JP2006105258A

JP2006105258A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006105258A
Application number: JP2004292084A
Authority: JP
Inventors: Yukio Oura; 大浦　　行雄; Shuichi Yano; 修一矢野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】軸受すきまの影響を受けること無く高いモーメント剛性を確保しつつ、トルクの増加を抑えた転がり軸受を提供する。
【解決手段】各種自動車のスライドドアをスライドさせる案内装置に組み込まれた転がり軸受２であり、案内装置は、所定方向に延出したガイドレールと、ガイドレールに沿ってスライド自在で且つスライドドアに接続されたスライド機構Ｓm(ローラ１２、シャフト１４)とを備えると共に、転がり軸受は、相対的に回転可能に対向配置された内輪４及び外輪６と、内外輪の軌道面4s,6s間に転動自在に配列された複数の転動体８とを備え、内輪及び外輪の少なくとも一方の軌道面が非真円形状を成し、且つ、案内装置に組み込んだ状態において、当該転がり軸受には所定の予圧が付加されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種自動車のスライドドアを所定方向にスライドさせる案内装置に組み込まれた転がり軸受に関する。

従来、スライドドアを備えた各種自動車が知られており、スライドドアをスライドすることにより例えば人の乗降や荷物の搬入出を行うことができる。このようなスライドドアのスライド動作を安定して行うために、各種自動車には案内装置が設けられており、案内装置は、自動車の車体に配設されたガイドレールと、ガイドレールに沿って転動するローラとを備えている。なお、ローラは、転がり軸受を介してシャフトに回転自在に支持されている。この構成によれば、スライドドアを開閉する際、案内装置のローラがガイドレールに沿って転動することにより、スライドドアを安定してスライドさせることができる。

ところで、転がり軸受には、シャフトに対する取付状態や軸受運転時の熱膨張などを考慮して、内外輪と転動体との間に所定量の軸受すきま(ラジアル内部すきま、アキシアル内部すきま、角すきま)が構成されている。この場合、軸受すきまが大き過ぎると、それに応じてスライドドアの開閉時にガタ付きが生じ、スライドドアを安定して且つ滑らかにスライドさせることが困難になってしまう場合がある。
そこで、例えば特許文献１では、内外輪の一方の軌道面に研磨仕上げを施すと共に、内外輪の他方の軌道面に旋削仕上げを施すことにより、当該軌道面に対して転動体を多点接触(例えば、３点接触、４点接触)させる発明が提案されている。

しかし、内外輪と転動体とを多点接触させる構成では、比較的高いモーメント剛性を確保することはできるが、接触点の数が増えるに従って回転トルクが大きくなってしまうという不利な点がある。
特開２００１−３１７５５６号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受すきまの影響を受けること無く高いモーメント剛性を確保しつつ、トルクの増加を抑えた転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、各種自動車のスライドドアを所定方向にスライドさせる案内装置に組み込まれた転がり軸受であって、案内装置は、所定方向に延出したガイドレールと、ガイドレールに沿ってスライド自在で且つスライドドアに接続されたスライド機構とを備えていると共に、転がり軸受は、相対的に回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪の軌道面間に転動自在に配列された複数の転動体とを備えており、内輪及び外輪の少なくとも一方の軌道面が非真円形状を成し、且つ、案内装置に組み込んだ状態において、当該転がり軸受には所定の予圧が付加されている。
この構成において、スライド機構には、ガイドレールに沿って転動自在なローラと、ローラを支持するシャフトとが設けられており、転がり軸受は、ローラとシャフトとの間に介挿されている。
このような発明では、複数の転動体において内外輪に対して接触面圧を有する転動体と接触面圧の無い転動体とが混在することにより、転がり軸受は周方向に沿って部分的に予圧が付加された状態となる。この場合、非真円形状の軌道面は、所定の非真円量に対応した多角形状の歪円を成している。また、非真円量は、多角形状の歪円に対する外接円径から内接円径を減じて算出される。

