JP2011256963A - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の急加減速運転などに基づく玉の公転速度変動があっても、二枚の環状体が分離することを確実に防止する。
【解決手段】 軸方向に向き合う二枚の環状体１０の対向面１１に玉を収容する半球状のポケット１２を周方向の複数箇所に形成し、その対向面１１を衝合させて二枚の環状体１０を結合させた玉軸受用保持器であって、それぞれの環状体１０は、ポケット１２の一方の周方向端部の外径側に舌片部１５を形成すると共に内径側に切り欠き部１７を形成し、他方の周方向端部の外径側に切り欠き部１８を形成すると共に内径側に舌片部１６を形成する。このように、ポケット１２の周方向両端部で舌片部１５，１６と切り欠き部１７，１８とを互い違いに形成し、二枚の環状体１０を結合させるに際して、二つの舌片部１５，１６を反対方向から相互に切り欠き部１７，１８に嵌合させた構造とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、玉を転動自在に保持する合成樹脂製の玉軸受用保持器、およびその保持器を外輪および内輪間に組み込んだ玉軸受に関する。

例えば、発動機を有する車両のトランスミッションのギヤ支持軸には、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの各種の玉軸受が広く使用されている。

この種の玉軸受は、外径面に内側転走面が形成された内輪と、その内輪の外側に配置され、内径面に外側転走面が形成された外輪と、内輪の内側転走面と外輪の外側転走面との間に転動自在に介在された複数の玉と、内輪と外輪との間に配され、各玉を円周方向等間隔に保持する保持器とで主要部が構成されている。この外輪あるいは内輪のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

特に、電動車両やハイブリッド車両においては、高速のモータ回転が入力されるため、回転軸などの回転部分は高回転となる傾向にある。その結果、潤滑不足、トルク（発熱）、遠心力による保持器の変形などが問題となる。この潤滑不足やトルク（発熱）による保持器の変形に対しては保持器の形状を工夫することで解決することができ、また、軽量な合成樹脂製の保持器を使用することで遠心力による保持器の変形を抑制することが可能である。

このように遠心力による保持器の変形を抑制することを目的とした軽量の合成樹脂製の保持器は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された保持器は、円環状をなす主部と、その主部の軸方向片面に互いに間隔をあけて円周方向等配で一体的に突設された一対ずつの弾性片とで構成され、これら一対ずつの弾性片の間に凹設されて外径側と内径側とに開口したポケットを備え、そのポケットで玉を転動自在に保持する冠形状を有する。このような冠形状の保持器では、玉を片側のみから保持しており、大きな遠心力を負荷した時に不均等な変形により玉がポケットから脱落したり、内外輪などの他部品と干渉する可能性がある。

このような懸念を解消するため、保持器の形状を軸方向で対称とした保持器が種々提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示された保持器は、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面に玉を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、環状体のそれぞれの対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた対称形状を有する。これら二枚の環状体を結合させるための手段として、特許文献２の保持器では、軸方向に突出する係合爪を環状体の隣り合うポケット間に設け、その係合爪を係合させる係合孔を環状体の隣り合うポケット間に形成した結合構造を備えている。

特開平９−１５１９４３号公報 特開２００３−３４３５７１号公報

ところで、特許文献１に開示された冠形状の保持器では、前述したように玉を片側のみから保持しており、大きな遠心力を負荷した時に不均等な変形により玉がポケットから脱落したり、内外輪などの他部品と干渉する可能性がある。また、このような懸念を解消するために提案された特許文献２の保持器では以下のような問題があった。

特許文献２の保持器では、二枚の環状体を結合させるために係合爪を係合孔に係合させる構造を採用しているが、車両の急加減速運転などに基づく玉の公転速度変動により、二枚の環状体を軸方向に割り広げようとする力が作用することから、係合爪に負荷がかかることになってその係合爪が摩耗し易くなり、二枚の環状体の結合状態を確保することが困難となる。また、係合爪が係合孔から抜け難くするために係合爪の先端を鋭角に尖らせた形状とした場合、係合爪の摩耗が顕著となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車両の急加減速運転などに基づく玉の公転速度変動があっても、二枚の環状体が分離することを確実に防止し得る玉軸受用保持器および玉軸受を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面に玉を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、その対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、一方の環状体のポケットの周方向端部を軸方向に延出させて舌片部を形成すると共にその舌片部の内周面を玉と当接可能にし、他方の環状体のポケットの周方向端部に舌片部を収容する切り欠き部を形成したことを特徴とする。なお、本発明における環状体は、保持器の軽量化が図れる点で合成樹脂製であることが有効である。

