JP2007303599A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体の組立性も考慮しながら、保持器における攪拌抵抗、転動体における攪拌抵抗、且つ保持器の転動体案内面おけるせん断抵抗を同時に低減することにより、さらなる低トルク化を実現する転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪と、外輪と、転動体と、保持器１５’とを有する転がり軸受において、前記保持器１５’は、円環形状体からなり、軸方向のいずれか一方の面に周方向に略等間隔で開口されて複数の柱部１０１を形成されることで、各々隣り合う当該柱部１０１間で前記転動体を収納するポケット部１８が設けられ、当該柱部１０１の軸方向側面に亙って前記転動体を案内する転動体案内面１９を有するとともに、前記柱部１０１における前記内輪軌道面に対向する周面１０５ａと前記外輪軌道面に対向する周面１０５ｂとの少なくとも一方が径方向に突出した突出部を有し、当該突出部が前記転動体案内部から周方向に離れて位置する。
【選択図】図４

Description

本発明は油浴潤滑又は強制潤滑下で使用される転がり軸受、例えばトランスミッション内に用いられる玉軸受に関し、さらに具体的には、駆動力を一旦カウンタシャフトに伝達した後に出力する構造の自動変速機に使用される玉軸受に関し、特にカウンタシャフトに駆動力を伝達するためのカウンタドライブギアを支持する玉軸受に関する。

各種回転部品を回転自在に支持するため、転がり軸受が広く使用されている。転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体と、保持器と、シール板とを備え、特に従来の玉軸受１０は、図１に示すように、外周面に内輪軌道面１３ａを有する内輪１１と、内周面に外輪軌道面１３ｂを有し内輪１１と同心に配置される外輪１２と、内輪１１と外輪１２の両軌道面１３ａ，１３ｂ間に複数配置された転動体である玉１４と、当該玉１４を転動自在に保持する保持器１５と、外部からの塵芥や泥水の浸入を防止すると共に潤滑剤を前記玉１４の周囲の空間に封止するシール板１６とを備えている。また、前記内輪１１と前記外輪１２と前記玉１４と前記保持器１５との隙間には、各部材間の滑りをよくするため、油やグリース等の前記潤滑剤が充填されている。

従来の玉軸受１０の保持器１５は、例えば樹脂製からなる。そして、保持器１５は図２に示すように円環形状体からなり、また、一対の爪部１７が周方向に略等間隔で配設され、当該一対の爪部１７間で前記玉１４を転動自在に保持するポケット部１８が形成されている。当該爪部１７は、ポケット部１８に対向する軸方向側面に亙って転動体案内面１９を有している。転動体案内面１９は、前記玉１４を脱落不能なように、例えば前記玉１４の球面に合わせた一定の曲率を持った形状となっており、前記玉１４の運動を案内している。
また、前記玉１４を前記保持器１５に組み付ける際には、前記玉１４を当該一対の爪部１７間に転動体案内面１９に合わせて嵌め込むことによって、前記玉１４をポケット部１８に格納する。したがって、従来の玉軸受１０では、前記玉１４を当該一対の爪部１７に嵌め込むため、組み付け性が優先されて、当該爪部１７が弾性変形の範囲内で変形可能なように当該爪部１７の背面部には凹形状となる空間２０が設けられている。

しかしながら、前記背面部における前記空間２０に、結果的に前記潤滑剤が充填されてしまうため、玉軸受１０の回転の際、前記空間で前記保持器１５による前記潤滑剤の攪拌が発生してしまい、回転エネルギーの損失に繋がってしまう。

この対策としては、転動体である玉のポケット部への組み付けを考慮しながら、背面部における空間を弾性容易化手段である弾性体で補間してポケット部間を連結するもの（例えば、特許文献１）や、潤滑剤の量を減少させるため保持器の径方向厚さを転動体の直径で規定し、転がり軸受の隙間空間を小さくするもの（例えば、特許文献２）がある。
特開２００５−１８０６６６公報 特開２００４−２４５２７８公報

