(57)【要約】【課題】スラスト負荷容量の大きな深みぞ玉軸受のトルク損失の低減を図ることである。【解決手段】左右の肩高さが相違する外輪１１と内輪２１間にボール３１を組込み、そのボール３１を保持器４０で保持する。保持器４０を形成する一対の波形分割保持器４１、４２に設けられた複数の半球状ポケット部４４のそれぞれ内面に凹部４８を形成して、ボール３１がポケット内面間に介在する油膜を剪断する際の剪断抵抗を小さくし、軸受のトルク損失の低減を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面に軌道溝を有する外輪と、外径面に軌道溝を有する内輪と、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝間に組込まれたボールと、そのボールを保持する保持器とからなり、前記外輪における軌道溝の一側の肩と前記内輪における軌道溝の他側の肩の少なくとも一方の肩の高さを、外輪の他側の肩と前記内輪の一側の肩の高さより高くし、その高さの高い肩の肩高さをＨ１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ１の比率Ｈ１／ｄが０．２５〜０．５０の範囲とされ、前記保持器が、周方向に間隔をおいて設けられた複数の半球状ポケット部を有する一対の波形分割保持器からなり、その一対の波形分割保持器を、隣接するポケット部間に形成された帯板状の結合板部が重なり合い、半球状ポケット部がボール収容用の球形のポケットを形成するよう組み合わせて互いに結合した深みぞ玉軸受において、
前記ポケット部のそれぞれ内面に、前記ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の１５〜３０％としたことを特徴とする深みぞ玉軸受。
【請求項２】
前記ボール非接触部が、保持器周方向に長い溝状の凹部からなる請求項１に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項３】
前記ボール非接触部が、保持器周方向に長いスロットからなる請求項１に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項４】
前記ボール非接触部を、ボールのピッチ円より内径側または外径側に位置させた請求項１乃至３のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項５】
前記保持器が、金属によるプレス成形品からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項６】
前記保持器が、鋳造による成形品からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項７】
前記保持器が、金属の削り出しからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受。
【請求項８】
ヘリカルギヤが設けられたシャフトを油浴に一部が浸かる一対の転がり軸受で回転自在に支持した軸受装置において、
前記一対の転がり軸受が、請求項１乃至７のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受からなることを特徴とする軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、深みぞ玉軸受およびその深みぞ玉軸受を用いた軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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軸受に好適である。しかし、円すいころ軸受においては、回転トルクが大きく、燃料の消費量が多くなるという問題が生じる。その省燃費化を図るため、回転トルクの小さ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。
【０００５】
ところで、標準の深みぞ玉軸受においては、過大なスラスト荷重が負荷された際に、そのスラスト荷重を受ける負荷側の肩にボールが乗り上げて、肩のエッジが損傷する懸念がある。
【０００６】
そのような不都合を解消するため、特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、外輪の軌道溝および内輪の軌道溝のそれぞれ両側に形成された肩のうち、スラスト荷重を受ける側の肩を高くして、ボールの乗り上げを阻止し、軸受の耐久性の低下を抑制して、大きなスラスト荷重を受けることができるようにしている。
【０００７】
