JP2018091398A - 軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッションに備わる回転軸の支持用途のような軸受運転条件の転がり軸受の運転中、潤滑油を転動体及び軌道に行き届き易くすることが可能な軸受用保持器を提供する。
【解決手段】軸受用保持器４の柱部８に対して周方向一方側に位置するポケット７に連通する油溝１０を当該柱部８の内周面に形成する。その油溝１０の深さは、周方向一方へポケット７に向かって次第に深くする。軸受運転中の軸受用保持器４の回転方向Ａは、周方向一方と反対の周方向他方である。軸受運転中に回転させられる軌道輪が内輪１である。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸受用保持器、及びこれを備える転がり軸受に関する。

転がり軸受に供給される潤滑油が少量かつ低粘度である過酷な潤滑条件下においては、潤滑性能の低下を軽減するための対策が取られる。例えば、近年、車両用のトランスミッションでは、燃費の向上を目的として潤滑油の撹拌抵抗を下げるため、オイルレベルの設定を必要最低限に下げることや、動粘度の低いオイルを選択する傾向にあり、軸受には過酷な潤滑環境下となる。それでも、油膜切れが起因となる焼き付き等の破損が無く、要求寿命を満足することができるように対策が求められている。

その対策として、特許文献１の軸受用保持器では、隣接するポケット間を仕切る柱部の内径や外径から径方向に凹んだ複数の細い油溝を周方向に平行に形成し、これら油溝によって潤滑油等の流体の流れを整流化することにより、攪拌抵抗の低減を図り、軸受回転トルクの低減及び発熱を抑えている。

特開２００３−２３２３６２号公報

一般に、トランスミッションの回転軸は、一方向に限って回転させられる。この回転軸を支持する転がり軸受は、図８に示すように、内輪１０１と、外輪１０２と、軸受用保持器１０３と、複数の転動体１０４とを備える。内輪１０１は、回転軸に取り付けられている。軸受運転中、内輪１０１と外輪１０２のうち、内輪１０１だけが回転させられる。その内輪１０１の回転方向は、回転軸の回転方向と同一方向に限られる。このような軸受運転条件の場合、内輪１０１の回転方向によって軸受用保持器１０３の回転方向が決まり、図８のようになる。すなわち、同図中に例示する矢線Ａを内輪１０１の回転方向と仮定したとき、軸受用保持器１０３も矢線Ａ方向に回転する。このとき、転動体１０４の自転方向は、図８中の矢線Ｂ方向となる。

特許文献１の軸受用保持器１０３では、ポケット１０５間の柱部１０６に形成された油溝１０７の径方向深さが一定なため、潤滑油が流れる方向は、図８中で油溝１０７内に矢線ｆで概念的に示すように、周方向に沿う方向となる。油溝１０７から周方向に流出した潤滑油は、ポケット１０５に収容された転動体１０４と直交する。局部的にみると、転動体１０４に直交した潤滑油が乱流化するので（図中矢線ｆからの分岐矢線を参照。）、過酷潤滑時にポケット１０５の内面と転動体１０４との間に潤滑油が積極的に介入し難く、内輪１０１、外輪１０２の軌道へ潤滑油が行き届き難くなり、やがて焼き付きや異常発熱を引き起こしてしまう恐れがある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、トランスミッションに備わる回転軸の支持用途のような軸受運転条件の転がり軸受の運転中、潤滑油を転動体及び軌道に行き届き易くすることが可能な軸受用保持器を提供することである。

上記の課題を達成するため、この発明は、周方向に隣接するポケット間を仕切る複数の柱部を備え、前記複数の柱部のうち少なくとも１つの柱部が、前記ポケットに連通して軸受運転中に潤滑油を前記ポケットへ導く油溝を有する軸受用保持器において、前記油溝が、前記柱部に対して周方向一方側に位置する前記ポケットに連通するように当該柱部の内周面に形成されると共に、前記ポケットに向かって次第に深くなっている構成を採用した。

