JPH09257046A - 軸受装置及び該軸受装置を用いた機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】部品点数が減り、軸受箱割れがない軸受装置を
提供する。 【解決手段】軸受装置は、軸を軸支する軸受２と、軸受
２の外周部に嵌合する内周部３ｃ，軸受２の一方端に当
接する鍔部３ａ及び軸受２の他方端側にあって軸受挿入
穴３ｅを形成する開口縁部３ｄを有する軸受箱３とを備
え、開口縁部３ｄまたは内周部３ｃを塑性変形させて、
径方向の圧縮残留応力状態で軸受２の外周部を押圧する
塑性変形部３ｂを、内周部３ｃに形成し、鍔部３ａと塑
性変形部３ｂとで軸受２を挟持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受装置及び該軸
受装置を用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用充電発電機の回転軸を支持
する軸受装置では、実開平１−１１６２１９号公報に開
示されているように、端部から径方向内方へ張り出した
押さえ部を有し、軸受とほぼ同じ熱膨張係数を有する材
質のインサートを軸受箱内周面に嵌着固定し、該インサ
ート内周部に軸受を嵌め込む構造を成し、回転軸をフロ
ントブラケット側に保持するものであった。インサート
の新設と取付けねじの廃止及び軸受箱と軸受の熱膨張係
数の差による間隙発生の防止に言及している。

【０００３】また、実開昭５６−１５２５５４号公報記
載のように、皿状バネワッシャを軸受端面に当接させて
軸受箱内周面と軸受の間に配し、両者で皿状バネワッシ
ャを挟持するように軸受箱端のヒダ部をかしめる構造の
ものがある。そして、皿状バネワッシャの必要性とし
て、軸受押さえ板およびこれを固定するためのビス、ワ
ッシャの廃止と、軸受押さえ板による軸受固定法では軸
受外輪の全周を軸方向に確実に固定することができない
ことに起因する固定力不足を指摘している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の軸受装置及び該軸受装置を用いた機器には、以
下の問題があった。すなわち、インサートを用いた軸受
装置の場合は、部品点数が多く組立て作業も多いため、
軸受装置や該軸受装置を用いた機器はコスト高になる。
また、軸受をインサートを介して軸受箱に嵌入保持する
ため組立後の軸受の同軸精度がインサートの誤差分だけ
悪化し機器にも影響する問題があった。

【０００５】また、皿状バネワッシャを用いる場合も、
部品点数が多くコスト高になる問題と、加締後の軸受箱
端のヒダ部において引張応力により割れが発生し易いと
いう問題があり、信頼性に課題があった。

【０００６】したがって、本発明の目的は、部品点数が
減って低コストに繋がり、軸受箱割れがなく高信頼性に
結び付く軸受装置及び該軸受装置を用いた機器を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、軸を軸支する軸受と、該軸受の外周部に嵌
合する内周部，前記軸受の一方端に当接する当接部及び
前記軸受の他方端側にあって軸受挿入穴を形成する開口
縁部を有する軸受箱とを備え、前記開口縁部または前記
内周部を塑性変形させて、径方向の圧縮残留応力状態で
前記軸受の外周部を押圧する塑性変形部を、前記内周部
に形成し、前記当接部と前記塑性変形部とで前記軸受を
挟持するところにある。

【０００８】また、他の特徴は、回転軸を軸支する軸受
と、該軸受の外周部に嵌合する内周部，前記軸受の一方
端に当接する当接部及び前記軸受の他方端側にあって軸
受挿入穴を形成する開口縁部を有する軸受箱とを備え、
前記軸受を前記軸受箱で支持する軸受装置において、
前記開口縁部の所定部位を軸方向に圧縮塑性変形させ
て、径方向に圧縮残留応力を有する状態を維持しながら
前記軸受の外周部を押圧する塑性変形部を、前記内周部
に形成するにある。

【０００９】さらに、上記目的は、請求項１ないし請求
項６のいずれか１項記載の軸受装置を用いた機器により
達成される。

【００１０】そして、本発明によれば、部品点数が減り
軸受箱割れがない軸受装置及び該軸受装置を用いた機器
が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。図１は、本発明による一実
施例の軸受装置を示す断面図である。図は、軸受装置の
部分だけを示す断面図で、第１実施例を示している。図
２は、図１の軸受装置の塑性変形部を示す拡大断面図で
ある。図１の軸受箱３の軸受挿入穴３ｅ側の開口縁部３
ｄ近傍の詳細を示している。

【００１２】図１の第１実施例において、軸受箱３は、
例えば脆性材料であるアルミダイカスト材のフロントブ
ラケットに一体成形されたものであり、回転軸を支持す
る軸受２の外周部に嵌合する内周部３ｃと、軸受２の一
方端に当接する当接部としての鍔部３ａと、軸受２の他
方端側にあって軸受箱３の軸受挿入穴３ｅを形成する開
口縁部３ｄとを備えている。そして、軸受２の両外周端
部には、挿入を容易にするための丸み(アール)や面取り
などからなる面取部２ａが設けられている。

