CN112585366A - 带有保持架的滚子及行星齿轮支承结构 - Google Patents

Abstract

带有保持架的滚子具备：保持架(12)，其具有一对环部(11)和沿轴向延伸且将该环部(11)彼此连结的多个柱部(21)；以及滚子，其配置于周向上相邻的柱部(21、21)之间的兜孔中。柱部(21)包括设置于轴向外侧的端部(22)和位于比端部(22)靠内径侧的位置的中央部，在端部(22)形成有向兜孔侧突出并与滚子接触来限制滚子向径向外侧移动的外爪(25)。在柱部(21)的端部(22)的内径面(26)形成有沿周向延伸而与外爪(25)连通的油槽(31)。

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

作为带有保持架的滚子的润滑结构，存在如日本特开2015-078742号公报(专利文献1)那样通过在保持架的外径面上设置通油槽来提高通油性的技术。而且，在日本实用新型注册第2584225号公报(专利文献2)记载的带有保持架的滚子中，在保持架的外径面及内径面上设有作为储油部发挥作用的凿密槽。而且，还存在如日本特开2007-255494号公报(专利文献3)那样通过在保持架的内径面上设置通油槽来提高通油性的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-078742号公报

专利文献2：日本实用新型注册第2584225号公报

专利文献3：日本特开2007-255494号公报

发明内容

发明的概要

发明要解决的课题

带有保持架的滚子例如在机动车的变速器内作为将齿轮支承于齿轮轴的轴承来使用。尤其是近年来，为了实现机动车的燃料消耗节省化，变速器的多级化不断发展，使用带有保持架的滚子的行星齿轮支承结构的需求不断升高。而且，为了实现机动车的燃料消耗节省化，还存在变速器中使用的润滑油少量化且使用动粘度低的润滑油的倾向。在该情况下，向带有保持架的滚子供给的润滑油的量减少，难以形成油膜，因此也考虑至少外爪与滚子不经由油膜而直接接触的方案，但外爪与滚子可能会相互磨损。

为了解决这样的课题，还考虑采用专利文献3记载的带有保持架的滚子的方案，但是在专利文献3记载的带有保持架的滚子中，是从形成在行星齿轮的支承轴上的油供给孔向保持架与支承轴之间供给润滑油的结构，并未设想向滚子与外爪的滑动接触部供给润滑油的结构。

本发明鉴于上述的实际情况而作成，其目的在于提供一种即使在严苛的润滑环境下也能够实现长寿命化的带有保持架的滚子。

用于解决课题的方案

为了实现该目的，本发明的带有保持架的滚子具备：保持架，其具有一对环部和沿轴向延伸且将该环部彼此连结的多个柱部；以及滚子，其配置于周向上相邻的柱部之间的兜孔中。保持架的柱部包括设置于轴向外侧的端部和位于比该端部靠内径侧的位置的中央部，在柱部的端部形成有向兜孔侧突出并与滚子接触来限制该滚子向径向外侧移动的外爪，在柱部的端部的内径面形成有沿周向延伸而与外爪连接的油槽。

根据上述的本发明，润滑油在保持架柱部的端部的内径面上形成的油槽中流动，向外爪与滚子的接触部位供给。因此，在接触部位形成油膜，避免外爪与滚动面的直接接触，防止外爪及滚子的滚动面的磨损。而且，带有保持架的滚子以从带有保持架的滚子的轴线偏离的中心轴为中心进行公转，即使在对带有保持架的滚子进行润滑的润滑油受到离心力的情况下，带有保持架的滚子的公转运动与自转运动也会协同作用而使润滑油向油槽流动，带有保持架的滚子的通油性得以提高。而且，由于柱部的端部位于比中央部靠外径侧的位置，因此柱部的端部的内径面与轴的外周面不接触，也不需要被施加磨削加工。因此，不会如以往的通油槽那样槽深减少。本发明不需要设置含油构件，能够以低成本生产。需要说明的是，油槽在一个端部可以仅设置一个或者可以设置多个。沿周向延伸的油槽可以与周向平行地延伸，或者可以倾斜地沿周向延伸。

油槽的槽深及槽宽不受限定。作为本发明的一方案，在柱部的端部的内径面形成有与油槽连接的凹状的贮油部。根据上述方案，润滑油暂时贮存于贮油部。因此，即使因离心力使得润滑油容易从带有保持架的滚子向外部流出，带有保持架的滚子的通油性也不会受损。贮油部的形状及个数没有特别限定。作为另一方案，可以在柱部的端部的内径面仅形成油槽。

