JP2005105977A - ラジアルプランジャポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】玉軸受を大型化することなく負荷容量をあげること。
【解決手段】偏心ロータの外周面を玉軸受の外輪外周面で構成し、この玉軸受を多点接触玉軸受３としてその玉１２を外輪軌道溝１５と内輪軌道溝１６それぞれに２点接触させた構成。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転軸の回転を偏心回転に変換するラジアルプランジャポンプ装置に関し、特にラジアルプランジャポンプ装置の駆動軸に組付けられてプランジャからラジアル荷重を受ける軸受に関する。このようなラジアルプランジャポンプ装置は、自動車用アンチロックブレーキ等の油圧発生源となる。

自動車用アンチロックブレーキの油圧発生源となるラジアルプランジャポンプ装置では、その駆動源として出力軸に偏心軸部を有するモータを使用しており、偏心軸部に玉軸受が取付けられ、その外輪の外周面にプランジャを当接させている。このようなモータにおいて、出力軸の回転が偏心スリーブを介して内輪の偏心回転となり、これがプランジャの直線往復運動に変換される（特許文献１参照）。
特開平６−５０３４５号

このようなラジアルプランジャポンプ装置において、玉軸受は出力軸の回転を内輪の偏心回転によりプランジャの直線往復運動に変換するうえでプランジャからのラジアル負荷に対する高い負荷能力が要求される。その要求に対しては、玉軸受を大型化することが考えられるが、設置スペースが限られている場合では、大型化することは難しい。したがって、本発明により解決すべき課題は、ラジアルプランジャポンプ装置において、玉軸受を大型化せずにその負荷能力を高められるようにすることである。

本発明によるラジアルプランジャポンプ装置は、偏心ロータの外周面にプランジャを径方向から接触させ、偏心ロータの偏心回転をプランジャの往復運動に変換するもので、偏心ロータの外周面が玉軸受の外輪外周面で構成され、この玉軸受が３点接触または４点接触の多点接触玉軸受であることを特徴とするものである。この場合、玉は、少なくとも外輪の軌道溝に２点接触していることが好ましい。

偏心ロータは、多点接触玉軸受を駆動軸に形成した偏心軸部に組付けて駆動軸が軸心回りに回転した際に多点接触玉軸受が偏心回転するよう構成してもよいし、内輪の径方向肉厚を変化させた構成を有する多点接触玉軸受を駆動軸に組付け、駆動軸が軸心回りに回転した際に多点接触玉軸受が偏心回転するよう構成してもよい。

玉を少なくとも外輪の軌道溝に２点で接触させている場合、プランジャによって外輪は径方向外方から負荷を受けるとき、軌道溝に１点で接触する通常の深溝玉軸受に比べて、玉と軌道溝との接触楕円の面積が増加し、接触応力が低減できる。

玉を外輪の軌道溝に２点で接触し、かつ、内輪の軌道溝にも２点で接触させることが好ましい。これによって、よりいっそう接触応力が低減できる。

さらに、玉が軌道溝に形成した斜面上の２点で接触することにより、外輪外周面から接触点までの径方向距離が、玉が軌道底部で接触するタイプの玉軸受に比べて長くなる。このため、玉と軌道溝の接触関係において、玉が軌道溝の最弱部に接触することを効果的に回避することができ、限られた設置スペース内で配置されるラジアルプランジャポンプ装置であっても、玉軸受を大型化することなくその負荷能力をあげることができる。

本発明のラジアルプランジャポンプ装置によれば、制限された設置スペースの中、玉軸受を大型化することなくその負荷能力を高めることができる。

以下、図面を参照して本発明による最良形態のラジアルプランジャポンプ装置を説明する。図１はラジアルプランジャポンプ装置の概略断面図、図２は多点接触玉軸受の全体断面図、図３は多点接触玉軸受の拡大断面図である。

