CN118140062A - 冲压外圈型滚子轴承 - Google Patents

Abstract

冲压外圈型滚子轴承具备冲压外圈，该冲压外圈包括圆筒部(12)及从圆筒部的轴线方向一端向内径侧扩展的凸缘部(13)，该冲压外圈由奥氏体系不锈钢材料构成。圆筒部(12)的内径面(16)的轴线方向一端部分设为倾斜面(16b)，倾斜面(16b)的内径比内径面(16)的轴线方向中央区域的内径大，凸缘部(13)的硬度包含在300～450HV的范围内。

Description

冲压外圈型滚子轴承

技术领域

本发明涉及承担径向载荷的滚动轴承。

背景技术

作为冲压外圈(shell)型滚动轴承，目前已知有专利第3212880号公报(专利文献1)所记载的轴承。专利文献1所记载的轴承设计成，在利用构成轴承的要素组装好轴承后进行碳氮共渗处理，而后实施淬火、回火。上述的冲压外圈由表面硬化钢形成。具体而言，从冲压外圈的轴线方向一端装入滚子和保持架，将上述的轴线方向一端向内径侧折弯来形成冲压外圈的凸缘部及避让槽。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3212880号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，已知有用于调整向机动车的发动机等供给的空气供给量的节流阀。对节流阀用轴承要求防止空气泄漏的功能。因此，在上述的现有的冲压外圈型轴承中，考虑在冲压外圈的轴线方向一端设置环形状的密封构件。

密封构件例如具有唇，上述的唇向内径侧突出而与节流阀轴的外周面接触，从而闭塞冲压外圈型轴承的环状间隙。这种情况下，密封构件的轴线方向上的一侧区域覆盖冲压外圈的避让槽，剩下的另一侧区域与冲压外圈的内径面嵌合。这样，避让槽的槽宽越大，轴线方向上的嵌合尺寸越小，并且，密封构件的径向过盈量减小，结果是导致密封构件的密封性能降低。

这里，也考虑通过减小避让槽的槽宽来加长轴线方向上的嵌合尺寸的方案，但若是避让槽的槽宽变小，则在折弯形成凸缘部时容易在冲压外圈的内径面上产生鼓起。由此，轴承游隙局部地变小，存在成为短寿命的担忧。

另外，近年来，采用以提高发动机的燃料利用率为目的的废气再循环机构(EGR：Exhaust Gas Recirculation)，上述的节流阀用轴承也存在暴露于废气的可能性，因此需要具有耐腐蚀性的轴承。上述的现有的冲压外圈型滚子轴承由于使用的是表面硬化钢，因此在耐腐蚀性上存有改善的余地。

本发明鉴于上述的实际情况而作成，其目的在于提供使密封性能提高的冲压外圈型滚子轴承。另外，目的在于提供使耐腐蚀性提高的冲压外圈型滚子轴承。

用于解决课题的方案

为了实现该目的，本发明的冲压外圈型滚子轴承具备：冲压外圈，其包括圆筒部及从圆筒部的轴线方向一端及轴线方向另一端向内径侧扩展的凸缘部，所述冲压外圈由奥氏体系不锈钢材料构成；密封构件，其设置在冲压外圈的轴线方向一端部；滚子，其与圆筒部的内径面滚动接触；以及保持架，其配置在冲压外圈的内径侧来保持滚子，内径面的轴线方向一端部分的内径等于或大于内径面的轴线方向中央区域的内径，至少一方的凸缘部的硬度包含在300～450HV的范围内。

根据上述的本发明，通过奥氏体系不锈钢材料来确保耐腐蚀性。另外，由于将凸缘部的硬度设定在300～450HV的范围内，因此，在利用弯曲加工来制作凸缘部时，不易在冲压外圈的内径面上产生鼓起，或者能够将产生在冲压外圈的内径面上的鼓起抑制为不影响轴承功能的程度。并且，抑制冲压外圈型滚子轴承的轴承游隙局部地变小而导致寿命变短的担忧。需要说明的是，在凸缘部的硬度小于300HV的情况下，担忧将该轴承向负游隙的壳体装入时的压入力(耐受载荷)的降低。另外，在凸缘部的硬度超过450HV的情况下，担忧在上述的冲压外圈的内径面上产生的鼓起变大。作为本发明的优选的方案，轴线方向两端的凸缘部中的板厚薄的一侧的凸缘部的硬度为300～450HV。由此，在由不锈钢形成的不锈钢制外圈中，容易进行基于弯曲加工实现的凸缘部的形成。

