JP2007040337A

JP2007040337A - シェル形ころ軸受および回転軸支持構造

Info

Publication number: JP2007040337A
Application number: JP2005223007A
Authority: JP
Inventors: Hideki Akamatsu; 英樹赤松
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】余分な工程を増やさず、圧入時のかじりを防止したシェル形ころ軸受および回転軸支持構造を提供する。
【解決手段】縁曲げ部２１を径方向内側に折り曲げる際に、折曲げ部２２の円弧を構成する仮想円２４が、シェル形外輪１２の外径面２３を延長した延長面２５よりも内側に配置するように折り曲げる。このようなシェル形外輪１２は、外径面２３よりも外径側に配置する部分を有さず、仮想円２４は外径面２３と滑らかに連なるため、圧入時にかじることはない。
【選択図】図１

Description

この発明は、シェル形ころ軸受および回転軸支持構造に関し、特に、取り付け時にハウジングに圧入されるシェル形ころ軸受およびこのような構成を有する回転軸支持構造に関する。

従来、スロットルバルブやトランスミッション、カーエアコン用コンプレッサ、スタータ等に使用される軸受として、軸受投影面積が小さいにもかかわらず、高荷重の負荷を受けることができ、かつ、高剛性であるシェル形ころ軸受が使用されていた。このようなシェル形ころ軸受は、シェル形外輪と、シェル形外輪の転走面である内径面に沿うように配置された複数のころと、複数のころの間隔を保持する保持器とからなる。

上記したシェル形ころ軸受は、ハウジングに設けられた係合穴に取り付けられ、内径側に挿入されたスロットルシャフト等の回転軸を支持する。ハウジングへの取り付けに際しては、係合穴に対し、シェル形ころ軸受を圧入することにより取り付けられる。

ここで、従来のシェル形ころ軸受の製造方法について説明する。図８は、従来のシェル形ころ軸受の製造方法の一例を示す概略図である。図８を参照して、まず、シェル形外輪の素材である平板状の鋼板１２１を、深絞り加工してカップ状に成型した後、カップの底部分を打ち抜いて一方のフランジ１２２を形成する。その後、転走面１２３の加工を行い、全体を浸炭焼入れ等の焼入れ処理を行う。その後、ころ１２５と保持器１２６とを入れ、カップの入口側の縁曲げ部１２４を縁曲げ加工して他方のフランジ１２７を形成する。ここで、カップの底部分を打ち抜いた状態で一旦焼入れ処理を行うため、カップの入口側のフランジ１２７の縁曲げ加工を行うときに、縁曲げ部１２４を焼きなまし処理して、縁曲げ加工を行っても割れが発生しないようにする。なお、上記した焼入れ処理は、ころ１２５と保持器１２６を入れた後に焼入れ処理を行ってもよい。この場合、たとえば、カップ入口側の板厚を薄くすることにより硬度を下げ、縁曲げ加工を行っても割れを発生しないようにする。その後、洗浄等の工程を経て、シェル形ころ軸受が製造される。

このように製造されたシェル形ころ軸受は、ハウジングに設けられた係合穴にシェル形外輪の締め代をもって圧入され、組み込まれる。ここで、圧入に際しては、シェル形外輪のカップの底部側を押圧して圧入することが好ましい。シェル形外輪のカップ入口側は、フランジ１２７の縁曲げ加工を行うときに、縁曲げ部１２４を焼きなましにより、また、板厚を薄くすることにより硬度を下げているため、カップ入口側を押圧すると、縁曲げ部分が変形するおそれがあるからである。

ここで、シェル形ころ軸受を、ハウジングに設けられた係合穴に確実に固定する必要があるため、シェル形外輪の外径面の寸法に対し、係合穴の開口端の内径面の寸法は、若干大きいだけでほとんど差はなく設計されている。したがって、圧入時に互いの部材が干渉しあい、かじりが生じるおそれがあった。特に、ハウジングの構成部材がアルミニウム等の比較的硬度の低い材料からなる場合においては、かじりが発生するおそれが高かった。

