부(14a)의 둘레방향 폭보다도 좁게 하고 있다. 환언하면, 기둥부(13c)의 양측의 둘레방향 외측면의 축방향 중간부에 각각 둘레방향으로 오목해진 둘레방향 오목부(16)를, 각각의 기둥부(13c)의 양측의 둘레방향 외측면에 1개소씩 형성하고, 종래 구조에서는 기둥부(13)의 둘레방향 폭(W)이 투공부(14)의 둘레방향 폭(S)보다도 컸던 것에 비해서, 이들의 기둥부(13c)의 축방향 중간부의 둘레방향 폭(w)을 투공부(14a)의 축방향 중간부의 둘레방향 폭(S)보다도 작아지도록 하고 있다(w<S). 그리고, 이들의 둘레방향 오목부(16)의 직경방향 개구면적분 만큼 스페이서(7d)의 외주면에서 외륜 궤도(11)와의 대향 면적을 작게 하고 있다. 즉, 본 예의 구조에서는, 둘레방향 오목부(16)가 상대 부재인 외경측 부재(4)로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부를 구성한다.
또한, 기둥부(13c)의 축방향 중간부의 둘레방향 폭(w)은 도 17에 도시한 종래 구조에 있어서의 기둥부(13)의 둘레방향 폭(W)보다도 충분히 작다. 이에 대해, 기둥부(13c)의 축방향 양 단부의 둘레방향 폭은 종래 구조에 있어서의 기둥부의 둘레방향 폭(W)과 거의 동일하게 하고 있다. 단, 둘레방향 폭이 넓어진 기둥부(13c)의 축방향 양 단부의 축방향 길이는 짧으므로, 이 축방향 양 단부의 둘레방향 폭을 종래 구조에 있어서의 기둥부(13)의 둘레방향 폭(W)보다도 조금 넓게 해도 좋다.
또한, 둘레방향 오목부(16)의 형상 및 크기(축방향 길이, 둘레방향 깊이)는 기둥부(13c)에 필요하게 되는 강도 등을 고려하고, 외륜 궤도(11)와의 대향 면적이 가능한 한 작아지도록, 전술한 제원의 범위내에서 적절하게 규제한다.
또한, 둘레방향 오목부(16)의 형상에 관해서, 도 4에 도시한 구조에서는 사다리꼴 형상으로 하고 있지만, 사다리꼴 형상으로 한정되지 않고, 예를 들어 원호 형상, 타원 형상, 직사각 형상 등 기둥부(13c)의 강도 및 강성을 확보할 수 있는 범위에서 임의인 형상을 채용할 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 구조에서는, 기둥부(13c)의 둘레방향 양측에 각각 둘레방향 오목부(16)를 형성하고 있지만, 어느 한쪽에만 둘레방향 오목부(16)를 형성해도 좋다. 어느 쪽으로 해도, 스페이서(7d) 자체는 축방향으로 이격해서 배치한 한쌍의 래디얼 니들 베어링(6)이 서로 접근하는 것을 방지할 수 있으면 좋고, 특히 큰 래디얼 하중이나 액시얼 하중이 가해지는 일은 없으므로, 필요하게 되는 강도 및 강성은 특히 높지 않다. 따라서, 둘레방향 오목부(16)를 스페이서(7d)의 외주면의 면적의 저감이나 이 스페이서(7d)의 경량화를 위해 어느 정도 크게 해도, 이 스페이서(7d)를 내장한 복열 래디얼 니들 베어링(5)의 신뢰성이나 내구성의 면으로부터 문제를 발생하는 일은 없다.
본 예의 스페이서(7d)에 따르면, 기둥부(13c)의 축방향 중간부의 둘레방향 폭(w)을 좁게 한 만큼 투공부(14a)의 둘레방향 폭(S)을 도 17에 도시한 종래 구조의 스페이서(7)에 설치한 투공부(14)의 둘레방향 폭(S)보다도 넓게 하고 있다(S>s). 그리고, 투공부(14a)의 둘레방향 폭(S)을 넓게 한 만큼 기둥부(13c)의 직경방향 외측면을 포함한 스페이서(7d)의 외주면의 면적을 종래 구조의 스페이서(7)의 외주면의 면적보다도 좁게 하고 있다. 그리고, 이 외주면의 면적을 좁게 한 만큼 스페이서(7d)의 외주면과, 외경측 부재(4)의 내주면에 형성한 외륜 궤도(11) 사이에 작용하는 전단 저항을 포함하는 마찰 저항을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 스페이서(7d)를 내장한 복열 래디얼 니들 베어링(5)의 동적 토크를 작게 억제하고, 이 복열 래디얼 니들 베어링 유닛(5)을 구비하는 회전 기계 장치의 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 스페이서(7d)는 기둥부(13c)에 둘레방향 오목부(16)를 형성해서 축방향 중간부의 둘레방향 폭(w)을 좁게 한 만큼 경량화 및 원재료의 저감에 의한 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 경량화는 운전시에 공전 운동에 따라 발생하는 원심력에 기초하는 유성축 등의 내경측 부재(3)의 굽힘의 억제에 기여한다.
