JP2021011915A - 保持器付きころおよびころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】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ころを提供すること。【解決手段】保持器付きころの保持器（１３）は、一対の環状部（２０）と、一対の環状部を連結する複数の柱部（３０）と、隣り合う前記柱部の間に形成されたポケットとを備える。環状部は、柱部の径方向内方または外方に突出して延びる鍔部（２１）と、鍔部から連続し、鍔部の軸方向外方に折り返されることにより形成される折返し部（２３）とを有する。折返し部と鍔部との間には、潤滑油を溜めるための隙間（２７）が設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、保持器付きころおよびころ軸受に関する。

従来の保持器付きころとして、たとえば特開２０１２−１７７４３３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には、アキシャル荷重による保持器の損傷を防止するために、保持器の円環部の内周側を軸方向外方へと折り曲げ加工して、円環状の補強部を形成することが開示されている。

特開２０１２−１７７４３３号公報

昨今においては、自動車の省燃費化のために、変速機で使用される潤滑油が少量化するとともに、動粘度の低い潤滑油を使用する傾向にもある。この場合、保持器付きころに供給される潤滑油の量が少なくなり、油膜が形成されにくくなるため、保持器ところが油膜を介することなく直接接触し、保持器ところが互いに摩耗したり、案内となる保持器外径が摩耗するおそれがある。

特に、自動車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。

また、特許文献１の保持器は、円環部の内周側と補強部とが折り曲げ加工により密着するように形成されているだけで、潤滑油の通油性については一切考慮されていない。

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、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ころおよびころ軸受を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る保持器付きころは、ころと、ころを保持する保持器と、を備える保持器付きころにおいて、保持器は、一対の環状部と、一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う柱部の間に形成されたポケットとを備え、環状部は、柱部の径方向内方または外方に突出して延びる鍔部と、鍔部から連続し、鍔部の軸方向外方に折り返されることにより形成される折返し部とを有し、折返し部と鍔部との間には、潤滑油を溜めるための隙間が設けられている。

好ましくは、隙間の軸方向の間隔は、折返し部と鍔部との境界部に向かって小さくなっている。

好ましくは、隙間は、周方向全周に亘って設けられる。

好ましくは、隙間は、少なくとも周方向の一部に設けられる。

好ましくは、隙間の軸方向の最大間隔は、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。

本発明の一態様に係るころ軸受は、保持器付きころと、保持器の中心穴に挿通されて、ころの内側軌道面を構成する軸とを備える。

本発明によれば、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ころおよびころ軸受を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る保持器付きころを遊星歯車機構に用いた状態を示す正面図である。 本発明の実施の形態１のころ軸受を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る保持器付きころを示す斜視図であり、ころを取り除いて保持器だけを示す図である。 図３に示す保持器の一部を示す断面図である。 図４に示す保持器の環状部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る保持器付きころを示す平面図であり、ころを取り除いて保持器の一部分だけを拡大して示す図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う部分端面図である。 保持器の変形例を示す断面図である。 保持器の他の変形例を示す断面図である。

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。

（遊星歯車機構の概要）
はじめに、図１および図２を参照して、本実施の形態の保持器付き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である軸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。

たとえば、内歯歯車１０１が回転を停止したまま、太陽歯車１０２が図１の矢印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、たと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、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を軸１０５に回転可能に支持するころ軸受である。

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、保持器１３の中心穴に挿通される軸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を軸１０５に回転可能に支持する軸受である。また、遊星歯車支持構造は、遊星歯車１０３と、軸１０５と、保持器付きころ１０とを備える。なお、図２において、保持器付きころ１０の軸線をＯで示している。

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４０を有する。ころ１２および保持器１３は金属製である。本実施の形態の保持器１３は、帯鋼を丸めて端部同士を溶接した溶接保持器である。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。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。また、本実施の形態のころ軸受は、保持器付きころ１０と軸１０５とを備える。

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。軸１０５の内部に形成した通油孔１０６を通じて潤滑油を軸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、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。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に矢印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に矢印ｆｃで示すように、ころ１２端部と環状部２０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。

また、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、保持器１３のポケット４０を通り抜け、図２に矢印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、軸１０５の外周面と、ポケット４０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する等の事情がある。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。

（実施の形態１）
次に、図３〜図５を参照して、実施の形態１に係る保持器付きころ１０について説明する。図３は、保持器付きころ１０を示す斜視図であり、ころ１２を取り除いて保持器１３だけを示している。図４は、保持器１３の一部を示す断面図であり、図５は、図４に示す保持器１３の環状部２０を拡大して示す断面図である。