上記したかじりを防止するために、シェル形外輪の形状を変更したシェル形ころ軸受が、特開平１１−３０３８６３号公報（特許文献１）および特開平１１−１８２５４１号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１によると、シェル形外輪の幅面から一定距離の外径面の寸法を小さくして、段差を設けている。図９は、シェル形外輪の外径面に段差が設けられたシェル形ころ軸受の一部を示す断面図である。図９を参照して、シェル形ころ軸受１０１は、シェル形外輪１０２と、ころ１０３と、保持器１０４とからなる。ここで、シェル形外輪１０２の外径面１０５には、その幅面１０６から一定の距離に、外径面１０５よりもやや径が小さい小径部分１０７が設けられている。

また、特許文献２によると、シェル形外輪の幅面から一定距離の外径面に、テーパを設けている。図１０は、シェル形外輪の外径面にテーパが設けられたシェル形ころ軸受の一部を示す断面図である。図１０を参照して、シェル形ころ軸受１１１は、シェル形外輪１１２と、ころ１１３と、保持器１１４とからなる。ここで、シェル形外輪１１２の外径面１１５は、その幅面１１６の外径を最も小さくし、外径面１１５まで徐々に外径を大きくするテーパ１１７が設けられている。

シェル形外輪の形状を図９、図１０のような形状にすると、係合穴の開口端の内径面の寸法と外輪の幅面側における外径面の寸法との差が大きくなり、ハウジングへの圧入時において、かじるおそれが少なくなる。
特開平１１−３０３８６３号公報（段落番号００１５〜００１６、図２）特開平１１−１８２５４１号公報（段落番号００１２〜００１３、図１）

特許文献１および特許文献２によると、ハウジングへの圧入時において、かじるおそれを少なくするためには、シェル形外輪の外径面の形状を変更しなければならず、特別な加工を必要とする。すなわち、シェル形外輪の外径面の一部を、段差を有する形状やテーパ形状とするために、たとえば、別途プレスで外径面を内径側に押圧したり、旋盤にて外径面を旋削等したりする必要がある。

このような特別な加工工程を増やすことは、手間となり、また、コストを増加させる要因となる。

一方、このような特別な加工工程を行わないと、縁曲げ部を折り曲げたときに、外径面よりも径が大きくなる部分が発生し、圧入時にその部分がかじるおそれがある。

この発明は、余分な工程を増やさず、圧入時のかじりを防止したシェル形ころ軸受および回転軸支持構造を提供することを目的とする。

この発明に係るシェル形ころ軸受は、複数のころと、シェル形外輪とを備える。上記したシェル形外輪は、縁曲げ部を径方向内側に、角部が円弧状になるように折り曲げた折曲げ部を有する。ここで、円弧を構成する仮想円は、シェル形外輪の外径面を軸方向に延長した延長面の内側にある。

このように構成することにより、折曲げ部において、シェル形外輪の外径面よりも外径側に配置する部分を有することはない。また、ロールまたはプレス等によって折り曲げられるため、このような仮想円は、シェル形外輪の外径面と滑らかに連なることから、ハウジングへの圧入時において、シェル形外輪の外径面とハウジングの係合穴の開口端とが、かじることはなくなる。さらに、通常の折り曲げ加工において、円弧を構成する仮想円をこのように規定することにより、特別な加工工程を設ける必要はない。

この発明の他の局面においては、回転軸支持構造は、複数のころとシェル形外輪とを備えるシェル形ころ軸受と、シェル形ころ軸受に支持される回転軸と、シェル形外輪の外径面を係合穴に圧入させるハウジングとを有する。上記したシェル形外輪は、縁曲げ部を径方向内側に、角部が円弧状になるように折り曲げた折曲げ部を有する。ここで、円弧を構成する仮想円は、シェル形外輪の外径面を軸方向に延長した延長面の内側にある。

