JP6295699B2 - 軸受装置及び軸受装置の製造方法 - Google Patents

軸受装置及び軸受装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、軸受装置及び軸受装置の製造方法に関し、例えば、トランスミッション、デファレンシャル、トランスファー等の動力伝達装置におけるギヤなどの回転支持部に用いられる軸受装置及び軸受装置の製造方法に関する。
従来この種の軸受装置としては、例えば、図８に示すように、内輪１と外輪２との間に複数の転動体３が配設された転がり軸受４と、該転がり軸受４の外輪２の軸方向端面に当接して転がり軸受４をハウジングＨに固定する固定プレート５と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、自動車の小型化と共にトランスミッションの小型化が要請されており、このような要請に応える軸受装置として、特許文献２の軸受装置が知られている。特許文献２では、図９に示すように、転がり軸受４の外輪２の外周面の軸方向端部に小径段部７を設け、該小径段部７に固定プレート５の円形穴部１０を嵌合固定したものが知られている。
この軸受装置では、外輪２の小径段部７に固定プレート５を外挿した後、固定プレート５の円形穴部１０の周縁部分の肉を潰し加工により径方向内側に突出させ、係止突起部６を形成し、小径段部７に形成された係止溝８に係止させている。
この軸受装置によれば、外輪２の軸方向端面に固定プレート５を当接させる場合（図８）に比べて軸方向の寸法を短くすることができ、トランスミッションの小型化を図ることができる。
また、従来のプレス成形方法として、例えば、図１０に示すように、電刷子成形体１０１の摺動面１０２を突起化する代わりに、該摺動面１０２を整流子面に略外接するよう凹面状にすることが知られている。（例えば、特許文献３参照）
特開２００４−０２８１２３号公報 独国特許出願公開１０２００４０３１８３０号明細書 特開２００３−１００４１１号公報
ところで、抜け止め用の係止突起部には、固定プレートと外輪との相対回転を許容しつつ、安定した組み付け状態を維持することが求められる。
抜け止め用の係止突起部は、固定プレートと外輪の間で径方向・軸方向それぞれにクリアランスをもっているため、軸方向に分離する分には抜け止めとして機能していても、固定プレートが外輪に対して傾けば外れてしまうおそれがある。
当然、係止突起部の出っ張り量が大きければ、その分、抜けにくくなるが、大き過ぎると、外輪の小径段部の外径面と干渉し、相対回転が阻害されてしまう。したがって、実際、小径段部の外径面との干渉を避けつつ、小径段部の係止溝に収まるような出っ張り量に調整せねばならず、相手側の形状（ここでいう軸受外輪の小径段部の形状）によって限られた範囲に収まる。そのため、軸方向に引っ張った際の抜け止めを考慮して出っ張り量を設定した係止突起部の場合、外輪と固定プレートの間が大きく傾いてしまう又は大きく偏心すると、少しの外力（人が取り扱う際の力や運送時の振動など）によっても抜けてしまうおそれがある。
そもそも、係止突起部の数をもっと増やせば、傾きや抜けを抑制する効果が得られるが、固定プレートの形状はトランスミッション内の部品を避けて設けられるため、必ずしも係止突起部の数を多く設けられるほどの十分なスペースがあるプレート形状にできるとは限らない。例えば、４つの係止突起部を設けたくても、スペース上３つしか係止突起部が打てないというケースも想定される。また、製造面では、プレス機の能力上、これ以上の係止突起部の数ができない、また、金型費のコストダウンという観点でも係止突起部の数は少ないほうが良い。
特許文献２の軸受装置では、抜け止め用の係止突起部をプレス成形する技術を開示しているが、係止突起部の具体的な先端形状については言及されていない。
本発明は、上記の課題を鑑み、その目的は、潰し加工を採用しながらも、外輪と固定プレートとが偏心した状態又は傾いた状態でも、固定プレートと外輪が外れてしまうのを防ぐことができる係止突起部の先端形状を実現し、外輪と固定プレートの干渉を避け非分離構造ながら相対回転可能な軸受装置及び軸受装置の製造方法を提供するものである。
上記目的は以下の構成により達成される。
（１） 内輪と外輪との間に複数の転動体が配設された転がり軸受と、該転がり軸受をハウジングに固定すべく、前記転がり軸受の前記外輪の外周面に嵌合される円形穴部を有する固定プレートと、を備え、
前記外輪の軸方向の端部外周部には、前記固定プレートが嵌合される小径段部が設けられるとともに、該小径段部の外周面に円周方向に延びる係止溝が形成され、
前記固定プレートの円形穴部の内周部には、少なくとも３箇所の切り欠き部が設けられるとともに、該各切り欠き部には、径方向内側に向かって略ストレートにそれぞれ突出し、前記係止溝に係止される係止突起部が一体に形成され、
前記係止突起部の内径側先端部は、凹形状に形成され、
該内径側先端部の少なくとも周方向両端は、前記外輪と前記固定プレートが偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、前記係止溝と重なることを特徴とする軸受装置。
（２） 前記係止突起部の前記内径側先端部は、円弧状に形成され、
該内径側先端部の曲率半径は、前記外輪の小径段部の外周面の曲率半径以下であることを特徴とする（１）に記載の軸受装置。
