CN110382887B - 带保持器的针状滚子和具有该带保持器的针状滚子的行星轮机构支承结构 - Google Patents

Abstract

保持器(2)是外径引导面(20)与外圈轨道面接触的外圈引导型保持器。针状滚子(1)是在中央区域具有直径固定的圆筒面部(10)且在圆筒面部(10)的两侧具有倾斜面部(11)的凸面滚子。所述针状滚子(1)的圆筒面部(10)与倾斜面部(11)之间的边界部位(12)和保持器(2)的外径引导面(20)在轴向上配设于不同的位置。针状滚子(1)的圆筒面部(10)与倾斜面部(11)之间的边界部位(12)不与保持器(2)接触。

Description

带保持器的针状滚子和具有该带保持器的针状滚子的行星轮 机构支承结构

技术领域

本发明涉及带保持器的针状滚子和具有该带保持器的针状滚子的行星轮机构支承结构。

背景技术

带保持器的针状滚子由多个针状滚子和保持器构成，保持器具有：一对环状部，它们在轴向上分离；以及多个柱部，它们沿轴向延伸，将所述环状部彼此连结。而且，在形成于沿周向相邻的柱部之间的凹部中保持有针状滚子。另外，关于针状滚子，为了避免与对方部件的边缘加载(edge load)(在滚子与轨道面接触时，在接触区域的端部产生的过大的压力)，有时使用在中央区域具有直径固定的圆筒面部、且具有设置于该圆筒面部的两侧的倾斜面部的凸面滚子。

以往，像专利文献1记载的那样，在将从滚子的端面至圆筒面部与倾斜面部的边界部位为止的长度设为Dp，并将从与滚子的端面对置的凹部的壁面至保持器引导面为止的轴向上的最短距离设为A时，设定为满足Dp＜A。

在所述专利文献1所记载的方案中，能够对倾斜面部的长度进行调整以使圆筒面部与倾斜面部的边界部位不接触引导面，从而提供长寿命的带保持器的滚子。

另外，以往，像专利文献2所记载的那样，存在这样的结构：在柱部的外径面上设置有将柱部两侧的凹部之间相连的周向的供油槽，该供油槽的轴向位置被设定在与收纳于该凹部的滚子的凸面接痕相对应的位置。

在所述专利文献2所记载的结构中，通过在柱部外径面上以与滚子的凸面接痕对置的方式设置供油槽，由此能够向凸面接痕集中供油，防止该部的油膜不足，从而能够实现轴承的长寿命化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-215475号公报

专利文献2：日本特开2013-53698号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，由于设定为Dp(从滚子的端面至圆筒面部与倾斜面部的边界部位为止的长度)＜A(从与滚子的端面对置的凹部的壁面至保持器引导面为止的轴向上的最短距离)，因此滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位与滚子止挡部分在轴向位置上重合。因此，在所安装的轴或壳体存在倾斜的情况下会产生边缘表面压力的、滚子圆筒面部与倾斜面部的边界部容易由于润滑不良而发生磨损和剥离。

在专利文献2所记载的结构中，滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位与保持器的柱部接触。如果像这样接触，则该接触有可能使得润滑油从滚子刮落，从而引起润滑不良。

因此，鉴于上述课题，本发明提供如下这样的带保持器的针状滚子和具有该带保持器的针状滚子的行星轮机构支承结构：高边缘表面压力的部分不容易变得润滑不良而抑制了磨损和剥离的发生。

用于解决课题的手段

本发明的带保持器的针状滚子由多个针状滚子和保持器构成，其中，所述保持器具有：一对环状部，它们在轴向上分离；和多个柱部，它们沿轴向延伸，并将所述环状部彼此连结，所述保持器是外径引导面与外圈轨道面接触的外圈引导型保持器，所述针状滚子是在中央区域具有直径固定的圆筒面部且在圆筒面部的两侧具有倾斜面部的凸面滚子，所述针状滚子的圆筒面部与倾斜面部之间的边界部位和所述保持器的外径引导面在轴向上配设于不同的位置，所述针状滚子的圆筒面部与倾斜面部之间的边界部位不与保持器接触。

根据本发明的带保持器的针状滚子，针状滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位以和成为保持器引导面的外圈轨道面(与壳体的径向内侧接触的接触面)在轴向不重合的方式，配置成比保持器引导面靠轴向中心侧。因此，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。另外，针状滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位不与保持器接触。因此，即使在所安装的轴或壳体存在倾斜的情况下，产生边缘表面压力的针状滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位也不容易出现润滑不良。

另外，作为保持器引导形式，从高速运动下的保持器运动的安全性的方面出发，相比于滚子引导来说，希望是套圈引导，此外，从基于离心力的润滑油动作的观点出发，相比于内圈引导来说，更优选为外圈引导。