また、半球状のポケット部を周方向に等間隔に形成した一対の波形分割保持器を、隣接するポケット部間に形成された帯板状の結合板部が互いに重なり合い、半球状ポケット部が球形のポケットを形成するよう組み合わせ、そのポケット内にボールを収容する状態で互いに重なり合う結合板部をリベットの加締めにより結合して保持器を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−７２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記特許文献１に記載されたスラスト負荷容量の大きな深みぞ玉軸受においては、ポケットの内面に対してボールが全面接触する状態で回転し、その回転時に、ボールはポケットの内面間に介在する油膜を剪断する。このとき、ボールは、上記のように、ポケット内面に全面接触する状態にあるため、その剪断される油膜量が多く、油膜の剪断抵抗が回転抵抗となるため、トルク損失が多く、軸受の低トルク化を図る上において改善すべき点が残されていた。
【００１０】
この発明の課題は、トルク損失の少ないスラスト負荷容量の大きな深みぞ玉軸受および軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明に係る深みぞ玉軸受においては、内径面に軌道溝を有する外輪と、外径面に軌道溝を有する内輪と、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝間に組込まれたボールと、そのボールを保持する保持器とからなり、前記外輪における軌道溝の一側の肩と前記内輪における軌道溝の他側の肩の少なくとも一方の肩の高さを、外輪の他側の肩と前記内輪の一側の肩の高さより高くし、その高さの高い肩の肩高さをＨ１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ１の比率Ｈ１／ｄが０．２５〜０．５０の範囲とされ、前記保持器が、周方向に間隔をおいて設けられた複数の半球状ポケット部を有する一対の波形分割保持器からなり、その一対の波形分割保持器を、隣接するポケット部間に形成された帯板状の結合板部が重なり合い、半球状ポケット部がボール収容用の球形のポケットを形成するよう組み合わせて互いに結合した深みぞ玉軸受において、前記ポケット部のそれぞれ内面に、前記ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の１５〜３０％とした構成を採用したのである。
【００１２】
上記のように、ポケット部の内面にボール非接触部を設けることにより、ポケット内面のボールに対する接触面積が小さくなり、ボールとポケットの内面間に介在する油膜量を少なくすることができる。その結果、ボールによる油膜の剪断抵抗が小さくなり、トルク損失を低減することができる。
【００１３】
ここで、ボール非接触部の面積が、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の１５％未満であると、トルク損失を充分に低減することができず、３０％を超えると、保持器の強度が低下することになる。
【００１４】
この発明に係る深みぞ玉軸受では、ボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の１５〜３０％としているため、保持器の強度を低下させることなくトルク損失を低減することができる。
【００１５】
この発明に係る深みぞ玉軸受において、ボール非接触部は、保持器周方向に長い溝状の凹部からなるものであってもよく、保持器周方向に長いスロットからなるものであってもよい。そのボール非接触部をボールのピッチ円より内径側または外径側に片寄った位置に設けると、ボールの周速の速い位置での油膜の剪断抵抗が低減されることになるため、ボールの回転抵抗が小さくなってトルク損失をより少なくすることができる。
【００１６】
保持器の形成には、金属によるプレス成形、鋳造による成形、あるいは、削り出しによる製造法を採用することができる。金属によるプレス成形品とし、あるいは、鋳造による成形品とすると、簡単に製造することができ、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
この発明に係る軸受装置においては、ヘリカルギヤが設けられたシャフトを油浴に一部が浸かる一対の転がり軸受で回転自在に支持した軸受装置において、前記一対の転がり軸受として、この発明に係る上記の深みぞ玉軸受を用いた構成としたのである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る深みぞ玉軸受においては、上記のように、ポケット部のそれぞれ内面に、ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の１５〜３０％としたことによって、保持器の強度を低下させることなくトルク損失を低減することができ、軸受の低トルク化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る深みぞ玉軸受の実施の形態を示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図２の正面図
【図４】保持器の他の例を示し、一部分のみを示す正面図
【図５】保持器のさらに他の例を示す横断面図
【図６】図５の正面図
【図７】保持器のさらに他の例を示し、一部分のみを示す正面図