図１および図２を参照して、符号１はプランジャポンプの駆動源であるモータ、２は駆動軸、３は多点接触玉軸受、４はプランジャを示す。

モータ１はケース５を有し、駆動軸２はその軸方向両側を軸受６，７を介してケース５に軸心２３回りに回転自在に支持されている。駆動軸２の先端に、軸本体部８に対して偏心量ｅだけ偏心した軸心２４を有する偏心軸部９が形成されている。この偏心軸部９に多点接触玉軸受３が組付けられている。

多点接触玉軸受３は、外輪１０と、内輪１１と、複数個の玉１２と、保持器１３と、シールド板１４とから構成されている。内輪１１は偏心軸部９に外嵌圧入されている。駆動軸２と多点接触玉軸受３とで偏心ロータＲが構成されている。

外輪１０の径方向の肉厚、および内輪１１の径方向の肉厚は、それぞれ周方向に同一の厚みに形成されている。外輪１０の内周面および内輪１１の外周面にそれぞれ外輪軌道溝１５、内輪軌道溝１６が形成されている。多点接触玉軸受３内部の潤滑方式としてグリース潤滑が採用されている。

上記構成において、偏心ロータＲの外周面が多点接触玉軸受３の外輪１０の外周面１０ａである。したがって、駆動軸２が軸心２３を中心に回転すると、多点接触玉軸受３は軸心２３から偏心量ｅに偏心した軸線２４での偏心回転を行い、これに伴なってプランジャ４が直線往復運動し、プランジャ４が外輪１０の外周面１０ａに当接しながら所要のポンプ動作が得られる。

多点接触玉軸受３の玉１２は、それぞれアーチ状に形成されて曲率中心がずれた外輪軌道溝１５、内輪軌道溝１６に２点で接触可能に設けられている。すなわち、多点接触玉軸受３は４点接触玉軸受の構成を有する。

図３を参照して多点接触玉軸受３の構成を詳しく説明すると、外輪軌道面１７ａ，１７ｂの曲率半径Ｒ１と内輪軌道面１８ａ，１８ｂの曲率半径Ｒ２とは等しい曲率半径に形成されている。

多点接触玉軸受３の軸線Ｘ−Ｘ（軸線２４）に垂直でかつ軸受中心を通る半径方向線Ｙ−Ｙに対して、玉１２は、両側の外輪軌道面１７ａ，１７ｂの接触点ａ，ｂにそれぞれ接触角α１，α１でもって接触可能に設けられ、両側の内輪軌道面１８ａ，１８ｂの接触点ｃ，ｄにそれぞれ接触角α２，α２でもって接触可能に設けられている。接触角α１と接触角α２とは等しい角度に設定されている。

外輪軌道溝１５の底部１９と玉１２の外周面、内輪軌道溝１６の底部２０と玉１２の外周面との間にそれぞれわずかな隙間２１，２２が形成されている。なお、外輪軌道溝１５と内輪軌道溝１６の断面を歪円形状としてそれぞれ２点接触させてもよい。

このような多点接触玉軸受３によると、例えば従来の深溝玉軸受に比べて玉１２と軌道溝１５，１６との接触楕円の合計面積が増加している。このため、特に駆動軸２の回転時に多点接触玉軸受３がプランジャ４から大きなラジアル荷重を受けた場合、従来に比べて接触応力が低減され、したがって、軸受の許容容量が増大することになる。

すなわち、通常の深溝玉軸受をこの種のラジアルプランジャポンプ装置に用いた場合、非運転中に玉は軌道溝の最深部で点接触（１点接触）しており、運転時はプランジャからラジアル荷重を受けて楕円接触する。そして負荷は軌道溝の最も薄肉である最深部に働き、ここに高い接触応力が集中的に生じるため、外輪が強度不足になる。

