JP5012383B2 - 保持器付きラジアルころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用変速機や各種機械装置の回転支持部に組み込むラジアルころ軸受の改良に関する。尚、本明細書及び特許請求の範囲中の『ころ』の語には、外径に対する長さの比（アスペクト比）が大きい、ニードルも含む。

自動車用変速機や各種機械装置の回転支持部のうち、大きなラジアル荷重が加わる部分にラジアルころ軸受が組み込まれている。例えば自動車の自動変速装置を構成する遊星歯車式変速機に組み込まれているラジアルころ軸受として、図７に示す様な構成を有するラジアルころ軸受１が、広く知られている。このラジアルころ軸受１は、複数の円筒ころ２、２を、ラジアルころ軸受用保持器である保持器３により転動自在に保持すると共に、支持軸４の中間部外周面を円筒状の内輪軌道５とし、この支持軸４の周囲に配置された遊星歯車６の内周面を円筒状の外輪軌道７としている。そして、上記各円筒ころ２、２の転動面を、これら内輪軌道５及び外輪軌道７に転がり接触させている。

又、上記ラジアルころ軸受１で使用されている保持器３の構造として、図８に示す様なものが知られている。この保持器３ａは、軸方向に互いに間隔をあけて配置した、それぞれが円輪状である１対のリム部８、８と、複数本の柱部９、９とを備える。これら各柱部９、９は、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記両リム部８、８の互いに対向する内側面に連続させている。又、円周方向に隣り合う上記各柱部９、９の円周方向両側縁と上記両リム部８、８の互いに対向する内側面とにより囲まれる空間部分を、それぞれポケット１０、１０とし、これら各ポケット１０、１０内に、各円筒ころ２、２を、転動自在に保持している。

又、図９は、上記保持器３ａとは異なる構造ではあるが、特許文献１に記載された保持器３ｂの構造を示している。この保持器３ｂは、各ポケット１０ａの内面の形状以外は、上記保持器３ａの構造とほぼ同様である。
この保持器３ｂの場合には、各ポケット１０ａの内面のうちの円周方向両側面で、この保持器３ｂの直径方向に関する内端部に内径側係止突部１１、１１を、同じく外端部に外径側係止突部１２、１２を、それぞれ各柱部９、９の全長に亙って形成している。

上述の様な保持器３ｂにより各円筒ころ２を転動自在に保持するには、上記各ポケット１０ａ内にこれら各円筒ころ２を、この保持器３ｂの外径側から挿入する。この挿入作業は、これら各ポケット１０ａの円周方向両側を仕切る柱部９、９及びこれら各柱部９、９の側面に形成した外径側係止突部１２、１２を弾性変形させつつ、上記各円筒ころ２を上記各ポケット１０ａ内に押し込む事により行なう。上記各係止突部１１、１２から外れた部分での上記各ポケット１０ａの円周方向に亙る幅Ｗ_１０ａは、上記各円筒ころ２の外径Ｄ_２よりも大きい（Ｗ_１０ａ＞Ｄ_２）為、図９に示す様に各ポケット１０ａ内に上記各円筒ころ２を保持した状態でこれら各円筒ころ２は、各ポケット１０ａ内で軽い力で転動自在となる。又、上記各ポケット１０ａの内径側開口部に存在する１対の内径側係止突部１１、１１の先端縁同士の自由状態での間隔Ｄ_１１、並びに外径側開口部に存在する１対の外径側係止突部１２、１２の先端縁同士の自由状態での間隔Ｄ_１２は、それぞれ上記各円筒ころ２の外径Ｄ_２よりも小さい（Ｄ_１１、Ｄ_１２＜Ｄ_２）。従って、上記各ポケット１０ａ内に保持した円筒ころ２が、これら各ポケット１０ａ内から不用意に脱落する事はない。

