JP5703894B2 - 玉軸受 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車トランスミッションやハイブリッド自動車または燃料電池自動車のモータ支持或いはモータに直結したギア支持に用いられるのに好適な転がり軸受である玉軸受に関し、更に詳しくは合成樹脂（プラスチック）製の保持器を備えた玉軸受に関する。

一般に、自動車のトランスミッションなどのように、油潤滑下で用いられる深溝玉軸受は、転動体である玉、内輪、外輪の材料として、軸受鋼であればＳＵＪ２が、肌焼鋼であればＳＣＲ４２０やＳＣＭ４２０相当の鋼材等が用いられる。また、玉を転動自在に保持するための保持器には、ＳＰＣＣからなる鉄製の波形プレス保持器又はプラスチック製の冠型保持器が使用される。

近年、環境問題の高まりから、自動車のトランスミッションを構成する軸受部品においても、極めて低トルク化のニーズが高まっている。更に、玉軸受の［（内輪内径寸法（ｍｍ）＋外輪外径寸法（ｍｍ））÷２］×回転速度（ｍｉｎ^−１）で示されるｄｍｎ値が６５万以上という高速回転においても低トルクであることが求められている。

玉軸受の摩擦損失トルクの原因として、［１］内外輪と玉との間の転がり摩擦、［２］内外輪と玉との間のすべり摩擦、［３］玉と保持器とのすべり摩擦、［４］
潤滑油の撹拌抵抗等があるが、玉軸受の低トルク化を達成する手段としては、負荷条件の軽減、軸受のサイズダウンが一般的である。

しかしながら、このような手段においては、軸受寿命や剛性低下あるいは軸受取付周辺構造が制約される等の問題がある。

また、上記［３］の観点では、近年では、トランスミッション用の玉軸受に、軽量かつ自己潤滑性に優れるプラスチック製の保持器が使用されることも増えている。

また、上記［４］の観点では、軸受への供給油量の低減又は潤滑油の低粘度化などが考えられるが、これらの手段では、軸受、ユニットの性能面で制約を受けたり、当該ユニットの動作条件（
例えば、エンジンあるいはその他の回転部材の回転数） にも影響を受けるため、上記手法においてはコントロールし難いという問題がある。

従来の玉軸受用の保持器及び軸受として、図３、図４及び図５に示す冠型の構成のもの及びこの保持器を備える転がり軸受がある（例えば、特許文献１
参照）。図３は保持器の斜視図であり、図４は図３の保持器の部分展開図、図５は転がり軸受の断面図である。

保持器３１はプラスチック製であり、いわゆる冠型に成形され、環状の保持器本体３２は、軸方向の一方の面に、軸方向に向いて開口して玉を転動自在にかつ脱落不能に保持する複数のポケット３５を円周方向に並んで有する。ポケット３５は等間隔とされている。

これらポケット３５の開口端部は、ポケット開口の保持器本体周方向の両側に位置する一対の爪片３３ａ，３３ｂにより形成され、ポケット３５の内面は球面状とされている。ポケット３
５ の両側の爪片３３ａ，３３ｂは、互いに先端が近づく形状とされ、爪片３３ａ，３３ｂ間の入口径は玉径よりも小さくされている。

軸受の組み付けは、この爪片３３ａ，３３ｂの先端を玉３６でわずかに押し広げるスナップオン方式によって行われる。つまり、上記保持器３１に形成された爪片３３ａ，３３ｂはある程度自由に変形することが必要であり、剛性が高すぎると、組み付け性が低下したり、組み付け時に保持器３１が破損したり、永久変形により玉挿入口である開口部が大きくなって回転中に保持器３１が外れ易くなる恐れがある。

したがって、一般的なプラスチック製の保持器３１は、隣接する各ポケット３５間における爪片３３ａ，３３ｂの間に凹部３４があり、上記爪片３３ａ，３３ｂの弾性変形を可能にしている。また、保持器３１には、肉盗み部１９が設けられている。

特開２００３−３２９０４５号公報

しかしながら、これらの爪片３３ａ，３３ｂは、保持器本体３２から湾曲しながら異なる方向に突出するという複雑な形状をしているため、軸受の回転時に不要に潤滑油を撹拌するという問題がある。

したがって、トルク低減のために、玉径を小さくしたり、玉数を減らすと、保持器３１の正面側（ポケット側）に設けられた爪片３３ａ，３３ｂによる潤滑油の撹拌抵抗による影響が無視できない。特に軸受のＰＣＤ（ピッチ円直径）が大きい場合は、爪片３３ａ，３３ｂによる潤滑油の撹拌抵抗の影響が大きい。

本発明の目的は、下記の構成により達成される。
内輪軌道面を有する内輪と、
外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に相対回転自在に配された複数の転動体である玉と、
前記転動体を転動自在に保持する合成樹脂製の保持器とを備え、
前記内輪の内径寸法（ｍｍ）と前記外輪の外径寸法（ｍｍ）との和を２で除した値に回転速度（ｍｉｎ ^−１ ）を乗じた値であるｄｍｎ値が６５万以上で使用される玉軸受であって、
前記保持器を形成する合成樹脂が、引張り弾性率５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下のグラスファイバー（ＧＦ）あるいは引張り弾性率５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下のカーボンファイバー（ＣＦ）を混合することにより強化されており、
前記保持器は、環状の保持器本体に円周方向に並んで設けられて前記保持器本体の軸方向一端側に開口し前記玉を転動自在に保持する複数のポケットと、前記ポケットの開口端部に設けられた玉保持用の一対の爪片と、を有するものであり、
隣接する前記ポケット間に、前記軸方向一端側に向けて突出する凸部が円周方向に沿って前記爪片と略同一の高さに設けられており、
前記爪片と前記凸部との間に設けられた前記へこみ部の底部の位置が、前記玉の重心の位置に等しく、
前記ポケットの前記軸方向の肉厚最薄部における前記軸方向の幅が前記玉の直径（Ｄａ）の２０％以上であり、
前記保持器においては実質的に肉盗みを有さないことを特徴とする玉軸受とするものである。