これに対して、本実施形態では、外輪軌道溝１５の底部１９と玉１２の外周面、内輪軌道溝１６の底部２０と玉１２の外周面との間にそれぞれわずかな隙間２１，２２が形成されており、かつ、玉１２と外輪軌道溝１５（外輪軌道面１７ａ，１７ｂ）、玉１２と内輪軌道溝１６（内輪軌道面１８ａ，１８ｂ）との接触がそれぞれ２点接触であるから、高い接触応力が軌道輪の一部に集中的に生じる状態が防止される。特にプランジャ４から大きなラジアル荷重を受ける外輪軌道溝１５において、玉１２は、外輪軌道溝１５の最深部ではなくこの最深部に対して径方向内方側に位置する面部分、すなわち外輪軌道溝１５の最深部に比べて肉厚の厚い部分で接触することになるから、外輪１０の外周面１０ａから接触点ａ，ｂまでの径方向距離は、玉が軌道底部で接触するタイプの軸受に比べて長い。このように肉厚の厚い部分で玉１２が接触することにより、より大きな負荷に耐えることができるので、軸受の大きさを大きくすることなく、かつ軸受として許容容量を増大させることができる。

この実施形態での多点接触玉軸受３は、４点接触タイプであるが、場合によっては、外輪軌道溝１５に対して２点接触とし、内輪軌道溝１６については通常の１点接触タイプとしても、充分な許容容量を確保できる。また、この実施形態では、多点接触玉軸受３は、単列玉軸受であるが、複列玉軸受タイプとしても同様に実施できる。

以上の構成により、自動車用アンチロックブレーキの油圧発生源となる上記ラジアルプランジャポンプ装置は、厳しい使用環境であっても、それに用いる玉軸受を大型化することなくその負荷能力をあげて長寿命化を達成できる。

ところで、上記のように使用環境の厳しい多点接触玉軸受３は、駆動軸２から確実に抜止めする必要がある。このために、従来、内輪内周面と軸外周面の嵌合力を高めるために、嵌合面のかしめ力を大きくするといった手段が採用されていた。しかし、かしめ力を大きくすると内輪１１の円周応力が高くなって耐久性が低下したり変形量が大きくなって軌道面の真円度が悪くなる等、軸受性能が低下するといった問題がある。そこでこのような問題を解決すべく以下の手段を用いることとした。

図４乃至図８は、多点接触玉軸受３を駆動軸２から確実に抜止めするための一例を示しており、これらは内輪１１の内周面に凹凸を形成するようにしている。具体的には内輪１１の内周面に多数の溝２５を形成して、駆動軸２を内輪１１に圧入するようにしている。

図４および図５の例は、溝２５を軸方向に対して傾斜させて形成した例を示している。このうち図４に示す例では、溝２５を軸方向全域に亙って形成しており、図５に示す例では、溝２５を軸方向中間領域にのみ形成している。

図６および図７の例は、溝２５を軸方向に沿って形成した例を示している。このうち図６に示す例では、溝２５を軸方向全域に亙って形成しており、図７に示す例では、溝２５を軸方向中間領域にのみ形成している。

図８は、駆動軸２と内輪１１の嵌合状態が確実に行われている状態を示しており、駆動軸２を内輪１１に所定の締代をもって圧入することにより、溝２５，２５に駆動軸２の外周部の一部の肉が締代の分だけ流動して入り込んでいることがわかる。このように構成することで、前述のようにかしめ力を大きくすることなく多点接触玉軸受３が駆動軸２から確実に抜止めすることができるとともに、駆動軸２から内輪１１に確実にトルク伝達することができる。さらに、内輪１１の応力や変形が小さいため、軸受性能の低下を効果的に抑制することができる。他の構成は図１乃至図３と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。

図９および図１０は、内輪１１と駆動軸２の嵌合手段の、別の実施形態を示しており、内輪１１の内周面に溝２５を形成する代わりに駆動軸２の外周面に多数の溝２６を形成した例である。図９に示した例では、軸方向に対して傾斜した溝２６が、内輪１１との嵌合領域全域に亙って形成されている。図１０に示した例では、軸方向に沿った溝２６が嵌合領域全域に亙って形成されている。

これらの構成において、図１１に示すように、駆動軸２外周面の凸部の先端近傍（締代α）のみが潰れるよう変形して、内輪１１の内周面に嵌合固定される。よって前述した軸受性能の低下を効果的に抑制できる。また、この場合も多点接触玉軸受３を駆動軸２から確実に抜止めすることができるとともに、駆動軸２から内輪１１に確実にトルク伝達することができる。