上述した様な保持器３ａ、３ｂは、上記各ポケット１０ａ内に潤滑油が流れにくく、潤滑条件が厳しい場合には、前記ラジアルころ軸受１に、早期摩耗、剥離、焼き付き、かじり等の損傷が発生する可能性がある。この様な損傷の発生原因となる、潤滑油の流れ不良の原因の１つとして、以下の様なものがある。
上記各ポケット１０、１０ａの内径側、外径側両開口周縁部とこれら各ポケット１０、１０ａ内に保持した円筒ころ２、２の転動面との間の隙間が小さい場合、内径側の隙間を通じて上記各ポケット１０、１０ａ内に流入する潤滑油の量が少なくなり、外径側の隙間を通じて上記各ポケット１０、１０ａから流出する潤滑油の量が少なくなる。この結果、上記各ポケット１０、１０ａ内を内径側から外径側に流通する潤滑油の量が少なくなり、潤滑油の量が不足したり、或はポケット１０、１０ａ内に存在する潤滑油の温度が上昇し易くなる。潤滑油の温度上昇は、粘度低下に基づく潤滑性能の悪化の原因となり、上記損傷を発生し易くする為、好ましくない。

特開平１０−３１８２６４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、この様な潤滑油の流れ不良の原因をなくす事により、保持器を組み込んだラジアルころ軸受に、早期摩耗、剥離、焼き付き、かじり等の損傷が発生する事を防止すべく発明したものである。

本発明の対象となる保持器付きラジアルころ軸受は、互いに同心に配置された、それぞれが円筒状である内輪軌道及び外輪軌道と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数本のころと、保持器とを備える。
このうちの保持器は、円筒状である。又、軸方向両端部に互いに平行に且つ互いに同心に設けられた、それぞれが円環状である１対のリム部を備える。又、これら両リム部同士の間に掛け渡される状態で互いに平行に且つ円周方向に関して（一般的には互いに均一な）間隔をあけた状態で設けられた複数本の柱部を備える。そして、円周方向に隣り合うこれら各柱部と上記両リム部とにより四周を囲まれる部分を、それぞれ上記各ころを転動自在に保持する為のポケットとしている。
特に、本発明の保持器付きラジアルころ軸受に於いては、上記各ポケットのうちの少なくとも一部のポケットの内面のうち、これら各ポケットの軸方向で対向して、上記各ころの軸方向端面と対向する各面の円周方向中間部の少なくとも１箇所に通油用凹部を、これら各面同士の軸方向に関する距離を、これら各面の円周方向両端部に存在する残部よりも大きくした状態で形成している。

上述の様な、本発明の保持器付きラジアルころ軸受を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、上記通油用凹部を、ポケットの円周方向で対向して各ころの転動面を案内する、各柱部の案内面の軸方向中央部に、これら各案内面同士の円周方向に関する距離を、これら各案内面の軸方向残部よりも大きくした状態で、それぞれ形成する。
或いは、請求項３に記載した様に、上記通油用凹部を、上記各ポケットの円周方向で対向して、上記各ころの転動面を案内する上記各柱部の案内面の軸方向両端部に、これら各案内面同士の円周方向に関する距離を、これら各案内面の軸方向残部よりも大きくした状態で、それぞれ形成する。
或いは、請求項４に記載した様に、上記各ポケットの内径側、外径側両開口縁部のうちの少なくとも一方の開口縁部に、少なくとも軸方向一部の円周方向に関する距離を、上記各円筒ころの外径よりも小さくした係止部を形成し、これら各円筒ころを上記各ポケットに、これら各係止部の自由状態で、これら各係止部を形成した開口縁側を通過不能に保持自在とする。更に、上記通油用凹部を上記各係止部の軸方向中央部に形成する。
尚、上記保持器として、請求項５に記載した様な、分割できない単一の部材により円筒状に構成される一体型保持器や、請求項６に記載した様な、それぞれが部分円筒状に形成された保持器素子を組み合わせる事により、円周方向に亙って複数に分割自在とした分割型保持器を使用する事ができる。

上述の様に構成する本発明の保持器付きラジアルころ軸受によれば、各ポケットの内面に通油用凹部を設ける事で、軸受運転時に於ける軸受内部の通油性を向上して、内輪、外輪両軌道面と各円筒ころの転動面との転がり接触部に介在する潤滑油の量を十分に確保する事ができる。これにより、上記保持器に、早期摩耗、剥離、焼き付き、かじり等の損傷が発生する事を有効に防止し、延いては、この保持器を組み込んだラジアルころ軸受の耐久性の向上を図る事ができる。更に、このラジアルころ軸受を組み込んだ、自動車用変速機や各種回転機械装置の高性能化を可能にできる。

