JP2019039550A - 針状ころおよび保持器付き針状ころ - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の傾きが小さい場合でも、接触面圧が過大とならず、軸受の傾きが大きい場合でもエッジロードが発生しにくく長寿命化を図ることができる針状ころおよび保持器付き針状ころを提供する。
【解決手段】中央領域に直径が一定の円筒面部と前記円筒面部の両側に一対の傾斜面部とを有し、対数関数で近似される形状の対数クラウニング形状であるクラウニングころの針状ころである。軸線方向断面におけるクラウニングの輪郭線が、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれかの母線をｙ軸とし、母線直交方向にｚ軸をとった、ｙ−ｚ座標系を用いて数１で表される。円筒面部の軸方向長さをころ全長の４０〜７０％とした。
【数１】

【選択図】図１

Description

本発明は、針状ころおよび保持器付き針状ころに関する。

転動体としてころを用いたころ軸受は、ころの形状に応じて、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受等に分けられる。針状ころ軸受の一種である保持器付き針状ころは、複数の針状ころと保持器とからなり、保持器は、軸方向に離間した一対の環状部と、軸方向に延在して環状部同士を連結する複数の柱部とを有するものである。そして、保持器のうち周方向に沿って隣り合う柱部間に形成されるポケットに針状ころが保持される。また、針状ころは、相手部材とのエッジロード（ころと軌道面が接触するとき、接触領域の端部に発生する過大な圧力）を回避するために、中央領域に直径が一定の円筒面部と、この円筒面部の両側に設けられる傾斜面部とを有するクラウニングころを用いる場合がある。

従来には、クラウニングころにおいて、クラウニング形状を対数クラウニングの形状に近づけることを特徴とするころ軸受がある（特許文献１）。このように、対数クラウニングの形状に近づけることによって、転動体としての転がり接触の機能（高耐荷重性）と加工性とを同時に高めることができるというものである。

また、特許文献２には、ころ軸受に関して、対数クラウニングの設計方法が記載されている。この設計にて、内輪又は外輪ところの接触圧力が略一様で、かつ、エッジロードが発生しなくなるような最適なクラウニング形状に設計できるというものである。

特許文献３に、直径が一定の円柱部と、この円柱部の両側に設けられる傾斜部とを有するクラウニングころについての記載がある。この場合、ころ端面から円柱部と傾斜部との境界部位までの長さと、ポケットの壁面から案内面までの長さとの関係を規定している。このように規定することによって、円柱部と傾斜部との境界部分が案内面に接触しないように、傾斜部の長さを調整することにより、長寿命の保持器付きころを得るものである。

特許文献４には、希薄潤滑下における、ころ転動面の油膜切れを防止するクラウングころを備えた円筒ころ軸受についての記載がある。この場合、ころ転動面に形成された潤滑膜の膜厚比を３以下とし、クラウニングの輪郭線が対数関数で表されるようにしている。

特開２０１２−１０７７０２号公報 特許第４４２９８４２号公報 特開２００８−２１５４７５号公報 特開２００９−１９７９０４号公報

特許文献１に記載のころ軸受では、ころは、直線部（平坦部、円筒部）と傾斜部とを有するクラウニングころであるが、この直線部の軸方向長さに規定がない。直線部が短いと、軸受の傾きが小さい場合、接触面圧が大きくなる。他方、直線部が長いと、軸受の傾きが大きい場合、エッジロードが発生しやすくなる。また、特許文献２および特許文献３においても、直線部の長さの規定がない。

これらに対して、特許文献４では、直線部の軸方向長さを、ころ全長（ころ軸方向長さ）の１／２以上とすることが記載されている。しかしながら、直線部の軸方向長さの下限値が記載されているにすぎず、上限値についての記載はない。

特にころ径に対してころ長さが長い場合が多い針状ころ軸受の場合は、軸受の傾きが接触面圧に影響を大きく与えるため、クラウニング形状とともに、直線部の長さを規定することが重要である。クラウニングの形状が対数形状である場合、クラウニングの始まりはドロップ量が小さく、端部に近づくにつれドロップ量が格段に増大していくという特徴がある。従って直線部が短すぎる、すなわちクラウニング長さが長すぎると、端部に近い側はドロップ量が大きくなるため、加工に時間を要し、高価になってしまう。逆に直線部が長すぎる、すなわちクラウニング長さが短すぎるとドロップ量が小さいために、軸受が傾いた場合、エッジロードが発生しやすくなる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、接触面圧の過大を抑えつつ、エッジロードの発生を防止する好適な針状ころおよび保持器付き針状ころを提供するものである。

