JP2016169790A - 針状ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の長手方向端部と対向する相手部材との接触面圧を低減することが可能な針状ころ軸受を提供する。【解決手段】針状ころ軸受１は、複数の針状ころ１１と一対の円環部を連結し、円周方向に所定の間隔で形成される複数の柱部とを有し、隣接する柱部と一対の円環部との間に形成される各ポケットに複数の針状ころを収容する樹脂製の保持器２０を備える。一対の円環部の少なくとも一方には、ポケットの貫通方向と同一方向に貫通する複数の肉抜き部２５が円周方向に所定の間隔で設けられている。円環部は、複数の肉抜き部２５によって、円環部の長さ方向に離間する一対のリング部分及び、一対のリング部分間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、針状ころ軸受に関し、より詳細には、自動変速機、トルクコンバータ、カークーラ用コンプレッサなど、各種機械装置の回転支持部に適用される針状ころ軸受に関する。

車両等に搭載されている自動変速機では、プラネタリ機構が用いられており、プラネタリ機構では、プラネタリシャフトとプラネタリギヤとの間に、ラジアル針状ころ軸受が配置されている。プラネタリシャフトやラジアル針状ころ軸受は、常にモーメント荷重を受けており、モーメント荷重を受けたラジアル針状ころ軸受では、針状ころにスキューが生じると、軸方向にアキシアル荷重が発生する。

例えば、特許文献１に記載の針状ころ軸受では、軸方向に短い針状ころを２つ並べて保持器のポケット内に配置しており、これにより、針状ころの長さを短くしてスキューによる曲げ応力を低減すると共に、軸受の負荷容量を確保することが記載されている。

また、トルクコンバータでは、インペラ或いはタービンとステータとの間に、スラスト針状ころ軸受が配置され、インペラ或いはタービンとステータとの間に作用するスラスト荷重を支承している。このようなスラスト針状ころ軸受は、高偏心状況下においても安定した運転が求められるため、通常以上の内部すきまを確保して設計している。

例えば、特許文献２に記載のスラストころ軸受では、スラストレースの外径側、内径側フランジの周面と保持器の内外両周面との内部すきまの合計を１〜２ｍｍと、比較的大きくして、偏心に対する許容量を大きくし、且つ、内部に流通させる潤滑油の量を多くすることで、厳しい条件下でも安定した運転状態を確保することが記載されている。

特開２０００−７４０７２号公報 特開２０１３−７９７１８号公報

ところで、ラジアル針状ころ軸受では、アキシアル荷重によって軸方向に移動した針状ころは、保持器と接触し、保持器がワッシャーやＣリング、軸やハウジング等の段差部等の軸方向位置決め部材と接触することで、摺動トルクが増加する。また、モーメント荷重が大きくなるほど、針状ころのスキューによって発生するアキシアル荷重も大きくなり、軸方向位置決め部材と保持器の接触で発生する摺動トルクも大きくなる。
特に、摺動トルクは、回転数と接触面圧に相関があるが、回転数は使用条件に依存するため、摺動トルクを低減するためには、接触面圧を下げることが求められる。

特許文献１に記載の針状ころ軸受では、スキューの影響を低減することについては記載されているが、上記アキシアル荷重に対する対策については記載されておらず、針状ころのころ数も大幅に増加するため、取り扱い性に課題がある。