保持器付きころ１０は、複数のころ１２（図２）と、当該ころ１２を保持する金属製の保持器１３とを備える。本実施の形態のころ１２は、針状ころである。

保持器１３は、一対の環状部２０と、一対の環状部２０を互いに連結する複数の柱部３０とを有する。一対の環状部２０は、柱部３０の軸方向両端部に位置し、柱部３０を両側から挟むように設けられる。隣り合う柱部３０の間には、ころ１２を収容するためのポケット４０が設けられている。ポケット４０は、周方向に間隔をあけて複数設けられる。なお、以下の説明では、保持器付きころ１０の中心軸（軸線Ｏ）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。

本実施の形態の柱部３０は、その軸方向中央部領域で径方向内方に位置する柱中央部３２と、軸方向端部領域で柱中央部３２に対して径方向外方に位置する一対の柱端部３３と、柱中央部３２および一対の柱端部３３それぞれの間に位置し、軸方向外方に向かって径方向外方に傾斜する一対の柱傾斜部３４とを含む。また、柱部３０は、柱端部３３の周方向長さよりも細いくびれ部３１を含む。くびれ部３１は、環状部２０と柱端部３３とを連結している。柱中央部３２、柱端部３３、柱傾斜部３４およびくびれ部３１の径方向の肉厚は、略等しい。また、柱端部３３の径方向外方の面とくびれ部３１の径方向外方の面３１ｂとは、略面一である。

図４を特に参照して、柱中央部３２には、ポケット４０を構成する側壁面からポケット４０側へと突出するころ止め部３５が設けられている。同様に、一対の柱端部３３には、ポケット４０を構成する側壁面からポケット４０側へと突出するころ止め部３６が設けられている。ころ止め部３５は、ころ１２のピッチ円径ＰＣＤよりも径方向内方に設けられ、径方向内方へのころ１２の脱落を防止する。ころ止め部３６は、ころ１２のピッチ円径ＰＣＤよりも径方向外方に設けられ、径方向外方へのころ１２の脱落を防止する。

図５を特に参照して、本実施の形態の環状部２０は、柱部３０の径方向内方に突出して延びる鍔部２１と、鍔部２１から連続し、鍔部２１の軸方向外方に折り返されることにより形成される折返し部２３とを有する。折り返すとは、鍔部２１の軸方向外方の面２１ａと折返し部２３の軸方向内方の面２３ａとが近接して設けられ、鍔部２１と折返し部２３とが、少なくとも部分的に、軸方向に重なることをいう。なお、軸方向内方とは、環状部２０から柱部３０を向く方向であり、軸方向外方とは、環状部２０から柱部３０と反対側を向く方向である。

鍔部２１は、柱部３０から連続しており、柱部３０のくびれ部３１に対して略垂直である。鍔部２１の外径面２２と、くびれ部３１の外径面３１ｂとは、略面一である。

折返し部２３は、鍔部２１の径方向内方の端部から径方向外方に連続して延びた形状であり、折り曲げ加工により形成される。折返し部２３は、軸線Ｏ方向（図２）から見て、柱部３０の軸方向外方に位置するくびれ部３１の厚みＴと重なる重なり部２３ｂを含む。折返し部２３の先端部２４は、折返し部２３の径方向外方に位置する。先端部２４は、折返し部２３の径方向端部である。折返し部２３の先端部２４は、柱部３０のくびれ部３１の径方向内方の面である内径面３１ａと径方向外方の面である外径面３１ｂとの間に位置する。つまり、折返し部２３の先端部２４は、くびれ部３１の内径面３１ａよりも径方向外方に位置し、外径面３１ｂよりも径方向内方に位置する。

折返し部２３の先端部２４は、くびれ部３１の外径面３１ｂよりも径方向内方に位置し、くびれ部３１の厚みＴと重なる。なお、折返し部２３の先端部２４とくびれ部３１の外径面３１ｂとは、面一であってもよい。

遠心力が作用した場合の保持器１３の変形は、環状部２０の剛性に大きく依存する。そのため、環状部２０の折返し部２３が柱部３０の軸方向端部と重なる重なり部２３ｂを含むことで、環状部２０の剛性を向上させることができ、保持器１３に遠心力が作用した場合であっても、保持器１３の変形を抑制することが可能となる。

また、折返し部２３の先端部２４の位置を柱部３０の軸方向端部の外径面よりも径方向外方にすると、ころ１２ではなく先端部２４のみで遊星歯車１０３（図２）を案内することになり、保持器１３が損傷するおそれがある。そのため、折返し部２３の先端部２４を柱部３０の軸方向端部の外径面よりも径方向内方にすることで、確実にころ１２で遊星歯車１０３を案内することが可能となり、保持器１３の損傷を防止することができる。