しかしながら、特許文献１では、保持器による攪拌抵抗を低減できるが、転動体である玉の保持器への組み付けにおける当該保持器の径方向厚さについての詳しい記載はなく、従来の玉軸受と同様に径方向断面において前記玉の一部が当該保持器から内輪側と外輪側とに突出してしまう。このため、転がり軸受回転時に前記玉に潤滑剤が多量にあたってしまうため、玉による攪拌抵抗を低減することができない。
また、爪部と前記弾性体とが別部材として構成される場合には、転がり軸受の高速回転の際、前記爪部と前記弾性体との接合部分で流体力学的な渦が発生し、潤滑剤の攪拌に繋がってしまうことが懸念される。

さらに、特許文献２では、保持器による攪拌抵抗と転動体による攪拌抵抗とを低減できるが、当該保持器の径方向厚さが略一様であるため、転動体と転動体案内面との接触面積が大きくなる。これにより、転動体の自転によって当該転動体と当該転動体案内面との間に大きなせん断力が発生する。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、転動体の保持器への組み付け性も考慮しながら、保持器における攪拌抵抗、転動体における攪拌抵抗、且つ保持器の転動体案内面におけるせん断抵抗を同時に低減することにより、さらなる低トルク化を実現する転がり軸受を提供することにある。

本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１） 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間で周方向に回転自在に配設された複数の転動体と、
前記転動体を回転自在に保持する保持器とを有する転がり軸受において、
前記保持器は、
円環形状体からなり、
軸方向のいずれか一方の面に周方向に略等間隔で開口されて複数の柱部を形成されることで、各々隣り合う当該柱部間で前記転動体を収納するポケット部が設けられ、当該柱部の軸方向側面に亙って前記転動体を案内する転動体案内面を有するとともに、
前記柱部における前記内輪軌道面に対向する周面と前記外輪軌道面に対向する周面との少なくとも一方が径方向に突出した突出部を有し、当該突出部が前記転動体案内部から周方向に離れて位置することを特徴とする転がり軸受。

（２） （１）に記載の転がり軸受において、
前記突出部は、前記突出部の前記内輪軌道面に対向する周面および前記外輪軌道面に対向する周面が前記内輪及び前記外輪と同心となる曲率を有した形状であるとともに、
前記突出部の周方向側面の両面が、前記転動体に倣った形状であることを特徴とした転がり軸受。

（３） （１）または（２）に記載の転がり軸受において、
前記柱部の軸方向開口部側面が軸方向開口側に前記転動体を越えて延出することを特徴とする転がり軸受。

（４） （１）〜（３）のいずれかに記載の転がり軸受において、
前記柱部は、軸方向に向かってスリットを有することを特徴とする転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間で周方向に回転自在に配設された複数の転動体と、前記転動体を回転自在に保持する保持器とを有する転がり軸受において、前記保持器は、円環形状体からなり、軸方向のいずれか一方の面に周方向に略等間隔で開口されて複数の柱部を形成されることで、各々隣り合う当該柱部間で前記転動体を収納するポケット部が設けられ、当該柱部の軸方向側面に亙って前記転動体を案内する転動体案内面を有するとともに、前記柱部における前記内輪軌道面に対向する周面と前記外輪軌道面に対向する周面との少なくとも一方が径方向に突出した突出部を有し、当該突出部が前記転動体案内部から周方向に離れて位置するので、転動体の組み付け性を損なうことなく、転がり軸受の回転の際、保持器による攪拌を低減することができる。また、転動体にあたる潤滑剤を減少させるので、転がり軸受の回転の際、転動体の公転方向とは逆に働く反力、即ち転動体による攪拌抵抗を従来品に比べ抑制することが可能となる。

