(57)【要約】【課題】圧入時における変形や割れを防止したシェル形ころ軸受を提供する。【解決手段】シェル形ころ軸受２１は、両端部が内径側に折曲げられた鍔部２６ａ、２６ｂを有するシェル形外輪２２と、シェル形外輪２２の内径面２５ａに沿うように配置されるころ２３と、ころ２３を保持する保持器２４とを含む。ここで、鍔部２６ａの幅面２７ａのうち軸方向に最も突出した突出部２８とシェル形外輪２２の外径面２５ｂとの径方向の長さ寸法をＤとし、シェル形外輪２２の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔ≦２．１の関係を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が内径側に折曲げられた鍔部を有するシェル形外輪と、
前記シェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころとを含むシェル形ころ軸受であって、
前記鍔部の幅面のうち軸方向に最も突出した突出部と前記シェル形外輪の外径面との径方向の長さ寸法をＤとし、前記シェル形外輪の板厚をＴとすると、
Ｄ／Ｔ≦２．１の関係を有する、シェル形ころ軸受。
【請求項２】
前記端部を折り曲げる角度は、９０°以上である、請求項１に記載のシェル形ころ軸受。
【請求項３】
両端部が内径側に折曲げられた鍔部を有するシェル形外輪と、
前記シェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころとを含むシェル形ころ軸受であって、
前記端部を折曲げた際に形成される折曲げ部の曲率半径をＲとし、前記シェル形外輪の板厚をＴとすると、
Ｒ／Ｔ≦１．６の関係を有する、シェル形ころ軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシェル形ころ軸受と、
前記シェル形ころ軸受を圧入する圧入穴を含むハウジングとを備える、シェル形ころ軸受構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シェル形ころ軸受およびシェル形ころ軸受構造物に関し、特に、圧入穴に圧入されるシェル形ころ軸受およびこのようなシェル形ころ軸受を備えるシェル形ころ軸受構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスミッションやカーエアコン用コンプレッサ、スタータ等に使用される軸受として、軸受投影面積が小さいにもかかわらず、高荷重の負荷を受けることができ、かつ、コストが安いシェル形ころ軸受が使用されていた。このようなシェル形ころ軸受は、シェル形外輪と、シェル形外輪の転走面である内径面に沿うように配置された複数のころと、複数のころを保持する保持器とからなる。
【０００３】
ここで、従来のシェル形ころ軸受の製造方法について簡単に説明する。図８は、従来のシェル形ころ軸受の製造方法の一例を示す概略図である。図８を参照して、まず、シェル形外輪の素材である平板状の鋼板１０１を、深絞り加工してカップ状に成型した後、カップの底部分を打ち抜いて一方のフランジ１０２を形成する。その後、転走面１０３の加工を行い、全体を浸炭焼入れ等の焼入れ処理を行う。ここで、カップの底部分を打ち抜いた状態で一旦焼入れ処理を行うため、カップの入口側のフランジ１０７の縁曲げ加工を行う前に、縁曲げ部１０４を防浸炭処理や焼きなまし処理をして、縁曲げ加工を行っても割れが発生しないようにする。次に、ころ１０５と保持器１０６とを入れ、カップの入口側の縁曲げ部１０４を縁曲げ加工して他方のフランジ１０７を形成する。その後、洗浄等の工程を経て、シェル形ころ軸受が製造される。
【０００４】
このようにして製造されたシェル形ころ軸受のうち、シェル形外輪については、一方のフランジと他方のフランジ、すなわち、一方の鍔部と他方の鍔部とで、その強度が異なる。具体的には、後工程で折曲げられた鍔部の方が、他方の鍔部よりも強度が弱い。そうすると、シェル形ころ軸受をハウジング等に設けられた圧入穴に圧入する際に、シェル形外輪の鍔部の破損を防止するため、強度の高い鍔部側を押して圧入する必要がある。
【０００５】
このような問題に対し、特開平１１−３０３８６３号公報（特許文献１）によると、シェル形外輪の両端部をハウジングの円孔径よりも小さくする等により、シェル形外輪の方向性を無くし、これにより、いずれの鍔部側からでも圧入することができるシェル形ころ軸受としている。
