JP2021148214A - 樹脂製保持器、保持器付き針状ころ、および樹脂製保持器の強度管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製保持器の強度および耐久性を向上させる。【解決手段】樹脂製保持器１３は、軸方向に間隔Ｌｃをあけて配置される１対のリング部３０と、複数の柱部３１とを備え、一方のリング部および他方のリング部がそれぞれ樹脂で射出成型される保持器であって、保持器の周方向に隣り合う柱部３１，３１同士によって区画されるポケット１４のうち、一方の柱部のポケット面３３および他方の柱部のポケット面３３間の間隔をＬｐとして、柱部３１は間隔Ｌｐに等しい軸方向寸法Ｌｐの一端部３２と、間隔Ｌｐに等しい軸方向寸法Ｌｐの他端部３２と、間隔Ｌｐおよび間隔Ｌｃに基づく残りの軸方向寸法Ｌｃ−２Ｌｐの中央範囲からなり、保持器に対応する型の中に射出される未固化樹脂が複数箇所で会合してウェルド３１ｗ，３１ｙを構成し、複数のウェルドのうち、最後に会合する最終ウェルド３１ｙが、柱部３１の軸方向寸法Ｌｃ−２Ｌｐの中央範囲に存在する。【選択図】図４

Description

本発明は、転がり軸受に組み込まれる樹脂製保持器に関する。

転がり軸受に組み込まれる樹脂製保持器として従来、例えば特開２０１１−０８５２３１号公報（特許文献１）に記載の技術が知られている。特許文献１記載の合成樹脂製保持器は、円錐ころ軸受に組み込まれる保持器であり、大径のリム部、小径のリム部、およびこれらリム部に掛け渡される複数の柱部を備え、射出成型によって製造される。

特許文献１の保持器に対応する金型のキャビティには、ランナから溶融合成樹脂が供給される。互いに異なる方向から送り込まれた未固化の溶融合成樹脂は、このキャビティ内で会合する。かかる会合箇所をウェルドといい、ウェルドで合成樹脂製保持器の強度が低下する。そこで特許文献１では、ウェルドをリム部と柱部の連続部から外れた部分に位置させて、強度低下を防止するというものである。

特開２０１１−０８５２３１号公報

ウェルドは樹脂製保持器内に複数位置する。特許文献１にも図示されるように複数のウェルドは、リム部および柱部に散在する。複数のウェルドのうち、会合が最も遅い箇所を最終ウェルドといい、複数のウェルドのなかでも特に強度が小さい。特許文献１では最終ウェルドの位置が規定されてなく、樹脂製保持器の強度向上において改善の余地がある。

本発明は、最終ウェルドの位置を規定し、強度管理することにより、樹脂製保持器の耐久性および信頼性を一層向上させることを目的とする。

この目的のため本発明による樹脂製保持器は、軸方向に間隔Ｌｃをあけて配置される１対のリング部と、一端が一方のリング部と結合し他端が他方のリング部と結合する複数の柱部とを備え、一方のリング部および他方のリング部がそれぞれ樹脂で射出成型される保持器であって、保持器の周方向に隣り合う柱部同士によって区画されるポケットのうち、一方の柱部のポケット面および他方の柱部のポケット面間の間隔をＬｐとして、柱部は間隔Ｌｐに等しくなるよう規定される軸方向寸法Ｌｐの一端部と、間隔Ｌｐに等しくなるよう規定される軸方向寸法Ｌｐの他端部と、上述した柱部の間隔Ｌｐおよびリング部の間隔Ｌｃに基づく残りの軸方向寸法Ｌｃ−２Ｌｐの中央範囲からなり、保持器に対応する型の中に射出される未固化樹脂が複数箇所で会合してウェルドを構成し、複数のウェルドのうち最後に会合する最終ウェルドが柱部の上述した軸方向寸法Ｌｃ−２Ｌｐの中央範囲に存在する。

かかる本発明によれば、最終ウェルドの位置が、樹脂製保持器のポケット隅から充分に離れた柱部の中央範囲に含まれるよう規定されることから、樹脂製保持器の強度および耐久性が従来よりも向上する。

