JP2009150466A

JP2009150466A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2009150466A
Application number: JP2007328311A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Hizuka; 重樹肥塚
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】異物の浸入防止と共に軸受寿命の延命化を図ることが可能な耐摩耗性及び回転性能に優れた転がり軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪４、外輪６)と、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝4s,6s間に沿って転動自在に介在された複数の転動体８と、各転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット５ｐを有する保持器５とを備えた転がり軸受２であり、保持器の一方側には、各ポケットに１つずつ転動体を挿入するための開口５ｈが形成されていると共に、当該保持器の一方側(各開口)に対向した位置には、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するための密封板７が１つ設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば各種自動車のベルト式無段変速機(ＣＶＴ)に用いられる転がり軸受に関する。

従来、自動車のベルト式無段変速機(ＣＶＴ)には、炭素鋼板で成形された保持器を組み込んだ転がり軸受が主に用いられている。近年では、例えば特許文献１に示すように、軸受の高速回転化や軽量化を図るために、所定の樹脂材(例えば、ポリアミド９Ｔ樹脂)で成形した保持器を組み込んだ転がり軸受が提案されているが、その使用環境での温度条件や潤滑剤(例えば、グリース、油)との相性により使用可能な範囲が限定されている。

ところで、無段変速機(ＣＶＴ)に用いられる転がり軸受は、その使用用途から、ベルト張力によって受けるプーリの傾きや軸受を固定させるためにリテーナプレートによって締め付ける影響から、大きなミスアライメントを受ける場合がある。ミスアライメントの程度によっては、炭素鋼板製の保持器によって転動体が拘束された状態となり、転動体の表面性状が著しく劣化したり、保持器が破断したりする場合がある。前記当該転動体の表面性状が劣化した場合、劣化の程度によっては、軌道輪溝面との間に局部的な金属接触が発生し、早期に表面疲労が蓄積され、その結果、軸受寿命が短命化してしまう虞がある。

また、炭素鋼板製の保持器の仕様特性から、当該保持器の各ポケットと当該ポケットに収容された転動体との隙間に、高速稼働中の無段変速機(ＣＶＴ)から発生した粉塵や摩耗粉などの異物が浸入する場合があり、異物の程度によっては、転動体の表面性状が著しく劣化させる場合がある。この場合、劣化の程度によっては、軌道輪溝面との間に局部的な金属接触が発生し、早期に表面疲労が蓄積され、その結果、軸受寿命が短命化してしまう虞がある。

なお、異物の浸入を防止する方策としては、転がり軸受に密封板(例えば、シール、シールド)を配置して、密封性能を高める方法が考えられる。しかし、炭素鋼板製の保持器を組み込んだ軸受では、当該保持器と密封板との干渉により軸受内部の仕様設計の自由度が制限されてしまうため、軸受寸法(バウンダリ寸法)に対する負荷容量を確保することが困難になる。この場合、負荷容量を確保するためには、軸受寸法をある程度確保する必要があるが、そうなると、軸受の軽量化やコンパクト化を図ることができなくなる。
特開２００６−２０７６８４号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、異物の浸入防止と共に軸受寿命の延命化を図ることが可能な耐摩耗性及び回転性能に優れた転がり軸受を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に沿って転動自在に介在された複数の転動体と、各転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備えた転がり軸受であって、保持器の一方側には、各ポケットに１つずつ転動体を挿入するための開口が形成されていると共に、当該保持器の一方側に対向した位置には、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するための密封板が１つ設けられている。この場合、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝は、軌道輪の軸方向中心位置から密封板寄りにオフセットさせても良い。また、本発明において、保持器は、ポリアミド−ナイロン４６樹脂材を用いて構成されており、密封板は、ポリアクリルゴム材を用いて構成されている。

本発明によれば、異物の浸入防止と共に転動体表面の性状劣化の抑制と保持器破断を防止し、軸受寿命の延命化を図ることが可能な転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の転がり軸受について説明する。
図２(ａ),(ｂ)には、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受が組み込まれた自動車のベルト式無段変速機(ＣＶＴ)１０の構成が示されている。この構成において、ベルト式無段変速機１０は、互いに平行に配置された入力側回転軸１２と出力側回転軸１４とを備えており、各々の回転軸12,14は、その両側に設けられた転がり軸受２を介して変速機ケース(図示しない)に回転自在に支持されている。

入力側回転軸１２は、トルクコンバータや電磁クラッチなどの発進クラッチ１６を介して駆動源(例えば、エンジン)１８に接続されており、駆動源１８の駆動力により所定方向に回転制御されるようになっている。また、入力側回転軸１２には、当該入力側回転軸１２と同期して回転する駆動側プーリ２０が設けられており、駆動側プーリ２０は、駆動側アクチュエータ２２により相対的に接近或いは離間させることが可能な一対の駆動側プーリ板20a,20bを備えている。一対の駆動側プーリ板20a,20bは、その環状の先細り傾斜面Ｓ１を互いに対向させて配置されており、これら先細り傾斜面Ｓ１の間に金属製の無端ベルト２４が掛け渡されるようになっている。この場合、駆動側アクチュエータ２２で例えばいずれかの駆動側プーリ板20a(20b)を軸方向に変位させることにより、一対の駆動側プーリ板20a,20bの先細り傾斜面Ｓ１相互の間隔を増減調節することができる。