【特許文献１】特開平１１−３０３８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シェル形ころ軸受をハウジングの圧入穴に圧入する際には、一般的には、圧入プレスや圧入冶具等を用いて圧入する。ここで、シェル形ころ軸受をハウジングの圧入穴に圧入する方法について、簡単に説明する。
【０００７】
図９は、圧入冶具を利用してシェル形ころ軸受をハウジングの圧入穴に圧入する状態を示す概略断面図である。図９を参照して、圧入冶具１１１は、土台部１１２と、図９中の矢印Ｘの方向に移動可能な押し冶具１１３とを備える。まず、土台部１１２の上に、圧入穴１１７が設けられたハウジング１１６を設置する。圧入穴１１７の一方の開口部には、内径側に延びる肩部１１８が設けられており、この場合、肩部１１８が下側に位置するように設置する。次に、圧入穴１１７の上方に、シェル形外輪１２２、ころ１２３および保持器１２４から構成されるシェル形ころ軸受１２１を配置させる。その後、押し冶具１１３と、シェル形外輪１２２の一方の鍔部１２５ｂの幅面１２６ｂとを当接させ、圧入プレス（図示せず）等により、押し冶具１１３を図９中の矢印Ｘの方向に押し進める。そして、他方の鍔部１２５ａの幅面１２６ａが肩部１１８と接触し、完全にシェル形ころ軸受１２１が圧入されるまで押切る。このようにして、シェル形ころ軸受１２１を圧入穴１１７に圧入する。
【０００８】
ここで、圧入プレスによる圧入力の下限値は、下記式によって導出される計算上の最大圧入力以上とする必要がある。
【０００９】
圧入力＝摩擦係数×嵌合部面積×嵌合部面圧
なお、嵌合部とは、圧入穴１１７にシェル形ころ軸受１２１を圧入した際に嵌合する部分である。
【００１０】
また、圧入プレスによる圧入力の上限値については、圧入時、具体的には、鍔部と肩部が当接して押切る際に、シェル形ころ軸受１２１やハウジング１１６が破損しない押切り耐荷重以下とする必要がある。押切り耐荷重とは、圧入時においてシェル形ころ軸受がハウジングと当接し、さらに荷重を負荷して押切った際に、シェル形ころ軸受の変形や割れ、ハウジングの損傷等が生じない荷重をいう。
【００１１】
ここで、シェル形ころ軸受１２１の押切り耐荷重が安定していないと、圧入プレスの圧入力によっては、シェル形ころ軸受１２１の変形や割れが発生したり、ハウジング１１６の損傷が生じることになる。圧入時における不具合を有するこのようなシェル形ころ軸受構造物は、軸受機能を適切に発揮することができない。
【００１２】
なお、図１０に示すように、ハウジング１３１に設けられた圧入穴１３２が貫通しておらず、肩部の代わりに底部１３３が設けられており、底部１３３の底面１３４と鍔部１２５ｂの幅面１２６ｂとが当接する場合も同様である。
【００１３】
この発明の目的は、圧入時における変形や割れを防止したシェル形ころ軸受を提供することである。
【００１４】
この発明の他の目的は、軸受機能を適切に発揮することができるシェル形ころ軸受構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係るシェル形ころ軸受は、両端部が内径側に折曲げられた鍔部を有するシェル形外輪と、シェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころとを含む。ここで、鍔部の幅面のうち軸方向に最も突出した突出部とシェル形外輪の外径面との径方向の長さ寸法をＤとし、シェル形外輪の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔ≦２．１の関係を有する。
【００１６】
シェル形ころ軸受をハウジングの圧入穴に圧入する際には、まず、シェル形外輪の突出部とハウジングとが当接する。したがって、この突出部が力点となり、プレスから押切り荷重が負荷される。ここで、上記した寸法関係とすることにより、軸方向の剛性が強いシェル形外輪の外径側に力点を位置させることができる。このようにして、シェル形ころ軸受の押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れを防止することができる。さらに、ハウジングの損傷も防止することができる。
【００１７】
