(57)【要約】【課題】重量化、寸法大型化、コスト増を来たさず、その強度確保を可能にする。【解決手段】本ころ軸受用保持器１は、軸方向に間隔をあけて対向する２つの円環状のリブ部２を、円周方向に所定間隔をあけて列設した複数の柱部３に一体的に連結した保持器であって、上記リブ部２と柱部３とを樹脂材料から構成し、両リブ部２それぞれ別個に樹脂材料より大きい強度の材料からなる環状芯材８を埋設している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に間隔をあけて対向する２つの円環状のリブ部を、円周方向に所定間隔をあけて列設した複数の柱部に一体的に連結したころ軸受用保持器であって、上記リブ部と柱部とを樹脂材料から構成し、両リブ部に個別に上記樹脂材料よりも強度が大きい材料からなる芯材を埋設した、ことを特徴とするころ軸受用保持器。
【請求項２】
上記芯材の一部を、上記柱部の根元にフランジ状に延設した、ことを特徴とする請求項１に記載のころ軸受用保持器。
【請求項３】
上記芯材が、金属材料から構成されている、ことを特徴する請求項１または２に記載のころ軸受用保持器。
【請求項４】
太陽歯車と該太陽歯車を中心にその周囲に設けられた内歯車との間に複数の遊星歯車を円周方向等間隔に介装し、遊星歯車の中心孔の内周面と、この中心孔に挿入した遊星歯車支持軸の外周面との間にころ軸受を介装した遊星歯車機構であって、上記ころ軸受が備える保持器を、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の保持器により構成し、かつ、当該保持器を上記遊星歯車の内周面で案内される外径案内とした、ことを特徴とする遊星歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受用保持器およびこれを備えた遊星歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受用保持器において、所謂かご形タイプでは、軸方向に間隔をあけて位置する２つの円環状のリブ部が円周方向に所定間隔をあけて列設された複数の柱部により一体的に連結され、軸方向両側のリブ部と互いに隣接する柱部とによりころが収納されるポケットが画定されて構成されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
当該保持器を組み込むころ軸受の使用用途として、例えば自動車の自動変速機（ＡＴ）に組み込まれる遊星歯車機構（ＡＴ用遊星歯車機構）がある。ＡＴ用遊星歯車機構は、太陽歯車の外周囲に該太陽歯車と噛み合う複数の遊星歯車を配置し、これら遊星歯車の外周囲に該遊星歯車と噛み合う内歯車を配置しており、かつ、各遊星歯車の中心孔の内周面と、各中心孔に挿入した遊星歯車支持軸の外周面との間にころ軸受（複数のころとこれらを保持する保持器からなる）が介装されている。このようなＡＴ用遊星歯車機構において、自動車の低燃費、多段化仕様により、遊星歯車キャリア回転数の増大によるころ軸受の回転数の増大や回転遠心力の増大に伴い、保持器重量により当該保持器が相手部材との摺動で樹脂焼付きを生じたり、曲げ応力によりたわみ変形してリブ部が破損したりしやすい等の不具合が発生する恐れがある。そのため、このような用途でのころ軸受用の保持器は、保持器重量の軽量化のため、金属製から樹脂製の保持器を採用することが試みられている。しかしながら、樹脂製保持器の場合、金属製と比較して、強度が、特に、金属製でも不足していたリブ部の強度がさらに大きく劣ったものとなり、実用化できるには至っていない。
【特許文献１】特開平１１−３２５０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明により解決すべき課題は、ころ軸受用保持器を、樹脂製としても、リブ部の強度を少なくとも、金属製保持器と同等程度まで、十分に高く確保可能とし、樹脂製の利点である軽量化を生かし、上記したＡＴ用遊星歯車機構にも実用化可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるころ軸受用保持器は、軸方向に間隔をあけて対向する２つの円環状のリブ部を、円周方向に所定間隔をあけて列設した複数の柱部に一体的に連結したころ軸受用保持器であって、上記リブ部と柱部とを樹脂材料から構成し、両リブ部に個別に上記樹脂材料よりも強度が大きい材料（強度材料）からなる芯材を埋設したことを特徴とするものである。