在冲压外圈型滚子轴承单体中，无法获得必需的精度、形状。因此，需要向具有准确的尺寸精度的壳体压入。这里所说的壳体是指具有比外圈的公称外径尺寸D(不含小数点的整数)小了0.020mm的内径尺寸且壁厚为20mm以上的构件。作为本发明的一方案，在冲压外圈的内周侧形成有在内径面与凸缘部之间沿着周向延伸的避让槽，密封构件的轴线方向内侧部分被压入固定在内径面上，密封构件的轴线方向外侧部分与凸缘部接触而从内径侧覆盖避让槽。并且，在将该冲压外圈压入到如下的壳体的状态下，相对于密封构件的轴线方向上的整体尺寸而言的避让槽的槽宽为49％以下，其中，所述壳体具有比压入前的冲压外圈的外径小了包含在0.015～0.025mm的范围内的规定值的内径尺寸，所述壳体的壁厚为20mm以上且圆度及/或圆柱度的最大值具有IT4或比IT4高的等级(IT3、IT2或IT1)的准确精度。根据上述的方案，消除利用避让槽进行弯曲加工时内径面向内径侧鼓起的担忧，并且，能够确保密封构件的密封性能。另外，能够将本发明的轴承向壳体的孔中压入来确保准确的精度及尺寸。作为优选的方案，两方的凸缘部中的设置有避让槽这一方的凸缘部的硬度包含在300～450HV的范围内。根据上述的方案，在利用设置有避让槽的弯曲加工来制作凸缘部时，不易在冲压外圈的内径面上产生鼓起。

作为本发明的优选的方案，内径面处的圆筒部的板厚为0.4～0.6mm。作为本发明的优选的方案，关于轴线方向两端的凸缘部中的板厚薄的一侧的凸缘部，该凸缘部中的硬度最小的部位为300～400HV。由此，容易将该凸缘部弯曲形成，冲压外圈的品质稳定。作为本发明的优选的方案，滚子形成为滚子长度为滚子直径的2.1～5.4倍。作为本发明的优选的方案，密封构件由氟橡胶构成，密封构件的硬度为HS65～85。根据上述的方案，能够确保密封构件的耐腐蚀性及密封性能。

作为本发明的更优选的方案，圆筒部内径面中的与密封构件的轴线方向内侧部分进行面接触的部分的粗糙度为Ra0.6μm以下。由此，该部分变得光滑，防止空气泄漏。

作为本发明的更优选的方案，冲压外圈型滚子轴承将节流阀的轴体或EGR阀的轴体支承为转动自如。根据上述的方案，能够在高温气体及/或腐蚀性气体的气氛下延长冲压外圈型滚子轴承的寿命。

发明效果

这样，根据本发明，冲压外圈型滚子轴承与现有技术相比密封性能及耐腐蚀性得以提高。本发明的冲压外圈型滚子轴承能合适地使用在高温部位、要求气密性的部位、要求耐腐蚀性的部位。

附图说明

图1是表示使用本发明的节流阀构造的图。

图2是表示使用本发明的EGR阀构造的图。

图3是表示本发明的一实施方式的冲压外圈型滚子轴承的纵剖视图。

图4是表示该实施方式的冲压外圈的轴线方向一端部的放大剖视图。

图5是将本发明的实施例的冲压外圈取出来表示的放大剖视图。

图6是将本发明的一实施方式的冲压外圈型滚子轴承的轴线方向一端部取出来表示的放大剖视图。

图7是将该实施方式的密封构件取出来表示的纵剖视图。

图8是表示本发明的其他实施方式的冲压外圈型滚子轴承的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。图1是表示使用本发明的轴承的节流阀构造的图。图2是表示使用本发明的轴承的EGR阀构造的图。图3是表示本发明的一实施方式的冲压外圈型滚子轴承的纵剖视图。图1所示的构造具备冲压外圈型滚子轴承10、阀芯101、节流阀轴102、弹性构件103、驱动传递机构104、驱动源105、空气配管106和外壳(case)107。空气配管106的一端(省略图示)与未图示的发动机连接，向作为内燃机的发动机供给用于燃烧的空气。