本発明の玉軸受は、特にｄｍｎ６５万以上で使用される場合のある転がり軸受、あるいは特に、ｄｍｎ６５万以上の領域において、高速回転時のスキッディング防止、発熱防止、焼き付き防止、保持器破損の防止に効果があるだけではなく、潤滑油の攪拌抵抗を低減させることによりトルク低減効果も有する。

本発明の玉軸受を説明する図である。 本発明の玉軸受に使用する保持器を説明する図である。 従来の玉軸受に使用する保持器を説明する図である。 従来の玉軸受に使用する保持器を説明する図である。 従来の玉軸受を説明する図である。

図１、２を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の玉軸受を説明する図であり、図２は本発明の玉軸受を説明する図である。

本発明の玉軸受２０は、内輪軌道面１６を有する内輪１１と、外輪軌道面１８を有する外輪１２と、内輪軌道面１６と外輪軌道面１８との間に相対回転自在に配された複数の転動体である玉１３と、合成樹脂製（プラスチック製）の保持器３１とを備えている。

ここで、合成樹脂製の保持器３１を形成する合成樹脂は、引っ張り弾性率５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下のグラスファイバー（ＧＦ）、あるいは引張り弾性率５ＧＰａ以上３０Ｇ Ｐａ以下のカーボンファイバー（ＣＦ）を混合することにより強化された樹脂である。そのため、玉軸受２０が、内輪回転もしくは外輪回転で高速回転しても、遠心力による変形等が少なく当初の寸法精度を維持することが可能であり、玉を良好に保持することができる。

さらに、保持器３１は環状の保持器本体３２に玉１３を転動自在に保持する複数のポケット３５を円周方向に並んで有しており、ポケット３５が保持器本体３５の軸方向一端側に開口し開口端部に玉１３を保持するための爪片３３ａ、３３ｂを有している。このポケット３５及び爪片３３ａ、３３ｂにより玉１３を保持している。この保持器３１の形式はいわゆる冠型保持器である。

さらに、複数のポケット３５の間には、軸方向一端側に向けて突出する凸部１７が円周方向に沿って設けられており、この凸部１７の高さは爪片３３ａ、３３ｂと略同一となっている。すなわち、保持器３１は、ポケット３５、爪片３３ａ、３３ｂと凸部１７との間のへこみ部を除き、円周方向断面において凹凸の少ない形状となっている。このため、玉軸受２０が高速回転し、保持器３１も高速で回転するような場合でも、必要量を超える潤滑油の巻き込みを押さえ、あるいはまた潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。したがって、高速回転時でも低発熱であり低トルクを維持することができる。

さらに、ポケット３５の軸方向に肉厚最薄部（図２）は、少なくとも玉の直径（Ｄａ）の２０％以上となっている。このため、保持器の強度はさらに良好なものとなり、高速回転時の遠心力等による変形が起きにくいものとなっている。

さらに、本発明の保持器３１においては、肉盗み部１９（図５）を設けていない。これにより前記した「円周方向断面において凹凸の少ない形状」に由来する効果をより一層得ることが可能となる。

本発明の玉軸受は、自動車のトランスミッションや、ハイブリッド車あるいは燃料電池自動車、電気自動車等のモータの回転軸支持等に好適に利用できる。

１０、２０ 玉軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 玉（転動体）
１６ 内輪軌道
１７ 凸部
１８ 外輪軌道
１９ 肉盗み部
３１ 保持器
３２ 環状の保持器本体
３３ａ、３３ｂ 爪片
３４ 凹部
３５ ポケット

Claims (1)

1. 内輪軌道面を有する内輪と、
   外輪軌道面を有する外輪と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に相対回転自在に配された複数の転動体である玉と、
   前記転動体を転動自在に保持する合成樹脂製の保持器とを備え、
   前記内輪の内径寸法（ｍｍ）と前記外輪の外径寸法（ｍｍ）との和を２で除した値に回転速度（ｍｉｎ ^−１ ）を乗じた値であるｄｍｎ値が６５万以上で使用される玉軸受であって、
   前記保持器を形成する合成樹脂が、引張り弾性率５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下のグラスファイバー（ＧＦ）あるいは引張り弾性率５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下のカーボンファイバー（ＣＦ）を混合することにより強化されており、
   前記保持器は、環状の保持器本体に円周方向に並んで設けられて前記保持器本体の軸方向一端側に開口し前記玉を転動自在に保持する複数のポケットと、前記ポケットの開口端部に設けられた玉保持用の一対の爪片と、を有するものであり、
   隣接する前記ポケット間に、前記軸方向一端側に向けて突出する凸部が円周方向に沿って前記爪片と略同一の高さに設けられており、
   前記爪片と前記凸部との間に設けられた前記へこみ部の底部の位置が、前記玉の重心の前記軸方向の位置に等しく、
   前記ポケットの前記軸方向の肉厚最薄部における前記軸方向の幅が前記玉の直径（Ｄａ）の２０％以上であり、
   前記保持器においては実質的に肉盗みを有さないことを特徴とする玉軸受。

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