本発明では、一方の環状体のポケットの周方向端部を軸方向に延出させて舌片部を形成すると共にその舌片部の内周面を玉と当接可能にし、他方の環状体のポケットの周方向端部に舌片部を収容する切り欠き部を形成したことにより、車両の急加減速運転などに基づく玉の公転速度変動により、二枚の環状体を軸方向に割り広げようとする力が作用しても、一方の環状体と他方の環状体が相互に軸方向外側へ離隔してポケットが開こうとする不所望な変形を抑制でき、二枚の環状体の結合状態を確保することが容易となる。

本発明において、ポケットの一方の周方向端部に舌片部を形成すると共に他方の周方向端部に切り欠き部を形成した構造が望ましい。このような構造にすれば、一つの金型で製作した一種の環状体を使用して一方の環状体と他方の環状体とすることができ、製品コストの低減が図れる。

また、本発明において、ポケットの一方の周方向端部の外径側に舌片部を形成すると共に内径側に切り欠き部を形成し、他方の周方向端部の外径側に切り欠き部を形成すると共に内径側に舌片部を形成した構造が望ましい。このような構造にすれば、保持器の外径側と内径側にそれぞれ舌片部を有し、それら二つの舌片部を反対方向から相互に切り欠き部に嵌合させた構造となることから、二枚の環状体を軸方向に割り広げようとする力に対して、ポケットが開こうとする不所望な変形を抑制することがより一層確実となる。

本発明に係る保持器において、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面を衝合させて結合する手段としては、以下の結合構造が実現容易である。

まず、第一の結合構造としては、一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に係合爪を軸方向に突設すると共に他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に貫通孔を形成し、係合爪を貫通孔に挿通させて引っ掛け係止した構造がある。この場合、一方の環状体の係合爪と周方向に隣接させて貫通孔を形成すると共に他方の環状体の貫通孔と周方向に隣接させて係合爪を形成した構造とすれば、一つの金型で製作した一種の環状体を使用して一方の環状体と他方の環状体とすることができ、製品コストの低減が図れる。

また、第二の結合構造としては、一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に二股状の係合爪を軸方向に突設すると共に他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に貫通孔を形成し、係合爪を貫通孔に挿通させて引っ掛け係止した構造がある。この場合、環状体の隣り合うポケット間に係合爪を形成すると共にそのポケット間と隣接するポケット間に貫通孔を形成し、環状体の周方向で係合爪と貫通孔とを交互に配設した構造とすれば、一つの金型で製作した一種の環状体を使用して一方の環状体と他方の環状体とすることができ、製品コストの低減が図れる。

最後に、第三の結合構造としては、一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面と、他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面とをレーザ溶着で接合した構造がある。このレーザ溶着を利用した結合構造は、前述した第一の結合構造や第二の結合構造と併用することが可能である。このように併用すれば、二枚の環状体の結合力を高めることができる点で有効である。

以上の構成を具備した保持器に、互いに相対回転する外輪および内輪と、外輪と内輪との間に介在する玉とを付加すれば、玉軸受を構成することができる。

本発明によれば、一方の環状体のポケットの周方向端部を軸方向に延出させて舌片部を形成すると共にその舌片部の内周面を玉と当接可能にし、他方の環状体のポケットの周方向端部に舌片部を収容する切り欠き部を形成したことにより、車両の急加減速運転などに基づく玉の公転速度変動により、二枚の環状体を軸方向に割り広げようとする力が作用しても、一方の環状体と他方の環状体が相互に軸方向外側へ離隔してポケットが開こうとする不所望な変形を抑制でき、二枚の環状体の結合状態を確保することが容易となる。

その結果、二枚の環状体が分離することを確実に防止し得る玉軸受用保持器を提供することができ、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の玉軸受を提供できる。

