JP6672059B2 - 冠型保持器及び玉軸受 - Google Patents

Description

この発明は、樹脂製の冠型保持器、及びこれを備える玉軸受に関する。

一般に、玉軸受は、玉をポケットに収容する保持器を備えている。特に、樹脂製の冠型保持器は、鋼製のものに比して、形状設計の自由度が大きく、低トルク（低摩擦、低摩耗）化、軽量化を実現可能である。このため、軸受回転トルクの低トルク性が重視される場合、樹脂製の冠型保持器を備える玉軸受が利用されている。

玉軸受の内部には潤滑油、グリースといった潤滑剤が存在する。玉軸受の運転中、玉や冠型保持器は、潤滑剤を攪拌し、このときに抵抗を受ける。その攪拌抵抗は、軸受回転トルクや発熱をもたらす。

従来、冠型保持器の内周面及び外周面に周方向に延びる溝を多数形成し、これら溝によって潤滑剤の流れを整流化することにより、攪拌抵抗の低減を図り、軸受回転トルクの低減及び発熱を抑えることが行なわれている（特許文献１）。

特開２００３−２３２３６２号公報

しかしながら、冠型保持器の内周面及び外周面における周方向の溝で潤滑剤を整流化する場合、その整流化された潤滑剤が軸受内部の冠型保持器付近に留まり、それがまた攪拌されて抵抗となるため、軸受回転トルクの低減効果が薄い問題がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、玉軸受内で回転する樹脂製の冠型保持器によって攪拌抵抗の更なる低減を図ることである。

上記の課題を達成するため、この発明は、内周面及び外周面間を貫通するポケットが周方向に所定間隔で形成され、前記ポケットに玉が収容される樹脂製の冠型保持器において、前記内周面及び前記外周面の夫々に一箇所以上設けられ、周方向に延びる中央油溝と、前記内周面及び前記外周面の夫々に複数設けられ、周方向一方に向かって尖ったＶ字形に延びるＶ型油溝と、を有しており、前記中央油溝が、前記内周面又は前記外周面の軸方向中央部を通っており、前記Ｖ型油溝が、周方向に隣り合うポケット間の部分を通っており、軸受回転方向が前記周方向一方のみに限定された玉軸受に使用される、という構成を採用した。

上記構成によれば、玉軸受の運転時、冠型保持器が周方向一方のみに回転する。回転する冠型保持器の内周面、外周面の中央油溝やＶ型油溝に潤滑剤が入り込む。入り込んだ潤滑剤は、相対的に、保持器回転方向と反対の周方向他方側へ流れる。潤滑剤が中央油溝を流れることにより、潤滑剤の流れが整流化されるため、攪拌抵抗が低減される。また、Ｖ型油溝に入り込んだ潤滑剤は、保持器回転方向とは逆にＶ型油溝をＶ字形の広がる方へ流れる。Ｖ型油溝が周方向に隣り合うポケット間の部分を通るため、Ｖ型油溝を流れる潤滑剤は、冠型保持器の内周面、外周面を横断することなく、スムーズに冠型保持器の内周面、外周面の側方へ排出される。Ｖ型油溝から排出された潤滑剤は、勢いをもって冠型保持器の両側方へ拡散するため、軸受内部の冠型保持器付近に留まりにくい。このことによっても攪拌抵抗が低減される。このように、軸受回転中、冠型保持器の内周面、外周面の軸方向中央部付近で潤滑剤の流れが整流化されることにより、攪拌抵抗が低減されると共に、潤滑剤が軸受内部の冠型保持器付近に留まることが防止されることにより、さらに攪拌抵抗が低減される。

したがって、この発明は、玉軸受内で回転する樹脂製の冠型保持器によって攪拌抵抗の更なる低減を図ることができ、ひいては、玉軸受の回転トルクの低減及び発熱の抑制を図ることができる。