このように構成することにより、ハウジングへの圧入時において、ハウジングおよびシェル形ころ軸受がかじることのない回転軸支持構造を提供することができる。

この発明によれば、折曲げ部において、シェル形外輪の外径面よりも外径側に配置する部分を有することはない。また、ロールまたはプレス等によって折り曲げられるため、このような仮想円は、シェル形外輪の外径面と滑らかに連なることから、ハウジングへの圧入時において、シェル形外輪の外径面とハウジングの係合穴の開口端がかじることはなくなる。さらに、通常の折り曲げ加工において、円弧を構成する仮想円をこのように規定することにより、特別な加工工程を設ける必要はない。

その結果、余分な工程を増やさず、圧入時のかじりを防止したシェル形ころ軸受および回転軸支持構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係るシェル形ころ軸受１１を示す断面図である。図２を参照して、シェル形ころ軸受１１は、以下の工程で製造されるシェル形外輪１２と、シェル形外輪１２の転走面である内径面に沿うように配置される複数のころ１３と、複数のころ１３の間隔を保持する保持器１４とからなる。

次に、図２に示したシェル形ころ軸受１１の製造方法について説明する。まず、シェル形外輪の素材となる平板状の鋼板を、深絞り成型してカップ状とする。次に、カップ状の底部分を打ち抜いて開口した後、全体の熱処理を行う。この場合の熱処理は、浸炭窒化処理や、浸炭焼入処理等であり、熱処理を施すことによりシェル形外輪１２の硬度が上がる。次に、開口部の反対側の縁曲げ部を、後の折り曲げ工程によって割れないように、焼きなまし処理を行い、硬度を下げる。なお、この焼きなまし工程を行わず、縁曲げ部を除く部分のみを熱処理して、硬度を上げることにしてもよい。

次に、複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入する。図３（Ａ）は、複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入する場合を示した図である。図３（Ａ）を参照して、カップ底部１５側からは挿入することができないため、図３（Ａ）中の矢印Ｘの方向、すなわち、縁曲げ部２１側から、複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入する。ここで、縁曲げ部２１は、内径面よりやや大径で開口されているため、予めころ１３を保持器１４に組み込んだ状態であっても、縁曲げ部２１側から、ころ１３および保持器１４を挿入することができる。

複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入後、縁曲げ部２１を径方向内側に、角部が円弧状になるように、ロールまたはプレス等で折り曲げる。図３（Ｂ）は、縁曲げ部２１を径方向内側に折り曲げた状態を示す図である。縁曲げ部２１の折り曲げは、ころ１３および保持器１４の軸方向の移動を規制するよう、軸方向に対してほぼ垂直な方向に折り曲げる。

ここで、シェル形外輪１２の熱処理工程を行う前に、複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入し、板厚を薄くして硬度を下げた縁曲げ部２１を径方向内側に、角部が円弧状になるように、プレス等で折り曲げ、その後に熱処理を行ってもよい。

図３においてＩで示した部分について、図１（Ａ）は、従来における縁曲げ部５１を折り曲げた折曲げ部５２付近を示す拡大図であり、図１（Ｂ）は、シェル形ころ軸受１１に含まれるシェル形外輪１２の縁曲げ部２１を折り曲げた折曲げ部２２付近を示す拡大図である。従来においては、図１（Ａ）に示すように、縁曲げ部５１を折り曲げたときに、折曲げ部５２の円弧を構成する仮想円５４は、シェル形外輪５０の外径面５３を延長した延長面５５よりも外径側に配置する部分を有する。ここで、外径側に配置する部分については、シェル形外輪５０の外径面５３よりも外径側に突出しているため、ハウジングへの圧入時において、その部分がハウジングの係合穴の開口端部とかじるおそれがある。

ここで、折り曲げ工程において、図１（Ｂ）に示すように、縁曲げ部２１を径方向内側に折り曲げたときに、折曲げ部２２の円弧を構成する仮想円２４が、シェル形外輪１２の外径面２３を延長した延長面２５の内側に配置するように、ロールまたはプレス等によって折り曲げる。そうすると、折曲げ部２２において、外径面２３よりも外径側に配置する部分を有しないことになる。また、ロールまたはプレス等によって折り曲げられるため、このような仮想円２４は、外径面２３と滑らかに連なることから、ハウジングへの圧入時において、ハウジングの係合穴の開口端部とかじることはない。

