JP2020118177A - 複列形保持器付き針状ころ - Google Patents

Abstract

【課題】ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能であるとともに生産性を向上させることが可能な複列形保持器付き針状ころを提供すること。【解決手段】複列形保持器付き針状ころの複列形保持器（３）は、溶接保持器である。第１環状部（３０）および第２環状部（３１）は、同一軸線上に位置して隣接する１つの第１ポケット部（３４）および１つの第２ポケット部（３６）に面する位置に溶接部（３７ａ，３７ｂ）を有する。中鍔部（３２）のうち、溶接部（３７ａ，３７ｂ）と面する第１ポケット部（３４）および第２ポケット部（３６）と周方向位置が重なる部分に第１隙間（３８）が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、複列形保持器付き針状ころに関する。

従来から、保持器付き針状ころの構造として、たとえば特許文献１（特開２０１５−１０２１０６号公報）および特許文献２（実開昭５２−１４９９５４号公報）のような複列形保持器付き針状ころが知られている。複列形保持器付き針状ころは、軸方向両側の一対の端部鍔部と、一対の端部鍔部の中央に位置する中鍔部と、端部鍔部と中鍔部とをつなぐ一対の柱部とを備え、柱部間に形成され、複列に設けられるポケット部に針状ころを収容している。

一方で、針状ころの保持器の製造方法として、たとえば特許文献３（特開２００７−１６８２８号公報）のように、薄板を折り曲げて円筒状に溶接する方法が開示されている。特許文献３に記載の保持器は、ポケットが打ち抜かれて切断された板状部材の両端面を溶接により接合して円環状にすることで製造されている。

特開２０１５−１０２１０６号公報 実開昭５２−１４９９５４号公報 特開２００７−１６８２８号公報

一般的に、保持器付き針状ころを遊星歯車機構のピニオン軸に用いることが知られている。ピニオン軸に潤滑油供給穴が存在しない場合、潤滑油は保持器付き針状ころの両端部を支持するキャリアとワッシャの軸方向の隙間から軸受に供給される。遊星歯車機構の運転中、この隙間は、ギヤからのモーメント荷重や各部品の精度によって、軸方向の一方側に片寄ってしまう。この場合、潤滑油は、保持器付き針状ころの一方端側からしか供給されない。

特許文献１，２の複列形の保持器付き針状ころを遊星歯車機構のピニオン軸に用いると、遊星歯車機構の運転中、一方端側のポケット部では潤滑油が供給されやすいが、他方端側のポケット部では潤滑油が供給されにくく、潤滑不足によりピーリングが発生するおそれがある。

一方、特許文献３の製造方法を用いて複列の保持器付き針状ころを製造すると、軸方向両側の一対の端部軸部と、一対の端部鍔部の中央に位置する中鍔部との３ケ所で位置合わせして溶接する必要があるため、生産性が悪い。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能であるとともに生産性を向上させることが可能な複列形保持器付き針状ころを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る複列形保持器付き針状ころは、複列に配置した複数の針状ころと、針状ころを保持する複列形保持器とからなる。複列形保持器は、軸方向一方端に位置する環状の第１環状部と、軸方向他方端に位置する環状の第２環状部と、第１環状部と第２環状部との間に位置する環状の中鍔部と、軸方向に延びて第１環状部と前記中鍔部とを連結する複数の第１柱部と、軸方向に延びて第２環状部と前記中鍔部とを連結する複数の第２柱部と、隣り合う第１柱部の間に形成されて針状ころを収容する複数の第１ポケット部と、隣り合う第２柱部の間に形成されて針状ころを収容する複数の第２ポケット部と、を備えている。複列形保持器は、溶接保持器である。第１環状部および第２環状部はそれぞれ、同一軸線上で隣接する１つの第１ポケット部および１つの第２ポケット部に面する位置に溶接部を有し、中鍔部のうち、溶接部と面する第１ポケット部および第２ポケット部と周方向位置が重なる部分に第１隙間が設けられている。

