JP2014035053A - 偏心カムユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型に構成でき、且つ、負荷容量を大きくできる構造を低コストで実現する。
【解決手段】偏心リング１５ａを、金属材料の素材に、切削加工或いは鍛造加工を施す事により造る。そして、この偏心リング１５ａの外周面を、シェル形の外輪７ａの内周面と、直接滑り接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム、或いはスタビリティコントロール装置の油圧源として使用するプランジャポンプを構成する偏心カムユニットの改良に関する。

ＡＢＳ等の作動時には、ブレーキペダルの操作（踏み込み）と関係なく、車輪に付設したホイルシリンダに圧油を供給し、１乃至複数の車輪に制動力を発揮させる。この際にホイルシリンダに供給する圧油として、電動モータにより駆動するプランジャポンプから吐出し、アキュムレータに貯溜しておいたものを使用する。この様な場合に使用するプランジャポンプとして特許文献１には、図３に示した様な構造のものが記載されている。

このプランジャポンプ１は、１対の転がり軸受２、２によりハウジング３内に支持したカム軸４を、モータ５により回転駆動する様にしている。このカム軸４の中間部で前記両転がり軸受２、２の間部分には、このカム軸４の回転中心に対し偏心したカム面６を設けている。このカム面６は、このカム軸４の中心軸に対し偏心した中心軸を有する円筒面である。又、このカム面６の周囲に円筒状の外輪７を、このカム面６と同心に配置し、これらカム面６と外輪７の内周面との間に複数本のニードル８、８を設けている。更に、この外輪７の外周面に、プランジャ９、９の基端面を突き当てている。これら各プランジャ９、９には、それぞれリターンスプリング１０、１０により、前記カム面６に向かう方向の弾力を付与している。前記モータ５により前記カム軸４を回転させると、前記各プランジャ９、９が、前記カム面６の偏心運動と前記各リターンスプリング１０、１０の弾力とにより、シリンダ筒１１、１１内で往復移動し、圧油を吐出する。

上述の様な特許文献１に記載されたプランジャポンプ１の場合、前記外輪７として、金属材料に削り出し加工を施して成る、所謂ソリッド形のものを備えている。これに対して特許文献２〜６には、金属板を曲げ成形する事により得られる、シェルと呼ばれる外輪を備えた構造が記載されている。シェル形の外輪を備えたラジアルニードル軸受を使用する事は、プランジャポンプの高容量化と低コスト化とを両立させる面から有利である。図４は、特許文献２に記載されたプランジャポンプを示している。シェル形ラジアルニードル軸受１２は、金属板を曲げ成形する事により得られる外輪７ａの内径側に、複数本のニードル８、８を転動自在に配置して成る。この外輪７ａは、軸受鋼、肌焼鋼等の硬質の鉄系合金製の板材に、深絞り加工、バーリング加工等の塑性加工を施す事により造られたもので、円筒状部１３と、この円筒状部１３の軸方向両端部に径方向内方に向いた状態で形成された１対の鍔部１４ａ、１４ｂとを備える。尚、図４に示した構造は、モータの回転駆動軸であるカム軸４ａに対しカム面６ａを設ける為に、このカム軸４ａに偏心リング１５を外嵌固定している。

上述の様な外輪７ａを備えたシェル形ラジアルニードル軸受１２は、図３に示す様な、削り出しの外輪７を備えた、ソリッド形のラジアルニードル軸受に比べて、外輪７ａの低コスト化と同時に薄肉化を図れる。そして、薄肉化を図れる分、同じ条件下（設置空間の径方向及び軸方向の寸法が同じ）であれば、各ニードル８、８の外径及び軸方向寸法を大きくできて、ラジアルニードル軸受の負荷容量を大きくできる。又、軸方向寸法が嵩む前記カム軸４ａと分離した偏心リング１５に前記カム面６ａを形成する為、このカム面６ａの加工を容易に行える。

但し、前記偏心リング１５と前記シェル形ラジアルニードル軸受１２とから構成される偏心カムユニット１６は、次の面から改良の余地がある。即ち、前記各ニードル８、８の転動面と、前記偏心リング１５のカム面６ａ及び前記外輪７ａの内周面との接触状態は、線接触であり、接触面積は狭く、接触部の面圧は高い。従って、前記偏心カムユニット１６の負荷容量を大きくすると、この偏心カムユニット１６が大型化する（外径及び軸方向寸法が大きくなる）。
尚、本発明に関連する先行技術文献である特許文献７に、相手部材と滑り接触する部材の表面に適切な仕上加工を施す事により、この部材の耐久性の向上を図る発明が記載されている。
特開２００５−２４０６５４号公報 特開２０００−７３９３８号公報 特開２０００−３５６１９１号公報 特表２００３−５０２６０３号公報 米国特許第５２３０２７５号明細書 米国特許第６５５０９７１号明細書 特開２００６−１８３８５６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型に構成でき、且つ、負荷容量を大きくできる偏心カムユニットを、低コストで実現すべく発明したものである。