优选为，所述针状滚子的圆筒面部与保持器接触。通过像这样的结构，能够有效防止针状滚子的脱落，而且能够使针状滚子的旋转稳定。另外，优选为，保持器的与外圈轨道面接触的外径引导面形成于轴向两端部。由此，能够稳定发挥作为轴承的功能。

优选为，所述保持器具有：外径侧滚子止挡部，其在轴向的两端部设置于比滚子节圆直径靠外径侧的位置；以及内径侧滚子止挡部，其在轴向的中央部设置于比滚子节圆直径靠内径侧的位置，所述针状滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位配置于在轴向上不与所述保持器的外径侧滚子止挡部和内径侧滚子止挡部重合的位置。

根据像这样的结构，保持器具有外径侧滚子止挡部和内径侧滚子止挡部，因此能够有效防止针状滚子的脱落。另外，滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位以如下方式配置成比外径侧滚子止挡部靠轴向中心侧：所述边界部位在轴向上不与用于避免滚子从保持器向径向外侧脱落的滚子止挡部重合，因此高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。

优选为，所述保持器具有连接外径侧滚子止挡部与内径侧滚子止挡部的倾斜连接部，该倾斜连接部是避免与针状滚子发生干涉的缺口形状。

优选为，在所述保持器的沿周向相邻的柱部之间形成有配置针状滚子的凹部，该凹部从内径侧向外径侧呈放射状扩展。所述保持器可以是冲裁有凹部的钢板的焊接接合品。

另外，滚子轴承具有如下优点：作为滚动体的滚子与轨道面线接触，因此负荷容量较高。另一方面，众所周知，容易在滚子与轨道面的有效接触部的端部发生被称为边缘加载的表面压力集中，在该表面压力集中过大时会导致轴承寿命的降低。为了避免边缘加载的发生，通常，在设计滚子轴承时，在滚子的外周面(滚动面)、外圈轨道面以及内圈轨道面中的至少一方上形成母线形状为非直线状的凸面。另外，作为抑制边缘加载而使接触面压力一致的凸面，优选以对数曲线来表示凸面的母线形状。因此，所述针状滚子优选为例如按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状。

优选为，所述针状滚子是按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状，使用y-z坐标系并通过算式1来表示凸面在轴线方向截面上的轮廓线，所述y-z坐标系以内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线为y轴并以母线垂直方向为z轴，并且所述圆筒面部的轴向长度为滚子全长的40％～70％，

[算式1]

其中，在算式1中，A由下面的算式2表示，a是从在内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线上取的原点至有效接触部的端部的长度，

[算式2]

A＝2K₁Q/πLE’，

Q为负荷，

L为滚子与内圈或外圈的有效接触部的母线方向长度，

E’为等效弹性系数。

关于像这样设定的针状滚子，即使在轴承的倾斜较小的情况下，接触面压力也不会变大过大，即使在轴承的倾斜较大的情况下，也不容易发生边缘加载。

也可以为，保持器是在环状部的外端具有朝向内侧的凸缘的M型，或者是在环状部的外端没有朝向内侧的凸缘的V型。

本发明的行星轮机构支承结构是用于对行星轮机构进行支承的支承结构，该行星轮机构具有：内齿齿轮；太阳轮，其配设于该内齿齿轮的中心；多个行星轮，其与所述内齿齿轮和所述太阳轮啮合；以及行星架，其对该行星轮进行支承，其中，所述行星轮经由滚动轴承以旋转自如的方式被支承于小齿轮轴，所述小齿轮轴被设置于所述行星架，所述滚动轴承由所述带保持器的针状滚子构成。

本发明的行星轮机构支承结构针对滚动轴承使用所述带保持器的针状滚子，因此能够有效防止针状滚子的脱落。而且，即使凸面长度较长，在向轴或壳体径向内侧组装时，不会难以组装。另外，能够减轻润滑油的流入性变差的情况。此外，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。

可以构成为，将所述小齿轮轴的外径面作为内侧轨道面，并且将行星轮的内径面作为外圈轨道面，在所述带保持器的针状滚子中使用的保持器在轴向上的两端部处与由行星轮的内径面构成的外圈轨道面接触，并且在所述小齿轮轴的内部设置有通油孔，所述通油孔在由该小齿轮轴的外径面构成的内侧轨道面上开口。

通过像这样设置通油孔，能够进行该保持器用针状滚子的润滑。作为保持器引导形式，从高速运动下的保持器运动的安全性的方面考虑，相比于滚子引导来说，希望是套圈引导，此外，从基于离心力的润滑油动作的观点出发，相比于内圈引导来说，优选是外圈引导。

行星轮机构支承结构能够用于汽车用变速器。在像这样用于汽车用变速器的情况下，采用通过喷雾而进入到小齿轮轴(支承轴)的通油孔中的构造，因此润滑油量较少。因此，最适合将该行星轮机构支承结构用于汽车的变速器。

