(57)【要約】【課題】ラジアル軸受と回転軸との接触状態を軸方向に亙り均一にして、このラジアル軸受の耐久性を十分に確保できる構造を実現する。【解決手段】円筒状の保持部１９の内側に、シェル型の外輪１０を圧入固定し、この外輪１０の内側に回転軸を、複数本のニードルを介して回転自在に支持する。（Ａ）に示した前記保持部１９の自由状態での内径を、剛性が低い開口部側で底部側よりも小さくする。そして、（Ｂ）に示した、前記保持部１９に前記外輪１０を内嵌固定した状態で、この保持部１９の内径を軸方向一端から軸方向他端まで一定とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の保持部と、この保持部の内側に配置された軸部材と、これら保持部の内周面と軸部材の外周面との間に設けられたラジアル軸受とを備え、前記保持部の径方向に関する剛性が軸方向一端部で軸方向他端部よりも小さく、前記ラジアル軸受のうちで少なくとも最も径方向外側に存在する軸受部品は、前記保持部の径方向内側に、軸方向一端側から圧入する事により、締り嵌めで内嵌固定されている回転支持装置に於いて、この保持部の自由状態での内径を、軸方向一端側で軸方向他端側よりも小さくした事を特徴とする回転支持装置。
【請求項２】
前記保持部に前記軸受部品を内嵌固定した状態で、この保持部の内径を軸方向一端から軸方向他端まで一定とした、請求項１に記載した回転支持装置。
【請求項３】
前記保持部の径方向に関する厚さが、軸方向一端側で大きく、軸方向他端側に向けて漸次小さくなっている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した回転支持装置。
【請求項４】
前記ラジアル軸受が、シェル型の外輪の径方向内側に複数本のニードルを配置したシェル型ラジアルニードル軸受であって、前記軸受部品が前記外輪である、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した回転支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電動モータの回転軸をモータケースの一部に、ラジアル軸受により回転自在に支持する為の回転支持装置の改良に関する。具体的には、このラジアル軸受と前記回転軸との接触状態を軸方向に亙り均一にして、このラジアル軸受の耐久性を十分に確保できる構造の実現を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、図４〜５に示す様な電動モータの構造が記載されている。この構造では、ロータ１を中間部に固定した回転軸２の基端部を、モータケース３の一部に設けた有底円筒状の保持部４に、滑り軸受であり、特許請求の範囲に記載した軸受部品に相当するラジアル軸受５により、回転自在に支持している。この様な構造の場合、この保持部４の径方向に関する剛性が、軸方向に亙って均一でない為、使用条件が厳しくなると、前記ラジアル軸受５の耐久性確保が難しくなる。具体的には、前記保持部４の径方向に関する剛性が、軸方向に関して底板部６で塞がれた図４〜５の右側で大きく、開口した図４〜５の左側で小さくなる。この為、前記保持部４に前記ラジアル軸受５を、締り嵌めで内嵌固定すると、この保持部４の内径が、図４〜５の右側に比べて左側で大きくなり、前記ラジアル軸受５の内周面の形状も、これに倣って弾性変形する。この結果、このラジアル軸受５の内周面と前記回転軸２の外周面との接触状態が軸方向に関して不均一になり、このラジアル軸受５の耐久性が損なわれる。
【０００３】
上述の図４〜５に示した従来構造の場合には、前記保持部４の開口部の周囲に端板部７が存在し、この保持部４の開口部の径方向の剛性に関しても或る程度は得られるし、前記ラジアル軸受５が滑り軸受である為、上述の様な耐久性低下は、あまり顕著にはならない。これに対して、例えば、図６に示す様な電動モータで、アルミニウム合金等の軽合金製のモータケース３ａの内面の一部に、図６及び図７の（Ａ）に示す様な有底円筒状の保持部８を突設し、この保持部８の径方向内側に、ロータ１ａを中間部に固定した回転軸２ａの端部を、ラジアルニードル軸受９により回転自在に支持する場合には、このラジアルニードル軸受９の耐久性低下が顕著になる。この理由は、以下の通りである。
【０００４】
軽合金製のモータケース３ａの一部に、このモータケース３ａと一体に設けられた前記保持部８の内周面は、そのまま前記ラジアルニードル軸受９の外輪軌道とする事はできない。外輪軌道として必要な硬さを得る為に、特許請求の範囲に記載した軸受部品に相当する、肌焼鋼等の硬質金属製の外輪（シェル）１０を備えた、シェル型のラジアルニードル軸受９を使用し、図７の（Ｂ）に示す様に、この外輪１０を前記保持部８に、締り嵌めで内嵌固定（圧入）する必要がある。この外輪１０の圧入に伴ってこの保持部８に径方向外方に向いた力が加わり、この保持部８が径方向外方に弾性変形する。この様にして生じる保持部８の弾性変形量は、径方向に関する剛性が低い開口部側（図６〜７の左側）で多く、同剛性が高い底部側（図６〜７の右側）で少なくなる。