一方、スラスト針状ころ軸受では、軸受取り付け部が内部すきま以上に偏心すると、保持器がスラストレースで挟まれ、保持器が損傷する可能性がある。具体的に、図１３に示すように、回転部材１０１とケーシング１０２の中心同士が相対的に偏心し、且つ、回転部材１０１の平面部の傾斜が大きい場合、回転部材１０１の傾きにより第１スラストレース１０３が矢印Ａに示すように、内径側に押され、また、偏心により、第２スラストレース１０４が矢印Ｂに示すように、外径側に押され、保持器１１０が、第１スラストレース１０３と第２スラストレース１０４の間で挟まれる。
また、スラスト針状ころ軸受では、特許文献２に記載のように、内部すきまを大きくすることも可能であるが、製造が複雑になるという課題がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器の長手方向端部と対向する相手部材との接触面圧を低減することが可能な針状ころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 一対の円環部と、該一対の円環部を連結し、円周方向に所定の間隔で形成される複数の柱部と、を有する樹脂製の保持器と、
隣接する前記柱部と前記一対の円環部との間に形成される各ポケットにそれぞれ収容される複数の針状ころと、
を備える針状ころ軸受であって、
前記一対の円環部の少なくとも一方には、前記ポケットの貫通方向と同一方向に貫通する複数の肉抜き部が円周方向に所定の間隔で設けられており、
前記円環部は、前記複数の肉抜き部によって、前記円環部の長さ方向に離間する一対のリング部分、及び、前記一対のリング部分間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部を有することを特徴とする針状ころ軸受。
（２） 前記保持器は、前記複数の柱部が軸方向に沿って延びるように形成され、且つ、前記一対の円環部が前記複数の柱部の軸方向両端部をそれぞれ連結するラジアル針状ころ軸受用保持器であって、前記一対のリング部分が互いに近づくことにより、前記円環部が縮長可能であることを特徴とする（１）に記載の針状ころ軸受。
（３） 前記保持器は、前記複数の柱部が径方向に沿って延びるように形成され、且つ、前記一対の円環部が前記複数の柱部の径方向両端部をそれぞれ連結するスラスト針状ころ軸受用保持器であって、前記一対のリング部分が偏心可能であることを特徴とする（１）に記載の針状ころ軸受。

本発明の針状ころ軸受によれば、保持器の一対の円環部の少なくとも一方には、ポケットの貫通方向と同一方向に貫通する複数の肉抜き部が円周方向に所定の間隔で設けられており、円環部は、複数の肉抜き部によって、円環部の長さ方向に離間する一対のリング部分、及び、一対のリング部分間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部を有する。したがって、保持器と、該保持器の長手方向端部と対向する相手部材との長手方向における相対移動によって互いに接触した場合でも、保持器と相手部材との接触面圧を低減することができる。

即ち、ラジアル針状ころ軸受においては、針状ころがアキシアル荷重によって軸方向に移動した場合でも、円環部が縮長可能であるので、保持器とワッシャーとの接触面圧が低減され、保持器とワッシャーとの摺動トルクを低減することができる。
また、スラスト針状ころ軸受においては、偏心によってスラストレースによって保持器が挟まれたとしても、一対のリング部分が偏心可能であるので、保持器とスラストレースとの接触面圧が低減され、保持器の損傷を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るラジアル針状ころ軸受が適用されるプラネタリ機構の断面図である。 （ａ）は、図１の保持器を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の保持器を外周面側から見た要部拡大図である。 （ａ）は、第１実施形態の第１変形例の保持器を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の保持器を外周面側から見た要部拡大図である。 （ａ）は、第１実施形態の第２変形例の保持器を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の保持器を外周面側から見た要部拡大図である。 （ａ）は、第１実施形態の第３変形例の保持器を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の保持器を外周面側から見た要部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るスラスト針状ころ軸受の断面図である。 （ａ）は、図６の保持器を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の保持器の要部拡大図である。 図６の保持器の要部拡大斜視図である。 （ａ）は、第２実施形態の第１変形例の保持器を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の保持器の要部拡大図である。 （ａ）は、第２実施形態の第２変形例の保持器を示す要部拡大図、（ｂ）は、第２実施形態の第３変形例の保持器を示す要部拡大図である。 （ａ）は、第２実施形態の第４変形例の保持器を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の保持器の要部拡大図である。 図１１の保持器の要部拡大斜視図である。 スラスト針状ころ軸受の保持器の挟み込みを説明するための断面図である。

以下、本発明に係る針状ころ軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るラジアル針状ころ軸受について説明する。

図１に示すように、プラネタリ機構１に適用されるラジアル針状ころ軸受１０は、プラネタリシャフト（軌道輪）２とプラネタリギヤ（軌道輪）３との間に配置され、プラネタリギヤ３を回転自在に支持している。ラジアル針状ころ軸受１０は、複数の針状ころ１１と、樹脂製の保持器２０と、を有する。
プラネタリギヤ３とプラネタリキャリア４との間には、プラネタリシャフト２に挿通させた円盤状のワッシャー５、６が設けられている。

