JP5233563B2 - ころ軸受用保持器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の遊星歯車機構などに用いられるころ軸受用保持器に関し、特に、高速回転に好適な針状ころ軸受に組み込まれる保持器に関する。

従来、この種の保持器が組み込まれた針状ころ軸受の仕様用途としては、例えば自動車の自動変速機に構築される遊星歯車機構が知られている（特許文献１）。一例として図３(ｂ)に示すように、遊星歯車機構は、太陽歯車(図示しない)の外周に沿って噛合する複数の遊星歯車２と、各遊星歯車２の中心孔に挿通された遊星歯車支持軸４とを備え、遊星歯車２の中心孔の内周面２ｓと遊星歯車支持軸４の外周面４ｓとの間に針状ころ軸受を介装して構成されている。また、遊星歯車支持軸４を支えている遊星キャリア６に各遊星歯車２が直接接触するのを防止するために、各遊星歯車２と遊星キャリア６との間には、ワッシャ８が介挿されている。かかる遊星歯車機構によれば、各遊星歯車２は、針状ころ軸受によって遊星歯車支持軸４に対して回転自在に支持されることになる。

この場合、上記した針状ころ軸受に組み込まれる保持器１０は、例えば図３(ａ)に示すように、軸受内部空間に沿って延在可能な中空円筒形を成しており、その両端に互いに対向配置された円環状を成す一対の円環部１２と、これら一対の円環部１２相互間に亘り周方向に沿って所定間隔で並列し且つ当該円環部１２の内周面１２ｓ相互に連結された複数の柱部１４とを備えて構成されている。なお、軸受内部空間とは、上記した遊星歯車機構に介装された針状ころ軸受において、遊星歯車２の内周面２ｓと遊星歯車支持軸４の外周面４ｓとの間に周方向に沿って連続して構成される中空円筒形の空間を指している。

このような、ころ軸受用保持器１０では、周方向に沿って隣り合う柱部１４と、その隣り合う柱部１４相互間に介在する一対の円環部１２の内周面１２ｓとで区画された空間が周方向に沿って所定間隔で形成されており、これら各空間が転動体を保持するポケットとして構成されている。これにより、当該保持器１０には、複数のポケット１０ｐが周方向に沿って所定間隔で構成されることになる。この場合、各ポケット１０ｐには、転動体として、ころ１６(図３(ｂ),(ｃ))が１つずつ回転可能に保持される。

ところで、近年の自動変速機の多段化に伴って、上記した軸受には、高速回転への対応化と共に軸受回転時の低トルク化の要求が高まっている。そこで、かかる要求に応えるために、上記した保持器１０には、その軽量化や耐焼付き性の向上化を図るべく、既存の金属材料に代えて樹脂材料で形成する試みがなされている（特許文献１）。

しかしながら、樹脂製の保持器１０は、金属製のものと比較して、その強度（剛性）が低いため、その形状を常に最適な状態に維持することが困難な場合がある。例えば軸受を高速回転させた使用状態では、図３(ｃ)に示すように、当該保持器１０の各柱部１４に遠心力が働いて、一対の円環部１２を捩れ軸とした弾性或いは塑性変形による捩れ変形が当該各柱部１４に発生する場合がある。そうなると、図３(ｄ)に示すように、各柱部１４が形状変化(例えば、湾曲など)することによって、その両端の円環部１２が傾斜する。そして、このときの傾斜の程度によっては、当該円環部１２の外周面１２ｔの外径側縁１２ａ(即ち、外径側端部及びその近傍領域)がワッシャ８に摺接する場合がある。

この場合、円環部１２の外径側縁１２ａとワッシャ８との摺接力の程度によっては、当該外径側縁１２ａとワッシャ８とが強く摺動し、その結果、外径側縁１２ａとワッシャ８との摺動部位が劣化（例えば、摩耗したり、異常に発熱したり、或いは、焼付きを生じたり）する虞がある。そうなると、上記した軸受をスムーズに高速回転させることができなくなると共に、軸受回転時におけるトルクが大きくなってしまう。また、上記した摺動部位の劣化の程度によっては、軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持することがでないため、当該軸受を長期に亘って連続して且つ安定して円滑に使用し続けることができなくなってしまう。
特開２００６−７７８０１号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、樹脂製でありながら、高速回転時における捩れ変形の発生防止と共に軸受回転時の低トルク化を図ることで、軸受のスムーズな高速回転を可能にすると共に、軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持しつつ当該軸受を長期に亘って連続して且つ安定して円滑に使用し続けることを可能にするころ軸受用保持器を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、軸受内部空間に沿って延在可能な中空円筒形を成しており、その両端に互いに対向配置された円環状を成す円環部と、これら円環部相互間に亘り周方向に沿って所定間隔で並列し且つ当該円環部の内周面相互に連結された複数の柱部と、を備えて構成されている樹脂製のころ軸受用保持器であって、円環部には、その外周面の内径側縁に、当該外周面から突出した突起部が設けられていると共に、突起部は、円環部の外周面の内径側縁に沿って周方向に断続して設けられ、かつ、その表面が丸みを帯びた曲面形状を成しており、各突起部相互間には、軸受内部に封入された潤滑剤を一時的或いは継続的に保持可能な保持空間が構築されている。
この場合、突起部は、軸受回転時、円環部の外部側に対向設置されたワッシャに摺接される。

