JP2014119030A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な手段により、Ｕ型溝を有する内外輪間に、鍔部を有する保持器を容易に組み付ける。
【解決手段】 互いに相対回転する内輪１２および外輪１４と、内輪１２と外輪１４との間に介在する複数の転動体１５と、内輪１２と外輪１４との間に配され、転動体１５を円周方向等間隔に保持する保持器１６とを備え、内輪１２の外径面の軸方向端部および外輪１４の内径面の軸方向端部に、断面形状がＵ字状をなすＵ型溝２４，２５を環状に形成した転がり軸受であって、保持器１６の軸方向端部の内径側および外径側に、径方向に延びて内輪１２のＵ型溝２４および外輪１４のＵ型溝２５に収容される鍔部２０，２１を設け、径方向に切り込まれたスリット２６，２７を鍔部２０，２１に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転動体を転動自在に保持する合成樹脂製の保持器を内輪と外輪との間に組み込んだ転がり軸受に関する。

例えば、発動機を有する車両のトランスミッションのギヤ支持軸には、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの各種の転がり軸受が広く使用されている。

この種の転がり軸受は、図６に示すように、外径面に内側転走面１１１が形成された内輪１１２と、その内輪１１２の外側に配置され、内径面に外側転走面１１３が形成された外輪１１４と、内輪１１２の内側転走面１１１と外輪１１４の外側転走面１１３との間に転動自在に介在された複数の転動体１１５と、内輪１１２と外輪１１４との間に配され、各転動体１１５を円周方向等間隔に保持する保持器１１６と、内輪１１２と外輪１１４間に形成された環状空間に配されたシール部材１１７で主要部が構成されている。この外輪１１４あるいは内輪１１２のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

このような転がり軸受が使用される電動車両やハイブリッド車両においては、高速のモータ回転が入力されるため、回転軸などの回転部分は高回転となる傾向にあることから、軽量な合成樹脂からなる保持器１１６が組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された保持器１１６は、円環状をなす主部１１８と、その主部１１８の軸方向片面に互いに間隔をあけて円周方向等配で一体的に突設された一対ずつの弾性片１１９とで構成され、これら一対ずつの弾性片１１９の間に凹設されて外径側と内径側とに開口したポケット１２０を備え、そのポケット１２０で転動体１１５を転動自在に保持する冠形状を有する。

一方、この転がり軸受では、雨水やダスト等が軸受内部に侵入したり、あるいは軸受内部からグリース等の潤滑剤が外部へ漏れたりしないように前述のシール部材１１７を具備する。このシール部材１１７は、環状の芯金１２１とこの芯金１２１に一体に固着されたゴム状部材１２２とで構成されている。外輪１１４が固定部分に装着され、内輪１１２が回転部分に装着される内輪回転タイプの転がり軸受の場合、シール部材１１７は、外輪１１４の内径面に形成されて断面形状がＵ字状をなすＵ型溝１２３に外周部が嵌合状態で固定される。内輪１１２はシール部材１１７の内周部と対応する位置に断面形状がＵ字状をなすＵ型溝１２３が形成され、シール部材１１７の内周部に形成されたシールリップ１２５が内輪１１２のＵ型溝１２３に摺接する。

特許文献１に開示された冠形状の保持器１１６を具備した転がり軸受では、前述したように転動体１１５を片側のみから保持している。これにより、大きな遠心力が負荷された時、保持器１１６の不均等な変形により転動体１１５がポケット１２０から脱落したり、内外輪１１２，１１４などの他部品と干渉する可能性がある。このような懸念を解消するため、高速回転下において遠心力による変形を抑制することを目的として、軽量な合成樹脂からなる軸方向対称形状の保持器を具備した転がり軸受が種々提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２に開示された転がり軸受は、図７に示すように、内輪２１２と外輪２１４との間に配され、その内輪２１２の内側転走面２１１と外輪２１４の外側転走面２１３との間に転動自在に介在された複数の転動体２１５を円周方向等間隔に保持する保持器２１６を具備する。この保持器２１６は、軸方向に向き合う一対の環状体２１７の対向面２１８に転動体２１５を収容する半球状のポケット２１９を周方向の複数箇所に形成し、環状体２１７のそれぞれの対向面２１８を衝合させて一対の環状体２１７を結合させた構造を有する。