本発明の実施形態で、保持器を構成する二枚の環状体を示す組立分解斜視図である。 図１の二枚の環状体を結合させた保持器を示す組立完了斜視図である。 図１の下側に位置する環状体を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２の結合後の環状体を示す平面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態で、保持器を構成する二枚の環状体を示す組立分解斜視図である。 図７の二枚の環状体を結合させた保持器を示す組立完了斜視図である。 図７の下側に位置する環状体を示す平面図である。 図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図８の結合後の環状体を示す平面図である。 図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態で、保持器を構成する二枚の環状体を示す組立分解斜視図である。 図１３の二枚の環状体を結合させた保持器を示す組立完了斜視図である。 図１３の下側に位置する環状体を示す平面図である。 図１５のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図１４の結合後の環状体を示す平面図である。 図１７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態で、保持器を構成する二枚の環状体を示す組立分解斜視図である。 図１９の二枚の環状体を結合させた保持器を示す組立完了斜視図である。 図１９の下側に位置する環状体を示す平面図である。 図２１のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 本発明における実施形態の保持器を組み込んだ玉軸受を示す断面図である。

本発明に係る玉軸受用保持器および玉軸受の実施形態を以下に詳述する。

この実施形態の玉軸受１は、図２３に示すように、外径面に内側転走面２ａが形成された内輪２と、その内輪２の外側に配置され、内径面に外側転走面３ａが形成された外輪３と、内輪２の内側転走面２ａと外輪３の外側転走面３ａとの間に転動自在に介在された複数の玉４と、内輪２と外輪３との間に配され、各玉４を円周方向等間隔に保持する保持器５とで主要部が構成されている。この外輪３あるいは内輪２のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

この玉軸受１は、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受として好適であり、潤滑不足、トルク（発熱）、遠心力による保持器５の変形を抑制することを目的とした軽量の合成樹脂製の保持器５を備えている。なお、合成樹脂としては、コスト面や耐油性の点を考慮すれば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）あるいはＰＡ４６（ポリアミド４６）から選択されたいずれか一つが好適である。

この種の保持器５は、以下に詳述する各実施形態（図１〜図２２参照）に共通して、軸方向に向き合う二枚の環状体１０の対向面１１に玉４（図２３参照）を収容する半球状のポケット１２を周方向の複数箇所に形成し、環状体１０のそれぞれの対向面１１を衝合させて二枚の環状体１０を結合させた対称形状を有する。各実施形態では、これら二枚の環状体１０を結合させるための結合構造が異なる。

図１〜図６に示す実施形態の保持器５は、軸方向に向き合う二枚の環状体１０の対向面１１に玉４を収容する半球状のポケット１２を周方向の複数箇所に形成し、環状体１０のそれぞれの対向面１１を衝合させて二枚の環状体１０を結合させた対称形状を有するものである。二枚の環状体１０を結合させるための結合構造は以下のとおりである。

同図に示すように、一方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１に係合爪１３を軸方向に突設すると共に他方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１に貫通孔１４を形成し、係合爪１３を貫通孔１４に挿通させて引っ掛け係止した構造としている。この場合、一方の環状体１０の係合爪１３と周方向に隣接させて貫通孔１４を形成すると共に他方の環状体１０の貫通孔１４と周方向に隣接させて係合爪１３を形成した構造としている。これにより、一つの金型で製作した一種の環状体１０を使用して一方の環状体１０と他方の環状体１０とすることができ、製品コストの低減が図れる。

この実施形態の結合構造において、環状体１０のポケット１２の周方向端部を軸方向に延出させて舌片部１５，１６を形成すると共にその舌片部１５，１６の内周面を玉と当接可能にし、相手部材となる環状体１０のポケット１２の周方向端部に舌片部１５，１６を収容する切り欠き部１７，１８を形成する。つまり、二枚の環状体１０のそれぞれでは、ポケット１２の一方の周方向端部の外径側に舌片部１５を形成すると共に内径側に切り欠き部１７を形成し、他方の周方向端部の外径側に切り欠き部１８を形成すると共に内径側に舌片部１６を形成する。

