JP4254702B2

JP4254702B2 - ベアリング、ベアリング機構、およびプランジヤポンプ

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Publication number: JP4254702B2
Application number: JP2004351227A
Authority: JP
Inventors: 雅邦鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: DE102005057751A1; US7380990B2; DE102005057751B4; US20060120646A1; CN100432427C; CN1782392A; JP2006161598A

Description

本発明は、信頼性を向上させたベアリング、ベアリング機構、およびプランジヤポンプに関する。

従来、モータにより回転駆動される偏心カムと、偏心カムの外周上に配設され、偏心カムに保持されたベアリングと、偏心カムに当接して往復動する一対のプランジヤと、を備えるプランジヤポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−９３９６４号公報

しかしながら、上記従来のプランジヤポンプのベアリング機構においては、偏心カムの遠心力により、ベアリングの油液がアウタレース側へ飛ばされ、インナレース側に負圧が生じる。この負圧により油液中に溶け込んだ空気が気泡化して現れ、温度上昇等により体積膨張する。これにより、ベアリングに適切な厚さの油膜が形成されず、ベアリングが過熱状態となり、耐久性の低下につながるおそれがある。さらに、上記従来のプランジヤポンプが制御ブレーキ装置に搭載された場合、制御ブレーキ装置の作動流体に気泡化した油液が混入して、制御ブレーキ装置が動作不良を起こすおそれがある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ベアリング、ベアリング機構、およびプランジヤポンプの信頼性を向上させることを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、シャフトの外周に設けられ、油液中を回転するベアリングであって、上記ベアリングの保持器に設けられ、回転状態の上記ベアリングの油液を上記回転の軸方向または中心方向へ導くガイド手段を備えることを特徴とするベアリングである。

この一態様によれば、上記ガイド手段は上記ベアリングの保持器に設けられ、回転状態の上記ベアリングの油液を回転の軸方向または中心方向へ導く。これにより、回転状態の上記ベアリングの遠心力によって、油液が上記ベアリングの外径側に寄るのを抑制できる。したがって、上記ベアリングの油液が外径側に寄ることによって生じる内径側の負圧を低減することができる。負圧を低減することにより、油液中に生じる気泡の発生を抑制し、上記ベアリングの油膜厚さの減少を抑制して、上記ベアリングの過熱、焼付き等を防止できる。すなわち、上記ベアリングの耐久性が向上し、上記ベアリングの信頼性を向上させることができる。

なお、この一態様において、例えば、上記ガイド手段は上記油液を上記回転の軸方向または中心方向へ導くようなフィン状部であってもよい。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、ハウジング内に収容されるシャフトと、上記シャフトの外周に設けられ、油液中を回転するベアリングと、上記シャフトの外周に設けられる回転部材と、を備えるベアリング機構であって、上記ベアリングの保持器及び／又は上記回転部材に設けられ、上記シャフトの回転状態において上記油液を上記シャフトの軸方向または中心方向へ導くガイド手段を備えることを特徴とするベアリング機構である。なお、この一態様において、上記回転部材および上記ベアリングの保持器は、上記ハウジングに対して回転可能となるように配設されている。

この一態様によれば、上記ガイド手段は回転状態の上記シャフトにおいて、油液を回転の軸方向または中心方向へ導く。これにより、回転状態の上記ベアリングの遠心力によって、油液が上記ベアリングの外径側に寄るのを抑制できる。したがって、上記ベアリングの油液が外径側に寄ることによって生じる内径側の負圧を低減することができる。負圧を低減することにより、油液中に生じる気泡の発生を抑制し、上記ベアリングの油膜厚さの減少を抑制して、上記ベアリングの過熱、焼付き等を防止できる。すなわち、上記ベアリングの耐久性が向上し、ベアリング機構の信頼性を向上させることができる。

なお、この一態様において、例えば、上記回転部材はバランサであり、上記バランサには上記油液を上記ベアリング方向へ導く第１凸状部が形成されていてもよい。例えば、ベアリング近傍に負圧が生じている場合に、第１凸状部により油液をベアリング方向へ導くことにより、ベアリング近傍の負圧が低減される。これにより、油液中に気泡が発生するのを抑制することができる。

