(57)【要約】【課題】薄肉品の深溝玉軸受において、高ミスアライメントの使用環境下でも玉の保持性を確保しつつ長寿命化を図る。【解決手段】（軸受外径−１１）／軸受内径の値が１．３１以下である深溝玉軸受において、鉄板製の二つの環状部品３１が接合された保持器３０を採用する。これにより、玉４０の保持性を確保する。保持器３０は、リベット３２によって軸方向に締結された接合部３３と、玉４０を保持するポケット部３４とを有する。環状部品３１の軌道輪１０側を巡る鉄板縁３５のうち、肩部１２に径方向に面する対向部３５ａは、接合部３３に比してポケット部３４の径方向幅を軌道輪１０側で減少させた逃げ状に形成する。この逃げ状によって対向部３５ａ及び肩部１２間のクリアランスを広げておき、高ミスアライメントが発生しても保持器３０と肩部１２との接触を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄板製の二つの環状部品が接合された保持器と、軌道溝及び肩部が形成された軌道輪とを備えており、
前記保持器が、リベットによって軸方向に締結された接合部と、玉を保持するポケット部とを有しており、
（軸受外径−１１）／軸受内径の値が１．３１以下である深溝玉軸受において、
前記環状部品の前記軌道輪側を巡る鉄板縁のうち、前記肩部に径方向に面する対向部が、前記接合部に比して前記ポケット部の径方向幅を前記軌道輪側で減少させた逃げ状に形成されていることを特徴とする深溝玉軸受。
【請求項２】
前記鉄板縁のうち、前記接合部よりも軸方向外側に位置する全範囲が、軸方向に対して単一の傾き角度をもった形状になっており、
前記傾き角度をαとしたとき、３０′＜α＜３°を満足する請求項１に記載の深溝玉軸受。
【請求項３】
前記鉄板縁のうち、前記対向部の最も軸方向外側に位置する端点から軸方向に所定幅の範囲が、軸方向に対して単一の傾き角度をもった形状になっており、
前記所定幅をＷａ１とし、前記接合部及び前記端点間の軸方向幅をＷａ２とし、前記傾き角度をαとしたとき、０．３＜Ｗａ１／Ｗａ２＜０．５、かつ２°＜α＜５°を満足する請求項１に記載の深溝玉軸受。
【請求項４】
前記鉄板縁のうち、前記対向部の最も軸方向外側に位置する端点から軸方向に所定幅の範囲が、軸方向に沿った切り欠き状になっている請求項１に記載の深溝玉軸受。
【請求項５】
自動車用の変速機、モータ、コンプレッサ及びプーリのうち、いずれか１つに備わる回転軸を支持する請求項１から４のいずれか１つ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、深溝玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のトランスミッションやモータに備わる回転軸を支持する軸受として、転がり軸受が採用されている。近年、これらトランスミッション等は、小型化の傾向にある。これに伴い、トランスミッション等のハウジングの剛性が低くなり、その回転軸を支持する軸受に大きなミスアライメントが発生し、軸受が早期損傷する懸念が高まっている。
【０００３】
従来、トランスミッション等に組み込む軸受として、深溝玉軸受が採用されている。深溝玉軸受用の保持器としては、鉄板製の二つの環状部品がリベットによって接合された合せ保持器や、合成樹脂で形成された樹脂保持器が一般的である（特許文献１）。
【０００４】
従来の合せ保持器は、鉄板を円形の内外周をもった円環状に打ち抜き、波状に成型したプレス加工品の環状部品を採用している。
【０００５】
一方、特許文献１に開示された深溝玉軸受は、冠型樹脂保持器を採用し、これを軌道輪及び玉で案内することにより、ミスアライメント発生時の保持器破損を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１３３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、冠型樹脂保持器は、片持ちで玉を保持するものなので、高ミスアライメントの条件下では玉の遅れ進みにより、保持器が玉から抜けて早期損傷となる懸念がある。
【０００８】