作为本发明的优选的方案，油槽的周向端部形成于外爪且沿径向延伸。根据上述方案，润滑油向外爪与滚子的滚动面的接触部位整体供给。

作为本发明的更优选的方案，油槽的周向端部以贯通外爪的方式沿径向延伸，且与指向外径侧的端部的外径面连接。作为其他的方案，油槽的周向端部可以是形成于外爪，但是与端部的外径面不连接的结构。

作为一方案，本发明的带有保持架的滚子设置于行星齿轮支承结构的行星齿轮的中心。本发明的行星齿轮支承结构具备齿圈、配置于齿圈的中心的太阳轮、与齿圈和太阳轮啮合的多个行星齿轮以及支承行星齿轮的齿轮架，行星齿轮借助滚动轴承旋转自如地被支承于在齿轮架上设置的支承轴，其中，支承轴的滚动轴承是上述的带有保持架的滚子。

发明效果

这样，本发明能够提供一种即使在严苛的润滑环境下也能够实现长寿命化的带有保持架的滚子及具备该带有保持架的滚子的行星齿轮支承结构。

附图说明

图1是表示使用本发明的带有保持架的滚子的行星齿轮支承结构的示意图，(A)是整体图，(B)是行星齿轮支承轴的剖视图。

图2是表示本发明的一实施方式的带有保持架的滚子的立体图。

图3是从该实施方式中将保持架取出表示的立体图。

图4是表示该实施方式的保持架的纵向剖视图。

图5是表示图4中的圆圈部的放大立体图。

图6是表示本发明的另一实施方式的放大立体图。

图7是表示本发明的又一实施方式的放大立体图。

图8是表示图7的实施方式的变形例的放大立体图。

具体实施方式

以下，基于附图，详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1的(A)及图1的(B)，说明使用本实施方式的带有保持架的针状滚子(以下，简称为带有保持架的滚子)10的行星齿轮支承结构100的概要。行星齿轮支承结构100具备齿圈101、太阳轮102、多个行星齿轮103、齿轮架104、多个支承轴105和带有保持架的滚子10。行星齿轮支承结构100例如用于机动车的变速器等中，为了将该行星齿轮支承结构100中的行星齿轮103支承为能够旋转而使用带有保持架的滚子10。即，本实施方式的带有保持架的滚子10是机动车用带有保持架的滚子。

太阳轮102同轴地配置在齿圈101的内侧。行星齿轮103配置在比齿圈101靠内径侧且比太阳轮102靠外径侧的位置，与齿圈101及太阳轮102啮合。在齿轮架竖立设置有多个支承轴105。各支承轴105穿过行星齿轮103的中心孔。在行星齿轮103的内径面与支承轴105的外径面之间设有本实施方式的带有保持架的滚子10。带有保持架的滚子10作为滚动轴承而将行星齿轮103支承为能够旋转。

行星齿轮103能够在自转的同时绕着太阳轮102公转。齿轮架与太阳轮102同轴地配置并能够旋转，将行星齿轮103的公转取出或者使行星齿轮103公转。以太阳轮102为中心的离心力作用于行星齿轮103及带有保持架的滚子10。

参照图1的(B)，各行星齿轮103经由本实施方式的带有保持架的滚子10而旋转自如地支承在支承轴105上。即，带有保持架的滚子10是将行星齿轮103能够旋转地支承于支承轴105的结构。具体而言，带有保持架的滚子10例如由单体的保持架12和多个滚子14构成，以支承轴105的外周面为内侧滚道面且以行星齿轮103中心孔的内周面为外侧滚道面。本实施方式的保持架12用于外径引导。本实施方式的滚子14是针状滚子。

在支承轴105的内部形成有用于供给润滑油的通油孔106。这样，通过形成于支承轴105的内部的通油孔106将润滑油向支承轴105的外周面引导，由此进行带有保持架的滚子10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和在支承轴105的轴向中央附近沿径向延伸而与支承轴105外周面连通的第二通油孔106b。从支承轴105的通油孔106a、106b供给的润滑油对滚子14的滚动面进行润滑，如图1的(B)的箭头F1所示那样沿保持架12的内径面向轴向两侧流动，通过保持架12的环部11的内周与支承轴105的外周之间而向外部流出。而且，同样，从支承轴105的通油孔106a、106b供给的润滑油如图1的(B)的箭头F2所示那样穿过保持架12的柱部21与滚子14的间隙向外径方向流动，对行星齿轮103中心孔的内周面进行润滑。