好ましくは、中鍔部は、第１隙間を除いて、周方向に隙間なく連なって延びている。

好ましくは、中鍔部のうち、前記溶接部と面していない前記第１ポケット部および前記第２ポケット部と周方向位置が重なる部分に第２隙間が更に設けられている。

好ましくは、第１隙間は、第１環状部側または第２環状部側から供給される潤滑油を案内する通路である。

本発明によれば、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能であるとともに生産性を向上させることが可能な複列形保持器付き針状ころを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る複列形保持器付き針状ころを遊星歯車支持構造に用いた状態を示す図であって、（Ａ）は遊星歯車支持構造の概略図であり、（Ｂ）は歯車の部分の断面図である。 本発明の実施の形態における複列形保持器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における複列形保持器を示す平面図である。 複列形保持器付き針状ころを遊星歯車支持構造に用いた状態を示す歯車部分の断面図であって、（Ａ）は従来の保持器付き針状ころを用いた図であり、（Ｂ）は本実施の形態に係る複列形保持器付き針状ころを用いた図である。 複列形保持器の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における複列形保持器の製造工程を示すフローチャートである。 複列形保持器の製造工程のうち、代表的な工程を示す概略図であり、ポケット抜き工程（Ａ）、曲げ工程（Ｂ）、溶接工程（Ｃ）を示す図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（遊星歯車支持構造の概要）
はじめに、図１を参照して、本実施の形態に係る複列形保持器付き針状ころ１が用いられる遊星歯車機構（プラネタリヤギア）１００の概要について説明する。

遊星歯車機構１００は、たとえば、自動車のトランスミッションなどに用いられ、その遊星歯車機構１００におけるピニオンギア（遊星歯車）１０３を回転可能に支持するために、複列形保持器付きの複列形保持器付き針状ころ１が使用されている。すなわち、本実施の形態に係る複列形保持器付き針状ころ１は、自動車用保持器付きころである。なお、以下の説明において、複列形保持器付き針状ころ１を、単に保持器付き針状ころという。

遊星歯車機構１００は、内歯を有し外周を取り囲むリングギア（内歯歯車）１０１と、外歯を有しリングギア１０１の中心に配置されるサンギア（太陽歯車）１０２と、外歯を有しリングギア１０１とサンギア１０２の間に配置される複数のピニオンギア（遊星歯車）１０３とを備える。ピニオンギア１０３は、リングギア１０１およびサンギア１０２と噛合し、係合穴に設置されるピニオン軸１０５に保持器付き針状ころ１によって回転可能に支持される。各々のピニオン軸１０５は、キャリア１０４に設けられ（連結され）、キャリア１０４からピニオンギア１０３の公転に相当する回転が入出力される。キャリア１０４とピニオンギア１０３との間には、ワッシャ１０６が配置されている。

図１（Ｂ）を特に参照して、各ピニオンギア１０３は、本実施の形態に係る保持器付き針状ころ１を介して、ピニオン軸１０５上に回転自在に支持されている。つまり、保持器付き針状ころ１は、ピニオンギア１０３およびピニオン軸１０５を回転可能に支持するものであり、遊星歯車機構１００は、ピニオンギア１０３と、ピニオン軸１０５と、保持器付き針状ころ１とを備える。具体的には、保持器付き針状ころ１は、複列に配置した複数の針状ころ２，４と保持器３とで構成され、ピニオン軸１０５の外周面を内側軌道面とし、ピニオンギア１０３の内周面を外側軌道面としている。本実施の形態の保持器３は、外輪案内で用いられている。

本実施の形態では、ピニオン軸１０５に潤滑油供給穴が存在せず、ピニオンギア１０３とワッシャ１０６の軸方向の隙間から供給された潤滑油をピニオン軸１０５の外周面に導くことにより、針状ころ２，４および保持器３の潤滑を行っている。潤滑油の潤滑経路の詳細については、後述する。

なお、多段化の進む自動車のトランスミッションに遊星歯車機構１００が使用された場合、自動車の更なる燃費向上のために保持器付き針状ころ１へと供給される潤滑油量が少量化したり、低粘度の潤滑油が供給されることがある。潤滑油の動粘度は、たとえば、１００℃で２センチストークス（ｃＳｔ）〜８センチストークス（ｃＳｔ）である。