【０００５】
従って、前記保持部８が、図７の（Ｂ）に誇張して示す様に、開口部側の内径が大きく、底部側の内径が小さくなる方向に弾性変形し、前記外輪１０も、これに倣って弾性変形する。この状態では、この外輪１０の内周面である外輪軌道と、前記回転軸２ａの端部外周面である内輪軌道との間隔（径方向距離）が、軸方向に亙り不均一になる。具体的には、この間隔が、前記保持部８の底部側で狭く、開口部側で広くなる。この為、前記外輪軌道及び前記内輪軌道と、これら両軌道同士の間に設けられた複数本のニードルの転動面との転がり接触部の面圧が、前記底部側で極端に高くなるか、或いは前記開口部側で極端に低くなる、所謂片当りが発生する。この結果、前記外輪軌道及び前記内輪軌道と前記各ニードルの転動面との転がり疲れ寿命が部分的に著しく短くなり、前記ラジアルニードル軸受９全体としての耐久性も、著しく短くなる。
【０００６】
又、図８は、内燃機関の吸気管１１の内部にスロットルバルブ１２を、揺動変位可能に支持する構造を示している。この構造では、このスロットルバルブ１２の中心部に設けた揺動軸１３の中間部と先端部とを保持部１４ａ、１４ｂの内径側に、それぞれラジアルニードル軸受９ａ、９ｂにより、揺動変位を自在に支持している。この様な構造の場合、前記両保持部１４ａ、１４ｂのうち、前記揺動軸１３の中間部を支持する為の保持部１４ａの径方向に関する剛性は、前記吸気管１１の本体部分に連続した基端部（図８の右端部）で大きく、先端部（図８の左端部）で小さくなる。これに対して、前記揺動軸１３の端部を支持する為の保持部１４ｂの径方向に関する剛性は、塞がれた底部側（図８の右側）で大きく、開口部側（図８の左側）で小さくなる。従って、この様な図８の構造の場合も、前記両保持部１４ａ、１４ｂに、シェル型の外輪を締り嵌めで内嵌固定すると、同様の問題を生じる。
【０００７】
又、この様な問題は、上述の図６〜８に示した様な構造に限らず、図９〜１０に示す様な保持部１５ａ、１５ｂを備えた回転支持装置の場合も生じる。このうち、図９に示した保持部１５ａは、例えばステアリングコラムの前端部にステアリングシャフトの中間部前端寄り部分を、回転自在に、且つ、軸方向の変位を可能に支持する為のもので、厚肉の中空回転軸１６の端部の内径を中間部に比べて大きくしたものである。又、図１０に示した保持部１５ｂは、回転軸を挿通する為の挿通孔１７の開口部を囲む状態で、ハウジング１８の内面に設けたものである。何れの保持部１５ａ、１５ｂに関しても、先端部（図９〜１０の左端部）の剛性が基端部（図９〜１０の右端部）の剛性に比べて低い為、シェル型の外輪１０を圧入すると、図９〜１０の（Ｂ）に誇張して示す様に弾性変形し、上述の様な問題を生じる。
【０００８】
特許文献２には、動圧軸受装置を構成するハウジングの外周面を、このハウジングにスラスト部材を圧入する事に伴う変形量を見込んだ形状にする事が記載されている。又、特許文献３には、ハウジングからのシェル型の外輪の抜け止めを図る為、この外輪の外径を軸方向に関して漸次変化させた構造が記載されている。但し、これら特許文献２、３に記載された構造は、上述の様にして生じる、シェル型の外輪を備えたニードル軸受等のラジアル軸受の耐久性低下に利用できないか、仮に利用できても十分な効果は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３９７７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６７７８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５５０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ラジアル軸受と回転軸との接触状態を軸方向に亙り均一にして、このラジアル軸受の耐久性を十分に確保できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の回転支持装置は、円筒状の保持部と、この保持部の内側に配置された軸部材と、これら保持部の内周面と軸部材の外周面との間に設けられたラジアル軸受とを備える。又、この保持部の径方向に関する剛性が軸方向一端部で軸方向他端部よりも小さい。そして、前記ラジアル軸受のうちで少なくとも最も径方向外側に存在する軸受部品は、前記保持部の径方向内側に、軸方向一端側から圧入する事により、締り嵌めで内嵌固定されている。
【００１２】
特に、本発明の回転支持装置に於いては、前記保持部の自由状態での内径を、軸方向一端側で軸方向他端側よりも小さくしている。