需要说明的是，在多级化进展的机动车的变速器中使用行星齿轮支承结构100的情况下，为了实现机动车的进一步的燃料利用率提高而存在向带有保持架的滚子10供给的润滑油量少量化或供给低粘度的润滑油的情况。为了实现这样的机动车的燃料利用率提高而使用的润滑油的动粘度例如在100℃下为2厘斯(cSt)～8厘斯(cSt)。

图2是表示本发明的一实施方式的带有保持架的滚子10的立体图。图3是从该实施方式中将保持架取出表示的立体图。图4是表示该实施方式的保持架的纵向剖视图，表示利用包含保持架的中心线的平面将保持架剖切而得到的剖切面。

参照图2，带有保持架的滚子10具备：具有一对环部11、11及沿轴线O方向延伸而将环部11、11彼此连结的多个柱部21的保持架12；以及配置于柱部21、21彼此之间的兜孔13中的针状滚子14。轴线O是带有保持架的滚子10的中心线，与保持架12的中心线相同。需要说明的是，在以下的说明中，“径向”是指与轴线O正交的方向，“周向”是指沿着以轴线O为中心的圆弧的方向。

一对环部11、11和在周向上相邻的柱部21、21划分出兜孔13。柱部21的侧面由于划分出兜孔13，因此也称为兜孔壁面28。

在带有保持架的滚子10的中心穿过支承轴105。而且，带有保持架的滚子10设置在外壳(行星齿轮103)的内部(参照图1)。针状滚子14在支承轴105的外周面及外壳(行星齿轮103)的内周面上滚动。

参照图3及图4，柱部21包括端部22、中央部23和倾斜部24。中央部23占据柱部21的轴线O方向的中央。在中央部23形成有限制针状滚子13向径向内侧移动的内爪35。端部22占据柱部21的轴线O方向的一端，与环部11结合。倾斜部24占据中央部23与端部22之间。

参照图4，柱部21的中央部23接近轴线O，柱部21的端部22远离轴线O。柱部21(端部22、中央部23、倾斜部24)具有指向内径侧的内径面和指向外径侧的外径面。中央部23的内径面的半径等于或小于环部11的内径面的半径。

中央部23与轴线O平行地笔直延伸，在中央部23的两端与倾斜部24的轴线O方向的内侧端连接。各倾斜部24以越朝向轴线O方向的外侧越成为外径侧的方式倾斜延伸。各倾斜部24的轴线O方向的外侧端与端部22连接。各端部22与轴线O平行地笔直延伸。着眼于图4所示的一根柱部21，占据柱部21的轴线O方向的两端部的端部22、22位于比占据柱部21的轴线O方向的中央部的中央部23靠外径侧的位置，并与环部11、11的外径缘结合。柱部21呈M字形状，因此将保持架12也称为M字形保持架。各端部22的外径面的半径与环部11的外径面的半径相同。在各端部22形成有外爪25。

图5是表示图4中的单点划线的圆圈部的放大立体图，将端部22及外爪25放大表示。外爪25比柱部21的兜孔壁面28向周向突出。外爪25的突出高度随着从内径侧朝向外径侧而逐渐增大。因此，外爪25为倾斜面，构成与针状滚子14的滚动面接触的接触面29。

隔着兜孔13对置的外爪25、25的距离比针状滚子14(图2)的直径小。由此，外爪25防止针状滚子14的向外径方向的脱落。当针状滚子14向外径侧移动时，外爪25的接触面29与针状滚子14的滚动面接触，限制针状滚子14的向径向外侧的移动。外爪25从环部11分离，在环部11与外爪25之间形成有凹部15。

在设为外径引导的保持架12中，保持架12的端部22的外径面27及/或环部11的外径面被实施磨削加工。由此，保持架12的外径面的耐磨损性提高。需要说明的是，保持架12的端部22的内径面26不需要磨削加工。

在各端部22的内径面26形成有油槽31。油槽31的槽宽比外爪25的轴线O方向上的尺寸小且恒定。考虑润滑油的保持性和向外爪的润滑油供给，油槽31的槽宽优选为外爪25的轴线O方向上的尺寸的10％以上且50％以下的范围。

油槽31沿保持架12的周向延伸而与外爪25连通。油槽31的槽深恒定。油槽31的槽深优选为端部22的板厚尺寸的5％以上且50％以下的范围。端部22的板厚尺寸为图4所示的端部22的从内径面26至外径面27的壁厚。