发明的效果

在本发明中，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良，能够抑制磨损和剥离的发生。因此，能够提供耐用性优异的适当的带保持器的针状滚子。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的带保持器的针状滚子的剖视图。

图2是图1所示的带保持器的针状滚子的保持器的主要部分放大剖视图。

图3是保持器的凹部的放大图。

图4是沿图2中的A-A线的放大剖视图。

图5是本发明的带保持器的针状滚子的针状滚子的侧视图。

图6是第2实施方式的带保持器的针状滚子的剖视图。

图7是图6所示的带保持器的针状滚子的保持器的主要部分放大剖视图。

图8是图6所示的带保持器的针状滚子的保持器的凹部的放大图。

图9是沿图6中的B-B线的放大剖视图。

图10是第2实施方式的带保持器的针状滚子的保持器的主要部分放大剖视图。

图11是行星轮机构的简略图。

图12是行星轮机构的支承结构的剖视图。

图13是汽车用变速器的主要部分剖视图。

具体实施方式

以下，根据图1～图13对本发明的实施方式进行说明。在图1中示出带保持器的针状滚子30，该带保持器的针状滚子30是将多个针状滚子1组装于保持器2而构成的。另外，在以下的说明中，将沿带保持器的针状滚子30的中心轴的方向称为“轴向”，将与该中心轴垂直的方向称为“径向”，将沿着以中心轴为中心的圆弧的方向称为“周向”。

保持器2具有：一对环状部3、3，其在轴向上分离；以及多个柱部4，它们沿轴向延伸，将环状部3、3彼此连结。而且，在沿周向相邻的柱部4、4之间形成有像图3所示的那样的形状的多个凹部5，针状滚子1被配置于该凹部5。另外，该保持器2在环状部3的外端具有朝向内侧的凸缘3a。另外，在图1中，PCD表示针状滚子1的节圆径(节圆直径)。

在该情况下，在柱部4的外周面的中央部设置有凹陷部19，在针状滚子1的轴向两端部设置有外径侧的呈鼓出状的外径引导面20、20。像后面叙述的那样，外径引导面20与由行星轮17(参照图11)的内径面构成的外圈轨道面接触。如图1所示，外径引导面20是保持器2的外周面中的从环状部3开始直至柱部4的一部分为止的范围H。在旋转时，保持器2通过该外径引导面20与小齿轮(行星轮)17的内周面(内径面)引导接触。

如图5所示，针状滚子1是在中央区域具有直径固定的圆筒面部10、且具有设置于圆筒面部10的两侧的倾斜面部11(以下，也称为凸面部)的凸面滚子。

通常，滚子轴承具有如下优点：作为滚动体的滚子与轨道面线接触，因此负荷容量较高。另一方面，需要注意，容易在滚子与轨道面的有效接触部的端部发生被称为边缘加载的表面压力集中，如果该表面压力集中过大，则会使轴承寿命降低。通常，为了避免边缘加载的发生，在设计滚子轴承时，在滚子的外周面(滚动面)、外圈轨道面以及内圈轨道面中的至少一方上形成母线形状呈非直线状的凸面。作为抑制边缘加载而使接触面压力相同的凸面，优选以对数曲线来表示凸面的母线形状。因此，本发明的带保持器的针状滚子30的针状滚子1优选为例如按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状。

这里，对施加于针状滚子1的对数凸面进行说明。根据下面的算式(算式1)所表示的对数凸面的对数曲线，求出针状滚子1的滚动面1a的凸面部11b、11b的母线。该对数凸面算式引用了本申请人的日本专利第4429842号公报所记载的内容。在该情况下，使用y-z坐标系并通过算式1来表示凸面在滚子轴承的轴线方向截面上的轮廓线，所述y-z坐标系以内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线为y轴并以母线垂直方向为z轴。

[算式1]

在算式1中，A由下面的算式2进行表示，a是从在内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线上取的原点至有效接触部的端部的长度。

[算式2]

A＝2K₁Q/πLE’

Q：负荷，

L：滚子与内圈或外圈的有效接触部的母线方向长度，

E’：等效弹性系数。

上述对数凸面算式中的设计参数K₁、K₂和z_m是设计的对象。针对对数凸面的数学最优化方法进行说明。在确定设计参数K₂的基础上，通过适当选择表示对数凸面的函数式中的K₁、z_m，能够设计出最优的对数凸面。关于凸面，通常设计为使接触部的表面压力或应力的最大值降低。这里，考虑到滚动疲劳寿命是根据Mises的屈服条件而产生，因此以使Mises的相当应力的最大值为最小的方式来选择K₁、z_m。能够使用适当的数学最优化方法来选择K₁、z_m。针对数学最优化方法的算法，已经提出有各种算法，其中之一的直接探索法能够在不使用函数的导数的情况下执行优化，在目标函数和变量不能通过算式直接表现的情况下是有用的。这里，使用直接探索法之一的Rosenbrock法来求出K₁、z_m。