上記構成によれば、軸受運転中に回転させられる軌道輪が内輪である転がり軸受に対し、軸受運転中の軸受用保持器の回転方向が周方向一方と反対の周方向他方となるように軸受用保持器を適用することができる。その軸受運転中に回転する軸受用保持器の油溝に対して、潤滑油が相対的に周方向一方側へ流れることになる。したがって、その油溝に入り込んだ潤滑油は、当該油溝に対して周方向一方側に位置するポケットへ導かれる。油溝が柱部の内周面に形成されているため、油溝における潤滑油の流れは、遠心力の影響により、径方向に深さをもった油溝の溝底面に沿う。その油溝の深さが周方向一方へポケットに向かって次第に深くなっているので、油溝において潤滑油の流れの向きを軸受用保持器の外径側へ変えつつ、潤滑油を当該油溝に対して周方向一方側のポケットまで導くことが可能である。このため、当該油溝から当該ポケットへ排出される潤滑油は、軸受用保持器の外径側へ排出され易くなり、ポケットに収容された転動体にスムーズに巻き込まれる。したがって、潤滑油の攪拌抵抗が低減され、局部的な乱流化が抑えられるので、転動体及び軌道に潤滑油が行き届き易くなる。結果的に、軸受回転トルクが低トルクになり、また、油膜形成能力が向上し、過酷潤滑環境下における焼き付きも防止される。

例えば、前記複数の柱部がそれぞれ前記油溝を有するようにしてもよい。

例えば、前記油溝が、ラジアル平面において（すなわち、周方向に沿った切断面において）円弧状、直線状又はＳ字状の流路になっていてもよい。

例えば、前記油溝が、アキシアル平面において（すなわち、軸方向に沿った切断面において）四角状、Ｖ字状又はＵ字状の流路になっていてもよい。

例えば、軸受用保持器が樹脂製の冠形保持器になっていてもよい。

この発明を転がり軸受として考えると、この発明に係る軸受用保持器を備え、軸受運転中の前記軸受用保持器の回転方向が、前記周方向一方と反対の周方向他方であり、軸受運転中に回転させられる軌道輪が、内輪である転がり軸受といえる。

この発明に係る転がり軸受は、トランスミッションに備わる回転軸を支持する用途に好適である。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、トランスミッションに備わる回転軸の支持用途のような軸受運転条件の転がり軸受の運転中、潤滑油を転動体及び軌道に行き届き易くすることが可能な軸受用保持器を提供することができる。

この発明の第一実施形態に係る転がり軸受を図３中のＩ−Ｉ線の切断面で示す部分断面図 この発明の第一実施形態に係る軸受用保持器の斜視図 この発明の第一実施形態に係る軸受用保持器の部分正面図 （ａ）は図１の油溝のアキシアル平面における流路形状を示す部分断面図、（ｂ）はその流路形状の変更例を示す部分断面図、（ｃ）はその流路形状の別の変更例を示す部分断面図 この発明の第二実施形態に係る軸受用保持器を図１と同じ切断面で示す部分断面図 この発明の第三実施形態に係る軸受用保持器を図１と同じ切断面で示す部分断面図 この発明に係る転がり軸受を備えるトランスミッションの一例を示す断面図 従来例の軸受用保持器を示す断面図

この発明の第一実施形態に係る軸受用保持器及び転がり軸受を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この転がり軸受５０は、内輪１と、外輪２と、複数の転動体３と、これら転動体３を保持する軸受用保持器４とを備える。

ここで、内輪１の中心軸と、外輪２の中心軸と、軸受用保持器４の中心軸Ｃとは、同軸に設定されている。以下、「軸方向」とは、軸受用保持器４の中心軸Ｃに沿った方向のことをいい、「径方向」とは、その中心軸Ｃに対して直角な方向のことをいい、「周方向」とは、その中心軸Ｃ周りの円周方向のことをいう。また、その中心軸Ｃに直交する仮想平面のことをラジアル平面といい、その中心軸Ｃを含む仮想平面のことをアキシアル平面という。

内輪１は、内側の軌道５を有する軌道輪になっている。外輪２は、外側の軌道６を有する軌道輪になっている。内輪１と外輪２は、ラジアル軸受用のものとなっている。同軸に配置された内輪１の外周と外輪２の内周との間は、環状の軸受内部空間になっている。

転動体３は、内側の軌道５と、外側の軌道６との間に介在する。転動体３として、玉が採用されている。

軸受用保持器４は、図１〜図３に示すように、周方向に所定間隔でポケット７が形成された環状の軸受部品になっている。ポケット７は、転動体３を収容する空間になっている。ポケット７は、軸受用保持器４の内径面と外径面間を貫通している。各ポケット７に一個の転動体３が収容されている。軸受用保持器４は、周方向に隣接するポケット７、７間を仕切る複数の柱部８と、複数の柱部８の軸方向一方側に連続すると共に周方向全周に亘って連続する環状部９とを有し、内側の軌道５と外側の軌道６間に介在する複数の転動体３間の周方向間隔を所定に保つ。