この発明の実施例に係る冠型保持器の外観を示す斜視図 この発明の実施例に係る玉軸受を示す断面図 図１の冠型保持器の側面図 図１の冠型保持器の正面図 図１の冠型保持器の中央油溝及びＶ型油溝の流れの様子を模式的に示す部分正面図 （ａ）は図１のＶ型油溝の横断面形状を示す部分横断面図、（ｂ）はＶ型油溝の横断面形状の変更例を示す部分横断面図 この発明に係る玉軸受を備えるトランスミッションの一例を示す断面図

この発明の様々な実施形態を説明する。

この発明の第一実施形態は、この発明に係る冠型保持器において、前記Ｖ型油溝が、前記内周面又は前記外周面の軸方向両端から周方向一方に向かって次第に前記中央油溝に接近し、前記内周面又は前記外周面の軸方向中央部で前記中央油溝と交差しており、前記中央油溝が、二本以上の前記Ｖ型油溝と交差しているものである。
第一実施形態によれば、中央油溝を流れる潤滑剤が、交差する各Ｖ型油溝の両側へ次々と分岐し、各Ｖ型油溝から冠型保持器の内周面、外周面の両側方へ排出されるため、玉にとって抵抗となる潤滑剤の排出を促進することができる。

この発明の第二実施形態は、この発明に係る冠型保持器において、前記Ｖ型油溝の横断面形状がＵ字状又はＶ字状になっているものである。
Ｖ型油溝の横断面形状をＵ字状又はＶ字状にすると、潤滑剤がＶ型油溝を速く流れ易くなる。このため、第二実施形態によれば、Ｖ型油溝に異物が滞留しにくくなり、潤滑剤の排出もスムーズに行われ易くなる。

この発明の第三実施形態は、この発明に係る冠型保持器において、前記樹脂としてポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられているものである。

この発明の第四実施形態は、この発明に係る冠型保持器を備える玉軸受に構成されている。

この発明の第五実施形態は、第四実施形態の玉軸受において、トランスミッションに備わる回転部を支持するものである。

この発明の実施例に係る玉軸受及び冠型保持器を添付図面に基づいて説明する。
図１、２に示すように、実施例に係る玉軸受は、内輪１と、外輪２と、複数の玉３と、冠型保持器４と、シール５とを備える。

ここで、内輪１の中心軸と、外輪２の中心軸と、冠型保持器４の中心軸とは、同軸に設定されている。以下、「軸方向」とは、冠型保持器の中心軸に沿った方向のことをいい、「径方向」とは、その軸方向に直角な方向のことをいい、「周方向」とは、その中心軸周りの円周方向のことをいう。

内輪１は、環状部材からなり、その外周に軌道溝６をもっている。外輪２は、環状部材からなり、その内周に軌道溝７をもっている。玉３は、内輪１の軌道溝６及び外輪２の軌道溝７間に介在している。玉３間の周方向間隔は、冠型保持器４によって保たれている。内輪１と外輪２間に形成された環状の軸受内部空間は、一対のシール５によって密封されている。

図１、図３、図４に示すように、冠型保持器４には、ポケット８が周方向に所定間隔で形成されている。ポケット８は、玉３を収める開口のことをいう。各ポケット８に１個の玉３が収容される。各ポケット８は、冠型保持器４の内周面及び外周面間を貫通し、かつ冠型保持器４の軸方向一方の側面に開口している。冠型保持器４は、軸方向一方と反対の他方側にのみ設けられた環状部と、その環状部から軸方向一方側にのみ突き出た複数対の爪部とからなる。冠型保持器４は、各爪部の弾性変形によって、内輪１の軌道溝６及び外輪２の軌道溝７間に介在している単列の玉３と軸方向に組み合わせることができるようになっている。ポケット８の内面は、玉３の玉径よりも若干大きい単一球面に沿った形態のものを例示したが、他の内面形状に変更してもよい。

