JP6301092B2 - 玉軸受用波形保持器および玉軸受 - Google Patents

Description

この発明は、玉軸受のボールを保持する波形保持器および玉軸受に関する。

遊星歯車式オートマチックトランスミッションの遊星歯車を回転自在に支持する軸受や電気自動車（ＥＶ）あるいはハイブリッド車（ＨＥＶ）の電動モータのロータを支持する軸受は、レイアウト上、内径φが１００ｍｍ以上の大型のものが採用されている。

これらの玉軸受は、回転数の高い領域での使用であり、燃費効率を改善するため、フリクションを低減した低トルクのものが求められている。

大型玉軸受の低トルク化には、例えば、特許文献１に記載された樹脂製保持器を採用するのも一つの方法である。しかし、トランスミッションに収容された潤滑油には極圧添加剤が含有されており、その極圧添加剤は樹脂製保持器を脆化させる懸念があるため、低トルク化には好ましいものではない。

このため、大型玉軸受の保持器には、特許文献２に記載された波形保持器が一般的に採用されている。図５乃至図７は、波形保持器を採用した従来の玉軸受を示し、外輪２０の内径面に形成された軌道溝２１と内輪２２の外径面に形成された軌道溝２３間に複数のボール２４を組み込み、その複数のボール２４を波形保持器２５で保持している。

ここで、波形保持器２５は、ボール保持部２７と結合板部２８とが周方向に交互に設けられた一対の環状保持板２６を結合板部２８を貫通するリベット２９の加締めにより結合した金属製のものであるため、玉軸受の低トルク化の要求を満足させるものではなく、ＥＶやＨＥＶでの電動モータ用としての使用において改善が望まれている。

特開２００９−１１５１２８号公報 特開２００１−２４１４４９号公報

ところで、ＥＶやＨＥＶで求められる電動モータ用玉軸受は、高速回転、軽荷重で使用されるため、ボール数を低減することにより、潤滑油の撹拌抵抗が小さくなるため、低トルク化を図ることができる。

ここで、波形保持器を用いる従来の玉軸受でのボール充填率（軸受のピッチ円上におけるボールの占める割合）は５４〜６０％程度である。そのボール充填率を下げることによって低トルク化を図ることができるが、玉軸受としての機能を発揮させるためには少なくとも３個のボールを必要とする。この場合のボール充填率は４％であるため、ボールの充填率は４％以上必要とし、回転精度や負荷容量を考慮した場合、ボール数を５個以上とするのが好ましい。

一方、ボール充填率が５４％を超えると回転トルクが大きくなるため、ボールの充填率を４〜４０％の範囲とすることで、玉軸受としての機能を維持する状態で低トルク化が実現されることになる。

しかしながら、従来から知られている波形保持器２５においては、図７に示すように、一対の環状保持板２６における複数の結合板部２８のそれぞれを一本のリベット２９で結合する構成であり、ボール充填率を低減することによって結合板部２８の周方向長さＬが長くなり、玉軸受の回転時におけるボール２４の遅れ、進みにより一対の結合板部２８のポケット側の端部に周方向の押圧力が加わると、一対の結合板部２８が外方に拡がるよう変形し、ボール２４の保持が不安定となってガタツキが生じる可能性がある。また、リベット２９の加締め部に大きな負荷が作用して損傷する可能性がある。

この発明の課題は、ボール数の低減によって低トルク化対策が採られた玉軸受において、ボールの遅れ、進みによる押圧により、ボールを保持する波形保持器の結合板部が外方に変形するのを防止することである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る波形保持器においては、ボールの外周に沿う半球状のボール保持部と結合板部とが周方向に交互に設けられた一対の環状保持板を、前記ボール保持部が対向し、その対向部間にボール保持用のポケットが形成される組み合わせとして、互いに対向する結合板部のそれぞれをリベットの加締めにより結合し、ボール充填率が４〜４０％の範囲とされた玉軸受用波形保持器において、前記複数の互いに対向する結合板部のそれぞれを周方向に間隔をおいて設けられた複数のリベットにより結合した構成を採用したのである。

また、この発明に係る玉軸受においては、外輪の内径面に形成された軌道溝と内輪の外径面に形成された軌道溝間に複数のボールを組み込み、その複数のボールを保持器により保持し、ボール充填率が４〜４０％の範囲とされた玉軸受において、前記保持器として、この発明に係る上記波形保持器を採用した構成としたのである。

ここで、ボール充填率とは、玉軸受のピッチ円上におけるボールの占める割合をいい、次の数式１で表される率を称する。
ボール充填率＝（ボール数×ボール径）／（π×Ｐ．Ｃ．Ｄ）…数式１
なお、Ｐ．Ｃ．Ｄは軸受のピッチ円直径である。

