JP4267557B2 - ころ軸受およびそれを内蔵したポンプ - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、保持器を強化繊維入りの合成樹脂により射出成形する際に、ゲートを保持器の軸方向の一端に設け、ポケット隅部の応力集中に対する保持器の強度を増すことが記載されている。
また、(i)ポンプハウジングと、(ii)そのポンプハウジングにより回転可能に保持されたジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心させられた偏心軸部とを備えた偏心カム軸と、(iii)前記偏心軸部にころ軸受を介して相対回転可能に保持されたリングと、(iv)前記ポンプハウジングに形成されたシリンダボアに嵌合されるとともに前記リングに接
触し、前記偏心カム軸の回転につれて往復動させられるプランジャとを含むポンプにおいて、前記ころ軸受が、(a)前記偏心軸部外周面と前記リングの内周面との間に配設される複数のころと、(b)それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は内周側部材のまわりを回転する保持器とを含むものとされ、その保持器の内周面と外周面との一方が、前記偏心軸部の外周面と前記リングの内周面との一方との嵌合によりその保持器の半径方向位置を決める被案内面とされるとともに、少なくともその被案内面が軸方向の一端から他端に向かって直径が漸増するテーパ状面とされ、かつ、そのテーパ状面の存在による前記保持器の傾きに起因する前記ポケットの周方向の傾き角が、前記ポケットと前記ころとの隙間により許容されるころの最大傾き角より大きく設定されることによって解決される。
前記保持器の内周面と外周面との一方が、前記内周側部材の外周面と前記外周側部材の内周面との一方との嵌合によりその保持器の半径方向位置を決める被案内面であり、少なくともその被案内面が軸方向の一端から他端に向かって直径が漸増するテーパ状面とされたことを特徴とするころ軸受。
(2)前記保持器の内周面が前記被案内面とされた(1)項に記載のころ軸受。
いわゆる内径案内形のころ軸受に本発明が適用された態様である。
(3)前記テーパ状面の存在による前記保持器の傾きに起因する前記ポケットの周方向の傾き角が、前記ポケットと前記ころとの隙間により許容されるころの最大傾き角より大きく設定されたことを特徴とする(1)項または(2)項に記載のころ軸受。
本態様においては、ころのポケット内における周方向の傾き状態のいかんを問わずスキュー角の符号は正負いずれかに一定するため、保持器に加えられる軸方向力の向きが一定となり、振動が特に有効に低減させられる。
(4)内周側部材の外周面と外周側部材の内周面との間に配設される複数のころと、それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は内周側部材のまわりを回転する保持器とを含むころ軸受であって、
前記ころの前記ポケットに対する周方向の傾きいかんを問わず、ころのスキュー角の符号が一定であることを特徴とするころ軸受。
本態様においては、ころのポケットに対する周方向の傾きいかんを問わず、ころのスキュー角の符号が一定となるようにされればよく、前記上記(3)項に記載のころ軸受はその一例であるが、これに限らない。例えば、保持器自体はテーパを有しない円筒を成すものとされ、ポケットが周方向に傾かされたものとされてもよいのである。
(5)(3)項または(4)項に記載の軸受と、
前記内周側部材および前記外周側部材と、
それら内周側部材および外周側部材と前記保持器との三者のうちの少なくととも二者の軸方向の相対移動限度を規定する複数の移動限度規定部と
を含み、かつ、前記複数の移動限度規定部のうち、前記ころのスキューに起因してころから前記二者に加えられる軸方向力を受けるものである主移動限度規定部のばね定数が、他方のものである副移動限度規定部のばね定数より大きくされたことを特徴とする軸受構造。
ころのスキューに起因して作用する軸方向力を受ける主移動限度規定部をばね定数の高いものとすれば、上記少なくとも二者の軸方向の振動が効果的に低減させられる。スキューの存在により、保持器のみならず、内周側部材と外周側部材とにも軸方向において互いに逆向きの力が作用する。したがって、保持器の移動限度規定部と、内周側部材と外周側部材との軸方向の相対移動限度を規定する移動限度規定部との両方が設けられることが望ましい。その場合、保持器用の移動限度規定部と内,外周側部材用の移動限度規定部とを兼用にすることも可能である。
また、保持器用の移動限度規定部を省略し、内,外周側部材用の移動限度規定部のみを設けても、振動低減効果が得られる。その場合は、保持器は内周側部材と外周側部材とのいずれかに対して軸方向の移動限度が規定されるようにすることが望ましい。
(6)前記主移動限度規定部の振動減衰係数が、前記副移動限度規定部の振動減衰係数より大きくされた(5)項に記載の軸受構造。