【０００６】
上記「埋設」とは、リブ部内に完全に埋め込まれて外部に全く露出していない状態に限定されず、リブ部の外面に芯材の一部が露出し、残部がリブ部内に埋没している状態も含むものである。少なくとも、芯材は、リブ部が相手部材と摺接する部分を構成する樹脂材料の外面に露出しないことが好ましい。リブ部は、円周方向に完全に閉じた環状であることが好ましい。芯材は、金属材料であることが好ましく、特に鋼材を用いることが、より好ましい。芯材は、金属材料に限定されるものではなく、金属材料と同等の強度を有する材料を使用することができる。この材料としては、例えば、樹脂材料に強化繊維を配合して、樹脂材料で形成されるリブ部や柱部よりも強度を大きくしたものも含む。上記リブ部と柱部は、樹脂材料単独で形成されるものに限定されず、例えば、上記リブ部を形成する樹脂材料に他の材料が配合されていてもよい。
【０００７】
本発明によると、各リブ部に金属材料等の樹脂材料より強度のある芯材を埋設したから、各リブ部の強度が増大した結果、軸受回転数や回転遠心力の増大によっても、保持器の特にリブ部の変形が金属製と同等程度に抑制され、当該保持器の相手部材との摺動が減少し、樹脂焼付きの発生が抑制され、リブ部の破損も減らせる。したがって、本発明では、樹脂製としても、リブ部の曲げ強度を少なくとも、金属製保持器と同等程度まで、十分に高く確保可能となり、樹脂製の利点である軽量化を生かせるようになって、上述した自動車のＡＴ用遊星歯車機構の遊星歯車をその支持軸に支持するころ軸受に組み込んで、その実用化を可能にすることができる。なお、本発明では、樹脂量を増大してリブ部の肉厚を厚くして当該リブ部の曲げ強度の増強を図る必要が少ないから、樹脂量を多く使わず、したがって、樹脂製保持器の利点である軽量という長所を生かせるうえ、樹脂材料の使用量増大も無いからコストも安価に済む、等により、自動車のＡＴ用遊星歯車機構に組み込んでその実用化が可能となる。
【０００８】
なお、特開平１１−３２５０８１号公報に示す保持器の芯材の場合、円環状の両リブ部だけでなく両リブ部間の複数の柱部にも埋設された寸法が大きく、重量のある芯材構造となっていて、その芯材に樹脂材料を肉付けする構成としたことで金属材料だけで保持器を構成する場合よりも軽量化されるものの、その軽量化の効果は少ないと考えられる。本発明の芯材は、両リブ部に個別に埋設したものであるから、当該芯材をたとえ金属材料としても、芯材の重量は軽く済み、保持器を樹脂製として軽量化を図った効果を生かすことができる上、回転数の増大や回転遠心力の増大に伴い、当該保持器が相手部材との摺動で樹脂焼付きを生じたり、リブ部の破損の可能性が大きく低減されたものである。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様として、上記芯材の一部を、上記柱部の根元にフランジ状に延設する。高回転数、高回転遠心力により柱部に高い曲げ応力が作用してもそのフランジ状延設部により該柱部の根元の曲げ強度が増強されているから、芯材の無い樹脂製保持器よりも、両リブ部の対向距離を長く、すなわち、両リブ部と隣接する柱部とより規定されるポケットの軸方向長さを大きくして該ポケットに収納するころの長さを長くし、また、ポケット数を増やしてころ数を増加させられるので、同一保持器寸法で高負荷仕様の樹脂製保持器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂製保持器の軽量という利点を損なわずにその曲げ強度を確保したころ軸受用保持器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態に係るころ軸受用保持器を、添付図面を参照して詳細に説明する。この形態では、ころ軸受として、針状ころ軸受に適用している。図１は、ころ軸受用保持器単体の一部破断斜視図、図２は、図１のころ軸受用保持器を外輪と内輪との間に組み込んでなるころ軸受の要部の断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。本形態のころ軸受用保持器１は、軸方向に間隔をあけて対向する２つの円環状のリブ部２と、両リブ部２の軸方向対向間を円周方向に所定間隔をあけて列設した複数の柱部３とを備え、両リブ部２と複数の柱部３とを一体的に連結するとともに、両リブ部２と円周方向で隣接する各柱部３とにより円周方向に複数のころ収納ポケット部４が画定された構成となっている。５はポケット部４に収納される針状ころを示す。本形態のころ軸受用保持器１は、外輪６と内輪７との間に介装されて、外輪６の内周面で案内される外輪案内となっている。