一方、合せ保持器は、過大なミスアライメントが発生すると、保持器と軌道輪の肩部とが接触し、その接触抵抗で保持器の回転が阻害され、保持器に無理な力が加わり、保持器の損傷に至る懸念がある。特に径方向断面の小さい軸受（薄肉品）では、保持器と肩部間でクリアランスを確保することが設計上難しく、同じミスアライメントが発生したとしても前述の接触が発生し易い。例えば、図５に示すように、日本工業規格（JIS B 1521:2012「転がり軸受−深溝玉軸受」）において規定された呼び番号６３１０に該当のもので確保可能なクリアランス量Ａに比して、薄肉品である同呼び番号６８１０に該当のもので確保可能なクリアランス量は、１／３Ａ程度になってしまう。
【０００９】
前述のクリアランスを確保するため、合せ保持器の径方向断面を薄くすると、強度が低下してしまい、軌道輪の肩部を下げると、ミスアライメント発生時に玉が肩部に乗り上げる懸念がある。
【００１０】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、薄肉品の深溝玉軸受において、高ミスアライメントの使用環境下でも玉の保持性を確保しつつ長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、この発明は、鉄板製の二つの環状部品が接合された保持器と、軌道溝及び肩部が形成された軌道輪とを備えており、前記保持器が、リベットによって軸方向に締結された接合部と、玉を保持するポケット部とを有しており、（軸受外径−１１）／軸受内径の値が１．３１以下である深溝玉軸受において、前記環状部品の前記軌道輪側を巡る鉄板縁のうち、前記肩部に径方向に面する対向部が、前記接合部に比して前記ポケット部の径方向幅を前記軌道輪側で減少させた逃げ状に形成されている構成を採用したものである。
すなわち、鉄板製の二つの環状部品がリベットによって接合された保持器は、ポケット部で玉を一周に囲って保持するものなので、高ミスアライメント環境下でも玉から抜ける懸念がない。
（軸受外径−１１）／軸受内径の値が１．３１以下である深溝玉軸受は、保持器と軌道輪間のクリアランスを大きく設定することが難しい薄肉品に該当する。
接合部にはリベットを通す貫通孔を形成する必要があり、ここでの強度を確保する上で接合部の径方向幅を薄くすることは避けた方がよい。また、接合部は、軌道溝の溝幅中央付近と径方向に対向する箇所なので、高ミスアライメントが発生しても軌道輪と接触し得ない。
一方、環状部品の軌道輪側を巡る鉄板縁のうち、肩部に径方向に面する対向部は、ポケット部の開口縁の一部を成し、高ミスアライメント発生時に軌道輪との接触が懸念される箇所は、対向部に限られる。また、ポケット部は、リベットによる接合力を受ける必要がなく、接合部に比して径方向幅を薄くすることが可能である。すなわち、鉄板縁の対向部は、前記接合部に比して前記ポケット部の径方向幅を前記軌道輪側で減少させた逃げ状に形成することが可能である。このように対向部を逃げ状にすれば、肩部との間のクリアランスを径方向に広げ、高ミスアライメントが発生しても保持器と肩部との接触を回避することができる。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、この発明は、上記構成の採用により、薄肉品の深溝玉軸受において、高ミスアライメントの使用環境下でも玉の保持性を確保しつつ、保持器と軌道輪の肩部との接触を回避して長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第１実施形態に係る深溝玉軸受を示す断面図
【図２】この発明の第１実施形態に係る保持器の側面を示す図
【図３】この発明の第２実施形態に係る深溝玉軸受を示す断面図
【図４】この発明の第３実施形態に係る深溝玉軸受を示す断面図
【図５】従来の呼び番号６８１０と６３１０の該当品を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の第１実施形態を図１、図２に基づいて説明する。
