JP2005030468A

JP2005030468A - 針状ころ軸受の保持器及び針状ころ軸受

Info

Publication number: JP2005030468A
Application number: JP2003194827A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukushima; 弘志福島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】信頼性をより向上させた針状ころ軸受用の保持器を製造できる針状ころ軸受の保持器及び針状ころ軸受を提供する。
【解決手段】針状ころ軸受１０がピニオンシャフト（内輪）４ｅと遊星歯車（外輪）４ｃとの間に組み込まれたときに、柱部１２ｂの案内部１２ｄと、それが保持するころ１１の端部側とのスキマΔ１は、柱部１２ｂところ１１の中央部側とのスキマΔ２より小さくなっているので、点線で示す転動可能位置では、上述したように強い遠心力を受けた保持器１２ところ１１とが相対移動した場合、ころ１１は柱部１２の付け根側の案内部１２ｄに当たるため、中央部１２ｃに当たる場合と比べると、柱部１２の付け根に作用する応力が小さくなる。それにより保持器１２の疲労破壊を回避できる。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、針状ころ軸受の保持器及び針状ころ軸受に関し、特に信頼性を向上させることができる針状ころ軸受の保持器及び針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に搭載されている自動変速機において、一般的には遊星歯車機構が用いられている。ここで、針状ころ軸受は、細径のころを用いていることから、内輪外径と外輪内径との差が小さいスペースにも収めることができるので、遊星歯車機構の遊星歯車を回転自在に支持するために用いると、それを搭載した自動変速機のコンパクト化に寄与するので好ましいといえる（特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開２００２−３４９６４７号公報
【特許文献２】
特開平９−１５１９４４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、燃費の向上などを目的として、自動変速機においても多段化される傾向がある。しかるに、現在は４速が主流である自動変速機を、例えば５速或いは６速に多段化しようとすると、動力を伝達する遊星歯車機構の遊星歯車の自転速度及び公転速度が増大するということがある。このような仕様の変化に伴い、保持器を用いないいわゆる総ころと呼ばれる従来の針状ころ軸受に対し、より低摩擦且つ潤滑性に優れた保持器付きの針状ころ軸受が開発されている。
【０００４】
ここで、遊星歯車機構において、遊星歯車は自転しながら太陽歯車の周囲を公転しているが、このとき遊星歯車を支持する針状ころ軸受も自転すると共に、太陽歯車の周囲を公転するので、それらを合成した遠心力が針状ころ軸受に付与されることとなる。従って、針状ころ軸受を保持器付きのものとした場合、保持器に大きな遠心力が付与されて過大な応力が生じ、折損などに至る恐れがある。
【０００５】
特に、いわゆるＭ型保持器と呼ばれる保持器においては、柱部の中央部が縮径するような形状を有しているが、このような形状の場合、柱部の付け根より、中央部の方がころの外周面に近くなるため、針状ころ軸受の動作時に、ころの中央部が衝接した柱部の付け根は強い繰り返し応力を受けるため、かかる付け根において疲労破壊が生じやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性をより向上させた針状ころ軸受の保持器及び針状ころ軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の針状ころ軸受の保持器は、
軸線方向に互いに間隔をあけて配置された１対の環状部と、円周方向にわたって間欠的に配置され、それぞれの両端部を両環状部に接続させた複数本の柱部と、円周方向に隣り合うこれら各柱部同士の間に存在し、ころを転動自在に保持する為の複数のポケットを備えており、製造時において帯状の金属板にこれら各ポケットを打ち抜き成形してから円筒状に丸めた後、相対する環状部を溶接し、外周面を円筒面とする機械加工を施されてなる針状ころ軸受用保持器において、
前記針状ころ軸受が内輪と外輪との間に組み込まれたときに、前記柱部の第１の部分と、前記保持器により保持されるころとのスキマは、前記柱部の第１の部分より軸線方向中央側の第２の部分と前記ころとのスキマより小さくなっていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の針状ころ軸受の保持器は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置された１対の環状部と、円周方向にわたって間欠的に配置され、それぞれの両端部を両環状部に接続させた複数本の柱部と、円周方向に隣り合うこれら各柱部同士の間に存在し、ころを転動自在に保持する為の複数のポケットを備えており、製造時において帯状の金属板にこれら各ポケットを打ち抜き成形してから円筒状に丸めた後、相対する環状部を溶接し、外周面を円筒面とする機械加工を施されてなる針状ころ軸受用保持器において、前記針状ころ軸受が内輪と外輪との間に組み込まれたときに、前記柱部の第１の部分と、前記保持器により保持されるころとのスキマは、前記柱部の第１の部分より軸線方向中央側の第２の部分と前記ころとのスキマより小さくなっているので、針状ころ軸受の動作時に、ころが前記柱部の付け根側で接触することから、前記柱部の中央部が接触する従来の構成に比べれば、前記柱部に与えられるモーメント力がより小さくなり、よって前記柱部付け根の応力を小さく抑え、疲労破壊を抑制することが可能となる。