또한, 본 예의 스페이서(7d)에서는 외륜 궤도(11)와 상대 회전하는 가능성이 높은 스페이서(7d)의 외주면과의 마찰부에 적절한 유막을 존재시켜서, 이 마찰부에 유막떨어짐에 의한 현저한 마모가 발생하는 것을 방지하는 효과가 없다. 이로 인해, 제 1 내지 3 예와 조합하고, 기둥부(13c)의 강도 및 강성을 확보할 수 있는 범위에서, 기둥부(13d)의 직경방향 외측면(특히, 축방향 중간부)에 직경방향 오목부를 형성하거나, 및/또는 림부(12)의 축방향 외측면에 축방향 오목부를 동시에 설치하거나 할 수도 있다.
[실시형태의 제 5 예]
도 5는 본 발명의 실시형태의 제 5 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7e)의 경우에는, 제 4 예의 스페이서(7d)와는 반대로, 기둥부(13d)의 축방향 양 단부의 둘레방향 외측면에 각각 둘레방향 오목부(16a)를 형성하고, 이들의 기둥부(13d)의 직경방향 외측면의 면적, 나아가서는 스페이서(7e)의 외주면의 면적을 도 17에 도시한 종래 구조에 비교해서 작게 하고 있다. 즉, 본 예의 경우에는, 기둥부(13d)의 축방향 중간부의 둘레방향 폭을 도 17에 도시한 종래 구조에 있어서의 기둥부(13)의 폭(w)과 동일한 정도로 하고, 기둥부(13d)의 축방향 양 단부의 둘레방향 폭을 이것보다도 좁게 하고 있다.
둘레방향 오목부(16a)의 형상 및 크기(축방향 길이, 둘레방향 깊이)는 기둥부(13d)에 필요하게 되는 강도 등을 고려하고, 외륜 궤도(11)와의 대향 면적이 가능한 한 작아지도록, 둘레방향 오목부(16a)의 축방향 길이를 각각의 기둥부(13d)의 둘레방향 외측면마다에 2개분을 합계하는 것 이외에는, 제 4 예와 마찬가지로 전술한 제원의 범위내에서 적절하게 규제한다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 6 예]
도 6은 본 발명의 실시형태의 제 6 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7f)는 제 4 예와 제 5 예를 조합한 것과 같은 구조를 갖는다. 즉, 본 예의 구조의 경우에는, 각각의 기둥부(13e)의 축방향 중간부의 둘레방향 외측면에 둘레방향 오목부(16b)를, 축방향 양 단부의 둘레방향 외측면에 둘레방향 오목부(16a)를 각각 형성하고 있다. 그리고, 이들의 오목부(16a, 16b)의 분만큼 기둥부(13e)의 직경방향 외측면의 면적, 나아가서는 스페이서(7f)의 외주면의 면적을 작게 하고 있다. 둘레방향 오목부(16a, 16b)의 형상 및 크기(축방향 길이, 둘레방향 깊이)는 기둥부(13e)에 필요하게 되는 강도 등을 고려하고, 외륜 궤도(11)와의 대향 면적이 가능한 한 작아지도록, 각각의 기둥부(13e)의 둘레방향 외측면마다에 둘레방향 오목부(16a, 16b)의 축방향 길이를 합계하는 것 이외에는, 제 4 예와 마찬가지로 전술한 제원의 범위내에서 적절하게 규제한다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 7 예]
도 7은 실시형태의 제 7 예의 스페이서(7g)를 도시하고 있다. 이 스페이서(7g)는 기둥부(13f)의 축방향 중간부의 둘레방향 외측면의 각각의 2개소 위치씩에 둘레방향 오목부(16b)를 형성하고 있다. 그리고, 이들의 오목부(16b)의 분만큼 기둥부(13f)의 직경방향 외측면의 면적, 나아가서는 스페이서(7g)의 외주면의 면적을 작게 하고 있다. 둘레방향 오목부(16b)의 형상 및 크기(축방향 길이, 둘레방향 깊이)는 기둥부(13f)에 필요하게 되는 강도 등을 고려하고, 외륜 궤도(11)와의 대향 면적이 가능한 한 작아지도록, 둘레방향 오목부(16b)의 축방향 길이를 각각의 기둥부(13f)의 둘레방향 외측면마다에 2개분을 합계하는 것 이외에는, 제 4 예와 마찬가지로 전술한 제원의 범위내에서 적절하게 규제한다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 8 예]
