JP6234137B2

JP6234137B2 - 深みぞ玉軸受

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Publication number: JP6234137B2
Application number: JP2013199261A
Authority: JP
Inventors: 貴裕和久田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: US20160238073A1; EP3051160A1; EP3051160A4; WO2015046213A1; JP2015064087A; CN105452690A

Description

この発明は、外輪と内輪間にボールを組み込んだ深みぞ玉軸受に関する。

インプットシャフトとアウトプットシャフトを同軸上に配置し、その両軸に平行にカウンタシャフトを設け、その平行する２軸の相互間に変速比の異なる複数の歯車式減速部を設けて、インプットシャフトの回転を複数段に変速してアウトプットシャフトから出力するようにしたトランスミッションにおいては、一般的に、歯車式減速部にヘリカルギヤを採用しているため、インプットシャフトからアウトプットシャフトへの回転トルクの伝達時、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトのそれぞれにスラスト力が負荷されることになる。

このため、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトを支持する軸受には、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方の荷重を支持することができる軸受を用いる必要がある。

円すいころ軸受においては、負荷容量が大きく、スラスト荷重およびラジアル荷重の両方を受けることができるため、トランスミッション用の軸受に好適である。しかし、円すいころ軸受においては、損失トルクが大きく、燃料の消費量が多くなるという問題が生じる。その低燃費化を図るため、トルク損失の少ない深みぞ玉軸受が使用されるケースが多くなってきている。

ここで、深みぞ玉軸受においては、外輪と内輪間に組込まれたボールを保持器により保持しており、その保持器として、金属製のものや合成樹脂製のものが採用されている。

ところで、深みぞ玉軸受に採用されている上記いずれの保持器も、単にボールを保持する機能しか有しないため、円すいころ軸受に比較して通油性（潤滑性）に劣り、トランスミッションのような高荷重下や高速回転下での使用においては、発熱し易く、耐久性に問題がある。

そのような問題点を解決するため、本件出願人は、特許文献１において、外径の異なる二つの合成樹脂製保持器を内外に嵌合する組み合わせとして、その組み合わせ保持器の外周に外径の異なる二つの円筒面を設け、上記二つの円筒面の径差に基づく周速の相違により軸受内部にポンプ作用を生じさせて、軸受内部に潤滑油を強制的に流動させるようにした潤滑性に優れた深みぞ玉軸受を既に提案している。

特開２０１１−２１６６１号公報

ところで、上記特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、軸受回転時に生じるポンプ作用によって軸受内部の潤滑油が強制的に流動してしまうため、潤滑油が過剰に流出して潤滑不足になる可能性がある。

この発明の課題は、潤滑油の過剰流出を防止し、軸受内部の潤滑油の不足による寿命低下を抑制することができるようにした深みぞ玉軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、外輪の内径面に形成された軌道溝と内輪の外径面に形成された軌道溝間にボールを組み込み、そのボールを保持する保持器が、円筒形の第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に挿入される円筒形の第２分割保持器からなり、前記第１分割保持器の軸方向一側面と第２分割保持器の軸方向他側面に、第１分割保持器の軸方向一側部内に第２分割保持器の軸方向他側部を嵌合する組み合わせ状態でボール保持用の円形のポケットを形成する切欠部を周方向に間隔をおいて設け、前記第１分割保持器と第２分割保持器がポケットを形成すると共に、第１分割保持器の軸方向他側部が第２分割保持器の軸方向他側面から軸方向に突出し、かつ、第２分割保持器の軸方向一側部が第１分割保持器の軸方向一側面から軸方向に突出する組み合わせ状態で、その両分割保持器を軸方向に非分離とする連結手段を設けた深みぞ玉軸受において、前記第１分割保持器の軸方向他側にフランジを設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなる深みぞ玉軸受において、外輪と内輪が相対回転すると、ボールは自転しつつ公転するため、第１分割保持器と第２分割保持器とで形成された組み合わせ保持器が回転する。

ここで、組み合わせ保持器の外周は、第１分割保持器の外径面と第２分割保持器の外径面の２つの外径面で形成され、これら２つの外径面は外径が異なるため、その径差に基づく周速の相違から軸受内部にポンプ作用が生じ、軸受内部に潤滑油が吸入されて軸受内部を流動し、第１分割保持器の軸方向他側から軸受外部に流出する。

このとき、第１分割保持器の軸方向他側には、フランジが設けられているため、潤滑油はそのフランジによって流出が阻害されることになり、潤滑油の過剰流出が抑制されることになる。