上述のように、折返し部２３は、鍔部２１の径方向内方の端部から連続して延びた形状であり、折り曲げ加工により形成される。そのため、鍔部２１の軸方向外方の面２１ａと折返し部２３の軸方向内方の面２３ａとは、密着していない。すなわち、図５に示すように、折返し部２３と鍔部２１との間には、隙間２７が設けられている。隙間２７は、環状部２０の周方向全周に亘って設けられる。

具体的には、隙間２７は、折返し部２３の軸方向内方の面２３ａと鍔部２１の軸方向外方の面２１ａとの間に形成される。隙間２７は、径方向外方に向かって開放する形状であり、縦断面視略Ｖ字状である。具体的には、隙間２７の軸方向の間隔は、折返し部２３と鍔部２１との境界部２５に向かって小さくなっている。隙間２７の軸方向の最大間隔Ｌ１は、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。具体的には、最大間隔Ｌ１は、折返し部２３の軸方向内方の面２１ａと鍔部２１の軸方向外方の面２１ａとの最大間隔である。本実施の形態では、折返し部２３の先端部２４と軸方向内方の面２１ａとが交わる角部は、面取りされている。この場合の最大間隔Ｌ１は、折返し部２３の先端部２４と面取り部が交わる点と、先端部２４の軸方向の延長線と鍔部２１の軸方向外方の面２１ａとが交わる点との間隔である。

このような形状により、遊星歯車１０３の回転が停止し、保持器１３の動きが停止した場合に、隙間２７内に潤滑油を溜めることができる。さらに、遊星歯車１０３が回転し、保持器１３が動き出した場合、隙間２７の潤滑油は、その回転によって隙間２７内を円周方向に移動しながら、径方向外方に飛ばされ、保持器１３の外径面と遊星歯車１０３（図２）との間に供給される。このように、潤滑油の油量が少なくなった厳しい潤滑環境下においても、環状部２０の潤滑性を損なうことがないため、保持器１３の損傷を防止することができる。

また、隙間２７は、径方向外方に向かって開放する形状であり、隙間２７の軸方向の間隔が折返し部２３と鍔部２１との境界部２５に向かって小さくなっているため、潤滑油を隙間２７内に溜めやすく、径方向外方に飛ばしやすくなる。

（実施の形態２）
次に、図６，図７を参照して、実施の形態２に係る保持器付きころ１０に用いられる保持器１３Ａについて説明する。図６は、実施の形態２に係る保持器付きころを示す平面図であり、ころを取り除いて保持器の一部だけを示す図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う部分端面図である。実施の形態２の保持器１３Ａは、基本的には、上述した実施の形態１の保持器１３と同一であるが、隙間２７Ａが形成される点において異なる。

実施の形態１の保持器１３の隙間２７は、環状部２０Ａの周方向全周に亘って設けられていたが、本実施の形態の保持器１３Ａは、隙間２７Ａの周方向の一部に、本実施の形態の隙間２７Ａが設けられている。隙間２７Ａは、周方向において少なくとも一箇所設けられていればよく、周方向において断片的に複数設けられていてもよい。隙間２７Ａの径方向内方には、密着部２６Ａが設けられる。密着部２６Ａは、潤滑油が侵入しない程度に鍔部２１と折返し部２３とが完全にくっついている。溶接部２６Ａは、たとえば溶接によって形成することができる。

このような形状により、遊星歯車１０３が回転し、保持器１３が動きだした場合、隙間２７Ａの潤滑油は、その回転によって隙間２７内を円周方向に移動して密着部２６Ａに衝突し、径方向外方に飛ばされるため、保持器１３の外径面と遊星歯車１０３との間に容易に潤滑油を供給することができる。

（変形例）
次に、図９，図１０を参照して、保持器の変形例について説明する。図９は、保持器の変形例を示す断面図であり、図１０は、保持器の他の変形例を示す断面図である。

図９の保持器１３Ｂは、環状部２０が上述した実施の形態１の環状部２０と同様であったが、柱部３０Ｂの構成において異なっていた。つまり、上記実施の形態の保持器１３は、柱部３０が柱中央部３２と一対の柱端部３３と一対の柱傾斜部３４とを含んでいる、いわゆるＭ型保持器であったが、図９に示すように、柱部３０Ｂが柱中央部３２と一対の柱傾斜部３４とを含んでいない保持器を用いてもよい。