本発明の針状ころは、中央領域に直径が一定の円筒面部と前記円筒面部の両側に一対の傾斜面部とを有し、対数関数で近似される形状の対数クラウニング形状であるクラウニングころの針状ころであって、軸線方向断面におけるクラウニングの輪郭線が、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれかの母線をｙ軸とし、母線直交方向にｚ軸をとった、ｙ−ｚ座標系を用いて数１で表され、かつ、前記円筒面部の軸方向長さをころ全長の４０〜７０％としたことを特徴とする針状ころ

但し、数１において、Ａは次の数２で表され、ａは、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれの母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さである。

本発明の針状ころは、軸受の傾きが小さい場合でも、接触面圧が過大とならず、軸受の傾きが大きい場合でもエッジロードが発生しにくいものとなる。

本発明の保持器付き針状ころは、複数の針状ころと保持器とからなり、前記保持器は、軸方向に離間した一対の環状部と、軸方向に延在して前記環状部同士を連結する複数の柱部とを有する保持器付き針状ころにおいて、針状ころを前記針状ころを用い、前記保持器は、その軸方向の両端部にころピッチ円径よりも外径側に設けられる外径側ころ止めと、軸方向の中央部にころピッチ円径よりも内径側に設けられる内径側ころ止めとを有し、前記外径側ころ止めと前記内径側ころ止めとは軸方向に重ならないように配設し、前記円筒面部と前記傾斜面部との境界部位が、前記外径側ころ止め及び前記内径側ころ止めと軸方向位置で重ならないように配置したものである。

本発明の保持器付き針状ころによれば、軸受の傾きが小さい場合でも、接触面圧が過大とならず、軸受の傾きが大きい場合でもエッジロードが発生しにくいものとなる。しかも、保持器は、外径側ころ止めと内径側ころ止めとを有するので、針状ころの脱落を有効に防止できる。また、ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位が、外径側ころ止め及び内径側ころ止めと軸方向位置で重ならないように配置したので、軸受が傾いた場合、接触応力が最大となるクラウニング開始点付近（筒面部と傾斜面部との境界部位付近）での油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命化を図ることができる。

複数の針状ころと保持器とからなる保持器付き針状ころにおいて、針状ころを前記針状ころを用い、前記保持器は、外径案内面が外輪軌道面と接触する外輪案内型保持器であり、外径案内面と、前記円筒面部と前記傾斜面部との境界部位とが、軸方向位置で重ならないように配置したものであってもよい。このように設定することによっても、軸受が傾いた場合、接触応力が最大となるクラウニング開始点付近（筒面部と傾斜面部との境界部位付近）での油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命化を図ることができる。

また、前記ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位が保持器と非接触となるように設定するのが好ましい。このように設定することによって、クラウニング開始点の油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命化を図ることができる。また、クラウニング部（傾斜面部）の真円度を過度に小さくする必要がなく、クラウニング開始点の摩耗等を防ぐことができる。ころのクラウニング（傾斜面部）の真円度を、例えば、０．６〜２．０μｍ程度に設定すればよい。

ところで、保持器案内形式としては、高速運動下での保持器運動の安全性の面からころ案内よりも軌道輪案内が望ましく、さらには、遠心力による潤滑油挙動の観点から内輪案内よりも外輪案内が好ましい。

本発明では、接触面圧の過大を抑えつつ、エッジロードの発生を防止する好適な針状ころおよび保持器付き針状ころを提供することができる。

本発明の保持器付き針状ころの断面図である。 図１に示す保持器付き針状ころの保持器の要部拡大断面図である。 保持器のポケットの拡大図である。 本発明の保持器付き針状ころの側面図である。 図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。 保持器の他の実施形態の要部拡大断面図である。 遊星歯車機構の簡略図である。 遊星歯車機構の支持構造の断面図である。 自動車用トランスミッションの要部断面図である。 本発明の別の保持器付き針状ころの断面図である。 図１０に示す保持器付き針状ころの保持器の要部拡大断面図である。 図１０に示す保持器のポケットの拡大図である。 図１１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１に保持器付き針状ころ３０を示し、この保持器付き針状ころ３０は、複数の針状ころ１を保持器２に組み付けて構成される。なお、以下の説明において、保持器付き針状ころ３０の中心軸に沿う方向を「軸方向」、当該中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。