この発明に係る深みぞ玉軸受において、第１分割保持器および前記第２分割保持器のそれぞれは、玉軸受の軽量化とコストの低減を図るため、合成樹脂の成形品とするのが好ましい。

この場合、深みぞ玉軸受は、潤滑油により潤滑されるため、第１分割保持器および第２分割保持器は耐油性に優れた合成樹脂で成形するのがよい。そのような樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができる。

この発明においては、上記のように、第１分割保持器の軸方向他側にフランジを設けたことにより、保持器の回転によるポンプ作用によって軸受内部に吸入された潤滑油の過剰流出を防止し、軸受内部の潤滑油不足による寿命低下を抑制することができる。

この発明に係る深みぞ玉軸受の縦断面図図１に示す保持器の一部分を示す一部切欠右側面図図１に示す保持器の一部分を示す左側面図図１の第１分割保持器と第２分割保持器の結合部を拡大して示す断面図第１分割保持器と第２分割保持器の一部分を示す平面図（I）は、図５に示す第１分割保持器のポケットにボールを組込んだ状態での周方向のポケットすきまを示す平面図、（II）は、図５に示す第１分割保持器のポケットにボールを組込んだ状態での軸方向のポケットすきまを示す平面図保持器の他の例を示す一部分の平面図図７に示す第１分割保持器のポケットにボールを組込んだ状態での周方向のポケットすきまを示す平面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、深みぞ玉軸受Ａは、外輪１０の内径面に形成された軌道溝１１と内輪２０の外径面に設けられた軌道溝２１間にボール３０を組込み、そのボール３０をこの発明に係る保持器４０で保持している。

ここで、外輪１０の軌道溝１１の両側に形成された一対の肩１２ａ、１２ｂのうち、軌道溝１１の一側方に位置する肩１２ａの高さを標準型深みぞ玉軸受の外輪の肩の高さより高くし、他側方に位置する肩１２ｂを標準型深みぞ玉軸受の外輪の肩の高さと同じ高さとしており、また、内輪２０の軌道溝２１の両側に形成された一対の肩２２ａ、２２ｂのうち、軌道溝２１の他側方に位置する肩２２ｂの高さを標準型深みぞ玉軸受の内輪の肩の高さより高くし、一側方に位置する肩２２ａの高さを標準型深みぞ玉軸受の内輪の肩の高さと同じ高さとしているが、外輪１０および内輪２０は、標準型深みぞ玉軸受の外輪および内輪と同一の構成からなるものを用いるようにしてもよく、また、外輪１０の他側方に位置する肩１２ｂおよび内輪２０の一側方に位置する肩２２ａの肩高さを標準型深みぞ玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。なお、標準型深みぞ玉軸受とは、外輪の一対の肩の高さおよび内輪の一対の肩の高さが同じ高さとされている軸受のことをいう。

図１乃至図３に示すように、保持器４０は、第１分割保持器４１と、その第１分割保持器４１の内側に挿入された第２分割保持器４２とからなる。

図５に示すように、第１分割保持器４１は、環状体４３の軸方向一側面に対向一対のポケット爪４４を周方向に等間隔に形成し、各対向一対のポケット爪４４間に上記環状体４３を刳り抜く平面形状が２分の１円を超える大きさの切欠部４５を設け、また、環状体４３の軸方向他側に外径側および内径側に張り出すフランジ６０を設けた合成樹脂の成形品からなっている。

ここで、環状体４３の内径は、図１に示すように、ボール３０のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、外径は外輪１０の高さが高い肩１２ａの内径と高さの低い肩１２ｂの内径の範囲内とされて、外輪１０の高さの低い肩１２ｂ側から軸受内に挿入可能とされている。また、切欠部４５の内面は、ボール３０の外周に沿う球面状とされている。

一方、第２分割保持器４２は、環状体４８の軸方向他側面に対向一対のポケット爪４９を周方向に等間隔に形成し、各対向一対のポケット爪４９間に上記環状体４８を刳り抜く平面形状が２分の１円を超える大きさの切欠部５０を設けた合成樹脂の成形品からなっている。

上記環状体４８の外径は、図１に示すように、ボール３０のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、内径は内輪２０の高さの高い肩２２ｂの外径と高さの低い肩２２ａの外径の範囲内とされている。この第２分割保持器４２は、高さの低い肩２２ａ側から軸受内に挿入可能とされ、かつ、第１分割保持器４１の内側に嵌合可能とされている。また、切欠部５０の内面は、ボール３０の外周に沿う球面状とされている。