主移動限度規定部のばね定数のみならず振動減衰係数をも大きくすれば、前記少なくとも二者の軸方向の振動が一層良好に低減させられる。
(7)前記主,副移動限度規定部がいずれも軸方向に弾性変形可能な弾性部材を含み、それら両方の弾性部材が弾性変形させられ、前記少なくとも二者の軸方向の相対位置が弾性的に規定された(5)項または(6)項に記載の軸受構造。
主,副移動限度規定部とそれらにより移動限度を規定されるものとの間に軸方向の隙間が存在するようにしても、移動限度を規定されるものが主移動限度規定部に安定して押し付けられるため、振動を低減させることができるが、隙間が存在せず、主,副移動限度規定部の弾性部材が共に弾性変形させられた状態とすれば、一層良好に振動を低減させることができる。
(8)前記主移動限度規定部がオイルシール、前記副移動限度規定部がウェーブワッシャをそれぞれ含む(5)項に記載の軸受構造。
ウェーブワッシャは、圧縮されることにより弾性力が増すものであるが、ばね定数が弾性力の増大に従って小さくなる性質を有しており、所望の弾性力を発生させた状態で圧縮量が変化しても弾性力の変化が小さくて済む。それに対し、オイルシールはゴム製の部分の圧縮により弾性力を発生させ、ばね定数は弾性力の増大に従って大きくなる性質を有している。また、ゴムはウェーブワッシャの材料(通常は金属であるが、硬質の樹脂製とすることも可能である)に比較して振動減衰係数が大きいのが普通である。したがって、オイルシールとウェーブワッシャとに保持器を軸方向の両側から弾性的に挟ませ、スキューに起因して前記少なくとも二者に加えられる軸方向力がオイルシールにより受けられるようにすれば、ウェーブワッシャに受けられるようにする場合に比較して、軸方向力の変化に起因する少なくとも二者の軸方向相対移動量を小さく抑え得るととももに、振動を効果的に減衰させることができる。
(9)(5)項に記載の軸受構造を備えた装置の騒音を低減する方法であって、
前記2つの移動限度規定部のばね特性に基づいて決まる軸受構造の固有振動数の整数分の1を、当該装置の固有振動数と異ならせることにより、軸受構造の振動に基づいて発生する騒音を低減することを特徴とする軸受構造具備装置の騒音低減方法。
軸受構造の振動に起因して装置が共振し、振動,騒音が一層大きくなることを回避し得る。例えば、軸受構造が車両に搭載された場合、その軸受構造と運転席等乗車スペース構成部とをつなぐ振動伝達系の共振点と軸受構造の共振点とが一致すると、振動,騒音が特に大きくなるため、両共振点の一致を避けるのである。
(10)ポンプハウジングと、
そのポンプハウジングにより回転可能に保持されたジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心させられた偏心軸部とを備えた偏心カム軸と、
前記偏心軸部にころ軸受を介して相対回転可能に保持されたリングと、
前記ポンプハウジングに形成されたプランジャ孔に嵌合されるとともに前記リングに接触し、前記偏心カム軸の回転につれて往復動させられるプランジャと
を含むポンプであって、
前記ころ軸受が、(a)前記偏心軸部外周面と前記リングの内周面との間に配設される複数のころと、(b)それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は偏心軸部のまわりを回転する保持器とを含み、その保持器の内周面と外周面との一方が、前記偏心軸部の外周面と前記リングの内周面との一方との嵌合によりその保持器の半径方向位置を決める被案内面とされるとともに、少なくともその被案内面が軸方向の一端から他端に向かって直径が漸増するテーパ状面とされ、そのテーパ状面の存在による前記保持器の傾きに起因する前記ポケットの周方向の傾き角が、前記ポケットと前記ころとの隙間により許容されるころの最大傾き角より大きく設定されたことを特徴とするポンプ。
上記テーパ状面は、直径が一端から他端に向かって直線的に漸変(漸増または漸減)する文字通りのテーパ面は勿論、直径が直線的にではないが一端から他端に向かって漸変する面も含むものとする。
(11)ポンプハウジングと、
そのポンプハウジングにより回転可能に保持されたジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心させられた偏心軸部とを備えた偏心カム軸と、
前記偏心軸部にころ軸受を介して相対回転可能に保持されたリングと、
前記ポンプハウジングに形成されたプランジャ孔に嵌合されるとともに前記リングに接触し、前記偏心カム軸の回転につれて往復動させられるプランジャと
を含むポンプであって、
前記ころ軸受が、(a)前記偏心軸部の外周面と前記リングの内周面との間に配設される複数のころと、(b)それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は偏心軸部のまわりを回転する保持器とを含み、前記ころの前記ポケットに対する周方向の傾きいかんを問わず、そのころのスキュー角の符号が不変とされたことを特徴とするポンプ。
