JPH1089350A - スラスト玉軸受 - Google Patents
スラスト玉軸受Info
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- JPH1089350A JPH1089350A JP8244486A JP24448696A JPH1089350A JP H1089350 A JPH1089350 A JP H1089350A JP 8244486 A JP8244486 A JP 8244486A JP 24448696 A JP24448696 A JP 24448696A JP H1089350 A JPH1089350 A JP H1089350A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/10—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
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- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
深さにおける、ボール4cの転がり運動により発生する
動的せん断応力τZYの7倍の値が、その深さにおける硬
度を越えないように、軌道輪4a(4b)の熱処理硬度
及び熱処理硬化深さが規定されている。より具体的に
は、基準とする硬度をビッカース硬度Hv=520と
し、Hv=520の硬化層が、軌道面4a1(4b1)
からボール4cの直径dwの4%以上の深さに存在する
ように、熱処理(例えば浸炭焼入)がなされている。
Description
における旋回スクロール部材と静止スクロール部材のよ
うに、相互間で偏心回転運動を行なう二つの部材間に介
装されるスラスト玉軸受に関する。
すように、旋回スクロール部材11及び静止スクロール
部材12にそれぞれ螺旋状隔壁11b、12bを設け、
両螺旋状隔壁11b、12b間に形成される圧縮室P
を、旋回スクロール部材11の静止スクロール部材12
に対する偏心回転(スクロール回転)に伴って容積変化
させることにより、圧縮室P内の流体の圧縮動作を行な
うものである。
タ15の軸心とは偏心量eだけ偏心しており、駆動モー
タ15の出力軸15aが回転すると、旋回スクロール部
材11が偏心量eに等しい旋回半径で偏心回転する。こ
の時、旋回スクロール部材11にはこれを自転させよう
とする力が働き、また、流体の圧縮動作に伴うスラスト
荷重が負荷される。そこで、旋回スクロール部材11の
自転を防止し、スラスト荷重を支持するため、旋回スク
ロール部材11と静止スクロール部材12(同図に示す
構成では、静止スクロール部材12に固定された静止フ
レーム13)との間にスラスト玉軸受14を介装してい
る。
状の軌道輪14a、14bと、これら軌道輪14a、1
4b間に介在する複数のボール14cとで構成される。
軌道輪14a、14bは、それぞれ、旋回スクロール部
材11と静止フレーム13の、軸方向に相対向した装着
部11a、13aに固定される。
b)の一方の端面には複数の軌道面14a1(14b
1)が同一円周上に形成されている。各軌道面14a1
(14b1)は環状形状のものであり、各軌道面14a
1(14b1)に配されたボール14cは、旋回スクロ
ール部材11の偏心回転に伴って、軌道面14a1(1
4b1)のピッチ円PCD上を転動する。軌道面14a
1(14b1)のピッチ円PCDの直径dは、偏心量e
と等しい。
b)は、例えば、鋼板素材からプレス加工→熱処理(例
えば浸炭焼入)→軌道面14a1(14b1)の仕上加
工という工程で製造される。
荷重を受けて回転するとき、転がり接触面に加わる繰り
返し応力によって材料内部にクラックが発生し、それが
フレーキング(疲れ剥離)に進展して転がり寿命に至る
ことが知られている。本発明は、上記のようなスラスト
玉軸受において、軌道面(転がり接触面)のフレーキン
グを抑制し、転がり寿命の増大を図ることを目的とす
る。
フレーキングの最初の起点である材料内部のクラックの
多くは、転がり接触面から少し内部に入った部分に発生
することが観察されている。以前は、このクラックが転
がり接触面に対して45°の傾きで成長してフレーキン