図４および図５に示すように、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２の相互間には、第１分割保持器４１の軸方向一側部内に第２分割保持器４２の軸方向他側部を挿入して、対向一対の切欠部４５，５０により円形のポケットを形成する状態において、その第１分割保持器４１と第２分割保持器４２を軸方向に非分離とする連結手段Ｘが設けられている。

連結手段Ｘは、第１分割保持器４１の隣接する切欠部４５間に形成された柱部４３ａの先端部に内向きの係合爪４６を設け、かつ、環状体４３の内径面に上記係合爪４６と同一軸線上に溝状の係合凹部４７を形成し、第２分割保持器４２の隣接する切欠部５０間に形成された柱部４８ａの先端部に外向きの係合爪５１を設け、かつ、環状体４８の外径面に上記係合爪５１と同一軸線上に係合凹部５２を形成し、第１分割保持器４１の係合爪４６と第２分割保持器４２の係合凹部５２の係合、および、第２分割保持器４２の係合爪５１と第１分割保持器４１の係合凹部４７の係合によって、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを軸方向に非分離とする構成とされている。

ここで、第１分割保持器４１および第２分割保持器４２は、深みぞ玉軸受を潤滑する潤滑油に触れるため、耐油性に優れた合成樹脂を用いるようにする。そのような合成樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができる。これらの樹脂は、潤滑油の種類に応じて適切なものを選択して使用すればよい。

実施の形態で示す深みぞ玉軸受は上記の構造からなり、その深みぞ玉軸受の組立てに際しては、外輪１０の内側に内輪２０を挿入し、その内輪２０の軌道溝２１と外輪１０の軌道溝１１間に所要数のボール３０を組込む。

このとき、内輪２０を外輪１０に対して径方向にオフセットして、内輪２０の外径面の一部を外輪１０の内径面の一部に当接し、その当接部位から周方向に１８０度ずれた位置に三日月形の空間を形成し、その空間の一側方から内部にボール３０を組込むようにする。

そのボール３０の組込みに際して、外輪１０のスラスト負荷側の肩１２ａや内輪２０の高さが高い肩２２ｂの肩高さＨ_１が必要以上に高い場合には、ボール３０の組込みを阻害することになるが、実施の形態では、ボール３０の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄが、０．５０未満の高さとして、外輪１０と内輪２０間にボール３０を確実に組込むことができるようにしてある。また、ボール３０の肩乗り上げを防止するため、ボール３０の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５以上としている。

ボール３０の組込み後、内輪２０の中心を外輪１０の中心に一致させてボール３０を周方向に等間隔に配置し、外輪１０の高さの低い肩１２ｂの一側方から外輪１０と内輪２０間に第１分割保持器４１を、その第１分割保持器４１に形成された切欠部４５内にボール３０が嵌り込むようにして挿入する。

また、内輪２０の高さが低い肩２２ａの一側方から外輪１０と内輪２０間に第２分割保持器４２を、その第２分割保持器４２に形成された切欠部５０内にボール３０が嵌り込むように挿入して、第１分割保持器４１の軸方向一側部内に第２分割保持器４２の軸方向他側部を嵌合する。

上記のように、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２を嵌合することにより、図１および図４に示すように、各分割保持器４１、４２に形成された係合爪４６、５１が相手方の分割保持器に設けられた係合凹部４７、５２に係合することになり、深みぞ玉軸受の組立てが完了する。

このように、外輪１０の軌道溝１１と内輪２０の軌道溝２１間にボール３０を組込んだ後、外輪１０と内輪１２間の両側方から内部に第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを挿入して、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２を嵌合する簡単な作業によって深みぞ玉軸受Ａを組立てることができる。

ここで、上記深みぞ玉軸受Ａを用いて、例えば、トランスミッションのインプットシャフト等のトルク伝達シャフトを支持し、その支持状態において、トルク伝達シャフトが回転し、外輪１０と内輪２０が相対回転すると、ボール３０は自転しつつ公転し、その公転により、保持器４０も回転し、外輪１０と内輪２０間に潤滑油が介在されていると、その潤滑油は保持器４０との接触によって連れ回されることになる。

このとき、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２は外径が異なるため、周速に差が生じ、第１分割保持器４１との接触によって連れ回される潤滑油の流れは第２分割保持器４２との接触によって連れ回される潤滑油の流れより速くなり、流れの速い側に流れの遅い側の潤滑油が引寄せられて、軸受内部にポンプ作用が生じる。そのポンプ作用により、軸受内に潤滑油が吸入されて軸受内部を流動し、第１分割保持器４１の軸方向他側から図１の矢印で示すように軸受外部に流出する。

