JP6644608B2 - プレート一体型転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、ハウジングに固定されるプレート一体型の転がり軸受に関する。詳しくは、自動車用トランスミッション等に使用され、そのハウジングに固定されるプレート一体型転がり軸受に関する。

近年、自動車の小型化に伴い、エンジンやトランスミッション等の小型化要求が強まっている。このため、構成部品のコンパクト化が種々検討されており、転がり軸受のハウジングへの固定方法についても、検討が行われている。

転がり軸受のハウジングへの固定方法として、転がり軸受の外輪に段部を設け、固定プレートで、この段部とハウジングを挟み込み、固定する方法が知られている（特許文献１）。
また、ハウジングに固定されるプレートに転がり軸受を固定するため、係止環を用いる方法が知られている（特許文献２）。
さらに、ハウジングに固定するプレートの中に形成した貫通孔に転がり軸受を挿入し、プレートと転がり軸受を非貫通で金属を変形させて固定する方法が知られている（特許文献３）。

特開２００９−００８１５５号公報 特開２００９−０３０７９４号公報 ＤＥ１０２００８０２１８３２Ｂ３

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、ハウジングの小型化は可能であるが、一対のプレートを用い、ボルトにより固定するので、ハウジングへの組付性は、従来とそれほど変わらない。また、特許文献２に記載の方法は、プレートを軸受と一体とするべく、プレートと軸受外輪の間に係止環を設けることで、プレートと軸受の抜け止めを図っており、組付性が向上しているが、部品点数が増えるので、作業性に問題が生じる場合がある。さらに、特許文献３に記載の方法は、固定されているか否かの確認を行いにくい。

そこで、この発明は、固定プレートと軸受の一体化およびハウジングへの取付性を向上させ、かつ作業性を向上させることを目的とする。

この発明の要旨は、下記の［１］〜［６］に存する。
［１］転がり軸受と、この軸受をハウジングに固定するためのプレートとからなり、前記プレートは前記転がり軸受を配置するための軸受配置孔を有し、前記転がり軸受の外輪は、その外周面に、前記プレートの軸受配置孔の周縁部を配する段部を有し、前記軸受配置孔の周縁部が前記外輪の段部に配され、この周縁部の少なくとも一部と前記外輪とがかしめ結合されたプレート一体型転がり軸受。

［２］前記プレートは、その軸受配置孔の周縁部の少なくとも２箇所にかしめ手段を有し、このかしめ手段により、前記外輪とかしめ結合された［１］に記載のプレート一体型転がり軸受。
［３］前記かしめ手段は、貫通孔、及び前記軸受配置孔とこの貫通孔との間に形成されるかしめ部とからなり、前記かしめ部が前記軸受配置孔の中心方向に向かって塑性変形されることにより、前記外輪と前記プレートとがかしめ結合される［１］又は［２］に記載のプレート一体型転がり軸受。

［４］前記かしめ部は、前記プレートの前記かしめ部以外の部分より塑性変形しやすいことを特徴とする［３］に記載のプレート一体型転がり軸受。
［５］前記かしめ部の肉厚は、前記プレートの前記かしめ部以外の部分の肉厚より薄い［３］又は［４］に記載のプレート一体型転がり軸受。
［６］トランスミッションに使用される［１］乃至［５］のいずれか１項に記載のプレート一体型転がり軸受。

この発明にかかるプレート一体型転がり軸受は、プレートと転がり軸受を一体化するために係止環を使用せず、かしめにて固定するので、取付性を向上させ、かつ、部品点数削減による作業性の向上を図ることができる。
また、軸受配置孔の周縁の少なくとも２箇所にかしめ手段を設け、この少なくとも２ヵ所を同時に加締めることにより、均一に加締めることができ、片側に寄るなどの軸受への悪影響が少なくなる。
さらに、加締め工程も１工程で加締められる為、製作への影響も少ない。
さらにまた、トランスミッション、自動車用モータ、コンプレッサ等に使用することができ、これらの小型化に寄与することができる。