本発明によれば、樹脂製でありながら、高速回転時における捩れ変形の発生防止と共に軸受回転時の低トルク化を図ることで、軸受のスムーズな高速回転を可能にすると共に、軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持しつつ当該軸受を長期に亘って連続して且つ安定して円滑に使用し続けることを可能にするころ軸受用保持器を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るころ軸受用保持器について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、図３(ａ)に示された保持器１０の改良であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。この場合、上記した保持器１０(図３参照)と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施の形態に用いた図面上に付することで、その説明を省略する。

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態の樹脂製の保持器１０において、一対の円環部１２には、その外周面１２ｔの内径側縁１２ｂ(即ち、内径側端部及びその近傍領域)に、当該外周面１２ｔから突出した突起部１８がそれぞれ設けられている。なお、各円環部１２において、外周面１２ｔとは、複数の柱部１４が連結されている内周面１２ｓとは反対側に対向している周面を指している。また、保持器１０を形成するための樹脂材料としては、例えば、保持器１０の使用目的や使用環境に応じて任意の樹脂材料が適用されるため、ここでは特に限定しないが、例えばポリアミド６６をガラス繊維で強化して構成した熱可塑性樹脂や、その他の熱硬化性樹脂などを適用することができる。

また、本実施の形態において、各突起部１８は、各円環部１２の外周面１２ｔの内径側縁１２ｂに沿って周方向に連続して設けられており、その表面１８ｒ(図１(ｃ))が丸みを帯びた曲面形状を成している。具体的に説明すると、図１(ｃ)に示すように、各突起部１８は、各円環部１２において、その外周面１２ｔの内径側縁１２ｂ寄りの部位を他の部位(即ち、外径側縁１２ａ寄りの部位における外周面１２ｔ)よりも突出させて形成されている。

この場合、各突起部１８の突出量(例えば、突出高さ、突出幅など)は、例えば保持器１０を軸受内部空間（図面では、遊星歯車２の内周面２ｓと遊星歯車支持軸４の外周面４ｓとの間に周方向に沿って連続して構成される中空円筒形の空間）に組み込んだ状態において、軸受の非回転及び低速回転状態(例えば図３(ｂ)の状態)における各円環部１２とワッシャ８との間の空隙寸法や、軸受の高速回転状態(例えば図３(ｃ),(ｄ)の状態)における各柱部１４の捩れ変形量などを考慮して、予め任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。

また、各突起部１８の表面１８ｒの曲面形状については、例えば軸受の高速回転時における各突起部１８とワッシャ８との摺動状態(例えば、摺動範囲、摺動圧力、摺動角度など)を考慮して、予め任意の曲率半径或いは曲率に設定されるため、ここでは特に限定しない。要するに、ワッシャ８に対する各突起部１８の接触量(例えば、接触面積)や接触圧が低減されるような曲面形状に当該突起部１８の表面１８ｒを構成すれば良い。

以上、本実施の形態によれば、例えば軸受の高速回転中、図１(ｂ)に示すように、当該保持器１０の各柱部１４に遠心力が働いて、一対の円環部１２を捩れ軸とした弾性或いは塑性変形による捩れ変形が当該各柱部１４に発生する場合において、各柱部１４が形状変化(例えば、湾曲など)することによって、その両端の円環部１２が傾斜すると、図１(ｃ)に示すように、保持器１０は、上記した各突起部１８の表面１８ｒがワッシャ８に摺接した状態に維持される。

この状態において、各円環部１２の外周面１２ｔの周速度を考察すると、当該外周面１２ｔの外径側縁１２ａに沿った周速度よりも、当該外周面１２ｔの内径側縁１２ｂに沿って設けられた突起部１８の周速度は、比較的小さくなる。また、上記した各突起部１８の表面１８ｒがワッシャ８に摺接した状態において、外周面１２ｔの外径側縁１２ａは、ワッシャ８に対して非接触状態に維持される。

これにより、従来のように円環部１２(外周面１２ｔ)の外径側縁１２ａがワッシャ８に摺接した状態(図３(ｃ),(ｄ))に比べて、上記した各突起部１８がワッシャ８に摺接した状態(図１(ｂ),(ｃ))における当該突起部１８の表面１８ｒとワッシャ８との摺接圧(摺接力)を小さくすることができる。