本発明によれば、内輪及び外輪の少なくとも一方の軌道面が非真円形状を成し、且つ、案内装置に組み込んだ状態において、当該転がり軸受に所定の予圧が付加されるため、軸受すきまの影響を受けること無く高いモーメント剛性を確保しつつ、トルクの増加を抑えた転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。
本実施の形態では、各種自動車のスライドドアを所定方向にスライドさせる案内装置に組み込まれた転がり軸受を想定する。
図１(ｃ)には、案内装置のスライド機構Ｓmに転がり軸受２が組み込まれた構成例が示されており、転がり軸受２は、相対的に回転可能に対向配置された内輪４及び外輪６と、内外輪4,6の軌道面4s,6s間に転動自在に配列された複数の転動体(例えば、玉、ころ)８とを備えている。また、転がり軸受２には、内外輪4,6間に密封板１０が設けられており、転がり軸受２に封入された潤滑剤(例えば、グリース、油)の漏洩防止と共に、異物(例えば、水、塵埃)の浸入防止が図られている。なお、密封板１０としては、シールやシールドを適宜選択的に使用することができる。

このような構成において、案内装置のスライド機構Ｓmには、ガイドレール２２(図５(ａ),(ｂ))に沿って転動自在なローラ１２と、ローラ１２を支持するシャフト１４とが設けられており、転がり軸受２は、ローラ１２とシャフト１４との間に介挿されている。具体的に説明すると、ローラ１２は外輪６の外周に装着されており、内輪４の内周にはシャフト１４が装着されている。なお、シャフト１４には、比較的小径の支持部１４ａと基端部１４ｂとが設けられており、内輪４は支持部１４ａに外装されている。これにより、ローラ１２はシャフト１４に対して転がり軸受２を介して相対回転可能に支持され、ローラ１２をガイドレールに沿って転動させることができる。

このような転がり軸受２において、図１(ａ),(ｂ)に示すように、内輪４及び外輪６の少なくとも一方の軌道面４ｓ(６ｓ)が非真円形状を成し、且つ、案内装置(スライド機構Ｓm：図１(ｃ))に組み込んだ状態において、当該転がり軸受２には所定の予圧が付加されている。
本実施の形態では一例として、内輪４の軌道面４ｓが非真円形状を成しており、当該軌道面４ｓは、所定の非真円量に対応した多角形状の歪円を成している。なお、多角形状の歪円としては、例えば等径の三角形状や四角形状、或いはそれ以上の角度を成す形状(例えば、五角形状、六角形状など)を適用することができるが、本実施の形態では等径の三角形状の歪円を成す軌道面４ｓを想定する。

この場合、非真円量は、多角形状(等径の三角形状)の歪円に対する外接円径Ｒoutから内接円径Ｒinを減じて算出される。なお、非真円量は、転がり軸受２の使用環境や使用目的に応じて任意に設定することができるため、ここでは特に数値限定はしない。また、符号Ｒｂで示す円径は、外接円径Ｒout及び内接円径Ｒinを規定する際の基準円径である。
このような構成によれば、複数の転動体８において内外輪4,6に対して接触面圧を有する転動体８と接触面圧の無い転動体８とが混在することになり、転がり軸受２は周方向に沿って部分的に予圧が付加された状態となる。

かかる状態は転がり軸受２の動作中にも維持され、内外輪4,6が転動体８を介して相対的に回転する際、内外輪4,6に対して接触面圧を有する転動体８の位置が周方向に変化することになるが、その間、内輪４の軌道面４ｓの外接円径Ｒoutは常にいずれかの転動体８に接した状態を維持する。

以上、本実施の形態によれば、内輪４の軌道面４ｓを非真円形状とすることにより、転がり軸受２の周方向に沿って部分的に予圧を付加した状態にすることができるため、軸受すきまの影響を受けること無くラジアル荷重及びアキシアル荷重並びにモーメント荷重に対して高いモーメント剛性を有する転がり軸受２を実現することができる。例えば図１(ｂ)に示すように、転がり軸受２の中心Ｔからオフセットされた位置にラジアル荷重Ｆｒが加わってもモーメント剛性の変化を小さくすることができる。この結果、転がり軸受２を安定して且つ滑らかに動作させることが可能となる。

ここで、三角形状の歪円を成す軌道面４ｓを有する内輪４を備えた転がり軸受２のモーメント剛性の計算結果について説明する。
この計算では呼び番号(開放形)６２０３の転がり軸受２を適用する。この場合、転がり軸受２は、内径が１７ｍｍ、外径が４０ｍｍ、幅が１２ｍｍであり、玉径は６.７４７ｍｍ、玉数は８個に設定した。また、ラジアル荷重Ｆｒ(図１(ｂ))は１０００Ｎとした。

