(57)【要約】【課題】高速使用環境下における保持器の爪部の拡がりを防止しつつ、内外輪間への保持器の組み込み性を向上することが可能な深溝玉軸受を提供する。【解決手段】ピッチ円径ｄｍ（ｍｍ）と回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）との積であるｄｍｎ値が７０万以上の使用環境下で使用される深溝玉軸受１０において、保持器１４の外径は、玉のピッチ円直径よりも大きく、保持器１４の内周面と内輪１１の外周面との間の径方向隙間の大きさが、保持器１４の外周面と外輪１２の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さく、内輪１１の外周面のうち保持器１４が組み込まれる際の入口側端部には、内輪１１の外径が軸方向外側に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面１７が形成されていて、保持器１４の内周面のうち先端側端部には、保持器１４の内径が保持器先端側に向かうにつれて外輪１２側に拡径する保持器テーパ面１６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、前記内輪の径方向外側に設けられた外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在して設けられた複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれていて前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、ピッチ円径ｄｍ（ｍｍ）と回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）との積であるｄｍｎ値が７０万以上の使用環境下で使用される深溝玉軸受において、
前記保持器の外径は、前記玉のピッチ円直径よりも大きく、
前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさが、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さく、
前記内輪の外周面のうち前記保持器が組み込まれる際の入口側端部には、前記内輪の外径が軸方向外側に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面が形成されていて、
前記保持器の内周面のうち先端側端部には、前記保持器の内径が保持器先端側に向かうにつれて前記外輪側に拡径する保持器テーパ面が形成されていることを特徴とする深溝玉軸受。
【請求項２】
軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角が５度以上４５度以下である請求項１に記載の深溝玉軸受。
【請求項３】
軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角が５度以上４５度以下である請求項２に記載の深溝玉軸受。
【請求項４】
軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角を同一とした請求項３に記載の深溝玉軸受。
【請求項５】
軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角との差が３度以下である請求項３に記載の深溝玉軸受。
【請求項６】
前記保持器の軸方向寸法が、前記玉の直径の１．２〜２．０倍である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の深溝玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速使用環境下における変形を防止しつつ、保持器の組み込み性を向上した深溝玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の省燃費化を目的として、変速機の多段化が進められている。この多段化に伴って、図３に示す遊星歯車機構１が使用されることがある。この遊星歯車機構１は、回転軸心に配置されるサンギア２、最外周に配置されるリングギア３、及び、サンギア２とリングギア３の間に介在するプラネタリギア４とを有している。リングギア３が、大径の深溝玉軸受３０によってギアボックス等のハウジング５で保持される。
【０００３】
この深溝玉軸受３０は、複数の玉を周方向等間隔に保持するための樹脂製冠形保持器（以下、保持器と称する。）を有する。この深溝玉軸受３０は、ピッチ円径ｄｍ（ｍｍ）と回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）との積であるｄｍｎ値が７０万以上の高速使用環境下で使用されることがある。このとき、保持器には大きな遠心力が作用し、この遠心力によって、爪部が径方向外向きに開く現象が生じることがある。爪部が径方向外向きに開くと、爪部と玉が干渉する虞がある。
【０００４】
高速使用環境下における保持器の爪部の開きを防止するために、例えば下記特許文献１においては、樹脂製冠形保持器の外周面に突起を形成している。この突起で保持器を補強することによって剛性を高め、軸受高速回転時における爪部の外径側への開きを極力防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７０７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る玉軸受においては、保持器の外周面に突起を形成しているため、この外周面と外輪の内周面との間の隙間が小さくなる。このため、保持器の爪部の変形を抑制できたとしても、保持器の爪部の外周面と外輪の内周面との干渉が生じやすく、保持器の損傷を引き起こす虞がある。
【０００７】
また、高速回転時は、軸受の発熱により高温となりやすいが、この際、保持器を構成する樹脂の線膨張係数が、外輪を構成する鉄の線熱膨張係数よりも大きいため、保持器の外周面と外輪の内周面との間の径方向隙間が小さくなり、両者が干渉して保持器の損傷を引き起こす虞がある。
【０００８】
しかも、近年は省スペース化の要求により軸受の薄肉化が進んでおり、軸受の停止時（常温時）における保持器の外径と外輪の内径の初期隙間自体が小さくなっているため、保持器と外輪との干渉が生じやすい状況となっている。
【０００９】