この場合、各突起部１８の表面１８ｒとワッシャ８との摺動力が弱められるため、当該突起部１８(表面１８ｒ)とワッシャ８との摺動部位が劣化（例えば、摩耗したり、異常に発熱したり、或いは、焼付きを生じたり）することを防止することができる。この結果、上記した軸受をスムーズに高速回転させることができると共に、軸受回転時におけるトルクを小さくすることができる。また、上記した摺動部位の劣化が防止されることにより、軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持することが可能となり、その結果、当該軸受を長期に亘って連続して且つ安定して円滑に使用し続けることができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されることはなく、以下のような変形例に係る構成も本発明の技術的範囲に含まれる。
上記した実施の形態では、各円環部１２(外周面１２ｔ)の内径側縁１２ｂに沿って周方向に連続して設けられた突起部１８を想定して説明したが、これに代えて、図２に示すように、保持器１０において、突起部１８を各円環部１２(外周面１２ｔ)の内径側縁１２ｂに沿って周方向に断続して設けるように構成しても良い。

即ち、本変形例に係る保持器１０では、各円環部１２(外周面１２ｔ)の内径側縁１２ｂに沿って所定間隔で複数の突起部１８が周方向に配列されている。この場合、各突起部１８の周方向長さ寸法や個数、並びに、各突起部１８相互の間隔については、例えば円環部１２の外周面１２ｔの大きさや形状、或いは、当該保持器１０の使用目的や使用環境などに応じて任意に設定されるため、ここでは、特に数値限定はしない。

以上、本変形例によれば、各突起部１８相互間に、軸受内部に封入された潤滑剤(例えば、グリース、油)を一時的或いは継続的に保持可能な保持空間１８ｇが構築される。この場合、軸受回転中において、保持器１０の回転に伴う遠心力が各保持空間１８ｇに保持された潤滑剤に作用し、このとき、当該潤滑剤が各突起部１８とワッシャ８との摺動部位に入り込む。これにより、各突起部１８とワッシャ８との間の摩擦抵抗を低減させることができるため、各突起部１８とワッシャ８との摺動部位の潤滑性を向上させることができる。この結果、各突起部とワッシャ８との摺動抵抗を低減させることができるため、各突起部１８とワッシャ８との摺動部位が例えば摩耗したり、異常に発熱したり、或いは、焼付きを生じたりすることは無い。なお、その他の構成及び効果は、上記した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

なお、上記した実施の形態(図１(ａ))及び変形例(図２)に係る保持器１０が組み込まれる針状ころ軸受としては、例えば、外輪が特殊合金鋼板製のシェル形軸受、削り出し軌道輪のソリッド形軸受、軌道輪を省いたケージ＆ローラ、カムフォロア形式の軸受などを適用可能である。

また、上記した実施の形態(図１(ａ))及び変形例(図２)において、当該保持器１０が組み込まれる針状ころ軸受の仕様用途として、遊星歯車機構を例示したが、これに限定されることはなく、相対回転可能に対向配置された内輪と外輪とを備えて構成されるころ軸受に、当該保持器１０を組み込む仕様用途としても同様の効果を実現することができる。

(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るころ軸受用保持器の構成を示す斜視図、(ｂ)は、軸受回転時における保持器の構成を示す断面図、(ｃ)は、同図(ｂ)の保持器において、その円環部に設けられた突起がワッシャに摺接している状態を一部拡大して示す断面図。 本発明の変形例に係るころ軸受用保持器の構成を示す斜視図。 (ａ)は、従来のころ軸受用保持器の構成を示す斜視図、(ｂ)は、軸受に組み込まれた状態における保持器の構成を示す断面図、(ｃ)は、軸受回転時における保持器の構成を示す断面図、(ｄ)は、同図(ｃ)の保持器において、その円環部の外径側縁がワッシャに摺接している状態を一部拡大して示す断面図。

符号の説明

１０ 保持器
１２ 円環部
１２ｂ 内径側縁
１２ｓ 内周面
１２ｔ 外周面
１４ 柱部
１８ 突起部

Claims (2)

1. 軸受内部空間に沿って延在可能な中空円筒形を成しており、その両端に互いに対向配置された円環状を成す円環部と、これら円環部相互間に亘り周方向に沿って所定間隔で並列し且つ当該円環部の内周面相互に連結された複数の柱部と、を備えて構成されている樹脂製のころ軸受用保持器であって、
   円環部には、その外周面の内径側縁に、当該外周面から突出した突起部が設けられていると共に、突起部は、円環部の外周面の内径側縁に沿って周方向に断続して設けられ、かつ、その表面が丸みを帯びた曲面形状を成しており、
   各突起部相互間には、軸受内部に封入された潤滑剤を一時的或いは継続的に保持可能な保持空間が構築されていることを特徴とするころ軸受用保持器。
2. 突起部は、軸受回転時、円環部の外部側に対向設置されたワッシャに摺接されることを特徴とする請求項１に記載のころ軸受用保持器。
   

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