JP3922729B2 - ラジアルニードル軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るラジアルニードル軸受は、自動車用の自動変速機、或は各種油圧機器に組み込んで、ハウジング等の固定部分の内側に回転軸を支承すると共に、軸受部を流通する潤滑油の量を制御するのに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用自動変速機のオイルポンプ部分に設けるサポート軸受は、軸を回転自在に支持する機能の他、このサポート軸受を貫通して流れる高圧の潤滑油を絞り、下流側に流れる潤滑油の量を調整する機能も持たなければならない。この為従来は、図１３に示す様に、ハウジング１の内周面と軸２の外周面との間に滑り軸受３を設ける事により、上記サポート軸受を構成していた。
【０００３】
ところが、滑り軸受３は軸２が回転する際のトルク損失が大きい。この為、自動車の動力性能の向上及び省燃費を目的として、ニードル軸受により上記サポート軸受を構成する事が考えられている。ところが、一般に知られているニードル軸受の場合、軸方向に貫通して流れる潤滑油の量が多過ぎて、上記サポート軸受として用をなさない。
【０００４】
この様な事情に鑑みて実開平１−８３９２０号公報には、図１４〜１５に示す様な構造のニードル軸受が記載されている。先ず、図１４に示した第１例の構造の場合、フローティングシールと呼ばれるシールリング４を、ニードル軸受を構成する外輪５の内周面と軸２の外周面との間に設けている。このシールリング４は、合成樹脂等により全体を円環状に形成されたもので、軸２の外径よりも僅かに大きな内径と、外輪５の内径よりも小さく内向フランジ部８ａの内径よりも大きな外径とを有する。このシールリング４は、外輪５の内側で、ニードル６を保持している保持器７と潤滑油の流れ方向下流側の内向フランジ部８ａとの間に装着する。
【０００５】
この様なシールリング４は、自動変速機等の運転状態に於いては、潤滑油の圧力に押されて、上記内向フランジ部８ａの内側面に押し付けられる。この状態でシールリング４の内周縁と軸２の外周面との間には、スリット状の隙間９が形成され、この隙間９を通じて上記潤滑油が下流側に流れる。
【０００６】
又、図１５に示した第２例の構造では、潤滑油の流量を調整する為のシールリング４ａは、断面コ字形で全体が円環状に形成されている。そしてこのシールリング４ａは、軸２の外径よりも僅かに大きな内径と、外輪５の内径よりも小さく内向フランジ部８ａの内径よりも大きな外径とを有する。このシールリング４ａは、コ字形断面の開口側をニードル６と反対方向に向けた状態で、上記外輪５の内側で、ニードル６と下流側の内向フランジ部８ａとの間部分に装着している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の様に構成され作用する、従来のラジアルニードル軸受は、依然として次に述べる様な解決すべき問題点を有する。
【０００８】
先ず、図１４に示した第１例の構造では、隙間９の幅寸法を小さくしたり、或はこの隙間９の長さ寸法を大きくする事が難しく、十分に潤滑油の流量を絞る事が出来ない。これに対して図１５に示した第２例の構造では、シールリング４ａの内周面と軸２の外周面との間の隙間９ａの長さ寸法を或る程度大きく出来、上記流量を絞る事が、一応可能ではある。ところが、やはり十分な絞り効果を得る為には、上記シールリング４ａの長さ寸法を相当に大きくしなければならない。オイルポンプ部分でのサポート軸受の設置スペースは限られており、上記長さ寸法が徒に大きくなるのは好ましくない。
【０００９】
本発明のラジアルニードル軸受は、上述の様な事情に鑑みて発明されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のラジアルニードル軸受は、前述した従来のラジアルニードル軸受と同様に、内周面に外輪軌道を、両端部に直径方向内方に折れ曲がった内向フランジ部を、それぞれ有する外輪と、円周方向に亙って複数のポケットを有し、上記外輪の内側に回転自在に設けられた保持器と、この保持器の端面と上記内向フランジ部の内側面との間に設けられて、上記外輪の内側を軸方向に流れる潤滑油に対する抵抗となるシールリングと、上記各ポケットの内側に転動自在に保持された複数のニードルとを備えている。
【００１１】