転がり軸受を油浴潤滑下で使用すると、回転する保持器２１６がポンプの圧縮機のように作用し、内外輪２１２，２１４と保持器２１６との間を通って軸受内部に潤滑剤が過剰に引き込まれ、軸受内部で転動体２１５と保持器２１６によって攪拌されるため、その攪拌抵抗により軸受のトルク（発熱）が大きくなる。このことから、転がり軸受は、軸受内部への潤滑剤の流入を制限する手段として以下の構造を具備する。保持器２１６を構成する環状体２１７の軸方向端部の内径側および外径側に、径方向に延びる鍔部２２０，２２１を一体的に設けると共に、内輪２１２および外輪２１４の鍔部２２０，２２１と対応する部位に、断面形状がＬ字状をなすＬ型溝２２４，２２５を形成する。これにより、鍔部２２０，２２１とＬ型溝２２４，２２５とでラビリンス２２２，２２３を構成している。

このように、保持器２１６は、一対の環状体２１７の軸方向端部に鍔部２２０，２２１を設けた軸方向対称形状であるため、高速回転下において遠心力が負荷された際に、一対の環状体２１７同士が互いにその変形を抑制して保持器２１６の変形を抑制することができて転動体２１５がポケット２１９から脱落したり、内外輪２１２，２１４などの他部品と干渉することを回避できる。また、保持器２１６の鍔部２２０，２２１と内外輪２１２，２１４のＬ型溝２２４，２２５とで構成されたラビリンス２２２，２２３により、潤滑剤が軸受内部に過剰に流入することを確実に抑制できるようにしている。

特開２０１２−１７２８３４号公報 特開２０１２−６７８２６号公報

ところで、前述の特許文献２に開示された従来の転がり軸受では、軸受内部への潤滑剤の流入を制限する目的で、保持器２１６の軸方向端部に鍔部２２０，２２１を設けた構造を具備する。この鍔部２２０，２２１を有する保持器２１６を内外輪２１２，２１４間に組み付けるに際しては、一対の環状体２１７を軸方向外側から近接させてそれぞれの対向面２１８を衝合させることにより一対の環状体２１７を結合させるようにしている。その時、鍔部２２０，２２１との干渉を回避する必要があることから、内輪２１２および外輪２１４の鍔部２２０，２２１と対応する部位にＬ型溝２２４，２２５を形成するようにしている。このＬ型溝２２４，２２５は、軸方向に沿う外径面および内径面と、その外径面および内径面と直交する端面とで構成されている（図７参照）。

このような形状のＬ型溝２２４，２２５を内輪２１２の外径面および外輪２１４の内径面に形成するには専用の溝加工を必要とすることから、加工費が嵩むことで製品のコストアップを招くことになる。一方、鍔部２２０，２２１を有する保持器２１６を、専用の溝加工を必要としない特許文献１のような転がり軸受（図６参照）に組み込もうとすると、内輪１１２および外輪１１４の軸方向端部にＵ型溝１２３，１２４を形成していることから、一対の環状体２１７を軸方向外側から近接させて結合させる際に、保持器２１６の鍔部２２０，２２１が内輪１１２および外輪１１４のＵ型溝１２３，１２４の軸方向外側部位と干渉することになる。この干渉により鍔部２２０，２２１が破損するおそれがあり、保持器２１６を内輪１１２と外輪１１４との間に組み付けることが困難になる。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な手段により、Ｕ型溝を有する内外輪間に、鍔部を有する保持器を容易に組み付け得る転がり軸受を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、互いに相対回転する内輪および外輪と、内輪と外輪との間に介在する複数の転動体と、内輪と外輪との間に配され、転動体を円周方向等間隔に保持する保持器とを備え、内輪あるいは外輪の軸方向端部に、断面形状がＵ字状をなすＵ型溝を環状に形成した転がり軸受であって、保持器の軸方向端部の内径側あるいは外径側の少なくとも一方に、径方向に延びて内輪あるいは外輪のＵ型溝に収容される鍔部を設け、径方向に切り込まれたスリットを鍔部に形成したことを特徴とする。なお、「内径側あるいは外径側の少なくとも一方」とは、鍔部を内径側のみに設ける場合、鍔部を外径側のみに設ける場合、鍔部を内径側および外径側の両方に設ける場合の全てを含むことを意味する。

本発明では、保持器の軸方向端部の内径側あるいは外径側の少なくとも一方に、径方向に延びて内輪あるいは外輪のＵ型溝に収容される鍔部を設け、径方向に切り込まれたスリットを鍔部に形成したことにより、鍔部の剛性をスリットなしの鍔部よりも低下させることができる。これにより、保持器を転がり軸受に組み込むに際して、鍔部が内輪あるいは外輪のＵ型溝の軸方向外側部位と干渉しても、鍔部がスリットにより変形することで、その鍔部を内輪あるいは外輪のＵ型溝に容易に収容させることができる。