この実施形態の保持器５では、一方の環状体１０のポケット１２の周方向端部を軸方向に延出させて舌片部１５，１６を形成すると共にその舌片部１５，１６の内周面を玉と当接可能にし、他方の環状体１０のポケット１２の周方向端部に舌片部１５，１６を収容する切り欠き部１７，１８を形成したことにより、車両の急加減速運転などに基づく玉４の公転速度変動により、二枚の環状体１０を軸方向に割り広げようとする力が作用しても、舌片部１５，１６が切り欠き部１７，１８に嵌合した構造でもって、一方の環状体１０と他方の環状体１０が相互に軸方向外側へ離隔してポケット１２が開こうとする不所望な変形を抑制できる。

その結果、二枚の環状体１０の結合構造において、係合爪１３に負荷がかかることを阻止できるので係合爪１３の摩耗を回避でき、二枚の環状体１０の結合状態を確保することが容易となる。また、前述の舌片部１５，１６により玉４をポケット１２内に収容した状態を維持することが容易となる。

また、これら二枚の環状体１０のそれぞれにおいて、ポケット１２の一方の周方向端部に舌片部１５（切り欠き部１７）を形成すると共に他方の周方向端部に切り欠き部１８（舌片部１６）を形成したことにより、一つの金型で製作した一種の環状体１０を使用して一方の環状体１０と他方の環状体１０とすることができ、製品コストの低減が図れる。

さらに、それぞれの環状体１０において、ポケット１２の一方の周方向端部の外径側に舌片部１５を形成すると共に内径側に切り欠き部１７を形成し、他方の周方向端部の外径側に切り欠き部１８を形成すると共に内径側に舌片部１６を形成したことにより、保持器５の外径側と内径側にそれぞれ舌片部１５，１６を有し、それら二つの舌片部１５，１６を反対方向から相互に切り欠き部１７，１８に嵌合させた構造となることから、二枚の環状体１０を軸方向に割り広げようとする力に対して、ポケット１２が開こうとする不所望な変形を抑制することがより一層確実となる。

図１〜図６に示す実施形態の保持器５では、一つの爪部を有する係合爪１３を貫通孔１４に挿通させて引っ掛け係止させた構造としているが、図７〜図１２に示す実施形態のように、二つの爪部を有する二股状の係合爪１９を貫通孔２０に挿通させて引っ掛け係止させた他の結合構造であってもよい。

図７〜図１２に示す実施形態の保持器５では、一方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１に二股状の係合爪１９を軸方向に突設すると共に他方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１に貫通孔２０を形成し、係合爪１９を貫通孔２０に挿通させて引っ掛け係止した構造としている。なお、一方の環状体１０のポケット１２の周方向端部を軸方向に延出させて舌片部１５，１６を形成すると共にその舌片部１５，１６の内周面を玉４と当接可能にし、他方の環状体１０のポケット１２の周方向端部に舌片部１５，１６を収容する切り欠き部１７，１８を形成した構造およびその作用効果については、前述した図１〜図６の実施形態と同様であるため、同一部分には同一参照を付して重複説明は省略する。

この実施形態において、それぞれの環状体１０では、環状体１０の隣り合うポケット１２間に係合爪１９を形成すると共にそのポケット１２間と隣接するポケット１２間に貫通孔２０を形成し、環状体１０の周方向で係合爪１９と貫通孔２０とを交互に配設している。これにより、一つの金型で製作した一種の環状体１０を使用して一方の環状体１０と他方の環状体１０とすることができ、製品コストの低減が図れる。

また、他の結合構造としては、図１３〜図１８に示す実施形態のように、一方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１と、他方の環状体１０の隣り合うポケット１２間の対向面１１とをレーザ溶着で接合した構造であってもよい。この場合も、一方の環状体１０のポケット１２の周方向端部を軸方向に延出させて舌片部１５，１６を形成すると共にその舌片部１５，１６の内周面を玉４と当接可能にし、他方の環状体１０のポケット１２の周方向端部に舌片部１５，１６を収容する切り欠き部１７，１８を形成した構造およびその作用効果については、前述した図１〜図６の実施形態と同様であるため、同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