特に、本発明のラジアルニードル軸受に於いては、上記保持器は、耐熱性合成樹脂或は金属製で、上記外輪軌道の直径よりも僅かに小さな外径と、上記複数のニードルの内接円の直径よりも僅かに大きな内径とを有し、外周面及び内周面が、軸方向両端縁部と上記各ポケット部分とを除きそれぞれ直径が変化しない円筒面である。そして、上記保持器の外周面と上記外輪軌道との間に微小な外側隙間が、この保持器の内周面と上記各ニードルの内側に挿通した軸の外周面との間に微小な内側隙間が、それぞれ形成されている。又、上記両内向フランジ部のうち、少なくとも上記シールリングと反対側に存在する内向フランジ部は、上記各ニードルの内接円の直径よりも僅かに大きな内径を有するものである。そして、上記内向フランジ部の内周縁部と上記軸の外周面との間に微小な隙間が形成されている。更に、この隙間と、上記外側、内側両隙間とは、それぞれ潤滑油に対する抵抗となる。
又、好ましくは、請求項２に記載した様に、シールリングが、芯金と、この芯金により補強された弾性材製のシール材とを備えたもので、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられている。そして、上記シール材の内周寄り部分に形成された短円筒状のシールリップの先端部を、下流側の内向フランジ部の直径方向内側に進入させている。
或は、請求項３に記載した様に、シールリングがゴム製のセルフシール型で、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられている。そして、上記シールリングの内周側に設けられたシールリップの内周縁に切り欠きが形成されており、このシールリップが軸の外周面に押し付けられた場合に、上記シールリングの上流側と下流側との間で、上記切り欠きを通じてのみ潤滑油が流通する。
又は、請求項４に記載した様に、シールリングは、１対のリング素子をスラスト方向に亙って重ね合わせたもので、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられている。そして、上記両リング素子のうちの内向フランジ部側のリング素子に絞り流路を形成しており、これら両リング素子のうちの保持器側のリング素子は、この保持器の下流側部分で外輪に、締まりばめにより内嵌支持されており、この保持器側のリング素子と上記内向フランジ部との間に、上記内向フランジ側のリング素子の厚さ寸法よりも少し大きな隙間を形成している。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成される本発明のラジアルニードル軸受の場合、軸方向に亙る潤滑油の流れは、保持器により絞られる他、シールリングによっても絞られる。この一種のラビリンス効果によって、ラジアルニードル軸受全体としての絞り量は十分に大きくなる。この結果、ラジアルニードル軸受の軸方向に亙る長さ寸法を特に大きくしなくても、上記潤滑油の流量を十分に絞る事が可能となる。
【００１３】
【実施例】
図１〜２は、請求項１、２に対応する、本発明の第一実施例を示している。ハウジング１に形成した円孔１０内には、このハウジング１に対して相対的に回転する軸２を挿入している。この円孔１０の内周面には円筒状の外輪５を、締まりばめにより内嵌固定している。この外輪５は、内周面に外輪軌道１１を、両端開口部に内向フランジ部８ａ、８ｂを、それぞれ有する。そして、上記外輪軌道１１と上記軸２の外周面との間に、保持器１２と、この保持器１２により転動自在に保持された複数のニードル６と、シールリング１３とを設けている。又、上記両内向フランジ部８ａ、８ｂのうち、このシールリング１３と反対側に存在する内向フランジ部８ｂは、上記各ニードル６の内接円の直径よりも僅かに大きな内径を有するものである。そして、上記内向フランジ部８ｂの内周縁部と上記軸の外周面との間に微小な隙間が形成されている。
【００１４】
上記保持器１２は、籠形保持器と呼ばれるもので、耐熱性合成樹脂を射出成形する事により、或は銅、アルミニウム等の金属により造られる。上記保持器１２の外径ｄは、上記外輪軌道１１の直径Ｄよりも僅かに小さい（ｄ＜Ｄ）。又、この保持器１２の内径Ｒは、上記複数のニードル６の内接円の直径、即ち上記軸２の外径ｒよりも僅かに大きい（Ｒ＞ｒ）。言い換えれば、上記保持器１２の厚さ寸法は、上記ニードル６の直径寸法よりも僅かに小さい。又、この保持器１２の外周面及び内周面が、軸方向両端縁部と上記各ニードル６を配置する各ポケット部分とを除き、それぞれ直径が変化しない円筒面である。従って、上記保持器１２の外周面と外輪軌道１１との間には微小な外側隙間１４が、この保持器１２の内周面と軸２の外周面との間には微小な内側隙間１５が、それぞれ形成される。