また、転動体と転動体案内面との接触面積を小さくすることが可能なため、当該転動体と転動体案内面との間に発生するせん断力を低減することができる。

ところで、回転トルク損失は、主に保持器による攪拌抵抗と転動体による攪拌抵抗と転動体案内面におけるせん断力と軌道面の転がり摩擦とによる抵抗が支配的である。したがって、転動体の組み付け性を考慮しながら、保持器による攪拌抵抗、転動体による攪拌抵抗、且つ転動体案内面におけるせん断抵抗を同時に低減することにより、転がり軸受の低トルク化が実現できる。

以下に、図面に従って本発明に係る玉軸受の実施形態について詳細に説明する。なお、前述の図１および図２に示した従来構造と同様な部分の構成については図１および図２と同符号で示し、またその説明は省略もしくは簡略化する。以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

（第１実施形態）
図３は、本発明の一実施形態に係る玉軸受の保持器１５´である。本実施形態の保持器１５´は、図５および図６に示す保持器１５´´に突出する面を設けられ、金型成形などで単一部材として形成される。
すなわち、当該保持器１５´は、円環形状体からなり、当該円環形状体の軸方向の一方の面に周方向に略等間隔で開口されて柱部１０１が形成されている。これにより、隣り合う当該柱部１０１間で、転動体である玉１４を収納するポケット部１８が設けられる。
また、当該柱部１０１は軸方向側面に亙って、前記玉１４を案内する転動体案内面１９が形成されている。ここで、当該転動体案内面１９は、例えば、前記玉１４の球面に合わせた一定の曲率を持った形状をなし、前記玉１４の運動を損なうことなく案内することができる。
また、前記ポケット部１８の開口側部分は、前記玉１４の直径よりも小さい寸法となっており、前記ポケット部１８に前記玉１４を嵌め込むことで、前記玉１４を脱落不能なように収納する。

したがって、本発明に係る保持器１５´は、前記柱部１０１が隣り合うポケット部１８間を周方向に亙って連続して連結した形状をなしている。すなわち、本発明に係る保持器１５´は、従来の保持器１５と比較して爪部１７の背面部における空間２０が埋められた構造を有している（図２参照）。

さらに、前記保持器１５´の形状に関し図４に従って詳細に説明する。図４は、第１実施形態の前記保持器１５´の拡大立体図である。
前記保持器１５´は、図４に示すように、前記柱部１０１における内輪軌道面１３ａに対向する周面１０５ａおよび外輪軌道面１３ｂに対向する周面１０５ｂとの両周面が、前記玉１４を案内する転動体案内面１９から所定の深さを有する部分である転動体案内部１９ａを残した状態で径方向に突出した突出部１０４を有している。すなわち、突出部１０４は、周方向に前記転動体案内面１９から離れて位置する。
また、前記玉１４を保持可能な範囲で前記転動体案内部１９ａの径方向厚さを薄くすることにより、前記玉１４の前記保持器１５´への組み付けが容易になると同時に、前記玉１４と前記転動面案内面１９との接触面積を小さくすることも可能となる。

図７は、第１実施形態の玉軸受１０´の軸方向断面、即ち柱部１０１の径方向断面である。突出部１０４は、前記内輪１１と前記外輪１２と前記玉１４と前記保持器１５´との組立性を考慮し、前記内輪軌道面１３ａに対向する周面１０５ａを内輪肩部１１ａ，１１ｂ程度、前記外輪軌道面１３ｂに対向する周面１０５ｂを外輪肩部１２ａ，１２ｂ程度までの延出とする。また、前記保持器１５´の径方向の厚さＴ１は、前記内輪肩部１１ａ，１１ｂと前記外輪肩部１２ａ，１２ｂとの距離Ｔ２よりも薄くなっている。このことにより、前記保持器１５´は、前記保持器１５´の組込時に、前記内輪肩部１１ａと前記外輪肩部１２ａとに接触しない。