（３） 前記係止突起部の前記内径側先端部は、前記円形穴部と同心の円弧状に形成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の軸受装置。
（４） 前記係止突起部は、前記固定プレートの円形穴部の開口縁部のうち、前記各切り欠き部の縁部を、パンチで軸方向から潰し加工することにより、径方向内側に突出させることで形成され、
前記パンチによって潰し加工される前記各切り欠き部の縁部の内壁面は、凹形状に形成されることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の軸受装置。
（５） 内輪と外輪との間に複数の転動体が配設された転がり軸受と、該転がり軸受をハウジングに固定すべく、前記転がり軸受の前記外輪の外周面に嵌合される円形穴部を有する固定プレートと、を備え、
前記外輪の軸方向の端部外周部には、前記固定プレートが嵌合される小径段部が設けられるとともに、該小径段部の外周面に円周方向に延びる係止溝が形成され、
前記固定プレートの円形穴部の内周部には、少なくとも３箇所の切り欠き部が設けられるとともに、該各切り欠き部には、径方向内側にそれぞれ突出し、前記係止溝に係止される係止突起部が形成される軸受装置を製造する方法であって、
前記外輪の前記小径段部に前記固定プレートを外挿した後、前記固定プレートの円形穴部の開口縁部のうち、前記各切り欠き部の縁部を、パンチで軸方向から潰し加工することにより、径方向内側に向かって略ストレートに突出する係止突起部が一体に形成され、
前記係止突起部の内径側先端部は、凹形状に形成され、
該内径側先端部の少なくとも周方向両端は、前記外輪と前記固定プレートが偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、前記係止溝と重なることを特徴とする軸受装置の製造方法。
（６） 前記パンチによって潰し加工された前記各切り欠き部の縁部の内壁面は、凹形状に形成されることを特徴とする（５）に記載の軸受装置の製造方法。
本発明の軸受装置及び軸受装置の製造方法によれば、外輪の小径段部に形成された係止溝に係止される固定プレートの係止突起部は、径方向内側に向かって略ストレートに突出するように固定プレートの切り欠き部にそれぞれ一体に形成され、その内径側先端部が凹形状に形成され、該内径側先端部の少なくとも周方向両端は、外輪と固定プレートが偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、係止溝と重なる。これにより、外輪と固定プレートとが偏心したり傾いた場合でも、固定プレートの係止突起部と外輪の係止溝とのかかり代が確保され、固定プレートと外輪とが外れてしまうのを防ぐことができ、安定した組み付け状態を維持することができる。
（ａ）は、本発明に係る軸受装置の第１実施形態を説明するための背面側斜視図、（ｂ）は、（ａ）の正面側から見た斜視図、（ｃ）は、（ａ）の軸受装置から軸受を取り除いた状態を示す固定プレートの斜視図である。 （ａ）は、図１（ａ）及び図１（ｂ）の軸受装置の背面図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＩＩ部拡大図のである。 （ａ）は、本発明に係る軸受装置の第１実施形態の固定プレートの背面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ部拡大図である。 本発明に係る軸受装置の固定プレートの係止突起部と外輪の小径段部に設けられた係止溝とのかかり状態のパターンの一例を説明するための係止突起部周辺の要部拡大図である。 本発明に係る軸受装置の係止突起部の形状のパターンの他の例を説明するための係止突起部周辺の要部拡大図である。 （ａ）は、本発明に係る軸受装置の第２実施形態の固定プレートの背面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ部拡大図である。 （ａ）は、本発明に係る軸受装置の第３実施形態の固定プレートの背面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ部拡大図である。 従来の軸受装置を説明するための要部断面図である。 従来の他の軸受装置を説明するための要部断面図である。 （ａ）は、従来の電刷子成形体の摺動面を凹面状にプレス成形することを説明するための電刷子成形体の側面図、（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
以下、本発明の軸受装置及び係止突起部の各実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る軸受装置の背面側斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の正面側から見た斜視図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の軸受装置から軸受を取り除いた状態を示す固定プレートの斜視図であり、図２（ａ）は、図１（ａ）を正面から見た状態の軸受装置の背面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩ部拡大図であり、図３（ａ）は、図１（ｃ）を正面から見た状態の固定プレートの背面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ部拡大図である。