第１実施形態に係る深溝玉軸受は、回転軸１００に取り付けられる内方の軌道輪１０と、ハウジング１１０に取り付けられる外方の軌道輪２０と、鉄板製の二つの環状部品３１がリベット３２によって接合された保持器３０とを備えている。以下、「軸方向」とは、保持器３０の中心軸に沿った方向のことをいい、設計上、その中心軸は、軸受中心軸に一致している。また、「径方向」とは、保持器３０の中心軸に直角な方向のことをいう。また、「周方向」とは、保持器３０の中心軸周りの円周方向のことをいう。
【００１５】
内方の軌道輪１０は、外周に形成された軌道溝１１及び肩部１２，１３と、内周に形成された嵌め合い面１４とを有する。外方の軌道輪２０は、内周に形成された軌道溝２１及び肩部２２，２３と、外周に形成された嵌め合い面２４とを有する。軌道溝１１を境とした軸方向片側に肩部１２が全周に亘り、これと反対の軸方向片側に肩部１３が全周に亘っている。同様に軌道溝２１を境とした軸方向片側に肩部２２が全周に亘り、これと反対の軸方向片側に肩部２３が全周に亘っている。なお、図１では、これら軌道輪１０，２０が同心に配置された理想的配置状態を実線で描くと共に、高ミスアライメントの一例として、軌道輪１０の中心軸が軌道輪２０の中心軸に対して傾いたミスアライメント発生状態を二点鎖線で描いている。
【００１６】
（軸受外径−１１）／軸受内径の値は、１．３１以下である。軸受外径は、外方の軌道輪２０の外径であり、嵌め合い面２４における外径に相当する。軸受内径は、内方の軌道輪１０の内径であり、嵌め合い面１４における内径に相当する。なお、第１実施形態に係る深溝玉軸受は、日本工業規格（JIS B 1521:2012「転がり軸受−深溝玉軸受」）に準じたものとなっている。
【００１７】
内方の軌道輪１０の嵌め合い面１４は、回転軸１００との嵌合に利用される。外方の軌道輪２０の嵌め合い面２４は、ハウジング１１０との嵌合に利用される。回転軸１００は、例えば、自動車用の変速機、モータ、コンプレッサ及びプーリのうち、いずれか１つに備わる回転軸である。すなわち、第１実施形態に係る深溝玉軸受は、これら変速機等のいずれか１つに備わる回転軸１００を当該変速機等のハウジング１１０に支持する用途に対応のものとなっている。
【００１８】
保持器３０は、リベット３２によって軸方向に締結された接合部３３と、玉４０を保持するポケット部３４とを有する。接合部３３は、環状部品３１同士をリベット３２によって軸方向に接触させる板部分からなり、概ね径方向に沿った外側板面を有する。ポケット部３４は、玉４０を一周に囲うポケット内面を成す板部分からなり、玉４０に概ね沿った外側板面を有する。保持器３０の軸方向幅は、ポケット部３４のところで最大になっている。接合部３３とポケット部３４は、周方向に交互に配置されている。接合部３３及びポケット部３４は、それぞれ軸方向に対称性をもっている。
【００１９】
環状部品３１は、接合部３３の軸方向片側を成す平坦部と、ポケット部３４の軸方向片側を成す湾曲部とを周方向に交互にもった波形に成型されたプレス加工品になっている。環状部品３１の内方の軌道輪１０側を巡る鉄板縁３５、及び環状部品３１の外方の軌道輪２０側を巡る鉄板縁３６は、それぞれ鉄板を切った板断面になっている。なお、素材とする鉄板は、保持器用として一般的なものを適宜に採用すればよい。
【００２０】
鉄板縁３５，３６のうち、接合部３３の径方向端面を成す部分は、軸方向に沿っている。このため、接合部３３の径方向幅は、軸方向に亘って一様と見做すことができる。ここで、「径方向幅」とは、保持器３０の中心軸上に同一中心をおいた内接円と外接円の直径差を二分した長さのことをいう。
【００２１】
また、図中左方の環状部品３１の鉄板縁３５のうち、肩部１２に径方向に面する対向部３５ａは、接合部３３に比してポケット部３４の径方向幅を内方の軌道輪１０側で減少させた逃げ状に形成されている。さらに、図中右方の環状部品３１の鉄板縁３５のうち、肩部１３に径方向に面する対向部３５ａも同様である。
【００２２】
また、図中左方の環状部品３１の鉄板縁３６のうち、肩部２２に径方向に面する対向部３６ａは、接合部３３に比してポケット部３４の径方向幅を外方の軌道輪２０側で減少させた逃げ状に形成されている。図中右方の環状部品３１の鉄板縁３６のうち、肩部２３に径方向に面する対向部３６ａも同様である。