도 8은 본 발명의 실시형태의 제 8 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7h)는 각각이 원환상인 한쌍의 림부(12b)의 축방향 외측면(서로 반대측의 축방향 측면)의 직경방향 외측 반부에 각각 부분원추 볼록면 형상의 경사면부(17)를 형성하고, 이 직경방향 외측 반부를 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부로 하고 있다. 이에 대해, 림부(12b)의 축방향 외측면의 직경방향 내측 반부는 스페이서(7h)의 중심축에 대하여 직각 방향에 존재하는 평탄면(18)으로 하고 있다.
각각의 경사면부(17)의 크기(축방향 치수 및 직경방향 치수)는 림부(12b)의 강도 및 강성을 확보할 수 있는 범위에서 가능한 한 크게 하는 것이, 상대 부재와의 마찰부의 면적을 저감하는 면으로부터도, 스페이서(7h)의 경량화를 도모하는 면으로부터도 바람직하다. 예를 들어, 축방향 치수에 관해서는, 림부(12b)의 축방향 폭의 1/2 내지 3/4 정도로 하고, 직경방향 치수에 관해서는, 림부(12b)의 직경방향 두께의 1/2 내지 3/4 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 스페이서(7h)의 중심축에 대한 경사면부(17)의 경사 각도는 0ㅀ보다도 크게 90ㅀ보다도 작은 범위에서 설정하지만, 바람직하게는, 30 내지 60ㅀ의 범위에 설정한다.
본 예의 스페이서(7h)를 복열 래디얼 니들 베어링(5)에 내장한 상태에서, 평탄면(18)이 한쌍의 래디얼 니들 베어링(6)을 구성하는 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면과 접촉 또는 근접 대향한다. 평탄면(18)의 면적은 경사면부(17)의 존재에 기초하여 도 17에 도시한 종래 구조의 림부(12)의 축방향 외측면의 면적보다도 작다. 따라서, 본 예의 경우에는, 스페이서(7h)와 보지기(9) 또는 니들(8)의 상대 회전에 수반하는 마찰 저항을 저감할 수 있다. 또한, 림부(12b)의 외주면과 외륜 궤도(11)와의 대향 면적을 작게 하고, 그 분만큼 스페이서(7h)와 외경측 부재(4)와의 상대 회전에 수반하는 마찰 저항을 저감할 수 있다. 그리고, 복열 래디얼 니들 베어링(5)의 동적 토크의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 경사면부(17)를 형성한 만큼 스페이서(7h)의 용적을 저감하고, 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 용적 저감의 관점에서는 불리하지만, 경사면부(17) 대신에 림부(2lb)의 직경방향 외측면에서 평탄면(18)에 연속하는 볼록 원호면으로 할 수도 있다. 본 예의 구조는 제 1 내지 7 예의 구조와 조합해서 실시할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 9 예]
도 9는 본 발명의 실시형태의 제 9 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7i)는 각각이 원환상인 한쌍의 림부(12c)의 축방향 외측면을 둘레방향에 관해서 간헐적으로 축방향에 오목하게 하고, 복수의 축방향 오목부(19)를 형성하고 있다. 본 예에서는, 이들의 축방향 오목부(19)를 각각의 림부(12c)의 직경방향에 걸치는, 즉 축방향 외측면의 내주연으로부터 외주연에 관통하는 대략 직사각 형상으로 하고 있다. 본 예에서는, 축방향 오목부(19)를 둘레방향에 관해서 등피치로 배열하고 있지만, 반드시 등피치일 필요는 없다.
