JP2014043898A

JP2014043898A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2014043898A
Application number: JP2012186520A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yao; 敦八尾
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-03-13

Abstract

【課題】嵌合穴の寸法誤差に影響されずに、外輪側第１軌道面を外輪の軸線と平行にでき、しかも、外輪側第１軌道面の加工を簡単にできるようにする。
【解決手段】内周に外輪側第１軌道面３６および外輪側第２軌道面３８を軸方向に離間して形成した外輪３１と、外周に内輪側第１軌道面および内輪側第２軌道面６４を軸方向に離間して形成した回転軸６０と、外輪側第１軌道面３６および内輪側第１軌道面を転動する第１転動体４１と、外輪側第２軌道面３８および内輪側第２軌道面６４を転動する第２転動体４３とからなり、外輪側第１軌道面３６および内輪側第１軌道面は、回転軸６０の回転軸線と平行な面を持ち、第１転動体４１は、円筒ころであり、ハウジング１５の円筒部の嵌合穴１６に外輪３１を締り嵌めで固定する転がり軸受装置３０において、外輪３１の外周に、外輪側第１軌道面３６と対応する軸方向範囲に亘って、環状のぬすみ３３を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、外輪および回転軸間に第１転動体および第２転動体を互いに軸方向に離間して配置した転がり軸受装置に関する。

特許文献１に示すように、回転軸の一端に水ポンプのインペラを取付け、他端にプーリを取付けるために、転がり軸受装置を、ポンプハウジングの円筒部の嵌合穴に圧入嵌合している。転がり軸受は、外輪、回転軸、外輪および回転軸間に介挿された円筒ころ、外輪および回転軸間に介挿された玉からなり、外輪の内周に円筒ころが転動する外輪側第１転動面が形成され、玉が転動する外輪側第２転動面が形成されている。ポンプハウジングの円筒部の肉厚は、嵌合穴の開口部に向かって減少するため、同じ圧入締め代であっても、外輪の圧縮荷重が嵌合穴の開口部に向かって減少する。この結果、外輪側第１軌道面がテーパ状となり、ローラの転動中にローラの位置が外輪および内輪に対し軸方向にずれるため、これを防ぐべく、外輪側第１転動面を嵌合穴の開口部に向かって径が小さくなるようにテーパ状に形成し、外輪を嵌合穴に圧入したときに、外輪側第１転動面が外輪の軸線と平行になるようにしている。

特開２０１１−８５２１７号公報

この場合、嵌合穴の寸法誤差を１ミクロン以下にコントロールする必要がある。もし、嵌合穴の穴径が数ミクロン以上大きいと、嵌合穴に外輪を圧入嵌合した後、外輪側第１軌道面は嵌合穴の開口部に向かって径が小さくなるテーパとなる。逆に、嵌合穴の穴径が数ミクロン以上小さいと、嵌合穴に外輪を圧入嵌合した後、外輪側第１軌道面は嵌合穴の開口部に向かって径が大きくなるテーパとなる。また外周研削に比べて内周研削の方が加工が面倒であり、ストレートに比べてテーパの方が加工が面倒である。本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、嵌合穴の寸法誤差に影響されずに、外輪側第１軌道面を外輪の軸線と平行にする。しかも、外輪側第１軌道面の加工をより簡単にする。

請求項１に記載の発明は、内周に外輪側第１軌道面および外輪側第２軌道面を軸方向に離間して形成した外輪と、外周に内輪側第１軌道面および内輪側第２軌道面を軸方向に離間して形成した回転軸と、前記外輪側第１軌道面および前記内輪側第１軌道面を転動する第１転動体と、前記外輪側第２軌道面および前記内輪側第２軌道面を転動する第２転動体とからなり、前記外輪側第１軌道面および前記内輪側第１軌道面は、回転軸の回転軸線と平行な面を持ち、前記第１転動体は、円筒ころであり、ハウジングの円筒部の嵌合穴に前記外輪を締り嵌めにて固定する転がり軸受装置において、前記外輪の外周に、前記外輪側第１軌道面と対応する軸方向範囲に亘って、環状のぬすみを形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、嵌合穴の寸法誤差に影響されずに、外輪側第１軌道面を外輪の軸線と平行にでき、しかも、外輪側第１軌道面の加工をより簡単にできる。