【００１５】
一方、上記シールリング１３は、金属製で円輪状の芯金１６と、この芯金１６により補強された、ゴム等の弾性材製のシール材１７とから成る。このシールリング１３は、潤滑油の流れ方向下流側（図１の右側）に位置する内向フランジ部８ａの内側面と、上記保持器１２の外側面との間に装着される。又、このシール材１７の外側面内周寄り部分には、短円筒状のシールリップ１８を形成し、このシールリップ１８の先端部を、上記内向フランジ部８ａの直径方向内側に進入させている。尚、上記保持器１２及びシールリング１３は、比較的薄肉に形成された内向フランジ部８ｂを曲げ形成する以前に、外輪５の内側に挿入しておく。
【００１６】
上述の様に構成される本発明のラジアルニードル軸受の場合、円孔１０の内周面と軸２の外周面との間の空間１９を図１の左から右に向け、軸方向に亙って流れる潤滑油は、保持器１２により流れを絞られる。即ち、図１に矢印ａで示す様に上記空間１９内に進入した潤滑油は、上記保持器１２の外周側と内周側とに存在する、前記外側隙間１４及び内側隙間１５を通じて、上記保持器１２の下流側に存在する隙間２０内に送られる。この隙間２０内に存在する潤滑油の圧力は、上記保持器１２の上流側に存在する潤滑油の圧力に比べて、上記外側、内側両隙間１４、１５の通過抵抗分だけ低くなる。更に、前記内向フランジ部８ｂの内周縁部と前記軸２の外周面との隙間も、上記外側、内側両隙間１４、１５と同様に、潤滑油に対する抵抗となる。
【００１７】
更に、上記隙間２０に達した潤滑油は、図２に鎖線で示す様に、上記シールリップ１８を直径方向外方に押し広げつつ、このシールリップ１８の内周面と前記軸２の外周面との間の隙間２１を流れ、下流側に送られる。上記シールリップ１８の先端部外周面は、下流側の内向フランジ部８ａの内周縁に対向しており、このシールリップ１８の変形は内向フランジ部８ａにより制限される。この為、上記隙間２１の断面積は限られたものとなる。しかも、隙間２１の上流端に存在する隙間２０内に存在する潤滑油の圧力は、上述の様に保持器１２の上流側に存在する潤滑油の圧力よりも低い為、一種のラビリンス効果によって、上記隙間２１を流れる潤滑油の勢いは弱いものとなる。
【００１８】
この結果、ラジアルニードル軸受の上流側から下流側迄貫通して流れる潤滑油の量は十分に少なくなる。即ち、本発明のラジアルニードル軸受は、軸方向に亙る長さ寸法を特に大きくしなくても、上記潤滑油の流量を十分に絞る事が可能となる。
【００１９】
次に、図３は、やはり請求項１、２に対応する、本発明の第二実施例を示している。本実施例の場合、シールリング１３ａを構成する芯金１６ａを断面Ｌ字形とし、このシールリング１３ａを外輪５に支持するのに、芯金１６ａの一部を外輪５に内嵌する事により行なっている。従って、本実施例の場合には、上記第一実施例の場合に比べて、シールリング１３ａのラジアル方向及びスラスト方向に亙る剛性が向上し、このシールリング１３ａによる絞り性能がより向上する。その他の構成及び作用は、上述の第一実施例と同様である。
【００２０】
次に、図４は、やはり請求項１、２に対応する、本発明の第三実施例を示している。本実施例の場合、外輪５の内周面でシールリング１３ａを装着する部分の内径を、ニードル６が当接する外輪軌道１１部分の内径よりも少し小さくしている。従って、本実施例の場合には、上記シールリング１３ａの芯金１６ａを外輪５に内嵌固定する作業を、容易に、且つ外輪軌道１１を傷める事なく行なえる。その他の構成及び作用は、上述の第二実施例と同様である。
【００２１】
次に、図５〜６は、請求項１、３に対応する、本発明の第四実施例を示している。本実施例の場合、保持器１２よりも下流側に設けるシールリング２２として、ゴム製で断面がＳ字形の、所謂セルフシール型のものを使用している。このシールリング２２の上流側に圧力が作用した場合には、この圧力により内周側のシールリップ２３が軸２の外周面に押し付けられる。このシールリップ２３の内周縁には、図６に示す様に小さな切り欠き２４が形成されており、上述の様にシールリップ２３が軸２の外周面に押し付けられた場合には、上記シールリング２２の上流側と下流側との間では、この切り欠き２４を通じてのみ、潤滑油が流通する。従って、この切り欠き２４の大きさを規制すれば、ラジアルニードル軸受の上流側から下流側迄貫通して流れる潤滑油の量を十分に少なくできる。