グに進展するされ、静的せん断応力τSTの最大値τ45°
(表面に対して45°の角度の面に作用するせん断応
力)が転がり寿命を支配すると考えられていた。しか
し、最近では、フレーキングの起点となる材料内部のク
ラックは転がり接触面と45°の傾きで成長するのでは
なく、表面とほぼ平行に発達することが確認され、転が
り運動により発生する動的せん断応力τZYの最大値τ0
が転がり寿命を支配すると考えられている。
する動的せん断応力τZYは、転動体が転がり運動をする
のに従って、同じ振幅の正負両振りの大きさの変化を示
し、荷重点P1、P2の中間点Pについて考えると、時
間経過(時間T2―T1)により、最大せん断応力τ0
の2倍の応力振幅が作用していることがわかる。これに
対して、静的せん断応力τSTはほぼ片振りで、その振幅
の大きさは2τ0よりも小さい(τ45°〈2τ0)。
スラスト玉軸受の一対の軌道輪の少なくとも一方につい
て、軌道面からのすべての深さにおける動的せん断応力
τZYの7倍の値が、その深さにおける硬度を越えない構
成とすることによって、軌道面のフレーキングを抑制
し、転がり寿命を向上させたものである。
て、軌道輪の熱処理深さ(熱処理時間に代表される熱処
理条件)を変化させて、寿命試験を行なった結果を示し
ている。同図において、横軸の熱処理深さは、熱処理硬
化深さdtを転動体の直径dwで除した値(dt/d
w)で示してある。また、ここでの熱処理深さdtは、
ビッカース硬度Hv=520の硬化層が存在する深さを
意味し、例えば、dt/dw=0.04の場合は、軌道
面(表面)から0.04dwの深さの位置にHv=52
0の硬化層が存在することを示している。尚、試験条件
は、回転数n=1700rpm、アキシャル荷重Fa=
1578kgf、飛沫潤滑、潤滑油粘度10cstであ
り、通常の使用条件(実機での使用条件)に比べて苛酷
な条件設定にした。
w)を0.024、0.038とした場合では、短時間
で軌道面にフレーキングが発生して寿命に達したが、熱
処理深さ(dt/dw)を0.046とした場合では、
250時間経過後もフレーキングの発生は認められず、
寿命が大幅に増大した。このことから、ビッカース硬度
Hv=520の硬化層が、転動体の直径dwの4%以上
の深さに存在するように熱処理を行なうことによって、
軌道面の転がり寿命を大幅に増大させ得ることが裏付け
られる。
直断面内における、硬度分布(Hv)と動的せん断応力
τZYの分布を示している。同図において、横軸の深さ
は、軌道面(表面)からの深さzを、転動体の直径dw
で除した値(z/dw)で示してある。各硬度分布曲線
は、図3における熱処理深さ(dt/dw)=0.02
4、0.038、0.046の場合にそれぞれ対応して
いる。同図に示すように、寿命の短かった(dt/d
w)=0.024、0.038の場合では、動的せん断
応力τZYの7倍の値(7τZY)が硬度分布曲線を越えて
いるのに対し、大幅な寿命増大が認められた(dt/d
w)=0.046の場合では、すべての深さにおいて7
τZYが硬度分布曲線を下回っている。また、熱処理深さ
(dt/dw)を上記以外の値に変化させて種々の実験
を行なった結果でも、同様の傾向を示した。このことか
ら、軌道面からのすべての深さにおける、転動体の転が
り運動により発生する動的せん断応力τZYの7倍の値
が、その深さにおける硬度を越えない構成とすることに
より、軌道面の転がり寿命を大幅に増大させ得ることが
裏付けられる。
示すように、熱処理時間に代表される熱処理条件を変化
させても、その曲線形状に大きな変化はなく、縦軸方向
に上下動するのみであるので(この種の軸受における軌
道面の表面硬度はHv=700程度であり、これは大き
く変化しない。)、ある基準とする硬度が出現する深さ
を特定すれば、硬度分布曲線を推測することができる。
その意味で、上述の「ビッカース硬度Hv=520の硬
化層が、転動体の直径dwの4%以上の深さに存在す
る」との要件は、言い換えれば、硬度分布曲線を規定し
ていることになる。例えば図4において、上記要件を満
足するのは、(dt/dw)=0.046の硬度分布曲
線のみである。勿論、基準値としてHv=520以外の
硬度値を採用することもでき、それに応じて深さの規定
値(上記の4%)も変化する。