（保持器）
次に、図２，図３を参照して、本実施の形態における保持器３について説明する。なお、以下の説明では、保持器３の中心軸に沿った方向を「軸方向」、中心軸に対して直交する方向を「径方向」、中心軸周りの円周方向を「周方向」と呼ぶ。

本実施の形態の保持器３は、複列に配置した複数の針状ころ２，４（図１（Ｂ））を保持する複列形保持器であり、板状部材を円環状に折り曲げて両端部を溶接した溶接保持器である。溶接保持器３の製造方法については、後述する。

本実施の形態の溶接保持器３は、複列に配置した複数の針状ころ２，４（図１（Ｂ））を保持する。複列とは、複数のポケットが軸方向に並んで配置されることをいう。具体的には、溶接保持器３は、軸方向一方端に位置する環状の第１環状部３０と、軸方向他方端に位置する環状の第２環状部３１と、第１環状部３０と第２環状部３１との間に位置する環状の中鍔部３２と、軸方向に延びて第１環状部３０と中鍔部３２とを連結する複数の第１柱部３３と、軸方向に延びて第２環状部３１と中鍔部３２とを連結する複数の第２柱部３５とを備える。

周方向に隣り合う第１柱部３３の間には、針状ころ２（図１（Ｂ））を収容するための第１ポケット部３４が複数設けられている。同様に、周方向に隣り合う第２柱部３５の間には、針状ころ４（図１（Ｂ））を収容するための第２ポケット部３６が複数設けられている。針状ころ２，４の形状は、略同一である。各第１ポケット部３４および各第２ポケット部３６は、同一軸線上に位置し、周方向に間隔をあけて複数設けられる。同一軸線上とは、第１ポケット部３４と第２ポケット部３６とが、厳密に同一軸線上にある場合だけでなく、溶接保持器３の機能を阻害しない程度に、軸線がずれたり傾いたりしている場合も含む。以下、第１柱部３３および第２柱部３５、第１環状部３０および第２環状部３１に設けられる溶接部３７ａ，３７ｂについても同様である。

第１環状部３０および第２環状部３１は、略同一形状であり、第１，２柱部３３，３５および中鍔部３２を挟んで、軸方向に対向して設けられる。第１環状部３０および第２環状部３１それぞれには、同一軸線上に位置して隣接する１つの第１ポケット部３４および１つの第２ポケット部３６と面する（対応する）位置に溶接部３７ａ，３７ｂが設けられている。本実施の形態の溶接保持器３は、板状部材を円環状に折り曲げて両端部を溶接したものであるため、溶接部３７ａ，３７ｂは、板状部材の両端部を溶接によって接合した溶接痕である。第１，２環状部３０，３１の溶接部３７ａ，３７ｂは、同一軸線上に設けられることが好ましいが、第１，２環状部３０，３１の第１，２ポケット部３４，３６と面する位置に設けられていればよい。

第１環状部３０および第２環状部３１の軸方向中央部には、中鍔部３２が設けられている。第１環状部３０および第２環状部３１の軸方向中央部は、第１環状部３０の軸方向外端縁と第２環状部３１の軸方向外端縁とを結んだ線の全長のうち中央部に位置する部分である。中鍔部３２は、第１柱部３３と第２柱部３５とを軸方向に連結する役割を果たす。中鍔部３２の外径は、第１，２環状部３０，３１の外径と略同一である。

本実施の形態では、中鍔部３２は、２つの溶接部３７ａ，３７ｂを結ぶ軸線と交差する位置に第１隙間３８が設けられている。具体的には、第１隙間３８は、溶接部３７ａ，３７ｂを通る直線上に位置する部分に設けられている。中鍔部３２のうち、溶接部３７ａ，３７ｂと面する第１ポケット部３４および第２ポケット部３６と周方向位置が重なる部分に第１隙間３８が設けられている。言い換えると、第１隙間３８は、中鍔部３２のうち溶接部３７ａ，３７ｂと周方向位置が重なる部分に設けられている。