軸受すきま：０、非真円量：０のモーメント剛性比を１(基準仕様Ｍ)としたときの非真円量とモーメント剛性比との関係(真円でラジアル内部すきま０ｍｍを基準)では、例えば図２に示すように、ラジアル内部すきま(軸受すきま)が正の値(例えば、０.０１ｍｍ、０.０２ｍｍ)でも歪量(非真円量)がある程度大きければ、基準仕様Ｍ(真円で軸受すきま：０ｍｍ、モーメント剛性比：１)の転がり軸受よりも高いモーメント剛性が得られることが分る。
今回の計算結果では、ラジアル内部すきま：０.０１ｍｍで、非真円量：０.０３ｍｍ以上、及び、ラジアル内部すきま：０.０２ｍｍで、非真円量：０.０４２ｍｍ以上の歪量(非真円量)があれば、基準仕様Ｍよりも大きなモーメント剛性比が得られた。なお、モーメント荷重は１Ｎｍとしている。

また、非真円量を一定(例えば、０.０２ｍｍ、０.０４ｍｍ)にしてモーメント荷重を変化させた場合、例えば図３に示すように、非真円形状の軌道面４ｓを有する転がり軸受２(軸受すきま：０ｍｍ)は、そのモーメント剛性比の変化が基準仕様(非真円量：０ｍｍ)に比べて小さくなっていることが分る。即ち、モーメント荷重の変化に鈍感になっている。これにより、非真円形状の軌道面４ｓを有する転がり軸受２は、その取付誤差や取付制限などから生じるオフセット荷重Ｆｒ(図１(ｂ))に対してモーメント剛性比が変化し難いという意味で、基準仕様よりも高いロバスト性(例えば、安定性、最適性)を有していることが分る。

更に、モーメント荷重を変化させた際の４点接触軸受と本実施の形態の非真円軸受(軸受すきま：０.０２ｍｍ、非真円量：０.０４ｍｍ、転動体径：６.３５ｍｍ)との軸受トルク比については、例えば図４に示すように、非真円軸受は４点接触軸受に比べて軸受トルクを小さくすることができ、その結果、転がり軸受の発熱量を軽減することができる。

ここで、本実施の形態の転がり軸受２を自動車１６のスライドドア１８の案内装置(例えば図５(ａ),(ｂ))に組み込んだ構成例について考察する。
図５(ａ),(ｂ)の構成例において、案内装置は、自動車１６のサイドボディ２０の内側に配設されており、所定方向に延出(例えば、サイドボディ２０のリア側からフロント側に亘って延出)したガイドレール２２と、ガイドレール２２に沿ってスライド自在で且つスライドドアに接続されたスライド機構Ｓm(図１(ｃ))とを備えている。なお、サイドボディ２０の下部には、後輪２４用のフェンダ２６が設けられている。

また、スライド機構Ｓmのシャフト１４は、その基端部１４がブラケット(取付金具)２８に固定されており、ブラケット２８は、開閉機構３０を介してスライドドア１８に接続されている。開閉機構３０は、スライドドア１８の開閉時に、スライドドア１８を閉じ位置(サイドボディ２０と同一平面位置)と開き位置(サイドボディ２０よりも外側位置：図５(ａ))との間で平行移動させる。

まず、スライドドア１８を開ける際、開閉機構３０によりスライドドア１８は閉じ位置から開き位置に平行移動される。このときスライドドア１８は、サイドボディ２０を回避した位置に位置付けられ、その状態でスライドドア１８をリア側に向けてサイドボディ２０と接触(干渉)させること無くスライドさせることができる。逆に、スライドドア１８を閉める際、スライドドア１８をリア側からフロント側に移動させたとき、開閉機構３０が働いてスライドドア１８を開き位置から閉じ位置に行移動させる。