そして、好ましくは請求項２に記載した発明の様に、この保持部に前記軸受部品を内嵌固定した状態で、この保持部の内径を軸方向一端から軸方向他端まで一定としている。
又、この様な本発明の回転支持装置を実施するのに、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記保持部の径方向に関する厚さを、軸方向一端側で大きく、軸方向他端側に向けて漸次小さくする。
更に、この様な本発明の回転支持装置を実施するのに、具体的には、請求項４に記載した発明の様に、前記ラジアル軸受を、シェル型の外輪の径方向内側に複数本のニードルを配置したシェル型ラジアルニードル軸受とし、前記軸受部品を前記外輪とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成する本発明の回転支持装置によれば、ラジアル軸受を保持する為の保持部の径方向に関する剛性が、軸方向に関して互いに相違しているにも拘らず、このラジアル軸受と、このラジアル軸受の径方向内側に配置される軸との接触状態を軸方向に亙り均一若しくはほぼ均一にして、このラジアル軸受の耐久性を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、保持部の自由状態の形状を、軸方向の傾斜角度を誇張して示す断面図（Ａ）と、この保持部にシェル型の外輪を圧入した状態を示す断面図（Ｂ）。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】同第３例を示す、図１と同様の図。
【図４】回転支持部を備えた電動モータの従来構造を示す断面図。
【図５】図４の右端部拡大図。
【図６】回転支持部を備えた電動モータの構造の別例を示す断面図。
【図７】この図６に示した構造の場合に生じる問題を説明する為の、図１と同様の図。
【図８】揺動支持部を備えたスロットルバルブ装置の１例を示す断面図。
【図９】従来構造の場合に生じる問題を説明する為の、図２と同様の図。
【図１０】同じく図３と同様の図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の構造では、アルミニウム合金等の軽合金製のモータケース３ａ（全体の形状は図６参照）の内面の一部に、図１の（Ａ）に示す様な有底円筒状の保持部１９を設け、この保持部１９の径方向内側に回転軸を、シェル型の外輪１０を備えたラジアルニードル軸受により、回転自在に支持する様にしている。この点に関しては、前述の図６に示した構造の場合と同様である。
【００１６】
特に、本例の構造の場合には、前記保持部１９の内周面２０を、軸方向に関して僅かに傾斜させている。具体的には、この内周面２０の母線を、前記保持部１９の軸方向に対し僅かに（例えば０．１〜１度程度）傾斜させて、前記内周面２０の形状を、純粋な円筒面ではなく、僅かに傾斜した部分円すい筒状の凹面としている。傾斜方向は、前記保持部１９の開口部に向かう程この保持部１９の自由状態での内径が小さくなる方向としている。これに対して、この保持部１９の外径は、端縁部に存在する面取り部分等を除き、実質的に同じとしている。従って、この保持部１９の径方向に関する厚さは、特許請求の範囲に記載した軸方向一端側に対応する開口部側（図１の左側）で大きく、同じく軸方向他端側に対応する底部側（図１の右側）に向けて漸次小さくなっている。
【００１７】
前記内周面２０の母線の傾斜角度θは、前記保持部１９の剛性、この保持部１９に圧入するシェル型の外輪１０の剛性、締め代に基づいて、計算或いは実験により、適切に規制する。何れにしても、前記傾斜角度θは、０．１〜１度程度の小さな値である。そして、前記保持部１９に前記外輪１０を締り嵌めで内嵌固定した状態で、図１の（Ｂ）に示す様に、この保持部１９の内径が、軸方向一端から軸方向他端まで同じとなる様にしている。
【００１８】
上述の様な保持部１９と外輪１０とを備えた本例の回転支持装置によれば、ラジアルニードル軸受を構成するシェル型の外輪１０を保持する為の保持部１９の剛性が、軸方向に関して互いに相違しているにも拘らず、組立状態での前記外輪１０の内径を、軸方向に亙って一定にできる。即ち、この外輪１０を前記保持部１９に圧入するのに伴って、この保持部１９に径方向外方に向いた力が加わり、この保持部１９が径方向外方に弾性変形する。この様にして生じる保持部１９の弾性変形量は、径方向に関する剛性が低い開口部側（図１の左側）で多く、同剛性が高い底部側（図１の右側）で少なくなる。
【００１９】
前記保持部１９の自由状態での内径は、図１の（Ａ）に示す様に、開口部側で小さく、底部側で大きくなっているので、前記外輪１０の圧入に伴って前記保持部１９は、前記傾斜角度θを解消する方向に弾性変形する。本例の場合、この傾斜角度θを、この保持部１９の剛性、前記外輪１０の剛性、締め代に基づいて適切に規制しているので、この保持部１９にこの外輪１０を圧入し切った状態で、この保持部１９の内径が、軸方向全長に亙り実質的に一定に（完全に内径が同じであるか、若しくは、ラジアルニードル軸受の耐久性の悪影響を及ぼす事がない程度に迄内径の差が小さく）なる。そして、前記保持部１９に締り嵌めで内嵌固定された前記外輪１０のうち、内周面に外輪軌道を形成した部分の直径に関しても、軸方向に関して実質的に一定となる。