阀芯101为金属制的圆板，设置在空气配管106的途中部位的内部。节流阀轴102以与空气配管106交叉的方式延伸，在节流阀轴102的中央部固定阀芯101。节流阀轴102的两端部分别贯通空气配管106的金属制的管壁。节流阀轴102的两端部由冲压外圈型滚子轴承10支承为转动自如。冲压外圈型滚子轴承10的冲压外圈11通过压入到与空气配管106一体形成而对该空气配管106进行支承的金属制的外壳107(壳体，housing)的孔中而被安装固定。

在节流阀轴102的一端设置有弹性构件103。弹性构件103例如为螺旋弹簧，将弹性构件103的一端固定于外壳107而对节流阀轴102向闭合方向施力。由此，阀芯101在不被任何驱动的状态下闭合空气配管106(开度0)。

冲压外圈型滚子轴承10具有密封性能，对空气配管106进行密封。由此，防止在空气配管106中流动的空气通过冲压外圈型滚子轴承10而向配管外漏出。详细情况在后叙述。

在外壳107还设置有驱动传递机构104及驱动源105。节流阀轴102的一端与驱动传递机构104连结。驱动传递机构104与驱动源105连结。驱动源105例如是电动马达，经由驱动传递机构104来使节流阀轴102向打开方向转动。由此，阀芯101抵抗弹性构件103的作用力而将空气配管106设为任意的开度。

图2所示的构造具备冲压外圈型滚子轴承10、滚珠轴承60、阀芯101、阀轴202、弹性构件103、驱动传递机构104、空气配管106和外壳107。对与上述的构造相同的构件标注同一符号而省略说明。阀轴202的前端到达空气配管106的内部，与阀芯101结合。阀轴202的末端与驱动传递机构104的齿轮同轴地结合。阀轴202的中央部比空气配管106靠外部设置，经由冲压外圈型滚子轴承10及滚珠轴承60支承于外壳107。

如图2所示，冲压外圈型滚子轴承10设置在阀轴202的前端侧(阀芯101侧)，滚珠轴承60设置在阀轴202的末端侧。

冲压外圈型滚子轴承10具有密封性能，对空气配管106进行密封。由此，防止在空气配管106中流动的气体、尤其是高温高压的废气通过冲压外圈型滚子轴承10而向配管外漏出。

如图3所示，冲压外圈型滚子轴承10具备冲压外圈11、滚子21、保持架31和密封构件41。在以下的说明中，周向是指冲压外圈型滚子轴承10的周向，轴线方向或者轴线O方向是指表示冲压外圈型滚子轴承10的中心的轴线O的延伸方向，轴线O方向内侧是指从冲压外圈型滚子轴承10的轴承O方向上的端部朝向轴承O方向上的中心这侧，轴线O方向外侧是指从冲压外圈型滚子轴承10的轴承O方向上的中心朝向轴承O方向上的端部这侧。

冲压外圈11具有圆筒部12、凸缘部13、14及避让槽15，是由不锈钢形成的不锈钢制外圈，具体而言由SUS304等奥氏体系不锈钢形成。上述的冲压外圈11具备耐腐蚀性。

圆筒部12的内径面16构成滚子21的外侧轨道面。凸缘部13、14呈分别形成在圆筒部12的轴线O方向上的端部的朝内凸缘状，用于限制滚子21、保持架31和密封构件41的轴线O方向上的移动。需要说明的是，本实施方式的凸缘部13的轴线O方向上的厚度比凸缘部14的轴线O方向上的厚度小。其理由在于，在冲压外圈型滚子轴承10的制造过程中，使成为凸缘部13的基础的原料部分从圆筒部12进一步向轴线O方向外侧突出，在内周设置高低差来薄薄地形成，在向圆筒部12的内部装入滚子21和保持架31之后，将上述原料部分向内径侧折弯形成，因此容易进行折弯形成。在进行该折弯形成时，在圆筒部12的轴线O方向上的一端部形成避让槽15。避让槽15是在内径面16与凸缘部13之间遍及整周地延伸的圆周槽。本实施方式的冲压外圈11通过从平坦的圆板开始进行的深冲加工来制作。凸缘部14由原来的平坦的圆板构成。没有设置与凸缘部14邻接的避让槽。

