(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころと、その各ころを周方向に一定のピッチで保持する複数のポケットが形成されてなる保持器を備えたころ軸受において、
上記保持器の軸方向端面が、内輪に対して相対回転不能に設けられている側板もしくは軸の段部に当接して当該保持器と上記複数のころからなる組立体の軸方向位置を規制するよう構成されているとともに、上記組立体の外輪に対する連れ回り力が、内輪に対する連れ回り力に比して十分に大きくなるように、上記保持器の軸方向端面の面積が、ころの転動空間の軸直交断面積の４０％以下とされていることを特徴とするころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は針状ころ軸受等をはじめとするころ軸受に関し、更に詳しくは、無負荷状態における保持器およびころの自励振動に起因する異音の発生しにくいころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のミッションに用いられる針状ころ軸受においては、一般に、図３（Ａ）に要部軸平行断面図を、同図（Ｂ）に要部軸直交断面図をそれぞれ示すように、複数のポケット３１ａが周方向に一定のピッチで形成された保持器３１を用いて、その各ポケット３１ａにころ３２を保持して相互に一体化した状態で組み込まれる。この保持器３１と複数のころ３２からなる組立体３３は、内輪３４と外輪３５の間に形成される環状空間３６、あるいは内輪および外輪を有さないケージアンドローラタイプと称されるものにあっては、軸３７と当該軸に対して相対回転自在の部材３８に形成された孔の間に形成される環状空間内に、各ポケット３１ａ内のころ３２が転動自在の状態で配置される。
【０００３】
内輪３４と外輪３５の間の環状空間３６内、あるいは軸３７とその軸に対して回動自在の部材３８に形成された孔との間に形成される環状空間内において、保持器３１ところ３２の組立体３３の軸方向位置は、図３（Ａ）に示されるように、内輪３４とともに軸３７に固定された側板３７ａもしくは軸３７に形成された段部等によって規制されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような針状ころ軸受を前記した自動車のミッション等に用いる場合のように、外部からの荷重がかからない状態、つまり無負荷状態で回転する可能性のある箇所に使用される場合、保持器の回転速度、換言すればころの公転速度が使用中に急激に変化するときがあり、その際、保持器やころが自励振動して大きな振動や耳障りな音を発することがある。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、無負荷状態での回転中に生じる自励振動に伴う振動や騒音の発生を抑制することのできるころ軸受の提供を目的としている。
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明のころ軸受は、複数のころと、その各ころを周方向に一定のピッチで保持する複数のポケットが形成されてなる保持器を備えたころ軸受において、
上記保持器の軸方向端面が、内輪に対して相対回転不能に設けられている側板もしくは軸の段部に当接して当該保持器と上記複数のころからなる組立体の軸方向位置を規制するよう構成されているとともに、上記組立体の外輪に対する連れ回り力が、内輪に対する連れ回り力に比して十分に大きくなるように、上記保持器の軸方向端面の面積が、ころの転動空間の軸直交断面積の４０％以下とされていることによって特徴づけられる。
【０００７】
本発明は、針状ころ軸受等のころ軸受の無負荷状態での回転時における保持器およびころの組立体の挙動を鋭意研究した結果としてなされたものであり、以下に、その組立体の自励振動発生のメカニズム、換言すれば異音発生のメカニズムについて説明する。
【０００８】
保持器ところの組立体の自励振動は、組立体の内輪に対する連れ回り力と、外輪に対する連れ回り力とのバランスが崩れることにより、その回転数が急激に変動したときに発生する。
【０００９】
図２に隙間を誇張した軸直交断面図を示すように、保持器３１とその各ポケット３１ａ内に保持された複数のころ３２からなる組立体３３が、内輪３４と外輪３５の間に形成されている環状空間３６内に配置されており、内輪３４が固定されて外輪３５が回転するものとして、無負荷状態において組立体３３には、外輪３５に連れ回ろうとする力Ｑと、内輪３４に連れ回ろうとする力Ｆ（この場合は内輪３４の回転数＝０）とが働く。これらのＱとＦは下記のように表すことができる。