さらに、前記突出部１０４について、図８に従って詳細に説明する。図８は、軸方向上方から見た前記保持器１５´と前記玉１４との組立体である。
前記突出部１０４の前記両周面１０５ａ，１０５ｂは、前記内輪１１および前記外輪１２と同心となる所定の曲率を有している。これにより、前記保持器１５´と前記内輪１１と前記外輪１２とが接触しないように微小な隙間が径方向各断面において略均一に設けられる。また、前記突出部１０４の周方向側面１０６ａ，１０６ｂの両面は、各々の近傍に位置する前記玉１４に倣い、前記玉１４と同じ中心点とする一定の曲率を持った球面形状であり、前記保持器１５´と前記玉１４とが接触しないように微小な隙間が設けられて形成される。

したがって、本実施形態によれば、保持器１５´は、円環形状体からなり、軸方向のいずれか一方の面に周方向に略等間隔で開口されて複数の柱部１０１を形成されることで、各々隣り合う当該柱部１０１間で転動体である玉１４を収納するポケット部１８が設けられ、当該柱部１０１の軸方向側面に亙って前記玉１４を案内する転動体案内面１９を有するとともに、前記柱部１０１における内輪軌道面１３ａに対向する周面１０５ａと外輪軌道面１３ｂに対向する周面１０５ｂとが径方向に突出した突出部１０４を有し、当該突出部１０４が前記転動体案内部１９から周方向に離れて位置するので、前記玉１４の組み付け性を損なうことなく、潤滑剤が玉軸受１０´の回転の際、保持器１５´による攪拌を低減することができる。また、前記玉１４にあたる潤滑剤を減少させるので、玉軸受１０´の回転の際、前記玉１４の公転方向とは逆に働く反力、即ち攪拌抵抗を従来品に比べ抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、前記玉１４と転動体案内面１９との接触面積を小さくすることができるため、前記玉１４と前記転動体案内面１９との間に発生するせん断力を低減することができる。さらに、前記保持器１５´は単一部材で形成されるので、接合面を有しない。したがって、接合面に起因する攪拌抵抗は当然発生しない。

さらに、本実施形態によれば、前記突出部１０４は、前記突出部１０４の前記内輪軌道面１３ａに対向する周面１０５ａおよび前記外輪軌道面１３ｂに対向する周面１０５ｂが前記内輪１１及び前記外輪１２と同心となる曲率を有した形状であるとともに、前記突出部１０４の周方向側面の両面１０６ａ，１０６ｂが、前記玉１４に倣った形状であるので、玉軸受１０´の隙間空間を極めて小さくすることができる。したがって、当該玉軸受１０´に充填される潤滑剤の量を減らし且つ前記保持器１５´にあたる潤滑剤と前記玉１４にあたる潤滑剤とを同時に低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を、図９に従って説明する。この実施形態では前記柱部１０１の軸方向開口部側面１０７を軸方向開口側に前記玉１４を越えるように延出させる。これにより、玉軸受１０´における隙間を減少させ、潤滑剤の量を減らすことができる。また、その延出は、玉軸受１０´の組立性を考慮し、シール板１６と接触しない範囲までとする。これ以外の構成については、第１実施形態と同じ態様である。
したがって、玉軸受１０´回転の際、軸方向開口側における玉１４にあたる潤滑剤を低減することができ、一層の攪拌抵抗の低減ができる。

（第３実施形態）
さらに、第３実施形態を図１０および図１１に従って説明する。この実施形態では、玉軸受１０´の保持器１５´において、柱部１０１の軸方向にスリット１０８を設ける。これ以外の構成については、第２実施形態と同じ態様である。すなわち、前記柱部１０１の軸方向開口部側面１０７が、転動体案内部１９ａをそのままにした状態で前記玉１４を越えるように延出している。これにより、突出部１０４が転動体案内面１９と周方向および軸方向とに離れて位置する。