本発明の一実施形態における転がり軸受を水ポンプ装置に適用した縦断面図本発明の一実施形態における図１の要部拡大図

本発明の実施形態を、図１および図２にもとづいて説明する。図１は、転がり軸受を水ポンプ装置に適用した縦断面図、図２は、図１の要部拡大図である。

図１および図２に示すように、自動車エンジンのシリンダブロック１１にポンプハウジング１５が図略のボルトを介して固定されている。ポンプハウジング１５の嵌合穴１６に転がり軸受３０が圧入嵌合によって固定されている。転がり軸受３０の回転軸６０の一方に水ポンプ装置１０が設けられ、他方にプーリ装置５０が設けられている。プーリ装置５０に、ファン装置７０が設けられている。

水ポンプ装置１０は、シリンダブロック１１の各部へ冷却水を圧送する役目を有する。プーリ装置５０は、自動車エンジンのクランクシャフトの回転を伝える役目を有する。ファン装置７０は、ファン装置７０の周囲の温度を感知し、温度が高いときは、図略のファンを回して自動車エンジンを冷却し、温度が低いときは、ファンの回転を停めて自動車エンジンを冷却しないようにする役目を有する。

シリンダブロック１１およびポンプハウジング１５には、ポンプ室１２が形成され、ポンプ室１２にインペラ２０が回転可能に収容されている。インペラ２０は円周方向に複数の羽を有し、後述する転がり軸受３０の回転軸６０に圧入固定されている。ポンプ室１２の一方は、シリンダブロック１１の吸入通路１３に開口し、ポンプ室１２の他方は、シリンダブロック１１の吐出通路１４に開口している。

水ポンプ装置１０は、シリンダブロック１１の一部、ポンプハウジング１５の一部、インペラ２０によって構成される。水ポンプ装置１０によって、水が吸入通路１３、ポンプ室１２、吐出通路１４の順に流れ、シリンダブロック１１の各部に冷却された水を供給することによって、シリンダブロック１１の各部を冷却している。

転がり軸受３０は、外輪３１、回転軸６０、外輪３１および回転軸６０間に介挿される第１転動体（円筒ころ）４１、外輪３１および回転軸６０間に介挿される第２転動体（玉）４３、円筒ころ４１を回転可能に保持する第１保持器４２、玉４３を回転可能に保持する第２保持器４４、プーリ装置５０側をシールする第１シール装置４０、水ポンプ装置１０側をシールする第２シール装置４５とからなっている。

外輪３１の内周には、外輪側第１環状溝３５、外輪側第１軌道面３６、中間穴３７、外輪側第２軌道面３８、外輪側第２環状溝３９の順に形成されている。外輪３１の外周は、基本的に軸方向に同一径を有するが、外輪側第１環状溝３５に対応する軸方向範囲に亘って環状のぬすみ３３が形成されている。

回転軸６０は、大径の大径部６１と、小径の小径部６２とからなっている。大径部６１６１に、内輪側第１軌道面６３と内輪側第２軌道面６４が互いに軸方向に離間して形成されている。

外輪側第１環状溝３５に第１シール装置４０の外縁が圧入嵌合され、第１シール装置４０の内縁が大径部６１に摺動可能に摺接している。外輪側第２環状溝３７に第２シール装置４５の外縁が圧入嵌合され、第２シール装置４５の内縁が大径部６１に摺動可能に摺接している。外輪側第１軌道面３６および内輪側第１軌道面６３上を円筒ころ４１が転動し、外輪側第２軌道面３８および内輪側第２軌道面６４上を玉４３が転動する。第１保持器４２によって複数の円筒ころ４１が円周方向に間隔を空けて回転可能に保持される。第２保持器４４によって複数の玉４３が円周方向に間隔を空けて回転可能に保持される。こうして、外輪３１に円筒ころ４１および玉４３を介して回転軸６０が回転可能に軸承される。