【００１０】
Ｑ＝ころ３２に発生する遠心力による影響＋保持器３１と外輪３５との間の摩擦力＋ころ３２の慣性力＋保持器３１の慣性力  ・・・・（１）
で表される。ここで、保持器３１と外輪３５との間の摩擦力とは、保持器３１の外周面と外輪３５の内周面の間に介在する潤滑剤の粘性抵抗である。
【００１１】
Ｆ＝ころ３２と内輪３４との接触抵抗＋保持器３１と側板３７との摩擦力＋保持器３１と内輪３４との摩擦力  ・・・・（２）
で表される。ここで、保持器３１と側板３７との摩擦力とは、保持器３１の端面（軸方向端面）と側板３７との間に介在する潤滑剤の粘性抵抗であり、保持器３１と内輪３４との摩擦力とは、保持器３１の内周面と内輪３４の外周面との間に介在する潤滑剤の粘性抵抗である。
【００１２】
（１）式において、
ころ３２に発生する遠心力による影響＝Ｚ・μ1 ・ｆ
保持器３１と外輪３５の摩擦力＝η・Ａ1 ・ν1 ・／ｈ1 
また、（２）式において、
保持器３１と側板３７との摩擦力＝η・Ａ2 ・ν2 ・／ｈ2 
保持器３１と内輪３４との摩擦力＝η・Ａ3 ・ν3 ・／ｈ3 
である。ここで、
【００１３】
Ｚ  ：ころ３２の数
μ1 ：ころ３２と外輪３５の摩擦係数
ｆ  ：ころ３２の１本当たりの遠心力
η  ：潤滑剤の粘性係数
Ａ1 ：保持器３１の外周面と外輪３５との接触面積
ν1 ：外輪３５の内周面の周速
ｈ1 ：保持器３１の外周面と外輪３５の内周面間の潤滑剤油膜厚さ
Ａ2 ：保持器３１の端面と側板３７との接触面積
ν2 ：保持器３１の端面の周速
ｈ2 ：保持器３１の端面と側板３７間の潤滑剤油膜厚さ
Ａ3 ：保持器３１の内周面と内輪３４の外周面との接触面積
ν3 ：保持器３１の内周面の周速
ｈ3 ：保持器３１の内周面と内輪３４の外周面間の潤滑剤油膜厚さ
である。
【００１４】
以上のことから、（１）式は
Ｑ＝Ｚ・μ1 ・ｆ＋η・Ａ1 ・ν1 ／ｈ1 ＋ころ３２の慣性力＋保持器３１の慣性力  ・・・・（３）
Ｆ＝ころ３２と内輪３４との接触抵抗＋η・Ａ2 ・ν2 ／ｈ2 
＋η・Ａ3 ・ν3 ／ｈ 3  ・・・・（４）
となる。
【００１５】
ここで、（３）式におけるころ３２の慣性力＋保持器３１の慣性力は、急加減速時に影響される因子と考えられる。また、（４）式におけるころ３２と内輪３４の接触抵抗は、いずれの場合も一定と考えられる。
【００１６】
さて、無負荷状態における保持器３１ところ３２の組立体３３の挙動は、組立体３３が外輪３５に連れ回ろうとする力Ｑと、内輪３４に連れ回ろうとする力（ここでは内輪３４の回転数０）Ｆの大小関係によって決まる。すなわち、Ｑ≫Ｆならば、保持器３１ところ３２の組立体３３の回転数≒外輪３５の回転数となり、組立体３３の回転変動は少なくなる。また、Ｑ≪Ｆならば、保持器３１の回転数≒外輪３５の回転数／２（ころ３２に滑りが生じない場合のころ３２の公転回転数）となる。これらの場合には、いずれも、異音の発生頻度は極めて少なくなると推定される。更に、Ｑ≒Ｆならば、この場合においても保持器３１の回転数≒外輪３５の回転数／２となるが、ＱとＦとの大小関係が逆転しやすいが故に保持器３１の回転変動は大きく、異音の発生頻度が多くなると推定される。
【００１７】
従って、前記した目的を達成するためには、Ｑ≫ＦもしくはＱ≪Ｆとすればよいのであるが、（３），（４）式の右辺各項に鑑み、（４）式右辺の各項のいずれかを小さくしてＦを小さくすることによりＱ≫Ｆとして、保持器３１ところ３２の組立体３３を外輪３５に連れ回りさせることが実用的である。より具体的には、請求項１に係る発明のように、保持器の軸方向両端面の面積を、ころの転動空間（環状空間３６）の軸直交断面面積の４０％以下と小さくして、保持器３１の端面と側板３７との接触面積Ａ2 を小さくし、（４）式右辺第２項を小さくすることにより、Ｆを小さくする構成を好適に採用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の説明図であり、（Ａ）は要部軸平行断面図で、（Ｂ）は要部拡大軸直交断面図である。
【００１９】
保持器１は、ころ２を収容するための複数のポケット１ａを有し、その各ポケット１ａにころ２を回動自在に保持することによって、各ころ２は周方向に一定のピッチのもとに保持された状態となる。この保持器１と複数のころ２からなる組立体３は、図１（Ｂ）に示すように、軸７に圧入された内輪４と外輪５の間、もしくは、内輪４および外輪５を有さないものにあっては、軸７とギア等の回転部材８の中心部に形成された孔との間に形成される環状空間６内に収容される。