このとき、第１分割保持器４１の軸方向他側には、フランジ６０が設けられているため、潤滑油はそのフランジ６０によって流出が阻害されることになる。その結果、潤滑油の過剰流出が抑制され、軸受内部の潤滑油不足による寿命低下が抑制されることになる。

実施の形態で示す深みぞ玉軸受においては、第１分割保持器４１の切欠部４５および第２分割保持器４２の切欠部５０の開口端にボール３０を抱き込む対向一対のポケット爪４４、４９を設け、上記第１分割保持器４１に形成された対向一対のポケット爪４４と第２分割保持器４２に設けられた対向一対のポケット爪４９を相反する方向に向く組み合わせとし、その組み合わせ状態において、係合爪４６、５１を係合凹部４７、５２に係合して、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２を軸方向に非分離としているため、大きなモーメント荷重が負荷されてボール３０に遅れや進みが生じても、保持器４０は脱落するようなことはない。

ここで、図５および図６（I）に示すように、係合爪４６、５１と係合凹部４７、５２間に形成される周方向すきま７０のすきま量δ_１をボール３０と切欠部４５、５０間に形成される周方向のポケットすきま７１のすきま量δ_２より大きくしておくことにより、大きなモーメント荷重が負荷されてボール３０に遅れ進みが生じ、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とが相対的に回転しても、係合爪４６、５１が係合凹部４７、５２の周方向で対向する側面に当接することはなく、係合爪４６、５１の損傷防止に効果を挙げることができる。

また、図４および図６（II）に示すように、係合爪４６、５１と係合凹部４７、５２間に形成される軸方向すきま７２のすきま量δ_３をボール３０と切欠部４５、５０間に形成される軸方向のポケットすきま７３のすきま量δ_４より大きくしておくことにより、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２に離反する方向の軸方向力が作用した際に、対向一対のポケット爪４４、４９の内面がボール３０の外周面に当接して、係合爪４６、５１が係合凹部４７、５２の軸方向端面に当接するというようなことがなくなり、係合爪４６、５１の損傷防止に効果を挙げることができる。

図１および図５では、切欠部４５、５０として、環状体４３、４８を刳り抜く平面形状が２分の１円を超える大きさであって、断面形状が円弧状とされたものを示したが、切欠部４５、５０はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２の嵌合状態において円筒状のポケットを形成する平面Ｕ字形とされたものであってもよい。

図７に示す切欠部４５、５０の採用において、図７および図８に示すように、係合爪４６、５１と係合凹部４７、５２間に形成される周方向すきま７４のすきま量δ_５をボール３０と切欠部４５、５０間に形成される周方向のポケットすきま７５のすきま量δ_６より大きくしておくことにより、大きなモーメント荷重が負荷されてボール３０に遅れ進みが生じ、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とが相対的に回転しても、係合爪４６、５１が係合凹部４７、５２の周方向で対向する側面に当接することはなく、係合爪４６、５１の損傷防止に効果を挙げることができる。

１０外輪
１１軌道溝
２０内輪
２１軌道溝
３０ボール
４０保持器
４１第１分割保持器
４２第２分割保持器
４５切欠部
５０切欠部
６０フランジ
Ｘ連結手段

Claims

外輪の内径面に形成された軌道溝と内輪の外径面に形成された軌道溝間にボールを組み込み、そのボールを保持する保持器が、円筒形の第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に挿入される円筒形の第２分割保持器からなり、前記第１分割保持器の軸方向一側面と第２分割保持器の軸方向他側面に、第１分割保持器の軸方向一側部内に第２分割保持器の軸方向他側部を嵌合する組み合わせ状態でボール保持用の円形のポケットを形成する切欠部を周方向に間隔をおいて設け、前記第１分割保持器と第２分割保持器がポケットを形成すると共に、第１分割保持器の軸方向他側部が第２分割保持器の軸方向他側面から軸方向に突出し、かつ、第２分割保持器の軸方向一側部が第１分割保持器の軸方向一側面から軸方向に突出する組み合わせ状態で、その両分割保持器を軸方向に非分離とする連結手段を設けた深みぞ玉軸受において、
前記第１分割保持器の軸方向他側のみに、潤滑剤の軸受外部への流出を抑制するフランジを設けたことを特徴とする深みぞ玉軸受。
前記第１分割保持器および前記第２分割保持器のそれぞれが合成樹脂の成形品からなる
請求項１に記載の深みぞ玉軸受。
前記合成樹脂が、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド９Ｔ、ポリエーテルエ
ーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂の一種からなる請求項２に記載の深
みぞ玉軸受。