また、この一態様において、例えば上記ベアリングの保持器には、上記油液を上記シャフトの軸方向または中心方向へ導く第２凸状部が形成されていてもよい。

さらに、これら態様において、例えば上記ベアリングはボールベアリング又はニードルベアリングである。

この一態様において、上記シャフトの両端に一対のボールベアリングが配設され、上記一対のボールベアリングの間に一対のバランサが配設され、上記一対のバランサの間にニードルベアリングが配設されていてもよい。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、上記態様のベアリング機構と、上記ニードルベアリングに当接する少なくとも１つのプランジヤと、上記プランジヤが上記ニードルベアリングの偏心により往復動し、上記往復動により吸入通路から上記油液を吸い込み、吐出通路へ吐出するポンプ室と、を備えることを特徴とするプランジヤポンプである。

この一態様によれば、例えば、プランジヤポンプがＡＢＳ装置等の制御ブレーキ装置に搭載された場合に、上記ベアリング機構を介して、制御ブレーキ装置の作動流体へ混入してくる油液において、気泡の発生を抑制することができる。これにより、作動流体に発生する気泡を抑制することができることから、制御ブレーキ装置の作動安定性を向上させ、制御ブレーキ装置の信頼性を向上させることができる。

なお、これら態様において、上記油液中を回転するベアリングとは、例えば、上記ベアリングの一部が油液中を回転する場合も含むものとする。

本発明によれば、ベアリング、ベアリング機構、およびプランジヤポンプの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、プランジヤポンプ、ＡＢＳ（Ａｎｔｉ−ｌｏｃｋＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）装置、ＥＣＢ（電子制御ブレーキシステム）の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係るプランジヤポンプを示す断面図である。

本実施例に係るプランジヤポンプ１は、第１ハウジング３内に収容され、モータ等から延在する駆動軸に連結駆動されるシャフト５を備える。シャフト５の両端部は、第１ボールベアリング７および第２ボールベアリング９により回転自在に支持されている。また、第１ボールベアリング７と第２ボールベアリング９との間には、一対の円環状の第１バランサ１１および第２バランサ１３がシャフト５の外周上に配設されている。第１バランサ１１および第２バランサ１３はシャフト５の偏心により生じるアンバランスを打ち消すカウンタウエイトとしての機能を有する。なお、一対の円環状のバランサ１１、１３がシャフト５の外周上に配設されているが、配設されるバランサ１１、１３の数は任意でよい。

第１バランサ１１と第２バランサ１３との間で、シャフト５の外周上にはニードルベアリング１５がシャフト５に対して偏心した状態で配設されている。さらに、ニードルベアリング１５の外周上には、プランジヤ３０が当接している。なお、シャフト５の外周上にはニードルベアリング１５が配設されているが、ボールベアリングが配設されていてもよい。また、ニードルベアリング１５の外周上には、１つのプランジヤ３０が当接しているが、複数のプランジヤ３０が当接していてもよい。

プランジヤ３０は偏心したニードルベアリング１５が回転することにより、シャフト５の径方向に往復動する。上述したように本実施例に係るベアリング機構１７は、例えば偏心カム機構としての機能を有している。

プランジヤ３０は、第２ハウジング３２に摺動可能に嵌合している。また、第３ハウジング３４は一端が固定され、第２ハウジング３２との間にボール３６を介装して第１吐出弁３８を形成する。

プランジヤ３０と第２ハウジング３２との間には、ポンプ室４０が形成されており、ポンプ室４０にはスプリング４２、４４と、吸込弁４６を形成するボール４８とが配設されている。プランジヤ３０はスプリング４２によりニードルベアリング１５に向かって付勢されている。したがって、シャフト５およびニードルベアリング１５がモータにより回転されると、プランジヤ３０はスプリング４２の付勢力によりニードルベアリング１５の偏心に追従して往復動する。ポンプ室４０は、リザーバタンク等の圧力源と連通する吸込通路５０とポンプ室４０で加圧された油液（作動流体）が吐出される吐出通路５２と連通している。

ボール３６は、スプリング５４により弁座５６に向かって付勢されて着座しており、ボール４８はスプリング４４により弁座５８に向かって付勢されて着座している。また、プランジヤ３０が図示下方に摺動することによりポンプ室４０の容積が増大することに伴って、ポンプ室４０内に発生する負圧により、ボール４８がスプリング４４の付勢力に抗して弁座５８から離れ、吸込通路５０からポンプ室４０に油液が供給される。このとき、吸入通路５０を介して、第１ハウジング３内の油液がポンプ室４０内に吸入される。更に、プランジヤ３０が図示上方に摺動することにより、ポンプ室４０内に供給された油液が加圧され、その液圧によりスプリング５４の付勢力に抗して、ボール３６を弁座５６から離脱させ、ポンプ室４０内の加圧された油液が吐出通路５２に吐出される。すなわち、第１ハウジング３内の油液は、吸入通路５０およびポンプ室４０を介して、吐出通路５２から作動流体として吐出される。