【００２０】
また、組立体３の軸方向への位置は、内輪４が圧入される軸に固定された側板７ａ（もしくは軸に形成される段部等）に保持器１の両端部が当接することによって規制される。
【００２１】
この実施の形態の特徴は、図１（Ａ）に示すように、保持器１の両端部に比較的大きな面取り部１１を形成することによって、その両端部の面積を、ころ２の転動空間である環状空間６の軸直交断面積の４０％以下としている点と、図１（Ｂ）に示すように、各ポケット１ａの空間形状が、保持器１の外周側ほど周方向への寸法が大きくなっており、その最外周部における周方向への寸法Ｌが、ころ２の直径Ｄの１０５％以上、より詳しくは１０５〜１１５％の範囲、となっている点である。
【００２２】
以上の実施の形態の構成によれば、保持器１の両端面の面積を環状空間６の軸直交断面積の４０％以下にしているため、保持器１の両端と側板７ａ（または軸７に形成される段部）との接触面積が小さくなり、前記した（４）式右辺第２項が小さくなる。また、各ポケット１ａを、保持器１の外周側ほど広くしているので、無負荷状態で外輪５が回転しているとき、各ころ２は外輪５側に移動しやすくなり、つまり内輪４から離脱しやすくなり、（４）式右辺第１項のころ２と内輪４との接触抵抗が小さくなる。
【００２３】
以上の結果、保持器１ところ２の組立体３は、保持器１の両端部に形成された面取り部１１と、ポケット１ａの空間形状により、無負荷状態で外輪５が回転しているとき、組立体３の内輪４に対する連れ回り力（内輪４に対するドラッグ力）Ｆが小さくなり、外輪５に対する連れ回り力（外輪５に対するドラッグ力）Ｑとの関係が、Ｑ≫Ｆとなる。従って、無負荷状態で外輪５が回転しているとき、保持器１ところ２の組立体３は主として外輪５に連れ回り、その回転数は安定して外輪４の回転数と略等しくなる。従って、組立体３は回転変動に起因する自励振動を生じることがなく、異音や振動を発生することがない。
【００２４】
なお、以上の実施の形態では、請求項１に係る発明の特徴的構成である保持器１の両端面の面積を環状空間６の軸直交断面積の４０％以下とする構成と、保持器１の各ポケット１ａの空間形状を保持器１の外周側ほど広くしてその最大の周方向寸法Ｌをころ２の直径Ｄの１０５％以上とする構成の双方を採用したが、保持器１の両端面の面積を環状空間６の軸直交断面積の４０％以下とする構成のみを採用しても、組立体３の内輪４に対する連れ回り力Ｆを小さくすることができ、従って無負荷状態における組立体３の自励振動を抑制する効果を奏することができる。
【００２５】
また、以上の実施の形態においては、保持器１ところ２の組立体３を内輪４と外輪５の間に配置したころ軸受に本発明を適用した例を示したが、組立体３を、軸７とその周囲で回転するギア等の回転部材８との間に挿入して内輪および外輪を省略した、いわゆるケージアンドローラタイプのころ軸受に対しても等しく適用し得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、保持器の軸方向両端面の面積をころの転動空間（環状空間）の軸直交断面積の４０％以下とすることにより、保持器ところの組立体の内輪（または軸）に対する連れ回り力（ドラッグ力）Ｆを小さくして、組立体の外輪に対する連れ回り力Ｑとの関係をＱ≫Ｆとしているので、無負荷状態において外輪が回転しているとき、保持器ところの組立体に主として外輪に対して連れ回り、その回転数は安定して外輪の回転数に略等しくなって、内輪に対する連れ回り力と外輪に対する連れ回り力とのバランスの崩れによる急激な回転数変動が生じず、従って自励振動が発生して異音や振動が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の説明図で、（Ａ）は要部軸平行断面図で、（Ｂ）は要部拡大軸直交断面図である。
【図２】  本発明の原理説明図で、隙間を誇張して示すころ軸受の要部軸直交断面図である。
【図３】  自動車のミッション等に用いられる針状ころ軸受の構成例の説明図で、（Ａ）は要部軸平行断面図であり、（Ｂ）は要部軸直交断面図である。
【符号の説明】
１  保持器
１ａ  ポケット
１１  面取り部
２  ころ
３  組立体
４  内輪
５  外輪
６  環状空間
７  軸
７ａ  側板
８  回転部材
【図１】
0004582271.tif 000002
【図２】
0004582271.tif 000003
【図３】
0004582271.tif 000004