（ａ）この発明に用いられるプレートの例を示した正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ｂ）の部分拡大断面図 （ａ）この発明にかかるプレート一体型転がり軸受の例を示す横断断面図、（ｂ）（ａ）の部分拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）に示すかしめ部を塑性変形させる過程を示す図 図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図 図２（ｃ）のＣ−Ｃ断面図 図２に示すプレート一体型転がり軸受をハウジングに取り付けた状態を示す断面図 この発明にかかるプレート一体型転がり軸受を用いたトランスミッションの例を示す断面図

以下、図１〜図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。
この発明に係るプレート一体型転がり軸受１０は、図２（ａ）に示すように、ハウジング３１（図５参照）に固定するためのプレート１１（図１（ａ）〜（ｃ）参照）と、転がり軸受２１とを一体化したものである。

プレート１１は、図１（ａ）に示すように、軸受配置孔１２及びボルト用穴１３を有する。この軸受配置孔１２は、転がり軸受２１を配置するための孔である。軸受配置孔１２は、転がり軸受２１の外周に嵌合する円形の孔である。軸受配置孔１２は、プレート１１を貫通して形成されている。ボルト用穴１３は、このプレート１１をハウジング３１に取り付けて固定するため、ボルト３２（図５参照）を通し、締め付けるための穴である。ボルト用穴１３は、雌ねじを内周に有するねじ孔である。プレート１１は、外力を加えることで塑性変形可能な金属で形成されている。
そして、このプレート１１の軸受配置孔１２の周縁部は、このプレート１１と転がり軸受２１とをかしめ結合するかしめ手段を有する。

このかしめ手段の例としては、このプレート１１の軸受配置孔１２の周縁部の少なくとも２箇所に設けられた貫通孔１４ｂと、軸受配置孔１２と貫通孔１４ｂの間に形成されるかしめ部１４ａからなるかしめ手段１４をあげることができる。

貫通孔１４ｂは、図１（ａ）に示すように軸方向に見て、軸受配置孔１２の周方向に長い長孔とされている。ここで、貫通孔１４ｂの軸受配置孔１２の周方向に沿った方向の幅寸法は、貫通孔１４ｂの軸受配置孔１２の半径方向に沿った方向の幅寸法よりも長い。

図１（ｃ）に示すように、かしめ部１４ａは、軸受配置孔１２と貫通孔１４ｂの間に形成されたプレート１１の実体部分である。このかしめ部１４ａは、プレート１１のかしめ部１４ａ以外の部分と継ぎ目の無い一体に形成され、軸受配置孔１２の中心方向（すなわち軸受配置孔１２の径方向内方）に向かって塑性変形可能である。すなわち、貫通孔１４ｂに治具等を挿入し、図２（ｃ）および図４に示すようにかしめ部１４ａに押圧力を加えることにより、図２（ｂ）および図３に示すようにかしめ部１４ａが軸受配置孔１２の中心方向に向かって塑性変形するようになっている。

図４に示すように、貫通孔１４ｂは、かしめ部１４ａの側に凸円弧状の孔縁１５を有する。かしめ部１４ａは、その幅寸法（軸受配置孔１２の半径方向の寸法）が周方向の中央の位置で最も大きい形状とされている。貫通孔１４ｂに凸円弧状の孔縁１５を設けることにより、かしめ部１４ａを径方向内方に塑性変形させたときに、かしめ部１４ａが円滑に変形するようになっている。

図１（ｂ）に示すように、かしめ部１４ａは、プレート１１のかしめ部１４ａ以外の部分よりも薄く形成されている。すなわち、プレート１１の軸受配置孔１２の内周部分のうち、かしめ部１４ａの部分の軸方向厚さは、かしめ部１４ａ以外の部分の軸方向厚さよりも薄い。これにより、プレート１１の全体としての剛性を確保しつつ、かしめ部１４ａの部分を塑性変形させることを容易としている。また、かしめ部１４ａの部分の軸方向厚さは、図２（ｂ）に示すように、かしめ部１４ａが転がり軸受２１の外輪２５の段部２６に嵌り込むように段部２６（円周溝）の軸方向幅寸法よりも小さく設定されている。