本発明におけるスリットは、鍔部の円周方向に沿う複数箇所に設けられた構造が望ましい。このようにスリットを鍔部の円周方向に沿う複数箇所に設ければ、鍔部の剛性を低下させることが容易となる。また、本発明におけるスリットは、鍔部の円周方向に沿って等間隔に設けられた構造が望ましい。このようにスリットを鍔部の円周方向に沿って等間隔に設ければ、鍔部を全周に亘って均等に変形させることができ、保持器の組み付け性の向上が図れる。

本発明における保持器は、軸方向に向き合う一対の環状体の対向面に転動体を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、対向面を衝合させて一対の環状体を結合させた構造が望ましい。このような構造を採用すれば、高速回転下において遠心力が負荷された際に、一対の環状体同士が互いにその変形を抑制して保持器全体の変形を抑制することができて転動体がポケットから脱落したり、内外輪などの他部品と干渉することを回避できる。

本発明における保持器は、軽量化が図れる点で合成樹脂製であることが望ましい。また、この保持器は、コスト面や耐油性の点を考慮すれば、ＰＰＳ、ＰＡ６６あるいはＰＡ４６から選択されたいずれか一つの合成樹脂で成形されていることが望ましい。

本発明によれば、保持器の軸方向端部の内径側あるいは外径側の少なくとも一方に、径方向に延びて内輪あるいは外輪のＵ型溝に収容される鍔部を設け、径方向に切り込まれたスリットを鍔部に形成したことにより、鍔部の剛性をスリットなしの鍔部よりも低下させることができる。これにより、保持器を転がり軸受に組み込むに際して、鍔部が内輪あるいは外輪のＵ型溝の軸方向外側部位と干渉しても、鍔部がスリットにより変形することで、その鍔部を内輪あるいは外輪のＵ型溝に容易に収容させることができる。

その結果、専用の溝加工により形成されたＬ型溝を持つ内外輪を製作する必要がなく、専用の溝加工を必要としないＵ型溝を持つ内外輪に、鍔部を有する保持器を組み付けることが容易となり、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の転がり軸受を提供することができる。また、高回転軸受としての転がり軸受において、Ｌ型溝からＵ型溝に変更したことにより、軸受内部に流入する潤滑剤をさらに制限することができ、更なる低トルク化が実現容易となる。

本発明の実施形態で、転がり軸受を示す部分断面図である。 図１の保持器を構成する一対の環状体を示す組立分解斜視図である。 図１の保持器を構成する一対の環状体を示す組立完了斜視図である。 図１の保持器を構成する環状体の対向面を示す拡大側面図である。 図１の保持器を構成する環状体の反対向面を示す拡大側面図である。 転がり軸受の従来例を示す部分拡大断面図である。 転がり軸受の他の従来例を示す部分拡大断面図である。

本発明に係る転がり軸受の実施形態を以下に詳述する。この実施形態の転がり軸受は、特に、電動車両やハイブリッド車両において油浴潤滑下で使用される自動車用途の高速回転軸受に好適である。

この実施形態の転がり軸受は、図１に示すように、外径面に内側転走面１１が形成された内輪１２と、その内輪１２の外側に配置され、内径面に外側転走面１３が形成された外輪１４と、内輪１２の内側転走面１１と外輪１４の外側転走面１３との間に転動自在に介在された複数の転動体１５と、内輪１２と外輪１４との間に配され、各転動体１５を円周方向等間隔に保持する保持器１６とで主要部が構成されている。この内輪１２あるいは外輪１４のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

この転がり軸受は、高速回転下において遠心力による保持器１６の変形を抑制することを目的として、軽量な合成樹脂からなる保持器１６を備えている。図２は一対の環状体１７を結合させる前の状態を示し、図３は一対の環状体１７を結合させた後の状態を示す。また、図４は環状体１７の対向面を示し、図５は環状体１７の反対向面を示す。この保持器１６は、図２〜図５に示すように、軸方向に向き合う一対の環状体１７の対向面１８に転動体１５（図１参照）を収容する半球状のポケット１９を周方向の複数箇所に形成し、環状体１７のそれぞれの対向面１８を衝合させて一対の環状体１７を結合させた軸方向対称形状を有する。

