CN111566367A - 带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构 - Google Patents

Abstract

带有保持架的滚子(1)具备滚子(2)和保持架(3)。保持架具有多个环状部(30)、将多个环状部连结的多个柱部(31)以及形成在相邻的柱部之间的兜孔(40)。柱部包括从构成兜孔的侧壁面向兜孔侧突出而与滚子接触的突出部(35)，突出部中的与滚子在周向上相对的面具有第一面(36)和与第一面相连的第二面(37)，第一面为平面，第二面为曲面或者相对于第一面倾斜的平面。

Description

带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构

技术领域

本发明涉及带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构。

背景技术

目前已知有如下情况：在带有保持架的滚针中，为了防止由于油膜中断而在滚子中发生剥落，针对保持架的形状进行了研究。例如，就专利文献1(日本特开平8-312650号公报)记载的保持架而言，公开了该保持架的保持滚子的爪部在俯视观察下为矩形形状且滚子由爪部的平面部引导的结构。

另外，例如专利文献2(日本特开2009-79674号公报)记载了防止因歪斜的影响造成的油膜中断的技术。专利文献2公开了将进行滚子的防脱的防脱突部中的与滚子接触的面形成为曲面的滚子轴承用保持架。在滚子歪斜的情况下，曲面与滚子接触，因此能够防止边缘接触造成的滚子外周面的油膜中断，能够防止保持架与滚子的磨损。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平8-312650号公报

【专利文献2】日本特开2009-79674号公报

发明内容

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

在专利文献1的滚子轴承用保持架中，在滚子未歪斜的通常的状态下，由于滚子与保持架的曲面成为面接触，因此滚子与保持架发生磨损的可能性低。然而，在滚子歪斜的状态下，滚子与爪部的边缘部接触而可能会使滚子与保持架发生磨损。

在专利文献2的滚子轴承用保持架中，在滚子歪斜的状态下，由于滚子与曲面接触，因此滚子与保持架发生磨损的可能性低。然而，在滚子未歪斜的通常的接触状态下，由于滚子与保持架的曲面成为点接触，因此滚子和保持架在点接触部发生磨损，可能会在滚子中产生剥落。

另外，近年来，例如为了实现机动车的节省燃料化，存在使用于变速器中的润滑油少量化、使用动粘度低的润滑油的情况。在该情况下，在带有保持架的滚子中，润滑油的量减少，油膜难以形成，因此保持架与滚子不经由油膜而直接接触，保持架与滚子可能会相互磨损。

本发明是为了解决上述那样的课题而作出的发明，其目的在于提供一种通过抑制剥落的发生而能够实现长寿命化的带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构。

【用于解决课题的方案】

本发明的一方案的带有保持架的滚子具备滚子和保持架，其中，保持架具有多个环状部、将多个环状部连结的多个柱部以及形成在相邻的柱部之间的兜孔，柱部包括从构成兜孔的侧壁面向兜孔侧突出而与滚子接触的突出部，突出部中的与滚子在周向上相对的面具有第一面和与第一面相连的第二面，第一面为平面，第二面为曲面或者相对于第一面倾斜的平面。

优选的是，第一面与第二面相交的交界部为平滑的圆弧状。

优选的是，柱部包括：在轴向中央部区域中相对地位于径向内侧的柱中央部；在轴向端部区域中相对地位于径向外侧的一对柱端部；位于柱中央部与一对柱端部之间的一对柱倾斜部，在柱端部的外径面形成有用于将润滑油向突出部引导的槽部。

优选的是，突出部的外径面侧端部与槽部成为交叉的位置关系。

优选的是，在滚子的轴向两端部形成有凸面部，突出部沿轴向空出间隔地设置，凸面部由第一面或第二面的倾斜平面保持。

本发明的一方案的行星齿轮支承结构是行星齿轮机构中的行星齿轮的支承结构，所述行星齿轮机构具备内齿齿轮、配置在内齿齿轮的中心的太阳轮、与内齿齿轮和太阳轮啮合的多个行星齿轮、对行星齿轮进行支承的齿轮架，行星齿轮经由滚动轴承旋转自如地支承于在齿轮架上设置的小齿轮轴，其中，滚动轴承是上述记载的带有保持架的滚子。

