(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部材の外周側に調心部材を嵌め合わせ、軸受部材と調心部材とが凸曲面及び凹曲面を介して相対的に回動することによって調心機能を発揮する調心機構であって、上記軸受部材または調心部材のうちいずれか一方を、本体とキャップとで構成するとともに、上記本体であって、上記軸受部材または調心部材のうちいずれか他方の部材の嵌め合わせ面に対向する面には、軸受部材で支持される軸部材の軸方向に湾曲した第１凹曲面と、この第１凹曲面に隣接し、第１凹曲面の最大径部よりも大径にした挿入穴とを形成し、上記挿入穴の開口側には位置決め用段部を形成するとともに、上記挿入穴と第１凹曲面との境界部分に挟持用段部を備え、上記キャップには、その外側に形成したフランジ部と、当該キャップの先端側に形成した環状凸部と、上記第１凹曲面に連続し、上記第１凹曲面と曲率を同じにした第２凹曲面とを備え、上記第１，２の凹曲面の境界部分であって上記環状凸部と挟持用段部との対向部間に、ゴム製のＯリングを組み込む弾性部材保持部を備える一方、上記軸受部材または調心部材のうち他方の部材における嵌め合わせ面には、上記第１及び第２凹曲面と曲率をほぼ同じにした凸曲面を形成し、上記挟持用段部に上記Ｏリングを突き当て、キャップの環状凸部を挿入穴に挿入するとともに、上記Ｏリングと上記環状凸部の先端との間に隙間を設けた状態でフランジ部を位置決め用段部に対向配置させる一方、上記本体とキャップとの対向面に溶着部を設け、このキャップに超音波振動を与えることによって溶着部が溶融するとともに、その溶融にともなってキャップを本体の内部に進入させ、フランジ部を位置決め用段部に当接させて、環状凸部と挟持用段部との間に上記Ｏリングを挟持させ、上記凸曲面と凹曲面との間に弾性力を保持した上記Ｏリングを介在させた調心機構
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受部材に支持される軸部材の自動調心を行なうための調心機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の調心機構として、例えば、特許文献１，２に示すものが知られている。この調心機構は、外周に凸曲面を形成した金属製の軸受部材と、内周に凹曲面を形成した金属製の調心部材とを嵌め合わせ、それら両凸及び凹曲面が直接摺動して、軸受部材と調心部材とが相対的に回動可能な構成にしている。
そして、軸部材を調心する際の調心動作時には、相対的に回動する軸受部材と調心部材との摺動面における摩擦力が摺動抵抗となり、調心動作の起動トルクとして作用する。
【０００３】
上記のようにした従来の調心機構は、軸受部材と調心部材とが相対的に回動する際に、上記凹曲面と凸曲面とが摺動するようにしているが、上記凹曲面と凸曲面とが摺動するといっても、両曲面同士がぴったり一致していたのでは、相対回動はできないので、厳密には、両曲面間には僅かな隙間が存在する。この隙間が存在する従来の調心機構について、図１４を用いて説明する。
【０００４】
図１４は、上記した従来の調心機構において、軸部材１の軸心に直交する面での断面図である。すなわち、この調心機構は、軸部材１を軸受部材２で回転自在に支持するとともに、この軸受部材２の外側に調心部材３を嵌め合わせている。また、調心部材３の内周面を凹曲面３ａとし、軸受部材２の外周面を凸曲面２ａとしている。但し、これら凹曲面３ａ及び凸曲面２ａは、それぞれ軸部材１の軸方向、すなわち、図面の紙面に直交する方向に湾曲しているので、図１４にはその湾曲は表われていない。
【０００５】
さらに、図１４では、軸部材１に図の矢印方向に荷重Ｆがかかり、軸受部材２と調心部材３との間の微少隙間に偏りが生じた状態を表わしている。このように、軸部材１に荷重Ｆが作用すると、軸受部材２と調心部材３との間の微少隙間は偏り、軸受部材２は、その下側の僅かな接触部分Ａのみが調心部材３に接触し、その他の部分は調心部材３と接触しない状態となる。