この転がり軸受の保持器１６は、以下のような構造でもって一対の環状体１７を結合させている。一対の環状体１７のそれぞれは、ポケット１９の一方の周方向端部の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部３１を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部３２を形成し、かつ、ポケット１９の他方の周方向端部の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部３３を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部３４を形成する（図２参照）。このような構造を採用することにより、一つの金型で製作した一種の環状体１７を使用して一方の環状体１７と他方の環状体１７とすることができ、製品コストの低減が図れる。

この構造において、一方の環状体１７の外径側凸部３１を他方の環状体１７の外径側凹部３４に挿入すると共に一方の環状体１７の内径側凸部３３を他方の環状体１７の内径側凹部３２に挿入することにより、外径側凸部３１と内径側凸部３３を所定の締め代でもって軸方向で係合させる（図３参照）。このように、環状体１７のポケット１９の周方向両端部に、外径側凸部３１および内径側凹部３２と内径側凸部３３および外径側凹部３４からなる結合部を設けたことにより、高回転により大きな遠心力が負荷された場合、一方の環状体１７と他方の環状体１７が相互に軸方向外側へ離隔してポケット１９が開こうとしても、前述の結合部により転動体１５をポケット１９内に収容した状態を維持する。

この転がり軸受を油浴潤滑下で使用すると、回転する保持器１６がポンプの圧縮機のように作用し、内外輪１２，１４と保持器１６との間を通って軸受内部に潤滑剤が引き込まれる。そこで、この実施形態の転がり軸受は、軸受内部への潤滑剤の流入を制限する手段として以下の構造を具備する。環状体１７の軸方向端部の内径側および外径側に、径方向に延びる鍔部２０，２１を設けると共に、内輪１２および外輪１４の鍔部２０，２１と対応する部位、つまり、内輪１２の外径面の軸方向端部および外輪１４の内径面の軸方向端部に、鍔部２０，２１が収容されるＵ型溝２４，２５が形成されている。

なお、このＵ型溝２４，２５は、専用の溝加工を必要としない特許文献１のような転がり軸受（図６参照）において、シール部材１１７のシールリップ１２５が内輪１１２の外径面の軸方向端部に摺接するＵ型溝１２３、シール部材１１７の外周部を外輪１１４の内径面の軸方向端部に嵌合状態で固定するためのＵ型溝１２４に相当するもので、その断面形状がＵ字状をなすものである。つまり、図１に示す実施形態における内外輪１２，１４は、専用の溝加工を必要としない従来の転がり軸受における内外輪１１２，１１４と同一形状を有する。

前述のように、保持器１６の鍔部２０，２１と内外輪１２，１４のＵ型溝２４，２５とでラビリンス２２，２３が形成されることにより、潤滑油が軸受内部に過剰に流入することを確実に抑制する。また、保持器１６は、一対の環状体１７の軸方向端部に鍔部２０，２１を設けた軸方向対称形状であるため、高速回転下において遠心力が負荷された際に、一対の環状体１７同士が互いにその変形を抑制して保持器１６の変形を抑制することができる。その結果、転動体１５がポケット１９から脱落したり、内外輪１２，１４などの他部品と干渉することを回避できる。

一方、保持器１６は、図２〜図５に示すように、環状体１７の内径側および外径側に位置する鍔部２０，２１に、径方向に切り込まれたスリット２６，２７を設けた構造を具備する。このスリット２６，２７は、鍔部２０，２１の円周方向に沿う複数箇所に形成され、また、鍔部２０，２１の円周方向に沿って等間隔に形成されている。このように、鍔部２０，２１にスリット２６，２７を形成することにより、特許文献２で開示されたような転がり軸受におけるスリットなしの鍔部２２０，２２１（図７参照）よりも、この実施形態における鍔部２０，２１の剛性を低下させることができる。

なお、スリット２６，２７は、環状体１７のポケット１９間に位置して対向面１８が形成された軸方向肉厚部位と対応した部位に形成されている。このように、環状体１７のポケット１９間に位置して対向面１８が形成された軸方向肉厚部位と対応する部位に形成することにより、そのスリットの形成でもって保持器の強度が低下することを回避でき、保持器の変形などを未然に防止することができる。

ここで、前述したように、図１に示す実施形態における内外輪１２，１４のＵ型溝２４，２５は、専用の溝加工を必要としない特許文献１のような転がり軸受（図６参照）における内外輪１１２，１１４のＵ型溝１２３，１２４に相当することから、この実施形態における内外輪１２，１４と保持器１６との寸法関係が以下のようになっている。つまり、図１に示すように、保持器１６の内径側に位置する鍔部２０の内径Ｄ₁が内輪１２のＵ型溝２４の軸方向外側部位の外径Ｄ₂よりも小さく、かつ、保持器１６の外径側に位置する鍔部２１の外径Ｄ₃が外輪１４のＵ型溝２５の軸方向外側部位の内径Ｄ₄よりも大きくなっている。