軸受用保持器４は、樹脂製の冠形保持器になっている。ここで、冠形保持器とは、弾性変形によって複数の転動体３と軸受用保持器４とを組み合わせることが可能な形の片持ちの柱部８をもった軸受用保持器のことをいう。樹脂製の冠形保持器は、鋼製のものに比して、形状設計の自由度が大きく、低トルク（低摩擦、低摩耗）化、軽量化を実現可能である。このため、軸受回転トルクの低トルク性が重視される玉軸受の場合、樹脂製の冠形保持器を利用することが好ましい。

軸受用保持器４の全体を形成する樹脂として、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＡ９Ｔ等）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、又はポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＳＳ）が挙げられる。

軸受用保持器４は、転動体案内方式のものとなっている。ここで、転動体案内方式とは、軸受用保持器４が転動体３によって径方向に案内されることをいう。ポケット７を規定する対の柱部８及び環状部９の内面部分は、転動体３の玉径よりも若干大きい単一球面に沿った形態のものを例示したが、他の内面形状に変更してもよい。

軸受用保持器４の各柱部８は、ポケット７に連通する油溝１０を有する。油溝１０は、潤滑油をポケット７に導く溝からなる。油溝１０は、柱部８の内周面に形成されている。柱部８の内周面は、柱部８の表面のうち、軸受用保持器４の内側で径方向に露出する表面部分のことをいう。柱部８の内周面のうち、油溝１０以外の部分は、軸受用保持器４の内径寸法を規定する円弧面状部となっている。このため、油溝１０の深さは、軸受用保持器４の内径からの深さに相当している。油溝１０の溝幅は、油溝１０の周方向全長に亘って一定になっている。油溝１０の溝幅中央は、ポケット７の軸方向の中心を含むラジアル平面上に設定されている。

油溝１０は、アキシアル平面において四角状の流路になっている。ここで、四角状の流路とは、図４（ａ）に示すように、油溝１０に交差する任意のアキシアル平面において、軸方向に沿った溝底面１０ａと、ラジアル平面に沿った一対の溝側面１０ｂ、１０ｂとで形成された溝のことをいう。

油溝１０は、アキシアル平面においてＶ字状の流路になっていてもよい。ここで、Ｖ字状の流路とは、図４（ｂ）に示すように、油溝１０に交差する任意のアキシアル平面において、溝底で交差する傾斜直線を成す一対の溝底面１０ｃ、１０ｃによって形成され、その溝底から深さが浅くなるに連れて次第に溝幅が大きくなっている溝のことをいう。また、油溝１０は、アキシアル平面においてＵ字状の流路になっていてもよい。ここで、Ｕ字状の流路とは、図４（ｃ）に示すように、油溝１０に交差する任意のアキシアル平面において、凹円弧面状の溝底面１０ｄと、ラジアル平面に沿った一対の溝側面１０ｅ、１０ｅによって形成されている溝のことをいう。油溝１０を前述のようなＶ字状又はＵ字状の流路にすると、潤滑油が油溝１０を速く流れ易くなるため、油溝１０に異物が滞留しにくくなり、潤滑油の排出もスムーズに行われ易くなる。

油溝１０は、図１〜図３に示すように、周方向に隣接するポケット７、７間に亘って連通している。油溝１０は、図１、図２に示すように、周方向一方へポケット７に向かって次第に深くなっている。図１例では、油溝１０が、ラジアル平面において円弧状の溝底面１０ａを有する流路になっている。油溝１０は、当該柱部８に対して周方向一方側に位置するポケット７に連通すればよく、当該柱部８に対して周方向一方と反対の周方向他方側に位置するポケット７に連通している必要はない。