【０００９】
尚、針状ころ軸受を組み立てる際に、保持器のポケット部には、半径方向内方よりころを装填しているが、組み込み前におけるころバレを防止するころバレ防止部の位置・形状を調整することで、本発明の特有な構成を得ることができる。ころバレ防止のために、保持器柱部の中央部外径側幅を小さくなるように成形しても良い。又、ころバレ防止部を利用せず、柱部の中央部の幅を細めるように、ポケット打ち抜き加工を施したり、切削加工等を施しても良い。
【００１０】
更に、前記保持器には浸炭窒化処理又は浸炭処理が施されていると好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる針状ころ軸受を含む車両の自動変速機１の断面図である。図１において、エンジンのクランクシャフト２から出力されるトルクは、トルクコンバータ３を介して伝達され、更に複数列組み合わせれた遊星歯車機構４，５，６等を介して複数段に減速され、その後デファレンシャルギヤ７及びドライブシャフト８を介して、不図示の車輪に出力されるようになっている。
【００１２】
図２は、遊星歯車機構４（５，６も原則的に同じ）の分解図である。図２において、遊星歯車機構４は、内歯を有するリングギヤ４ａと、外歯を有する太陽ギヤ４ｂと、リングギヤ４ａ及び太陽ギヤ４ｂに噛合する３つの遊星歯車４ｃと、３つのピニオンシャフト４ｅにより遊星歯車４ｃを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキャリヤ４ｄとを有する。
【００１３】
遊星歯車機構４の作動原理を図３に示す。まず、１速の場合、図３（ａ）に示すように、太陽歯車４ｂをドライブ側とし、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、２速の場合、図３（ｂ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、中程度の減速比が得られる。更に、３速の場合、図３（ｃ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドライブ側とし、リングギヤ４ａをドリブン側とすることで、小さな減速比が得られる。尚、後退の場合、図３（ｄ）に示すように、太陽歯車４ｂをドリブン側とし、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）を固定し、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、入力に対して出力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構４の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。
【００１４】
図４は、本実施の形態の針状ころ軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。図４に示すように、針状ころ軸受１０は、ピニオンシャフト（内輪）４ｅと遊星歯車（外輪）４ｃとの間に配置され、遊星歯車４ｃを回転自在に支持している。針状ころ軸受１０は、複数のころ１１と、それらを保持する保持器１２とからなっている。ピニオンシャフト４ｅ内には、図４で右方から軸線に沿って延在し、一般的には中央で外周面もしくは内周面に抜ける油路４ｆが形成されている。保持器１２は外輪案内で用いられる。
【００１５】
図５は、本実施の形態にかかる針状ころ軸受の保持器の斜視図である。図に示すように、保持器１２は、一対の環状部１２ａを複数の柱部１２ｂで連結した構成を有している。隣接する柱部１２ｂの間が、ころ１１を保持するポケットとなる。各柱部１２ｂは、軸線方向中央において縮径した（即ち保持器１２の軸線に近接した）中央部１２ｃを有しており、中央部１２ｃの軸線方向両側から環状部１２ａにかけて拡径している部位を、案内部１２ｄとしている。このような形状を有する保持器１２をＭ型保持器と呼ぶ。
【００１６】
本実施の形態の保持器１２の製造時には、図１０に示すように、帯状の金属板ｍにポケットｐを等間隔に打ち抜き成形してから円筒状に丸めた後、ポケットｐの並び方向における相対する端部ｅ１，ｅ２同士を溶接して一対の環状部１２ａ（図５）を形成し、外周面を円筒面とする機械加工を施されてなる。その後浸炭焼き入れ処理がなされているため、保持器強度および耐焼付き性にすぐれている。
【００１７】