図１〜図３に示すように、保持器２は、軸方向に離間した円環状の一対の環状部３，３と、軸方向に延在して環状部３，３同士を連結する複数の柱部４とを有するものである。そして、周方向に沿って隣り合う柱部４，４間に、複数のポケット５が形成され、当該ポケット５の内部に針状ころ１が配置される。保持器２は、その断面形状が略Ｍ字形であることから、本実施形態の保持器２はＭ型保持器と呼ばれる。Ｍ型保持器２は、環状部３に内向きフランジ３ａを有するものである。内向きフランジ３ａは、柱部４の軸方向端部から径方向内側に延びている。

柱部４は、一対の外径部４ａ，４ａと、内径部４ｂと、傾斜部４ｃとを含んでいる。外径部４ａは、一対の環状部３の外径側端部から軸方向内方へ延びる。内径部４ｂは一対の環状部３、３の間であって、外径部４ａよりも内径側に配設される。傾斜部４ｃは、外径部４ａと内径部４ｂとを連結しており、傾斜して延びている。

図２及び５に示すように、外径部４ａに外径側抜け止め（以下、外径側ころ止めとも呼ぶ）６が形成され、内径部４ｂに内径側抜け止め（以下、内径側ころ止めとも呼ぶ）７が形成されている。外径側抜け止め６は、内径側から外径側に向かってポケット５内部へ突出する内径側テーパ部６ａと、外径側から内径側に向かってポケット５内部へ突出する外径側テーパ部６ｂとを有する。また、内径側抜け止め７は、外径側から内径側に向かってポケット５内部へ突出する外径側テーパ部７ａと、外径側テーパ部７ａの内径端から径方向内方に延びる端面部７ｂとを有する。ポケット５内に配置された針状ころ１は、内径側テーパ部６ａ及び外径側テーパ部７ａにて受けられる。なお、保持器２に対する針状ころ１の動き量が確保できれば、内径側テーパ部６ａ、外径側テーパ部７ａは設けなくてもよい。

また、針状ころ１は、図４に示すように、中央領域に直径が一定の円筒面部１０と、円筒面部１０の両側に設けられた傾斜面部（以下、クラウニング部とも呼ぶ）１１とを有するクラウニングころである。

一般には、ころ軸受は、転動体としてのころと軌道面とが線接触しているために負荷容量が高いという利点を有する。その一方で、ころと軌道面の有効接触部の端部でエッジロードと呼ばれる面圧集中が発生し易く、これが過大になると軸受寿命の低下に注意が必要である。エッジロードの発生を回避するため、ころ軸受の設計に際しては、ころの外周面（転動面）、外輪軌道面、あるいは内輪軌道面の少なくとも一つに母線形状が非直線状となるクラウニングを形成するのが一般的である。エッジロードを抑えて接触面圧を一様にするクラウニングとして、クラウニングの母線形状を対数曲線で表すようにするのが好ましい。このため、本実施形態に係る保持器付き針状ころ３０の針状ころ１は、例えば、対数関数で近似される形状の対数クラウニング形状である。

ここで、針状ころ１に施された対数クラウニングについて説明する。針状ころ１のクラウニング部１１の母線は、次式（数３）で表される対数クラウニングの対数曲線に基づいて求められる。この対数クラウニング式は、本出願人の特許第４４２９８４２号公報に記載されているものを引用した。この場合、ころ軸受の軸線方向断面におけるクラウニングの輪郭線を、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれかの母線をｙ軸とし、母線直交方向にｚ軸をとった、ｙ−ｚ座標系を用いて数３で表わした。

数３において、Ａは次の数４で表され、ａは、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれの母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さである。

上記の対数クラウニング式中の設計パラメータＫ₁、Ｋ₂およびｚ_mが設計の対象となる。対数クラウニングの数理的最適化手法について説明する。設計パラメータＫ₂を定めた上で、対数クラウニングを表す関数式中のＫ₁、ｚ_mを適切に選択することによって、最適な対数クラウニングを設計することができる。クラウニングは、一般的に接触部の面圧もしくは応力の最大値を低下させるように設計する。ここでは、転動疲労寿命は、Ｍｉｓｅｓの降伏条件に従って発生すると考え、Ｍｉｓｅｓの相当応力の最大値を最小にするようにＫ₁、ｚ_mを選択する。Ｋ₁、ｚ_mは適当な数理的最適化手法を用いて選択することが可能である。数理的最適化手法のアルゴリズムには種々のものが提案されているが、その一つである直接探索法は、関数の微係数を使用せずに最適化を実行することが可能であり、目的関数と変数が数式によって直接的に表現できない場合に有用である。ここでは、直接探索法の一つであるＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ法を用いてＫ₁、ｚ_mを求める。