例えば、プランジヤポンプ１がＡＢＳ、ＥＣＢ等の制御ブレーキ装置に搭載された場合、プランジヤポンプ１の吐出通路５２から吐出された油液は、作動流体として制御ブレーキ装置等を駆動する。

次に各ベアリング７、９、１５およびバランサ１１、１３について説明する。

第１ボールベアリング７および第２ボールベアリング９は、シャフト５の外周上に設けされ、シャフト５と共に回転するインナレースと、インナレースの外周側に位置し、第１ハウジング３に支持固定されるアウタレースとを有している。インナレースとアウタレースとの間には、円周方向に沿って複数のボール７ａ、９ａがボール保持器７ｂ、９ｂにより回転自在に保持されている。

図２（ａ）は第１ボールベアリング７のボール保持器７ｂを示す図であり、図２（ｂ）は第２ボールベアリング９のボール保持器９ｂを示す図である。

図２（ａ）および（ｂ）に示す如く、ボール保持器７ｂ、９ｂはシャフト５の軸方向に開口し、ボール７ａ、９ａを挟持する挟持部と、外周面７ｄ、９ｄおよび内周面７ｅ、９ｅに円周方向に沿って複数のフィン状部７ｃ、９ｃが形成されている。また、ボール保持器７ｂ、９ｂは、その開口がニードルベアリング１５の方向に向くように配置されているが、ニードルベアリング１５反対方向（シャフト５端部方向）に向いていてもよい。ボール保持器７ｂ、９ｂの開口がニードルベアリング１５方向に向けて配置されている場合の方が、シャフト５端部方向に向けて配置されている場合より、油液がシャフト５端部方向へ流動する際の流動抵抗が小さくなる。したがって、油液がシャフト５両端部（第１ボールベアリング７の左端部７ｇおよび第２ボールベアリング９の右端部９ｇ）に効率良く供給される。すなわち、後述するようにシャフト５両端部に生じる負圧をより効果的に低減することができる。さらに、ボール保持器７ｂ、９ｂにおいて、シャフト５軸方向に貫通する貫通孔を複数形成してもよい。これにより、油液がシャフト５端部方向へ流動する際の流動抵抗をさらに低減することができる。

なお、複数のフィン状部７ｃ、９ｃはボール保持器７ｂ、９ｂの外周面７ｄ、９ｄおよび内周面７ｅ、９ｅに形成されているがボール保持器７ｂ、９ｂの端面７ｆ、９ｆ、又は／及び側面７ｇ、９ｇに形成されていてもよい。すなわち、フィン状部７ｃ、９ｃはボール７ａ、９ａの回転を妨げない位置であれば、いずれの位置に形成されていてもよい。また、第１ボールベアリング７のフィン状部７ｃの形状は、ボール保持器７ｂの回転により、第１ボールベアリング７の油液がシャフト５の軸方向かつシャフト端部方向（ニードルベアリング１５の反対方向）にガイドされる形状であれば、あらゆる形状が適用可能である。また、第２ボールベアリング９のフィン状部９ｃの形状は、ボール保持器９ｂの回転により、第２ボールベアリング９の油液がシャフト５の軸方向かつシャフト５端部方向（ニードルベアリング１５の反対方向）にガイドされるような形状であれば、あらゆる形状が適用可能である。なお、ボール保持器７ｂ、９ｂに形成されるフィン状部７ｃ、９ｃの数は任意でよい。

図３（ａ）はニードルベアリング１５のローラ保持器１５ａを示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すローラ保持器１５ａのＸ部分の部分拡大図である。

ニードルベアリング１５は、図３（ａ）および（ｂ）に示す如く、円周方向に沿って複数のローラ収容孔１５ｂが穿設された円筒状のローラ保持器１５ａを有している。このローラ収容孔１５ｂには、ニードルローラが内周面および外周面から突出した状態で夫々保持され、かつ回動可能に収容されている。また、ニードルローラの外周面上の突出量は内周面上の突出量よりも大きくなるように構成されている（内径案内）。

ローラ保持器１５ａの外周面の両端部には、シャフト５の軸方向に対し傾斜して直線状に延びる凸状部１５ｃが、円周方向に沿って複数形成されている。ローラ保持器１５ａの左側端部の凸状部１５ｃは、回転軸に対して時計方向に傾斜しており、右側端部の凸状部１５ｃは回転軸に対して反時計方向に傾斜している。なお、ローラ保持器１５ａの外周面の両端部には、図３（ｂ）に示す如く、三角状の凸状部１５ｃが形成されているが、あらゆる形状の凸状部１５ｃが適用可能である。さらに、凸状部１５ｃはローラ収容孔１５ｂとローラ収容孔１５ｂとの間に形成されていてもよい。すなわち、ローラ保持器１５ａが回転した状態で外周面上の油液を、ローラ保持器１５ａの内方（内周側）に押し込むような形状であれば、あらゆる形状が適用可能である。例えば、凸状部１５ｃの形状はフィン形状等の流線形でもよいし、板状でもよい。