プレート１１のかしめ部１４ａ以外の部分の肉厚に対するかしめ部１４ａの肉厚の比は、１／２以下が好ましく、１／３以下が好ましい。このようにすることによって、塑性変形を容易に行うことができる。一方、この肉厚の比は、１／２０以上がよく、１／１０以上が好ましい。これ以上薄いと、前記のかしめ結合により、転がり軸受２１を固定することが不十分になる場合がある。

このかしめ手段１４は、プレート１１の軸受配置孔１２の周縁部に等間隔に設けることが好ましい。具体的には、２箇所に設けられる場合は、相対する位置、すなわち、軸受配置孔の中心を中心としたとき、２つのかしめ手段１４が配される位置の角度を１８０°とする位置が好ましい。また、３箇所に設ける場合は、軸受配置孔の中心を中心としたとき、３つのかしめ手段１４が配される位置の角度をそれぞれ１２０°とする位置が好ましい。この位置とすることにより、後述するように、かしめ手段１４により、転がり軸受２１をかしめて固定する際、転がり軸受２１を均等に締め付けることができ、転がり軸受２１の位置が偏ってしまうおそれを回避することができる。

転がり軸受２１は、図２（ａ）に示すように、複数の転動体２２、この転動体２２を保持する保持器２３、内輪２４及び外輪２５とを備えた軸受である。内輪２４と外輪２５は、内輪２４の外周と外輪２５の内周が径方向に対向するように同軸に配置され、内輪２４と外輪２５の対向面間に転動体２２が組み込まれている。転動体２２は、例えば玉である。

外輪２５には、図２（ｃ）に示すように、その外周面の角部に、プレート１１の軸受配置孔１２の周縁部を配する段部２６を有する。段部２６は、外輪２５の外周の円筒面に対して径方向内方に凹んだ部分である。ここでは、段部２６は、外輪２５の外周面の軸方向端部に形成された円周溝とされている。円周溝の軸方向両側の溝縁２７，２８のうち、外輪２５の軸方向端面の側の溝縁２８は、他方の溝縁２７よりも低く形成されている。このようにすると、図２（ｂ）に示すように、プレート１１のかしめ部１４ａが段部２６の内面に接触した状態で、プレート１１のかしめ部１４ａと段部２６のかかり代（軸方向に見てかしめ部１４ａと外輪２５が重なり合う部分の大きさ）を確保することが可能となる。

図２（ｂ）に示すように、段部２６として、外輪２５の軸方向端面の側の溝縁２８を有する円周溝を採用すると、外輪２５をプレート１１に対して軸方向に確実に固定することが可能であるが、段部２６として、外輪２５の軸方向端面の側の溝縁２８をもたないもの（すなわち、段部２６の内面が外輪２５の軸方向端面に交差する形状のもの）を採用することも可能である。

次に、転がり軸受２１をハウジング３１に固定する方法について、図２〜図４を用いて説明する。

まず、図２（ｃ）および図４に示すように、転がり軸受２１の外輪２５の段部２６に、プレート１１の軸受配置孔１２の周縁部を配する。次に、図２（ｂ）および図３に示すように、貫通孔１４ｂに治具（図示せず）を挿入し、その治具でかしめ部１４ａを軸受配置孔１２の中心方向に向かって押圧する。これにより、かしめ部１４ａは、塑性変形を生じ、軸受配置孔１２の中心方向に移動する。そして、塑性変形されたかしめ部１４ａは、転がり軸受２１の外輪２５の段部２６の内側の円筒面に押しつけられた状態となる。これにより、プレート１１と転がり軸受２１はかしめ結合され、両者が一体化する。