その後、洗浄等を行い、シェル形ころ軸受１１を製造する。

次に、上記の製造方法で製造されたシェル形ころ軸受１１の圧入方法について説明する。図４は、シェル形ころ軸受１１をハウジング２６に圧入する状態を示す断面図である。図４を参照して、シェル形ころ軸受１１は、縁曲げ部２１が径方向内側に折り曲げられた折曲げ部２２を圧入側として、カップ底部１５側を矢印Ｙの方向に押されることにより、ハウジング２６に設けられた係合穴２７に圧入される。

この場合において、ハウジング２６に設けられた係合穴２７の内径面２８のうち、開口端部２９の径方向の寸法は、シェル形ころ軸受１１の外径面２３の寸法よりも若干大きく設計されている。ここで、折曲げ部２２は、外径面２３よりも外径側に配置する部分を有しない。さらに、折曲げ部２２と外径面２３は滑らかに連なっている。したがって、圧入時において、シェル形ころ軸受１１の外径面２３と、ハウジング２６に設けられた係合穴２７の開口端部２９とは、かじることはない。

以上より、余分な工程を増やさず、圧入時のかじりを防止したシェル形ころ軸受を提供することができる。

なお、上記の実施の形態においては、縁曲げ部を、径方向内側に、軸方向に対してほぼ垂直な方向に折り曲げることとしたが、これに限らず、縁曲げ部を径方向内側に、軸方向に沿うように折り曲げてもよい。図５は、この場合の、シェル形ころ軸受３１を示す断面図である。図５を参照して、シェル形ころ軸受３１は、シェル形外輪３２と、複数のころ３３と、複数のころ３３を保持する保持器３４とを有する。ここで、縁曲げ部３６は、径方向内側に、軸方向に沿うように折り曲げられている。

図６は、図５においてＶＩで示した、シェル形ころ軸受３１の折曲げ部３５付近を示す拡大図である。図６を参照して、折り曲げ工程においては、縁曲げ部３６を径方向内側に、軸方向に沿うように折り曲げたときに、折曲げ部３５の円弧を構成する仮想円３８が、シェル形外輪３２の外径面３７を延長した延長面３９よりも内側に配置するように折り曲げる。そうすると、折曲げ部３５において、外径面３７よりも外径側に配置する部分を有することはなく、また、仮想円３８は外径面３７と滑らかに連なるため、ハウジングへの圧入時において、ハウジングの係合穴の開口端部とかじることはない。

こうすることにより、縁曲げ部３６を、径方向内側に、軸方向に沿うように折り曲げた場合においても、圧入時において、かじるおそれはない。

図７は、回転軸支持構造として、上記したシェル形ころ軸受をスロットルシャフトの支持軸受に適用した場合の、スロットルバルブ装置の一例を示す断面図の一部である。図７を参照して、スロットルバルブ装置４１は、内部に吸気通路を形成するスロットルボディ４４と、開閉により吸気量を調節するスロットルブレード４５と、スロットルブレード４５に固定されたスロットルシャフト４３と、スロットルシャフト４３を支持するシェル形ころ軸受４２とを有する。

スロットルバルブ装置４１は、スロットルシャフト４３をワイヤーやモータ（図示せず）等により回転させることにより、スロットルブレード４５を開閉させ、吸気量を調整する。スロットルシャフト４３は、シェル形ころ軸受４２に支持されており、シェル形ころ軸受４２は、スロットルボディ４４に設けられた係合穴へ圧入され、固定されている。スロットルボディ４４は、スロットルバルブ装置４１の軽量化等のため、アルミニウム等の軽合金で製造されている。