冠型保持器４は、玉３によって案内される転動体案内方式の保持器となっている。

冠型保持器４の内周面は、冠型保持器４の内側で径方向に露出する表面からなる。冠型保持器４の内周面は、内輪１と径方向に向き合う。冠型保持器４の外周面は、冠型保持器４の外側で径方向に露出する表面からなる。冠型保持器４の外周面は、外輪２と径方向に向き合う。冠型保持器４の内周面及び外周面は、軸受内部空間にあって、潤滑剤に接触する。

冠型保持器４は、この内周面及び外周面の夫々に一箇所以上設けられた中央油溝９と、この内周面及び外周面の夫々に複数設けられたＶ型油溝１０と、この内周面及び外周面の夫々に設けられた並行油溝１１とを有する。冠型保持器４の内周面に設けられた中央油溝９、Ｖ型油溝１０及び並行油溝１１は、それぞれ冠型保持器４の内径寸法を規定する内周表面部から径方向に深さをもった凹部になっている。冠型保持器４の外周面に設けられた中央油溝９、Ｖ型油溝１０及び並行油溝１１は、それぞれ冠型保持器４の外径寸法を規定する外周表面部から径方向に深さをもった凹部になっている。

中央油溝９は、周方向に延びており、冠型保持器４の内周面又は外周面の軸方向中央部を通っている。中央油溝９は、周方向に隣り合うポケット８間に亘って連通している。これら各ポケット８間に中央油溝９が設けられている。中央油溝９は、軸方向に一定幅で連続している。中央油溝９の幅中央は、冠型保持器４の内周面又は外周面の軸方向幅を二等分する位置に設定されている。

Ｖ型油溝１０は、周方向一方（図１、４中の矢線Ａ方向）に向かってＶ字形に延びている。Ｖ型油溝１０は、冠型保持器４の内周面又は外周面の軸方向両端から周方向一方に向かって一定の角度で次第に中央油溝９へ接近し、冠型保持器４の内周面又は外周面の軸方向中央部で中央油溝９と交差している。各中央油溝９は、二本以上のＶ型油溝１０と交差している。交差間隔は、周方向に一定間隔とされている。

今、図２に示す玉軸受の軸受回転方向が図１、図５に示す矢線Ａ方向の場合を考える。この場合、玉３が矢線Ａ方向に公転し、冠型保持器４も矢線Ａ方向に回転する。その冠型保持器４の内周面や外周面に接した潤滑剤（ｏｉｌ）の一部は、中央油溝９やＶ型油溝１０に入り込む。入り込んだ潤滑剤は、相対的に、矢線Ａ方向と反対の周方向他方側へ流れる。潤滑剤が中央油溝９を流れることにより、潤滑剤の流れが整流化される。また、中央油溝９を流れる潤滑剤の一部は、Ｖ型油溝１０の両斜辺部へ分岐する。中央油溝９からＶ型油溝１０へ入り込んだ潤滑剤や、Ｖ型油溝１０に直接に入り込んだ潤滑剤は、矢線Ａ方向とは逆にＶ型油溝１０をＶ字形の広がる方へ流れる。Ｖ型油溝１０を流れる潤滑剤は、Ｖ型油溝１０の両斜辺部のうち、いずれか一方のみを流れ、スムーズに冠型保持器４の内周面、外周面の側方へ排出される。Ｖ型油溝１０から排出された潤滑剤は、勢いをもって冠型保持器４の両側方へ拡散する。中央油溝９を流れる潤滑剤は、次に交差するＶ型油溝１０でも分岐し、このＶ型油溝１０からも排出される。このように、中央油溝９を流れる潤滑剤は、交差する各Ｖ型油溝１０に次々と分岐し、各Ｖ型油溝１０から冠型保持器４の両側方へ排出される。なお、各Ｖ型油溝の形状は、尖ったＶ字型以外でも良く、Ｕ型も含む。また、直線だけでなく曲線で構成されている場合も含まれる。

