JP7362514B2

JP7362514B2 - ベアリング取付構造及びその製造方法

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Publication number: JP7362514B2
Application number: JP2020035257A
Authority: JP
Inventors: 哲昭野村
Original assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sankei Giken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: JP2021139386A

Description

本発明は、例えば自動車の排気路に貫通して設けられる弁板の回転軸等を支持するベアリングを取り付けるベアリング取付構造及びその製造方法に関する。

従来、自動車の排気路に貫通して設けられる弁板の回転軸を支持するベアリングの取付構造として、特許文献１の排気バルブで弁板の回転軸を支持しているベアリングの取付構造がある。この取付構造では、排気路を構成する管体を貫通するようにして弁体の回転軸が設けられ、この回転軸を支持するように両端近傍にベアリングがそれぞれ設置されている。それぞれのベアリングは、有底円筒形のベアリングケースに収容され、ベアリングケースの管体側の底部に形成された挿通穴に挿通される回転軸を支持する。それぞれのベアリングケースの管体と逆側はキャップで閉塞されている。

そして、それぞれのベアリングケースは、底部の挿通穴周辺で突出する係合部を管体の軸挿通穴に係合して位置決めされ、底部の外周を溶接して管体に固定されている。このベアリングケースの固定により、回転軸の両端近傍を支持するベアリングが一定の位置で固定されている（特許文献１のFig.3、コラム４、3-12行参照）。

米国特許第１０１６７７８５号公報

ところで、特許文献１のベアリング取付構造を形成する場合、通常、有底円筒形で底部に挿通穴を有するベアリングケースを切削加工で形成し、形成したベアリングケース内にベアリングを圧入した後、ベアリングの開放する頂部にキャップを溶接して閉塞する。そして、ベアリングケースの底部の挿通穴を管体の軸挿通穴に対応するように位置決めし、ベアリングケースの底部の外周を管体に溶接して形成する。

しかしながら、予めベアリングが収容されたベアリングケースの有底円筒形の底部の外周を管体に溶接すると、溶接による高熱がベアリングにダメージを与え、ベアリングの破損、ベアリングの潤滑剤の劣化、ベアリングの寿命低下という不具合が生ずる可能性がある。そのため、ベアリングに対する溶接熱のダメージを低減できる構造が求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、ベアリングに対する溶接熱のダメージを大幅に低減し、ベアリングの破損、ベアリングの潤滑剤の劣化、ベアリングの寿命低下を確実に防止することができるベアリング取付構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のベアリング取付構造は、ハウジングに挿通される回転軸を支持するベアリングを取り付けるベアリング取付構造であって、略円筒形の基部と、前記基部の軸方向の一方の端部から外側に拡がるように形成された鍔部を有するベアリングケースに、前記ベアリングが内装され、前記鍔部を前記ハウジングに沿わせるようにして前記ベアリングケースが配置され、前記鍔部で前記ベアリングケースが前記ハウジングに溶接されていることを特徴とする。
これによれば、鍔部でベアリングケースをハウジングに溶接することにより、溶接箇所からベアリングまでの距離を遠くし、溶接時にベアリングケースに内装されたベアリングに伝導される熱量を可及的に低減し、ベアリングに対する溶接熱のダメージを大幅に低減することができる。従って、ベアリングの破損、ベアリングの潤滑剤の劣化、ベアリングの寿命低下を確実に防止することができる。

本発明のベアリング取付構造は、前記ハウジングが略円筒形の管体であり、前記鍔部が前記管体の外周面に倣うように湾曲して形成され、前記鍔部で前記ベアリングケースが前記管体に溶接されていることを特徴とする。
これによれば、ベアリングケースの鍔部を管体の外周面に倣うように湾曲して形成することにより、曲面状の管体の外周面にベアリングケース及びこれに内装されたベアリングを取り付ける際にも、ベアリングに対する溶接熱のダメージを大幅に低減することができると共に、曲面状の管体の外周面にベアリングケースを安定した状態で高強度で取り付けることができる。また、管体が排気等の流路である場合には、ベアリングケースが管体内、換言すれば流路内に突出して流路断面を狭めることなく取り付けることができるので、管体の流路性能を低下させずに維持することができる。