好ましくは、端部を折り曲げる角度は、９０°以上である。こうすることにより、鍔部を軸受内部側まで折曲げた構成とすることができる。そうすると、端部が肩部に当接することはなくなる。したがって、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れを防止することができる。
【００１８】
また、シェル形ころ軸受は、両端部が内径側に折曲げられた鍔部を有するシェル形外輪と、シェル形外輪の内径面に沿うように配置されるころとを含む。ここで、端部を折曲げた際に形成される折曲げ部の曲率半径をＲとし、シェル形外輪の板厚をＴとすると、Ｒ／Ｔ≦１．６の関係を有する。
【００１９】
このように、折曲げ部の曲率半径とシェル形外輪の板厚とを上記した寸法関係とすることにより、軸方向の剛性が強いシェル形外輪の外径側に力点を位置させることができる。したがって、シェル形ころ軸受の押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れを防止することができる。さらに、ハウジングの損傷も防止することができる。
【００２０】
この発明の他の局面においては、シェル形ころ軸受構造物は、上記したいずれかのシェル形ころ軸受と、シェル形ころ軸受を圧入する圧入穴を含むハウジングとを備える。
【００２１】
このようなシェル形ころ軸受構造物は、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れ、ハウジングの損傷を防止することができるため、軸受機能を適切に発揮することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、鍔部の幅面のうち軸方向に最も突出した突出部とシェル形外輪の外径面との径方向の長さ寸法をＤとし、シェル形外輪の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔ≦２．１の関係を有するよう構成することにより、軸方向の剛性が強いシェル形外輪の外径側に力点を位置させることができる。このようにして、シェル形ころ軸受の押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れを防止することができる。さらに、ハウジングの損傷も防止することができる。
【００２３】
また、端部を折曲げた際に形成される折曲げ部の曲率半径をＲとし、シェル形外輪の板厚をＴとすると、Ｒ／Ｔ≦１．６の関係を有するよう構成することにより、軸方向の剛性が強いシェル形外輪の外径側に力点を位置させることができる。したがって、シェル形ころ軸受の押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れを防止することができる。さらに、ハウジングの損傷も防止することができる。
【００２４】
また、このようなシェル形ころ軸受構造物は、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れ、ハウジングの損傷を防止することができるため、軸受機能を適切に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係るシェル形ころ軸受構造物を示す概略断面図である。図１は、図２に示すＩの部分の拡大図である。図１および図２を参照して、シェル形ころ軸受構造物１１は、シェル形ころ軸受２１を圧入する圧入穴１３を含むハウジング１２と、圧入穴１３に圧入されるシェル形ころ軸受２１とを備える。圧入穴１３は、ハウジング１２を貫通しており、一方の開口部側には、内径側に延びる肩部１４が設けられている。
【００２６】
シェル形ころ軸受２１は、シェル形外輪２２と、複数のころ２３と、複数のころ２３を保持する保持器２４とを有する。ころ２３および保持器２４は、シェル形外輪２２の内径面２５ａに沿うように配置される。シェル形外輪２２は、両端部が内径側に折曲げられた鍔部２６ａ、２６ｂを有する。また、シェル形ころ軸受２１は、例えば、上記した構成の圧入プレスや圧入冶具等（いずれも図示せず）によって、鍔部２６ｂの幅面２７ｂ側を押され、圧入穴１３に圧入されている。
【００２７】
ここで、鍔部２６ａの幅面２７ａの軸方向に最も突出した突出部２８とシェル形外輪２２の外径面２５ｂとの径方向の長さ寸法をＤとし、シェル形外輪２２の板厚をＴとすると、Ｄ／Ｔ≦２．１となるよう構成されている。
【００２８】