【０００６】
図１４では、軸受部材２と調心部材３との間の隙間を極端に大きく示しているが、実際には、軸受部材２外周と調心部材３の内周との間に、このように大きな隙間ができるわけではなく、全体に僅かな隙間である。しかし、軸部材１に荷重が作用していない状態で、軸受部材２の外周に均一に微小隙間があったとしても、その隙間が荷重Ｆによって偏って形成された場合には、軸部材１の荷重方向の接触部分Ａでは隙間ゼロとなり、その反対側では、隙間が大きくなって、調心部材３と軸受部材２とはほとんど接触せず、摺動抵抗が発生しない状態となる。
【０００７】
このような状態で、この調心機構が調心動作し、軸受部材２と調心部材３とが相対的に回動すれば、上記部分Ａにおける両部材２，３の摺動面での摩擦力が回動の抵抗力となって、調心動作時の起動トルクとして作用する。
つまり、軸受部材２と調心部材３との間の摺動抵抗が調心動作の起動トルクとなるといっても、実際には、荷重方向に応じた、非常に狭い両部材の接触部分のみでの摺動抵抗が起動トルクを支配していることになる。
【０００８】
一方、環境温度の変化によって、各部材が伸縮し、軸受部材２や調心部材３の寸法が変化した場合には、上記軸受部材２と調心部材３との間の微小隙間が大きくなったり、小さくなったりすることがある。
例えば、環境温度変化によって微小隙間が小さくなった場合、軸受部材２が調心部材３に強く押し付けられる部分Ａの接触範囲が大きくなり、その分、摺動抵抗が大きくなる。つまり、調心時の起動トルクが大きくなる。
反対に、微小隙間が大きくなった場合には、軸受部材２と調心部材３との接触部分が小さくなり、摺動抵抗が小さくなり、その結果、調心時の起動トルクが小さくなる。
【特許文献１】特開２００２−３１０１３９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の調心機構では、環境温度変化によって調心時の起動トルクが大きく変化してしまうという問題があった。
この発明の課題は、環境温度が変化しても、起動トルクの変動が少ない調心機構を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、軸受部材の外周側に調心部材を嵌め合わせ、軸受部材と調心部材とが凸曲面及び凹曲面を介して相対的に回動することによって調心機能を発揮する調心機構であって、上記軸受部材または調心部材のうちいずれか一方を、本体とキャップとで構成するとともに、上記本体であって、上記軸受部材または調心部材のうちいずれか他方の部材の嵌め合わせ面に対向する面には、軸受部材で支持される軸部材の軸方向に湾曲した第１凹曲面と、この第１凹曲面に隣接し、第１凹曲面の最大径部よりも大径にした挿入穴とを形成し、上記挿入穴の開口側には位置決め用段部を形成するとともに、上記挿入穴と第１凹曲面との境界部分に挟持用段部を備え、上記キャップには、その外側に形成したフランジ部と、当該キャップの先端側に形成した環状凸部と、上記第１凹曲面に連続し、上記第１凹曲面と曲率を同じにした第２凹曲面とを備え、上記第１，２の凹曲面の境界部分であって上記環状凸部と挟持用段部との対向部間に、ゴム製のＯリングを組み込む弾性部材保持部を備える一方、上記軸受部材または調心部材のうち他方の部材における嵌め合わせ面には、上記第１及び第２凹曲面と曲率をほぼ同じにした凸曲面を形成し、上記挟持用段部に上記Ｏリングを突き当て、キャップの環状凸部を挿入穴に挿入するとともに、上記Ｏリングと上記環状凸部の先端との間に隙間を設けた状態でフランジ部を位置決め用段部に対向配置させる一方、上記本体とキャップとの対向面に溶着部を設け、このキャップに超音波振動を与えることによって溶着部が溶融するとともに、その溶融にともなってキャップを本体の内部に進入させ、フランジ部を位置決め用段部に当接させて、環状凸部と挟持用段部との間に上記Ｏリングを挟持させ、上記凸曲面と凹曲面との間に弾性力を保持した上記Ｏリングを介在させた点に特徴を有する。