この第１実施形態の軸受装置９は、例えば、トランスミッションにおけるギヤなどの回転支持部に用いられる軸受装置として使用される。軸受装置９は、従来構造の図８及び図９も参照して、内輪１と外輪２との間に複数の転動体３が配設された転がり軸受４と、該転がり軸受４をハウジングＨに固定すべく、転がり軸受４の外輪２の外周面に嵌合される円形穴部を有する固定プレート５と、を備える。なお、本発明は、固定プレート５の係止突起部６の構成が従来構造と主に異なるため、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）においては内輪及び転動体を不図示とし、以下の説明では、固定プレート５と、該固定プレート５が取り付けられる転がり軸受４の外輪２とを中心に説明する。
図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、外輪２の軸方向の端部外周部には、固定プレート５が嵌合される小径段部７が形成されており、該小径段部７の外周面の軸方向内側寄りには、係止溝８が周方向全周に沿って形成されている。
一方、固定プレート５は、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、中央に円形穴部１０を有すると共に、外形が略三角形のフランジ状をなしており、三角形状の３つの頂点側にはボルト（不図示）の挿通穴１２が形成されている。
また、図１（ａ）、図１（ｃ）、図２及び図３に示すように、固定プレート５の円形穴部１０の内周部には、パンチスペース確保のため、略円弧状に径方向外方へ凹んだ切り欠き部１１が、円周方向に等間隔で３つ設けられている。また、各切り欠き部１１には、それぞれ、係止突起部６が径方向内側に突出し、外輪２の小径段部７の係止溝８に係止されるように形成されている。
これら係止突起部６は、外輪２の小径段部７に固定プレート５を外挿した後、各切り欠き部１１の縁部を順次または同時に、先端部が略矩形形状のパンチで潰し加工、すなわち、軸方向に押圧することで、径方向内側に突出させる。なお、パンチの小径段部７と対向する面は、外周面に合わせて湾曲して形成されてもよい。
これにより、係止突起部６は、固定プレート５を軸方向から見たときに、パンチによって潰し加工される切り欠き部の縁部の内壁面１４がストレート形状をなすように成形されると共に、内径側先端部１３が凹形状に形成される。また、全ての係止突起部６の内径側先端部１３の周方向両端１３ａは、外輪２と固定プレート５が偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、係止溝８と重なるように形成される。
具体的に、図４に示すように、外輪２と固定プレート５の間の傾きや偏心により、いずれかの係止突起部６と外輪２とのかかり代（ハッチングで示した部分）が少なくなったときでも、係止突起部６の内径側先端部１３の周方向両端１３ａが外輪２の係止溝８に係止され、小径段部７の外周面７ａよりも内径側に位置する。
また、本実施形態の場合、係止突起部６の内径側先端部１３は、円弧状に形成されており、該内径側先端部１３の曲率半径は、外輪２の小径段部７の外周面７ａの曲率半径よりも小さくなっている。
したがって、係止突起部６の数が少ない場合でも、固定プレート５と外輪２が外れてしまうのをより効果的に防ぐことができるとともに、固定プレート５が非分離且つ相対回転可能に外輪２に取り付けられる。なお、係止突起部６は、突出方向と垂直な方向にあたる突起幅が広い方が、外輪２と固定プレート５の間の傾きを抑制し、バレ止めとしてより良好に作用する。
また、図５に示すように、軸方向からみた場合の係止突起部６の内径側先端部１３の形状は、小径段部７の外周面７ａと同心で、同じ曲率半径の円弧状になる方が、係止突起部６の強度上好ましいが、係止突起部６のボリュームが十分なときは、最低限両端が引っかかっていれば良く、型精度を緩和した形で実現できる。
また、係止突起部６の内径側先端部１３の形状は、成形性や用途に合わせて調整でき、切り欠き部１１やパンチの先端形状によって、例えば、半円、楕円、Ｕ字型、Ｖ字型などが適用できる。
（第２実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る軸受装置の固定プレートの背面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩ部拡大図である。
第２実施形態では、凹形状を有するパンチを使用して潰し加工が施される。したがって、パンチによって潰し加工される切り欠き部１１の縁部の内壁面１４は、凸形状に形成される。
これにより、係止突起部６の内径側先端部１３の円周方向両端１３ａを形成する切り欠き部１１の縁部の肉が多く移動するので、潰し加工で突出させられた内径側先端部１３はより凹形状になりやすく、円周方向両端をより内径側に張り出させたいときに適している。
なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る軸受装置の固定プレートの背面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩ部拡大図である。