本発明の好ましい局面として、ウェルドは柱部のみに設けられる。かかる局面によれば強度上の弱点になるウェルドがリング部に一切形成されないため、樹脂製保持器の強度および耐久性が一層向上する。より好ましくは、複数のウェルド全てが、上述した中央範囲にそれぞれ配置される。本発明の他の局面として、最終ウェルドではないウェルドがリング部に形成される。

本発明者の樹脂製保持器はころを保持するものであり、特に針状ころに好適である。本発明の保持器付き針状ころは、上述した樹脂製保持器と、ポケットに保持される針状ころとを具備する。他の局面として上述した樹脂製保持器は、針状ころ以外のころを保持する保持器であってもよい。

本発明の保持器付き針状ころの配置箇所は特に限定されないが、本発明の一局面として保持器付き針状ころは、サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、およびキャリアを備える遊星歯車機構に設けられ、プラネタリギヤの中心孔と、キャリアに立設されてプラネタリギヤの中心孔に通されるピニオン軸とによって区画される環状隙間に配置される。かかる局面によれば、公転による遠心力を受けるピニオン軸において、樹脂製保持器の強度および耐久性が向上する。したがって遊星歯車機構の強度および耐久性が従来よりも向上する。

本発明の強度管理方法は、上述した樹脂製保持器を複数準備し、これら一群の樹脂製保持器の中から少なくとも１つの試験用樹脂製保持器を選択し、試験用樹脂製保持器の各リング部を切断して、最終ウェルドを含む柱部と、柱部の両端とそれぞれ結合するリング部分を切り出し、当該切り出された最終ウェルドを含む保持器部分のうち、最終ウェルドを挟む一端側および他端側を引っ張ることにより最終ウェルドの強度を測定し、この測定結果に基づき複数の樹脂製保持器の強度を管理する。かかる方法によれば、樹脂製保持器の強度が適切に管理される。

このように本発明によれば、樹脂製保持器の強度が向上する。また樹脂製保持器の強度管理が適切になされ、樹脂製保持器の耐久性および信頼性が向上する。

本発明の転がり軸受を具備する遊星歯車機構を示す正面図である。 本発明の一実施形態になる保持器付きころを示す斜視図である。 図２から樹脂製保持器を取り出して示す斜視図である。 図２から樹脂製保持器を取り出して示す側面図である。 図４の樹脂製保持器から切り出された１本の柱部を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の転がり軸受を具備する遊星歯車機構を示す正面図である。遊星歯車機構１００は、内歯を有し外周を取り囲む内歯歯車（リングギヤ）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（サンギヤ）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。

各遊星歯車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（図略）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によって回転自在に支持される。

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を公転および自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。

図２は、本発明の一実施形態になる保持器付きころを示す斜視図である。図３は、図２から保持器を取り出して示す斜視図である。図４は、図２から保持器を取り出して示す側面図である。以下の説明では、保持器付きころ１０の中心軸線に沿った方向を「軸方向」、中心軸線と直交する方向を「径方向」、中心軸線周りの円周方向を「周方向」という。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１４を有する。ころ１２は金属製の針状ころであり、ころ長がころ径の２倍以上である。保持器１３は樹脂製である。

ピニオン軸１０５（図１）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を含む。

保持器１３は、ケージ型であって、一対のリング部３０と、一対のリング部３０を互いに連結する複数の柱部３１とを有する。柱部３１は、保持器１３の軸方向に延び、両端の端部３２，３２で一対のリング部３０と結合する。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１４が区画されている。ポケット１４は、隣り合う柱部３１，３１にそれぞれ形成されて周方向に対向するポケット面３３，３３と、１対のリング部３０にそれぞれ形成されて軸方向に対向する内側端面３４，３４と、ポケット面３３と内側端面３４を接続する４隅１４ｒによって囲まれてなる。