保持器１６を転がり軸受に組み込むに際して、一対の環状体１７を軸方向外側から近接させて結合させる時、内輪１２および外輪１４と保持器１６とが前述のような寸法関係となっていることから、鍔部２０，２１が内輪１２のＵ型溝２４の軸方向外側部位および外輪１４のＵ型溝２５の軸方向外側部位と干渉する。このような干渉があっても、保持器１６の鍔部２０，２１に設けられたスリット２６，２７により、鍔部２０，２１自体の剛性が低いことから鍔部２０，２１が容易に弾性変形する。この鍔部２０，２１の弾性変形により、鍔部２０，２１を内輪１２および外輪１４のＵ型溝２４，２５に容易に収容させることができる。また、複数のスリット２６，２７を円周方向に沿って等間隔に形成することにより、鍔部２０，２１の剛性を容易に低下させることができ、鍔部２０，２１を全周に亘って均等に変形させることができ、保持器１６の組み付け性が向上する。

以上のように、保持器１６の鍔部２０，２１にスリット２６，２７を形成したことにより、専用の溝加工により形成されたＬ型溝２２４，２２５を持つ内外輪２１２，２１４（図７参照）を製作する必要がなく、専用の溝加工を必要としない一般的なＵ型溝１２３，１２４を持つ内外輪１１２，１１４（図６参照）に、鍔部２０，２１を有する保持器１６を組み付けることが容易となる。その結果、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受として、前述の内外輪１１２，１１４に相当する内外輪１２，１４（図１参照）に、鍔部２０，２１を有する保持器１６を組み込んだ転がり軸受で対応することができる。また、高回転軸受としての転がり軸受において、Ｌ型溝２２４，２２５で構成されたラビリンス２２２，２２３（図６参照）からＵ型溝２４，２５で構成されたラビリンス２２，２３（図１参照）に変更したことにより、軸受内部に流入する潤滑剤をさらに制限することができ、更なる低トルク化が実現容易となる。

以上で説明した一対の環状体１７は、保持器１６の軽量化が図れる点で合成樹脂製としている。ここで、コスト面や耐油性の点を考慮すれば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）あるいはＰＡ４６（ポリアミド４６）から選択されたいずれか一つの合成樹脂で成形することが有効である。

例えば、使用油の中に樹脂攻撃性の成分（リン、硫黄）が多く含まれている場合には、耐油性の優劣がＰＰＳ＞ＰＡ４６＞ＰＡ６６であることから、ＰＰＳを使用することが好ましい。また、樹脂材料の価格を考慮すれば、ＰＡ６６＞ＰＡ４６＞ＰＰＳであることから、使用油の樹脂攻撃性を考慮した上で材料を選定することが望ましい。なお、その他の樹脂材料としては、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やフェノール樹脂を使用することも可能である。

以上で説明した実施形態では、保持器１６の軸方向端部の内径側および外径側の両方に鍔部２０，２１を設けた場合を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、図示しないが、保持器１６の軸方向端部の内径側あるいは外径側のいずれか一方のみに鍔部２０，２１を設け、その鍔部２０，２１にスリット２６，２７を設けるようにしてもよい。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１２ 内輪
１４ 外輪
１５ 転動体
１６ 保持器
１７ 環状体
１８ 対向面
１９ ポケット
２０，２１ 鍔部
２４，２５ Ｕ字状溝
２６，２７ スリット

Claims (5)

1. 互いに相対回転する内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体と、前記内輪と前記外輪との間に配され、前記転動体を円周方向等間隔に保持する保持器とを備え、前記内輪あるいは外輪の軸方向端部に、断面形状がＵ字状をなすＵ型溝を環状に形成した転がり軸受であって、
   前記保持器の軸方向端部の内径側あるいは外径側の少なくとも一方に、径方向に延びて前記内輪あるいは外輪の前記Ｕ型溝に収容される鍔部を設け、径方向に切り込まれたスリットを前記鍔部に形成したことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記スリットは、鍔部の円周方向に沿う複数箇所に設けられている請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記スリットは、鍔部の円周方向に沿って等間隔に設けられている請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記保持器は、軸方向に向き合う一対の環状体の対向面に転動体を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて一対の環状体を結合させた請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
5. 前記保持器は合成樹脂製である請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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