JP2020122538A - 保持器付き針状ころ - Google Patents

Abstract

【課題】保持器のポケット部端部で通油が阻害されることを防止する。【解決手段】保持器付きころ１０は、軸方向に離隔する１対の円環部３０，３０と、円環部同士を接続する複数の柱部３１，３１・・・と、周方向に隣り合う柱部３１，３１の間に設けられるポケット部１４とを有する保持器１３、ならびにポケット部１４に配置されるころ１２とを備える。円環部３０はポケット部１４と軸方向に面する端部壁面４２を有する。端部壁面４２は、周方向両端部分４４，４４よりも周方向中央部分４３が窪んでいる。【選択図】図５

Description

本発明は、保持器付き針状ころに関する。

従来の保持器付き針状ころとして、例えば特開２００８−２１５４７５号公報（特許文献１）に記載の構造が知られている。特許文献１記載の保持器は、１対のリング部と、複数の柱部を有し、保持器の周方向で隣り合う柱部間でポケット部を区画する。柱部は、ポケット部に面する長手面を有する。長手面はポケット部に配置されるころを案内する。リング部は、ポケット部に面する端部壁面を有する。端部壁面はころ端面と対面する。

特開２００８−２１５４７５号公報

上記従来の保持器付き針状ころにあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまりころがポケット部内を保持器の軸方向に移動すると、ころ端面がリング部の端部壁面と当接する。ころ端面もリング部の端部壁面も平坦面である。そうすると、ころが軸方向一方のリング部に片寄るときに、リング部ところ端面が面接触し、潤滑油がリング部およびころ間を通過し難くなって、軸受の油膜切れの虞がある。このように特許文献１の構造では、潤滑油の通油性（排出性）において改善の余地がある。

昨今、自動車用変速機の分野では、潤滑油の攪拌抵抗を少なくして燃費を向上する傾向にあり、潤滑油の油量が従来よりも少なくなっている。このように潤滑環境が厳しくなると、上述した油膜切れの懸念が大きくなる。

特に、自動車用変速機に採用される遊星歯車機構では、遊星歯車が公転することから、遠心力が潤滑油に作用し、潤滑環境が一層厳しくなる。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも厳しい潤滑環境にあっても潤滑性が損なわれない保持器付き針状ころを提供することを目的とする。

この目的のため本発明による保持器付き針状ころは、軸方向に離隔する１対の円環部と、円環部同士を接続する複数の柱部と、周方向に隣り合う柱部の間に設けられるポケット部と、を有する保持器と、ポケット部に配置される針状ころとを備え、円環部は、ポケット部と軸方向に面する端部壁面を有し、端部壁面は周方向両端部分よりも周方向中央部分が窪んでいる。

かかる本発明によれば、針状ころが軸方向に移動して円環部に当接しても、ころ端面が端部壁面の両端部分と当接し、端部壁面の中央部分はころ端面から離隔される。したがってころ端面と端部壁面との間には隙間が確保され、潤滑油がポケット部端部を通過することができる。また、ころ端面と端部壁面との間に潤滑油が一時的に貯留する。

端部壁面は傾斜面であればよく、曲面でも平面でもよい。本発明の１つの局面として端部壁面は、周方向両端部分から周方向中央部分へ向かって下るように傾斜している。かかる局面によれば、端部壁面の周方向両端部分から前記周方向中央部分に向かうほど針状ころの端面との間で大きな隙間を確保することができる。具体的には例えば端部壁面は、保持器の径方向にみてＶ字状に傾斜し、端部壁面の周方向一端領域と周方向他端領域が１対の傾斜平面にされる。あるいは例えば、端部壁面の周方向一端部分と周方向他端部分が１対の傾斜平面にされ、端部壁面の周方向中央部分が保持器の軸に直角な平面にされる。本発明の他の局面として、端部壁面はテーパ状の凹曲面である。

本発明の好ましい局面として保持器の軸直角面に対し、端部壁面の傾斜角度が５°以上１５°以下の範囲に含まれる。かかる局面によれば、円環部の断面積が小さくならないようにして保持器の強度を確保しつつ、ころ端面と端部壁面との隙間も大きくして通油性を確保することができる。
保持器付き針状ころ

本発明によれば、針状ころが軸方向に片寄る場合であっても、針状ころ端面および円環部間で通油性に優れる。これにより、従来よりも厳しい潤滑環境にあっても、保持器付き針状ころの潤滑性が損なわれない。