【００１１】
なお、上記ゴムには、天然ゴムのほか、樹脂ゴム、エラストマーなどを含む。
【００１３】
なお、上記第１凹曲面と第２凹曲面とが「曲率を同じにした」とは、第１凹曲面と第２凹曲面とが滑らかに連続し、一つのカーブとみなせる状態にすることである。
また、第１及び第２凹曲面の曲率と凸曲面の曲率とを「ほぼ同じにした」とは、上記凹曲面と凸曲面とが完全に一致するのではなく、両部材間に弾性部材を介在させるとともに両部材を相対回動可能にする僅かな隙間を保持した状態で、凹曲面の曲率と凸曲面の曲率とが僅かに違う状態のことである。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明では、調心部材と軸受部材の嵌め合わせ面間に弾性力を発揮する弾性部材を介在させているので、たとえ、軸受部材と調心部材との間の微小隙間が変化したとしても、弾性部材の弾性力の範囲内で、当該弾性部材が、凸曲面及び凹曲面に接触することになる。従って、環境温度が変化して、凸曲面と凹曲面との間の隙間が変化したとしても、調心動作時の起動トルクは、弾性部材の弾性力で決まることになる。このように調心時の起動トルクは、凸曲面と凹曲面との間の隙間の大きさではなく、弾性部材の弾性力に起因する摩擦力で決まるので、たとえ環境温度が変化しても、調心動作の起動トルクの変動は少ない。
【００１５】
また、凹曲面を形成する部材を本体とキャップとの２部材で構成しているので、弾性部材を組み込みやすくなる。しかも、本体にキャップを取り付ける前に、他方の部材の凸曲面を凹曲面内に嵌め合わせることができるので、調心部材に軸受部材を嵌め合わせる際に、一方の部材を他方の部材に強引に押し込むようなことをする必要がなく、嵌め合わせ作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１、図２に、この発明の第１実施形態を示す。
第１実施形態の調心機構は、図１に示すように、軸部材１を回転自在に支持する軸受部材２と、その外周側に嵌めた調心部材６とからなる。
上記軸受部材２は、従来の調心部材に用いるものと同様に、その外周に、軸部材１の軸方向に湾曲した凸曲面２ａを備えている。この凸曲面２ａが、この発明の軸受部材側の嵌め合わせ面となる。
なお、図１に示す軸受部材２の凸曲面２ａは、完全な円弧ではなく、上記凸曲面の中央に、僅かな範囲で平坦部を形成しているが、その理由は次の通りである。
【００１７】
すなわち、上記凸曲面２ａを備えた軸受部材２を型形成する際には、凸曲面２ａの中央付近で、軸方向に分割される２つの型を用いる。このような型を用いて軸受部材２を形成した場合、型の接合部分にバリがでてしまう。このようなバリは、成形後に研磨によって取り除かなければならない。ところが、図１のように、中央に平坦部を形成するようにして、この平坦部と円弧との境界を、型の接合部とした場合には、バリをほとんど無くすことができ、バリ取り工程を省略することができる。
但し、調心部材６に対して軸受部材２をよりスムーズに回動させるためには、凸曲面２ａは完全な円弧の方が好ましいので、上記平坦部は、この発明においては必ずしも必須の構成要素とはならない。
【００１８】
一方、第１実施形態の調心部材６は、図１に示すように本体４とキャップ５とを組み合わせて構成している。
上記本体４は、軸受部材２の凸曲面２ａを嵌め合わせる第１凹曲面４ａと、この第１凹曲面４ａに隣接する挿入穴４ｂとを形成している。この挿入穴４ｂは、図１に示すように、第１凹曲面４ａの最大径部よりも大径にするとともに、挿入穴４ｂと第１凹曲面４ａとの境界部分に挟持用段部４ｃが形成されるようにしている。このようにして形成された挟持用段部４ｃは、図１に示すように、軸受部材２と調心部材６とを組み合わせたとき、軸受部材２の凸曲面２ａの最大径部となる頂部分に対応する関係にしている。