ここで、回転軸支持構造は、上記したシェル形ころ軸受４２と、回転軸としてシェル形ころ軸受４２に支持されるスロットルシャフト４３と、シェル形ころ軸受４２を圧入させる係合穴を設けたスロットルボディ４４とを有する。シェル形ころ軸受４２をスロットルシャフト４３の支持軸受に使用することにより、シェル形ころ軸受４２をスロットルボディ４４に設けられた係合穴へ圧入するときに、かじりが発生しない回転軸支持構造を提供することができる。

また、ミッション装置やコンプレッサ等、ハウジングが、比較的硬度が低く、圧入時にかじりを生じやすい軽合金材料で製造されている装置等においても、上記した回転軸支持構造を適用することができる。さらに、ギアーやカム等の、ハウジングが、焼結金属材料等で製造されている場合についても同様である。

なお、上記の実施の形態において、シェル形ころ軸受は、保持器を有することとしたが、これに限らず、シェル形ころ軸受は保持器を有しない、いわゆる総ころタイプのシェル形ころ軸受であってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係るシェル形ころ軸受および回転軸支持構造は、シェル形ころ軸受をハウジングへ圧入するときに、かじることがないので、取り付け時にハウジングに圧入されるシェル形ころ軸受およびこのような構成を有する回転軸支持構造に有効に利用される。

従来における縁曲げ部５１を折り曲げた折曲げ部５２付近を示す拡大図（Ａ）およびシェル形ころ軸受１１に含まれるシェル形外輪１２の縁曲げ部２１を折り曲げた折曲げ部２２付近を示す拡大図（Ｂ）である。この発明の一実施形態に係るシェル形ころ軸受１１の断面図である。複数のころ１３を組み込んだ保持器１４を挿入する状態を示した断面図（Ａ）および縁曲げ部２１を径方向内側に折り曲げた状態を示す断面図（Ｂ）である。シェル形ころ軸受１１をハウジング２６の係合穴２７に圧入する状態を示す断面図である。この発明の他の実施形態に係るシェル形ころ軸受３１を示す断面図である。図５においてＶＩで示した、シェル形ころ軸受３１に含まれるシェル形外輪３２の折曲げ部３５付近を示す拡大図である。回転軸支持構造として、シェル形ころ軸受４２をスロットルシャフト４３の支持軸受に適用した場合の、スロットルバルブ装置４１の一例を示す断面図の一部である。従来のシェル形ころ軸受の製造方法の一例を示す概略図である。従来におけるシェル形外輪１０２の外径面１０５に段差が設けられたシェル形ころ軸受１０１の一部を示す断面図である。従来におけるシェル形外輪１１２の外径面１１５にテーパ１１７が設けられたシェル形ころ軸受１１１の一部を示す断面図である。

符号の説明

１１，３１，４２，５０シェル形ころ軸受、１２，３２シェル形外輪、１３，３３ころ、１４，３４保持器、１５カップ底部、２１，３６，５１縁曲げ部、２２，３５，５２折曲げ部、２３，３７，５３外径面、２４，３８，５４仮想円、２５，３９，５５延長面、２６ハウジング、２７係合穴、２８内径面、２９開口端部、４１スロットルバルブ装置、４３スロットルシャフト、４４スロットルボディ、４５スロットルブレード。

Claims

複数のころと、シェル形外輪とを備えるシェル形ころ軸受であって、
前記シェル形外輪は、縁曲げ部を径方向内側に、角部が円弧状になるように折り曲げた折曲げ部を有し、
前記円弧を構成する仮想円は、前記シェル形外輪の外径面を軸方向に延長した延長面の内側にある、シェル形ころ軸受。
複数のころとシェル形外輪とを備えるシェル形ころ軸受と、前記シェル形ころ軸受に支持される回転軸と、前記シェル形外輪の外径面を係合穴に圧入させるハウジングとを有する回転軸支持構造であって、
前記シェル形外輪は、縁曲げ部を径方向内側に、角部が円弧状になるように折り曲げた折曲げ部を有し、
前記円弧を構成する仮想円は、前記シェル形外輪の外径面を軸方向に延長した延長面の内側にある、回転軸支持構造。