この発明に係る波形保持器において、環状保持板は、金属板のプレス成形品からなるものであってもよく、鋳造されたものであってもよい。あるいは、削り出しによって形成されたものであってもよい。

この発明においては、上記のように、複数の互いに対向する結合板部のそれぞれを周方向に間隔をおいて設けられた複数のリベットにより結合したことにより、結合板部のポケット側の端部からリベットの加締めによる結合部位までの距離を短くすることができるため、玉軸受の回転時、ボールの遅れ、進みにより結合板部のポケット側の端部が外方に変形するのを防止することができると共に、リベットの加締め部の損傷を防止することができる。

この発明に係る波形保持器を用いて形成された玉軸受の正面図 図１の一部を拡大して示す正面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２のIV−IV線に沿った断面図 従来の波形保持器を用いて形成された玉軸受の正面図 図５の一部を拡大して示す正面図 図６のVII−VII線に沿った断面図

以下、この発明の実施の形態を図１乃至４に基づいて説明する。図示のように玉軸受は、外輪１の内径面に形成された軌道溝２と内輪２の外径面に形成された軌道溝４間に複数のボール５を組み込み、その複数のボール５を波形保持器１０により保持している。

ここで、ボール充填率＝（ボール数×ボール径）／（π×軸受のピッチ円直径）とした場合、そのボール充填率は４〜４０％とされて玉軸受に低トルク化対策が採られている。

波形保持器１０は、一対の環状保持板１１からなる。環状保持板１１はボール５の外周に沿う半球状のボール保持部１２と結合板部１３とが周方向に交互に設けられた金属板のプレス成形品からなる。

一対の環状保持板１１は、ボール保持部１２が対向し、その対向部間にボール保持用のポケット１４が形成される組み合わせとされ、互いに対向する結合板部１３のそれぞれが、その結合板部１３を貫通するリベット１５の端部の加締めにより結合されて波形保持器１０とされている。

ここで、結合板部１３を結合するリベット１５は２本を一組とされ、その組となる２本のリベット１５は周方向に間隔をおいて設けられてポケット１４に近接する端部を互いに結合している。１６はリベット１５の加締め部を示す。

上記のように、複数の互いに対向する結合板部１３のそれぞれを周方向に間隔をおいて設けられた２本のリベット１５によって結合することにより、図４に示すように、結合板部１３のポケット１４側の端部からリベット１５による結合部位までの距離ａを短くすることができるため、玉軸受の回転時、ボール５の遅れ、進みにより結合板部１３のポケット１４側の端部が外方に変形するという不都合の発生はない。

また、上記結合板部１３が外方に変形すると、リベット１５の加締め部１６に大きな負荷が作用して損傷する可能性があるが、結合板部１３が外方に変形することがないため、加締め部１６が損傷するという不都合の発生はなく、強度的に強い、耐久性に優れた波形保持器１０を得ることができる。

１ 外輪
２ 軌道溝
３ 内輪
４ 軌道溝
５ ボール
１０ 波形保持器
１１ 環状保持板
１２ ボール保持部
１３ 結合板部
１４ ポケット
１５ リベット

Claims (2)

1. 軸受内径が１００ｍｍ以上の自動車用玉軸受に用いられるものであって、ボールの外周に沿う半球状のボール保持部と結合板部とが周方向に交互に設けられた一対の環状保持板を、前記ボール保持部が対向し、その対向部間にボール保持用のポケットが形成される組み合わせとして、互いに対向する結合板部のそれぞれをリベットの加締めにより結合し、前記環状保持板が、金属板のプレス成形品からなり、下記の数式１で表されるボール充填率が４〜４０％の範囲とされた玉軸受用波形保持器において、
   前記複数の互いに対向する結合板部のそれぞれを周方向に間隔をおいて設けられた複数のリベットにより結合し、これら複数のリベット間の距離が、結合板部のポケット側の端部と当該端部に最寄りのリベットとの間の距離よりも長いことを特徴とする玉軸受用波形保持器。
   ボール充填率＝（ボール数×ボール径）／（π×Ｐ．Ｃ．Ｄ）…数式１
   ここで、Ｐ．Ｃ．Ｄは軸受のピッチ円直径を表す。
2. 外輪の内径面に形成された軌道溝と内輪の外径面に形成された軌道溝間に複数のボールを組み込み、その複数のボールを保持器により保持し、下記の数式１で表されるボール充填率が４〜４０％の範囲とされた玉軸受において、
   前記保持器が請求項１に記載の波形保持器からなることを特徴とする玉軸受。
   ボール充填率＝（ボール数×ボール径）／（π×Ｐ．Ｃ．Ｄ）…数式１
   ここで、Ｐ．Ｃ．Ｄは軸受のピッチ円直径を表す。

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