滚子21在周向上隔开间隔地配置多个，在冲压外圈11的内径面上滚动。保持架31配置在轴线方向两侧的凸缘部13、14之间，用于保持滚子21的周向间隔。本实施方式的滚子21是针状滚子。具体而言，滚子长度为滚子直径的2.1～5.4倍。

密封构件41为高分子材料制的环，分别配置在一方的凸缘部13与保持架31之间以及另一方的凸缘部14与保持架31之间。本实施方式的密封构件41的材质为氟橡胶，具备耐腐蚀性。氟橡胶的硬度期望设定在HS65～85的范围内。如根据图3所示的纵剖面形状所理解的那样，密封构件41具有轴线方向尺寸比周向尺寸大的环状的基部42和从基部42向径向分支的环状的唇部43。本实施方式的唇部43从基部42向内径侧突出，向轴线O方向外侧延伸。

图4是表示冲压外圈11的轴线O方向上的一端部的放大剖视图，示出图3中的圈起来的部分。内径面16具有从轴线O方向上的中心到轴线O方向外侧均匀的内径。但是，在内径面16的端部设置有坡度平缓的倾斜面16b，倾斜面16b像锥孔那样随着朝向轴线O方向外侧而逐渐扩径。

倾斜面16b光滑地与避让槽15连接。将比内径面16的内径大了径向尺寸Br的位置设为倾斜面16b与避让槽15的交界。径向尺寸Br例如为20μm以下的规定值。

避让槽15光滑地与凸缘部13的内侧面连接。将凸缘部13的根部中的与内径面16的内径相同的位置设为避让槽15与凸缘部13的交界。将轴线方向上的这两个交界的距离设为避让槽15的槽宽Cl。槽宽Cl设为足够的尺寸以避免因凸缘部13的折弯形成而导致内径面16向内径侧鼓起。

需要说明的是，冲压外圈11由不锈钢构成，硬度比通常的钢材高，因此潜在有上述的鼓起的风险。即便假设产生了上述的鼓起，倾斜面16b也会吸收该鼓起。需要说明的是，作为未图示的变形例，也可以不设置倾斜面16b而将避让槽15与内径固定的内径面16连接。

在本实施方式中，通过适当地选定硬度，由此避免上述的鼓起的风险。具体而言，将凸缘部13的弯曲部分13r的硬度设定在300～450HV的范围内。由此，能够在冲压外圈11的内径面16上抑制鼓起的同时将凸缘部13成形，因此防止冲压外圈型滚子轴承10的轴承游隙局部地变小。优选的是，为了更容易弯曲而使品质稳定，在300～450HV的范围内减小图5所示的凸缘部13的部分16f～13p的硬度(使变软)。具体而言，期望图5的部分16f～13p处标注的八个点中的最小(最软)的点的硬度包含在300～400HV的范围内。

针对本实施方式的实施例测定了硬度。

图5是将本发明的实施例的冲压外圈取出来表示的放大剖视图，用黑色圆圈及黑色菱形表示硬度的测定部位。如图5所示，从圆筒部12到凸缘部13为止的区域依次包括连接部分16f、弯曲部分13r、轴线方向端部分13q、内径缘部分13p。一系列的连接部分16f、弯曲部分13r、轴线方向端部分13q、凸缘内径缘部分13p的区域通过对圆周形状的原料的缘进行弯曲加工来形成，因此也称为缘弯曲部。