用スラスト玉軸受に適用した場合の実施形態について説
明する。
機におけるスラスト玉軸受4の周辺部を示している。旋
回スクロール部材1と静止フレーム3(静止フレーム3
は静止スクロール部材2に固定される。)の、軸方向に
相対向する装着部1a、3aにスラスト玉軸受4の一対
の軌道輪4a、4bがそれぞれ固定され、一対の軌道輪
4a、4bに形成された複数の凹状の軌道面4a1、4
b1間にそれぞれボール4cが配されている。旋回スク
ロール部材1が、静止スクロール部材2に対して偏心量
eに等しい旋回半径で偏心回転(スクロール回転)する
ことにより、両者の螺旋状隔壁1b、2b間に形成され
る圧縮室Pが容積変化して、流体の圧縮動作が行なわれ
る。スラスト玉軸受4は、そのような圧縮動作が行なわ
れる際の、旋回スクロール部材1の自転を防止するとと
もに、スラスト荷重を支持する役割をなす。この実施形
態において、装着部1a、3aはいずれも段状であり、
旋回側の軌道輪4aの内周4a2は装着部1aの肩部1
a1に嵌合され、静止側の軌道輪4bの外周4b2は装
着部3aの肩部3a1に嵌合される。
軌道輪14a(14b)と同形状で、例えば、鋼板素材
からプレス加工→熱処理(例えば浸炭焼入)→軌道面4
a1(4b1)の仕上加工という工程で製造される。各
軌道面4a1(4b1)は環状形状のものであり、軌道
輪4a(4b)の一方の端面の同一円周上に配列され
る。各軌道面4a1(4b1)に配されたボール4c
は、旋回スクロール部材1の偏心回転に伴って、軌道面
4a1(4b1)のピッチ円PCD上を転動する。軌道
面4a1(4b1)のピッチ円PCDの直径dは、偏心
量eと等しい。
及び図6に示す従来形態と異なる点は、軌道面4a1
(4b1)からのすべての深さにおける、ボール4cの
転がり運動により発生する動的せん断応力τZYの7倍の
値が、その深さにおける硬度を越えないように、軌道輪
4a(4b)の熱処理硬度及び熱処理硬化深さを規定し
た点にある。より具体的には、基準とする硬度をビッカ
ース硬度Hv=520とし、Hv=520の硬化層が、
軌道面4a1(4b1)からボール4cの直径dwの4
%以上の深さに存在するように、熱処理(例えば浸炭焼
入)を行なった。これにより、軌道面4a1(4b1)
の転がり寿命を大幅に増大させることができる。
ト玉軸受に限らず、相互間で偏心回転運動を行なう二つ
の部材間に介在して、スラスト荷重を支持するスラスト
玉軸受一般に適用することができる。
軌道輪の軌道面の転がり寿命が大幅に増大することによ
り、耐久性に優れたスラスト玉軸受を提供することがで
きる。
辺部を示す断面図(図a)、スラスト玉軸受の近傍を示
す拡大断面図(図b)である。
を説明する図である。
験結果)である。
τZYとの関係を示す図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 相互間で偏心回転運動を行なう一対の軌
道輪と、これら軌道輪に形成された軌道面間に介在する
転動体とを備え、 少なくとも一方の軌道輪について、軌道面からのすべて
の深さにおける、転動体の転がり運動により発生する動
的せん断応力τZYの7倍の値が、その深さにおける硬度
を越えないことを特徴とするスラスト玉軸受。 - 【請求項2】 ビッカース硬度Hv=520の硬化層
が、軌道面から転動体の直径の4%以上の深さに存在す
ることを特徴とする請求項1記載のスラスト玉軸受。 - 【請求項3】 熱処理硬度と熱処理硬化深さとが、請求
項1又は2の関係を満たすように規定されたことを特徴
とするスラスト玉軸受。
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-
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- 1997-09-11 US US08/927,519 patent/US5921684A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-17 FR FR9711565A patent/FR2753499B1/fr not_active Expired - Lifetime
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