축방향 오목부(19)의 크기(둘레방향 폭, 축방향 깊이)는, 예를 들어 림부(12c)의 크기(직경, 직경방향 두께, 축방향 폭)에 따라서 결정되고, 축방향 오목부(19)를 형성한 후의 상태에서, 림부(12c)에 필요하게 되는 강도 및 강성을 확보할 수 있는 범위에서 가능한 한 크게 설정하는 것이 상대면과의 대향 면적을 작게 하는 것에 의한 토크 손실의 저감과, 스페이서(7i)의 경량화를 도모하는 면으로부터 바람직하다. 예를 들어, 축방향 오목부(19)의 둘레방향 폭을 둘레방향에 인접하는 오목부(19)의 사이에 존재하는 볼록부의 둘레방향 폭의 1 내지 2배 정도로 하고, 이들의 오목부(19)의 축방향 깊이를 림부(12c)의 축방향 폭의 1/3 내지 2/3 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
축방향 오목부(19)의 형상으로서는, 도시와 같은 직사각 형상에 한하지 않고, 예를 들어 부분 원호 형상, 타원 형상, 삼각 형상 등의 각종 형상을 채용할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 둘레방향의 위상에 관해서, 축방향 오목부(19)와 기둥부(13)를 일치시키고 있지만, 이들의 오목부(19)와 기둥부(13)의 위상을 반피치 씩 어긋나게 해서, 이들의 오목부(19)의 위상과 투공부(14)의 위상을 일치시켜도 좋다. 또한, 림부(12c)의 축방향 외측면에 형성하는 축방향 오목부(19)의 수와, 기둥부(13)(투공부(14))의 수를 상이하게 해도 좋다. 본 예의 구조는 제 1 내지 8 예의 구조와 조합해서 실시할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 10 예]
도 10은 본 발명의 실시형태의 제 10 예의 스페이서(7j)를 도시하고 있다. 이 스페이서(7j)는 한쌍의 림부(12d)를 각각 둘레방향에 관해서 불연속인 부분원 환상으로 하고 있다. 즉, 이들의 림부(12d)는 각각이 부분 원호 형상인 복수개씩(도시의 예에서는 6개씩)의 림 소자(20)를 림부(12d)끼리의 사이에서 둘레방향에 관한 위상을 반피치씩 어긋나게 해서 배치하고 있다. 그리고, 림 소자(20)의 둘레방향 양단 테두리끼리를 각각 기둥부(13)에 의해 연속시켜서, 전체가 원통형상에서 전개한 상태에서의 형상이 크랭크 형상이 되는 스페이서(7j)로 하고 있다. 본 예의 구조에서는, 둘레방향에 인접하는 림 소자(20)의 사이의 불연속부(26)가 림부의 둘레방향에 간헐적으로, 또한 직경방향에 걸쳐 형성된 축방향 오목부로 되고, 또한 상대 부재(외경측 부재(4)의 외륜 궤도(11) 및 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면)로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부로 된다.
또한, 불연속부(26)는 스페이서(7j)를 합성 수지의 사출 성형에 의해 일체 성형하는 동시에 형성하는 것이 재료의 절약과 가공의 용이화의 면으로부터 바람직하다. 단, 스페이서(7j)를 금속 재료제로 할 경우에는, 도 17에 도시한 종래 구조의 스페이서(7)를 구성하는 림부(12)의 일부를 이후에 절삭하는 것에 의해 형성해도 좋다. 어느 경우에도, 불연속부(26)를 설치한 만큼, 스페이서(7j)중에서 림부(12d)의 외주면 및 축방향 외측면과, 외륜 궤도(11) 및 보지기(9) 또는 각 니들(8)의 축방향 단면이 대향하는 면적을 작게 할 수 있다. 본 예의 구조도 제 1 내지 9 예의 구조와 조합해서 실시할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 11 예]
도 11은 본 발명의 실시형태의 제 11 예의 스페이서(7k)를 도시하고 있다. 이 스페이서(7k)는 도 17에 도시한 종래 구조에 대하여 기둥부(13)의 수를 적게, 둘레방향 피치를 크게 하고, 둘레방향에 인접하는 기둥부(13) 사이에 존재하는 투공부(14e)의 개구 면적(외주면의 면적)을 넓게 하고, 외륜 궤도(11)와 대향하는 스페이서(7k)의 외주면의 면적을 작게 하고 있다. 즉, 종래 구조에서는, 각각의 투공부(14)의 개구 면적이 각각의 기둥부(13)의 직경방향 외측면의 면적보다도 작은(투공부(14)의 둘레방향 폭(S)이 기둥부(13)의 둘레방향 폭(w)보다도 작다) 것에 대해서, 각각의 투공부(14e)의 외주면의 면적이 각각의 기둥부(13)의 직경방향 외측면의 면적보다도 커지고 있다. 본 예의 구조에서는, 투공부(14e)의 둘레방향 양 단부에서, 도 17에 도시한 종래 구조의 투공부(14)에 비해 확대된 부분이 상대 부재(외경측 부재(4)의 외륜 궤도(11))로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부로 된다.