本実施形態における針状ころ１のクラウニング部１１，１１の形状は、上記の数式によって求められた対数曲線クラウニングとした。このように設定することによって、この保持器付き針状ころ３０が装着される軸に傾き等がある場合でも接触面圧を小さく抑えることができ、長寿命化を図ることができる。ただし、対数形状は、上記の数式に限られるものではなく、他の対数クラウニング式を用いて対数曲線を求めてもよい。

針状ころ１のクラウニング部１１は、機械加工、バレル加工によって、クラウニング加工される。ここで、バレル加工は、針状ころと研磨材とを桶に入れて、当該針状ころの両端にクラウニング部を形成する工程である。針状ころ１のクラウニング部１１をバレル加工にてクラウニング加工する場合は、円筒面部１０の外周面（円筒面部１０のうち径方向最外端）からドロップ量が、例えば、０．５μｍの位置を境界部位１２とすることが好ましい。なお、バレル加工によって、クラウニング部を形成する場合、加工上、針状ころ１の直線部（円筒面部１０）も微量にドロップすることになって、直線部の定義が難しくなる。このため、針状ころ１の最外径部から０．５μｍドロップした位置をクラウニング開始点（円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位）と定義するのが好ましい。

ところで、図１に示すように、保持器２では、その外径側抜け止め６がころピッチ円径ＰＣＤよりも外径側に配設され、その内径側抜け止め７がピッチ円径ＰＣＤよりも内径側に配設されている。これによって、外径側抜け止め６と内径側抜け止め７とが軸方向に重ならないように設定している。すなわち、外径側抜け止め６は、内径側抜け止め７に対して、軸方向外側にオフセットしている。

また、図１に示すように、保持器２のポケット５に針状ころ１が配設された状態では、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２が、外径部４ａと内径部４ｂとを連結する傾斜部４ｃに対応することになる。このため、この針状ころ１の境界部位１２は、外径側抜け止め６および内径側抜け止め７と軸方向で重ならない状態となっている。すなわち、境界部位１２は、外径側抜け止め６および内径側抜け止め７それぞれに対して、オフセットしている。

図３に示すように、外径部４ａと内径部４ｂとを連結する傾斜部４ｃが、外径側抜け止め６と内径側抜け止め７とを接続する接続部８を構成し、この接続部８には、針状ころ１の外周面との干渉を避けるためのぬすみが形成されている。具体的には、傾斜部４ｃに、略不等辺三角形状の切欠部９が設けられる。針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２を、保持器２の外径側ころ止め６と内径側ころ止め７との間、すなわち、接続部８に対応する位置に配置されるように設定し、また、境界部位１２が接続部８と接触しないように設定している。

ところで、図２に示す保持器付き針状ころ３０の保持器２は、前記したように、Ｍ型保持器と呼ばれるものであったが、図６に示すように、Ｖ型保持器と呼ばれるものであってもよい。図２に示すＭ型保持器は、環状部３の外端に内向きフランジ３ａを有するものであるのに対して、図６に示すようにＶ型保持器と呼ばれるものは、このようなフランジを有さないものである。

針状ころ１は、図４に示すように、中央領域の円筒面部１０の軸方向長さＬ１を、針状ころ１の全長（ころ軸方向長さ）Ｌの４０〜７０％としている。針状ころ１のクラウニングの形状が対数形状である場合、クラウニングの始まりはドロップ量が小さく、端部に近づくにつれドロップ量が格段に増大していくという特徴がある。従って直線部（円筒面部）１０が短すぎる、すなわちクラウニング長さが長すぎると、端部に近い側はドロップ量が大きくなる。このため、加工に時間を要し、高価になる。逆に直線部（円筒面部）１０が長すぎる、すなわちクラウニング長さが短すぎるとドロップ量が小さくなる。このため、軸受が傾いた場合、エッジロードが発生しやすくなる。なお、ここで、ドロップ量とは、クラウニングによって生じた径方向の減少量のことである。