【发明效果】

根据本发明，能够提供一种通过抑制剥落的发生而能够实现长寿命化的带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构。

附图说明

图1是表示将本发明的实施方式1的带有保持架的滚子使用于行星齿轮机构的状态的图，(A)是行星齿轮机构的简图，(B)是齿轮的局部剖视图。

图2是表示本发明的实施方式1的带有保持架的滚子的立体图。

图3是表示本发明的实施方式1的带有保持架的滚子的俯视图。

图4是图3的沿IV-IV线的剖视图，是去除滚子而仅表示本实施方式1的保持架的图。

图5是图4的从箭头V观察的局部放大图。

图6是图4的从箭头VI观察的局部放大图。

图7是表示本发明的实施方式1的带有保持架的滚子的局部放大图。

图8是表示图7所示的滚子歪斜的状态的局部放大图。

图9是表示本发明的实施方式2的保持架的图，是与图5对应的图。

图10是表示本发明的实施方式2的保持架的图，是与图6对应的图。

图11是表示本发明的实施方式2的带有保持架的滚子的图，是与图7对应的图。

图12是表示本发明的实施方式2的带有保持架的滚子的图，是与图8对应的图。

图13是表示本发明的实施方式3的保持架的图，是与图5对应的图。

图14是表示本发明的实施方式3的保持架的图，是与图6对应的图。

图15是表示本发明的实施方式3的带有保持架的滚子的图，是与图7对应的图。

具体实施方式

参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，对于图中相同或相当的部分，标注同一符号而省略其说明。

(行星齿轮机构的概要)

首先，参照图1，说明使用本实施方式的带有保持架的滚子1的行星齿轮机构(planetary gear)100的概要。

行星齿轮机构100例如使用于机动车的变速器等，为了将该行星齿轮机构100中的小齿轮(小齿轮轴)103支承为能够旋转而使用带有保持架的滚子1作为滚动轴承。即，本实施方式的带有保持架的滚子1是机动车用的带有保持架的滚子。

行星齿轮机构100具备：具有内齿并将外周包围的齿圈(内齿齿轮)101；具有外齿并配置在齿圈101的中心的恒星齿轮(太阳轮)102；具有外齿并配置在齿圈101与恒星齿轮102之间的多个小齿轮(行星齿轮)103。小齿轮103与齿圈101及恒星齿轮102啮合，并通过带有保持架的滚子1而在设置于卡合孔的小齿轮轴105处被支承为能够旋转。各个小齿轮轴105设置于(连结于)齿轮架104，从齿轮架104输入输出与小齿轮103的公转相当的旋转。

参照图1的(B)，各小齿轮103经由本实施方式的带有保持架的滚子1在小齿轮轴105上被支承为旋转自如。即，带有保持架的滚子1是将小齿轮103在小齿轮轴105处支承为能够旋转的构件，行星齿轮支承结构具备小齿轮103、小齿轮轴105和带有保持架的滚子1。具体而言，带有保持架的滚子1例如由多个滚子2和保持架3构成，以小齿轮轴105的外周面为内侧滚道面且以小齿轮103的内周面为外侧滚道面。本实施方式的保持架12以外圈引导形式使用。

在小齿轮轴105的内部形成有用于供给润滑油的通油孔106。这样，通过在小齿轮轴105的内部形成的通油孔106而将润滑油向小齿轮轴105的外周面引导，从而进行滚子2的润滑。具体而言，通油孔106包括从图1的纸面上的右方沿轴向延伸的第一通油孔106a和在小齿轮轴105的轴向中央附近与外周面连通的第二通油孔106b。从小齿轮轴105的通油孔106a、106b供给的润滑油如图1的(B)的箭头F1所示那样朝向保持架3的轴向两侧而通过保持架3的环状部30的内周与小齿轮轴105的外周之间向外部流出。而且，同样，从小齿轮轴105的通油孔106a、106b供给的润滑油如图1的(B)的箭头F2所示那样穿过柱部31与滚子2之间的间隙来对滚子2的外周面进行润滑。