本实施方式的针状滚子1的凸面部11、11的形状采用通过上述算式求出的对数曲线凸面。通过像这样进行设定，即使在安装有该带保持器的针状滚子30的轴存在倾斜等的情况下，也能够将接触面压力抑制为较小，从而能够实现长寿命化。但是，对数形状不限定于上述算式，也可以使用其他的对数凸面算式来求出对数曲线。

通过机械加工、滚磨加工对针状滚子1的凸面部11进行凸面加工。这里，滚磨加工是将针状滚子和研磨材料放入桶中而在该针状滚子的两端形成凸面部的工序。在通过滚磨加工对针状滚子1的凸面部11进行凸面加工的情况下，优选将从圆筒面部10的外周面(圆筒面部10中的径向最外端)减少的减少量例如为0.5μm的位置设为边界部位12。另外，在通过滚磨加工形成凸面部的情况下，在加工上，针状滚子1的直线部(圆筒面部10)也会微量地减少，从而难以对直线部进行定义。因此，优选为，将从针状滚子1的最外径部减少了0.5μm的位置定义为凸面开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位)。

如图5所示，关于针状滚子1，将中央区域的圆筒面部10的轴向长度L1设为针状滚子1的全长(滚子轴向长度)L的40％～70％。在针状滚子1的凸面的形状为对数形状的情况下，具有如下特征：凸面的开始的减少量较小，随着接近端部，减少量显著增大。因此，如果过直线部(圆筒面部)10过短、即凸面长度过长，则接近端部的一侧的减少量变大。因此，加工需要很长时间，成本变高。反之，如果过直线部(圆筒面部)10过长、即凸面长度过短，则减少量变小。因此，在轴承倾斜的情况下，容易发生边缘加载。另外，这里，减少量是指因凸面而产生的径向上的减少量。

因此，通过将中央区域的圆筒面部10的轴向长度L1设为针状滚子1的全长(滚子轴向长度)L的40％～70％，由此，即使在轴承的倾斜较小的情况下，接触面压力也不会过大，即使在轴承的倾斜较大的情况下，也不容易发生边缘加载。

即，像下面的表1所示的那样，在直线部(圆筒面部)10的笔直长度小于40％时，在轴承的倾斜较小的情况下，接触面压力不会过大，但在轴承的倾斜较大的情况下，容易发生边缘加载。另外，如果直线部(圆筒面部)10的笔直长度大于70％，则在轴承的倾斜较大的情况下，接触面压力不会过大，但在轴承的倾斜较小的情况下，存在接触面压力过大的倾向。

[表1]

笔直长度	～40％	40～70％	70％～
				倾斜小	◎	○	△
倾斜大	△	○	◎

但是，在带保持器的针状滚子30中，为了增大负荷容量(为了尽可能延长滚子长度并增多滚子个数)，采用了焊接保持器来作为保持器2。焊接保持器的制造工序大致如下。

(a)作为坯料，使用利用剪切机等将成型性良好的SPC等冷轧钢板以规定的宽度剪切而成的带状钢材。

(b)对带状钢材实施冲压加工而形成保持器的基本截面形状(M字形状或V字形状)。

(c)沿带状钢材的长度方向以规定的间距冲裁并形成凹部。之后，在两端考虑了焊接余量而将带状钢材切断为规定的长度。

(d)将带状钢材弯曲成环状。

(e)将两端部对接并焊接在一起。

之后，实施软氮化处理或渗碳淬火等热处理，去除因焊接所产生的应变，并且在保持器的表面形成硬化层。

对于像这样制造的焊接保持器，为了弯曲成环状而使用薄板的带状钢材。因此，能够使在相邻的凹部之间形成的成为柱部的冲裁残部的宽度尺寸较小，并且能够使与滚子长度对应的凹部的长度尺寸较大。因此，如果过使用焊接保持器，则能够使滚子长度较长，并使滚子个数较多。另外，通过将保持器2设为焊接保持器，由此凹部5从内径侧朝向外径侧呈放射状扩展，从而能够有效防止针状滚子1与凹部5的连接部接触。

另外，在实施方式的保持器中，外径侧滚子止挡部6和内径侧滚子止挡部7配设为在轴向上不重合，针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12被配置为在轴向位置上不与外径侧滚子止挡部6和内径侧滚子止挡部7重合。因此，能够确保在轴承倾斜的情况下接触应力变得最大的凸面开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)附近的油膜，从而能够抑制凸面开始点的磨损和剥离等的发生，从而延长寿命。

针状滚子1的凸面开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)不与保持器2接触。这样，能够确保凸面开始点的油膜，从而能够抑制凸面开始点的磨损和剥离等的发生，从而延长寿命。