스페이서(7k)를 구성하는 기둥부(13)의 수는 3개 이상은 필요하지만, 이 스페이서(7k)의 강도 및 강성을 확보할 수 있는 한 적은 쪽이 바람직하다. 바람직하게는, 3 내지 6개이다. 또한, 각각의 투공부(14e)의 둘레방향 폭은 기둥부(13)의 둘레방향 폭에 비해 클수록 바람직하지만, 투공부(14e)의 둘레방향 폭을 기둥부(13)의 둘레방향 폭의 2배 이상, 또한 3배 이상 확보하는 것이 바람직하다. 이 투공부(14e)의 둘레방향 폭의 상한은 이들의 기둥부(13)의 수를 3개 이상으로 한 경우에, 필요로 하는 강성을 확보할 수 있는 값으로 규정한다. 이 조건을 만족하는 한, 투공부(14e)의 둘레방향 폭은 큰 것이 바람직하다.
또한, 이들의 투공부(14e)는 스페이서(7k)를 합성 수지의 사출 성형에 의해 일체 성형하는 동시에 형성하는 것이 재료의 절약과 가공의 용이화의 면으로부터 바람직하다. 단, 스페이서(7k)를 금속 재료제로 할 경우에는, 도 17에 도시한 종래 구조의 스페이서(7)를 구성하는 기둥부(13)중 일부(1개 간격 또는 2개 간격)의 기둥부(13)를 이후에 절삭해서 제거하는 것에 의해 형성해도 좋다. 본 예의 구조는, 제 1 내지 10 예의 구조와 조합해서 실시할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
[실시형태의 제 12 예]
도 12는 본 발명의 실시형태의 제 12 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7l)는 제 11 예의 스페이서(7k)의 구조를 개량한 것으로, 축방향 중간부에 보강용 림부(21)를 추가한 구조를 갖는다. 즉, 폭이 넓은 투공부(14f)를 축방향에 구획하도록, 기둥부(13)의 축방향 중간부끼리를 연결하는 상태에서 보강용 림부(21)를 설치하고 있다. 이 보강용 림부(21)는 축방향 양 단부에 설치한 한쌍의 림부(12)와 동일한 직경에서 이들의 림부(12)와 동심이다. 본 예의 경우, 보강용 림부(21)를 설치함으로써, 투공부(14f)의 둘레방향 폭을 충분히 크게 해도, 스페이서(7l)의 강도 및 강성을 충분히 확보할 수 있게 하고 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 11 예와 동일하다.
[실시형태의 제 13 예]
도 13은 본 발명의 실시형태의 제 10 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7m)의 경우에는, 한쌍의 림부(12)의 사이에 배치한 짝수개(도시의 예에서는 6개)의 기둥부(13g, 13h)를 축방향에 대하여 경사지게 하고 있다. 또한, 경사 방향은 둘레방향에 인접하는 기둥부(13g, 13h)의 사이에서 서로 역방향으로 하고 있다. 이와 같이, 이들의 기둥부(13g, 13h)를 경사지게 해서, 스페이서(7m)의 구조를 트러스 형상으로 함으로써, 한쌍의 림부(12)의 사이에 작용하는 비틀기 방향 및 축방향의 힘에 관한 스페이서(7m)의 강도 및 강성을 제 11 예에 비해 향상시키고 있다. 또한, 본 예와 제 12 예의 구조를 조합하면, 스페이서(7m)의 강도 및 강성을 보다 한층 향상시킬 수 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 11 예와 동일하다.