【図８】この発明に係る軸受装置の実施の形態を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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１１の内径面に形成された軌道溝１２と内輪２１の外径面に設けられた軌道溝２２間にボール３１を組込み、そのボール３１を保持器４０で保持している。
【００２１】
外輪１１の軌道溝１２の両側に形成された一対の肩１３ａ、１３ｂのうち、軌道溝１２の一側方に位置する肩１３ａの高さは他側方に位置する肩１３ｂの高さよりも高くなっている。一方、内輪２１の軌道溝２２の両側に形成された一対の肩２３ａ、２３ｂのうち、軌道溝２２の他側方に位置する肩２３ｂの高さは一側方に位置する肩２３ａの高さより高くなっている。
【００２２】
ここで、高さの低い肩１３ｂおよび２３ａの肩の高さは、標準型深みぞ玉軸受の肩と同じ高さとされているが、標準型深みぞ玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。
【００２３】
なお、説明の都合上、高さの高い肩１３ａ、２３ｂをスラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂといい、高さの低い肩１３ｂ、２３ａをスラスト非負荷側の肩１３ｂ、２３ａという。
【００２４】
スラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂの肩高さをＨ１とし、ボール３１の球径をｄとすると、ボール３１の球径ｄに対する肩高さＨ１の比率Ｈ１／ｄは、Ｈ１／ｄ＝０．２５〜０．５０の範囲とされている。
【００２５】
図１および図２に示すように、保持器４０は、第１波形分割保持器４１と、第２波形分割保持器４２とからなる。第１波形分割保持器４１および第２波形分割保持器４２のそれぞれは、環状保持板４３の周方向に複数の半球状ポケット部４４を等間隔に形成した構成とされており、第１波形分割保持器４１の環状保持板４３の外径および内径は、第２波形分割保持器４２の環状保持板４３の外径および内径より小径とされている。
【００２６】
また、第１波形分割保持器４１は、外輪１１の高さの高い肩１３ａから軸受内部に挿入可能とされている。一方、第２波形分割保持器４２は、外輪１１の高さの低い肩１３ｂから軸受内部に挿入可能とされている。
【００２７】
第１波形分割保持器４１と第２波形分割保持器４２は、隣接するポケット部４４間に形成された帯板状の結合板部４５が互いに重なり合い、半球状ポケット部４４がボール３１を収容する球状のポケット４６を形成する組み合わせとされ、２枚の結合板部４５を貫通するリベット４７の端部の加締めにより結合されて波状保持器４０を形成している。
【００２８】
第１波形分割保持器４１および第２波形分割保持器４２の半球状ポケット部４４の内面には、ボール非接触部としての凹部４８が形成されている。凹部４８は溝状をなし、保持器周方向に長く延びている。
【００２９】
ここで、凹部４８は、ボール３１の回転時における油膜の剪断抵抗を低減して軸受のトルク損失を図るために設けるものであり、その開口面積が凹部４８が形成されていない状態でのポケット部４４内面の面積の１５％未満であると、トルク損失を充分に低減することができず、３０％を超えると、保持器の強度が低下することになる。
【００３０】
そこで、実施の形態では、凹部４８の開口部の面積を、ポケット部４４に凹部４８が形成されていない状態でのポケット部４４内面の面積の１５〜３０％の大きさとさている。
【００３１】
保持器４０を形成する第１波形分割保持器４１および第２波形分割保持器４２のそれぞれは、金属板のプレス成形品とされている。そのプレス成形による製造の段階で凹部４８が形成され、その形成によって、図２および図３に示すように、半球状ポケット部４４の外周には上記凹部４８と対応する位置に突部４９が設けられている。
【００３２】
図１に示すように、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成された凹部４８は、ボール３１のピッチ円ＰＣより内径側に片寄った位置に形成され、一方、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成された凹部４８は、ボール３１のピッチ円ＰＣより外径側に片寄った位置に形成されている。
【００３３】
図１乃至図３では、保持器４０を形成する第１波形分割保持器４１および第２波形分割保持器４２のそれぞれを金属板のプレス成形品としているが、合成樹脂により成形してもよく、鋳造により形成してもよい。あるいは、削り出しにより形成してもよい。
【００３４】
図１乃至図３に示す実施の形態のように、ポケット部４４の内面にボール非接触部としての凹部４８を設けることにより、ポケット４６内面のボール３１に対する接触面積が小さくなり、ボール３１とポケット４６の内面間に介在する油膜量を少なくすることができる。その結果、ボール３１による油膜の剪断抵抗が小さくなり、トルク損失の低減を図ることができる。
【００３５】
また、凹部４８は、その凹部４８が形成されていない状態でのポケット部４４内面の面積の３０％を超えることのない大きさとされているため、保持器４０の強度を保つ状態でトルク損失の低減を図ることができる。