本発明のベアリング取付構造は、前記鍔部が、前記基部の軸方向の一方の端部から屈曲するように変形して形成されていることを特徴とする。
これによれば、ベアリングケースをプレス加工等で屈曲して形成することが可能となり、加工費の高い切削加工を行わずにベアリングケースを得ることができ、ベアリングケース及びベアリング取付構造が設けられる製品の製造コストを低減することができると共に、効率的に製造することができる。特に、鍔部が管体の外周面に倣うように湾曲する形状のベアリングケースを切削加工で形成する場合には、加工費がかなり高く加工時間もかなり長くなるが、当該形状のベアリングケースを非常に安価で高製造効率で得ることができる。

本発明のベアリング取付構造は、前記回転軸の軸方向の一方の端部側を支持する第１の前記ベアリング及びこれを内装する第１の前記ベアリングケースと、前記回転軸の軸方向の他方の端部側を支持する第２の前記ベアリング及びこれを内装する第２の前記ベアリングケースを備え、前記第１のベアリングケースと前記第２のベアリングケースの一方が、前記基部の軸方向の一方の端部側に位置する頂部が閉塞して形成された一体形成部材であることを特徴とする。
これによれば、ベアリングケースを基部の軸方向の一方の端部側に位置する頂部が閉塞して形成された一体形成部材とすることにより、キャップを後付けして頂部を閉塞する必要を無くし、部品点数を低減してコストダウンを図ることができると共に、キャップの後付け工程を無くして製造工程を効率化することができる。

本発明のベアリング取付構造は、ハウジングに挿通される回転軸を支持する第１のベアリングと第２のベアリングを取り付けるベアリング取付構造であって、略円筒形の第１の基部と、前記第１の基部の軸方向の一方の端部から外側に拡がるように形成された第１の鍔部を有する第１のベアリングケースに、前記回転軸の軸方向の他方の端部側を支持する第１のベアリングが内装され、略円筒形の第２の基部と、前記第２の基部の軸方向の他方の端部から外側に拡がるように形成された第２の鍔部と、前記第２の基部の軸方向における第２の鍔部と逆側の端部側に位置する頂部を閉塞する閉塞部を有し且つ溶接部の無い一体形成部材である第２のベアリングケースに、前記回転軸の軸方向の一方の端部側を支持する第２のベアリングが内装され、前記第１の鍔部を前記ハウジングに沿わせるようにして前記第１のベアリングケースが配置され、前記第１の鍔部で前記第１のベアリングケースが前記ハウジングに溶接されていると共に、前記第２の鍔部を前記ハウジングに沿わせるようにして前記第２のベアリングケースが配置され、前記第２の鍔部で前記第１のベアリングケースが前記ハウジングに溶接されていることを特徴とする。また、本発明のベアリング取付構造は、前記第１の鍔部の根元から３ｍｍ以上離間した位置で前記第１の鍔部の周縁が前記ハウジングに周方向に連続して溶接され、前記第２の鍔部の根元から３ｍｍ以上離間した位置で前記第２の鍔部の周縁が前記ハウジングに周方向に連続して溶接されていることを特徴とする。

本発明のベアリング取付構造の製造方法は、本発明のベアリング取付構造を製造する方法であって、前記第１のベアリングが内装された前記第１のベアリングケースの前記第１の鍔部を前記ハウジングに溶接すると共に、前記第２のベアリングが内装された前記第２のベアリングケースの前記第２の鍔部を前記ハウジングに溶接する工程を備えることを特徴とする。また、本発明のベアリング取付構造の製造方法は、前記第２のベアリングケースを溶接する前に、金属材をプレス加工で押圧変形して前記第２のベアリングケースを形成することを特徴とする。