転がり軸受３０は、ポンプハウジング１５の嵌合穴１６に圧入嵌合されることによってポンプハウジング１５に固定されるようになっている。

ポンプハウジング１５の内周には、嵌合穴１６、中間穴１８、小径穴１９が順に形成され、嵌合穴１６および中間穴１８間に段部１７が形成されている。嵌合穴１６には、外輪３１の端面が段部１７に当接する位置まで外輪３１が圧入嵌合される。ポンプハウジング１５は、嵌合穴１６の外径側に円筒形状の円筒部を有する。円筒部は、中間穴１８側に向かって肉厚が増大する。

小径穴１９にメカニカルシール９０の一方が嵌合固定され、小径部６２にメカニカルシール９０の他方が嵌合固定されている。メカニカルシール９０の圧縮ばねの力が掛かった状態で、メカニカルシール９０の一方を、メカニカルシール９０の他方に対して摺接させることによって摺接部分のシール機能が得られるようになっている。

プーリ装置５０は、連結部材５１、プーリ本体５２、取付部材５３からなる。取付部材５３は大径部６１に圧入嵌合され、連結部材５１は大径部６１に嵌合されている。プーリ本体５２は取付部材５３に嵌合され、プーリ本体５２は連結部材５１および取付部材５３によって挟持され、連結部材５１およびプーリ本体５２を介して取付部材５３に連結ボルト５４が螺合される。こうして、プーリ本体５２は、連結部材５１および取付部材５３を介して回転軸６０に取付けられる。

ファン装置７０は、連結部材５１の一端に嵌合された玉軸受７１、玉軸受７１に嵌合された第１ケーシング７２、第１ケーシング７２にボルトを介して固定された第２ケーシング７３、連結部材５１の一端に固定された伝達部材７４、第２ケーシング７３にボルトを介して固定された図略のファン本体、渦巻き状のバイメタル７５、板状の弁７６からなっている。

伝達部材７４および第１ケーシング７２の互いに向かい合う面に、それぞれ環状突起が径方向に複数形成され、伝達部材７４の環状突起および第１ケーシング７２の環状突起間に粘性空間８０が形成され、この粘性空間８０に粘性流体が充填されている。粘性流体継手８４は、伝達部材７４、第１ケーシング７２、粘性流体からなる。粘性流体継手８４は、連結部材５１の回転を伝達部材７４を介して第１ケーシング７２に伝える役目を有する。

渦巻き状のバイメタル７５の外端は第２ケーシング７３に連結され、内端は軸部に連結されている。軸部は第２ケーシング７３に回転可能に軸承され、軸部は弁７６に連結されている。バイメタル７５の動きは、軸部および弁７６の回転運動となり、弁７６によって粘性空間８０に供給される粘性流体の流量を制御する。

第２ケーシング７３および伝達部材７４の間に粘性流体を貯留する貯留空間８１が形成されている。第２ケーシング７３に、貯留空間８１および粘性空間８０を互い連通する供給通路８３が形成されている。第２ケーシング７３に供給通路８３の入口でポンプ突起８２が形成され、ポンプ突起８２によって粘性空間８０の粘性流体が供給通路８３を介して貯留空間８１へ圧送されるようになっている。

弁７６によって、貯留空間８１から粘性空間８０へ通じる通路が「開」の場合、粘性流体継手８４によって連結部材５１の回転を伝達部材７４を介して第１ケーシング７２に伝えられる。逆に弁７６によって、貯留空間８１から粘性空間８０へ通じる通路が「閉」の場合、粘性流体継手８４によって連結部材５１の回転を伝達部材７４を介して第１ケーシング７２に伝えられない。

次に上述した構成にもとづいて、外輪３１の加工について説明する。

外輪３１は、鍛造によっておおまかな形状に加工される。このときに、ぬすみ３３も同時に形成される。続いて外輪３１の内周および外周に、研削加工が施される。さらに外輪側第１軌道面３６および外輪側第２軌道面３８に、仕上げ研削加工が施される。外輪側第１軌道面３６に、外輪３１の軸線と平行に研削加工が施されるため、加工が簡単となる。ぬすみ３３は鍛造時に同時に形成されるので、加工工数が大幅に増えることはない。