油槽31配置在比凹部15靠轴线O方向的内侧且比倾斜部24(图4)靠轴线O方向的外侧的位置。各油槽31的周向端与外爪25的接触面29连接。换言之，油槽31在周向端处与兜孔13连接。油槽31设置于各端部22，因此遍及保持架12的整周地断续配置(图4)。

使说明返回图2～图5，本实施方式的带有保持架的滚子10具备保持架12及多个针状滚子14。在此，在带有保持架的滚子10的旋转过程中，存在因离心力导致外爪25的接触面29以大的表面压力与针状滚子14的滚动面接触的情况。而且，存在因离心力导致润滑油偏向带有保持架的滚子10的周向的一部分区域而在带有保持架的滚子10的周向的另一部分区域润滑变得严苛的情况。

根据本实施方式，在保持架12的内径面26形成有油槽31。在带有保持架的滚子10装入于外壳与轴的环状间隙来使用的期间，润滑油在油槽31内流动，对带有保持架的滚子10进行润滑。通过油槽31，能够遍及带有保持架的滚子10的整周地确保通油性。而且，油槽31在周向端处与外爪25的接触面29连接。由此，在接触面29形成油膜，不会发生接触面29的油膜断裂。能够避免外爪25与针状滚子14的滚动面的直接接触，防止外爪25及针状滚子14的滚动面的磨损。

这样，根据本实施方式的带有保持架的滚子10，容易将润滑油向外爪25供给而能够实现带有保持架的滚子10的长寿命化，因此适用于伴随着机动车的燃料消耗节省化而轴承的润滑环境变得严苛的机动车的变速器的行星齿轮支承结构的情况下的效果大。

在保持架的表面未形成油膜的情况下，保持架因与滚子的直接接触而磨损。磨损的部位、例如保持架的外爪及内爪的表面粗糙度增大，滚子滚动面与磨损的部位的微小的突起进行接触。这样的话，滚子滚动面在变得粗糙的部位、具体而言例如外爪及内爪表面的微小的突起部分处反复受到高的压力，因此产生微小剥离。该现象称为剥落。特别是设置于轴外周面的内侧滚道面和滚子滚动面中的与外爪接触的部位由于作用有高的接触面压力因此容易发生剥落。以这样的微小剥离为起点而产生滚子滚动面的大的剥离，从行星齿轮支承结构产生噪音、振动。

另外，根据本实施方式，在将保持架12设为外径引导的情况下，对端部22的外径面27实施磨削加工，但是对形成油槽31的内径面26未实施磨削加工，因此油槽31的槽深未减少。并且，对保持架12的外径面实施磨削加工与对内径面进行磨削加工相比成本低，也能够应对小径的保持架12。

另外，参照图4，油槽31配置在比环部11靠轴线O方向的内侧的位置，因此油槽31保持的润滑油难以越过环部11向带有保持架的滚子10的外部流出。因此，带有保持架的滚子10的润滑性能提高。

另外，参照图1，带有保持架的滚子10以太阳轮102为中心公转，即使在对带有保持架的滚子10进行润滑的润滑油受到离心力的情况下，带有保持架的滚子10的公转运动与自转运动也能够协同作用而使润滑油向油槽流动，带有保持架的滚子10的通油性得以提高。

保持架12的制造方法如以下所述。

首先，准备带钢。接下来利用成形辊在带钢的宽度方向中央部形成缩径部。接下来利用冲压机将带钢沿板厚方向冲裁而形成兜孔13。接下来利用冲压机形成外爪25及接触面29。接下来将带钢切断成长条状，再弯曲成圆筒状，将带钢的端部彼此通过焊接进行结合。上述的缩径部构成柱部21的中央部23。在形成上述的缩径部时，油槽31能够同时形成。在形成上述的外爪25及接触面29时，贮油部32能够同时形成。在形成上述的外爪25及接触面29时，周向端部34能够同时形成。在形成上述的兜孔13时，前述的周向端部33能够同时形成。在上述的各实施方式中，形成外爪25的工序与形成油槽31的工序分开。外爪25及油槽31的设计的自由度分别提高，能够根据润滑油的供给流量来设定油槽31的形状、尺寸。

接下来，参照图6，说明本发明的另一实施方式的带有保持架的滚子。图6是表示另一实施方式的保持架的放大立体图，表示从内径侧观察柱部的端部的状态。关于图6的实施方式，对于与前述的实施方式相同的结构，标注同一符号而省略说明，以下对不同的结构进行说明。在另一实施方式的保持架42中，在内径面26形成一个凹状的贮油部32。贮油部32为槽状，沿轴线O方向延伸。而且贮油部32与油槽31连接。贮油部32的槽深优选为端部22的板厚尺寸的5％以上且50％以下的范围。而且，贮油部32的槽深优选为油槽31的槽深以上。需要说明的是，贮油部32及油槽31的形状除了图示的实施方式之外，也可以为其他的形状。