通过使针状滚子1的凸面开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)不与保持器2接触，由此无需使凸面部(倾斜面部11)的真圆度过小，能够防止该开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)的磨损等。具体而言，使针状滚子1的凸面部(倾斜面部11)的真圆度为0.6μm～2.0μm即可。

另外，通过使针状滚子1的凸面形状采用对数形状，从而即使在轴存在倾斜等的情况下，也能够将接触面压力抑制为较小，从而进一步延长寿命。

另外，在柱部4上，在和圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12相对应的位置处，设置有矩形状的切口部(缺口部)9。即，在各凹部5具有4个切口部(缺口部)9。因此，如图1～图3所示，在使针状滚子1嵌合于凹部5的状态下，圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12成为不与保持器2(的柱部4)接触的非接触状态。

另外，圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12配设于比外径引导面20靠轴向内侧的位置，由此，保持器2的外径引导面20和边界部位12在轴向上配设于不同的位置。

即，针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12以在轴向上不与成为保持器引导面的外圈轨道面(与壳体的径向内侧接触的接触面)重合的方式，配置成比保持器引导面靠轴向中心侧。因此，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。另外，通过在凹部5设置切口部9，从而使得针对针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12不与保持器2接触(边界部位12与保持器2为非接触)。因此，即使在所安装的轴或壳体存在倾斜的情况下，会产生边缘表面压力的针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12也不容易出现润滑不良。

这样，图1所示的带保持器的针状滚子30的高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良，能够抑制磨损和剥离的发生。因此，能够提供耐用性优异的高品质的带保持器的针状滚子。而且，由于保持器引导形式是外圈引导形式，因此高速运动下的保持器运动的安全性优异，此外，从基于离心力的润滑油动作的观点出发，也是优选的结构。

另外，图1所示的带保持器的针状滚子30优选为：针状滚子1的圆筒面部10与保持器2(的内径侧滚子止挡部7)接触。如果像这样接触，则能够有效防止针状滚子1的脱落，而且能够使针状滚子1的旋转稳定。另外，与外圈轨道面接触的保持器2的外径引导面20形成于轴向两端部。因此，图1所示的带保持器的针状滚子30能够稳定地发挥作为轴承的功能。

接下来，图6所示的带保持器的针状滚子30的保持器2的截面形状为大致M字形，由于具有像这样的截面形状，因此图6所示的保持器2被称为M型保持器。M型保持器在环状部3的外端具有朝向内侧的凸缘3a。

柱部4包含一对外径部4a、4a、内径部4b以及倾斜部4c。外径部4a从一对环状部3各自的外径部向轴向内侧延伸。内径部4b在一对环状部3、3之间，且配设于比外径部4a靠内径侧的位置。倾斜部4c连结外径部4a与内径部4b。

如图7和图9所示，在外径部4a形成有外径侧防脱部(以下，也称为外径侧滚子止挡部)6，在内径部4b形成有内径侧防脱部(以下，也称为内径侧滚子止挡部)7。外径侧防脱部6具有：内径侧锥部6a，其从内径侧朝向外径侧向凹部5内部突出；以及外径侧锥部6b，其从外径侧朝向内径侧向凹部5内部突出。配置于凹部5内的针状滚子1被内径侧锥部6a承接。另外，内径侧防脱部7具有：外径侧锥部7a，其从外径侧朝向内径侧向凹部5内部突出；以及端面部7b，其从外径侧锥部7a的内径端向径向内侧延伸。配置于凹部5内的针状滚子1被内径侧锥部6a和外径侧锥部7a承接。另外，如果能够确保滚子1的相对于保持器5的移动量，则也可以不设置内径侧锥部6a和外径侧锥部7a。

另外，如图6所示，在保持器2中，其外径侧防脱部6配设于比滚子节圆直径PCD靠外径侧的位置，其内径侧防脱部7配设于比节圆直径PCD靠内径侧的位置。由此，外径侧防脱部6与内径侧防脱部7被设定为在轴向上不重合。即，外径侧防脱部6相对于内径侧防脱部7向轴向外侧偏移。

另外，如图6和图10所示，在针状滚子1被配设于保持器2的凹部5的状态下，针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12与连结外径部4a与内径部4b的倾斜部4c对应。因此，该针状滚子1的边界部位12成为在轴向上不与外径侧防脱部6和内径侧防脱部7重合的状态。即，边界部位12相对于外径侧防脱部6和内径侧防脱部7偏移。

在该情况下，连结外径部4a与内径部4b的倾斜部4c构成连接外径侧防脱部6与内径侧防脱部7的连接部8，该连接部8为图8所示的缺口形状。即，在倾斜部4c设置有不等边三角形状的切口部9。将针状滚子的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12设定为配置于保持器2的外径侧滚子止挡部6与内径侧滚子止挡部7之间(即，与连接部8对应的位置)，另外，边界部位12设定为不与连接部8接触。