［本発明に関連する参考例の第１例］
図１〜２は、本発明に関連する参考例の第１例を示している。尚、本参考例の特徴は、ラジアルころ軸受を構成する保持器３ｃに形成した各ポケット１０ｂ、１０ｂの内面形状を工夫した点にある。この特徴部分以外の構造及び作用は、前述の図７に示したラジアルころ軸受を含め、従来から知られているラジアルころ軸受の場合と同様である。この為、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。

本参考例のラジアルころ軸受に組み込む保持器３ｃの場合、この保持器３ｃに形成しているポケット１０ｂ、１０ｂの内面のうち、円周方向で対向して、各円筒ころ２、２の転動面を案内する各柱部９、９の案内面（円周方向側面）の軸方向中央部に通油用凹部１３、１３を、上記保持器３ｃの内周面と外周面とを連通させる状態（図２の表裏方向に連通させる状態）で形成している。そして、上記各通油用凹部１３、１３を形成した上記案内面同士の円周方向に関する距離Ｌ_１３（図２参照）を、これら案内面の軸方向残部同士の円周方向に関する距離Ｌ_１０ｂよりも大きく（Ｌ_１３＞Ｌ_１０ｂ）している。

この様な保持器３ｃを組み込んだ、本参考例のラジアルころ軸受の場合、この軸受の運転時に、上記各通油用凹部１３、１３の径方向内方から、多くの潤滑油が、上記各ポケット１０ｂ、１０ｂ内に流入する。又、これら上記各ポケット１０ｂ、１０ｂに流入した潤滑油は、上記各通油用凹部１３、１３を通過しつつ、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂの径方向外側から流出する。この為、上記ラジアルころ軸受内部の通油性を向上して、内輪、外輪両軌道面と上記各円筒ころ２、２の転動面との転がり接触部に介在する潤滑油の量を十分に確保すると共に、この潤滑油の温度上昇を抑える事ができる。これにより、上記ラジアルころ軸受に早期摩耗、剥離、焼き付き、かじり等の損傷が発生する事を有効に防止して、このラジアルころ軸受の耐久性の向上を図る事ができる。更に、このラジアルころ軸受を組み込んだ、自動車用変速機や各種回転機械装置の高性能化を可能にできる。

尚、上記各通油用凹部１３、１３の軸方向の幅、円周方向の深さは、特に限定するものではなく、上記各柱部９、９の強度や、上記ラジアルころ軸受の耐久性、使用環境での潤滑条件等を考慮して、設計的に定める事ができる。
又、本参考例では、上記保持器３ｃに形成した総てのポケット１０ｂ、１０ｂに、上記各通油用凹部１３、１３を形成している。この様な構成にする事が、上記軸受内部の通油性を向上する面では最も好ましい。但し、ラジアルころ軸受の使用環境で必要となる負荷容量等に応じてポケット１０ｂ、１０ｂの数を多くし、しかも各柱部９、９の強度を確保する事を考慮した場合に、上述した様に、総てのポケット１０ｂ、１０ｂに、上記各通油用凹部１３、１３を形成できない場合が考えられる。この様な場合には、上記保持器３ｃに形成したポケット１０ｂ、１０ｂのうちの一部のポケット１０ｂ、１０ｂにのみ上記各通油用凹部１３、１３を形成しても良い。この様な構造によれば、総ての上記ポケット１０ｂ、１０ｂに上記各通油用凹部１３、１３を形成した場合に比べて効果は小さくなるが、軸受内部の通油性を向上する事はできる。この際、これら各通油用凹部１３、１３を形成したポケット１０ｂ、１０ｂを、円周方向に関して等間隔に配置する事が好ましい。但し、等間隔に配置する事ができない様な場合には、上記各ポケット１０ｂ、１０ｂのうちの任意のポケット１０ｂ、１０ｂにのみ、上記各通油用凹部１３、１３を形成しても良い。