図１中に軸受運転中に回転させられる軌道輪の回転方向、軸受用保持器４の回転方向をそれぞれ矢線Ａで示し、軸受運転中の転動体３の自転方向を矢線Ｂで示す。図１中に示すように、この転がり軸受において、軸受運転中に回転させられる軌道輪は、内輪１である。その内輪１の回転方向は、前述の周方向一方と反対の周方向他方であり、図中時計回りの方向に設定されている。軸受運転中、転動体３の公転方向及び軸受用保持器４の回転方向は内輪１と同じになるが、転動体３の自転方向Ｂは内輪１の回転方向とは逆に図中反時計回りの方向となる。

図１に示す転がり軸受の運転中、軸受用保持器４の柱部８の内周面に形成された油溝１０には、潤滑油が入り込む（図１中に潤滑油の流れを矢線で概念的に示す。）。軸受運転中に回転する軸受用保持器４の油溝１０に対して、油溝１０に入り込んだ潤滑油が相対的に周方向一方側（矢線Ａ方向と反対側）へ流れることになり、ここで潤滑油の流れが整流化される。油溝１０に入り込んだ潤滑油は、やがて、当該油溝１０に対して周方向一方側に位置するポケット７へ導かれる。油溝１０が柱部８の内周面に形成されているため、油溝１０における潤滑油の流れは、遠心力の影響により、径方向に深さをもった油溝１０の溝底面１０ａに沿う傾向をもつ。油溝１０の深さが周方向一方（矢線Ａ方向と反対の方）へポケット７に向かって次第に深くなっているので、油溝１０において潤滑油の流れの向きを軸受用保持器４の外径側へ変えつつ、潤滑油を当該柱部８に対して周方向一方側のポケット７まで導くことが可能である。このため、油溝１０から当該油溝１０に対して周方向一方側のポケット７へ排出される潤滑油は、軸受用保持器４の外径側へ排出され易くなり、自転方向Ｂに自転する転動体３にスムーズに巻き込まれる。したがって、潤滑油の攪拌抵抗が低減され、局部的な乱流化が抑えられるので、転動体３及び軌道５、６に潤滑油が行き届き易くなる。結果的に、軸受回転トルクが低トルクになり、また、油膜形成能力が向上し、過酷潤滑環境下における焼き付きも防止される。

このように、軸受用保持器４は、トランスミッションに備わる回転軸の支持用途のような軸受運転条件、すなわち軸受運転中の軸受用保持器４の回転方向が周方向一方と反対の周方向他方（矢線Ａ方向）であり、かつ軸受運転中に回転させられる軌道輪が内輪１である転がり軸受の運転中、潤滑油を転動体３及び軌道５、６に行き届き易くすることができる。

なお、第一実施形態では、軸受運転中の軸受用保持器４の回転方向が矢線Ａ方向（図１中時計回り方向）に設定された転がり軸受の場合を示したが、軸受用保持器の回転方向が図１中反時計回り方向に設定された転がり軸受の場合は、油溝を図１中時計回り方向へポケット７に向かって次第に深くなっている流路に変更すればよいだけのことであり、その詳細説明を省略する。

また、第一実施形態では、各柱部８に一本の油溝１０を形成したが、各柱部８に複数本の油溝１０を形成してもよい。

また、第一実施形態では、冠形の樹脂製の軸受用保持器４を例示したが、かご形の軸受用保持器や、金属製の軸受用保持器に変更してもよい。

また、第一実施形態では、転動体３として玉を例示したが、転動体をころに変更してもよい。

また、第一実施形態のように、各柱部８に油溝１０を形成することにより、全ての転動体３について攪拌抵抗を抑えることが好ましいが、所望の低トルク性や潤滑性を確保できるのであれば、軸受用保持器の全ての柱部に油溝を形成する必要はなく、少なくとも１つの柱部が油溝を有していてもよい。

また、油溝１０は円弧状の溝底面１０ａを有するものを例示したが、油溝は潤滑油流入側が浅く、潤滑油流出側が深くあれば良く、潤滑油の流れ方を考慮して、円弧状、直線状、Ｓ字状の溝底面を使い分けてもよい。その一例としての第二実施形態を図５に基づいて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

図５に示す軸受用保持器２０の柱部２１に形成された油溝２２は、ラジアル平面において直線状の溝底面２２ａを有する流路になっている。ここで、溝底面２２ａとは、油溝２２の表面部分のうち、最も深い溝底を含み、かつ径方向に深さをもって露出する領域のことをいう。また、直線状とは、溝底面２２ａに交差する任意のラジアル平面において、一直線状のことをいう。