本発明の保持器付き針状ころを具備する遊星歯車機構を示す正面図である。 同実施形態の針状ころ軸受を示す縦断面図である。 同実施形態の保持器付き針状ころを示す斜視図である。 図２中、軸方向端部を取り出して示す拡大図である。 同実施形態の保持器付き針状ころを示す拡大側面図である。 対比例を示す縦断面図である。 同対比例を示す拡大側面図である。

はじめに、図１および図２を参照して、本発明の保持器付き針状ころが用いられる遊星歯車機構の概要について説明する。図１は、遊星歯車機構を示す正面図である。図２は、遊星歯車を支持する針状ころ軸受を示す縦断面図である。遊星歯車機構１００は、内歯を有し外周を取り囲む内歯歯車（リングギア）１０１と、外歯を有し内歯歯車１０１の中心に配置される太陽歯車（サンギア）１０２と、外歯を有し内歯歯車１０１と太陽歯車１０２の間に配置される複数の遊星歯車（ピニオン）１０３とを備える。

複数の遊星歯車１０３は、１個の内歯歯車１０１および１個の太陽歯車１０２と噛合する。各遊星歯車１０３の中心孔にはシャフト状のピニオン軸１０５が通される。中心孔の孔壁面は、遊星歯車１０３の内周面を構成する。遊星歯車１０３の内周面とピニオン軸１０５の外周面で区画される環状空間には、保持器付きころ１０が配置される。

各ピニオン軸１０５の端部は、共通するキャリア１０４に固定される。これにより複数の遊星歯車１０３は、１個のキャリア１０４に支持される。また各遊星歯車１０３は、保持器付きころ１０によって回転可能とされる。各ピニオン軸１０５の両端部はそれぞれ、ワッシャ１０７に通される。ワッシャ１０７は、保持器付きころ１０の端部とキャリア１０４の間に配置される。なお、図２では、便宜上、ワッシャ１０７は遊星歯車１０３に当接しているが、実際はワッシャ１０７と遊星歯車１０３との間には微小隙間があり、当該隙間から潤滑油が供給されることがある。

例えば内歯歯車１０１が回転を停止したまま太陽歯車１０２が図１に矢で示すように時計回りに回転する場合、各遊星歯車１０３は反時計回りに自転するとともに、太陽歯車１０２の外周を時計回りに公転し、キャリア１０４が時計回りに回転する。

遊星歯車機構１００は、例えば、多段化が進む自動車の自動変速機などに用いられる。遊星歯車機構１００における遊星歯車１０３を回転可能に支持するために、保持器付きころ１０が使用されている。すなわち、本実施の形態に係る保持器付きころ１０は、自動車用保持器付き針状ころである。

図２を参照して、各遊星歯車１０３は、本実施の形態に係る保持器付きころ１０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、保持器付きころ１０は、遊星歯車１０３をピニオン軸１０５に回転可能に支持する軸受である。また本実施形態に係る遊星歯車支持構造は、遊星歯車１０３と、ピニオン軸１０５と、保持器付きころ１０とを備える。

図２を参照して、各遊星歯車１０３は、本実施の形態に係る保持器付きころ１０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、保持器付きころ１０は、遊星歯車１０３をピニオン軸１０５に回転可能に支持する軸受である。また本実施の形態に係る遊星歯車支持構造は、遊星歯車１０３と、ピニオン軸１０５と、保持器付きころ１０とを備える。

保持器付きころ１０は、複数のころ１２と１個の保持器１３とで構成される。保持器１３は各ころ１２を保持する複数のポケット部１４を有する。ポケット部１４については後述する。ころ１２および保持器１３は金属製である。本実施形態では、保持器１３は、無溶接の旋削保持器である。なお、保持器１３は、帯鋼を丸めて端部同士を溶接した溶接保持器であってもよい。ピニオン軸１０５の外周面は、転動体であるころ１２が転動する内側軌道面である。遊星歯車１０３の内周面は、ころ１２が転動する外側軌道面１０３ｓを含む。なお、遊星歯車１０３の内周面の両端部は、軸方向外側へ向かうほど拡径するテーパ面１０３ｔにされる。