図６（ａ）に示すように、Ｖ型油溝１０の横断面形状は、Ｕ字状になっている。Ｖ型油溝１０の横断面は、Ｖ型油溝１０の流路に直角な仮想平面上の断面のことをいう。Ｖ型油溝１０の横断面形状は、その横断面におけるＶ型油溝１０の流路形状のことをいう。Ｖ型油溝１０は、図示の横断面形状で溝長さ方向に連続している。その横断面形状がＵ字状とは、Ｖ型油溝１０の溝底面が溝底から曲線状に溝幅を拡大させた形状になっていることをいう。Ｖ型油溝の横断面形状は、図６（ｂ）に示すＶ型油溝１０’のようにＶ字状に変更してもよい。その横断面形状がＶ字状とは、Ｖ型油溝１０の溝底面が溝底から直線状に溝幅を拡大させた形状になっていることをいう。Ｖ型油溝１０、１０’のように、その横断面形状をＵ字状又はＶ字状にすると、横断面で軸方向に沿った直線状の溝底面を有するＶ型油溝と比して、Ｖ型油溝１０、１０’の流路断面積が狭くなるので、潤滑剤がＶ型油溝１０、１０’を速く流れ易くなる。

図１、図３、図４に示すように、並行油溝１１は、ポケット８の側方からＶ側油溝１０に沿うように延びている。並行油溝１１は、Ｖ型油溝１０からポケット８を除いた形状の油路になっている。並行油溝１１は、各ポケット８の側方に二本以上設けられている。並行油溝１１の横断面形状は、Ｖ型油溝１０と同じになっている。冠型保持器４が矢線Ａ方向に回転する場合、並行油溝１１に入り込んだ潤滑剤は、ポケット８へ向かわず、冠型保持器４の側方へ排出される。並行油溝１１は、ポケット８を配置するためにＶ型油溝１０を設けることができない周方向領域においても潤滑剤を冠型保持器４の側方へ排出するためのものであり、適宜に省略してもよい。

冠型保持器４の全体は、樹脂によって形成されている。その樹脂として、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＡ９Ｔ等）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、又はポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が挙げられる。

上述の冠型保持器４は、軸受回転方向が周方向一方（図１、４中の矢線Ａ方向）のみに限定される玉軸受に使用される。そのような玉軸受として、車用のトランスミッションに備わる回転部を支持するものが挙げられる。その一例を図７に示す。

図７に示すトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転部（例えば入力軸Ｓ１および出力軸Ｓ２）を回転可能に支持する玉軸受Ｂとして、上述の実施例に係る玉軸受を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸Ｓ１と、入力軸Ｓ１と平行に設けられた出力軸Ｓ２と、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に回転を伝達する複数のギア列Ｇ１〜Ｇ４と、各ギア列Ｇ１〜Ｇ４と入力軸Ｓ１または出力軸Ｓ２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギア列Ｇ１〜Ｇ４を切り替え、これにより、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸Ｓ２の回転は出力ギアＧ５に出力され、その出力ギアＧ５の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２は、それぞれ玉軸受Ｂで回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、潤滑剤として潤滑油を用いるものであり、ギアの回転に伴う潤滑油のはね掛けにより、又はハウジングＨの内部に設けられたノズル（図示省略）からの潤滑油の噴射により、はね掛け又は噴射された潤滑油が、各玉軸受Ｂの側面にかかるようになっている。

例えば、入力軸Ｓ１は、エンジンからの駆動力を伝達する回転部なので、一方向にのみ回転する。その回転方向は、図１、図４、図５中の矢線Ａ方向に一致しており、入力軸Ｓ１の回転中、これを支持する玉軸受Ｂ及び冠型保持器４が矢線Ａ方向にのみ回転する。