【００２２】
次に、図７は、やはり請求項１、３に対応する、本発明の第五実施例を示している。本実施例の場合、シールリング２２ａの外周半部を充実体とする事で、このシールリング２２ａの剛性を向上させている。その他の構成及び作用は、上述の第四実施例と同様である。
【００２３】
次に、図８〜１０は、請求項１、４に対応する、本発明の第六実施例を示している。本実施例の場合、保持器１２よりも下流側に設けるシールリング２５として、１対のリング素子２６、２７をスラスト方向に亙って重ね合わせたものを使用している。これら各リング素子２６、２７は、それぞれナイロン、ポリアセタール、ＰＴＦＥ等の、滑り易い合成樹脂により造られている。
【００２４】
この内、内向フランジ部８ａ側のリング素子２７は、図９に示す様に、円周方向１箇所に割れ目２８を設けたり、或は図１０に示す様に、切り欠き２９を形成する事で、潤滑油の絞り流路を形成している。或はこのリング素子２７の両面に、図１１〜１２に示す様に、それぞれが直径方向に亙る凹溝３０、３０を形成している。一方、保持器１２側のリング素子２６は、上記保持器１２の下流側部分に於いて上記外輪５に、締まりばめにより内嵌支持している。このリング素子２６と上記内向フランジ部８ａとの間には、上記リング素子２７の厚さ寸法よりも少し大きな隙間を形成して、両リング素子２６、２７同士が強く摩擦し合うのを防止している。
【００２５】
本実施例の場合、保持器１２の下流側に迄達した潤滑油は、上記リング素子２７の割れ目２８（図９に示した構造の場合）、リング素子２７内周縁の切り欠き２９（図１０に示した構造の場合）、或は凹溝３０、３０（図１１〜１２に示した構造の場合）を通じてのみ、下流側に送られる。従って、この割れ目２８、切り欠き２９、凹溝３０、３０の大きさ（断面積）を規制すれば、ラジアルニードル軸受の上流側から下流側迄貫通して流れる潤滑油の量を十分に少なくできる。
【００２６】
尚、図９〜１２に示した３例のリング素子２７には、次の様な効果上の相違がある。先ず、図９に示した第１例の構造の場合には、リング素子２７の弾性変形に基づいてこのリング素子２７の内径寸法を調整自在である。この為、この内径寸法と軸２の外径寸法とを厳密に一致させなくても、このリング素子２７の内周縁と上記軸２の外周面とを密接させて、これら内周縁と外周面との間部分を潤滑油が流れる事を防止できる。但し、油圧等に基づいてリング素子が弾性変形し、上記内径寸法が変化した場合には、上記間部分を通じて潤滑油が流れる可能性があり、同時に上記割れ目２８の幅寸法が変化し、潤滑油の絞り量が変化する。従って、油圧が特に高くなる用途には不向きである。
【００２７】
次に、図１０に示した第２例の構造の場合には、潤滑油の絞り量を厳密に規制する為には、リング素子２７の内径寸法と軸２の外径寸法とを厳密に規制する必要がある代わりに、リング素子２７の弾性変形による潤滑油の絞り量変化を考慮する必要がない。従って、油圧が高くなる場合も使用可能である。
【００２８】
更に、図１１〜１２に示した第３例の構造の場合には、上記第２例の構造により得られる効果に加えて、簡単に大きな絞り効果を得られる。即ち、上記第２例の構造により大きな絞り効果を得る為には、前記切り欠き２９（図１０）の断面積を小さくしなければならない。断面積の小さな切り欠き２９を所望の大きさに形成する作業は面倒であるが、この第３例の場合には、流路長さが長くなる分、断面積を大きくしても十分な絞り効果を得られる。又、断面積の大きな凹溝３０、３０は断面積の小さな切り欠き２９に比べて、異物が詰まりにくく、潤滑油の流通性を十分に確保できる。更に、凹溝３０、３０を流れる潤滑油が、リング素子２７の側面とこの側面が対向する、スラスト方向の滑り面との間に引き込まれて、これら両面間の滑り性を向上させる。従って、回転トルクの低減効果も得られる。尚、凹溝３０、３０の本数、深さ等を変える事により、絞り効果の調整は容易である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のラジアルニードル軸受は、以上に述べた通り構成され作用する為、シールリングや外輪の重量を増大させる事なく、軸と外輪との間を流れる潤滑油の流量を少なく規制する事が可能となる。この結果、変速機の重量軽減や慣性質量の軽減に伴なう機器の性能向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す部分断面図。