そこで、中央領域の円筒面部１０の軸方向長さＬ１を、針状ころ１の全長（ころ軸方向長さ）Ｌの４０〜７０％とすることによって、軸受の傾きが小さい場合でも接触面圧が過大にならず、軸受の傾きが大きい場合でもエッジロードが発生しにくくなる。

すなわち、次の表１に示すように、直線部（円筒面部）１０のストレート長さが、４０％未満では、軸受の傾きが小さい場合では、接触面圧が過大にならないが、軸受の傾きが大きい場合では、エッジロードが発生しやすくなる。また、直線部（円筒面部）１０のストレート長さが、７０％を超えれば、軸受の傾きが大きい場合では、接触面圧が過大にならないが、軸受の傾きが小さい場合では、接触面圧が過大になる傾向にある。

ところで、保持器付き針状ころ軸受３０では、負荷容量を大きくするために（できるだけころ長さを長く、ころ本数を多くするために）、保持器２として溶接保持器が採用されている。溶接保持器の製造工程は、大略次のとおりである。
（ａ）素材として、成形性の良好なＳＰＣ等の冷間圧延鋼板をスリッター等で所定幅にせん断した帯状鋼材を使用する。
（ｂ）帯状鋼材にプレス加工を施して保持器の基本断面形状（Ｍ字形状またはＶ字形状）を形成する。
（ｃ）帯状鋼材の長さ方向に所定ピッチでポケットを打ち抜き形成する。その後、両端に溶接代を考慮して所定の長さに帯状鋼材を切断する。
（ｄ）帯状鋼材を環状に曲げる。
（ｅ）両端部を突き合わせ溶接する。
その後は、軟窒化処理あるいは浸炭焼入れ等の熱処理を施し、溶接によって生じたひずみを除去するとともに、保持器の表面に硬化層を形成する。

このように製造される溶接保持器は、環状に曲げるために、薄板の帯状鋼材が用いられている。このため、隣り合うポケット間にて形成される柱部となる打ち抜き残部の幅寸法を比較的小さくすることが可能であるとともに、ころ長さに対応するポケットの長さ寸法を比較的大きくすることが可能である。従って、溶接保持器を用いれば、ころ長さを長く、ころ本数を多くすることができる。また、保持器２を溶接保持器とすることで、ポケット５が内径側から外径側に向かって放射状に広がることになり、ポケット５の接続部に針状ころ１が接触するのを有効に防止できる。

また、実施形態における保持器では、外径側ころ止め６と内径側ころ止め７とは軸方向に重ならないように配設し、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２が、外径側ころ止め６及び内径側ころ止め７と軸方向位置で重ならないように配置したものである。このため、軸受が傾いた場合に接触応力が最大となるクラウニング開始点（円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２）付近の油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命となる。

針状ころ１のクラウニング開始点（円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２）は保持器２と接触しないようにした。こうすることでクラウニング開始点の油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命となる。

針状ころ１のクラウニング開始点（円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２）を保持器２に接触しないようにすることで、クラウニング部（傾斜面部１１）の真円度を過度に小さくする必要はなく、当該開始点（円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２）の摩耗等を防ぐことができる。具体的には針状ころ１のクラウニング部（傾斜面部１１）の真円度を０．６〜２．０μｍとすれば良い。

また、針状ころ１のクラウニング形状は対数形状を用いることで、軸の傾き等がある場合でも接触面圧を小さく抑えることができ、より長寿命になる。

本実施形態の保持器付き針状ころ３０は、例えば、図７に示すような遊星歯車機構Ｓを支持する支持構造に用いることができる。遊星歯車機構Ｓは、内歯歯車（リングギヤ）１５と、この内歯歯車１５の中心に配設された太陽歯車（サンギヤ）１６と、内歯歯車１５と太陽歯車１６とに噛合う複数の遊星歯車（ピニオン）１７とを備える。

すなわち、大きな内歯歯車１５の中心に太陽歯車１６が位置し、内歯歯車１５と太陽歯車１６との間に複数の遊星歯車１７が介在している。また、各遊星歯車１７は、図８に示すように、キャリア１８のピニオン軸１８ａに回転自在に支持されている。