另外，如上所述，图6所示的带保持器的针状滚子30的保持器2如前述那样采用被称为M型保持器的结构，但也可以如图10所示那样是被称为V型保持器的保持器。图7所示的M型保持器在环状部3的外端具有朝向内侧的凸缘3a，与此相对，如图10所示，被称为V型保持器的结构不具有这样的凸缘。因此，在本实施方式中，可以使用图6所示的M型保持器，也可以使用图10所示的V型保持器。

在图6和图10所示的带保持器的针状滚子30中，由于保持器2具有外径侧滚子止挡部6和内径侧滚子止挡部7，因此能够有效防止针状滚子1的脱落。另外，由于滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12以如下方式配置成比外径侧滚子止挡部6靠轴向中心侧：边界部位12在轴向上不与用于避免滚子1从保持器2向径向外侧脱落的滚子止挡部重合，因此，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。另外，由于滚子的圆筒面部与倾斜面部的边界部位配置为不与外径侧滚子止挡部和内径侧滚子止挡部在轴向位置上重合，因此，在轴承倾斜的情况下，能够确保接触应力最大的凸面开始点附近(筒面部与倾斜面部的边界部位附近)的油膜，能够抑制凸面开始点的磨损和剥离等的发生，从而能够实现长寿命化。而且，即使凸面长度较长，也不会在向轴或壳体的径向内侧组装时变得难以组装。

另外，以不将内径侧滚子止挡部7配置于外径侧滚子止挡部6的内径侧的方式，设置保持器2和针状滚子1之间的空间，并且滚子止挡部6、7处于双方(内径侧和外径侧)的轴向位置，由此，能够减轻润滑油的流入性变差的情况。尤其是，在行星轮机构支承结构中，在保持器2为外圈引导形式的情况下，如后所述，由于保持器2的外径引导面与小齿轮轴18a(参照图11和图12)的内周面的接触引导部的面积较大，因此，朝向针状滚子1的端部的通油性以及朝向保持器2的外径引导面与小齿轮轴18的内周面之间的润滑油的通油性很重要。因此，使用带保持器的针状滚子30是有效的。而且，在所述实施方式中，外径引导面和针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12配置为在轴向位置上不重合。通过像这样进行设定，在轴承倾斜的情况下，能够确保接触应力最大的凸面开始点附近(筒面部与倾斜面部的边界部位附近)的油膜，能抑制凸面开始点的磨损和剥离等的发生，从而能够实现长寿命化。

此外，将针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12配置于比内径侧滚子止挡部7靠轴向两端侧的位置，使得高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良。针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12的轴向位置处于保持器2的外径侧滚子止挡部6与内径侧滚子止挡部7的连接部(倾斜部)8，但该连接部8构成为不与保持器2接触。由此，能够确保凸面开始点的油膜，能够抑制凸面开始点的磨损和剥离等的发生，从而能够实现长寿命化。另外，不需要使凸面部(倾斜面部)的真圆度过小，能够阻止凸面开始点的磨损等。通过使针状滚子1的凸面开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)不与保持器2接触，由此无需使凸面部(倾斜面部11)的真圆度过小，能够防止该开始点(圆筒面部10与倾斜面部11的边界部位12)的磨损等。具体而言，只要将针状滚子1的凸面部(倾斜面部11)的真圆度设为0.6μm～2.0μm即可。

另外，通过使针状滚子1的凸面形状采用对数形状，由此，即使在轴存在倾斜等的情况下，也能够将接触面压力抑制为较小，进一步延长寿命。

因此，在图6和图10所示的带保持器的针状滚子30中，高边缘表面压力的部分不容易出现润滑不良，能够抑制磨损和剥离的发生，此外，能够有效防止润滑油的流入性变差。因此，能够提供耐用性优异的高品质的带保持器的针状滚子30。而且，即使滚子1的凸面长度较长，在向轴或壳体的径向内侧组装时，组装性也优异。

另外，由于在保持器2设置有缺口部9，因此润滑油通过缺口9被引导至外径引导面20与外圈轨道面(例如，后述的行星轮17(参照图11)的内周面)之间。由此，能够在保持器2的外周面(外径引导面20)与行星轮17的内周面之间形成油膜，从而减轻摩擦，这也有助于提高带保持器的针状滚子30的寿命。

即使在使用了M型或V型的保持器来作为保持器2的情况下，也采用前述图5所示那样的按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状的滚子来作为针状滚子1，其中，所述M型的保持器在环状部3的外端具有朝向内侧的凸缘3a，所述V型的保持器在环状部的外端不具有朝向内侧凸缘。因此，即使在安装该带保持器的针状滚子30的轴存在倾斜等的情况下，也能够将接触面压力抑制得较小，从而能够实现长寿命化。