このレーザ溶着を利用した結合構造は、図１〜図６に示す実施形態における結合構造や、図７〜図１２に示す実施形態における結合構造と併用することが可能である。つまり、一つの爪部を有する係合爪１３を貫通孔１４に挿通させて引っ掛け係止させると共に、環状体１０の隣り合うポケット１２間をレーザ溶着により接合した構造や、二つの爪部を有する係合爪１９を貫通孔２０に挿通させて引っ掛け係止させると共に、環状体１０の隣り合うポケット１２間をレーザ溶着により接合した構造が可能である。このように係合爪１３，１９の引っ掛けとレーザ溶着とを併用することにより、二枚の環状体１０の結合力を高めることができる。

以上で説明した各実施形態では、ポケット１２の一方の周方向端部の外径側に舌片部１５を形成すると共に内径側に切り欠き部１７を形成し、他方の周方向端部の外径側に切り欠き部１８を形成すると共に内径側に舌片部１６を形成した構造、つまり、ポケット１２の周方向両端部で舌片部１５，１６と切り欠き部１７，１８とを互い違いに形成し、二枚の環状体１０を結合させるに際して、二つの舌片部１５，１６を反対方向から相互に切り欠き部１７，１８に挿入した構造としているが、以下のような構造であってもよい。

つまり、図１９〜図２２に示す実施形態のように、ポケット１２の一方の周方向端部の全幅に亘って舌片部２１を形成すると共に他方の周方向端部の全幅に亘って切り欠き部２２を形成した環状体１０を二枚用意し、これら二枚の環状体１０を結合させるようにしてもよい。なお、図１９〜図２２に示す実施形態は、図１〜図６に示す実施形態における結合構造、つまり、一つの爪部を有する係合爪１３を貫通孔１４に挿通させて引っ掛け係止させる構造に適用した場合を例示しているが、図７〜図１２に示す実施形態のように、二つの爪部を有する係合爪１９を貫通孔２０に挿通させて引っ掛け係止させる構造や、図１３〜図１８に示す実施形態のように、環状体１０の隣り合うポケット１２間をレーザ溶着により接合する構造も適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
５ 保持器
１０ 環状体
１１ 対向面
１２ ポケット
１３ 係合爪
１４ 貫通孔
１５，１６ 舌片部
１７，１８ 切り欠き部
１９ 係合爪
２０ 貫通孔
２１ 舌片部
２２ 切り欠き部

Claims (10)

1. 軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面に玉を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、一方の環状体のポケットの周方向端部を軸方向に延出させて舌片部を形成すると共に前記舌片部の内周面を前記玉と当接可能にし、他方の環状体のポケットの周方向端部に前記舌片部を収容する切り欠き部を形成したことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 前記ポケットの一方の周方向端部に舌片部を形成すると共に他方の周方向端部に切り欠き部を形成した請求項１に記載の玉軸受用保持器。
3. 前記ポケットの一方の周方向端部の外径側に前記舌片部を形成すると共に内径側に前記切り欠き部を形成し、他方の周方向端部の外径側に前記切り欠き部を形成すると共に内径側に前記舌片部を形成した請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
4. 前記一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に係合爪を軸方向に突設すると共に前記他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に貫通孔を形成し、前記係合爪を貫通孔に挿通させて引っ掛け係止した請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
5. 前記一方の環状体の係合爪と周方向に隣接させて貫通孔を形成すると共に前記他方の環状体の貫通孔と周方向に隣接させて係合爪を形成した請求項４に記載の玉軸受用保持器。
6. 前記一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に二股状の係合爪を軸方向に突設すると共に前記他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面に貫通孔を形成し、前記係合爪を貫通孔に挿通させて引っ掛け係止した請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
7. 前記環状体の隣り合うポケット間に前記係合爪を形成すると共に前記ポケット間と隣接するポケット間に前記貫通孔を形成し、前記環状体の周方向で前記係合爪と前記貫通孔とを交互に配設した請求項６に記載の玉軸受用保持器。
8. 前記一方の環状体の隣り合うポケット間の対向面と、前記他方の環状体の隣り合うポケット間の対向面とをレーザ溶着で接合した請求項１〜７のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
9. 前記環状体は合成樹脂製である請求項１〜８のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の保持器と、互いに相対回転する外輪および内輪と、前記外輪と内輪との間に介在する玉とを備えた玉軸受。

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