この場合、ピニオン軸１８ａと遊星歯車１７との間に保持器付き針状ころ３０が配置され、当該保持器付き針状ころ３０が遊星歯車１７をピニオン軸１８ａ上に回転自在に支持することで遊星歯車機構Ｓを支持する支持構造を構成できる。

保持器付き針状ころ３０の保持器２は、ピニオン軸１８ａの外径面を内側軌道面とするとともに、遊星歯車１７の内径面を外側軌道面とする。保持器２は、その軸方向両端部で遊星歯車１７の内径面で構成される外側軌道面と接触する外径案内面２０（図１参照）を構成する。ここで、外径案内面２０は、図１に示すように、保持器２の外周面のうち環状部３に始まり柱部の一部にまで及ぶ範囲Ｈである。回転時、この外径案内面２０にて保持器２はピニオン（遊星歯車）１７の内周面（内径面）と案内接触する。このため、この保持器２は、いわゆる外輪案内形式となる。

ところで、保持器案内形式としては、高速運動下での保持器運動の安全性の面からころ案内よりも軌道輪案内が望ましく、さらには、遠心力による潤滑油挙動の観点から内輪案内よりも外輪案内形式が好ましい。

なお、このピニオン軸１８ａの内部には潤滑油を供給するための通油孔１８ｂが形成してある。通油孔１８ｂは、ピニオン軸１８ａの軸方向に延びる第１通油孔１８ｂａと、当該第１通油孔１８ａからピニオン軸１８ａの径方向に延びる第２通油孔１８ｂｂとを有する。第２通油孔１８ｂｂは、第１通油孔１８ｂａとピニオン軸１８ａの外周面とを連通している。また、第２通油孔１８ｂｂは、保持器付き針状ころ３０と軸方向に重なる位置に設けられている。ピニオン軸１８ａの内部に形成した通油孔１８ｂを通じて潤滑油を引き込み、ピニオン軸１８ａの外周面に導くことにより、保持器付き針状ころ３０の潤滑を行うようにした構造としている。

保持器２は、外径側ころ止め６と内径側ころ止め７とを有するので、針状ころ１の脱落を有効に防止できる。また、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２が、保持器２から針状ころ１が外径に脱落しないようにするためのころ止め部と軸方向で重ならないように、外径側ころ止め部６よりも軸方向中心側になるように配置しているので、高いエッジ面圧部分が潤滑不良になりにくい。また、ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位が、外径側ころ止め及び内径側ころ止めと軸方向位置で重ならないように配置したので、軸受が傾いた場合、接触応力が最大となるクラウニング開始点付近（筒面部と傾斜面部との境界部位付近）での油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることがで、長寿命化を図ることができる。しかも、クラウニング長さが長くても、軸やハウジング内径に組付ける際、組付けにくくなることはない。

また、外径側ころ止め部６の内径側に内径側ころ止め部７を配置しないようにし、保持器２と針状ころ１の空間を設けることになって、ころ止め部６，７が両方（内径側外径側）に軸方向位置であることによって、潤滑油の流入性が悪くなることを軽減できる。特に、遊星歯車機構支持構造において、保持器２が外輪案内形式である場合、保持器２の外径案内面とピニオン軸１８の内周面との接触案内部の面積が大きいので、針状ころ１の端部への通油性及び保持器２の外径案内面とピニオン軸１８の内周面との間への潤滑油の通油性が重要である。そのため、保持器付き針状ころ３０を用いることが効果的である。しかも、前記実施形態では、外径案内面と、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２とが、軸方向位置で重ならないように配置している。このように設定することによっても、軸受が傾いた場合、接触応力が最大となるクラウニング開始点付近（筒面部と傾斜面部との境界部位付近）での油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることができ、長寿命化を図ることができる。

さらには、針状ころ１の円筒部１０と傾斜部１１の境界部位１２を内径側ころ止め部７よりも軸方向両端側になるように配置することになって、高いエッジ面圧部分が潤滑不良になりにくくなる。針状ころ１の円筒部１０と傾斜部１１の境界部位１２の軸方向位置は、保持器２の外径側ころ止め部６と内径側ころ止め部７との接続部（傾斜部）８になるが、この接触部８は保持器２と接触しない構成となっている。これによって、クラウニング開始点の油膜を確保でき、クラウニング開始点の摩耗や剥離等の発生を抑えることがで、長寿命化を図ることができる。また、クラウニング部（傾斜面部）の真円度を過度に小さくする必要がなく、クラウニング開始点の摩耗等を塞ぐことができる。