このような構成のシェル形ころ軸受２１は、シェル形ころ軸受２１を圧入穴１３に圧入する際に、シェル形外輪２２の突出部２８とハウジング１２の肩部１４の内側の面１５とが当接する。したがって、この部分が力点となって、圧入プレスによる押切り荷重が負荷される。ここで、上記した寸法関係とすることにより、軸方向の剛性が強いシェル形外輪２２の外径側に力点を位置させることができる。このようにして、押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受２１の変形や割れ、ハウジング１２の損傷を防止することができる。
【００２９】
また、端部２９を折り曲げる角度は、９０°以上である。すなわち、鍔部２６ａが軸受内部側に傾いた構成とする。こうすることにより、鍔部２６ａを軸受内部側まで折曲げた構成とすることができる。そうすると、端部２９が肩部１４の面１５に当接することはなくなる。したがって、さらに圧入時におけるシェル形ころ軸受２１の変形や割れ、ハウジング１２の損傷を防止することができる。
【００３０】
なお、図３に示すシェル形ころ軸受４１のように、シェル形外輪４２の鍔部４３が軸受外部側に傾いた構成であり、突出部４４とシェル形外輪４２の板厚Ｔとが上記の関係を具備しない場合、すなわち、Ｄ／Ｔ＞２．１の関係となる場合には、圧入時におけるシェル形ころ軸受４１の変形や割れ、ハウジング１２の損傷が生ずることになる。
【００３１】
また、上記の実施の形態においては、突出部と外径面との径方向の長さ寸法Ｄおよび板厚Ｔの関係を上記寸法関係とすることにしたが、これに限らず、端部を内径側に折曲げた際の折曲げ部の曲率半径Ｒおよび板厚Ｔの関係を規定することにしてもよい。
【００３２】
図４は、この場合におけるシェル形ころ軸受構造物の一部を示す断面図であり、図１に対応する。図４を参照して、シェル形ころ軸受構造物５１は、図１と同様にハウジング１２とシェル形ころ軸受５２とを備える。ここで、端部５８を折曲げた際に形成される折曲げ部５５の曲率半径をＲとし、シェル形外輪５３の板厚をＴとすると、Ｒ／Ｔ≦１．６とする。
【００３３】
このような構成のシェル形ころ軸受５２においては、鍔部５４の幅面５６のうち、最も外径側に位置する当接部５７が力点となる。したがって、この力点に押切り荷重が負荷される。ここで、上記した寸法関係とすることにより、シェル形外輪５３において軸方向の剛性の強い外径側に力点を位置させることができる。このようにして、押切り耐荷重を安定させ、圧入時におけるシェル形ころ軸受５２の変形や割れ、ハウジング１２の損傷を防止することができる。
【００３４】
なお、図５に示すシェル形ころ軸受６１のように、シェル形外輪６２の板厚Ｔと鍔部６３を形成する折曲げ部６４の曲率半径Ｒとの関係が上記の関係を具備しない場合、すなわち、Ｒ／Ｔ＞１．６の関係となる場合には、圧入時におけるシェル形ころ軸受６１の変形や割れ、ハウジング１２の損傷が生じることになる。
【００３５】
ここで、上記した寸法関係、すなわち、Ｄ／ＴおよびＲ／Ｔと、押切り耐荷重／最大圧入力との関係を図６および表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
なお、表１中、Ｆは押切り耐荷重（Ｋｇｆ）を示し、Ｆｍａｘは最大圧入力（Ｋｇｆ）を示す。また、図６中の縦軸はＤ／Ｔ、横軸はＲ／Ｔ、ハッチング部分は押切り耐荷重／最大圧入力が１．２よりも小さい領域を示す。
【００３８】
表１および図６を参照して、Ｄ／Ｔ≦２．１となる部分、またはＲ／Ｔ≦１．６となる部分では、押切り耐荷重／最大圧入力は１．２以上となる。そうすると、上記構成のシェル形ころ軸受においては、押切り耐荷重を最大圧入力の１．２以上とすることができる。したがって、このような構成のシェル形ころ軸受は、最大圧入力の１２０％を、押切り耐荷重値として保証することができる。
【００３９】
以上より、上記した構成のシェル形ころ軸受は、圧入時におけるシェル形ころ軸受の変形や割れ、ハウジングの損傷を防止することができる。また、上記した構成のシェル形ころ軸受構造物は、軸受機能を適切に発揮することができる。
【００４０】