[실시형태의 제 14 예]
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시형태의 제 14 예를 나타내고 있다. 본 예의 스페이서(7n)의 경우, 도 17에 도시한 종래 구조의 스페이서(7)에 대하여, 기둥부(13i)의 직경방향 두께를 작게 하고 있다. 또한, 이들의 기둥부(13i)의 직경방향 내측면과, 한쌍의 림부(12)의 내주면을 단일 원통면상에 위치시키고 있다. 그리고, 기둥부(13i)의 직경방향 외측면의 전체를 림부(12)의 외주면에서도 직경방향 내측으로 오목하게 하고 있다. 본 예의 구조에서는, 기둥부(13i)의 직경방향 외측면이 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부로 된다.
기둥부(13i)의 직경방향 두께를 림부(12)의 직경방향 두께에 비교해서 작게 하는 정도는 스페이서(7n)의 강도 및 강성을 확보할 수 있는 한 크게 하는 것이 이 스페이서(7n)의 경량화를 도모하는 면으로부터는 바람직하다. 상대면인 외륜 궤도(11)와의 마찰 저항을 낮게 억제하는 면으로부터는 기둥부(13i)의 직경방향 외측면을 림부(12)의 외주면에서도 조금만(예를 들어 0.5㎜ 이상, 바람직하게는 1㎜ 이상) 오목하게 하면, 외륜 궤도(11)와 스페이서(7n)의 외주면의 사이에 유막이 형성되는 것을 방지하고, 마찰 저항을 충분히 저감할 수 있다. 또한, 본 예의 구조는 보지기(9) 또는 니들(8)의 축방향 단면과의 마찰 저항을 저감하는 면으로부터, 제 8 내지 10 예의 구조와, 경량화를 도모하는 면으로부터, 제 8 내지 13 예의 구조와 각각 조합해서 실시할 수도 있다. 또한, 상대면인 보지기(9) 또는 니들의 축방향 단면과의 마찰부의 마모를 억제하는 관점으로부터, 제 2 예 또는 제 3 예의 축방향 오목부를 구비한 구조와도 조합해서 실시할 수도 있다. 그 밖의 부분의 구성 및 작용은 제 4 예와 동일하다.
본 발명의 각 예의 구조는 모두 대체적으로 또는 추가적으로 서로 적절하게 조합해서 실시할 수 있다.
본 발명의 래디얼 니들 베어링용 스페이서는 각종 기계 장치의 회전 지지부를 구성하는 복열 래디얼 니들 베어링에 관해서 널리 이용 가능하다. 자동차용 자동 변속기의 유성 치차 장치를 구성하는 유성 치차의 회전 지지부에 내장되는 복열 래디얼 니들 베어링에 적절하게 적용되지만, 이것에 한정되지 않고, 각종 기계 장치의 유성 치차 장치의 회전 지지부에 사용되는 복열 래디얼 니들 베어링, 또한 유성 치차 이외의 회전 부재의 회전 지지부에 이용되는 복열 래디얼 니들 베어링에도 적용할 수 있다.
1 : 회전 지지 장치 2 : 캐리어
3 : 내경측 부재(유성축) 4 : 외경측 부재(유성 치차)
5 : 복열 래디얼 니들 베어링 6 : 래디얼 니들 베어링
7, 7a 내지 7n : 스페이서 8 : 니들
9 : 보지기 10 : 내륜 궤도
11 : 외륜 궤도 12, 12a 내지 12d : 림부
13, 13a 내지 13i : 기둥부 14, 14a 내지 14h : 투공부
15 : 급유 통로 16, 16a, 16b : 오목부
17 : 경사면부 18 : 평탄면
19 : 축방향 오목부 20 : 림 소자
21 : 보강용 림부 22 : 직경방향 오목부
23 : 환상 오목부 24 : 원형 오목부
25 : 원형 오목부 26 : 불연속부
3 : 내경측 부재(유성축) 4 : 외경측 부재(유성 치차)
5 : 복열 래디얼 니들 베어링 6 : 래디얼 니들 베어링
7, 7a 내지 7n : 스페이서 8 : 니들
9 : 보지기 10 : 내륜 궤도
11 : 외륜 궤도 12, 12a 내지 12d : 림부
13, 13a 내지 13i : 기둥부 14, 14a 내지 14h : 투공부
15 : 급유 통로 16, 16a, 16b : 오목부
17 : 경사면부 18 : 평탄면
19 : 축방향 오목부 20 : 림 소자
21 : 보강용 림부 22 : 직경방향 오목부
23 : 환상 오목부 24 : 원형 오목부
25 : 원형 오목부 26 : 불연속부
Claims (16)
- 각각이 원환상으로 축방향으로 이격한 상태에서 서로 동심에 배치된 한쌍의 림부와, 이들의 림부 사이의 둘레방향 복수 개소에 이들의 림부끼리를 연결하는 복수개의 기둥부를 구비하고,
내경측 부재의 외주면에 설치된 원통형상의 내륜 궤도와, 외경측 부재의 내주면에 설치된 원통형상의 외륜 궤도 사이에 축방향으로 이격한 상태에서 설치된 한쌍의 래디얼 니들 베어링의 사이에 설치되는 래디얼 니들 베어링용 스페이서에 있어서,
상기 기둥부의 직경방향 및/또는 둘레방향의 외측면에, 및/또는 상기 림부의 직경방향 및/또는 축방향의 외측면에, 상기 기둥부 또는 상기 림부에 인접하는 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 1 항에 있어서,