このため、本実施形態では、高いエッジ面圧部分が潤滑不良になりにくく、摩耗や剥離の発生を抑えることができ、さらには、潤滑油の流入性の悪化を有効に防止できる。このため、耐用性に優れた好適な保持器付き針状ころ３０を提供できる。しかも、針状ころ１のクラウニング長さが長くなっても、軸やハウジング内径に組み付ける際に、組み付け性に優れる。

また、保持器２にぬすみ部９を設けているので、ぬすみ９を通して外径案内面２０と遊星歯車１７の内周面との間に潤滑油が導かれる。これにより、保持器２の外周面（外径案内面２０）と遊星歯車１７の内周面との間に油膜を形成させて摩擦を軽減することができ、これも保持器付き針状ころ３０の寿命向上に寄与する。

また、図９に示すように、本実施形態の保持器付き針状ころ３０を、トランスミッションＴ用の支持軸受に用いてもよい。すなわち、保持器付き針状ころ３０は、自動車用保持器付き針状ころとして用いてもよい。このトランスミッションＴは、回転が順次伝達されるように２つの遊星歯車機構Ｓ，Ｓを設けたものである。各遊星歯車機構Ｓ，Ｓにおいて、支持軸２５に保持器付き針状ころ３０を介して遊星歯車２６が設けられている。この場合、支持軸２５の外径面を内側軌道面とするとともに、遊星歯車２６の内径面を外側軌道面とする。保持器２は、その軸方向両端部で遊星歯車２６の内径面で構成される外側軌道面と接触する外径案内面２０（図１参照）を構成する。

遊星歯車機構が自動車のトランスミッションに用いられた場合、はねかけで支持軸(ピニオン軸)２５の通油孔２７に入ってくる構造のため、潤滑油量が少ない。また、トランスミッションに用いられる保持器付き針状ころでは、偏荷重によるエッジ応力などの過酷な使用環境になる。したがって、本実施形態に係る保持器付き針状ころ３０を、自動車のトランスミッションに用いるのが最適となる。

ところで、前記実施形態では、保持器２として、柱部４が、一対の外径部４ａ，４ａと、内径部４ｂと、傾斜部４ｃとを含んでいる、いわゆるＭ型保持器やＶ字型保持器であったが、柱部４が、内径部４ｂおよび傾斜部４ｃとを含んでいない保持器（図１０〜図１３に示す保持器）を用いてもよい。

この場合の保持器２は、軸方向に離間した一対の環状部３，３と、軸方向に延在して環状部３，３同士を連結する複数の柱部４とを有するものである。そして、周方向に沿って隣り合う柱部４，４間に、図１２に示すような形状の複数のポケット５が形成され、当該ポケット５に針状ころ１が配置される。なお、この保持器２は、環状部３の外端に内向きフランジ３ａを有するものである。また、図１０において、ＰＣＤは、針状ころ１のピッチ円径（ピッチ円直径）を示している。柱部４の外周面の中央部には凹窪部１９が設けられ、針状ころ１の軸方向両端部に、外径側の膨出状となる外径案内面２０，２０が設けられている。

この場合、柱部４には、円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２に対応する位置に矩形状の切欠部（ぬすみ部）９が設けられている。すなわち、各ポケット５に４つの切欠部（ぬすみ部）９を有することになる。このため、図１０〜図１３に示すように、ポケット５に針状ころ１が嵌合された状態では、円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２が保持器２（の柱部４）に接触しない非接触状態となっている。

また、この図１０から図１３に示す保持器付き針状ころの針状ころ１としても、図４に示す針状ころ１が使用される。そして、円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２は、外径案内面２０よりも軸方向内側に配設されることによって、保持器２の外径案内面２０と、境界部位１２とが軸方向で異なる位置に配設されることになる。

すなわち、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１との境界部位１２が、保持器案内面となる外輪軌道面（ハウジング内径との接触面）と軸方向で重ならないように、保持器案内面よりも軸方向中心側になるように配置されることになる。このため、高いエッジ面圧部分が潤滑不良になりにくくなる。また、針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１の境界部位１２は、ポケット５に切欠部９を設けることによって、保持器２と接触しないようにしている（境界部位１２と保持器２とが非接触となる）。このため、装着した軸やハウジングの傾きがあった場合においても、エッジ面圧が発生する針状ころ１の円筒面部１０と傾斜面部１１の境界部位１２が、潤滑不良になりにくい。