なお、ニードルローラの外周面上の突出量は、内周面上の突出量よりも大きくなるように構成されている（内径案内）が、ニードルローラの内周面上の突出量は、外周面上の突出量よりも大きくなるように構成されていてもよい（外径案内）。この場合、凸状部１５ｃはローラ保持器１５ａの内周面の両端部に形成される。このとき、凸状部１５ｃの形状はニードルベアリング１５の内周面の油液を軸方向かつ内側に押し込むように形成される。さらに、ニードルローラの外周面上の突出量と内周面上の突出量とが略同一となるように構成されていてもよい（コロ案内）。この場合、凸状部１５ｃはローラ保持器１５ａの内周面の両端部および外周面の両端部に形成されていてもよい。

図４は第１バランサ１１および第２バランサ１３を示す図である。

第１バランサ１１および第２バランサ１３には、一対のフィン状部１１ａ、１３ａが夫々形成されている。第１バランサ１１および第２バランサ１３のフィン状部１１ａ、１３ａは、バランサウエイトの両端部において、シャフト５軸方向に油液を送るような曲面で構成されている。例えば、第１バランサ１１および第２バランサ１３のフィン状部１１ａ、１３ａは、バランサウエイトの両端部が傾斜するように形成されていてもよい。なお、第１バランサ１１のフィン状部１１ａの形状は、第１バランサ１１が回転したときに、油液を第１ボールベアリング７の方向にガイドするように形成されていれば、あらゆる形状が適用可能である。また、第２バランサ１３のフィン状部１３ａの形状は、第２バランサ１３が回転したときに、油液が第２ボールベアリング９の方向にガイドされるように形成されていれば、あらゆる形状が適用可能である。さらに、フィン状部１１ａ、１３ａは第１バランサ１１および第２バランサ１３において、任意の位置に形成可能である。

次に、ベアリング７，９、１５において生じる負圧の低減方法について説明する。

図５はベアリング機構１７の部分断面図であり、油液の流動方向を示す図である。

モータ等によりシャフト５が回転すると、プランジヤ３０が往復動して、吸入通路５０を介して、第１ハウジング３内の油液が流出する（Ｐ１）。油液がシャフト５から流出すると（Ｐ１）、第１ハウジング３内のシャフト５において負圧が生じる。さらに、シャフト５が回転すると、油液が遠心力によりシャフト５外方に飛ばされ、シャフト５外周上（ベアリング内径側）に負圧が発生する。これら負圧の吸引作用によって、給油口より第１ハウジング３内のシャフト５に油液が供給される（Ｐ２）。シャフト５に吸入された油液の一部は、第１バランサ１１のフィン状部１１ａにより第１ボールベアリング７方向に送出（ガイド）される（Ｐ３）。さらに、フィン状部１１ａにより送出された油液は、第１ボールベアリング７のボール保持部７ｂのフィン状部７ｃにより、シャフト５の軸方向に送出される（Ｐ４）。同様に、第１ハウジング３内のシャフト５に供給された油液の一部は、第２バランサ１３のフィン状部１３ａにより第２ボールベアリング９方向に送出される（Ｐ５）。さらに、フィン状部１３ａにより送出された油液は、第２ボールベアリング９のボール保持部９ｂのフィン状部９ｃにより、シャフト５の軸方向に送出される（Ｐ６）。シャフト５の軸方向に送出された油液は、第１ボールベアリング７および第２ボールベアリング９のボール７ａ、９ａの略中心部分を潤滑しつつ、第１ボールベアリング７および第２ボールベアリング９の中心から内径側に生じる負圧を低減する。

なお、第１ボールベアリング７の左端部７ｇおよび第２ボールベアリング９の右端部９ｇにおいて、相対的に負圧が高くなる。上述したように、バランサ１１、１３のフィン状部１１ａ、１３ａおよびボールベアリング７、９のボール保持器７ｂ、９ｂのフィン状部７ｃ、９ｃによって、シャフト５の軸方向に油液が送出され、送出された油液は負圧が高くなる第１ボールベアリング７の左端部７ｇおよび第２ボールベアリング９の右端部９ｇに到達する。これにより、第１ボールベアリング７の左端部７ｇおよび第２ボールベアリング９の右端部９ｇの負圧を効果的に低減することができる。