作为图2、图7以及图10所示的所述保持器2，是将冲裁有成为凹部5的孔部的钢板卷起、并通过焊接使其接合部位一体化而形成的。即，保持器2由冲裁有凹部5的钢板的焊接接合品构成。如果像这样形成的话，则凹部5从内径侧朝向外径侧呈放射状扩展，能够有效防止滚子1与保持器2的凹部5的连接部接触。

但是，本实施方式的带保持器的针状滚子30能够用于对像图11所示的那样的行星轮机构S进行支承的支承结构。行星轮机构S具有：内齿齿轮(齿圈)15；太阳轮(Sun gear)16，其配设于该内齿齿轮15的中心；以及多个行星轮(小齿轮)17，它们与内齿齿轮15和太阳轮16啮合。

即，太阳轮16位于较大的内齿齿轮15的中心，多个行星轮17介于内齿齿轮15与太阳轮16之间。另外，如图8所示，各行星轮17被行星架18的小齿轮轴18a支承为旋转自如。

在该情况下，带保持器的针状滚子30配置于小齿轮轴18a与行星轮17之间，该带保持器的针状滚子30将行星轮17以旋转自如的方式支承在小齿轮轴18a上，从而能够构成对行星轮机构S进行支承的支承结构。

带保持器的针状滚子30的保持器2将小齿轮轴18a的外径面作为内侧轨道面，并且将行星轮17的内径面作为外侧轨道面。保持器2在其轴向两端部构成与由行星轮17的内径面构成的外侧轨道面相接触的外径引导面20(参照图1)。这里，如图1等所示，外径引导面20是保持器2的外周面中的从环状部3开始直至柱部的一部分为止的范围H。旋转时，保持器2通过该外径引导面20与小齿轮(行星轮)17的内周面(内径面)引导接触。因此，该保持器2是外圈引导形式。

但是，作为保持器引导形式，从高速运动下的保持器运动的安全性的方面考虑，相比于滚子引导来说，希望是套圈引导，此外，从基于离心力的润滑油动作的观点出发，相比于内圈引导来说，优选是外圈引导形式。

另外，在该小齿轮轴18a的内部形成有用于提供润滑油的通油孔18b。通油孔18b具有：第1通油孔18ba，其沿小齿轮轴18a的轴向延伸；以及第2通油孔18bb，其从该第1通油孔18ba沿小齿轮轴18a的径向延伸。第2通油孔18bb将第1通油孔18ba与小齿轮轴18a的外周面连通。另外，第2通油孔18bb被设置于与带保持器的针状滚子30在轴向上重合的位置。从而构成为，通过形成于小齿轮轴18a的内部的通油孔18b而引入润滑油，并向小齿轮轴18a的外周面引导，由此进行带保持器的针状滚子30的润滑。

另外，如图13所示，也可以将本实施方式的带保持器的针状滚子30用于变速器T用的支承轴承。即，带保持器的针状滚子30是汽车用的带保持器的针状滚子。该变速器T设置有两个行星轮机构S、S，从而依次传递旋转。在各行星轮机构S、S中，在支承轴25上经由带保持器的针状滚子30而设置有行星轮26。在该情况下，将支承轴25的外径面作为内侧轨道面，并且将行星轮26的内径面作为外侧轨道面。保持器2在其轴向两端部构成与由行星轮26的内径面构成的外侧轨道面相接触的外径引导面20(参照图1)。

在行星轮机构被用于汽车的变速器的情况下，采用通过喷雾进入支承轴(小齿轮轴)25的通油孔27中的构造，因此润滑油量少。另外，对于在变速器中使用的带保持器的针状滚子来说，是离心力或偏载荷所引起边缘应力等过大的使用环境。因此，本实施方式的带保持器的针状滚子30最适合用于汽车的变速器。

以上，对本实施方式进行了说明，但不限定于所述实施方式，能够进行各种变形，作为切口部9的形状，不限于像图3所示那样的矩形状或像图8所示那样的三角形状，只要使针状滚子1的圆筒面部10与倾斜面部11之间的边界部位12不与保持器2接触即可。另外，作为外径侧滚子止挡部6和内径侧滚子止挡部7的形状，不限于图9所示的形状，只要在一部分存在满足滚子直径＞沿周向相邻的滚子止挡部6、滚子止挡部6、滚子止挡部7以及滚子止挡部7之间的尺寸的范围即可。另外，作为外径侧滚子止挡部6，可以设置于柱部4的外径部4a整体，也可以设置于柱部4的外径部4a的一部分。另外，作为内径侧滚子止挡部7，可以设置于柱部4的内径部4b整体，也可以设置于柱部5的内径部的一部分。