根据另一实施方式，在贮油部32能够保持润滑油。因此，即使在因某些理由使得从带有保持架的滚子10外部向带有保持架的滚子10的润滑油的供给减少的情况下，也能够对带有保持架的滚子10进行润滑。

接下来，参照图7，说明本发明的又一实施方式的带有保持架的滚子。图7是表示又一实施方式的保持架43的放大立体图，表示从内径侧观察柱部的端部的状态。关于图7的实施方式，对于与前述的实施方式相同的结构，标注同一符号而省略说明，以下对不同的结构进行说明。在又一实施方式中，油槽31的周向端部33形成于外爪25的接触面29，沿径向延伸。而且，油槽31的周向端部33沿接触面29延伸，以贯通外爪25的方式沿径向延伸，与指向外径侧的端部22的外径面27(图4)连接。

外爪25由周向端部33分割成轴向内侧部分和轴向外侧部分。周向端部33的槽深在内径侧小，随着朝向外径侧而增大。这样形成周向端部33的槽深是因为外爪25的突出量在内径侧小且随着朝向外径侧而增大的缘故。

根据又一实施方式，油槽31的周向端部33贯通外爪25地延伸，因此能够向外爪25的接触面29供给更多的润滑油。

接下来，参照图8，说明图7的实施方式的变形例的带有保持架的滚子。图8是表示变形例的保持架44的放大立体图，表示从内径侧观察柱部的端部的状态。关于图8的变形例，对于与前述的实施方式相同的结构，标注同一符号而省略说明，以下对不同的结构进行说明。在变形例中，油槽31的周向端部34的槽深从内径侧至外径侧恒定。即，周向端部34与接触面29一起倾斜延伸。考虑到润滑油的保持性和向外爪的润滑油供给，周向端部34的槽宽优选为外爪25的轴线O方向上的尺寸的10％以上且50％以下的范围。

根据变形例，由于周向端部34的槽深恒定，因此能够向外爪25的接触面29稳定地供给润滑油。

以上，虽然参照附图说明了本发明的实施方式，但是本发明没有限定为图示的实施方式。对于图示的实施方式，可以在与本发明相同的范围内或者均等的范围内施加各种修正或变形。例如可以从上述的一实施方式中选出一部分的结构，从上述的另一实施方式选出另一部分的结构，将这些选出的结构组合。

符号说明

10带有保持架的滚子，11环部，12保持架，13兜孔，21柱部，22端部，23中央部，25外爪，26内径面，29接触面，31油槽，32贮油部，33油槽的周向端部，100行星齿轮支承结构，101齿圈，102太阳轮，103行星齿轮，105行星齿轮支承轴，O轴线。

Claims (5)

1.一种带有保持架的滚子，其具备：

保持架，其具有一对环部和沿轴向延伸且将该环部彼此连结的多个柱部；以及

滚子，其配置于周向上相邻的所述柱部之间的兜孔中，

所述柱部包括设置于轴向外侧的端部和位于比所述端部靠内径侧的位置的中央部，

在所述端部形成有向所述兜孔侧突出并与所述滚子接触来限制所述滚子向径向外侧移动的外爪，

在所述端部的内径面形成有沿周向延伸而与所述外爪连通的油槽。

2.根据权利要求1所述的带有保持架的滚子，其中，

在所述端部的所述内径面形成有与所述油槽连接的凹状的贮油部。

3.根据权利要求1或2所述的带有保持架的滚子，其中，

所述油槽的周向端部形成于所述外爪且沿径向延伸。

4.根据权利要求3所述的带有保持架的滚子，其中，

所述油槽的所述周向端部以贯通所述外爪的方式沿径向延伸，且与指向外径侧的所述端部的外径面连接。

5.一种行星齿轮支承结构，其具备齿圈、配置于所述齿圈的中心的太阳轮、与所述齿圈和所述太阳轮啮合的多个行星齿轮以及支承所述行星齿轮的齿轮架，所述行星齿轮借助滚动轴承旋转自如地被支承于在所述齿轮架上设置的支承轴，其中，

所述滚动轴承是权利要求1～4中任一项所述的带有保持架的滚子。

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