需要说明的是，在将行星齿轮机构100使用于多级化不断进展的机动车的变速器的情况下，为了进一步提高机动车的燃料利用率而存在向带有保持架的滚子1供给的润滑油量少量化、供给低粘度的润滑油的情况。润滑油的动粘度例如在100℃下为2厘沲(cSt)～8厘沲(cSt)。

(实施方式1)

接下来，参照图2～图4，说明本实施方式的带有保持架的滚子1。带有保持架的滚子1具备多个滚子2和保持该滚子2的金属制的保持架3。本实施方式的滚子2为滚针。保持架3具有多个环状部30和将多个环状部30相互连结的多个柱部31。多个环状部30配置成同轴状。多个环状部30与柱部31由比柱部31的周向长度细的缩颈部11连结。在相邻的柱部31之间设有用于收容滚子2的兜孔40。兜孔40沿周向空出间隔地设置多个。需要说明的是，在以下的说明中，将沿着带有保持架的滚子1的中心轴的方向称为“轴向”，将与中心轴正交的方向称为“径向”，将绕中心轴的圆周方向称为“周向”。

本实施方式的柱部31包括：在其轴向中央部区域中相对地位于径向内侧的柱中央部32；在轴向端部区域中相对地位于径向外侧的一对柱端部33；以及位于柱中央部32与一对柱端部33的各自之间的一对柱倾斜部34。一对柱端部33设置为沿轴向空出与柱中央部32及一对柱倾斜部34相当的量的间隔。柱倾斜部34的周向宽度比柱中央部32的周向宽度小。

特别是如图3及4所示，柱端部33从柱部31中的构成兜孔40的侧壁面31a的轴向两侧端部朝向兜孔40沿周向突出。柱端部33以随着从其内径面朝向外径面而周向的长度增大的方式倾斜。具体而言，柱部31的外径面中的柱端部33的周向的尺寸比柱中央部32及柱倾斜部34的周向的尺寸大。柱端部33经由缩颈部11与环状部30连结。

特别是参照图2、图3，在一对柱端部33分别设有从构成兜孔40的侧壁面向兜孔40侧突出的突出部35。突出部35与滚子2接触。突出部35设置在比滚子2的节圆直径PCD靠外径侧的位置。突出部35作为防止滚子2向外径侧脱落的外径侧的滚子限动部(爪部)发挥功能。如上所述，一对柱端部33沿轴向空出间隔地设置，因此一对突出部35也沿轴向空出间隔地设置。需要说明的是，在本实施方式中，虽然省略图示，但是在柱部31设置有比滚子2的节圆直径PCD靠内径侧设置的内径侧的滚子限动部。

进而参照图5，突出部35中的与滚子2在周向上相对的面35a具有第一面36和与第一面36相连的第二面37。在本实施方式中，第一面36为平面，第二面37为曲面。具体而言，曲面37设置有一对，平面36由一对曲面37夹持。一对曲面37分别以朝向轴向两端部而突出长度减少的方式延伸。而且，平面36与一对曲面37相交的交界部为平滑的圆弧状。即，平面36与一对曲面37相交的交界部39不存在边缘而带有圆角。需要说明的是，在图6中，为了便于理解而图示出交界部39。

进而参照图6，在柱端部33的外径面形成有用于将润滑油向突出部35引导的槽部38。槽部38的截面形状形成为大致半椭圆形状。突出部35的外径面侧端部与槽部38成为交叉的位置关系。换言之，突出部35的平面36及曲面37与槽部38相连。槽部38的轴向的长度比平面36的轴向长度长。而且，如图2、图3所示，槽部38在柱端部33的外径面中沿周向整齐排列地设置一对。通过槽部38与突出部35相连，能够将润滑油有效地向突出部35引导。