本発明の偏心カムユニットは、外輪と、偏心リングとを備える。
このうちの外輪は、金属板を曲げ成形する事で得られる、シェルと呼ばれるもので、内周面を滑り面とした円筒状部と、この円筒状部の軸方向両端部から径方向内方に折れ曲がった１対の鍔部とを有する。
又、前記偏心リングは、それぞれが円筒面状で互いに偏心した内外両周面を有し、これら内外両周面のうちの外周面であるカム面を、前記外輪の内周面に滑り接触させる。そして、前記偏心リングの全体を、金属製としている。

上述の様な本発明の偏心カムユニットを実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記偏心リングの外周面を、軸方向中間部が最も前記外輪の内周面に対し突出し、軸方向両端部に向かうに従って漸次径方向内方に傾斜した、断面凸円弧状であるクラウニング形状とする。

上述の様に構成する本発明によれば、小型に構成でき、且つ、負荷容量を大きくできる偏心カムユニットを、低コストで実現できる。即ち、外輪の内周面と、偏心リングの外周面とを直接（ニードル等を介さずに）滑り接触させている為、これら両面同士の接触面積を広く、接触面圧を低くできる。又、ラジアル荷重を支承する前記偏心リングを金属製としている。この為、前記偏心カムユニットを小型に構成しても、負荷容量を大きくできる。
又、本発明によれば、前述の図３〜４に示した従来構造の各例の様に、ニードル８、８やこれら各ニードル８、８を保持する為の保持器１７を設ける必要がない。この為、部品点数の削減、組立工数の低減を図る事ができて、前記偏心カムユニットの低コスト化を図れる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、（Ｂ）のＸ−Ｘ断面図（Ａ）と、端面図（Ｂ）。 同第２例を示す、図１の（Ａ）のＹ部拡大図に相当する図 従来から知られているプランジャポンプの第１例を示す断面図。 同第２例を示す部分断面図。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の偏心カムユニット１６ａは、プランジャポンプやスクロール形コンプレッサ等に組み込んで使用するもので、外輪７ａと、偏心リング１５ａとを備える。このうちの外輪７ａは、前述の図４に示した従来構造の第２例の場合と同様に、内周面を滑り面とした円筒状部１３と、この円筒状部１３の軸方向両端部に径方向内方に向いた状態で形成された１対の鍔部１４ａ、１４ｂとを備える。この様な外輪７ａは、軸受鋼、肌焼鋼等の硬質の鉄系合金製の板材に、深絞り加工、バーリング加工等の塑性加工を施す事により、或いはＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板に曲げ加工を施した後、ＮＶ窒化（エアウォーター社の商品名）、ガス窒化等の窒化処理を施す事により造られる。前記両鍔部１４ａ、１４ｂのうちの一方｛図１の（Ａ）の右側｝の鍔部１４ａは、前記外輪７ａの内径側に、後述する偏心リング１５ａを組み込む以前に形成するもので、前記円筒状部１３と同程度の厚さを有する。これに対して、前記両鍔部１４ａ、１４ｂのうちの他方｛図１の（Ａ）の左側｝の鍔部１４ｂは、前記外輪７ａの内径側に前記偏心リング１５ａを組み込んでから形成するもので、前記円筒状部１３及び前記一方の鍔部１４ａに比べて薄肉である。

又、前記偏心リング１５ａは、金属材料（軸受鋼、肌焼鋼等の硬質の鉄系合金）の素材に、切削加工或いは鍛造加工を施す事により造られたもので、互いに偏心した内外両周面を有する。そして、このうちの外周面であるカム面６ａを、前記外輪７ａの内周面と滑り接触させている。

上述の様な本例の偏心カムユニット１６ａを実施する場合、前記外輪７ａの内周面と前記偏心リング１５ａの外周面とのうちの一方或いは両方の面に、これら両面同士の滑り接触部（摺動部）の摺動抵抗を低く抑える為の表面加工を施す事が望ましい。この様な表面加工として、例えば二硫化モリブデンやＰＴＦＥの如きフッ素化合物等の固体潤滑皮膜を設ける事ができる。或いは、前記外輪７ａの内周面と前記偏心リング１５ａの外周面とのうちの一方或いは両方の面に、バレル加工による仕上加工を施して、保油凹部として機能する、多数の微小凹部を形成する事もできる。この場合、前述した特許文献７に示す様に、バレル加工を施した表面（前記外輪７ａの内周面と前記偏心リング１５ａの外周面とのうちの一方或いは両方の面）に存在する微小な凹凸のうち、最も高い部分の位置を最表面位置とした場合に、この最表面位置から深さ方向に２．０μｍ寄った位置部分の、面方向の仮想平面に関する断面積が、相手部材と接触する部分の表面全体の面積に占める割合（プラトー率）を９０％以上とする事が好ましい。これにより、前記外輪７ａの内周面と前記偏心リング１５ａの外周面との摺動部に強固な油膜を形成できて、これら外輪７ａ及び偏心リング１５ａの耐久性の向上を低コストで図る事ができる。