【００２３】
それら対向部３５ａ，３６ａの形成により、ポケット部３４の径方向幅は、接合部３３よりも軸方向外側に位置する部分において、内方の軌道輪１０側及び外方の軌道輪２０側の両側から接合部３３の径方向幅よりも減少させられている。ここで、「軸方向外側」とは、基準とする箇所から軸方向に軸受外部の方へ進む側のことをいう。対向部３５ａ，３５ａと、対応の肩部１２，１３との間のクリアランスは、対向部３５ａを接合部３３の内径と同じ径寸にした場合に比して、前述の逃げ状に対応の分だけ広がっている。また、対向部３６ａ，３６ａと、対応の肩部２２，２３との間のクリアランスは、対向部３６ａを接合部３３の外径と同じ径寸にした場合に比して、前述の逃げ状に応じて広がっている。
【００２４】
図示例では、鉄板縁３５のうち、接合部３３よりも軸方向外側に位置する全範囲が、軸方向に対して単一の傾き角度αをもった形状になっており、保持器３０の中心軸に同心の円すい面に沿っている。対向部３５ａは、傾き角度αをもった範囲内に含まれる。従い、対向部３５ａのうち、最も軸方向外側のところでは、前述の逃げ状によるクリアランスの拡大量が最大になっている。鉄板縁３６、対向部３６ａも同様に傾き角度をもった形状になっている。
【００２５】
傾き角度αは、３０′＜α＜３°を満足することが好ましい。最近の自動車用のトランスミッションにおいては、ミスアライメントが０．５／１０００〜５／１０００[ｒａｄ]の水準にある。５／１０００[ｒａｄ]の高ミスアライメントは、角度にすると１７′１１″である。仮に、８／１０００[ｒａｄ]の高ミスアライメントが発生したとしても、２７′３０″である。傾き角度αが３０′を超えた値であれば、トランスミッション用途において、ミスアライメントによる軌道輪１０，２０と保持器３０の接触を回避可能な深溝玉軸受にすることができる。一方、接合部３３よりも軸方向外側に位置する全範囲に傾き角度αを与える場合、傾き角度αは、大き過ぎると保持器３０の強度低下を招く懸念があるため、これを回避するために３°未満の値にするとよい。
【００２６】
第１実施形態に係る深溝玉軸受は、上述のようなものであり、（軸受外径−１１）／軸受内径の値が１．３１以下である薄肉品になっている。鉄板製の二つの環状部品３１がリベット３２によって接合された保持器３０は、ポケット部３４で玉４０を一周に囲って保持するため、高ミスアライメント環境下でも玉４０から抜ける懸念がないものである。さらに、環状部品３１の内方の軌道輪１０側を巡る鉄板縁３５のうち、肩部１２又は肩部１３に径方向に面する対向部３５ａ，３５ａは、ポケット部３４の径方向幅を接合部３３に比して内方の軌道輪１０側で減少させた逃げ状に形成されているので、対応の肩部１２，１３との間のクリアランスを傾き角度αに基づいて径方向に広げている。このため、第１実施形態に係る深溝玉軸受は、高ミスアライメントが発生しても保持器３０と肩部１２，１３との接触を回避可能なものになっている。同様に、第１実施形態に係る深溝玉軸受は、逃げ状の対向部３６ａ，３６ａの採用により、外方の軌道輪２０の対応の肩部２２，２３との間のクリアランスをも径方向に広げているので、保持器３０と肩部２２，２３との接触をも回避可能なものになっている。このように、第１実施形態に係る深溝玉軸受は、薄肉品において、高ミスアライメントの使用環境下でも玉４０の保持性を確保しつつ保持器３０と、内方の軌道輪１０の肩部１２，１３や外方の軌道輪２０の肩部２２，２３との接触を回避して保持器３０の破損を防ぎ、長寿命化を図ることができる。
【００２７】
なお、第１実施形態では、対向部３５ａ，３６ａの逃げ状を単一の傾き角度αで規定したが、逃げ状の形態は、接合部に比して対向部の径方向幅を対応の肩部から径方向に遠ざけるように減少させるように適宜に規定すればよく、例えば、対向部３５ａ，３６ａ等をＲ曲面状にしたり、切り欠き状にしたりすることができる。また、第１実施形態では、鉄板縁３５，３６のうち、接合部３３とポケット部３４をつなぐ変曲点（接合部３３から軸方向外側に曲がる変曲点）まで逃げ状を連続させたが、少なくとも対向部を逃げ状に形成してあれば、接触回避を期待することができる。
【００２８】