【００１９】
また、上記挿入穴４ｂは、その内周面を、上記軸方向に対しては同一の内径を保つ凹曲面とするとともに、この挿入穴４ｂの開口側には、位置決め用段部４ｄを形成している。
上記本体４に組み込むキャップ５は、その外側にフランジ部５ｃを形成するとともに、その先端側には環状凸部５ｂを形成し、この環状凸部５ｂを上記挿入穴４ｂに挿入するようにしている。そして、上記フランジ部５ｃが位置決め用段部４ｄに当接したとき、環状凸部５ｂの先端と、本体４の挟持用段部４ｃとが所定の間隔を保持して対向する関係にし、この対向間隔を弾性部材保持部８としている。このようにして形成された弾性部材保持部８は、図１からも明らかなように、軸受部材２の凸曲面２ａの中央に位置する関係にしている。
【００２０】
また、上記キャップ５の内側には、第２凹曲面５ａを形成しているが、上記のようにキャップ５の環状凸部５ｂを挿入穴４ｂに挿入したとき、上記第２凹曲面５ａは、弾性部材保持部８を挟んで第１凹曲面４ａと連続する曲面を構成するもので、これら第１凹曲面４ａ及び第２凹曲面５ａはそれらの曲率を同じにしている。しかも、このようにして形成された第１，第２凹曲面４ａ，５ａが連続する曲面は、軸受部材２の凸曲面２ａともその曲率をほぼ同じにしている。
【００２１】
従って、上記第１，２凹曲面４ａ，５ａが連続する湾曲部分に、軸受部材２の凸曲面２ａを嵌め合わせることによって、軸受部材２は、その凸曲面２ａに沿って回動できることになる。
また、キャップ５を上記挿入穴４ｂに挿入することによって、弾性部材保持部８が形成されること前記の通りであるが、この弾性部材保持部８には、この発明の弾性部材であるＯリング７をはめ込み、このＯリング７の弾性力を上記凸曲面２ａに作用させている。
【００２２】
以下に、上記本体４とキャップ５とで構成される調心部材６内に、軸受部材２を嵌め合わせ、調心機構を組み付ける工程を説明する。
まず、キャップ５を取り付けていない状態を保った挿入穴４ｂ側から、この発明の弾性部材であるＯリング７を、本体４の挟持用段部４ｃに突き当てるようにして嵌める。
次に、上記Ｏリング７を、その内周側から多少押し広げるようにして軸受部材２を挿入し、本体４の第１凹曲面４ａと軸受部材２の凸曲面２ａとを対向させる。
【００２３】
さらに、キャップ５の環状凸部５ｂを挿入穴４ｂに挿入して、フランジ部５ｃを位置決め用段部４ｄに対向配置させる。この段階では、上記挟持用段部４ｃに突き当てたＯリング７とキャップ５の環状凸部５ｂの先端との間には隙間がある。
上記の状態でキャップ５に超音波振動装置を当てて超音波振動を与えると、溶着部９が順次溶融してキャップ５が本体４の内部に進行する。溶融とともにキャップ５が進行して、フランジ部５ｃが位置決め用段部４ｄに当接した状態となった時点で、上記超音波振動を与えるのを止める。これによって、上記キャップ５は本体４に溶着されることになり、キャップ５の環状凸部５ｂの先端と本体４の挟持用段部４ｃとの間にＯリング７が挟持され、弾性部材保持部８が形成される。
【００２４】
上記組み付け工程では、調心部材６の本体４に、Ｏリング７を挿入してから、軸受部材２を挿入するようにしているが、上記本体４に軸受部材２を嵌め込んでから、本体４と軸受部材２との間にＯリング７をはめ込むようにしてもよい。要するに、キャップ５を嵌めていない本体４に、弾性部材であるＯリング７と軸受部材２とを組み付けるようにすれば、調心機構の組み付けが容易にできる。
【００２５】
この第１実施形態の調心機構の作用を説明する。
この調心機構において、軸部材１に荷重Ｆが作用した場合を、図１、図２の断面図に示している。