本発明のベアリング取付構造は、ベアリングに対する溶接熱のダメージを大幅に低減することができ、ベアリングの破損、ベアリングの潤滑剤の劣化、ベアリングの寿命低下を確実に防止することができる。

本発明による実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブの閉状態の斜視説明図。実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブの開状態の横断説明図。（ａ）、（ｂ）は図２のベアリング及びベアリングケース周辺の拡大図。（ａ）は実施形態のベアリング取付構造におけるベアリングケースを鍔部側から視た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のベアリングケースにベアリングを内装した状態を示す斜視図、（ｃ）は同図（ａ）のベアリングケースを閉塞部側から視た斜視図。実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブの開状態を底面側から視た縦断説明図。実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブの閉状態を底面側から視た縦断説明図。実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブの閉状態を説明する一部断面説明図。

〔実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブ〕
本発明による実施形態のベアリング取付構造を備える排気バルブ１は、自動車の排気が流通する排気路に設置され、開閉動作で排気の流通量と排気音を調整するものである。排気バルブ１は、図１～図３及び図４～図７に示すように、ハウジングに相当する略円筒形の管体２と、管体２の軸方向に対して直交する方向に配置され、管体２の略中心を通るように周壁２１に貫通して設けられる回転軸３と、回転軸３に固着して取り付けられ、管体２内に配置されるバルブ板４と、管体２内に固定されたストッパー５を備える。

本実施形態におけるハウジングに相当する管体２は、排気路を構成する排気の上流管１１と下流管１２を接続するものであり、管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２が固定される。管体２への排気の上流管１１と下流管１２の固定の仕方は適宜であり、例えば管体２の管軸方向の一方の端部に上流管１１、他方の端部に下流管１２を突き合わせ溶接で固定する、或いは、管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２を内嵌合し、隅肉溶接や貫通溶接でそれぞれ固定する、或いは管体２の管軸方向の一方の端部側に上流管１１、他方の端部側に下流管１２を外嵌合し、隅肉溶接や貫通溶接でそれぞれ固定する等とすることが可能である。

管体２の周壁２１には、径方向の対向する位置に回転軸挿通穴２２、２３が形成されており、回転軸３は軸方向の一方の端部を回転軸挿通穴２２に、他方の端部を回転軸挿通穴２３に挿通するようにして管体２に配置される。

回転軸挿通穴２２の外側には頂部が開口した略ハット形状のベアリングケース６１が設けられている。ベアリングケース６１は、図３（ａ）に示すように、頂部が開放された略円筒形の基部６１２と、基部６１２の軸方向の一方の端部から外側に拡がるように形成された鍔部６１１を有する。ベアリングケース６１は、金属材をプレス加工等で押圧変形して一体的に形成された一体形成部材になっており、鍔部６１１が基部６１２の軸方向の一方の端部から屈曲するように変形して形成されている。鍔部６１１は、管体２の外周面に倣うように湾曲して形成されており、管体２の軸方向視で弧状に凹んで形成され、管体２の軸方向と直交する方向では弧状に管体２に向かって膨らむように形成されている。

管体２の周壁２１の外周面に倣う形状に変形して形成された鍔部６１１は、ハウジングに相当する管体２の周壁２１の外周面に沿うように配置され、鍔部６１１の根元から離れた外側の位置で鍔部６１１が管体２の周壁２１に溶接して固着されており、図示例では鍔部６１１の周縁が溶接部Ｗ１で管体２の周壁２１に固着されている。この鍔部６１１における溶接部Ｗ１での固定により、ベアリングケース６１がハウジングに相当する管体２に固定されている。尚、溶接部Ｗ１は、鍔部６１１の周縁より内側に形成することも可能であり、ベアリングケース６１と管体２の溶接後の熱変形を抑止する観点から鍔部６１１の周方向に連続して形成することが好ましく、又、鍔部６１１の根元と溶接部Ｗ１との間の離間距離は、ベアリングケース６１と管体２との安定した固定の確保とベアリング７１に対する熱影響を低減する観点から、３ｍｍ以上とすることが好ましい。