第２実施形態を図３に基づいて説明する。以下、第１実施形態との相違点を述べるに留める。
図示のように、第２実施形態では、鉄板縁５１，５２のうち、対向部５１ａ，５２ａの最も軸方向外側に位置する端点Ｐから軸方向に所定幅Ｗａ１の範囲が、軸方向に対して単一の傾き角度αをもった形状になっている。所定幅Ｗａ１，接合部５３及び端点Ｐ間の軸方向幅Ｗａ２，傾き角度αの値は、０．３＜Ｗａ１／Ｗａ２＜０．５、かつ２°＜α＜５°を満足するように設定されている。軸方向幅Ｗａ２は、鉄板縁５１，５２のうち、接合部５３とポケット部５４をつなぐ変曲点を含むラジアル平面と、端点Ｐを含むラジアル平面との間の軸方向距離に相当している。ここで、「ラジアル平面」とは、保持器５０の中心軸に直角な平面のことをいう。
【００２９】
０．３＜Ｗａ１／Ｗａ２＜０．５に設定することにより、ポケット部５４の一部に限って径方向幅を薄くすれば、保持器５０の強度を第１実施形態よりも確保することができる。併せて、傾き角度αを２°＜α＜５°とすれば、逃げ状の形成範囲をポケット部５４の一部の所定幅Ｗａ１に制限しつつ、高ミスアライメントが発生しても保持器５０と、内方の軌道輪１０の肩部，外方の軌道輪２０の肩部との接触を回避することができる。
【００３０】
第３実施形態を図４に基づいて説明する。
第３実施形態は、第２実施形態から対向部の逃げ状を変更したものであり、図示のように、鉄板縁６１，６２のうち、対向部６１ａ，６２ａの最も軸方向外側に位置する端点Ｐから軸方向に所定幅Ｗａ１の範囲が、軸方向に沿った切り欠き状になっている。Ｗａ１／Ｗａ２の値、接合部６３の径方向幅、及び端点Ｐ上における対向部６１ａ，６２ａの径方向幅は、それぞれ第２実施形態と同じになっている。第３実施形態のような切り欠き状であっても、ポケット部６４の一部に限って径方向幅を薄くして保持器６０の強度を第１実施形態よりも確保しつつ、高ミスアライメントが発生しても保持器６０と、内方の軌道輪１０の肩部，外方の軌道輪２０の肩部との接触を回避することができる。
【００３１】
日本工業規格（JIS B 1521:2012「転がり軸受−深溝玉軸受」）に規定された呼び番号６８１１に該当のものにおいて、第１実施形態〜第３実施形態にそれぞれ対応の実施例１〜３と、これら実施例１〜３に比して保持器全体で内径及び外径を同一にした点でのみ相違する比較例とを定め、同一の使用環境下でミスアライメントの程度を変えて、各例での寿命について実験した。その結果を表１に示す。なお、使用環境は、ラジアル荷重：５００Ｎ、アキシアル荷重：０Ｎ、保持器の回転数：３０００ｒｐｍ、潤滑油：ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）とした。実施例１の傾き角度αは、１°３０′とした。実施例２の傾き角度αは、３°とし、Ｗａ１／Ｗａ２の値は、０．４とした。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
このように、実施例１〜３では、ミスアライメント：０〜５／１０００[ｒａｄ]の範囲で計算寿命を満足するが、比較例では、ミスアライメント：０．５／１０００[ｒａｄ]ですら計算寿命を満足することができない。ここで、評価に用いた「計算寿命」とは、ＩＳＯに基づく計算寿命のことをいう。
【００３４】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３５】
１０，２０  軌道輪
１１，２１  軌道溝
１２，１３，２２，２３  肩部
１４，２４  嵌め合い面
３０，５０，６０  保持器
３１  環状部品
３２  リベット
３３，５３，６３  接合部
３４，５４，６４  ポケット部
３５，３６，５１，５２，６１，６２  鉄板縁
３５ａ，３６ａ，５１ａ，５２ａ，６１ａ，６２ａ  対向部
４０  玉
１００  回転軸
α  傾き角度
Ｗａ１  所定幅
Ｗａ２  軸方向幅
Ｐ  端点
【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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