(57)【要約】【課題】  プランジャポンプ用軸受の主要寸法を変更することなく、割れ強度を向上させること。【解決手段】  複数のボール４を内外輪間に介在させてなる玉軸受の前記内輪２を偏心軸に嵌合すると共に前記外輪３の外周面をポンプのプランジャに衝合させて前記偏心軸の回転によって前記プランジャを往復動させるプランジャポンプ用軸受において、前記外輪３の半径方向最薄部肉厚（ｔ）をボール径（Ｄ）の５０％以上６０％以下とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボールを内外輪間に介在させてなる玉軸受の前記内輪を偏心軸に嵌合すると共に前記外輪の外周面をポンプのプランジャに衝合させて前記偏心軸の回転によって前記プランジャを往復動させるプランジャポンプ用軸受において、前記外輪の半径方向最薄部肉厚をボール径の５０％以上６０％以下としたことを特徴とするプランジャポンプ用軸受。
【請求項２】
前記外輪の材質をＳＵＪ２とした請求項１のプランジャポンプ用軸受。
【請求項３】
少なくとも外輪に窒化処理を施した請求項１のプランジャポンプ用軸受。
【請求項４】
少なくとも前記外輪の材質を浸炭鋼とした請求項１のプランジャポンプ用軸受。
【請求項５】
少なくとも前記外輪に、通常よりも高い温度に加熱後、Ｍｓ点付近をゆっくりと冷却する焼入れを施した請求項１のプランジャポンプ用軸受。
【請求項６】
少なくとも外輪に、窒化処理と、通常よりも高い温度に加熱後、Ｍｓ点付近をゆっくりと冷却する焼入れを施した請求項１のプランジャポンプ用軸受。
【請求項７】
前記ボールの軌道面となる内輪外周面の溝の曲率半径ｒを、ボール径をＤとした場合にＤ＜２ｒ＜１．０２Ｄとした請求項１から６のいずれか１項のプランジャポンプ用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ＡＢＳ等のプランジャポンプのプランジャ駆動用に使用する軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のＡＢＳ等には電動モータとカムの組み合わせによりプランジャを駆動する従来型のポンプに代えて、より安定したポンプ駆動が可能なように軸受を使用した運動変換機構を有するプランジャポンプが採用されるようになってきた。このプランジャポンプはモータの出力軸に偏心軸を連結し、この偏心軸に汎用の玉軸受を取り付け、この玉軸受の外輪の外周面をプランジャに衝合させ、偏心軸の回転によってプランジャを往復動させるものである。
【０００３】
ところで、最近のＡＢＳ等の高性能化と高機能化に伴って前記玉軸受に要求される負荷能力も益々高まる傾向にあるが、プランジャと衝合する外輪にはその外周面に一点集中荷重が作用するという特殊事情がある。この一点集中荷重によって外輪内径部に引っ張り応力が発生し、この引っ張り応力によって外輪に割損が生じることがある。
【０００４】
このような割損が発生しないように高負荷型の玉軸受とするためには、外輪肉厚を増大させればよい。しかし、単に外輪肉厚を増大させると半径方向のサイズアップ、重量増及びコストアップとなってしまう。
【０００５】
そこで、図５のようにモータの出力軸３１に偏心軸３２を連結し、この偏心軸３２に汎用の玉軸受３３を複列で装着した軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この軸受では玉軸受の外輪３３ａ、３３ａ同士がスリーブ３４で連結され、このスリーブ３４の外周面をポンプのプランジャ３５に直接衝合させている。このように複列の玉軸受を使用すれば負荷を分散することができるから、軸受の半径方向のサイズアップを伴うことなく負荷能力を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８７９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、玉軸受３３を複列で使用すると軸長方向の軸受寸法が大きくなる。本発明は、斯かる実情に鑑み、単列の玉軸受の軸受主要寸法を変更することなく、外輪の割れ耐力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数のボールを内外輪間に介在させてなる玉軸受の前記内輪を偏心軸に嵌合すると共に前記外輪の外周面をポンプのプランジャに衝合させて前記偏心軸の回転によって前記プランジャを往復動させるプランジャポンプ用軸受において、前記外輪の半径方向最薄部肉厚をボール径の５０％以上６０％以下としたことを特徴とするプランジャポンプ用軸受に関わるものである。
【０００９】
本発明は外輪の半径方向最薄部肉厚をボール径の５０％以上６０％以下とすることを基本として、さらに、前記外輪の材質をＳＵＪ２とすること、少なくとも外輪に窒化処理を施すこと、少なくとも前記外輪の材質を浸炭鋼とすること、少なくとも前記外輪に、通常よりも高い温度に加熱後、Ｍｓ点（マルテンサイト変態の開始温度）付近をゆっくりと冷却する焼入れする、いわゆる「ＴＭ処理」を施すこと、少なくとも外輪に窒化処理とＴＭ処理を施すことにより、割れ強度の一層の改善を図ることができる。前記「ＴＭ処理」は出願人が慣用的に使用する用語であって、このＴＭ処理では残留オーステナイトが増えるので異物混入に対する寿命が向上するという利点がある。