このように、図１０に示す保持器付き針状ころ３０は、高いエッジ面圧部分が潤滑不良になりにくく、摩耗や剥離の発生を抑えることができる。このため、耐用性に優れた高品質の保持器付き針状ころを提供できる。しかも、保持器案内形式として外輪案内形式であるので、高速運動下での保持器運動の安全性に優れ、さらには、遠心力による潤滑油挙動の観点からも好ましい構成となっている。

ところで、図１０に示す保持器付き針状ころ３０は、針状ころ１の円筒面部１０が保持器２と接触することが好ましい。このように接触すれば、針状ころ１の脱落を有効に防止でき、しかも、針状ころ１の回転を安定させることができる。また、外輪軌道面と接触する保持器２の外径案内面２０は軸方向両端部に形成されている。このため、図１１に示す保持器付き針状ころ３０は、軸受としての機能を安定して発揮できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、外径側ころ止め６および内径側ころ止め７の形状として、図４に示すものではなく、ころ径＞周方向に隣り合うころ止め６、６，７、７間の寸法となる範囲が一部にあればよい。また、外径側ころ止め６として、柱部４の外径部４ａの全体に設けたものであっても、柱部４の外径部４ａの一部に設けられたものであってもよい。また、内径側ころ止め７としても、柱部４の内径部４ｂの全体に設けたものであっても、柱部の内径部の一部に設けられたものであってもよい。保持器付き針状ころ３０として、単列であっても複列であってもよい。

１ 針状ころ
２ 保持器
３ 環状部
３ａ フランジ
４ 柱部
５ ポケット
６ 外径側ころ止め
７ 内径側ころ止め
８ 接続部
１０ 円筒面部
１１ 傾斜面部（クラウニング部）
１２ 境界部位

Claims (6)

1. 中央領域に直径が一定の円筒面部と前記円筒面部の両側に一対の傾斜面部とを有し、対数関数で近似される形状の対数クラウニング形状であるクラウニングころの針状ころであって、軸線方向断面におけるクラウニングの輪郭線が、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれかの母線をｙ軸とし、母線直交方向にｚ軸をとった、ｙ−ｚ座標系を用いて数１で表され、かつ、前記円筒面部の軸方向長さをころ全長の４０〜７０％としたことを特徴とする針状ころ。
   

   

   但し、数１において、Ａは次の数２で表され、ａは、内輪軌道面、外輪軌道面又はころ転動面のいずれの母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さである。
   

   
2. 複数の針状ころと保持器とからなり、前記前記保持器は、軸方向に離間した一対の環状部と、軸方向に延在して前記環状部同士を連結する複数の柱部とを有する保持器付き針状ころにおいて、
   針状ころを前記請求項１に記載の針状ころを用い、
   前記保持器は、その軸方向の両端部にころピッチ円径よりも外径側に設けられる外径側ころ止めと、軸方向の中央部にころピッチ円径よりも内径側に設けられる内径側ころ止めとを有し、前記外径側ころ止めと前記内径側ころ止めとは軸方向に重ならないように配設し、
   前記円筒面部と前記傾斜面部との境界部位が、前記外径側ころ止め及び前記内径側ころ止めと軸方向位置で重ならないように配置したことを特徴とする保持器付き針状ころ。
3. 複数の針状ころと保持器とからなる保持器付き針状ころにおいて、
   針状ころを前記請求項１に記載の針状ころを用い、
   前記保持器は、その外径案内面が外輪軌道面と接触する外輪案内型保持器であり、前記外径案内面と、前記円筒面部と前記傾斜面部との境界部位とが、軸方向位置で重ならないように配置したことを特徴とする保持器付き針状ころ。
4. 前記保持器は、その外径案内面が外輪軌道面と接触する外輪案内型保持器であり、前記外径案内面と、前記ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位とが、軸方向位置で重ならないように配置したことを特徴とする請求項２に記載の保持器付き針状ころ。
5. 前記ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位が保持器とが非接触となることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の保持器付き針状ころ。
6. 複数の針状ころと保持器とからなる保持器付き針状ころにおいて、
   針状ころを前記請求項１に記載の針状ころを用い、
   前記ころの円筒面部と傾斜面部との境界部位が保持器と非接触となることを特徴とする保持器付き針状ころ。

Images