このようなスライド動作中、スライド機構Ｓmのローラ１２がガイドレール２２に沿って転動することにより、スライドドア１８をリア側及びフロント側に向けて安定してスライドさせることができる。特に、上述した本実施の形態の転がり軸受２をローラ１２とシャフト１４(支持部１４ａ)との間に介挿したことにより、転がり軸受２の動作中(即ち、スライドドア１８のスライド動作中)に内外輪4,6を、ガタ付いたり偏心すること無く安定して且つ滑らかに相対回転させることができる。

更に、内輪４の軌道面４ｓを非真円形状にして、転がり軸受２の周方向に沿って部分的に予圧を付加した状態にしたことにより、軸受すきまの影響を受けること無くラジアル荷重及びアキシアル荷重並びにモーメント荷重に対して高いモーメント剛性を確保することが可能になる。この場合、例えばスライドドア１８の自重や外的負荷により転がり軸受２の中心Ｔからオフセットされた位置にラジアル荷重Ｆｒが加わっても(図１(ｂ))、モーメント剛性の変化を小さくすることができるため、転がり軸受２を安定して且つ滑らかに動作させることが可能となる。その結果、スライドドア１８をリア側及びフロント側に向けて安定して且つ滑らかに(ガタ付くこと無く)スライドさせることができる。

更にまた、本実施の形態の転がり軸受２は、非真円軸受は４点接触軸受に比べて軸受トルクを小さくすることができるため(図４)、スライドドア１８のスライド安定性及び円滑性を長期に亘って確保することが可能となる。

なお、上述した実施の形態において、転がり軸受２の種類については特に限定しなかったが、単列及び複列の軸受にも本発明を適用することができる。また、上述した実施の形態では等径の三角形状の歪円を成す軌道面４ｓを想定したが、当該内輪４の軌道面４ｓに代えて外輪６の軌道面６ｓを非真円形状にしても良いし、或いは、内外輪4,6の軌道面4s,6sの双方を非真円形状にしても上記同様の効果を実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の軌道面と各転動体との関係を示す図であり、(ａ)は非真円形状の軌道面の構成を模式的に示す図、(ｂ)は同図(ａ)の模式図に対応した転がり軸受の構成例を示す図、(ｃ)は同図(ｂ)の転がり軸受を案内装置(スライド機構)に組み込んだ構成例を部分的に示す断面図。軸受すきま：０、非真円量：０のモーメント剛性比を１としたときの非真円量とモーメント剛性比との関係を示す図。軸受すきま：０、非真円量：０のモーメント剛性比を１としたときのモーメント荷重とモーメント剛性比との関係を示す図。４点接触軸受のモーメント荷重：０、トルク比：１としたときのモーメント荷重と軸受トルク比との関係を示す図。 (ａ)は、スライドドア用案内装置が設けられた自動車のサイドボディを部分的に示す斜視図、(ｂ)は、本実施の形態の転がり軸受が組み込まれたスライドドア用案内装置の主要な構成を示す断面図。

符号の説明

２転がり軸受
４内輪
４ｓ内輪の軌道面
６外輪
６ｓ外輪の軌道面
８転動体
１０密封板
１２ローラ
１４シャフト
１４ａシャフトの支持部
１４ｂシャフトの基端部
Ｓｍ案内装置のスライド機構

Claims

各種自動車のスライドドアを所定方向にスライドさせる案内装置に組み込まれた転がり軸受であって、
案内装置は、所定方向に延出したガイドレールと、ガイドレールに沿ってスライド自在で且つスライドドアに接続されたスライド機構とを備えていると共に、
転がり軸受は、相対的に回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪の軌道面間に転動自在に配列された複数の転動体とを備えており、
内輪及び外輪の少なくとも一方の軌道面が非真円形状を成し、且つ、案内装置に組み込んだ状態において、当該転がり軸受には所定の予圧が付加されていることを特徴とする転がり軸受。
スライド機構には、ガイドレールに沿って転動自在なローラと、ローラを支持するシャフトとが設けられており、転がり軸受は、ローラとシャフトとの間に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
複数の転動体において内外輪に対して接触面圧を有する転動体と接触面圧の無い転動体とが混在することにより、転がり軸受は周方向に沿って部分的に予圧が付加された状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
非真円形状の軌道面は、所定の非真円量に対応した多角形状の歪円を成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
非真円量は、多角形状の歪円に対する外接円径から内接円径を減じて算出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。