ここで、かしめ部１４ａを径方向内方に塑性変形させるに際し、図１に示す複数箇所（この実施形態では２箇所）のかしめ部１４ａを同時にかしめると好ましい。このようにすると、かしめ部１４ａをかしめるときに、複数箇所のかしめ部１４ａから外輪２５に均一に押圧力が作用するので、外輪２５の中心が軸受配置孔１２の中心から片寄ってしまう事態を効果的に防止することができ、外輪２５の中心が軸受配置孔１２の中心に一致しやすくなる。また、複数箇所のかしめ部１４ａを同時にかしめると、かしめの工程数を一工程に抑えることができるため、製造ラインの設計も容易である。

このようにして得られたプレート一体型転がり軸受１０は、図５に示すように、ハウジング３１にセットし、プレート１１のボルト用穴１３を通して、ボルト３２を用いてプレート一体型転がり軸受１０をハウジング３１に固定させることができる。

このようにして得られたプレート一体型転がり軸受１０は、トランスミッションや、自動車用モータ、コンプレッサ等に使用される転がり軸受の少なくとも一つとして用いることができる。

トランスミッションの例としては、図６に示されるトランスミッションを例としてあげることができる。このトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転部（例えば入力軸Ｓ１および出力軸Ｓ２）を回転可能に支持するプレート付き転がり軸受Ｂとして、上記のプレート一体型転がり軸受１０を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸Ｓ１と、入力軸Ｓ１と平行に設けられた出力軸Ｓ２と、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に回転を伝達する複数のギア列Ｇ１〜Ｇ４と、各ギア列Ｇ１〜Ｇ４と入力軸Ｓ１または出力軸Ｓ２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギア列Ｇ１〜Ｇ４を切り替え、これにより、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸Ｓ２の回転は出力ギアＧ５に出力され、その出力ギアＧ５の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２は、それぞれプレート一体型転がり軸受１０で回転可能に支持されている。

１０ プレート一体型転がり軸受
１１ プレート
１２ 軸受配置孔
１３ ボルト用穴
１４ かしめ手段
１４ａ かしめ部
１４ｂ 貫通孔
２１ 転がり軸受
２２ 転動体
２３ 保持器
２４ 内輪
２５ 外輪
２６ 段部
２６ａ 凹部
３１ ハウジング
３２ ボルト
Ｓ１ 入力軸
Ｓ２ 出力軸
Ｂ プレート付き転がり軸受
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ ギア列
Ｇ５ 出力ギア

Claims (5)

1. 転がり軸受と、この軸受をハウジングに固定するためのプレートとからなり、
   前記プレートは前記転がり軸受を配置するための軸受配置孔を有し、
   前記転がり軸受の外輪は、その外周面に、前記プレートの軸受配置孔の周縁部を配する段部を有し、
   前記プレートは、その軸受配置孔の周縁部にかしめ手段を有し、
   前記かしめ手段は、貫通孔、及び前記軸受配置孔とこの貫通孔との間に形成されるかしめ部とからなり、
   前記貫通孔は、前記かしめ部の側に凸円弧状の孔縁を有し、
   前記軸受配置孔の周縁部が前記外輪の段部に配され、
   前記かしめ部が前記軸受配置孔の中心方向に向かって塑性変形されることにより、前記外輪と前記プレートとがかしめ結合されたプレート一体型転がり軸受。
2. 前記プレートは、その軸受配置孔の周縁部の少なくとも２箇所にかしめ手段を有する請求項１に記載のプレート一体型転がり軸受。
3. 前記かしめ部は、前記プレートの前記かしめ部以外の部分より塑性変形しやすいことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレート一体型転がり軸受。
4. 前記かしめ部の肉厚は、前記プレートの前記かしめ部以外の部分の肉厚より薄い請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレート一体型転がり軸受。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプレート一体型転がり軸受を用いたトランスミッション。

Images