【００１２】
以上の構成において、各リブ部２と柱部３は樹脂材料により成形されたものであり、その樹脂材料は、特に限定されず、種々のものを用いることができる。この樹脂材料は、摺動性に優れる材料が好ましく、固体潤滑材や潤滑油を配合することも可能である。上記樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等があげられる。
【００１３】
固体潤滑材としては、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、二硫化タングステン等一般的な固体潤滑材、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、炭化水素、エステル、ポリグリコール、シリコーン油、フッ素化油、等の合成油等、一般に使用されている潤滑油等の油があげられる。
【００１４】
以上の構成において、上記保持器１は、各リブ部２に当該リブ部２を形成する樹脂材料より大きい強度を有する平板状の環状芯材８が埋設された構造になっている。この環状芯材８の埋設構造は、プレス成形品とした環状芯材８の表面に、上記リブ部２と柱部３それぞれを形成する樹脂材料をインサート成形して形成されてなるものである。このインサート成形の詳細は、周知であるから、その説明を省略する。要するに、本保持器１は、軸方向に間隔をあけて対向する２つの円環状の環状芯材８に保持器１の樹脂部を構成するリブ部２と柱部３とをインサート成形により肉付けしたものである。なお、環状芯材８の材料を金属とする場合は、上記プレス成形品以外に、金属鋳物を用いることができる。
【００１５】
環状芯材８は、上記リブ部２の素材である樹脂材料より強度が大きい材料であれば、その種類に限定されないが、例えば、金属材料や、その他の強度材がある。金属材料としては、上記樹脂材料より強い所定の強度を有するものであれば、特に限定されないが、一般構造圧延鋼材（ＳＳ材）、冷間圧延鋼材（ＳＰＣ材）、炭素鋼鍛鋼管（ＳＦ材）、ぶりき（ＳＰＢ材）、機械構造用合金鋼管（ＳＴＦＳ材）、機械構造用炭素鋼管（ＳＴＫＭ材）、ステンレス鋼板（ＳＵＳ材）、等がある。
【００１６】
環状芯材８において、上記金属材料以外の材料としては、上記樹脂材料に強化繊維を配合したものでもよい。強化繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ボロン繊維、炭化珪素繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、金属繊維、アスベスト、石英ウール等の繊維類やこれらを布状に編んだもの、炭酸カルシウムやタルク、シリカ、クレー、マイカ等の鉱物類、硼酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等の無機ウィスカー類、カーボンブラック、黒鉛、ポリイミド樹脂やポリベンゾイミダゾール等があげられる。
【００１７】
また、環状芯材８の断面形状は、平板状のものに限定されず適宜選定することができる。
【００１８】
以上の構成を備えた保持器１においては、当該保持器１の樹脂部であるリブ部２よりも強度が大きい環状芯材８を埋設したから、当該保持器１を組み込んだころ軸受の高回転により該保持器１に大きい回転遠心力が作用しても、保持器１が外径側にたわみにくくなり、保持器１の相手部材との摺動が減少し、樹脂焼付きの発生や、リブ部２の破損を無くせる。また、環状芯材８を備えたから、当該保持器１の肉厚を厚くして曲げ強度の増強を図る必要がなく、軽量となり、また、樹脂材料増大も無く、当該保持器１の製造コストの上昇を来たさずに済む。
【００１９】
（他の形態）
図４で示すように、両環状芯材８の一部をフランジ状に、つまりフランジ部８ａとして柱部３の根元３ａに延設することができる。このフランジ部８ａは、柱部３の根元３ａの曲げ強度が強くなる結果、環状芯材８の無い樹脂製保持器よりも、両リブ部２の対向長さを長くしてポケット部４に収納する針状ころ５の長さを長くできる上、ポケット部４の数を増やして針状ころ５の使用数を増加させることが可能となり、同一の保持器寸法で負荷容量を大きくして高負荷仕様の樹脂製保持器を得ることができる。
【００２０】
（適用例）