図２に示すように、保持器２０は、一対の円環部２１、２２と、該一対の円環部２１、２２を連結し、円周方向に所定の間隔で形成される複数の柱部２３と、を有する。保持器２０は、隣接する柱部２３と一対の円環部２１、２２との間に形成される各ポケット２４に複数の針状ころ１１をそれぞれ収容する。

即ち、ラジアル針状ころ軸受用の保持器２０では、複数の柱部２３が軸方向に沿って延びるように形成され、また、一対の円環部２１、２２が複数の柱部２３の軸方向両端部をそれぞれ連結する。

また、図２に示すように、一対の円環部２１、２２には、ポケット２４の貫通方向と同一方向、即ち、径方向に貫通する複数の肉抜き部２５が円周方向に所定の間隔で設けられている。図２（ｂ）に示すように、円環部２１、２２は、複数の肉抜き部２５によって、円環部２１、２２の長さ方向に離間する軸方向外側のリング部分２６と、軸方向内側（柱部側）のリング部分２７と、これら一対のリング部分２６、２７間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部２８と、を有し、円環部２１、２２の長さ、即ち、一対のリング部分２６、２７の距離が縮長可能となるように構成される。弾性変形部２８は、各リング部分２６、２７の円周方向位相が異なる位置から対向するリング部分２６、２７に向かって軸方向に延び、円周方向から見て互いにオーバーラップする軸方向延出部分２８ａ，２８ｂと、円周方向に対して傾斜しながら軸方向延出部分２８ａ，２８ｂの端部同士を繋ぐ傾斜部分２８ｃと、を有する。

このように構成されたラジアル針状ころ軸受１０では、針状ころ１１のスキューにより発生するアキシアル荷重によって、保持器２０が針状ころ１１とともに軸方向に移動し、保持器２０の円環部２１、２２が対向するワッシャー６と接触したとしても、円環部２１、２２は、弾性変形部２８が軸方向に指向するように弾性変形し、軸方向外側のリング部分２６が軸方向内側（柱部側）のリング部分２７に近づくことにより、円環部２１の長さが縮長する。したがって、保持器２０がワッシャー６と接触したとしても、保持器２０とワッシャー６との接触面圧が低減され、保持器２０とワッシャー６との摺動トルクを低減することができる。

なお、第１実施形態のラジアル針状ころ軸受１０において、保持器２０の円環部２１、２２は、円環部２１、２２の長さが縮長するように弾性変形可能であれば、上記形状に限定されるものでない。

例えば、図３に示す第１変形例の保持器１２０のように、各円環部１２１、１２２において、一対のリング部分２６、２７間を連結する弾性変形部１２８が、各リング部分２６、２７の円周方向同位相の位置から軸方向且つ円周方向に傾斜して延び、軸方向中間部において屈曲する、Ｖ字形状に形成されてもよい。これにより、一対の円環部１２１、１２２には、略Ｖ字形状の複数の肉抜き部１２５が形成される。

また、図４に示す第２変形例の保持器２２０のように、各円環部２２１，２２２において、複数の弾性変形部２２８は、一対のリング部分２６、２７の互いの円周方向位相が異なる位置を直線で繋ぐようにして、軸方向に対して傾斜して等間隔に形成されてもよい。これにより、一対の円環部２２１、２２２には、傾斜した複数の肉抜き部２２５が形成される。
また、図５に示す第３変形例の保持器３２０のように、各円環部３２１，３２２において、肉抜き部３２５及び弾性変形部３２８の円周方向ピッチや、弾性変形部３２８の傾斜角や弾性変形部３２８の本数等は、ばね機能の調整代に応じて任意に変更することができる。
また、第１実施形態において、肉抜き部２５、１２５、２２５、３２５は、一対の円環部２１、２２、１２１、１２２、２２１、２２２、３２１、３２２の両方に設けられているが、一対の円環部２１、２２、１２１、１２２、２２１、２２２、３２１、３２２のいずれか一方のみに設けられてもよい。

（第２実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態に係るスラスト針状ころ軸受について説明する。

図６に示すように、スラスト針状ころ軸受４０は、回転部材３１とケーシング３２との間に配置される。スラスト針状ころ軸受４０は、回転部材３１に固定される第１スラストレース（軌道輪）４１と、ケーシング３２に固定される第２スラストレース（軌道輪）４２と、第１スラストレース４１及び第２スラストレース４２間に配置される複数の針状ころ４３と、樹脂製の保持器５０と、を備える。