この第１実施形態の調心機構でも、軸部材１に加重Ｆが作用すれば、軸部材１とともに軸受部材２が、調心部材６に対し、荷重方向へ移動する。従って、図１において、軸受部材２の上側の凸曲面２ａでは、調心部材６の凹曲面４ａ，５ａとの間に隙間ができるが、Ｏリング７は、上記凸曲面２ａに接触している。
【００２６】
一方、軸受部材２の下側では、Ｏリング７が、上記弾性部材保持部８内で圧縮されているが、Ｏリング７は、軸受部材２の凸曲面２ａに接触している。そして、図２は、上記Ｏリング７の中心を通る断面図である。この図２に示すように、Ｏリング７は、その内側全周において軸受部材２の凸曲面に接触している。
この状態で、環境温度変化によって調心部材６と軸受部材２との間の隙間が全体的に狭くなったり、広くなったりした場合には、Ｏリング７が変形するが、Ｏリング７がその弾性力の範囲で全周にわたって凸曲面２ａに接触している情況は変わらない。従って、環境温度が変化しても、Ｏリング７は、その弾性力の範囲内で、軸受部材２に常に接触しているので、調心時の起動トルクの変動は少ない。
【００２７】
なお、上記第１実施形態の軸受部材２は、滑り軸受であるが、この発明の軸受部材は、滑り軸受に限らない。例えば、図３，図４に示す第２、第３実施形態のように、軸受部材としてボールベアリングを用いてもよい。
図３に示す第２実施形態は、軸受部材１０が、ボールベアリングである点が、第１実施形態と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同じである。そこで、第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００２８】
第２実施形態の軸受部材１０は、内輪１０ａを軸部材１に固定し、内輪１０ａとの間にボールを介在させた外輪１０ｂの外周には、上記第１実施形態の軸受部材２と同様に、凸曲面１０ｃを形成している。そして、第１実施形態と同じ調心部材６の内周に形成した第１凹曲面４ａ及び第２凹曲面５ａと、上記凸曲面１０ｃとの間に、この発明の弾性部材であるＯリング７を介在させ、このＯリング７の全周が凸曲面１０ｃに常に接触するようにしている。
従って、上記第１実施形態と同様に、軸受部材１０の偏心や温度変化によっても調心時の起動トルクの変動が少なく、安定している。
【００２９】
図４に示す第３実施形態も、軸受部材１１がボールベアリングであるが、この軸受部材１１は、軸部材１に固定する内輪１１ａと、外輪１１ｂとを備えるとともに、この外輪１１ｂの外周に、さらに別部材の介在部材１１ｃを取り付けて一体化したものである。そして、この介在部材１１ｃの外周には、軸受部材１１側の嵌め合わせ面となる凸曲面１１ｄを形成している。
その他の構成及び作用は、図３の第２実施形態と同じである。
従って、Ｏリング７の内側全周と、軸受部材１１の凸曲面１１ｄとの摺動抵抗が、環境温度に影響されにくく、調心時の起動トルクの変動が少ない。
【００３０】
なお、上記第１〜第３実施形態では、調心部材６の嵌め合わせ面に、凹曲面を形成するとともに、調心部材６を本体４とキャップ５の二つの部品で構成することにより、弾性部材であるＯリング７を調心部材６と軸受部材２との間に嵌め合わせ易くしている。
但し、調心部材６を本体４とキャップ５で構成せず、初めから１部材としてもよい。その場合には、軸受部材２を調心部材６内に強引に押し込まなければならないので、両部材のうち、少なくともいずれか一方は、組み付け時に、大きく弾性変形する素材で形成する必要がある。
また、上記第１〜第３実施形態とは反対に、軸受部材に凹曲面を形成し、調心部材に凸曲面を形成するようにしても良い。
【００３１】
図５に示す第４実施形態は、軸受部材１４を、本体１２とキャップ１３とで構成している。そして、本体１２には第１凹曲面１２ａを形成し、キャップ１３には上記第１凹曲面１２ａと曲率を同じにした第２凹曲面１３ａを形成している。そして、これら第１、第２凹曲面１２ａ，１３ａによって、軸受部材１４側の嵌め合わせ面の凹曲面を構成している。また、上記本体１２とキャップ１３との間に弾性部材保持部１６を形成するとともに、そこに、この発明の弾性部材であるＯリング７を組み込んでいる。