【００１３】図２に示すように、開口縁部３ｄの方向か
ら内周部３ｃに軸受２を嵌入後、開口縁部３ｄの所定部
位を加圧し軸方向に圧縮塑性変形させて、上記面取部２
ａに覆うように当接している塑性変形部３ｂを、軸受箱
３の内周部３ｃに形成する。すなわち、大部分の周囲を
軸受箱,軸受外周部および押圧雄型(オガタ)に囲まれた
圧力状態にて、開口縁部３ｄの所定部位を塑性加工する
ことによって、軸受箱３の内周部３ｃが塑性変形させら
れて、面取部２ａに当接している塑性変形部３ｂが形成
される。ここで、塑性変形部３ｂは、内周部３ｃが塑性
変形させられて形成されたものと表現したが、所定部位
の開口縁部３ｄが塑性変形させられて、塑性変形部３ｂ
が内周部３ｃに形成されたとも表現できる。塑性変形さ
せられる部位は、内周部３ｃであり開口縁部３ｄであ
り、どちらとも言えるからである。

【００１４】上記のように加圧成形することによって、
面取部２ａを含む軸受外周部に形成される内周部３ｃの
塑性変形部３ｂにおいて、当該塑性変形部３ｂが径方向
に圧縮残留応力を有する状態を維持しながら軸受２の外
周部を押圧する、圧縮力が得られる。したがって、塑性
変形部３ｂが軸受箱３の鍔部３ａとでもって軸受２を圧
縮応力状態にて固持(固着支持)するので、軸受外輪の全
周を確実に固定でき、例えば後述する車両用充電発電機
の場合であれは、通常の使用条件での軸受箱と軸受の熱
膨張差による間隙の発生が無くなり、皿状バネワッシャ
やインサートが不要となる効果に結び付くものとなる。
また、塑性変形部３ｂは、圧縮応力状態下において成形
されるので、割れも発生し難いと言える。第１実施例の
場合は、一般的な軸受としてのベアリングが保有してい
る面取部２ａを旨く利用して軸受の抜け防止ができると
いう利点がある。

【００１５】ところで、軸受箱３の軸受挿入穴３ｅの深
さ(Ｄ)は、軸受２の長さ(Ｌ)に比べて「同等」以下(Ｄ≦
Ｌ)にする。その理由は、上述した塑性変形部３ｂの形
成において、材料の塑性流動量を小さくし、割れ等の発
生を防止するためである。すなわち、軸受の長さ(Ｌ)に
対する軸受箱の軸受挿入穴の深さ(Ｄ)を、同等以下(Ｄ
≦Ｌ)の関係となるように各寸法を設定する。このよう
に、軸受の長さ(Ｌ)に対する軸受箱の軸受挿入穴の深さ
(Ｄ)の関係が同等以下(Ｄ≦Ｌ)の関係となる条件下にて
開口縁部を塑性変形することにより、上述した圧縮力を
調整すると共に、塑性変形部に発生する剪断歪も調整す
ることができるので、塑性変形部での割れ発生を防止す
ることができる。

【００１６】尚、「同等」とは、ＩＳＯ２７６８−１に規
定される普通公差中級の範囲内に入る公差を含むとす
る。例えば、軸受２の長さ(Ｌ)が、１４±０．２mm場
合、軸受箱３の軸受挿入穴３ｅの深さ(Ｄ)が、１４±
０．２mm公差範囲内であれば、同等であるという。ま
た、「軸受挿入穴３ｅの深さ(Ｄ)」は、鍔部３ａの当接面
から成形前の開口縁部３ｄまでの寸法である。そして、
Ｄ＞Ｌの関係になって材料の塑性流動量が必要以上に多
くなると、割れの発生するが割合が多くなること、ま
た、長さ(Ｌ)が１４mmの寸法の軸受の場合は、公差の最
小と最大との差(0.4mm)位までが許容されることなどを
確認している。

【００１７】図３と図４にて、第２実施例について説明
する。図３は、本発明による他の実施例の軸受装置を示
す断面図である。図４は、図３の軸受装置の塑性変形部
を示す拡大断面図である。図３と図４において、径方向
の圧縮残留応力状態にて軸受箱の内周部が軸受外周部に
接し、摩擦力が発生するように、軸受箱３の鍔部３ａを
受け台とし、反対側の開口縁部３ｄに軸方向に荷重を加
え、内周部３ｃを軸心に向かう径方向のみの圧縮残留応
力状態に塑性変形させて塑性変形部３ｂを形成し、塑性
変形部３ｂと鍔部３ａの間において軸受２を挟持する例
を示している。