続いてポンプハウジング１５の加工について説明する。

ポンプハウジング１５は、鋳造によって大まかな形状に加工される。嵌合穴１６、中間穴１８、小径穴１９、段部１７は、切削によって所定の寸法になるように加工される。

続いてポンプハウジング１５への転がり軸受３０の取付けについて説明する。

嵌合穴１６に外輪３１を締め代を持って圧入嵌合する。すなわち、嵌合穴１６に外輪３１を締り嵌めにて固定する。圧入プレス機を使って、嵌合穴１６に外輪３１を圧入する。このとき外輪３１は、円筒ころ４１および玉４３を介して回転軸６０と一体化した状態で、外輪３１の端面が段部１７に当接する位置まで嵌合穴１６に圧入される。

外輪３１の圧入によって、嵌合穴１６ａは、ぬすみ３３と対応しない部分において、開口部に向けて径が拡大するテーパ状となり、ぬすみ３３と対応する部分において、径同一のストレートとなる。外輪３１の圧入によって、外輪３１の中間穴３７に対応する部分に圧縮荷重が作用する。従って、中間穴３７ａは開口部に向けて径が拡大するテーパ状となる。外輪３１の圧入によって、外輪３１の外輪用第１軌道面４１に対応する部分にはぬすみ３３のお陰で圧縮荷重が作用しない。従って、嵌合穴１６に外輪３１を圧入した後も、外輪用第１軌道面３６ａは外輪３１の軸線に対し平行な面を有する。回転軸６０を回転させ、円筒ころ４１を自転させながら回転軸６０回りに公転させても、円筒ころ４１の位置が軸方向にずれる恐れがない。嵌合穴１６ａ、中間穴３７ａおよび外輪用第１軌道面３６ａは、分かりやすいように誇張して描かれている。

次に上述した構成にもとづいて、動作について説明する。

プーリ本体５２には図略のベルトが掛けられ、自動車エンジンのクランクシャフトの回転がプーリ本体５２に伝えられる。プーリ本体５２の回転は、回転軸６０を介してインペラ２０に伝えられ、冷却された水を吸入通路１３から吸引し、ポンプ室１２を経て吐出通路１４から圧送する。シリンダブロック１１の各部を冷却する。

プーリ本体５２の回転は、伝達部材７４、粘性流体、第１ケーシング７２を介して図略のファン本体に伝えられ、自動車エンジンを空冷で冷却する。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、転がり軸受３０の回転軸６０の一方に水ポンプ装置１０が設けられ、他方にプーリ装置５０を介してファン装置７０が設けられた例について述べた。他の実施形態として、転がり軸受３０の回転軸６０の両側に滑車を設け、一方の滑車の回転を他方の滑車に伝えるようにしても良い。

上述した実施形態は、嵌合穴１６に外輪３１を締め代を持って圧入嵌合する例について述べた。他の実施形態として、嵌合穴１６に外輪３１を焼き嵌めによって固定しても良い。さらに他の実施形態として、嵌合穴１６に外輪３１を冷し嵌めによって固定しても良い。

１５：ポンプハウジング（ハウジング）、１６：嵌合穴、３１：外輪、３３：ぬすみ、３６：外輪側第１軌道面、３８：外輪側第２軌道面、４１：第１転動体（円筒ころ）、４３：第２転動体（玉）、６０：回転軸、６３：内輪側第１軌道面、６４：内輪側第２軌道面

Claims

内周に外輪側第１軌道面および外輪側第２軌道面を軸方向に離間して形成した外輪と、
外周に内輪側第１軌道面および内輪側第２軌道面を軸方向に離間して形成した回転軸と、
前記外輪側第１軌道面および前記内輪側第１軌道面を転動する第１転動体と、
前記外輪側第２軌道面および前記内輪側第２軌道面を転動する第２転動体とからなり、
前記外輪側第１軌道面および前記内輪側第１軌道面は、回転軸の回転軸線と平行な面を持ち、前記第１転動体は、円筒ころであり、
ハウジングの円筒部の嵌合穴に前記外輪を締り嵌めにて固定する転がり軸受装置において、
前記外輪の外周に、前記外輪側第１軌道面と対応する軸方向範囲に亘って、環状のぬすみを形成したことを特徴とする転がり軸受装置。