中鍔部３２は、第１隙間３８を除いて、円周状に隙間なく連なって延びている。第１隙間３８は、第１環状部３０側または第２環状部３１側から供給される潤滑油を案内する通路である。中鍔部３２に第１隙間３８が設けられることにより、第２環状部３１側から供給された潤滑油を第１環状部３０側に送り出すことができ、同様に、第１環状部３０側から供給された潤滑油を第２環状部３１側に送り出すことができる。潤滑油の潤滑経路については、後述する。なお、本実施の形態では、第１環状部３０を図３の紙面上の左側に設け、第２環状部３１を図３の紙面上の右側に設けているが、この方向に限定されない。

本実施の形態の第１柱部３３と第２柱部３５は、中鍔部３２を介して接続されており、同一軸線上に位置している。また、複数の第１柱部３３は、周方向に整列している。同様に、複数の第２柱部３５は、周方向に整列している。第１，２柱部３３，３５は、略同一形状であり、その軸方向中央部領域で相対的に径方向内側に位置する柱中央部と、軸方向端部領域で相対的に径方向外側に位置する一対の柱端部と、柱中央部および一対の柱端部それぞれの間に位置する一対の柱傾斜部とを含む。

次に、図４を参照して、保持器付き針状ころ１を遊星歯車機構１００Ａに用いた場合の保持器付き針状ころ１の動作について説明する。図４（Ａ）は従来の保持器付き針状ころ１１０を用いた断面図であり、（Ｂ）は本実施の形態に係る保持器付き針状ころ１を用いた断面図である。従来の保持器付き針状ころ１１０は、本実施の形態の保持器付き針状ころ１に設けられる第１隙間３８が設けられていないものである。

従来の保持器付き針状ころ１１０は、ワッシャ１０６と保持器付き針状ころ１１０との間に隙間（遊び）が設けられている。図４（Ａ）に示すように、遊星歯車機構１００Ａのピニオンギア１０３が動作すると、保持器付き針状ころ１１０は一方側のワッシャ１０６に片寄った状態で回転する。第２環状部３１とワッシャ１０６との間に、たとえば図４（Ａ）の紙面上の右側に隙間が形成される場合、潤滑油は、図４（Ａ）の矢印Ｆ１に示すように、その隙間から供給される。図４（Ａ）の矢印Ｆ１から供給された潤滑油は、矢印Ｆ２に示すように、第２柱部１３５および針状ころ４に供給され、第２柱部１３５および針状ころ４を潤滑する。しかし、隙間が形成されない方（図４（Ａ）の紙面上の左側）からは潤滑油が供給されにくいため、第１柱部１３３および針状ころ２側には供給されにくく、第１柱部１３３および針状ころ４にピーリングが発生するおそれがある。

本実施の形態の保持器付き針状ころ１は、従来の保持器付き針状ころ１１０と同様に、ワッシャ１０６と保持器付き針状ころ１との間に隙間（遊び）が設けられている。従来の保持器付き針状ころ１１０の場合と同様に、保持器付き針状ころ１は、たとえば図４（Ｂ）の紙面上の左側に片寄った状態で回転する。第２環状部３１とワッシャ１０６との間に、たとえば図４（Ｂ）の紙面上の右側だけに隙間が形成される場合であっても、潤滑油は、図４（Ｂ）の矢印Ｆ１に示すように、紙面上の右側の隙間から供給され、矢印Ｆ２に示すように、第２柱部３５および針状ころ４に供給され、第２柱部３５および針状ころ４を潤滑する。さらに、中鍔部３２には、第２環状部３１側から第１環状部３０側に潤滑油を案内する第１隙間３８が形成されている。そのため、潤滑油は、矢印Ｆ３に示すように、中鍔部３２に設けられる第１隙間３８を通過して、第１柱部３３および針状ころ４に供給され、第１柱部３３および針状ころ２を潤滑する。

また、図４に示す従来の複列形保持器付き針状ころ１１０および本実施の形態の複列形保持器付き針状ころ１において、潤滑油が、第２ポケット１３６，３６ところ４との隙間を介して、第２ポケット１３６，３６と第１ポケット１３４，３４との間に到達したとき、保持器付き針状ころ１１０では、周方向全体が連続している中鍔部１３２が設けられているため、図４（Ａ）の矢印Ｆ４に示すように、潤滑油が第１ポケット部１３４ところ２の間、および、第２ポケット部１３６ところ４の間という狭い空間に供給されるに止まり、第１，２柱部１３３，１３５の潤滑性を向上させることができない。