在实施产品中，部分16f～13p的硬度为300～450HV。

根据本实施方式，通过将冲压外圈11的材质设为奥氏体系不锈钢且将凸缘部13的硬度设为300～450HV，由此能够同时实现耐腐蚀性和弯曲加工的容易性。

图6是表示使密封构件41嵌合于冲压外圈11的状态的放大剖视图。密封构件41的轴线方向内侧区域被压入嵌合到内径面16上。关于上述的嵌合部分的轴线方向上的嵌合尺寸Bl(也称作过盈量范围)，内径面16的端部至少在Bl以上的宽度以成为Ra0.6μm以下的方式光滑地形成为好。这是因为，在内径面16与密封构件41的嵌合部的表面粗糙度大的情况下，存在空气泄漏的担忧。

密封构件41的轴线方向外侧区域从内径侧覆盖避让槽15。凸缘部13的内侧面13c与基部42接触。基部42的内径比凸缘部13的内径大，基部42不会越过凸缘部13而向轴线方向外侧脱落。唇部43的内径比凸缘部13的内径小，与穿过密封构件41的中心开口的阀轴的外周面(省略图示)滑动接触。

图7是将密封构件41取出来示出的纵剖视图，示出密封构件41的轴线方向上的整体尺寸Sl。将整体尺寸Sl与上述的嵌合尺寸Bl的关系在表1中示出。在本实施方式中，整体尺寸Sl等于基部42的轴线方向上的尺寸。基部42也可以具有倒角44。倒角44例如设置在外周面和外侧端面的角部。

【表1】

表1相对于密封件宽度而言的具有过盈量的范围与密封件的唇反力的关系

在表1中，将密封构件41的嵌合尺寸Bl为密封构件41的整体尺寸Sl的100％的情况作为基准，若比例Bl/Sl比50％大，则能够将减少比例抑制为7％。相对于此，若比例Bl/Sl小于50％，则减少比例成为20％以上，担忧密封性能会降低。因此，推荐比例Bl/Sl≥50％。由此，确保唇部43的抱紧力。

本实施方式的冲压外圈型滚子轴承10具备：冲压外圈11，其包括圆筒部12及从圆筒部12的轴线方向一端及轴线方向另一端向内径侧扩展的凸缘部13、14，冲压外圈11由奥氏体系不锈钢材料构成；密封构件41，其设置在冲压外圈11的轴线方向一端部；滚子21，其与圆筒部12的内径面16滚动接触；以及保持架31，其配置在冲压外圈11的内径侧来保持滚子21，内径面16的轴线方向一端部分的倾斜面16b的内径比内径面16的轴线方向中央区域的内径大，至少一方的凸缘部13的硬度包含在300～450HV的范围内。由此，确保耐腐蚀性、利用弯曲加工来形成凸缘部13的容易性以及密封构件41的密封性能。需要说明的是，作为未图示的变形例，也可以不在内径面16的轴线方向一端部分设置倾斜面16b而是使内径面16的轴线方向一端部分的内径与内径面16的轴线方向中央区域的内径相等。

另外，在冲压外圈11的内周侧形成有在内径面16与凸缘部13之间沿着周向延伸的避让槽15，密封构件41的轴线方向内侧部分被压入固定在内径面16上，密封构件41的轴线方向外侧部分与凸缘部13接触而从内径侧覆盖避让槽15，相对于密封构件41的轴线O方向上的整体尺寸而言的避让槽15的槽宽Cl为49％以下。由此，充分地确保密封构件41的密封性能。另外，内径面16处的圆筒部12的板厚为0.4～0.6mm。

针对这点进行补充说明的话，本实施方式的冲压外圈型滚子轴承10的冲压外圈11被压入到图1或图2所示的外壳107(壳体)的孔中。于是，冲压外圈型滚子轴承10的冲压外圈11被安装固定于外壳107(壳体)。成为被压入侧的壳体孔的内径尺寸(压入前)比冲压外圈11的外径(压入前)小了包含在0.015～0.025mm的范围内的规定值。另外，就构成壳体孔的外壳107而言，其壁厚为20mm以上，圆度及/或圆柱度的最大值被设为IT4或比其严格的公差(IT3以下)这样准确的精度。精度是指被压侧的孔的内径尺寸(压入前)的精度。在向外壳107的壳体孔中压入了冲压外圈11的状态下，相对于密封构件41的轴线方向上的整体尺寸Sl(图7)而言的避让槽的槽宽Cl(图6)为49％以下。