入力軸Ｓ１を支持する玉軸受Ｂの運転時、冠型保持器４が矢線Ａ方向のみに回転する。玉軸受Ｂの軸受内部に存在する潤滑油の一部は、図１、図４、図５に示すように矢線Ａ方向に回転する冠型保持器４の内周面、外周面の中央油溝９やＶ型油溝１０に入り込み、相対的に、矢線Ａ方向と反対の周方向他方側へ流れる。潤滑油が中央油溝９を流れることにより、潤滑油の流れが整流化されるため、攪拌抵抗が低減される。また、Ｖ型油溝１０に入り込んだ潤滑油は、矢線Ａ方向とは逆にＶ型油溝１０をＶ字形の広がる方へ流れる。Ｖ型油溝１０が周方向に隣り合うポケット８間の部分を通るため、Ｖ型油溝１０を流れる潤滑油は、冠型保持器４の内周面、外周面を横断することなく、スムーズに冠型保持器４の内周面、外周面の側方へ排出される。Ｖ型油溝１０から排出された潤滑油は、勢いをもって冠型保持器４の両側方へ拡散するため、軸受内部の冠型保持器４付近に留まりにくい。このことによっても攪拌抵抗が低減される。

このように、実施例に係る冠型保持器４又は玉軸受Ｂにおいては、軸受回転中、冠型保持器４の内周面、外周面の軸方向中央部付近で潤滑油の流れが整流化されることにより、攪拌抵抗が低減されると共に、整流化された潤滑油が軸受内部の冠型保持器４付近に留まることが防止されることにより、さらに攪拌抵抗が低減される。したがって、実施例に係る冠型保持器４又は玉軸受Ｂは、玉軸受Ｂ内で回転する樹脂製の冠型保持器４によって攪拌抵抗の更なる低減を図ることができ、ひいては、玉軸受Ｂの回転トルクの低減及び発熱の抑制を図ることができる。

また、中央油溝９を流れる潤滑油は、交差する各Ｖ型油溝１０の両側へ次々と分岐して、各Ｖ型油溝１０から冠型保持器４の内周面、外周面の両側方へ排出される。このため、実施例に係る冠型保持器４又は玉軸受Ｂは、玉３にとって抵抗となる潤滑油の排出を促進することができる。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｖ型油溝１０、１０’の横断面形状がＵ字状又はＶ字状になっているため、潤滑油がＶ型油溝１０、１０’を速く流れ易い。このため、実施例に係る冠型保持器４又は玉軸受Ｂは、Ｖ型油溝１０、１０’に異物が滞留しにくくなり、潤滑油の排出もスムーズに行われ易くなる。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 内輪
２ 外輪
３ 玉
４ 冠型保持器
８ ポケット
９ 中央油溝
１０、１０’ Ｖ型油溝
Ｂ 玉軸受
Ｓ１ 入力軸（回転部）

Claims (6)

1. 内周面及び外周面間を貫通するポケットが周方向に所定間隔で形成され、前記ポケットに玉が収容される樹脂製の冠型保持器において、
   前記内周面及び前記外周面の夫々に一箇所以上設けられ、周方向に延びる中央油溝と、
   前記内周面及び前記外周面の夫々に複数設けられ、周方向一方に向かって尖ったＶ字形に延びるＶ型油溝と、を有しており、
   前記中央油溝が、前記内周面又は前記外周面の軸方向中央部を通っており、
   前記Ｖ型油溝が、周方向に隣り合うポケット間の部分を通っており、
   軸受回転方向が前記周方向一方のみに限定された玉軸受に使用されることを特徴とする冠型保持器。
2. 前記Ｖ型油溝が、前記内周面又は前記外周面の軸方向両端から周方向一方に向かって次第に前記中央油溝に接近し、前記内周面又は前記外周面の軸方向中央部で前記中央油溝と交差しており、
   前記中央油溝が、二本以上の前記Ｖ型油溝と交差している請求項１に記載の冠型保持器。
3. 前記Ｖ型油溝の横断面形状がＵ字状又はＶ字状になっている請求項１または２に記載の冠型保持器。
4. 前記樹脂としてポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂が用いられている請求項１から３のいずれか１項に記載の冠型保持器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の冠型保持器を備える玉軸受。
6. トランスミッションに備わる回転部を支持する請求項５に記載の玉軸受。

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