また、給油口よりシャフト５に供給された油液の一部は、ニードルベアリング１５の両端部から内周側に流入する（Ｐ７）。ニードルベアリング１５内に流入した油液には、ニードルベアリング１５の外周側へ流出する方向に遠心力が作用し、流入した油液の一部がニードルベアリング１５外周側へ流出する。このとき、ローラ保持部１５ａの外周面両端に形成された凸状部１５ｃにより、流出した油液はニードルベアリング１５の内側に押し戻される。すなわち、遠心力により油液がニードルベアリング１５の内周側から外周側へ流出することによって生じるニードルベアリング１５の負圧が低減される。

以上、第１ボールベアリング７、第２ボールベアリング９、およびニードルベアリング１５において発生する負圧を低減することにより、油液中の気泡の発生を抑制できる。したがって、各ベアリング７、９、１５の油膜厚さの減少を抑制して、各ベアリング７、９１５の過熱、焼付き等を防止できる。これにより、各ベアリング７、９、１５の耐久性が向上し、ベアリング７、９、１５およびベアリング機構１７の信頼性を向上させることができる。

さらに、例えば、本実施例に係るプランジヤポンプ１がＡＢＳ、ＥＣＢ等の制御ブレーキ装置、トラクションコントロール装置等に搭載された場合、油液中の気泡の発生を抑制できることから、吸入通路５０を介して装置の作動流体中に気泡が混入するのを防止できる。したがって、ＡＢＳ、ＥＣＢおよびトラクションコントロール装置等の作動安定性が向上し、信頼性向上につながる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例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内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記一実施例において、ベアリングはボールベアリングおよびニードルベアリングにより構成されているが、アキシャルベアリング、ローラベアリング、スラストベアリング、ラジアルベアリング等のあらゆるベアリングに適用可能である。

本発明は、ＡＢＳ、ＥＣＢ等の制御ブレーキ装置およびトラクションコントロール装置において採用されるプランジヤポンプのベアリング及びベアリング機構に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係るプランジヤポンプを示す断面図である。（ａ）第１ボールベアリングのボール保持器を示す図である。（ｂ）第２ボールベアリングのボール保持器を示す図である。（ａ）ニードルベアリングのローラ保持器を示す図である。（ｂ）図３（ａ）に示すローラ保持器のＸ部分の部分拡大図である。第１バランサおよび第２バランサを示す図である。ベアリング機構の部分断面図であり、油液の流動方向を示す図である。

符号の説明

１プランジヤポンプ
３第１ハウジング
５シャフト
７第１ボールベアリング
７ａボール
７ｂボール保持器
７ｃフィン状部
９第２ボールベアリング
９ａボール
９ｂボール保持器
９ｃフィン状部
１１第１バランサ
１３第２バランサ
１３ａフィン状部
１５ニードルベアリング
１７ベアリング機構

Claims

ハウジング内に収容されるシャフトと、
該シャフトの外周に設けられ、油液中を回転するベアリングと、
該シャフトの外周に設けられる回転部材と、を備えるベアリング機構であって、
前記ベアリングの保持器及び／又は前記回転部材に設けられ、該シャフトの回転状態において前記油液を前記シャフトの軸方向または中心方向へ導くガイド手段を備えると共に、
前記回転部材はバランサであり、該バランサには前記油液を前記ベアリング方向へ導く第１凸状部が形成されている
ことを特徴とするベアリング機構。
請求項１記載のベアリング機構であって、
前記ベアリングの保持器には、前記油液を前記シャフトの軸方向または中心方向へ導く第２凸状部が形成されている
ことを特徴とするベアリング機構。
請求項１又は２記載のベアリング機構であって、
前記ベアリングは、ボールベアリング又はニードルベアリングである
ことを特徴とするベアリング機構。
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のベアリング機構であって、
前記シャフトの両端に一対のボールベアリングが配設され、該一対のボールベアリングの間に一対のバランサが配設され、該一対のバランサの間にニードルベアリングが配設されている
ことを特徴とするベアリング機構。
請求項３又は４記載のベアリング機構と、
前記ニードルベアリングに当接する少なくとも１つのプランジヤと、
該プランジヤが前記ニードルベアリングの偏心により往復動し、該往復動により吸入通路から前記油液を吸い込み、吐出通路へ吐出するポンプ室と、を備える
ことを特徴とするプランジヤポンプ。