接下来，参照图7、图8，说明带有保持架的滚子1的动作。如图7所示，在滚子2与突出部35接触的通常的状态下(滚子2未歪斜时)，滚子2由平面36保持。如果在滚子未歪斜时通过曲面保持滚子，则由于滚子与保持架进行点接触，因此滚子与保持架发生磨损，滚子可能会发生剥落。相对于此，在本实施方式中，滚子2由平面36保持，因此滚子2与平面36进行面接触，能够抑制滚子2和保持架3的磨损。

另外，如图8所示，在滚子2歪斜的情况下(滚子2在小齿轮轴105的圆筒面上相对于轴向发生倾斜的情况下)，滚子2由位于环状部30侧的曲面37保持。如果在滚子歪斜的情况下通过平面保持滚子，则滚子与边缘部发生接触，滚子与保持架发生磨损，可能会导致在滚子中发生剥落。相对于此，在本实施方式中，由于未形成边缘部，因此滚子2由曲面37保持，能够抑制滚子2和保持架3的磨损。

这样，根据本实施方式的带有保持架的滚子1的保持架3，能够在通常的状态(滚子2未歪斜的状态)下通过平面36来保持滚子2，且能够在滚子2歪斜的状态下通过曲面37来保持滚子2，因此无论是通常的状态还是歪斜的状态，都能够抑制滚子2的磨损和保持架3的磨损。其结果是，能够实现带有保持架的滚子1的长寿命化。

近年来，为了实现机动车的节省燃料化，机动车的变速器不断发展多级化，倾向于在该变速器中采用行星齿轮机构。而且，在机动车的变速器中，为了实现进一步的节省燃料化，除了多级化之外，还倾向于使润滑油量少量化、采用低粘度的润滑油。因此，即使在处于难以形成油膜的环境下的变速器用行星齿轮机构中使用本实施方式的带有保持架的滚子1，也能够实现该带有保持架的滚子1的长寿命化。

另外，通过形成槽部38，能够将存在于由保持架3的外周侧和小齿轮103的小齿轮轴105的外周面侧包围的区域中的润滑油高效地向突出部35引导，因此能够将润滑油高效地向滚子2供给。由此，即使在为了实现节省燃料化而减少润滑油的供给、降低润滑油的动粘度的情况下，也能够防止滚子2的外周面的油膜中断。

这样，突出部35具有第一面(平面)36和第二面(曲面)37，在柱部31的外径面形成有槽部38，由此能够进一步抑制保持架3的突出部35和滚子2的磨损，能够将滚子2的表面粗糙度保持为正常的状态。由此，滚子2与突出部35未以表面粗糙度形状中的微小突起接触，不会产生滚子2的微小剥离及以微小剥离为起点的大的剥离，因此能够进一步实现带有保持架的滚子1的长寿命化。

说明本实施方式的带有保持架的滚子1的制造方法的一例。

首先，准备带状的钢板。作为带状的钢板的原料，为了确保保持架3的强度，可以使用例如低碳钢、低合金钢、渗碳钢等。对于带状的钢板，以截面形状成为M字状的方式进行压辊成型，进行用于形成保持滚子2的兜孔40的兜孔冲裁加工。接下来，在柱部31的柱端部33形成具有平面36和一对曲面37的突出部35、槽部38。该加工通过将柱部31的柱端部33的外径面侧固定并从内径面侧利用冲压进行面按压来进行。

然后，以成为保持架3的圆周长度的方式将带状的钢板切断，将切断后的带状的钢板修圆成圆环状。然后，将修圆后的带状的钢板的两端面焊接，来制造保持架3。该焊接通过例如二氧化碳电弧焊、氩弧焊、电阻焊等进行。向这样制造的保持架3的兜孔40装入多个滚子2，来制造带有保持架的滚子1。