なお、この別の実施形態では、駆動軸２に偏心軸部９を形成する代わりに、内輪１１の厚みを周方向で変化させることで多点接触玉軸受３を偏心回転させるようにしている。この構成の場合も、駆動軸２の軸心２３回りの回転動作に伴なってプランジャ４が外輪１０に当接しながら直線往復運動し、安定したポンプ動作が得られる。

図１２乃至図１５は、さらに別の実施形態を示すもので、駆動軸２の端部をかしめるようにした例である。図１２の例では、内輪１１に駆動軸２を圧入するのに加え、駆動軸端部をかしめ治具３０を用いて径方向から複数箇所でかしめることにより、かしめ凹部２７を形成し、かしめ凹部２７の間に駆動軸２の肉を塑性流動させることで駆動軸２の一部の径を他の部分に比べて拡大させ、これによって多点接触玉軸受３の抜止めを効果的に行い、駆動軸２の回転トルクを内輪１１に効果的に伝達させることができる。

図１４および図１５に示す例では、駆動軸２の端面にかしめ治具３１を用いて環状のかしめ凹部２８を形成することで駆動軸端部の径を拡大させて大径部２ａを形成し、これによって多点接触玉軸受３の抜止めを効果的に行い、駆動軸２の回転トルクを内輪１１に効果的に伝達させるることができる。

図１２乃至図１４に示す実施形態も、駆動軸２に偏心軸部９を形成する代わりに、内輪１１の厚みを周方向で変化させることで多点接触玉軸受３を偏心回転させるようにしている。

図４〜図１５に示した実施の形態では、前述の従来技術と比較して締代（α）の値を厳密に設定する必要がなくなるため、駆動軸２外径と内輪１１内径の寸法公差を大きくでき、したがってその分だけ、これら部材の加工を容易に行うことができる。

さらに、図４、図５、および図９に示した構成のように、溝２５を傾斜させた場合、嵌合に伴なう内輪１１の変形量が少なくなり、軌道の真円度を必要な値に確保することができる。多点接触玉軸受３においては、軌道の変形により玉１２との接触点位置が不安定になると、前述の軸受性能への影響が大きくなるため、内輪１１の変形量を極力抑えることによる効果は顕著である。

なお、前記溝２６は溝形成面を研磨する前に転造、エッチング、あるいは旋削作業等で形成しておくようにすることができる。

本発明の最良の形態のラジアルプランジャポンプ装置の概略断面図 多点接触玉軸受の全体拡大断面図 多点接触玉軸受の部分拡大断面図 別の形態を示す多点接触玉軸受の断面図 別の形態を示す多点接触玉軸受の断面図 別の形態を示す多点接触玉軸受の断面図 別の形態を示す多点接触玉軸受の断面図 内輪と駆動軸との嵌合状態を示す拡大断面図 他の形態を示す偏心ロータの部分断面図 他の形態を示す偏心ロータの部分断面図 内輪と駆動軸との嵌合状態を示す拡大断面図 他の形態を示す偏心ロータの部分断面図 そのかしめ状態を示す正面図 他の形態を示す偏心ロータの部分断面図 そのかしめ状態を示す正面図

符号の説明

１ モータ
２ 駆動軸
３ 多点接触玉軸受
１０ 外輪
１１ 内輪
１２ 玉
１５ 外輪軌道溝
１６ 内輪軌道溝
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 接触点
α１、α２ 接触角

Claims (2)

1. 偏心ロータの外周面にプランジャを径方向から接触させ、偏心ロータの偏心回転をプランジャの往復運動に変換するラジアルプランジャポンプ装置において、
   偏心ロータの外周面が玉軸受の外輪外周面で構成され、この玉軸受が、３点接触または４点接触の多点接触玉軸受である、ことを特徴とするラジアルプランジャポンプ装置。
2. 玉が、外輪軌道溝に２点接触している、ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルプランジャポンプ装置。

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