【００２０】
この状態では、前記外輪軌道と、前記ラジアルニードル軸受により支持される回転軸の外周面である内輪軌道との間隔が軸方向に亙り均一になる。言い換えれば、この内輪軌道と前記外輪軌道とが、軸方向全長に亙り平行になる。この結果、これら外輪軌道及び内輪軌道と、これら両軌道同士の間に設けられた複数本のニードルの転動面とが、軸方向全長に亙り均一に転がり接触する。この結果、これら各ニードルの転動面と前記両軌道との転がり接触部の面圧が部分的に過大となる事がなく、これら各ニードルの転動面と前記両軌道との転がり疲れ寿命を確保できて、前記ラジアルニードル軸受全体としての耐久性も確保できる。
【００２１】
尚、本例の場合には、前記保持部１９の自由状態での内外両周面のうち、外周面を、軸方向に関して外径が一定である単なる円筒面とし、内周面を、開口部に向かうに従って内径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凹面としている。従って、前記保持部１９の径方向に関する厚さは、開口部に向かうに従って大きく（厚く）なり、この保持部１９の径方向に関する剛性が開口部に向かう程小さくなる程度は、厚さが軸方向に関して一定である場合よりも緩和される。従って、前記傾斜角度θは、僅かな値で足りるが、前記保持部１９の開口部の内径が前記外輪１０の外径よりも小さくなる程度は、通常の締め代分（締り嵌めの為の直径寸法差）よりも大きくなる。但し、その程度は、前記外輪１０の軸方向端部外周縁に存在する、断面形状が四分の一円弧の曲面部の径方向幅よりも十分に小さい。従って、前記外輪１０を前記保持部１９に圧入する作業は、前記曲面部によりこの保持部１９の開口部を押し広げつつ、容易に行える。
【００２２】
［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、前述の図９に示した、例えばステアリングコラムの前端部にステアリングシャフトの中間部前端寄り部分を、回転自在に、且つ、軸方向の変位を可能に支持する為の回転支持装置に、本発明を適用した場合に就いて示している。
本例の場合には、厚肉の中空回転軸１６ａの端部の内径を中間部に比べ大きくして、この端部に保持部１９ａを設けている。この保持部１９ａの形状、この保持部１９ａにシェル型の外輪１０を締り嵌めで内嵌固定した状態でのこの外輪１０の性状等に関しては、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００２３】
［実施の形態の第３例］
図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、前述の図１０に示した構造に、本発明を適用した場合に就いて示している。本例の保持部１９ｂは、回転軸を挿通する為の挿通孔１７の開口部を囲む状態で、ハウジング１８の内面に設けている。この保持部１９ｂの形状、この保持部１９ｂにシェル型の外輪１０を締り嵌めで内嵌固定した状態でのこの外輪１０の性状等に関しては、前述した実施の形態の第１例及び上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本例を実施する場合に、保持部の厚さは、必ずしも開口部に向かう程大きく（厚く）する必要はない。径方向に関する厚さを軸方向に亙り一定とする代わりに、自由状態での内周面の傾斜角度を大きめに設定しても良い。
又、保持部の内径側に圧入固定するラジアル軸受に関しても、シェル型の外輪を備えたニードル軸受に限らず、前述の図４〜５に示した様な滑り軸受とする事もできる。
更に、前述の図８に示した様な保持部１４ａ、１４ｂに対して、本発明を適用する事もできるし、固定の支持軸の周囲に回転部材を設けた構造で本発明を実施する事もできる。
【符号の説明】
【００２５】
１、１ａ  ロータ
２、２ａ  回転軸
３、３ａ  モータケース
４    保持部
５    ラジアル軸受
６    底板部
７    端板部
８    保持部
９、９ａ、９ｂ  ラジアルニードル軸受
１０    外輪（シェル）
１１    吸気管
１２    スロットバルブ
１３    揺動軸
１４ａ、１４ｂ  保持部
１５ａ、１５ｂ  保持部
１６    中空回転軸
１７    挿通孔
１８    ハウジング
１９、１９ａ、１９ｂ  保持部
２０    内周面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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