一方で、本実施の形態の保持器付き針状ころ１では、図４（Ｂ）の矢印Ｆ５に示すように、第１ポケット部３４と第２ポケット部３６との間の潤滑油は、遠心力により、径方向に移動して第１隙間３８に到達し、矢印Ｆ３に示すように第２ポケット３４に供給され、矢印Ｆ２に示すように第１ポケット３６に供給される。このように、本実施の形態の保持器付き針状ころ１は、軸方向だけでなく、径方向からの潤滑油の通油性を向上させることができる。

これにより、保持器付き針状ころ１がワッシャ１０６に片寄った状態で回転した場合でも、軸方向に配置した第１，２柱部３３，３５および針状ころ２，４のいずれにも潤滑油を流すことができるため、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、第１柱部３３および第２柱部３５のいずれにも潤滑油を供給し易くなり保持器付き針状ころ１の長寿命化を図ることができるため、省燃費化に伴い、潤滑油の少量化または低粘度化によって軸受の潤滑環境が厳しくなっている用途（たとえば、自動車の変速機における遊星歯車支持構造）に適用した場合の効果は大きい。

なお、保持器付き針状ころ１を遊星歯車機構１００に用いた場合の保持器付き針状ころ１の動作の説明で、保持器付き針状ころ１が図４の紙面上左側に片寄り、右側に隙間が形成された場合を例示的に説明したが、保持器付き針状ころ１が図４の紙面上右側に片寄り、左側に隙間が形成される場合もあり得る。

（保持器の変形例）
図５を参照して、保持器３Ａの変形例について説明する。保持器３Ａは、上述した保持器３と基本的には同様の構成を備えているが、中鍔部３２Ａの形状において主に異なっている。そのため、上述した保持器３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

本実施の形態の保持器３Ａでは、中鍔部３２Ａのうち溶接部３７ａ，３７ｂと面していない第１ポケット部３４および第２ポケット部３６と周方向位置が重なる部分に第２隙間３９Ａが更に設けられている。これにより、軸方向に隣り合う第１ポケット部３４と第２ポケット部３６とは、すべて連通する。換言すると、中鍔部３２Ａは、第１隙間３８および複数の第２隙間３９Ａが形成されることにより、各第１，２ポケット部３４，３６毎に分断される。

第１隙間３８および複数の第２隙間３９Ａで第１，２ポケット部３４，３６と対面するすべての中鍔部３２を分断することにより、軸方向に隣り合う第１ポケット部３４と第２ポケット部３６との潤滑油の連通を効率よく行うことができる。また、第２隙間３９Ａは、一部の第１，２ポケット部３４，３６に面する中鍔部３２Ａに設けられてもよい。第２隙間３９Ａを部分的に設けることにより、保持器３の強度を高くすることができる。

（保持器の製造方法）
図６は、保持器を製造する工程を示すフローチャートである。図７は、図６に示された工程のうち、代表的な工程を表す概略図である。図６および図７を参照して、保持器の製造方法について説明する。なお、図７では、図５で示した保持器３Ａを図示している。

まず、保持器の材料となる板状部材を準備し、断面形状がＶ字状となるように成型するプレス工程を行う。ここで、Ｖ字状とは、ポケットが打ち抜かれた帯状の鋼板の中央部と環状部とが円筒状に折り曲げられたときに、径方向に段差が設けられるように押し曲げることをいう。したがって、プレス工程によって、柱部の中央部は、環状部よりも径方向の内側に凹んだ形状となる。その後、針状ころを保持するポケットを形成するためのポケット抜き加工（図７（Ａ））を行う。ポケット抜き工程は、打ち抜き刃を有するポンチで、帯状に鋼板に対して、ポケット形状に刃先を押し当てて打ち抜くことにより行う。これにより、帯状の鋼板の横幅方向に複列（２つ）のポケットが形成される。