【図２】同じく要部拡大断面図。
【図３】本発明の第二実施例を示す部分断面図。
【図４】同第三実施例を示す部分断面図。
【図５】同第四実施例を示す部分断面図。
【図６】シールリングのみを取り出して図５の左方から見た図。
【図７】本発明の第五実施例を示す部分断面図。
【図８】同第六実施例を示す部分断面図。
【図９】内向フランジ部側のリング素子の第１例を示す正面図。
【図１０】同第２例を示す正面図。
【図１１】同第３例を示す正面図。
【図１２】図１１の上方から見た図。
【図１３】滑り軸受を使用した従来構造を示す部分断面図。
【図１４】ニードル軸受を使用した従来構造の第１例を示す部分断面図。
【図１５】同第２例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 軸
３ 滑り軸受
４、４ａ シールリング
５ 外輪
６ ニードル
７ 保持器
８ａ、８ｂ 内向フランジ部
９、９ａ 隙間
１０ 円孔
１１ 外輪軌道
１２ 保持器
１３、１３ａ シールリング
１４ 外側隙間
１５ 内側隙間
１６、１６ａ 芯金
１７ シール材
１８ シールリップ
１９ 空間
２０、２１ 隙間
２２、２２ａ シールリング
２３ シールリップ
２４ 切り欠き
２５ シールリング
２６、２７ リング素子
２８ 割れ目
２９ 切り欠き
３０ 凹溝

Claims (4)

1. 内周面に外輪軌道を、両端部に内向フランジ部を、それぞれ有する外輪と、円周方向に亙って複数のポケットを有し、上記外輪の内側に回転自在に設けられた保持器と、この保持器の端面と上記内向フランジ部の内側面との間に設けられて、上記外輪の内側を軸方向に流れる潤滑油に対する抵抗となるシールリングと、上記各ポケットの内側に転動自在に保持された複数のニードルとを備えたラジアルニードル軸受に於いて、上記保持器は、耐熱性合成樹脂或は金属製で、上記外輪軌道の直径よりも僅かに小さな外径と上記複数のニードルの内接円の直径よりも僅かに大きな内径とを有し、外周面及び内周面が、軸方向両端縁部と上記各ポケット部分とを除きそれぞれ直径が変化しない円筒面であって、上記保持器の外周面と上記外輪軌道との間に微小な外側隙間が、この保持器の内周面と上記各ニードルの内側に挿通した軸の外周面との間に微小な内側隙間が、それぞれ形成されており、上記両内向フランジ部のうち、少なくとも上記シールリングと反対側に存在する内向フランジ部は、上記各ニードルの内接円の直径よりも僅かに大きな内径を有するものであって、この内向フランジ部の内周縁部と上記軸の外周面との間に微小な隙間が形成されており、この隙間と、上記外側、内側両隙間とは、それぞれ潤滑油に対する抵抗となる事を特徴とするラジアルニードル軸受。
2. シールリングが、芯金と、この芯金により補強された弾性材製のシール材とを備えたもので、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられており、上記シール材の内周寄り部分に形成された短円筒状のシールリップの先端部を、下流側の内向フランジ部の直径方向内側に進入させている、請求項１に記載したラジアルニードル軸受。
3. シールリングがゴム製のセルフシール型で、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられており、上記シールリングの内周側に設けられたシールリップの内周縁に切り欠きが形成されており、このシールリップが軸の外周面に押し付けられた場合に、上記シールリングの上流側と下流側との間で、上記切り欠きを通じてのみ潤滑油が流通する、請求項１に記載したラジアルニードル軸受。
4. シールリングは、１対のリング素子をスラスト方向に亙って重ね合わせたもので、潤滑油の流れ方向に関して保持器よりも下流側で外輪の内側に設けられており、上記両リング素子のうちの内向フランジ部側のリング素子に絞り流路を形成しており、これら両リング素子のうちの保持器側のリング素子は、この保持器の下流側部分で外輪に、締まりばめにより内嵌支持されており、この保持器側のリング素子と上記内向フランジ部との間に、上記内向フランジ側のリング素子の厚さ寸法よりも少し大きな隙間を形成している、請求項１に記載したラジアルニードル軸受。

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