保持器と外輪の干渉を回避するために、図６に示すように、内輪２１と、内輪２１の径方向外側に設けられた外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に介在して設けられた複数の玉２３と、複数の玉２３を周方向所定間隔で保持する転動体案内型の保持器２４とを備えた深溝玉軸受２０において、この保持器２４を、一般的な転動体案内型の保持器と比較して、外径を変えることなく内径を縮径した形状とすることが考えられる。このように、保持器２４の内径を縮径することにより、保持器２４の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、深溝玉軸受２０の高速回転時において、遠心力に起因する爪部２５の変形を防止することが期待できる。
【００１０】
しかし、保持器２４の内径を縮径すると、保持器２４の組み込み性が低下する問題がある。すなわち、保持器２４の内周面と内輪２１の外周面との間の径方向隙間が小さいため、内輪２１と外輪２２との間に軸方向から保持器２４を組み込む際には、図７に示すように、内輪２１と保持器２４の軸芯を高い精度で一致させなければならない。そして、両者の間に芯ずれがあると、図８に示すように、保持器２４の爪部２５の先端が内輪２１の端面に当接して、スムーズに保持器２４を組み込みできない問題が生じる。
【００１１】
そこで、この発明は、高速使用環境下における保持器の爪部の拡がりを防止しつつ、内外輪間への保持器の組み込み性を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と、前記内輪の径方向外側に設けられた外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在して設けられた複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれていて前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、ピッチ円径ｄｍ（ｍｍ）と回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）との積であるｄｍｎ値が７０万以上の使用環境下で使用される深溝玉軸受において、前記保持器の外径は、前記玉のピッチ円直径よりも大きく、前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさが、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さく、前記内輪の外周面のうち前記保持器が組み込まれる際の入口側端部には、前記内輪の外径が軸方向外側に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面が形成されていて、前記保持器の内周面のうち先端側端部には、前記保持器の内径が保持器先端側に向かうにつれて前記外輪側に拡径する保持器テーパ面が形成されていることを特徴とする深溝玉軸受を構成した。
【００１３】
このように、保持器の内周面と内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさを、保持器の外周面と外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さくして、実質的に保持器の内径を縮径することにより、保持器の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、軸受の高速回転時において、遠心力に起因する爪部の変形を防止することができる。
【００１４】
しかも、保持器に保持器テーパ面を、内輪に内輪テーパ面をそれぞれ形成することにより、内輪と外輪との間に軸方向から保持器を組み込む際に、両者の間に芯ずれがあったとしても、保持器テーパ面と内輪テーパ面が互いに当接しつつスライドすることによって、その芯ずれが修正される。これにより、初期の芯ずれ量に対する許容量が大きくなり、内外輪間に保持器をスムーズに組み込むことができる。
【００１５】
前記構成においては、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角が５度以上４５度以下であるのが好ましい。また、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角が５度以上４５度以下であるのが好ましい。このように、両テーパ角の範囲を規定することにより、内輪テーパ面に対する保持器テーパ面のスライドがスムーズになり、内輪と保持器の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。
【００１６】
前記各構成においては、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角を同一、又は、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角との差を３度以下とするのが好ましい。このように、両テーパ面のテーパ角を同一、又は、両テーパ角の差を３度以下とすることにより、内輪テーパ面に対する保持器テーパ面のスライドがスムーズになり、内輪と保持器の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。
【００１７】
前記各構成においては、前記保持器の軸方向寸法が、前記玉の直径の１．２〜２．０倍とするのが好ましい。これにより、保持器の背面を軸方向外側に延長することによって保持器の剛性を向上させ、高速回転時における保持器の変形を更に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明においては、高速使用環境下における保持器の爪部の拡がりを防止しつつ、内外輪間への保持器の組み込み性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る深溝玉軸受の一実施形態を示す断面図
【図２】図１に示す深溝玉軸受に採用される冠形保持器を示す斜視図
【図３】図１に示す深溝玉軸受の遊星歯車機構への適用例を示す断面図
【図４】図１に示す深溝玉軸受への保持器の組み込み過程（組み込み前）を示す断面図
【図５】図１に示す深溝玉軸受への保持器の組み込み過程（組み込み中）を示す断面図
【図６】従来技術に係る深溝玉軸受の一例を示す断面図
【図７】図６に示す深溝玉軸受への保持器の組み込み過程（組み込み前）を示す断面図
【図８】図６に示す深溝玉軸受への保持器の組み込み過程（組み込み中）を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明に係る深溝玉軸受１０の一実施形態を図１に示す。この深溝玉軸受は、内輪１１と、内輪１１の径方向外側に設けられた外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に介在して設けられた複数の玉１３と、複数の玉１３を周方向所定間隔で保持する保持器１４とを備えている。この深溝玉軸受１０は、特にピッチ円径ｄｍ（ｍｍ）と回転速度ｎ（ｍｉｎ−１）との積であるｄｍｎ値が７０万以上の高速使用環境下での使用を想定している。