出力側回転軸１４には、当該出力側回転軸１４と同期して回転する従動側プーリ２６が設けられており、従動側プーリ２６は、従動側アクチュエータ２８により相対的に接近或いは離間させることが可能な一対の従動側プーリ板26a,26bを備えている。一対の従動側プーリ板26a,26bは、その環状の先細り傾斜面Ｓ２を互いに対向させて配置されており、これら先細り傾斜面Ｓ２の間に無端ベルト２４を掛け渡されるようになっている。この場合、従動側アクチュエータ２８で例えばいずれかの従動側プーリ板26a(26b)を軸方向に変位させることにより、一対の従動側プーリ板26a,26bの先細り傾斜面Ｓ２相互の間隔を増減調節することができる。

このような構成において、駆動源１８から発進クラッチ１６を介して入力側回転軸１２に伝達された動力は、駆動側プーリ２０から無端ベルト２４を介して従動側プーリ２６に伝達される。なお、無端ベルト２４として押し付け方向に動力を伝達するものと、引っ張り方向に動力を伝達するものとがある。従動側プーリ２６に伝達された動力は、出力側回転軸１４から減速歯車列３０及びデファレンシャルギヤ３２を介してドライブシャフト３４に出力され駆動輪３６を回転させる。この場合、入力側回転軸１２と出力側回転軸１４との間の変速比を変える方法としては、駆動側及び従動側プーリ20,26の先細り傾斜面S1,S2の間隔(以下、プーリ幅という)を相対的に調節(増減変更)すれば良い。

例えば入力側回転軸１２と出力側回転軸１４との間の減速比を大きくする場合には、駆動側プーリ２０のプーリ幅を大きくすると共に、従動側プーリ２６のプーリ幅を小さくすれば良い。これにより、駆動側及び従動側プーリ20,26に掛け渡された無端ベルト２４の径が、駆動側プーリ２０で小さく、従動側プーリ２６で大きくなるため、入力側回転軸１２と出力側回転軸１４との間で減速が行われる。

これに対して、入力側回転軸１２と出力側回転軸１４との間の増速比を大きく(減速比を小さく)する場合には、駆動側プーリ２０のプーリ幅を小さくすると共に、従動側プーリ２６のプーリ幅を大きくすれば良い。これにより、無端ベルト２４の径が、駆動側プーリ２０で大きく、従動側プーリ２６で小さくなるため、入力側回転軸１２と出力側回転軸１４との間で増速が行われる。

このようなベルト式無段変速機１０において、図１(ａ)に示すように、本実施の形態の転がり軸受２は、相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪(内輪４、外輪６)と、内外輪4,6の対向面にそれぞれ形成された軌道溝4s,6s間に沿って転動自在に介在された複数の転動体８と、各転動体８を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット５ｐ(図１(ｃ))を有する環状の保持器５とを備えている。この場合、転がり軸受２は、転動体８として玉を適用した玉軸受を想定する。

また、図１(ｃ)に示すように、本実施の形態の保持器５は、その一方側に、各ポケット５ｐに１つずつ転動体(玉)８を挿入するための開口５ｈが形成されていると共に、その他方側に、周方向に沿って所定の肉厚で連続したポケット底部５ｅが形成された冠形保持器を想定する。この場合、それぞれの開口５ｈから転動体(玉)８を挿入することにより、各ポケット５ｐに１つずつ転動体(玉)８を収容させることができる。

また、本実施の形態の保持器５は、所定の樹脂材で一体成形することができるが、ポリアミド−ナイロン４６樹脂材を用いて構成することが好ましい。なお、図面では、複数のポケット５ｐが周方向に沿って等間隔で配列された保持器５を示したが、軸受の使用環境や使用目的に応じて任意の間隔で各ポケット５ｐを配列させることが可能である。

更に、本実施の形態の転がり軸受２には、内外輪4,6間に上述した保持器５を組み込んで、各ポケット５ｐに転動体(玉)８を保持した状態において、当該保持器５の一方側(各開口５ｈ)に対向した位置に、内外輪4,6間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するための密封板７が１つ設けられている。なお、密封板７としては、例えばシールやシールドを適用することができるが、一例として接触タイプのシールを想定する。