図５は、本発明のころ軸受用保持器を適用したＡＴ用遊星歯車機構の上半分の断面図である。図５を参照して、１１は内歯車、１２は太陽歯車、１３は遊星歯車、１４は遊星歯車支持軸、１５は針状ころ、１６は本発明の保持器、１７は遊星歯車キャリア、１８はワッシャを示す。内歯車１１は、太陽歯車１２および遊星歯車キャリア１７の周囲に、これら太陽歯車１２および遊星歯車キャリア１７に対し相対回転自在に支持されるものであり、内周にはヘリカルギヤが形成されている。太陽歯車１２は、その内周にスプラインが、また、外周にヘリカルギヤがそれぞれ形成されており、この内周に第１回転軸１９がスプライン嵌合されている。遊星歯車１３は、内周が円形の中心孔１３ａを備え、外周にヘリカルギヤが形成されており、この遊星歯車１３それぞれがリング歯車１１と太陽歯車１２とに噛合されている。
【００２１】
遊星歯車支持軸１４は、遊星歯車１３の中心孔１３ａに針状ころ１５および保持器１６を介して挿入されている。遊星歯車キャリア１７は、２枚の対向する環状板１７ａ，１７ｂの外径側の円周方向複数箇所を架橋壁（図にあらわれない）で連接したような形状である。第１、第２環状板１７ａ，１７ｂの対応する円周方向複数箇所（３箇所）には、貫通孔１７ａ１，１７ｂ１がそれぞれ厚み方向に沿って設けられており、第１環状板１７ａの貫通孔１７ａ１に遊星歯車配合支持軸１４の一端が、また、第２環状板１７ｂの貫通孔１７ｂ１に遊星歯車支持軸１４の他端がそれぞれ嵌入装着されている。遊星歯車支持軸１４は、キャリア１７に図示しないストッパピンなどを用いて軸方向の位置決めと回り止めとを行うようにしてもよい。また、第１環状板１７ａの中心孔には、スプラインが形成されており、この中心孔に第２回転軸２０がスプライン嵌合されている。
【００２２】
上述した装置では、例えば内歯車１は固定とする。まず、第１回転軸１９を駆動する場合には、太陽歯車１２が一体回転するので、遊星歯車１３が自転および公転し、この公転に伴い遊星歯車キャリア１７および第２回転軸２０が従動される。これにより、第１回転軸１９の回転動力が減速されて第２回転軸２０に伝達される。
【００２３】
一方、第２回転軸２０を駆動する場合には、遊星歯車キャリア１７が一体回転するので、遊星歯車１３が自転および公転し、この公転に伴い太陽歯車１２および第１回転軸１９が従動される。これにより、第２回転軸２０の回転動力が増速されて第１回転軸１９に伝達される。
【００２４】
なお、２１は、遊星歯車支持軸１４に設けられて、針状ころ１５の配置空間に潤滑油を供給するための油通路を示す。油通路２１は、各遊星歯車支持軸１４における一端面側から外周面における針状ころ軌道領域へ潤滑油を導くものであり、油導入穴２１ａと、油供給孔２１ｂとで構成されている。油導入穴２１ａは、各遊星歯車支持軸１４の一端面側から他端側途中まで軸方向に沿って設けられている。油供給孔２１ｂは、油導入穴２１ａの奥側から遊星歯車支持軸１４の外周面における針状ころ軌道領域まで径方向に沿って設けられている。
【００２５】
保持器１６は、２つの円環状のリブ部１６ａ（図１のリブ部２に対応）と、両リブ部１６ａ間で円周方向複数箇所に架け渡される柱部１６ｂ（図１の柱部３に対応）と、各柱部１６ｂの間に設けられて針状ころ１５（図１のころ５に対応）を非分離に収納保持するポケット部１６ｃ（図１のポケット部４に対応）とを備えている。この保持器１６においては、リブ部１６ａに、上記環状芯材１６ｄ（図１の環状芯材８に対応）を埋設して構成されている。この保持器１６は、遊星歯車１３を外輪（図１の外輪６に対応）とし、遊星歯車支持軸１４を内輪（図１の内輪７に対応）とし、遊星歯車１３の内周面で案内される外径案内形式となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の最良の形態に係る保持器の一部破断斜視図
【図２】図１の保持器をころ軸受に組み込んだ状態を示す要部断面図
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】本発明の他の形態に係るころ軸受用保持器の一部破断斜視図
【図５】本発明の保持器を適用したＡＴ用遊星歯車機構の上半分の断面図
【符号の説明】
【００２７】
１…ころ軸受用保持器
２…リブ部
３…柱部
４…ポケット部
５…針状ころ
６…外輪
７…内輪
８…環状芯材（芯材）
８ａ…フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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