図６は、図５に示す保持器１２をＶＩ−ＶＩ線で切断して矢印方向に見た図であるが、図６（ａ）は柱部１２ｂの角度公差が基準値のものであり、図６（ｂ）は柱部１２ｂの角度公差が許容範囲内の最大値のものであり、図６（ｃ）は、図６（ａ）の構成を拡大して示す図である。点線で示すころ１１は、ピニオンシャフト４ｅと遊星歯車４ｃとの間に挟まれている転動可能位置にあり、実線で示すころ１１は、遊星歯車機構に組み付ける前のフリーな状態にある。
【００１８】
図６において、案内部１２ｄは、ころバレ防止のために、ころ１１を、隣接する柱部１２ｂ間に形成されたポケット部に組み付けた後に、半径方向外方からプレスされて塑性変形しており、半径方向外方に向かうにつれて周方向幅が広がるテーパ面１２ｆを有している。尚、本実施の形態においては、中央部１２ｃの断面は矩形状である。
【００１９】
本実施の形態において、図６（ｃ）に示すように、針状ころ軸受１０がピニオンシャフト（内輪）４ｅと遊星歯車（外輪）４ｃとの間に組み込まれたときに、柱部１２ｂの案内部（第１の部分）１２ｄと、保持されるころ１１の端部側とのスキマΔ１は、柱部１２ｂの中央部（第２の部分）１２ｃところ１１の中央部側とのスキマΔ２より小さくなっている。従って、点線で示す転動可能位置では、上述したように強い遠心力を受けた保持器１２ところ１１とが相対移動した場合、ころ１１は柱部１２ｂの付け根側の案内部１２ｄに必ず当たるため、中央部１２ｃに当たる場合と比べると、柱部１２ｂの付け根に作用する応力が小さくなる。それにより保持器１２の疲労破壊を回避できる。更に、Ｍ形である保持器１２は、柱部１２ｂにおける中央部１２ｃにおいて縮径した形状を有し、中央部１２ｃは、保持器１２の軸線側の周方向幅が広くなっている部分を有するので、内輪に組み込みやすい形状を得ることができる。
【００２０】
ここで、ころ１１が組み込まれた保持器１２においては、ころ１１がポケット内で動きうるように所定のガタを与えている。このガタは、ころ出っ張り量と、ころ落ち量とで決められる。ころ出っ張り量とは、ころ１１が案内部１２ｄのテーパ面１２ｆに接触したときの半径方向外方への張り出し量をいい、ころ落ち量とは、ころ１１が中央部１２ｃの側面に接触したときの半径方向内方への張り出し量をいう。しかるに、図６（ｃ）に示すように、Δ１＜Δ２とすると、スキマΔ２が大きくなるため、ころ落ち量が増大するという問題がある。かかる問題を、図６（ａ）に示す保持器と、図６（ｂ）に示す保持器とを比較することで、以下に説明する。
【００２１】
上述したように、本実施の形態のごとく溶接により形成される保持器１２の場合は、ポケット窓加工のあと、円筒状に丸めて保持器の形状にするため、中央部１２ｃの断面形状は矩形断面となる。矩形断面の場合は、角度公差によって大きくころ落ち量が変化するため、それを防止しようとすると中央部１２ｃの寸法公差を始めとする許容公差範囲を狭める必要があり、それによりコストが増大する。これを防止するために、中央部１２ｃをより半径方向内側に位置させるという考えもあるが、それにより軸線方向に向かう潤滑剤の流れを阻害する恐れがある。
【００２２】
特に、図６（ａ）に示す保持器１２のように、柱部１２ｂの角度公差が基準値である場合に、ころ落ち量δ１が基準範囲内であったとしても、図６（ｂ）に示す保持器１２のように、柱部１２ｂの角度公差が許容範囲内の最大値となった場合に、ころ落ち量δ２が基準範囲外となる恐れがある。ころ落ち量が基準範囲外となると、ピニオンシャフト４ｅに針状ころ軸受１０を組み込む際に、ころ１１が邪魔になり組付性が悪化する。かかる問題は、以下に述べる第２の実施の形態で解消できる。
【００２３】
図７は、第２の実施の形態にかかる保持器１１２の図６と同様な断面図であり、図７（ａ）は柱部１１２ｂの角度公差が基準値のものであり、図７（ｂ）は柱部１１２ｂの角度公差が許容範囲内の最大値のものである。図７に示すように、本実施の形態の保持器１１２は、中央部面１１２ｃの断面形状が、保持器１１２の半径方向内方に向かうにつれ周方向幅が広がるテーパ形状となっている。このような中央部１１２ｃは、保持器１１２を形成した後に、中央部１１２ｃを削ったり、半径方向内側からプレスして塑性変形させることで得ることができる。その他の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
図７に示すように、中央部１１２ｃの断面形状をテーパ状としたので、フリー状態でのころ１１は、中央部１１２ｃの側面に接触したときの位置は、図６の実施の形態よりも半径方向外方となる。すなわち、図７（ａ）に示す保持器１１２のように、柱部１１２ｂの角度公差が基準値である場合には、図６（ａ）に示すころ落ち量δ１より小さいころ落ち量δ３を得ることができ、且つ図７（ｂ）に示す保持器のように、柱部１１２ｂの角度公差が許容範囲内の最大値となった場合にも、図６（ａ）に示すころ落ち量δ２より小さいころ落ち量δ４を得ることができ、中央部１１２ｃを半径方向内側へ追い込むことなく、ころ落ち量を許容準範囲内に収めることができる。
【００２５】