第３実施形態では、凸形状を有するパンチを使用して潰し加工が施される。したがって、パンチによって潰し加工される前記切り欠き部１１の縁部の内壁面１４は、凹形状に形成される。
これにより、係止突起部６の内径側先端部１３は、その円周方向両端１３ａをあまり張り出させずに、切り欠き部１１の曲率半径に略同じ曲率半径の凹形状となり、即ち、係止溝８の外周面の形状と近い形状とすることができる。
なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。
なお、本発明の内輪、外輪、転動体、軸受、固定プレート、係止溝、係止突起部、小径段部等の構成は、上記実施形態に例示したものに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適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、固定プレート５の内周部に３箇所の係止突起部６及び切り欠き部１１を形成した場合を例示したが、これに限定されず、固定プレート５の内周部に４箇所以上の係止突起部６及び切り欠き部１１を形成してもよい。
また、上記実施形態では、小径段部７の外周面の周方向に全周に係止溝８を形成した場合を例示したが、これに限定されず、例えば、小径段部７の外周面の複数箇所に周方向に延びる係止溝を形成するようにしてもよい。
１ 内輪
２ 外輪
３ 転動体
４ 転がり軸受
５ 固定プレート
６ 係止突起部
７ 小径段部
８ 係止溝
９ 軸受装置
１０ 円形穴部
１１ 切り欠き部
１２ 挿通穴
１３ 内径側先端部
１４ 内壁面

Claims (6)

  1. 内輪と外輪との間に複数の転動体が配設された転がり軸受と、該転がり軸受をハウジングに固定すべく、前記転がり軸受の前記外輪の外周面に嵌合される円形穴部を有する固定プレートと、を備え、
    前記外輪の軸方向の端部外周部には、前記固定プレートが嵌合される小径段部が設けられるとともに、該小径段部の外周面に円周方向に延びる係止溝が形成され、
    前記固定プレートの円形穴部の内周部には、少なくとも３箇所の切り欠き部が設けられるとともに、該各切り欠き部には、径方向内側に向かって略ストレートにそれぞれ突出し、前記係止溝に係止される係止突起部が一体に形成され、
    前記係止突起部の内径側先端部は、凹形状に形成され、
    該内径側先端部の少なくとも周方向両端は、前記外輪と前記固定プレートが偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、前記係止溝と重なることを特徴とする軸受装置。
  2. 前記係止突起部の前記内径側先端部は、円弧状に形成され、
    該内径側先端部の曲率半径は、前記外輪の小径段部の外周面の曲率半径以下であることを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
  3. 前記係止突起部の前記内径側先端部は、前記円形穴部と同心の円弧状に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の軸受装置。
  4. 前記係止突起部は、前記固定プレートの円形穴部の開口縁部のうち、前記各切り欠き部の縁部を、パンチで軸方向から潰し加工することにより、径方向内側に突出させることで形成され、
    前記パンチによって潰し加工される前記各切り欠き部の縁部の内壁面は、凹形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の軸受装置。
  5. 内輪と外輪との間に複数の転動体が配設された転がり軸受と、該転がり軸受をハウジングに固定すべく、前記転がり軸受の前記外輪の外周面に嵌合される円形穴部を有する固定プレートと、を備え、
    前記外輪の軸方向の端部外周部には、前記固定プレートが嵌合される小径段部が設けられるとともに、該小径段部の外周面に円周方向に延びる係止溝が形成され、
    前記固定プレートの円形穴部の内周部には、少なくとも３箇所の切り欠き部が設けられるとともに、該各切り欠き部には、径方向内側にそれぞれ突出し、前記係止溝に係止される係止突起部が形成される軸受装置を製造する方法であって、
    前記外輪の前記小径段部に前記固定プレートを外挿した後、前記固定プレートの円形穴部の開口縁部のうち、前記各切り欠き部の縁部を、パンチで軸方向から潰し加工することにより、径方向内側に向かって略ストレートに突出する係止突起部が一体に形成され、
    前記係止突起部の内径側先端部は、凹形状に形成され、
    該内径側先端部の少なくとも周方向両端は、前記外輪と前記固定プレートが偏心状態又は傾いた状態にあっても、軸方向から見て、前記係止溝と重なることを特徴とする軸受装置の製造方法。
  6. 前記パンチによって潰し加工された前記各切り欠き部の縁部の内壁面は、凹形状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の軸受装置の製造方法。
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