【００３６】
図１に示すように、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成された凹部４８をピッチ円ＰＣより内径側とし、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成された凹部４８をピッチ円ＰＣより外径側とすることにより、これら凹部４８の形成部位はボール３１の周速の速い位置であり、その位置での油膜の剪断抵抗が低減されることになる。このため、ボール３１のピッチ円ＰＣ上に凹部４８を形成する場合に比較して、ボールの回転抵抗も小さくなり、トルク損失をより少なくすることができる。
【００３７】
図２および図３では、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成された凹部４８をピッチ円ＰＣより内径側とし、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成された凹部４８をピッチ円ＰＣより外径側としたが、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成された凹部４８をピッチ円ＰＣより外径側とし、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成された凹部４８を、図４に示すように、ピッチ円ＰＣより内径側としてもよい。
【００３８】
図２では、凹部４８をボール非接触部としたが、ボール非接触部は凹部４８に限定されるものではない。図５および図６では、第１波形分割保持器４１および第２波形分割保持器４２のポケット部４４それぞれに、保持器周方向に長いスロット５０を形成し、そのスロット５０をボール非接触部としている。このスロット５０は、図２に示す凹部４８と同一の大きさとされている。
【００３９】
上記のように、スロット５０をボール非接触部とすると、ボール３１とポケット４６の内面間での潤滑油の流動性を高めることができるため、油膜の剪断抵抗を小さくすることができ、軸受のトルク損失をより少なくすることができる。
【００４０】
図５および図６では、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成されたスロット５０をピッチ円ＰＣより内径側とし、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成されたスロット５０をピッチ円ＰＣより外径側としたが、第１波形分割保持器４１のポケット部４４に形成されたスロット５０をピッチ円ＰＣより外径側とし、第２波形分割保持器４２のポケット部４４に形成されたスロット５０を、図７に示すように、ピッチ円ＰＣより内径側としてもよい。
【００４１】
図８は、実施の形態で示す深みぞ玉軸受Ａを用いて従動側のヘリカルギヤ６０を支持するシャフト６１を回転自在に支持した軸受装置を示す。この場合、深みぞ玉軸受Ａは、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂがヘリカルギヤ６０側に位置する組付けとする。また、深みぞ玉軸受Ａは、一部が油浴に浸かる組付けとする。
【００４２】
上記軸受装置において、駆動側ヘリカルギヤ６２から従動側ヘリカルギヤ６０に回転を伝達すると、シャフト６１にスラスト力が負荷され、そのスラスト力は深みぞ玉軸受Ａにおける内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂと外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａで支持される。
【００４３】
このとき、ボール３１にもスラスト力が負荷され、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂと外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａが必要以上に低い場合、ボール３１が肩１３ａ、２３ｂに乗り上がり、肩１３ａ、２３ｂのエッジを損傷させる可能性がある。
【００４４】
実施の形態では、ボール３１の球径ｄに対する肩高さＨ１の比率Ｈ１／ｄを０．２５以上としているため、ボール３１の乗り上げを確実に阻止することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１    外輪
１２    軌道溝
１３ａ  肩
１３ｂ  肩
２１    内輪
２２    軌道溝
２３ａ  肩
２３ｂ  肩
３１    ボール
４０    保持器
４１    第１波形分割保持器
４２    第２波形分割保持器
４４    ポケット部
４５    結合板部
４６    ポケット
４８    凹部（ボール非接触部）
５０    スロット（ボール非接触部）
６０  ヘリカルギヤ
６１  シャフト
Ａ    深みぞ玉軸受
【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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