本実施の形態のころ１２は、針状ころであり、ころ１２のころ長は、ころ径の２倍以上である。本実施形態の保持器１３は、いわゆる外輪案内形式であり、外側軌道面１０３ｓと摺接することで案内される。ころ１２の軸方向端面１５，１５は平坦面である。

ピニオン軸１０５の内部には、潤滑油を供給するための通油孔１０６が形成されている。ピニオン軸１０５の内部に形成した通油孔１０６を通じて潤滑油をピニオン軸１０５の外周面に導くことにより、ころ１２の潤滑を行っている。具体的には、通油孔１０６は、図２の紙面上の右方から軸方向に延在する第１通油孔１０６ａと、ピニオン軸１０５の軸方向中央付近で外周面と連通する第２通油孔１０６ｂとを含む。ピニオン軸１０５の通油孔１０６ａ，１０６ｂから保持器付きころ１０に供給された潤滑油は、図２に矢ｆａで示すように、保持器１３の軸方向両側に向かって、保持器１３の内周面とピニオン軸１０５の外周面との間を通過して保持器付きころ１０の軸方向外側へ流れる。次に潤滑油は、図２に矢ｆｃで示すように、ころ１２端部と円環部３０との隙間を通過して、保持器付きころ１０の径方向外側へ流れる。この点については後で詳細に説明する。

またピニオン軸１０５の通油孔１０６ａ，１０６ｂから保持器付きころ１０に供給された潤滑油は、後述する保持器１３のポケット部１４を通り抜け、図２に矢ｆｂで示すように、保持器１３の外周面と遊星歯車１０３の内周面を潤滑する。これにより、保持器１３の内周面と、ピニオン軸１０５の外周面と、ポケット部と、保持器１３の外周面と、遊星歯車１０３の内周面と、ころ１２外周の転動面が潤滑される。

自動車の変速機において、自動車の更なる燃費向上を意図して、低粘度の潤滑油が保持器付きころ１０へ供給されたり、潤滑油の攪拌抵抗を低下させるべく保持器付きころ１０へと供給される潤滑油量が少量化したり等の事情がある。このような自動車の燃費向上のために用いられ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。

（発明の実施の形態）
次に、図２〜図５を参照して、本実施の形態における保持器１３について説明する。以下の説明では、保持器付きころ１０の中心を示す軸線Ｏに沿った方向を「軸方向」、軸線Ｏと直交する方向を「径方向」、軸線Ｏ周りの円周方向を「周方向」という。

図３は保持器付きころ１０を示す全体図である。保持器１３は、ケージ型であって、一対の円環部３０と、一対の円環部３０を互いに連結する複数の柱部３１とを有する。柱部３１は、径方向に厚みを有する板状であり、保持器１３の軸方向に延び、両端の端部３２，３２で一対の円環部３０と結合する。円環部３０は、軸方向に厚みを有する板状であり、端部３２から内径側に突出する鍔部４１を含む。周方向に隣り合う柱部３１，３１の間には、ころ１２が配置されるためのポケット部１４が区画されている。ポケット部１４は、隣り合う柱部３１，３１の周方向に対向する側面と円環部３０の軸方向内側端面４２とによって囲まれてなる。

各柱部３１は、端部３２，３２間に中央部３３を含む。端部３２と中央部３３は傾斜部３４で連結される。一対の端部３２，３２と、一対の傾斜部３４と、中央部３３はそれぞれ、略同じ軸線方向長および略同じ径方向厚みを有し、軸線Ｏと平行に延びる。保持器１３は端部３２で最も大きな外径を有する。

図２に示すように端部３２および中央部３３は保持器１３の軸線と平行に延びるが、中央部３３は端部よりも内径側に配置される。このため傾斜部３４は、保持器１３の軸線に対して径方向に傾斜して延びる。傾斜部３４によって、ころ１２が案内される。端部３２は円環部３０の外径縁と結合する。鍔部４１は、端部３２よりも軸方向外側に位置する。柱部３１の中央部３３は、ころ１２のピッチ円と重なって配置され、長手面３３ｗを含む。長手面３３ｗは、ポケット部１４に面するように軸方向に延びる壁面である。