この場合の保持器１３Ｂは、軸方向に離間した一対の環状部２０と、軸方向に延在して環状部２０同士を連結する複数の柱部３０Ｂとを有する。周方向に沿って隣り合う柱部３０Ｂ間にポケット４０が形成され、そのポケット４０に針状ころ１２（図示せず）が配置される。

図１０の保持器１３Ｃは、いわゆる逆Ｍ型保持器であり、一対の環状部２０Ｃと、環状部２０Ｃを連結する柱部３０Ｃとを有する。具体的には、柱部３０Ｃは、その軸方向中央部領域で径方向外方に位置する柱中央部３２Ｃと、軸方向端部領域で柱中央部３２Ｃに対して径方向内方に位置する一対の柱端部３３Ｃと、柱中央部３２Ｃおよび一対の柱端部３３Ｃそれぞれの間に位置し、軸方向外方に向かって径方向内方に傾斜する一対の柱傾斜部３４Ｃと、柱端部３３Ｃと環状部２０Ｃを連結するくびれ部３１とを含む。

柱中央部３２Ｃには、径方向外方へのころ１２の脱落を防止するころ止め部３５Ｃが設けられている。同様に、一対の柱端部３３Ｃには、径方向内方へのころ１２の脱落を防止するころ止め部３６Ｃが設けられている。

環状部２０Ｃは、くびれ部３１から連続して径方向外方に延びる鍔部２１Ｃと、鍔部２１Ｃから連続して径方向内方に延びる折返し部２３Ｃとを有する。折返し部２３Ｃの先端部２４Ｃは、柱部３０Ｃのくびれ部３１の内径面３１ａと外径面３１ｂとの間に位置する。具体的には、折返し部２３Ｃの先端部２４Ｃは、柱部３０Ｃのくびれ部３１の内径面３１ａよりも径方向外方に位置する。なお、折返し部２３Ｃの先端部２４Ｃは、くびれ部３１の内径面３１ａよりも径方向内方に延びて設けられていてもよい。また、鍔部２１Ｃと折返し部２３Ｃとの間の隙間２７Ｃは、径方向内方に設けられ、鍔部２１Ｃと折返し部２３Ｃとの境界部２５Ｃは径方向外方に設けられる。

なお、上記実施の形態では、折返し部２３，２３Ｃの先端部２４，２４Ｃは、柱部３０，３０Ｃのくびれ部３１の内径面と外径面との間に位置するとして説明した。しかし、保持器付きころ１０にくびれ部３１が設けられていない場合は、折返し部２３，２３Ｃの先端部２４，２４Ｃは、柱部３０の軸方向端部、つまり、Ｍ型保持器および逆Ｍ型保持器の場合にあっては、柱端部３３，３３Ｃの内径面と外径面との間に位置すればよい。

また、上記実施の形態において、ポケット４０に収容するころ１２は、針状ころを用いたが、これに限らず、たとえば、円筒ころ、棒状ころなどを用いても構わない。

さらに、上記実施の形態において、保持器付きころ１０は、単列の保持器付きころとして説明したが、複列の保持器付きころであってもよい。

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。

１０ 保持器付きころ、１２ ころ、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 保持器、２０，２０Ａ，２０Ｃ 環状部、２１，２１Ｃ 鍔部、２３，２３Ｃ 折返し部、２５ 境界部、２７ 隙間、３０，３０Ｂ，３０Ｃ 柱部、４０ ポケット、１０５ 軸。

Claims (6)

1. ころと、前記ころを保持する保持器と、を備える保持器付きころにおいて、
   前記保持器は、一対の環状部と、前記一対の環状部を連結する複数の柱部と、隣り合う前記柱部の間に形成されたポケットとを備え、
   前記環状部は、前記柱部の径方向内方または外方に突出して延びる鍔部と、前記鍔部から連続し、前記鍔部の軸方向外方に折り返されることにより形成される折返し部とを有し、
   前記折返し部と前記鍔部との間には、潤滑油を溜めるための隙間が設けられている、保持器付きころ。
2. 前記隙間の軸方向の間隔は、前記折返し部と前記鍔部との境界部に向かって小さくなっている、請求項１に記載の保持器好きころ。
3. 前記隙間は、周方向全周に亘って設けられる、請求項１または２に記載の保持器付きころ。
4. 前記隙間は、少なくとも周方向の一部に設けられる、請求項１または２に記載の保持器付きころ。
5. 前記隙間の軸方向の最大間隔は、０．２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の保持器付きころ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の保持器付きころと、
   前記保持器の中心穴に挿通されて、前記ころの内側軌道面を構成する軸とを備える、ころ軸受。

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