別の油溝の変更例としての第三実施形態を図６に基づいて説明する。
図６に示す軸受用保持器３０の柱部３１に形成された油溝３２は、ラジアル平面においてＳ字状の溝底面３２ａを有する流路になっている。ここで、Ｓ字状とは、溝底面３２ａに交差する任意のラジアル平面において、溝底面３２ａに対して軸受用保持器３０の内径側に曲率中心をもった第一の曲線状領域と、溝底面３２ａに対して軸受用保持器３０の外径側に曲率中心をもった第二の曲線状領域とが連続していることをいう。

上述の第一〜第三実施形態のいずれかに係る転がり軸受によって車用のトランスミッションに備わる回転軸を支持する構成の一例を図７に示す。

図７に示すトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転軸（例えば入力軸Ｓ１および出力軸Ｓ２）を回転可能に支持する転がり軸受Ｂとして、上述の第一〜第三実施形態のいずれかに係る転がり軸受を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸Ｓ１と、入力軸Ｓ１と平行に設けられた出力軸Ｓ２と、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に回転を伝達する複数のギア列Ｇ１〜Ｇ４と、各ギア列Ｇ１〜Ｇ４と入力軸Ｓ１または出力軸Ｓ２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有する。トランスミッションは、クラッチを選択的に係合させることで使用するギア列Ｇ１〜Ｇ４を切り替え、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸Ｓ２の回転は出力ギアＧ５に出力され、その出力ギアＧ５の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２は、それぞれ転がり軸受Ｂで回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギアの回転に伴う潤滑油のはね掛けにより、又はハウジングＨの内部に設けられたノズル（図示省略）からの潤滑油の噴射により、はね掛け又は噴射された潤滑油が各転がり軸受Ｂの側面にかかるようになっている。

例えば、入力軸Ｓ１は、エンジンからの駆動力を伝達する回転軸なので、一方向にのみ回転する。その回転方向は、図１中の矢線Ａ方向に一致している。図７に示す入力軸Ｓ１が回転する転がり軸受Ｂの運転時、転がり軸受Ｂの内部に存在する潤滑油の一部が上述のように軸受用保持器の油溝を相対的に流れて整流化されると共に、転動体によってスムーズに巻き込まれるため、攪拌抵抗が低減され、ひいては、転がり軸受Ｂの回転トルクの低減及び発熱の抑制を図ることができる。特に、トランスミッションにおいて、自動車の燃費向上を目的とした条件（例えば、動粘度の低いオイルを用いる等）が設定された場合でも、転がり軸受Ｂの焼き付き及び異常発熱の抑制を図ることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 内輪
２ 外輪
３ 転動体
４、２０、３０ 軸受用保持器
５ 内側の軌道
６ 外側の軌道
７ ポケット
８、２１、３１ 柱部
１０、２２、３２ 油溝
１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、２２ａ、３２ａ 溝底面
５０、Ｂ 転がり軸受
Ｓ１ 入力軸（回転軸）

Claims (7)

1. 周方向に隣接するポケット間を仕切る複数の柱部を備え、
   前記複数の柱部のうち少なくとも１つの柱部が、前記ポケットに連通して軸受運転中に潤滑油を前記ポケットへ導く油溝を有する軸受用保持器において、
   前記油溝が、前記柱部に対して周方向一方側に位置する前記ポケットに連通するように当該柱部の内周面に形成されると共に、前記ポケットに向かって次第に深くなっていることを特徴とする軸受用保持器。
2. 前記複数の柱部が、それぞれ前記油溝を有する請求項１に記載の軸受用保持器。
3. 前記油溝が、ラジアル平面において円弧状、直線状又はＳ字状の溝底面を有する流路になっている請求項１又は２に記載の軸受用保持器。
4. 前記油溝が、アキシアル平面において四角状、Ｖ字状又はＵ字状の流路になっている請求項１から３のいずれか１項に記載の軸受用保持器。
5. 樹脂製の冠形保持器になっている請求項１から４のいずれか１項に記載の軸受用保持器。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の軸受用保持器を備え、
   軸受運転中の前記軸受用保持器の回転方向は、前記周方向一方と反対の周方向他方であり、
   軸受運転中に回転させられる軌道輪が、内輪である転がり軸受。
7. トランスミッションに備わる回転軸を支持する請求項６に記載の転がり軸受。

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