［本発明に関連する参考例の第２例］
図３は、本発明に関連する参考例の第２例を示している。本参考例のラジアルころ軸受に組み込む保持器３ｄの場合、この保持器３ｄに形成しているポケット１０ｃ、１０ｃの内面のうち、円周方向で対向して、各円筒ころ２、２の転動面を案内する各柱部９、９の案内面（円周方向側面）の軸方向両端部に、上記保持器３ｄの内周面と外周面とを連通させる状態で通油用凹部１３ａ、１３ａを形成している。そして、これら通油用凹部１３ａ、１３ａを形成した部分での、上記案内面同士の円周方向に関する距離Ｌ_１３ａを、これら案内面の軸方向残部同士の円周方向に関する距離Ｌ_１０ｃよりも大きく（Ｌ_１３ａ＞Ｌ_１０ｃ）している。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した参考例の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［実施の形態の１例］
図４は、請求項１、６、７に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のラジアルころ軸受に組み込む保持器３ｅの場合、この保持器３ｅに形成しているポケット１０ｄ、１０ｄの内面のうち、軸方向で対向して、各円筒ころ２、２の軸方向端面と対向する各面の円周方向中間部に通油用凹部１３ｂ、１３ｂを、上記保持器３ｅの内周面と外周面とを連通させる状態で形成している。そして、これら通油用凹部１３ｂ、１３ｂを形成した上記各面同士の軸方向に関する距離Ｈ_１３ｂを、これら各面の周方向残部同士の軸方向に関する距離Ｈ_１０ｄよりも大きく（Ｈ_１３ｂ＞Ｈ_１０ｄ）している。又、上記各通油用凹部１３ｂ、１３ｂの円周方向の幅Ｌ_１３ｂを、上記各円筒ころの直径Ｄ_２よりも小さく（Ｌ_１３ｂ＜Ｄ_２）している。この様な本例の場合、上記各通油用凹部１３ｂ、１３ｂを通じて、上記保持器３ｅの内径側から外径側に、多量の潤滑油を流通させる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した参考例の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第３例］
図５〜６は、本発明に関連する参考例の第３例を示している。本参考例は、前述の図９に示した保持器３ｂと同様の構造の保持器に関して、各ポケット１０ｅ、１０ｅの内面の形状を工夫している。本参考例の保持器３ｆは、これら各ポケット１０ｅ、１０ｅの内面のうちの、円周方向両側面で、この保持器３ｆの直径方向に関する内端部に内径側係止突部１１、１１（図６参照）を、同じく外端部に外径側係止突部１２、１２を、それぞれ形成している。そして、これら内径側、外径側両係止突部１１、１２の軸方向中央部に、それぞれ通油用凹部１３ｃ、１３ｃを形成している。
そして、これら通油用凹部１３ｃ、１３ｃのうちで、円周方向に向き合った通油用凹部１３ｃ、１３ｃの奥面同士の距離Ｌ_１３ｃを、これら通油用凹部１３ｃ、１３ｃをそれぞれ形成した上記内径側、外径側両係止突部１１、１２同士のうちで、円周方向に向き合った内径側、外径側両係止突部１１、１２の先端縁同士の円周方向に関する距離Ｌ_１１及びＬ_１２よりも大きく（Ｌ _１３ｃ ＞Ｌ_１１、Ｌ_１２）している。この様な本例の場合、上記各ポケット１０ｅ、１０ｅから各円筒ころ２、２が不用意に抜け出るのを防止する構造で、上記各通油用凹部１３ｃ、１３ｃを通じて、上記保持器３ｆの内径側から外径側に、多量の潤滑油を流通させる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した参考例の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。

尚、本参考例の場合には、上記各通油用凹部１３ｃ、１３ｃを、上記各内径側、外径側各両係止突部１１、１２の軸方向中央部分に設けているが、これら通油用凹部の位置は、軸方向中央部に限らない。又、上記内径側、外径側各係止突部１１、１２の複数個所に上記各通油用凹部１３ｃ、１３ｃを設けても良い。
又、本参考例の場合には、内径側、外径側共に係止突部を形成しているが、このうちのどちらか一方のみに係止突部を形成している様な構造の場合にも、この係止突部に本参考例の様な通油用凹部を形成する事で、軸受内部の潤滑性を向上する事ができる。