本実施形態によれば、玉１４を隣接する柱部１０１間、即ちポケット部１８に嵌め込む際、当該柱部１０１の弾性変形を容易にすることができ、前記玉１４の組み付け性を高めることができる。また、潤滑剤の粘性を鑑みると、前記スリット１０８の厚さが微小であれば前記スリット１０８内にて潤滑剤がある程度保持されるので、内輪１１と外輪１２との間での潤滑剤の流れを抑制することができる。したがって、潤滑剤の攪拌抵抗を抑制することができる。なお、前記スリット１０８を設ける位置は、前記柱部１０１の弾性変形を容易にするものであればよく、前記柱部１０１中心部でもよく、または前記柱部１０１中心部から一端に偏った位置でも構わない。

以上で、具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。保持器１５´には、樹脂あるいは金属などの材料が適宜使用される。また、突出部１０４は玉軸受１０´の隙間空間を減少させると同時に玉１４にあたる潤滑剤をも減少させればよく、内輪軌道面１３ａに対向する周面１０５ａと外輪軌道１３ｂに対向する周面１０５ｂに対向する面との少なくとも一方に設けられればよい。また、突出部１０４の形状は、半円弧状、あるいは球面状でも構わない。

また、本発明は、前述の実施形態のような玉軸受に限定されるものではなく、油浴潤滑又は強制潤滑下で使用される転がり軸受であればよい。例えば、円錐ころ軸受、針状ころ軸受などでもよい。

また、本発明の適用分野としては、トランスミッション内に用いられる玉軸受、さらに具体的には、駆動力を一旦カウンタシャフトに伝達した後に出力する構造の自動変速機に使用される玉軸受、特にカウンタシャフトに駆動力を伝達するためのカウンタドライブギアを支持する玉軸受などが挙げられる。

従来の玉軸受の軸方向断面図である。 従来の玉軸受における保持器の立体図である。 本発明に係る第１実施形態の保持器の立体図である。 本発明に係る第１実施形態の保持器の拡大立体図である。 特許文献１の形状に係る説明図である。 特許文献１の形状に係る拡大説明図である。 本発明に係る第１実施形態の玉軸受の軸方向断面図である。 本発明に係る第１実施形態の保持器と玉との組立体の軸方向上視図である。 本発明に係る第２実施形態の玉軸受の軸方向断面図である。 本発明に係る第３実施形態の保持器の立体図である。 本発明に係る第３実施形態の保持器の拡大図である。

符号の説明

１０，１０´ 玉軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ａ 内輪軌道面
１３ｂ 外輪軌道面
１４ 玉
１５，１５´，１５´´ 保持器
１６ シール板
１７ 爪部
１８ ポケット部
１９ 転動体案内面
１０１ 柱部
１０４ 突出部
１０５ａ，１０５ｂ 周面
１０６ａ，１０６ｂ 周方向側面
１０７ 軸方向開口部側面
１０８ スリット

Claims (4)

1. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間で周方向に回転自在に配設された複数の転動体と、
   前記転動体を回転自在に保持する保持器とを有する転がり軸受において、
   前記保持器は、
   円環形状体からなり、
   軸方向のいずれか一方の面に周方向に略等間隔で開口されて複数の柱部を形成されることで、各々隣り合う当該柱部間で前記転動体を収納するポケット部が設けられ、当該柱部の軸方向側面に亙って前記転動体を案内する転動体案内面を有するとともに、
   前記柱部における前記内輪軌道面に対向する周面と前記外輪軌道面に対向する周面との少なくとも一方が径方向に突出した突出部を有し、当該突出部が前記転動体案内部から周方向に離れて位置することを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１に記載の転がり軸受において、
   前記突出部は、前記突出部の前記内輪軌道面に対向する周面および前記外輪軌道面に対向する周面が前記内輪及び前記外輪と同心となる曲率を有した形状であるとともに、
   前記突出部の周方向側面の両面が、前記転動体に倣った形状であることを特徴とした転がり軸受。
3. 請求項１または請求項２に記載の転がり軸受において、
   前記柱部の軸方向開口部側面が軸方向開口側に前記転動体を越えて延出することを特徴とする転がり軸受。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受において、
   前記柱部は、軸方向に向かってスリットを有することを特徴とする転がり軸受。
   

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