図８は、第３の実施の形態にかかる保持器２１２の図７と同様な断面図である。本実施の形態の保持器２１２においては、柱部２１２ｂの中央部２１２ｃの形状が、図７に示す実施の形態と異なっている。より具体的には、中央部２１２ｃの断面形状は、半径方向外側のみがテーパ形状であり、半径方向内側は平行な側面となっている。その他の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。本実施の形態によれば、ころ１１の組み込みが容易となる。
【００２６】
図９（ａ）は、第４の実施の形態にかかる保持器３１２の軸線方向上部断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す保持器３１２をＢ−Ｂ線で切断して矢印方向に見た図であるり、図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す保持器３１２をＣ−Ｃ線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態の保持器３１２においては、柱部３１２ｂの中央部の断面形状が、図７に示す実施の形態と異なり軸線方向に一様ではない。より具体的には、柱部３１２ｂの中央部は、断面形状がテーパ形状の２つのテーパ部分３１２ｃと、それらの間に形成された矩形形状の平行部分３１２ｃ’とを有している。かかる構成によれば、平行部分３１２ｃ’を設けているので、中央部を全てテーパ部分３１２ｃとした場合に比べると、より保持器３１２の半径方向スキマが増え、ピニオンシャフト４ｅの油路４ｆから供給される潤滑剤の流れを増大させる効果がある。その他の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２７】
以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の針状ころ軸受の保持器は、軸線方向に互いに間隔をあけて配置された１対の環状部と、円周方向にわたって間欠的に配置され、それぞれの両端部を両環状部に接続させた複数本の柱部と、円周方向に隣り合うこれら各柱部同士の間に存在し、ころを転動自在に保持する為の複数のポケットを備えており、製造時において帯状の金属板にこれら各ポケットを打ち抜き成形してから円筒状に丸めた後、相対する環状部を溶接し、外周面を円筒面とする機械加工を施されてなる針状ころ軸受用保持器において、前記針状ころ軸受が内輪と外輪との間に組み込まれたときに、前記柱部の第１の部分と、前記保持器により保持されるころとのスキマは、前記柱部の第１の部分より軸線方向中央側の第２の部分と前記ころとのスキマより小さくなっているので、針状ころ軸受の動作時に、ころが前記柱部の付け根側で接触することから、前記柱部の中央部が接触する従来の構成に比べれば、前記柱部に与えられるモーメント力がより小さくなり、よって前記柱部付け根の応力を小さく抑え、疲労破壊を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる針状ころ軸受を含む車両の自動変速機の断面図である。
【図２】遊星歯車機構４の分解図である。
【図３】遊星歯車機構の作動原理を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の針状ころ軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。
【図５】針状ころ軸受の保持器の斜視図である。
【図６】図５に示す保持器１２をＶＩ−ＶＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】第２の実施の形態の針状ころ軸受用の保持器の半径方向断面図である。
【図８】第３の実施の形態の針状ころ軸受用の保持器の半径方向断面図である。
【図９】第４の実施の形態の針状ころ軸受用の保持器を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態の保持器の素材を、ポケット部を打ち抜いた状態で示す図である。
【符号の説明】
１自動変速機
４〜６遊星歯車機構
１０針状ころ軸受
１１ころ
１２，１１２、２１２，３１２保持器

Claims

軸線方向に互いに間隔をあけて配置された１対の環状部と、円周方向にわたって間欠的に配置され、それぞれの両端部を両環状部に接続させた複数本の柱部と、円周方向に隣り合うこれら各柱部同士の間に存在し、ころを転動自在に保持する為の複数のポケットを備えており、製造時において帯状の金属板にこれら各ポケットを打ち抜き成形してから円筒状に丸めた後、相対する環状部を溶接し、外周面を円筒面とする機械加工を施されてなる針状ころ軸受用保持器において、
前記針状ころ軸受が内輪と外輪との間に組み込まれたときに、前記柱部の第１の部分と、前記保持器により保持されるころとのスキマは、前記柱部の第１の部分より軸線方向中央側の第２の部分と、前記ころとのスキマより小さくなっていることを特徴とする針状ころ軸受の保持器。
前記保持器には浸炭窒化処理又は浸炭処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の針状ころ軸受の保持器。
請求項１又は２に記載の保持器と、前記保持器により保持されるころとを有することを特徴とする針状ころ軸受。