第１スラストレース４１は、環状の第１レース部４１ａと、第１レース部４１ａの外径側周縁から軸方向に折り曲げ形成された外径側円筒部４１ｂと、を有し、断面略Ｌの字形の環状に形成されている。第２スラストレース４２は、環状の第２レース部４２ａと、第２レース部４２ａの内径側周縁から軸方向に折り曲げ形成された内径側円筒部４２ｂと、を有し、断面略Ｌの字形の環状に形成されている。

そして、第１スラストレース４１の第１レース部４１ａと、第２スラストレース４２の第２レース部４２ａ間には、複数のころ４３が転動自在に当接し、スラスト針状ころ軸受４０に作用するスラスト荷重を支承している。

保持器５０は、内径側及び外径側円環部（一対の円環部）５１、５２と、内径側及び外径側円環部５１、５２を連結し、円周方向に所定の間隔で形成される複数の柱部５３と、を有する。保持器５０は、隣接する柱部５３と一対の内径側及び外径側円環部５１、５２との間に形成される各ポケット５４に複数の針状ころ４３をそれぞれ収容する。

即ち、スラスト針状ころ軸受用の保持器５０では、複数の柱部５３が径方向に沿って延びるように形成され、また、一対の内径側及び外径側円環部５１、５２が複数の柱部５３の径方向両端部をそれぞれ連結する。

また、図７及び図８に示すように、一対の内径側及び外径側円環部５１、５２には、ポケット５４の貫通方向と同一方向、即ち、軸方向に貫通する複数の肉抜き部５５ｉ、５５ｏが円周方向に所定の間隔で設けられている。内径側及び外径側円環部５１、５２は、複数の肉抜き部５５ｉ、５５ｏによって、内径側及び外径側円環部５１、５２の長さ方向、即ち、半径方向に離間する一対のリング部分５６ｉ、５６ｏ、５７ｉ、５７ｏ、及び、一対のリング部分５６ｉ、５７ｉ、５６ｏ、５７ｏ間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部５８ｉ、５８ｏを有するように構成される。

複数の弾性変形部５８ｉ、５８ｏは、一対のリング部分５６ｉ、５６ｏ、５７ｉ、５７ｏの互いの円周方向位相が異なる位置を直線で繋ぐようにして、径方向に対して傾斜して形成されている。

このように構成されたスラスト針状ころ軸受４０では、内部すきま以上に偏心し、スラストレース４１、４２によって保持器５０が半径方向から挟まれたとしても、内径側及び外径側円環部５１、５２は、弾性変形部５８ｉ、５８ｏが円周方向に指向するように弾性変形し、リング部分５６ｉ、５６ｏのうち、スラストレース４１、４２と接触した部分がリング部分５７ｉ、５７ｏに近づき、その円周方向反対側は、リング部分５７ｉ、５７ｏから離れることにより、内径側円環部５１と外径側円環部５２が偏心する。
したがって、軸受取り付け部が大きく偏心したとしても、保持器５０とスラストレース４１、４２との接触面圧が低減され、保持器５０の損傷を抑制することができる。

なお、第２実施形態のスラスト針状ころ軸受４０において、保持器５０の内径側及び外径側円環部５１、５２は、円環部５１、５２の長さが縮長可能となるように弾性変形可能であれば、上記形状に限定されるものでない。

例えば、上記実施形態では、肉抜き部５５ｉ、５５ｏ及び弾性変形部５８ｉ、５８ｏの傾斜方向は、内径側円環部５１及び外径側円環部５２において、半径方向に対してそれぞれ同じ方向に傾いている。しかしながら、図９に示す第１変形例の保持器１５０のように、肉抜き部１５５ｉ、１５５ｏ及び弾性変形部１５８ｉ、１５８ｏの傾斜方向は、内径側円環部１５１及び外径側円環部１５２において、半径方向に対して互いに異なる方向に傾いてもよい。