本発明は、ラジアルころ軸受の運転時にこの軸受内部での潤滑性を向上させるべく発明したものである。上述した、実施の形態の１例及び参考例の第１〜３例は、それぞれ単独で実施する場合に限らず、これら実施の形態の１例及び参考例の第１〜３例を組み合わせて実施する事で、前記ラジアルころ軸受の使用環境で必要となる潤滑条件に対して柔軟に対応する事ができる。
又、本発明を実施する場合に、保持器を合成樹脂製とする事が、材料費の低減、軽量化による性能向上等の面から有利である。但し、本発明は、金属製の保持器を備えたラジアルニードル軸受に関して適用しても、性能向上効果を得られる。更に、本発明を、分割型の保持器に対して適用する場合は、分割の数は２に限らず、３以上であっても良い。

本発明に関連する参考例の第１例を示す、ラジアルころ軸受に組み込む保持器の斜視図。 同じく、本参考例の特徴を説明する為に、ころが各ポケットに保持された状態の保持器の一部を示す図。 本発明に関連する参考例の第２例を示す、図２と同様の図。 本発明の実施の形態の１例を示す、図２と同様の図。 本発明に関連する参考例の第３例を示す、図２と同様の図。 同じく、図５の拡大Ａ−Ａ断面図。 従来構造の１例を示す、ラジアルころ軸受を組み込んだ遊星歯車回転支持部の断面図。 従来から用いられている保持器の第１例を、保持器にころを組み込んだ状態で示す斜視図。 同第２例を、保持器にころを組み込んだ状態で示す部分断面図。

１ ラジアルころ軸受
２ 円筒ころ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ 保持器
４ 支持軸
５ 内輪軌道
６ 遊星歯車
７ 外輪軌道
８ リム部
９ 柱部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ ポケット
１１ 内径側係止凹部
１２ 外径側係止凹部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 通油用凹部

Claims (6)

1. 互いに同心に配置された、それぞれが円筒状である内輪軌道及び外輪軌道と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数本のころと、これら各ころを転動自在に保持する保持器とを備え、
   このうちの保持器は、円筒状であり、軸方向両端部に互いに平行に且つ互いに同心に設けられた、それぞれが円環状である１対のリム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された状態で互いに平行に且つ円周方向に関して間隔をあけた状態で設けられた複数本の柱部とを備え、円周方向に隣り合うこれら各柱部と上記両リム部とにより四周を囲まれる部分を、それぞれ上記各ころを転動自在に保持する為のポケットとしている、保持器付きラジアルころ軸受に於いて、
   これら各ポケットのうちの少なくとも一部のポケットの内面のうち、これら各ポケットの軸方向で対向して、前記各ころの軸方向端面と対向する各面の円周方向中間部の少なくとも１箇所に通油用凹部が、これら各面同士の軸方向に関する距離を、これら各面の円周方向両端部に存在する残部よりも大きくした状態、且つ、上記保持器の内周面と外周面とを連通させる状態で形成されている事を特徴とする保持器付きラジアルころ軸受。
2. 通油用凹部が、ポケットの円周方向で対向して各ころの転動面を案内する、各柱部の案内面の軸方向中央部に、これら各案内面同士の円周方向に関する距離を、これら各案内面の軸方向残部よりも大きくした状態で、それぞれ形成されている、請求項１に記載した保持器付きラジアルころ軸受。
3. 通油用凹部が、ポケットの円周方向で対向して、各ころの転動面を案内する各柱部の案内面の軸方向両端部に、これら各案内面同士の円周方向に関する距離を、これら各案内面の軸方向残部よりも大きくした状態で、それぞれ形成されている、請求項１に記載した保持器付きラジアルころ軸受。
4. 各ポケットの内径側、外径側両開口縁部のうちの少なくとも一方の開口縁部に、少なくとも軸方向一部の円周方向に関する距離を、各ころの外径よりも小さくした係止部を形成し、これら各ころを上記各ポケットに、これら各係止部の自由状態で上記開口縁側を通過不能に保持自在としており、通油用凹部が上記各係止部の軸方向中央部に形成されている、請求項１に記載した保持器付きラジアルころ軸受。
5. 保持器が、分割できない単一の部材により円筒状に構成された一体型保持器である、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した、保持器付きラジアルころ軸受。
6. 保持器が、それぞれが部分円筒状に形成された保持器素子を組み合わせる事により、円周方向に亙って複数に分割自在とした分割型保持器である、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した、保持器付きラジアルころ軸受。

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