また前記ボールの軌道面となる内輪外周面の溝の曲率半径ｒを、ボール径をＤとした場合にＤ＜２ｒ＜１．０２Ｄとすることにより、ボールの小径化に伴う面圧低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１〜７記載のプランジャポンプ用軸受によれば、肉厚／ボール径の比を５０％以上６０％以下としたから、軸受主要寸法を変更することなく軸受の割れ強度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係るプランジャポンプ用軸受の断面図。
【図２】実施例と比較例の仕様を示す図
【図３】耐久性試験の試験装置の側面図。
【図４】実施例と比較例の耐久性の試験結果を示す図。
【図５】従来のプランジャポンプ用軸受の断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づき説明する。図１は本発明で使用するプランジャポンプ用軸受１の断面である。この軸受１は単列の汎用玉軸受であって、内輪２と、外輪３と、内外輪間に介在する複数のボール４を有する。内輪２の外周面と外輪３の内周面にはボール４の周回を案内するための周方向溝２ａ、３ａが形成されている。複数のボール４は、ボール４相互の周方向間隔を保持するために保持器５によって回転自在に保持されている。軸受１の両側はシールプレート６、６が装着され、このシールプレート６、６によって内外輪間にグリースが保持されると共に、外部からの異物の侵入が防止されるようになっている。
【００１３】
本発明の実施例に係る軸受１では、図２に示すように、外輪３の半径方向の最薄部の肉厚ｔ（１．４ｍｍ）をボール４の径Ｄ（２．８ｍｍ）の５０％或いは５０％以上６０％以下に設定している。肉厚ｔはボール４の径Ｄのちょうど５０％でもよいし、５０％よりもさらに大きくしてもよいが（D≦ｔ）、６０％は越えない方がよい。このように肉厚ｔを設定した理由は次の理由による。
【００１４】
すなわち、外輪３の割れ耐力を向上させるためには外輪肉厚を厚くする必要があるが、軸受１の半径方向のサイズアップを伴うことなく外輪３の肉厚を厚くするためにはボール径を小さくせざるを得ない（内輪２の肉厚は変更することなく従来と同様の仕様とする）。そこで、外輪肉厚とボール径の関係をどのように設定するかが問題となる。但し、ボール径を小さくし過ぎると特に内輪の周方向溝２ａの面圧が過大になり、内輪の耐久性が問題になるおそれがある。
【００１５】
本発明者らは、外輪肉厚とボール径の最適な関係を見出すために、割れ強度を図２に示すように二種類の比率（実施例は５０％、比較例は３５％）にして強度試験を実施した。
【００１６】
図３は軸受の耐久性（割れ強度）を試験する試験装置の概略図である。同図において１０はパッド、１１は駆動ロール、１２は給油ノズル、１３は案内ロール、１４は試験対象としての軸受外輪、１５は負荷ロールである。駆動ロール１１と負荷ロール１５の間に軸受外輪１４を挟み、外輪１４を回転させつつ負荷を掛けて試験を行う。
【００１７】
図３の試験装置によって、図４に示すように第１から第４の４つの実施例に係る軸受、すなわち外輪の材質を、第１は浸炭鋼としたもの（Ｌ10）、第２はＴＭ処理したもの（Ｌ50）、第３は窒化処理したもの（Ｌ50）、第４はＴＭ処理と窒化処理の両方を施したもの（Ｌ50）、以上４つの軸受について回転割れ疲労強度の試験を行った。また、比較例は材質をＳＵＪ２とした以外はすべて実施例と同じ仕様の軸受とした。
【００１８】
試験の結果、割れ強度は図２に示すように、肉厚／ボール径の比が５０％では４６９０Ｎ、３５％では２６４０Ｎの割れ強度であった。また、最薄部の肉厚ｔをボール径の６０％にした場合、外輪３の面圧が４２００ＭＰａに達した。この値は軸受外輪の許容面圧にほぼ等しいことが分かった。
【００１９】
一方、回転割れ疲労強度の試験結果は図４に示す通りであり、浸炭鋼の場合は約４倍の耐久時間が得られ、ＴＭ処理では６倍強、窒化処理では約１８倍、ＴＭと窒化の併用では約５３倍もの耐久性が得られた。
【００２０】
５０％の軸受けで割れ強度が４６９０Ｎであるから、１０００Ｎの負荷に対する安全率は約４．７倍となる。
【００２１】
プランジャポンプ用軸受１には、１０００Ｎ程度の最大荷重が作用する可能性がある一方、一般的に疲労強度は静強度の１／４程度であるといわれている。従って、割れ強度としては少なくとも４０００Ｎ以上あれば十分といえる。
【００２２】
以上のことから、使用条件のばらつきを考慮して、肉厚／鋼球径を５０％以上６０％以下とすることで、十分な疲労強度を有する軸受とすることができることが分かった。
【００２３】
本発明の軸受は、従来に比べて、外輪強度が約８０％向上し（２６４０Ｎ→４６９０Ｎ）、軸受の耐久性向上、プランジャポンプの信頼性向上に寄与するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のプランジャポンプ用軸受は、自動車用ＡＢＳのプランジャポンプ以外のものにも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  プランジャポンプ用軸受
２  内輪
３  外輪
４  ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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