由此，突出部35的平面36及曲面37的加工能够使用与以往相同的设备以与以往大致相同的速度来制造，因此不需要导入新的设备，能够成为与以往的金属制的保持架同等的制造成本。而且，通过将保持架3设为金属制，与制造速度差的树脂制的保持架相比能够抑制制造成本。

(实施方式2)

参照图9、图10，说明实施方式2的带有保持架的滚子1A。实施方式2的带有保持架的滚子1A具备与实施方式1的带有保持架的滚子1基本上同样的结构，但是主要差异在于突出部35A及槽部38A的形状。而且，保持架3A所保持的滚子2A的形状也不同。

本实施方式的带有保持架的滚子1A与实施方式1同样地使用于行星齿轮机构100，但是特别地使用斜齿轮作为小齿轮103。通过使用斜齿轮而向带有保持架的滚子施加力偶，滚子处于容易歪斜的环境下。

如图9所示，本实施方式的突出部35A中，第一面36A为倾斜的平面，即倾斜平面，第二面37A为曲面。倾斜平面36A设置有一对，曲面37A由一对倾斜平面36A夹持。曲面37A的轴向两端部与倾斜平面36A相连，一对倾斜平面36A以朝向轴向两端部而突出长度减少的方式延伸。倾斜平面36A的轴向长度与曲面37A的轴向长度大致相同。倾斜平面36A与一对曲面37A相交的交界部39A不存在边缘而带有圆角，在图10中，为了便于理解而图示出交界部39A。而且，槽部38A与突出部35A的曲面37A相连，槽部38A的轴向长度与曲面37A的轴向长度大致相同。

如图11所示，本实施方式的滚子2A被实施凸面加工，在其轴向两端部形成凸面部21A。

接下来，参照图11、图12，说明带有保持架的滚子1A的动作。如图11所示，在滚子2A由突出部35A保持的通常的状态下，滚子2A的凸面部21A由位于柱倾斜部34侧的倾斜平面36A保持。而且，如图12所示，在滚子2A歪斜的情况下，滚子2A由曲面37A保持。这样，根据本实施方式的保持架3A，能够在通常的状态下通过倾斜平面36A来保持滚子2A，能够在歪斜的状态下通过曲面37A来保持滚子2A，因此无论是通常的状态还是歪斜的状态，都能够抑制滚子2A和保持架3A的磨损。其结果是，能够实现带有保持架的滚子1A的长寿命化。

(实施方式3)

参照图13、图14，说明实施方式2的带有保持架的滚子1B。与实施方式2同样，实施方式3的带有保持架的滚子1B也具备与实施方式1的带有保持架的滚子1基本上同样的结构，但是主要差异在于突出部35B及槽部38B的形状。而且，保持架3B所保持的滚子2A的形状与实施方式2同样。

本实施方式的带有保持架的滚子1B与实施方式1同样地使用于行星齿轮机构100，但是特别地使用正齿轮作为建筑机械用行星齿轮机构等的小齿轮103。通过使用正齿轮，不会向带有保持架的滚子施加力偶，滚子2A难以歪斜。

如图13所示，本实施方式的突出部35B中，第一面36B为平面，第二面37B为相对于第一面36B倾斜的平面，即，倾斜平面。平面36B位于环状部30侧，倾斜平面37B位于柱倾斜部34侧。平面36B与倾斜平面37B相连，倾斜平面37B比平面36B的端部朝向柱倾斜部34延伸。平面36B的轴向长度比倾斜平面37B的轴向长度长。需要说明的是，平面36B与倾斜平面37B相交的交界部39B不存在边缘而带有圆角，在图14中，为了便于理解而图示出交界部39B。

如图14所示，本实施方式的槽部38B形成为从柱端部33B的平面36B的中途位置至柱倾斜部34地沿轴向连续且比柱端部33B凹陷的形状。由此，能够在比较宽的区域设置槽部38B。而且，在槽部38B与柱端部33B之间设有沿着与轴向垂直的方向延伸的垂直面380B。由此，能够提高从环状部30侧供给的润滑油的通油性。