【００１８】即ち、点線で描いた塑性被流動部分３ｆが
軸方向に塑性流動させられて形成される塑性変形部３ｂ
が、軸受外周との間に径方向の圧縮残留応力による摩擦
力を生み、軸受を固持することになる。なお、第２実施
例の場合、塑性変形部３ｂは、その内部において径方向
に圧縮残留応力を有する状態となっている。そして、圧
縮残留応力の分布状態が内周部３ｃの全周に亘って均一
になり、圧入方式の「しまりばめ」嵌め合い以上の押圧力
が得られるという利点を有していることが判った。した
がって、単純な圧入方式よりも抜けや共廻り現象をより
防ぐことができると言える。また、上記の本実施例は、
軸受の外周部に面取部や凹部を設ける必要がない長所を
有している。

【００１９】図５と図６にて、第３実施例について説明
する。図５は、本発明による別の実施例の軸受装置を示
す断面図である。図６は、図５の軸受装置の塑性変形部
を示す拡大断面図である。図５と図６において、軸受２
の外周部に凹部としての円周溝２ｂを設け、鍔部３ａ側
を押さえ反対側の開口縁部３ｄ側を塑性変形させること
により、該円周溝２ｂに軸受箱材料が塑性流動するよう
に成形加工して塑性変形部２ｂを形成し、すなわち、塑
性被流動部分３ｆが塑性流動させられて形成された塑性
変形部２ｂと鍔部３ａとで軸受２を挟持する例を示して
いる。尚、凹部は加工性から円周方向に穿たれた溝とし
たが、軸受箱材料が塑性流動し流れ込むことが可能な形
状であらば、どんな形状の凹部であっても可である。そ
して、第３実施例の場合は、軸受箱からの軸受の抜け現
象を、特に防ぐ必要がある場合に効果を発揮する。ま
た、凹部が軸受の外周部の円周方向に対し略垂直方向に
ある面を有している場合は、軸受の外周部が円周方向に
廻るのを防止するのに効果を発揮する。

【００２０】以上を纏めると、次の通りである。本発明
による軸受装置は、軸を軸支する軸受２と、該軸受２の
外周部に嵌合する内周部３ｃ，軸受２の一方端に当接す
る鍔部３ａ及び軸受２の他方端側にあって軸受挿入穴３
ｅを形成する開口縁部３ｄを有する軸受箱３とを備え、
開口縁部３ｄまたは内周部３ｃを塑性変形させて、径方
向の圧縮残留応力状態として軸受２の外周部を押圧する
塑性変形部３ｂを、内周部３ｃに形成し、鍔部３ａと塑
性変形部３ｂとで軸受２を挟持した構成であると言え
る。

【００２１】また、軸受箱３の内周部３ｃに形成される
塑性変形部３ｂは、大部分の周囲を軸受箱３，軸受２の
外周部および押圧雄型に囲まれた圧力状態にて成形され
ることにより、径方向の圧縮残留応力を有する状態にて
軸受２の外周を押圧する構成であるとも言える。そし
て、軸受の長さ(Ｌ)に対する軸受箱の軸受挿入穴の深さ
(Ｄ)を、適切に設定することにより、該押圧力を生む圧
縮力を調整すると共に、塑性変形部に発生する剪断歪も
調整することができるので、塑性変形部における割れを
防止することができる。すなわち、塑性変形部に割れが
発生せず圧縮残留応力からなる押圧力で軸受を固持する
ことにより、抜け(ガタ)や共廻り現象(クリープ)を防ぐ
ことになる。

【００２２】また、必要に応じて、軸受の外周端部の面
取部に、塑性変形部を当接させる、あるいは軸受外周部
に設けた凹部に塑性変形部を形成することにより、さら
に、抜けや共廻り現象を防ぐことができる。

【００２３】

【実施例】具体的に本発明による軸受装置を用いて試作
した実施例は、次の通りである。図７は、本発明による
軸受装置を用いた一実施例の機器を示す部分断面図であ
る。軸受装置は、第１実施例であり、機器は、車両用充
電発電機である場合について説明する。軸受箱３は、Ａ
ＤＣ１２アルミニウムダイカストにて作り、軸受挿入穴
の深さ(Ｄ)は、軸受の長さ(Ｌ)と同等の１４mmとした。
軸受２は、外径４７mm、端面外周部アール１．５mm、長
さ(Ｌ)１４mmのステンレス製ボールベアリングである。
軸受箱３に軸受２を挿入後、軸受箱３の開口縁部３ｄ
を、外径４９mmのパンチを用いて軸方向に０．４mm、塑
性変形した。