产业上的可利用性

作为带保持器的针状滚子，采用凸面滚子，该凸面滚子在中央区域具有直径固定的圆筒面部，且具有设置于该圆筒面部的两侧的倾斜面部，所述带保持器的针状滚子可以是单列，也可以是多列。

标号说明

1：针状滚子；2：保持器；3：环状部；3a：凸缘；4：柱部；5：凹部；6：外径侧止挡部；7：内径侧止挡部；8：连接部；10：圆筒面部；11：倾斜面部；12：边界部位；15：内齿齿轮；16：太阳轮；17：行星轮；18：行星架；18a：小齿轮轴；20：外径引导面；S：行星轮机构；T：变速器。

Claims (12)

1.一种带保持器的针状滚子，其由多个针状滚子和保持器构成，其特征在于，

所述保持器具有：

一对环状部，它们在轴向上分离；和

多个柱部，它们沿轴向延伸，并将所述环状部彼此连结，

所述保持器是其外径引导面与外圈轨道面接触的外圈引导型保持器，

在所述保持器的沿其周向相邻的所述柱部之间形成有配置所述针状滚子的凹部，

所述针状滚子是在中央区域具有直径固定的圆筒面部且在所述圆筒面部的两侧具有一对倾斜面部的凸面滚子，

所述圆筒面部与所述倾斜面部之间的边界部位和所述保持器的所述外径引导面在轴向上配设于不同的位置，

仅在所述凹部的和所述圆筒面部与所述倾斜面部的边界部位相对应的部位设置有用于避免所述边界部位与所述柱部接触的切口部，由此，即使在产生了倾斜的情况下，作为会产生边缘表面压力的部位的所述边界部位也不与所述柱部接触。

2.根据权利要求1所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述保持器的与所述外圈轨道面接触的所述外径引导面形成于轴向两端部。

3.根据权利要求1或2所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述保持器具有：

外径侧滚子止挡部，其在所述保持器的轴向的两端部设置于比滚子节圆直径靠外径侧的位置；和

内径侧滚子止挡部，其在所述保持器的轴向的中央部设置于比滚子节圆直径靠内径侧的位置，

所述针状滚子的所述圆筒面部与所述倾斜面部的边界部位配置于在轴向上不与所述保持器的外径侧滚子止挡部和内径侧滚子止挡部重合的位置。

4.根据权利要求3所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述保持器还具有连接所述外径侧滚子止挡部与所述内径侧滚子止挡部的倾斜连接部，

所述倾斜连接部是避免与所述针状滚子发生干涉的缺口形状。

5.根据权利要求1或2所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述凹部从内径侧向外径侧呈放射状扩展。

6.根据权利要求1或2所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述保持器是冲裁有凹部的钢板的焊接接合品。

7.根据权利要求1或2所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述针状滚子是按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状。

8.根据权利要求7所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述针状滚子是按照对数函数近似出的形状的对数凸面形状，

使用y-z坐标系并通过算式1来表示凸面在轴线方向截面上的轮廓线，所述y-z坐标系以内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线为y轴并以母线垂直方向为z轴，

并且所述圆筒面部的轴向长度为滚子全长的40％～70％，

算式1

其中，在算式1中，A由下面的算式2表示，a是从在内圈轨道面、外圈轨道面以及滚子滚动面中的任意一方的母线上取的原点至有效接触部的端部的长度，

算式2

A＝2K₁Q/πLE’，

Q为负荷，

L为滚子与内圈或外圈的有效接触部的母线方向长度，

E’为等效弹性系数。

9.根据权利要求1或2所述的带保持器的针状滚子，其特征在于，

所述保持器是在环状部的外端具有朝向内侧的凸缘的M型，或者是在环状部的外端没有朝向内侧的凸缘的V型。

10.一种行星轮机构支承结构，其对行星轮机构进行支承，

该行星轮机构具有：

内齿齿轮；

太阳轮，其配设于该内齿齿轮的中心；

多个行星轮，其与所述内齿齿轮和所述太阳轮啮合；以及

行星架，其对所述行星轮进行支承，

其特征在于，

所述行星轮经由滚动轴承以旋转自如的方式被支承于小齿轮轴，所述小齿轮轴被设置于所述行星架，所述滚动轴承由权利要求1至7中的任意一项所述的带保持器的针状滚子构成。

11.根据权利要求10所述的行星轮机构支承结构，其特征在于，

将所述小齿轮轴的外径面作为内侧轨道面，并且将行星轮的内径面作为外圈轨道面，在所述带保持器的针状滚子中使用的保持器在轴向上的两端部处与由行星轮的内径面构成的外圈轨道面接触，并且在所述小齿轮轴的内部设置有通油孔，所述通油孔在由该小齿轮轴的外径面构成的内侧轨道面上开口。

12.根据权利要求10或11所述的行星轮机构支承结构，其特征在于，

该行星轮机构支承结构被用于汽车用变速器。

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