ベアリングケース６１には、回転軸３を支持するベアリング７１が圧入するようにして内装され、ベアリングケース６１を介してハウジングに相当する管体２にベアリング７１が取り付けられている。ベアリング７１は、回転軸挿通穴２２から管体２の外側に突出する回転軸３の軸方向の一方の端部側を支持している。

回転軸挿通穴２３の外側には頂部が閉塞された略ハット形状のベアリングケース６２が設けられている。ベアリングケース６２は、図３（ｂ）及び図４に示すように、頂部が開放された略円筒形の基部６２２と、基部６２２の軸方向の一方の端部から外側に拡がるように形成された鍔部６２１と、基部６２２の軸方向の鍔部６２１と逆側の端部側に位置する頂部を閉塞する閉塞部６２３を有する。ベアリングケース６２は、金属材をプレス加工等で押圧変形して一体的に形成された一体形成部材になっており、鍔部６２１が基部６２２の軸方向の一方の端部から屈曲するように変形して形成されている。鍔部６２１は、管体２の外周面に倣うように湾曲して形成されており、管体２の軸方向視で弧状に凹んで形成され、管体２の軸方向と直交する方向では弧状に管体２に向かって膨らむように形成されている。

管体２の周壁２１の外周面に倣う形状に変形して形成された鍔部６２１は、ハウジングに相当する管体２の周壁２１の外周面に沿うように配置され、鍔部６２１の根元から離れた外側の位置で鍔部６２１が管体２の周壁２１に溶接して固着されており、図示例では鍔部６２１の周縁が溶接部Ｗ２で管体２の周壁２１に固着されている。この鍔部６２１における溶接部Ｗ２での固定により、ベアリングケース６２がハウジングに相当する管体２に固定されている。尚、溶接部Ｗ２は、鍔部６２１の周縁より内側に形成することも可能であり、ベアリングケース６２と管体２の溶接後の熱変形を抑止する観点から鍔部６２１の周方向に連続して形成することが好ましく、又、鍔部６２１の根元と溶接部Ｗ２との間の離間距離は、ベアリングケース６２と管体２との安定した固定の確保とベアリング７２に対する熱影響を低減する観点から、３ｍｍ以上とすることが好ましい。

ベアリングケース６２には、回転軸３を支持するベアリング７２が圧入するようにして内装され、ベアリングケース６２を介してハウジングに相当する管体２にベアリング７２が取り付けられている。ベアリング７２は、回転軸挿通穴２３から管体２の外側に突出する回転軸３の軸方向の他方の端部側を支持している。

回転軸３の軸方向の一方の端部は、ベアリング７１よりも外側に突出し、アクチュエータ８の駆動伝達部８１に連結されている。回転軸３は、アクチュエータ８の駆動により駆動伝達部８１を介して回転動作するようになっており、回転軸３の回転に応じて、管体２内の排気流路を開閉するようにバルブ板４が回転するようになっている。

バルブ板４は、図示例では正面視略円形状で形成されており、略半円形の第１平板部４１と略半円形の第２平板部４２が湾曲板部４３を介して連なる一体的に形成された段差板状になっている。略半円形の第１平板部４１と、略半円形の第２平板部４２は、略平行に延びるように配置され、第１平板部４１は第２平板部４２よりも、回転軸３の軸方向と直交する方向に長く形成され且つ面積が大きく形成されている。第１平板部４１と第２平板部４２との間に設けられた湾曲板部４３は回転軸３の外周面に略沿うように配置され、回転軸３に溶接等で固定されている。

ストッパー５は、図２～図６に示すように正面視略Ｃ字形の一体形成部材であり、回転軸３が挿入される挿入穴５１１が形成された基部５１を有し、基部５１の排気上下流の一方側には略弧状の第１当接部５２が形成され、基部５１の排気上下流の他方側には略弧状の第２当接部５３が形成されている。略弧状の第１当接部５２は、管体２の内周面２４に沿うように延設され、略弧状の第２当接部５３は、管体２の内周面２４に沿うように延設され、且つ管体２内で第１当接部５２と管体周方向の逆側に延びるようにして延設されている。ストッパー５は、管体２の周壁２１に、貫通溶接などの溶接等で固定されている。