密封板(接触シール)７は、その基端が外輪６に形成された固定溝６ｇに嵌合して固定されており、その先端が内輪４に向けて延出し、その延出端が当該内輪４に形成されたシール溝４ｇに接触(摺接)した状態に位置決めされている。具体的には、密封板７は、その基端側から先端側に向けて延在した心金７ａと、心金７ａに被覆された樹脂材７ｂとを備えて構成されている。そして、当該密封板７の延出端には、樹脂材７ｂで一体成形されたリップ７ｐが設けられており、当該リップ７ｐがシール溝４ｇに接触(摺接)した状態に位置決めされている。この場合、潤滑油流入側に密封板７を設けることが望ましい。

この場合、密封板７を構成する樹脂材７ｂとしては、所定の樹脂材を用いることができるが、ポリアクリルゴム材を用いることが好ましい。また、心金７ａの材料としては、例えばＳＰＣＣやＳＥＣＣなどの各種鋼板を用いることができるが、これ以外でも、ポリアクリルゴム材との相性が良ければ、任意の金属材料を用いることが可能である。

以上、本実施の形態によれば、ポリアミド−ナイロン４６樹脂材を用いて保持器５を構成したことにより、弾性及び耐高温性の双方に優れた保持器５を実現することができる。この場合、保持器５に弾性を持たせたことで、プーリ２０,２６の傾きやリテーナプレート(転動体(玉)８を保持する枠)による締め付け影響からのミスアライメントを受けた際に各転動体(玉)８が保持器５に拘束された状態となっても、その拘束力を当該保持器５が弾性変形して吸収することにより、転動体表面の性状劣化の抑制と保持器破断を防止し、軸受寿命の延命化を図ることができる。

更に、保持器５に耐高温性を持たせたことで、高速稼働中のベルト式無段変速機１０において、保持器５は、高温環境下に常時さらされることになるが、ポリアミド−ナイロン４６樹脂材は耐高温性に優れた特性を有するため、当該保持器５が変形したり破損したりすることは無い。これにより、保持器５の各ポケット５ｐによって複数の転動体(玉)８を安定して保持することができるため、当該軸受を長期に亘って安定して使用することが可能となり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、保持器５の一方側(各開口５ｈ)に対向した位置に密封板(接触シール)７を設けたことにより、高速稼働中の無段変速機(ＣＶＴ)から発生した粉塵や摩耗粉などの異物が各ポケット５ｐと転動体(玉)８との隙間に浸入するのを確実に防止することができる。更に、密封板(接触シール)７を１つだけとしたことで、軸受回転時の摩擦トルクの低減と回転性能の向上を図ることができると共に、軸受内部の仕様設計の自由度を向上させて軸受寸法(バウンダリ寸法)に対する最大限の負荷容量を確保し、これにより、軸受の軽量化やコンパクト化を図ることができる。

なお、上述した実施の形態では、図１(ａ)に示すように、内外輪4,6の対向面にそれぞれ形成された軌道溝4s,6sの溝中心位置Ｓｘを、当該転がり軸受２(内外輪4,6)の軸方向中心位置Ａｘに一致させているが、これに代えて、図１(ｂ)に示すように、内外輪4,6の軌道溝4s,6sの溝中心位置Ｓｘを、当該転がり軸受２(内外輪4,6)の軸方向中心位置Ａｘから密封板７寄りに例えばαだけオフセットさせても良い。この場合、オフセット量αは、例えば内外輪4,6の形状や大きさ、転動体(玉)８の大きさ、密封板７の位置などによって任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。

これにより、オフセット量α分だけ例えば転動体(玉)８の直径を大きくしたり、保持器５のポケット底部５ｅの肉厚を増やすことができる。この場合、転動体(玉)８の直径を大きくすることにより、軸受寸法(バウンダリ寸法)に対する負荷容量を更に向上させることができる。また、ポケット底部５ｅの肉厚を増やすことにより、保持器５全体の剛性を更に向上させることができる。なお、その他の効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を示す拡大断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の他の構成を示す拡大断面図、(ｃ)は、本実施の形態の転がり軸受に用いた保持器の構成を示す斜視図。 (ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受が組み込まれたベルト式無段変速機の構成を模式的に示す部分断面図、(ｂ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受が組み込まれたベルト式無段変速機の具体的な構成を示す断面図。

符号の説明

２転がり軸受
４内輪
５保持器
５ｐポケット
５ｈ開口
６外輪
７密封板
4s,6s 軌道溝
８転動体

Claims

相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝間に沿って転動自在に介在された複数の転動体と、各転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケットを有する保持器とを備えた転がり軸受であって、
保持器の一方側には、各ポケットに１つずつ転動体を挿入するための開口が形成されていると共に、当該保持器の一方側に対向した位置には、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するための密封板が１つ設けられていることを特徴とする転がり軸受。
軌道輪の対向面にそれぞれ形成された軌道溝は、軌道輪の軸方向中心位置から密封板寄りにオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
保持器は、ポリアミド−ナイロン４６樹脂材を用いて構成されており、密封板は、ポリアクリルゴム材を用いて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。