また、上記実施形態では、肉抜き部５５ｉ、５５ｏは、内径側円環部５１及び外径側円環部５２の両方に設けられている。しかしながら、図１０（ａ）に示す第２変形例の保持器２５０ａのように、肉抜き部５５ｉが内径側円環部５１のみに設けられ、外径側円環部２５２には肉抜き部が設けられない構成であってもよい。或いは、図１０（ｂ）に示す第３変形例の保持器２５０ｂのように、肉抜き部５５ｏが外径側円環部５２のみに設けられ、内径側円環部２５１には肉抜き部が設けられない構成であってもよい。

さらに、図１１及び図１２に示す第４変形例の保持器３５０のように、弾性変形部３５８ｉは、各リング部分５６ｉ、５７ｉの円周方向位相が異なる位置から対向するリング部分５６ｉ、５７ｉに向かって略径方向に延び、円周方向から見て互いにオーバーラップする径方向延出部分３５８ａ，３５８ｂと、円周方向に対して傾斜しながら径方向延出部分３５８ａ，３５８ｂの端部同士を繋ぐ傾斜部分３５８ｃと、を有するものであってもよい。なお、保持器３５０では、外径側円環部３５２には、肉抜き部が設けられていない。

また、本実施形態においても、肉抜き部５５ｉ、５５ｏ、１５５ｏ、３５５ｉ及び弾性変形部５８ｉ、５８ｏ、１５８ｏ、３５８ｉの円周方向ピッチや、弾性変形部５８ｉ、５８ｏ、１５８ｏ、３５８ｉの傾斜角や弾性変形部５８ｉ、５８ｏ、１５８ｏ、３５８ｉの本数等、ばね機能の調整代に応じて任意に変更することができる。例えば、肉抜き部５５ｉ、５５ｏ、１５５ｏ、３５５ｉの形状は、矩形、菱形、三角、丸など任意に形成することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ ラジアル針状ころ軸受（針状ころ軸受）
１１、４３ 針状ころ
２０、５０、１２０、１５０、２２０、２５０ａ、２５０ｂ、３２０、３５０ 保持器
２１、２２、１２１、１２２、１５１、１５２、２２１、２２２、２５１、２５２、３２１、３２２、３５１、３５２ 円環部
２３、５３ 柱部
２４、５４ ポケット
２５、５５ｉ、５５ｏ、１２５、１５５ｏ、２２５、３２５、３５５ｉ 肉抜き部
２６、２７、５６ｉ、５６ｏ、５７ｉ、５７ｏ リング部分
２８、５８ｉ、５８ｏ、１２８、１５８ｏ、２２８、３２８、３５８ｉ 弾性変形部
４０ スラスト針状ころ軸受（針状ころ軸受）
４１ 第１スラストレース
４２ 第２スラストレース
５１ 内径側円環部（円環部）
５２ 外径側円環部（円環部）

Claims (3)

1. 複数の針状ころと、
   一対の円環部と、該一対の円環部を連結し、円周方向に所定の間隔で形成される複数の柱部と、を有し、隣接する前記柱部と前記一対の円環部との間に形成される各ポケットに前記複数の針状ころをそれぞれ収容する樹脂製の保持器と、
   を備える針状ころ軸受であって、
   前記一対の円環部の少なくとも一方には、前記ポケットの貫通方向と同一方向に貫通する複数の肉抜き部が円周方向に所定の間隔で設けられており、
   前記円環部は、前記複数の肉抜き部によって、前記円環部の長さ方向に離間する一対のリング部分、及び、前記一対のリング部分間を連結する弾性変形可能な複数の弾性変形部を有することを特徴とする針状ころ軸受。
2. 前記保持器は、前記複数の柱部が軸方向に沿って延びるように形成され、且つ、前記一対の円環部が前記複数の柱部の軸方向両端部をそれぞれ連結するラジアル針状ころ軸受用保持器であって、前記一対のリング部分が互いに近づくことにより、前記円環部が縮長可能であることを特徴とする請求項１に記載の針状ころ軸受。
3. 前記保持器は、前記複数の柱部が径方向に沿って延びるように形成され、且つ、前記一対の円環部が前記複数の柱部の径方向両端部をそれぞれ連結するスラスト針状ころ軸受用保持器であって、前記一対のリング部分が偏心可能であることを特徴とする請求項１に記載の針状ころ軸受。

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