ポケット面３３は、一方の端部３２から他方の端部３２まで延び、ころ１２の転動面と向き合う。内側端面３４は、ころ１２の端面と向き合う。対向するポケット面３３，３３の間隔Ｌｐはころ１２の直径よりも大きく、対向する内側端面３４，３４の間隔Ｌｃはころ１２の全長よりも大きい。保持器１３の外径側からみてポケット１４は長方形であり、４隅１４ｒを円弧形状に形成される。なお間隔Ｌｐとはポケット１４の短手方向（軸受周方向）の間隔をいい、より具体的には、ポケット１４を介して対面する柱部３１の端部から柱部３１の端部までの間隔をいう。本実施形態のようにポケット１４の隅１４ｒがＲ（円弧）形状に形成される場合、間隔Ｌｐは一方の隅１４ｒ円弧半径および他方の隅１４ｒ円弧半径を含むと理解されたい。ポケット１４が異形ポケットの場合も同様である。

なお図示はしなかったが、ポケット面３３の内径側部分および外径側部分には、ころ止め突起が形成される。ころ止め突起は、ころ１２の径方向移動を規制して、ころ１２をポケット１４に保持する。ころ止め突起の軸方向位置および個数は特に限定されない。保持器１３の軸に直角な断面において、ポケット１４の断面形状は矩形にされる。これに対し柱部３１の断面形状は、内径側よりも外径側のほうが大きい台形にされる。

保持器１３は射出成型によって製造され、保持器１３に対応する金型のキャビティに、未固化の合成樹脂が送り込まれる。金型のキャビティに接続するライナの接続本数、配置、および流量を調整することで最終ウェルドの位置を調整できる。未固化樹脂は、柱部３１の長手方向略中央で会合し、ウェルド３１ｗを形成する。なおウェルド３１ｗは、保持器の軸に直角な断面というように明確に表れる面ではなく、柱部３１の長手方向に亘って分布する立体的領域と理解されたい。

複数のウェルド３１ｗのうち最後に形成されるウェルドを最終ウェルド３１ｙという。最終ウェルド３１ｙの位置は、複数の保持器１３の製造工程で、無作為抽出された１の保持器に対しショートショット（不完全充填）を行うことによって知られる。

本実施形態では、端部３２の軸方向長さを、前述したポケット面３３，３３の間隔Ｌｐと規定する。そして最終ウェルド３１ｙの位置を、柱部３１のうち両端部３２，３２を除いた領域に規定して配置する。１対のリング部３０，３０の間隔、つまり柱部３１の軸方向長さ、はＬｃであるので、最終ウェルド３１ｙの位置は柱部３１中央を占める中央範囲に含まれる。間隔Ｌｐおよび間隔Ｌｃに基づき、柱部３１の中央範囲の長手方向寸法はＬｃ−２Ｌｐと規定される。

複数のウェルドのうち、図示しないライナ（ゲート位置）から遠いウェルドが、未固化の合成樹脂が最も遅く会合する部分であり、すなわち最も強度が弱くなる部分である（最終ウェルド）。本実施形態では、この最終ウェルドの場所を規定し、さらに一群の保持器１３，１３・・・・の強度を管理する。これにより樹脂製の保持器１３の強度が確保される。

本実施形態では、最終ウェルド３１ｙの位置を、柱部３１とし、さらにポケット１４の隅１４ｒからポケット１４の短手寸法である間隔Ｌｐ以上離すようにした。このように強度が最も弱い最終ウェルド３１ｙを、ポケット隅１４ｒから離すことで、ポケット隅１４ｒに発生する応力の影響を最終ウェルド３１ｙが受けない。この結果、保持器１３は早期に破損せず、保持器強度を確保できる。

強度管理は以下の手順で行われる。まず複数の樹脂製保持器１３，１３・・・から試験用樹脂製保持器を無作為に選択する。次に試験用樹脂製保持器の各リング部３０を図４に一点鎖線で示す周方向箇所ｘ，ｘで切断し、最終ウェルド３１ｙが存在する柱部３１を１本切り出す。２か所の周方向箇所ｘ，ｘの間隔は、柱部３１の周方向寸法よりも大きい。周方向箇所ｘでリング部３０に形成される切断面は、ポケット１４と接続する。図５は、切り出された試験体Ｔを示す側面図である。試験体Ｔは、柱部３１と、柱部３１両端とそれぞれ結合するリング部分３０ｐ，３０ｐを含む。