ストッパー５の第１当接部５２と第２当接部５３は、回転するバルブ板４が管体２の排気流路を閉鎖する位置になった状態で、バルブ板４が当接する位置に形成され配置されており、第１当接部５２のバルブ板４への当接面５２１と第２当接部５３のバルブ板４への当接面５３１が、管体２の排気流路を閉鎖する位置になったバルブ板４と当接し、バルブ板４の回転動作を規制するようになっている。図５に、管体２の排気流路を閉鎖する位置になったバルブ板４と、第１当接部５２の当接面５２１及び第２当接部５３の当接面５３１との当接による接触領域Ｒを示す。

ストッパー５の第１当接部５２のバルブ板４への当接面５２１と第２当接部５３のバルブ板４への当接面５３１との間の管体２の軸方向の距離Ｌは、回転軸３の軸径よりも大きく設定され、形成されており、略弧状の第１当接部５２の先端と、略弧状の第２当接部５３の先端が、回転軸挿通穴２３の近傍に位置する回転軸３の軸方向の他方の端部近傍部分と接触、干渉しないようになっている（図３、図２参照）。

本実施形態の排気バルブ１では、図示省略する制御装置の制御によりアクチュエータ８の駆動を制御し、回転軸３及びバルブ板４を回動させて開状態と閉状態が切り替えられる。開状態の排気バルブ１では、バルブ板４の第１平板部４１と第２平板部４２の面の延びる方向が管体２内の排気流路、管軸方向に倣うように配置される（図２、図５参照）。閉状態の排気バルブ１では、バルブ板４の第１平板部４１と第２平板部４２が管体２内の排気流路を塞ぐように配置され、第１平板部４１がストッパー５の第１当接部５２の当接面５２１に当接し、第２平板部４２がストッパー５の第２当接部５３の当接面５３１に当接して、下流管１２に排気が流れないように閉鎖される（図１、図６、図７参照）。

本実施形態のベアリング取付構造によれば、鍔部６１１、６２１でベアリングケース６１、６２をハウジングに相当する管体２に溶接することにより、溶接箇所からベアリング７１、７２までの距離を遠くし、溶接時にベアリングケース６１、６２に内装されたベアリング７１、７２に伝導される熱量を可及的に低減し、ベアリング７１、７２に対する溶接熱のダメージを大幅に低減することができる。従って、ベアリング７１、７２の破損、ベアリング７１、７２の潤滑剤の劣化、ベアリング７１、７２の寿命低下を確実に防止することができる。

また、ベアリングケース６１、６２の鍔部６１１、６２１を管体２の周壁２１の外周面に倣うように湾曲して形成することにより、曲面状の管体２の外周面にベアリングケース６１、６２及びこれに内装されたベアリング７１、７２を取り付ける際にも、ベアリング７１、７２に対する溶接熱のダメージを大幅に低減することができると共に、曲面状の管体２の外周面にベアリングケース６１、６２を安定した状態で高強度で取り付けることができる。また、管体２が排気の流路である場合には、ベアリングケース６１、６２が管体２内、換言すれば流路内に突出して流路断面を狭めることなく取り付けることができるので、管体２の流路性能を低下させずに維持することができる。

また、鍔部６１１、６２１を基部６１２、６２２の軸方向の一方の端部から屈曲するように変形して形成することにより、ベアリングケース６１、６２をプレス加工等で屈曲して形成することが可能となり、加工費の高い切削加工を行わずにベアリングケース６１、６２を得ることができ、ベアリングケース６１、６２及びベアリング取付構造が設けられる製品の製造コストを低減することができると共に、効率的に製造することができる。特に、鍔部６１１、６２１が管体２の外周面に倣うように湾曲する形状のベアリングケース６１、６２を切削加工で形成する場合には、加工費がかなり高く加工時間もかなり長くなるが、当該形状のベアリングケース６１、６２を非常に安価で高製造効率で得ることができる。