図５は、保持器付きころ１０を示す側面図であり、外径側からみた状態を表す。円環部３０のうちポケット部１４に面する端部壁面４２は、Ｖ字形状にされ、端部壁面４２の周方向中央部分４３が端部壁面４２の周方向両端部分４４，４４よりも軸方向外側に窪んでいる。そして周方向両端部分４４から周方向中央部分４３までの領域は傾斜面を構成する。本実施形態の傾斜面は平面であって、円弧面４５を介して、ポケット部１４に面する柱部３１の長手面と滑らかに接続する。

保持器１３の軸線と直交する軸直角面を図５中に破線で表す。この軸直角面と端部壁面４２がなす傾斜角度αは５°以上１５°以下の範囲にされる。傾斜角度αが１５°を超えると、周方向中央部分４３が周方向両端部分４４から大きく窪んでしまい、円環部３０の強度が小さくなる。傾斜角度αが５°未満だと、ころ端面１５と円環部３０との隙間が小さくなり、上述した矢ｆｃの通油性が悪化する。本発明の理解を容易にするため、図２〜図５ではころ１２が軸方向一方に最も片寄った状態を表す。

図４は、図２に一点鎖線で示す丸囲を取り出して示す拡大図である。本実施形態によれば、ころ１２と円環部３０の間に隙間が確保され、この隙間を矢ｆｃで示すように潤滑油が径方向内側から外側に通過する。次に潤滑油は、矢ｆｄで示すようにテーパ面１０３ｔに沿って軸方向外側かつ径方向外側に流れる。円環部３０の軸方向寸法はテーパ面１０３ｔの軸方向寸法よりも小さい。このためころ１２と円環部３０の間の隙間は、テーパ面１０３ｔに隣接する空間と連通する。

図５を参照して、ころ１２が軸方向一方に最も片寄ってもポケット部１４の一方の端部およびころ１２間に隙間が形成される理由につき説明する。端部壁面４２は、平坦面のころ端面１５と対面する。このため、ころ端面１５が端部壁面４２に接近すると、ころ端面１５は端部壁面４２の周方向両端部分４４と当接するが、周方向中央部分４３はころ端面１５から離隔したままに保持される。

円環部の軸方向内側端面（ポケット部端部）ところ端面の間の通油性につき、図６および図７の対比例を説明する。図６は対比例の保持器付きころ５０および外輪５１を示す縦断面図である。図７は保持器付きころ５０を示す側面図であり、外径側からみた状態を表す。対比例の保持器５３では、ポケット部５４の端部壁面５５（円環部の端部壁面）が保持器５３の軸線に対して直角な平面である。ころ１２が軸方向一方に片寄ると、端部壁面５５がころ１２の端面１５と面接触する。潤滑油はポケット部５４の通過を阻害される。

本実施形態の保持器付ころは、軸方向に離隔する１対の円環部３０，３０、および円環部３０，３０同士を接続する複数の柱部３１，３１・・・を有し、周方向で隣り合う柱部３１，３１同士間にポケット部１４を区画する保持器１３と、ポケット部１４に配置されるころ１２とを備える。ポケット部１４の軸方向における端部壁面４２は、周方向中央部分４３が周方向両端部分４４よりも軸方向外側に窪んでいる。図５に示すように径方向からみて、ポケット部１４の端部壁面４２はＶ字状である。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、保持器材料が金属製であったが、樹脂であってもよい。また、保持器は、鍔部４１を有していなくてもよい。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１０ 保持器付ころ、 １３ 保持器、 １４ ポケット部、
１５ 両端面、 ３０ 円環部、 ３１ 柱部、
３２ 柱部の端部、 ３３ 柱部の中央部、 ４２ 端部壁面、
４３ 周方向中央部分、 ４４ 周方向両端部分、
１００ 遊星歯車機構。

Claims (3)

1. 軸方向に離隔する１対の円環部と、前記円環部同士を接続する複数の柱部と、周方向に隣り合う前記柱部の間に設けられるポケット部と、を有する保持器と、
   前記ポケット部に配置される針状ころとを備え、
   前記円環部は、前記ポケット部と軸方向に面する端部壁面を有し、
   前記端部壁面は、周方向両端部分よりも周方向中央部分が窪んでいる、保持器付き針状ころ。
2. 前記端部壁面は、前記周方向両端部分から前記周方向中央部分へ向かって下るように傾斜している、請求項１に記載の保持器付き針状ころ。
3. 前記保持器の軸直角面に対する前記端部壁面の傾斜角度が５°以上１５°以下の範囲に含まれる、請求項２に記載の保持器付き針状ころ。

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