なお、図５中、符号１５は調心部材であり、この調心部材１５には、上記軸受部材１４の本体１２に形成された第１凹曲面１２ａとキャップ１３に形された第２凹曲面１３ａに対してほぼ同曲率の凸曲面１５ａが形成されている。
【００３２】
この第４実施形態の調心機構の組み付け工程は、以下の通りである。
まず、軸受部材１４の本体１２にキャップ１３を嵌めていない状態で、本体１２にＯリング７を嵌める。次に、上記軸受部材１４の外周に調心部材１５を嵌め、第１凹曲面１２ａと調心部材１５の凸曲面１５ａとを対向させる。
さらに、キャップ１３を本体１２に組み合わせて、両者を溶着部１７で溶着して結合し、軸受部材１４を形成する。
【００３３】
このようにして完成した調心機構も、Ｏリング７の内周が、全周にわたって調心部材１５の凸曲面１５ａに対して弾性力を発揮している。そのため、軸部材１に作用する荷重によって、軸受部材１４が調心部材１５に対して偏心したり、環境温度変化によって部材が伸縮したりしても、上記Ｏリング７が、全周にわたって上記凸曲面１５ａに接触した状態を保つことができる。
従って、軸受部材１４の偏心や、温度変化による部材の収縮があっても、軸受部材１４と調心部材１５との相対回動時の抵抗の変動が少ない。つまり、環境温度が変化したとしても、調心時の起動トルクの変動が少なくなる。
【００３４】
また、この第４実施形態のように、軸受部材１４側の嵌め合わせ面を凹曲面とする場合でも、軸受部材１４を本体１２とキャップ１３とで構成することによって、弾性部材であるＯリング７及び調心機構の組み付けが容易になることは上記他の実施形態と同じである。但し、軸受部材１４を１部材で構成するようにしてもよい。
さらに、この第４実施形態の調心機構も、軸受部材１４の本体１２に対して、弾性部材であるＯリング７と、調心部材１５のどちらを先に組み付けるようにしてもかまわない。
要するに、調心部材と軸受部材のうち、凹曲面を備えるとともに本体とキャップとで構成される部材の本体に、他方の部材と弾性部材とを組み付けた後に、キャップを組み付けるようにすれば、調心部材の組み付けが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】図１のII-II線断面図である。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】第３実施形態の断面図である。
【図５】第４実施形態の断面図である。
【図６】従来例の調心機構の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      軸部材
２      軸受部材
２ａ    凸曲面
４      本体
４ａ    第１凹曲面
５      キャップ
５ａ    第２凹曲面
６      調心部材
７      Ｏリング
８      弾性部材保持部
９      溶着部
１０    軸受部材
１０ｃ  凸曲面
１１    軸受部材
１１ｄ  凸曲面
１２    本体
１２ａ  第１凹曲面
１３    キャップ
１３ａ  第２凹曲面
１４    軸受部材
１５    調心部材
１５ａ  凸曲面
１６    弾性部材保持部
１７    溶着部  
【図１】
0004753977.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004753977.tif 000005
【図５】
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【図６】
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