又、前記外輪７ａの表面（少なくとも内周面）と前記偏心リング１５ａの表面（少なくとも外周面）とのうちの一方或いは両方の面に、浸炭処理、窒化処理、又は浸炭窒化処理を施す事もできる。このうちの前記外輪７ａの表面にこれらの処理を施す場合、前記一方の鍔部１４ａを形成した状態で、この外輪７ａの内径側に前記偏心リング１５ａを組み込んでから形成する他方の鍔部１４ｂとなるべき部分に、防炭処理（防窒処理）を施しておく。この状態で、前記外輪７ａの表面に浸炭処理、窒化処理、又は浸炭窒化処理を施す。そして、この外輪７ａの内径側に前記偏心リング１５ａを組み込んだ後、前記他方の鍔部１４ｂを形成する。

上述の様に構成する本例によれば、小型に構成でき、且つ、負荷容量を大きくできる偏心カムユニット１６ａを、低コストで実現できる。即ち、本例の偏心カムユニット１６ａの場合には、前記外輪７ａの内周面と前記偏心リング１５ａの外周面との摺動部の接触状態が面接触である為、これら両面同士の接触面積を大きくできる。又、本例の場合、ラジアル荷重を支承する前記偏心リング１５ａを、金属材料製の素材に切削加工或いは鍛造加工を施す事により造っている。従って、前記偏心カムユニット１６ａ全体を小型に構成しても、この偏心カムユニット１６ａの負荷容量を大きくできる。

又、本例の場合、前記外輪７ａの内径側に前記偏心リング１５ａを、これら外輪７ａの内周面と偏心リング１５ａの外周面とを直接滑り接触させた状態で、組み込んでいる。この為、前述の図３〜４に示した従来構造の各例の様に、ニードル８、８やこれら各ニードル８、８を保持する為の保持器１７を設ける必要がない。従って、部品点数の削減、組立工数の削減を図る事ができて、前記偏心カムユニット１６ａの製造コストの低減を図れる。又、保持器が不要になる事は、負荷容量確保と軸方向寸法短縮の面からも有利になる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の偏心カムユニット１６ｂの場合、偏心リング１５ｂの外周面のうちの軸方向両端部に、それぞれクラウニング（パーシャルクラウニング）を施している。即ち、この偏心リング１５ｂの外周面のうち、軸方向中間部に設けた円筒面部１８の両側部分に、図２に誇張して示す様に、それぞれクラウニング部１９、１９を設けている。これら両クラウニング部１９、１９は、母線の形状（断面形状）が曲率半径の大きい円弧状である、凸曲面としている。本例の場合、前記両クラウニング部１９、１９を設ける事により、前記偏心カムユニット１６ｂに加わる荷重の作用方向の変化やミスアライメントに拘らず、外輪７ａの内周面のうち、前記偏心リング１５ｂの外周面と滑り接触する部分に、エッジロードに基づく過大面圧が加わる事を防止して、前記偏心カムユニット１６ｂの長寿命化を図れる。尚、本例の場合、前記偏心リング１５ｂの外周面の軸方向両端部に、前記両クラウニング部１９、１９を設けているが、前記偏心リング１５ｂの外周面全体にクラウニング（フルクラウニング）を施して、この外周面の断面形状を曲率半径の大きい単一円弧状とする事もできる。
その他の部分の構成及び作用に関しては、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

本発明の軸受ユニットはＡＢＳ等を制御する為の圧油供給用のプランジャポンプに限らず、各種機械装置に組み込んで、回転運動を往復運動に変換する為のカム装置として利用できる。

１ プランジャポンプ
２ 転がり軸受
３ ハウジング
４、４ａ カム軸
５ モータ
６、６ａ カム面
７、７ａ 外輪
８ ニードル
９ プランジャ
１０ リターンスプリング
１１ シリンダ筒
１２ シェル形ラジアルニードル軸受
１３ 円筒状部
１４、１４ａ、１４ｂ 鍔部
１５、１５ａ、１５ｂ 偏心リング
１６、１６ａ、１６ｂ 偏心カムユニット
１７ 保持器
１８ 円筒面部
１９ クラウニング部

Claims (2)

1. 内周面を滑り面とした円筒状部、及び、この円筒状部の軸方向両端部から径方向内方に折れ曲がった１対の鍔部を有する金属板製の外輪と、
   それぞれが円筒面状で互いに偏心した内外両周面を有し、これら内外両周面のうちの外周面であるカム面を前記外輪の内周面の滑り接触させた、金属製の偏心リングとを備える偏心カムユニット。
2. 前記偏心リングの外周面を、軸方向中間部が最も前記外輪の内周面に対し突出し、軸方向両端部に向かうに従って漸次径方向内方に傾斜した、断面凸円弧状であるクラウニング形状としている、請求項１に記載した偏心カムユニット。

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