保持器の円周長さとなるように、帯状の鋼板を切断する切断工程を行う。次に、切断された帯状の鋼板を、外輪の内径面に沿うような円筒状に折り曲げる曲げ工程（図７（Ｂ））を行う。その後、両端面を溶接して接合する接合工程（図７（Ｃ））を行う。具体的には、第１環状部３０と第２環状部３１となるべき帯状の鋼板の両端部を位置合わせして接合する。この工程により、第１環状部３０および第２環状部３１に溶接部３７ａ，３７ｂが形成される。さらに、たとえば軟窒化処理や浸炭焼入処理等の熱処理工程を行って、保持器が製造される。

このようにして製造された保持器のポケットに、複数の針状ころを組み込んで保持器付き針状ころを製造する。

従来の複列形の保持器を溶接して製造する場合、軸方向両端の環状部と中鍔部の３箇所で位置合わせして溶接しなければならないため、生産性が悪かった。本実施の形態の保持器付き針状ころ１は、溶接部３７ａ，３７ｂと中鍔部３２の第１隙間３８が同一軸線上に設けられているため、図７（Ｂ）の曲げ工程および図７（Ｃ）の接合工程で示すように、中鍔部３２の位置合わせをする必要はなく、第１環状部３０と第２環状部３１を位置合わせして溶接すれば足りるため、生産性を向上させることができる。

このように、本実施の形態の保持器付き針状ころ１は、第１，２環状部３０，３１上の溶接部３７ａ，３７ｂと軸方向に面する位置に、第１ポケット部３４と第２ポケット部３６を連通する第１隙間３８が中鍔部３２に設けられるため、ピーリングの発生を抑制することで長寿命化を図ることが可能であるとともに、生産性を向上させることが可能となる。

なお、上記実施の形態において、保持器付き針状ころ１は、軌道輪を備えないとして説明したが、軌道輪を備える構成としてもよい。

今回開示された実施の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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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 複列形保持器付き針状ころ、２，４ ころ、３，３Ａ 複列形保持器（溶接保持器）、３０ 第１環状部、３１ 第２環状部、３２，３２Ａ 中鍔部、３３ 第１柱部、３４ 第１ポケット部、３５ 第２柱部、３６ 第２ポケット部、３７ａ，３７ｂ 溶接部、３８ 第１隙間、３９Ａ 第２隙間。

Claims (4)

1. 複列に配置した複数の針状ころと、前記針状ころを保持する複列形保持器とからなる複列形保持器付き針状ころにおいて、
   前記複列形保持器は、軸方向一方端に位置する環状の第１環状部と、軸方向他方端に位置する環状の第２環状部と、前記第１環状部と前記第２環状部との間に位置する環状の中鍔部と、軸方向に延びて前記第１環状部と前記中鍔部とを連結する複数の第１柱部と、軸方向に延びて前記第２環状部と前記中鍔部とを連結する複数の第２柱部と、隣り合う前記第１柱部の間に形成されて前記針状ころを収容する複数の第１ポケット部と、隣り合う前記第２柱部の間に形成されて前記針状ころを収容する複数の第２ポケット部と、を備え、
   前記複列形保持器は、溶接保持器であり、
   前記第１環状部および前記第２環状部はそれぞれ、同一軸線上で隣接する１つの第１ポケット部および１つの第２ポケット部に面する位置に溶接部を有し、
   前記中鍔部のうち、前記溶接部と面する前記第１ポケット部および前記第２ポケット部と周方向位置が重なる部分に第１隙間が設けられている、複列形保持器付き針状ころ。
2. 前記中鍔部は、前記第１隙間を除いて、周方向に隙間なく連なって延びている、請求項１に記載の複列形保持器付き針状ころ。
3. 前記中鍔部はのうち、前記溶接部と面していない前記第１ポケット部および前記第２ポケット部と周方向位置が重なる部分に第２隙間が更に設けられている、請求項１に記載の複列形保持器付き針状ころ。
4. 前記第１隙間は、前記第１環状部側または前記第２環状部側から供給される潤滑油を案内する通路である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複列形保持器付き針状ころ。

Images