【００２４】その結果、軸受２の軸受箱３への固着力
は、軸方向抜き荷重で約１２．７ｋＮとなり、軸受押え
板をねじ止めした従来品の軸方向抜き荷重７．８ｋＮの
１．６倍となった。耐久試験では、クリープ現象などが
発生せずに良好であった。

【００２５】本実施例から判るように、本発明の軸受装
置は、軸受と軸受箱の材質が異なる場合、すなわち、軸
受箱と軸受の熱膨張差による間隙の発生が起こり易い機
器に好適である。換言すれば、塑性変形部が径方向の圧
縮残留応力状態で軸受の外周部を押圧している状態は、
仮りに軸受を取り去れば軸受箱(の塑性変形部)が径方向
に短縮変形して軸受を再挿入することができない緊迫状
態となっているものであり、この状態によって熱膨張差
による間隙の発生が回避されるものである。

【００２６】特に、車両用充電発電機１０の場合は、イ
ンサートなどが不要となり部品点数や加工工数が低減さ
れる以外に、軸受箱外径が小さくなるので、冷却ファン
５の有効径長が内側方向(矢印方向)に増えて冷却効果の
増大に結び付き、小形化するまたは性能が向上するとい
う効果が大きいと言える。 勿論、本発明による軸受装
置は、一般的な機器において、インサートや軸受押え板
やねじが不要となって部品点数や加工工数が低減し、低
コストなどに繋がることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】本発明の軸受装置によれば、従来軸受の
脱落を防止するために用いていたインサート、皿状バネ
ワッシャ、押さえ板、ねじなどを廃止し部品点数を減ら
しても抜け(ガタ)や共廻り(クリープ)現象や軸受箱割れ
が発生しない軸受装置が提供される効果がある。また、
インサート等を廃止することにより軸受箱外径を小さく
でき、機器としての車両用充電発電機において、冷却フ
ァンの有効径長が内側に増えて冷却性能が増大し、小形
高性能化に結び付く効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の軸受装置を示す断面図
である。

【図２】図１の軸受装置の塑性変形部を示す拡大断面図
である。

【図３】本発明による他の実施例の軸受装置を示す断面
図である。

【図４】図３の軸受装置の塑性変形部を示す拡大断面図
である。

【図５】本発明による別の実施例の軸受装置を示す断面
図である。

【図６】図５の軸受装置の塑性変形部を示す拡大断面図
である。

【図７】本発明による軸受装置を用いた一実施例の機器
を示す部分断面図である。

【符号の説明】 １…回転軸、２…軸受、２ａ…面取部、２ｂ…円周溝、
３…軸受箱、３ａ…鍔部、３ｂ…塑性変形部、３ｃ…内
周部、３ｄ…開口縁部、３ｅ…軸受挿入穴、３ｆ…塑性
被流動部分、５…冷却ファン、１０…車両用充電発電機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 義明 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小栗 孝 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸を軸支する軸受と、該軸受の外周部に嵌
   合する内周部，前記軸受の一方端に当接する当接部及び
   前記軸受の他方端側にあって軸受挿入穴を形成する開口
   縁部を有する軸受箱とを備え、 前記開口縁部または前記内周部を塑性変形させて、径方
   向の圧縮残留応力状態で前記軸受の外周部を押圧する塑
   性変形部を、前記内周部に形成し、 前記当接部と前記塑性変形部とで前記軸受を挟持したこ
   とを特徴とする軸受装置。
2. 【請求項２】回転軸を軸支する軸受と、該軸受の外周部
   に嵌合する内周部，前記軸受の一方端に当接する当接部
   及び前記軸受の他方端側にあって軸受挿入穴を形成する
   開口縁部を有する軸受箱とを備え、前記軸受を前記軸受
   箱で支持する軸受装置において、 前記開口縁部の所定部位を軸方向に圧縮塑性変形させ
   て、径方向に圧縮残留応力を有する状態を維持しながら
   前記軸受の外周部を押圧する塑性変形部を、 前記内周部に形成したことを特徴とする軸受装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記塑
   性変形部は、前記軸受の外周端部に設けられた面取部に
   当接していることを特徴とする軸受装置。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、前記塑
   性変形部は、前記軸受の外周部に設けられた凹部に形成
   されたことを特徴とする軸受装置。
5. 【請求項５】請求項２において、前記塑性変形部は、前
   記軸受の長さ(Ｌ)に対する前記軸受箱の軸受挿入穴の深
   さ(Ｄ)の関係が同等以下(Ｄ≦Ｌ)の関係となる条件下に
   て、前記開口縁部を塑性変形したことを特徴とする軸受
   装置。
6. 【請求項６】請求項４において、前記凹部は、前記軸受
   の外周部が円周方向に廻るのを防止するための、前記軸
   受の外周部の円周方向に対し略垂直方向にある面を有し
   ていることを特徴とする軸受装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項記
   載の軸受装置を用いたことを特徴とする機器。