如图15所示，在滚子2A由突出部35B保持的通常的状态下，滚子2A的凸面部21A由倾斜平面37B保持。由此，在通常的状态下，滚子2A由倾斜平面37B保持，因此滚子2A与倾斜平面37B进行面接触，能够防止滚子2A和保持架3B的磨损。而且，如上所述，在本实施方式中，由于使用正齿轮，因此滚子2A歪斜的可能性低，在突出部35B不需要形成曲面，因此能够简易地进行突出部35B的加工。

需要说明的是，在上述实施方式中，为了容易将润滑油向突出部35、35A、35B引导而设置了槽部38、38A、38B，但是没有限定为上述实施方式的形状。槽部只要其至少一部分与柱端部33、33A、33B连续即可，不需要整个槽部位于柱端部33、3A、33B内。

另外，在上述实施方式中，说明了带有保持架的滚子1、1A、1B为单列的带有保持架的滚子，但也可以是双列的带有保持架的滚子。

另外，在上述实施方式中，收容于兜孔40的滚子2、2A使用了滚针，但是并不局限于此，也可以使用例如圆柱滚子、长圆柱滚子等。

另外，在上述实施方式中，保持架3、3A、3B是具有多个环状部的所谓M型保持架，但是并不局限于此，也可以是不具有多个环状部30的所谓V型保持架。

应考虑的是本次公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书公开，并包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

【符号说明】

1、1A、1B带有保持架的滚子，2、2A滚子，3、3A、3B保持架，21、21A凸面部，30环状部，31柱部，32柱中央部，33、33B柱端部，34柱倾斜部，35、35A、35B突出部，36、36B平面(第一面)，36A倾斜平面(第一面)，37、37A曲面(第二面)，37B倾斜平面(第二面)，38、38A、38B槽部，39、39A、39B交界部，40兜孔，100行星齿轮机构，101齿圈(内齿齿轮)，102恒星齿轮(太阳轮)，103小齿轮(行星齿轮)，104齿轮架，105小齿轮轴。

Claims (6)

1.一种带有保持架的滚子，其具备滚子和保持架，其中，

所述保持架具有多个环状部、将所述多个环状部连结的多个柱部、以及形成在相邻的所述柱部之间的兜孔，

所述柱部包括从构成所述兜孔的侧壁面向所述兜孔侧突出而与所述滚子接触的突出部，

所述突出部中的与所述滚子在周向上相对的面具有第一面和与所述第一面相连的第二面，

所述第一面为平面，

所述第二面为曲面或者相对于所述第一面倾斜的平面。

2.根据权利要求1所述的带有保持架的滚子，其中，

所述第一面与所述第二面相交的交界部为平滑的圆弧状。

3.根据权利要求1或2所述的带有保持架的滚子，其中，

所述柱部包括：在轴向中央部区域中相对地位于径向内侧的柱中央部；在轴向端部区域中相对地位于径向外侧的一对柱端部；以及位于所述柱中央部与所述一对柱端部之间的一对柱倾斜部，

在所述柱端部的外径面形成有用于将润滑油向所述突出部引导的槽部。

4.根据权利要求3所述的带有保持架的滚子，其中，

所述突出部的外径面侧端部与所述槽部成为交叉的位置关系。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的带有保持架的滚子，其中，

在所述滚子的轴向两端部形成有凸面部，

所述突出部沿轴向空出间隔地设置，

所述凸面部由所述第一面或所述第二面的倾斜平面保持。

6.一种行星齿轮支承结构，其是行星齿轮机构中的行星齿轮的支承结构，所述行星齿轮机构具备内齿齿轮、配置在所述内齿齿轮的中心的太阳轮、与所述内齿齿轮和所述太阳轮啮合的多个所述行星齿轮、以及对所述行星齿轮进行支承的齿轮架，所述行星齿轮经由滚动轴承旋转自如地被支承于在所述齿轮架上设置的小齿轮轴，其中，

所述滚动轴承是权利要求1～5中任一项所述的带有保持架的滚子。

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