本实施方式的滚子21形成为，滚子长度为滚子直径的2.1～5.4倍。密封构件41由氟橡胶构成，密封构件41的硬度为HS65～85。由此，确保密封构件41的耐腐蚀性及密封性能。由于内径面16中的与密封构件41的轴线方向内侧部分进行面接触的部分的粗糙度为Ra0.6μm以下，因此，消除空气泄漏的担忧。冲压外圈型滚子轴承10将节流阀的阀轴101或EGR阀的阀轴202支承为转动自如。

接着，对本发明的变形例进行说明。图8是表示本发明的变形例的纵剖视图。针对该变形例，对与前述的实施方式共通的结构标注同一符号并省略说明，以下对不同的结构进行说明。在变形例的冲压外圈型滚子轴承20中，虽在冲压外圈11的轴线方向一端部设置有密封构件41，但在另一端部没有设置。冲压外圈型滚子轴承20取代图1及图2的冲压外圈型滚子轴承10来使用。这种情况下，设置为具有密封构件41这一侧的轴线方向端部接近空气配管106。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于图示的实施方式。针对图示的实施方式，可以在与本发明相同的范围内或者等同的范围内施加各种修改、变形。

产业上的可利用性

本发明能在机械要素中有利地利用。

符号说明：

10冲压外圈型滚子轴承、11冲压外圈、12圆筒部、13、14凸缘部、13c内侧面、13p内径缘部分、13q轴线方向端部分、13r弯曲部分、15避让槽、16内径面、16b倾斜面、16f连接部分、31保持架、41密封构件、42基部、43唇部、60滚珠轴承、101阀芯、102节流阀轴、103弹性构件、104驱动传递机构、105驱动源、106空气配管、107外壳、202阀轴。

Claims (9)

1.一种冲压外圈型滚子轴承，其具备：

冲压外圈，其包括圆筒部及从所述圆筒部的轴线方向一端及轴线方向另一端向内径侧扩展的凸缘部，所述冲压外圈由奥氏体系不锈钢材料构成；

密封构件，其设置在所述冲压外圈的轴线方向一端部；

滚子，其与所述圆筒部的内径面滚动接触；以及

保持架，其配置在所述冲压外圈的内径侧来保持所述滚子，

所述内径面的轴线方向一端部分的内径等于或大于所述内径面的轴线方向中央区域的内径，

至少一方的所述凸缘部的硬度包含在300～450HV的范围内。

2.根据权利要求1所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

轴线方向两端的所述凸缘部中的板厚薄的一侧的凸缘部的硬度为300～450HV。

3.根据权利要求1所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

在所述冲压外圈的内周侧形成有在所述内径面与所述凸缘部之间沿着周向延伸的避让槽，

所述密封构件的轴线方向内侧部分被压入固定在所述内径面上，

所述密封构件的轴线方向外侧部分与所述凸缘部接触而从内径侧覆盖所述避让槽，

在将所述冲压外圈压入到如下的壳体的状态下，相对于所述密封构件的轴线方向上的整体尺寸而言的避让槽的槽宽为49％以下，其中，所述壳体具有比压入前的所述冲压外圈的外径小了包含在0.015～0.025mm的范围内的规定值的内径尺寸，所述壳体的壁厚为20mm以上，且圆度及/或圆柱度的最大值具有IT4或比IT4高的等级的精度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

所述内径面处的所述圆筒部的板厚为0.4～0.6mm。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

关于轴线方向两端的所述凸缘部中的板厚薄的一侧的凸缘部，该凸缘部中的硬度最小的部位为300～400HV。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

所述滚子形成为，滚子长度为滚子直径的2.1～5.4倍。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

所述密封构件由氟橡胶构成，所述密封构件的硬度为HS65～85。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

所述内径面中的与所述密封构件的轴线方向内侧部分进行面接触的部分的粗糙度为Ra0.6μm以下。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压外圈型滚子轴承，其中，

所述冲压外圈型滚子轴承将节流阀的轴体或EGR阀的轴体支承为转动自如。