また、一方のベアリングケース６２を基部６２２の軸方向の一方の端部側に位置する頂部が閉塞部６２３で閉塞して形成された一体形成部材とすることにより、キャップを後付けして頂部を閉塞する必要を無くし、部品点数を低減してコストダウンを図ることができると共に、キャップの後付け工程を無くして製造工程を効率化することができる。

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。

上記実施形態では、本発明のベアリング取付構造が排気バルブ１に取り付けられる例について説明したが、本発明のベアリング取付構造は、本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、排気バルブ以外の製品に設けられるものも含まれる。また、上記実施形態では、ハウジングの好適な例として外周面が円筒面状の管体２を用いて説明したが、本発明のベアリング取付構造におけるハウジングには、管体２以外の曲面状の表面を有するもの、或いは平面状の表面を有するものが含まれる。

本発明は、例えば自動車の排気路に貫通して設けられる弁板の回転軸等を支持するベアリングを取り付けるベアリング取付構造として利用することができる。

１…排気バルブ２…管体２１…周壁２２、２３…回転軸挿通穴２４…内周面３…回転軸４…バルブ板４１…第１平板部４２…第２平板部４３…湾曲板部５…ストッパー５１…基部５１１…挿入穴５２…第１当接部５２１…当接面５３…第２当接部５３１…当接面６１、６２…ベアリングケース６１１、６２１…鍔部６１２、６２２…基部６２３…閉塞部７１、７２…ベアリング８…アクチュエータ８１…駆動伝達部１１…上流管１２…下流管Ｗ１、Ｗ２…溶接部Ｒ…バルブ板と第１当接部の当接面及び第２当接部の当接面との当接による接触領域Ｌ…第１当接部の当接面と第２当接部の当接面との間の管体軸方向の距離

Claims

ハウジングに挿通される回転軸を支持する第１のベアリングと第２のベアリングを取り付けるベアリング取付構造であって、
略円筒形の第１の基部と、前記第１の基部の軸方向の一方の端部から外側に拡がるように形成された第１の鍔部を有する第１のベアリングケースに、前記回転軸の軸方向の他方の端部側を支持する第１のベアリングが内装され、
略円筒形の第２の基部と、前記第２の基部の軸方向の他方の端部から外側に拡がるように形成された第２の鍔部と、前記第２の基部の軸方向における第２の鍔部と逆側の端部側に位置する頂部を閉塞する閉塞部を有し且つ溶接部の無い一体形成部材である第２のベアリングケースに、前記回転軸の軸方向の一方の端部側を支持する第２のベアリングが内装され、
前記第１の鍔部を前記ハウジングに沿わせるようにして前記第１のベアリングケースが配置され、前記第１の鍔部で前記第１のベアリングケースが前記ハウジングに溶接されていると共に、
前記第２の鍔部を前記ハウジングに沿わせるようにして前記第２のベアリングケースが配置され、前記第２の鍔部で前記第１のベアリングケースが前記ハウジングに溶接されており、
前記第１の鍔部の根元から３ｍｍ以上離間した位置で前記第１の鍔部の周縁が前記ハウジングに周方向に連続して溶接され、
前記第２の鍔部の根元から３ｍｍ以上離間した位置で前記第２の鍔部の周縁が前記ハウジングに周方向に連続して溶接されていることを特徴とするベアリング取付構造。
請求項１記載のベアリング取付構造の製造方法であって、
前記第１のベアリングが内装された前記第１のベアリングケースの前記第１の鍔部を前記ハウジングに溶接すると共に、前記第２のベアリングが内装された前記第２のベアリングケースの前記第２の鍔部を前記ハウジングに溶接する工程を備えることを特徴とするベアリング取付構造の製造方法。
前記第２のベアリングケースを溶接する前に、金属材をプレス加工で押圧変形して前記第２のベアリングケースを形成することを特徴とする請求項２記載のベアリング取付構造の製造方法。