【００２１】
なお、ここでは、深溝玉軸受１０の回転軸と平行な方向を軸方向、前記回転軸に対し直交する方向を径方向、前記回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。
【００２２】
この保持器１４は、玉１３によって案内される転動体案内型の冠形保持器である。保持器１４の外径は、玉１３のピッチ円直径（ＰＣＤ）よりも大きい。また、保持器１４の軸方向寸法は、玉１３の直径の１．２〜２．０倍である。この保持器１４の素材は、ポリアミド樹脂である。図２に示すように、この保持器１４には、周方向の所定間隔ごとに、玉１３を保持するポケット１８が形成されている。ポケット１８は、保持器１４の半径方向に貫通するとともに保持器軸方向一方側に開口している。各ポケット１８の開口の周方向両側には、一対の爪部１５が形成されている。爪部１５は、軸方向一方側に配置される環状部１９から玉１３に近づく側に軸方向に延びている。
【００２３】
この保持器１４は、一般的な転動体案内型の保持器と比較して、外径を変えることなく内径を縮径した形状となっている。これにより、保持器１４の内周面と内輪１１の外周面との間の径方向隙間の大きさｇ１が、保持器１４の外周面と外輪１２の内周面との間の径方向隙間の大きさｇ２よりも小さくなっている。このように、保持器１４の内径を縮径することにより、保持器１４の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、深溝玉軸受１０の高速回転時において、遠心力に起因する爪部１５の変形を防止することができる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、保持器１４の内周面のうち先端側端部には、保持器１４の内径が保持器先端側に向かうにつれて外輪１２側に拡径する保持器テーパ面１６が形成されている。具体的には、保持器テーパ面１６は、爪部１５の内周面のうち先端側端部に設けられている。この保持器テーパ面１６の軸方向に対するテーパ角はαである。この実施形態におけるテーパ角αの大きさは２５度であるが、このテーパ角αの大きさは、５度以上４５度以下の範囲内、好ましくは２０度以上３０度以下の範囲内で適宜変更することができる。
【００２５】
内輪１１の外周面のうち保持器１４が組み込まれる際の入口側端部には、内輪１１の外径が軸方向外側（玉１３から離れる側）に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面１７が形成されている。内輪テーパ面１７の軸方向長さは、保持器テーパ面１６の軸方向長さよりも長い。内輪テーパ面１７の軸方向中央よりも軸方向外側に保持器１４の背面１４ａが位置している。この内輪テーパ面１７の軸方向に対するテーパ角はβである。この実施形態に係るテーパ角βの大きさは２５度であるが、このテーパ角βの大きさは、５度以上４５度以下の範囲内、好ましくは２０度以上３０度以下の範囲内で適宜変更することができる。
【００２６】
保持器テーパ面１６のテーパ角αと、内輪テーパ面１７のテーパ角βは、略同一とするのが好ましい。このようにすると、内輪テーパ面１７に対する保持器テーパ面１６のスライドがスムーズになり、内輪１１と保持器１４の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。ここでいう「同一」とは、両テーパ角α、βが全く同一の場合だけでなく、両テーパ角α、βの差（α―β）が、例えば、±１度の範囲内、好ましくは±３度の範囲内、さらに好ましくは±５度の範囲内の場合も含む。
【００２７】
この発明に係る深溝玉軸受１０は、例えば、図３に示す遊星歯車機構１に適用することができる。この遊星歯車機構１は、回転軸心に配置されるサンギア２、最外周に配置されるリングギア３、及び、サンギア２とリングギア３の間に介在するプラネタリギア４とを有している。リングギア３が、大径の深溝玉軸受１０によってギアボックス等のハウジング５で保持される。
【００２８】
リングギア３を保持する深溝玉軸受１０は、大径化に伴って高速回転する。このように、高速使用環境下での使用に際しても、上記のように深溝玉軸受１０を構成したことにより、軸受の高速回転時における遠心力に起因する爪部１５の変形を抑制して、その変形に伴う保持器１４の損傷を防止することができる。
【００２９】
この実施形態に係る保持器１４は、その内径を縮径しており、保持器１４の内周面と内輪１１の外周面との間の径方向隙間が小さいため、内輪１１と外輪１２の間に軸方向から保持器１４を組み込む際には、図４に示すように、本来は内輪１１と保持器１４の軸芯を高い精度で一致させる必要がある。
【００３０】
この実施形態に係る深溝玉軸受１０においては、保持器１４に保持器テーパ面１６を、内輪１１に内輪テーパ面１７をそれぞれ形成したので、図５に示すように、内輪１１と外輪１２との間に軸方向から保持器１４を組み込む際に、両者の間に芯ずれがあったとしても、保持器テーパ面１６と内輪テーパ面１７が互いに当接しつつスライドすることによって、その芯ずれが修正される。これにより、初期の芯ずれ量に対する許容量が大きくなり、内外輪１１、１２間に保持器１４をスムーズに組み込むことができる。
【００３１】
上記の実施形態に示す深溝玉軸受１０はあくまでも例示に過ぎず、高速使用環境下における保持器１４の爪部１５の拡がりを防止しつつ、内外輪１１、１２間への保持器１４の組み込み性を向上する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状、数、配置、素材等を適宜変更することが許容される。
【００３２】
例えば、上記の実施形態においては、保持器１４の素材としてポリアミド樹脂を採用したが、その素材として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン４６樹脂などのポリアミド樹脂等の樹脂も採用することができる。
【００３３】
また、上記の構成に加え、保持器１４の軸方向寸法は、玉１３の直径の１．２〜２．０倍であることによって、保持器１４の背面１４ａを軸方向外側に延長することによって、保持器１４の剛性がさらに向上する。これにより、高速回転時における保持器１４の変形をさらに抑制することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  深溝玉軸受
１１  内輪
１２  外輪
１３  玉
１４  保持器
１５  爪部
１６  保持器テーパ面
１７  内輪テーパ面
α  （保持器テーパ面の）テーパ角
β  （内輪テーパ面の）テーパ角
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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