상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 상기 기둥부의 둘레방향 외측면에 설치된 둘레방향 내측으로 오목해진 둘레방향 오목부로 이루어지고, 상기 기둥부의 이 둘레방향 오목부가 형성된 부분의 둘레방향 폭 치수가 둘레방향에 인접하는 기둥부 사이에 형성되는 투공부의 둘레방향 폭방향보다도 작게 되어 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 2 항에 있어서,
상기 둘레방향 오목부가 상기 기둥부의 둘레방향 외측면의 양쪽의 서로 정합하는 위치에 설치되어 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 2 항에 있어서,
상기 둘레방향 오목부가 상기 기둥부의 축방향에 복수 설치되어 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 1 항에 있어서,
상기 기둥부의 수를 3 내지 6개로 하고, 둘레방향에 인접하는 기둥부 사이에 형성되는 투공부의 외주면의 면적이 상기 기둥부의 둘레방향 외측면의 면적보다도 크게 되도록 되어 있고, 상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 상기 투공부중 확대된 부분으로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 5 항에 있어서,
상기 기둥부의 수가 4개 또는 6개이며, 둘레방향에 인접하는 기둥부가 서로 역방향을 향하도록 축방향에 대하여 경사져서 배치되어 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 1 항에 있어서,
상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 상기 기둥부의 직경방향 두께를 작게 하고, 상기 기둥부의 각각의 외측면을 상기 림부의 외주면에서도 직경방향 내측으로 오목하게 하는 것에 의해 형성되어 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 1 항에 있어서,
상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 상기 림부의 축방향 외측면에 설치된 축방향 내측으로 오목해진 축방향 오목부로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 8 항에 있어서,
상기 축방향 오목부가 상기 림부의 외측 반부에 형성된 부분원추 볼록면 형상의 경사면부으로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 8 항에 있어서,
상기 축방향 오목부가 상기 림부의 둘레방향이 간헐적으로, 또한 직경방향에 걸쳐 형성된 복수의 오목부로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 8 항에 있어서,
상기 기둥부가 부분 원호 형상에서 둘레방향에 관한 위상을 반피치씩 어긋나게 배치된 복수의 림 소자에 의해 연속적으로 연결되어 있고, 상기 축방향 오목부가 둘레방향에 인접하는 상기 림 소자 사이의 불연속부로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 8 항에 있어서,
상기 축방향 오목부가 상기 림부의 축방향 외측면의 직경방향 중간부에 전체 둘레에 걸쳐 형성된 환상 오목부인
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 8 항에 있어서,
상기 축방향 오목부가 상기 림부의 각각의 축방향 외측면에 형성된 복수의 원형 오목부로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 1 항에 있어서,
상기 상대 부재로부터 이격되는 방향으로 오목해진 오목부가 상기 기둥부의 직경방향 외측면에 설치된 직경방향 내측으로 오목해진 바닥이 있는 직경방향 오목부로 이루어지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 2 항에 있어서,
상기 직경방향 오목부가 상기 기둥부의 각각의 직경방향 외측면에 축방향에 형성되어 있고, 이들의 직경방향 오목부의 둘레방향 양 단부가 상기 기둥부의 각각의 둘레방향 양단 테두리부에 의해, 이들의 직경방향 오목부의 축방향 양 단부가 상기 림부에 의해, 각각 구획되고 있는
래디얼 니들 베어링용 스페이서. - 제 2 항에 있어서,
상기 직경방향 오목부가 상기 기둥부의 각각의 직경방향 외측면에 형성된 복수의 원형 오목부로 이뤄지는
래디얼 니들 베어링용 스페이서.
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