なお、このような構成のシェル形ころ軸受構造物に備えられるハウジングを、例えば、スロットルバルブ装置のスロットルボディとしてもよい。図７は、この場合におけるスロットルバルブ装置の一例を示す概略断面図である。図７を参照して、自動車のエンジン等へのエアー流入量を制御するスロットルバルブ装置９１は、内部に吸気通路を形成するスロットルボディ９４と、開閉により吸気量を調節するスロットルブレード９５と、スロットルブレード９５を固定するスロットルシャフト９３と、スロットルシャフト９３を回転自在に支持するシェル形ころ軸受９２とを有する。ここで、スロットルシャフト９３を支持する軸受としてシェル形ころ軸受９２を用いるのは、玉軸受等と比較して軸受の外径寸法が小さく、また、内部に密封性の高いシールを組み込むことができ、空気漏れ防止性能を有することによる。
【００４１】
スロットルバルブ装置９１は、スロットルシャフト９３を、ギアを介してワイヤーやモータ（図示せず）等により回転させることにより、スロットルブレード９５を開閉させ、吸気量を調整する。シェル形ころ軸受９２は、スロットルボディ９４に設けられた圧入穴へ圧入され、固定されている。
【００４２】
ここで、シェル形ころ軸受９２は、上記した構成を有するため、ハウジングをスロットルボディ９４とした場合において、スロットルボディ９４の圧入穴に圧入する際に、シェル形ころ軸受９２、具体的には、シェル形ころ軸受に含まれるシェル形外輪の変形や割れ、スロットルボディ９４の損傷等を防止することができる。
【００４３】
また、上記した構成のシェル形ころ軸受を備えるスクロール圧縮機やスタータ等を、シェル形ころ軸受構造物として適用することもできる。
【００４４】
なお、上記の実施の形態において、押切り耐荷重等の測定に関しては、圧入穴を有するハウジングとして基準リングを準備し、これにシェル形ころ軸受を圧入して測定することにしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施の形態において、シェル形ころ軸受は、保持器を有することとしたが、これに限らず、シェル形ころ軸受は保持器を有しない、いわゆる総ころタイプのシェル形ころ軸受であってもよい。
【００４６】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明に係るシェル形ころ軸受は、圧入穴に圧入するタイプのシェル形ころ軸受に、有効に利用される。
【００４８】
この発明に係るシェル形ころ軸受構造物は、ハウジングの圧入穴にシェル形ころ軸受を圧入するタイプのシェル形ころ軸受構造物に、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の一実施形態に係るシェル形ころ軸受構造物の一部を示す拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るシェル形ころ軸受構造物を示す概略断面図である。
【図３】Ｄ／Ｔ≦２．１の関係を具備しない場合のシェル形ころ軸受構造物の一部を示す拡大断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係るシェル形ころ軸受構造物の一部を示す拡大断面図である。
【図５】Ｒ／Ｔ≦１．６の関係を具備しない場合のシェル形ころ軸受構造物の一部を示す拡大断面図である。
【図６】Ｄ／ＴおよびＲ／Ｔと、押切り耐荷重／最大圧入力との関係を示すグラフである。
【図７】スロットルバルブ装置を示す概略断面図である。
【図８】従来におけるシェル形ころ軸受を製造する場合の工程概略図である。
【図９】圧入冶具によって肩部を有するハウジングにシェル形ころ軸受を圧入する状態を示す概略断面図である。
【図１０】圧入冶具によって底部を有するハウジングにシェル形ころ軸受を圧入する状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１，５１  シェル形ころ軸受構造物、１２  ハウジング、１３  圧入穴、１４  肩部、１５  面、２１，４１，５２，６１，９２  シェル形ころ軸受、２２，４２，５３，６２  シェル形外輪、２３  ころ、２４  保持器、２５ａ  内径面、２５ｂ  外径面、２６ａ，２６ｂ，４３，５４，６３  鍔部、２７ａ，２７ｂ，５６  幅面、２８，４４  突出部、２９，５８  端部、５５，６４  折曲げ部、５７  当接部、９１  スロットルバルブ装置、９３  スロットルシャフト、９４  スロットルボディ、９５  スロットルブレード。
【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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