次に、試験体Ｔ両端のリング部分３０ｐ，３０ｐを掴み、柱部３１の長手方向、つまり保持器１３の軸方向、に引張、破断させる。このときの破断応力を管理することで、製造時容易に、確実に最終ウェルド３１ｙの強度を管理することができる。最終ウェルド３１ｙの引張試験時、掴み代が必要になるが、最終ウェルド３１ｙの位置はポケット隅１４ｒから距離を設けているため、最終ウェルド３１ｙを掴むことはなく、最終ウェルド３１ｙの強度が正しく測定される。掴み代が小さく、滑ってしまう場合は、最終ウェルド３１ｙを避けるようにして、リング部分３０ｐ，３０ｐに加え柱部の一端部３２および他端部３２の少なくとも一方を掴んでもよい。

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。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。

本発明は、転がり軸受において有利に利用される。

１０ 保持器付きころ、 １２ ころ、 １３ 保持器、
１４ ポケット、 １４ｒ ポケット隅、 ３０ リング部、
３０ｐ リング部分、 ３１ 柱部、 ３１ｗ ウェルド、
３１ｙ 最終ウェルド、 ３２ 端部、 ３３ ポケット面、
３４ 軸方向内側端面、 １００ 遊星歯車機構、
１０５ ピニオン軸、 Ｌｃ，Ｌｐ 間隔、 Ｔ 試験体。

Claims (5)

1. 軸方向に間隔Ｌｃをあけて配置される１対のリング部と、一端が一方の前記リング部と結合し他端が他方の前記リング部と結合する複数の柱部とを備え、前記一方のリング部および前記他方のリング部がそれぞれ樹脂で射出成型される保持器であって、
   保持器の周方向に隣り合う前記柱部同士によって区画されるポケットのうち、一方の前記柱部のポケット面および他方の前記柱部のポケット面間の間隔をＬｐとして、前記柱部は、前記間隔Ｌｐに等しい軸方向寸法Ｌｐの一端部と、前記間隔Ｌｐに等しい軸方向寸法Ｌｐの他端部と、前記間隔Ｌｐおよび前記間隔Ｌｃに基づく軸方向寸法Ｌｃ−２Ｌｐの中央範囲からなり、
   前記保持器に対応する型のキャビティに射出される未固化樹脂が複数箇所で会合してウェルドを構成し、
   複数の前記ウェルドのうち、最後に会合する最終ウェルドが、前記柱部の前記中央範囲に存在する、樹脂製保持器。
2. 前記ウェルドは柱部のみに設けられる、請求項１に記載の樹脂製保持器。
3. 請求項１または２に記載の樹脂製保持器と、
   前記ポケットに保持される針状ころとを具備する、保持器付き針状ころ。
4. サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、およびキャリアを備える遊星歯車機構に設けられ、
   前記プラネタリギヤの中心孔と、前記キャリアに立設されて前記中心孔に通されるピニオン軸によって区画される環状隙間に配置される、請求項３に記載の保持器付き針状ころ。
5. 請求項１または２に記載の樹脂製保持器を複数準備し、
   前記複数の樹脂製保持器の中から少なくとも１つの試験用樹脂製保持器を選択し、
   前記試験用樹脂製保持器の前記リング部を切断して、前記最終ウェルドを含む前記柱部と、当該柱部の両端とそれぞれ結合するリング部分を切り出し、
   当該切り出された前記最終ウェルドを含む保持器部分のうち、前記最終ウェルドを挟む一端側および他端側を引っ張ることにより前記最終ウェルドの強度を測定し、
   前記測定結果に基づき、前記複数の樹脂製保持器の強度を管理する、樹脂製保持器の強度管理方法。

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