ころのスキュー角の符号が一定で、偏心カム軸,保持器およびリングに作用する軸方向力の向きが一定であるため、偏心カム軸,ころ軸受,リング等の軸方向の振動が良好に低減させられ、ポンプの運転騒音や振動が低減させられる。偏心カム軸,ころ軸受,リング等の相対移動限度を規定する移動限度規定部が設けられ、それらが軸方向の振動を低減させる機能を有するものとされることが望ましい。
(12)前記偏心カム軸の前記偏心軸部の両側に前記ジャーナル部を2つ備え、それら2つのジャーナル部が、インナレースが各ジャーナル部にしまり嵌合される一方、アウタレースが前記ハウジングにゆるみ嵌合された2つのボールベアリングを介して、前記ハウジングに回転可能に保持されており、それら2つのボールベアリングの各アウタレースがそれぞれ第一移動限度規定部と第二移動限度規定部とにより、前記偏心軸部から遠ざかる向きの移動限度を規定された(10)項または(11)項に記載のポンプ。
本項から(15)項までに記載の各特徴は、後に詳細に説明する実施例のポンプと同じであり、実施例の説明における上記各特徴に関する説明がそれぞれ当てはまる。
(13)前記第一,第二移動限度規定部の一方が主移動限度規定部、他方が副移動限度規定部であり、主移動限度規定部のばね定数が副移動限度規定部のばね定数より大きい(12)項に記載のポンプ。
(14)前記第一,第二移動限度規定部の一方が主移動限度規定部、他方が副移動限度規定部であり、主移動限度規定部の振動減衰係数が副移動限度規定部の振動減衰係数より大きい(12)項または(13)項に記載のポンプ。
(15)前記第一,第二移動限度規定部の一方がオイルシールを含み、他方がウェーブワッシャを含む(12)項に記載のポンプ。
(16)前記保持器と前記リングとの同じ側の端である2つの第一端と、反対側の端である2つの第二端との移動限度をそれぞれ規定する第一移動限度規定部および第二移動限度規定部を含む(10)項または(11)項に記載のポンプ。
(17)前記第一移動限度規定部と第二移動限度規定部とのうち、前記ころの周方向の傾きに起因して生じる前記保持器および前記リングの軸方向力を受ける前記移動限度規定部としての主移動限度規定部のばね定数が、反対側の移動限度規定部である副移動限度規定部のばね定数より大きくされた(16)項に記載のポンプ。
本項と次項とに記載のポンプは、例えば、後述の実施例のポンプにおいて、2つのジャーナル部を支持するボールベアリングのアウタレースのみならずインナレースも軸方向に移動可能とされたもの、あるいは、インナレースが偏心カム軸に、アウタレースがハウジングにそれぞれしまり嵌合されているが、軸方向の移動が完全に阻止されているとは言い得ないものに相当する。さらに、2つのジャーナル部が、すべり軸受を介してハウジングに、偏心カム軸とリングおよび保持器との軸方向の相対移動が許容された状態で保持されており、それらの互いに逆向きの移動の限度がハウジングに軸方向に移動不能に保持された主,副両移動限度規定部により規定されるポンプも、本項と次項とに係る発明の一実施例である。
ころの周方向の傾きに起因して生じる保持器およびリングの軸方向力がばね定数の高い主移動限度規定部により受けられるため、保持器およびリングの振動が有効に低減させられる。主移動限度規定部を振動減衰係数も大きいものとすれば、一層効果的である。
(18)前記第一移動限度規定部と第二移動限度規定部とのうち、前記ころの周方向の傾きに起因して生じる前記保持器および前記リングの軸方向力を受ける前記移動限度規定部としての主移動限度規定部がオイルシールを含み、反対側の移動限度規定部である副移動限度規定部がウェーブワッシャを含む(16)項に記載のポンプ。
(19)前記第一,第二移動限度規定部と、前記偏心カム軸,ころ軸受およびリングとを含む軸受構造の固有振動数の整数分の1が、当該ポンプが車体に保持された状態におけるそれらポンプおよび車体の組立体の固有振動数と異ならされた(12)項ないし(18)項のいずれかに記載のポンプ。
前記(9)項の説明が本項にも当てはまる。
(20)内周側部材の外周面と外周側部材の内周面との間に配設される複数のころをポケット内に自転可能に保持し、自身は内周側部材のまわりを回転する保持器の製造方法であって、
金型の前記保持器に対応するキャビティに、その保持器の軸方向の一端に当たる部分に形成したゲートから溶融樹脂を射出して保持器を成形するとともに、溶融樹脂の温度と金型の温度とを、成形後の保持器の直径が軸方向の一端から他端に向かってテーパ状に漸増し、そのテーパ値が所望の大きさとなるように制御することを特徴とする保持器の製造方法。
保持器の内周面または外周面を、研削加工,切削加工等の機械加工によりテーパ面とすることも可能である。しかし、本項の方法によれば、内周面および外周面が共にテーパ面状である保持器を安価に製造することができる。
本実施例においては、バランサ76,右側のボールベアリング63,スペーサ82およびオイルシール80により主移動限度規定部が構成され、バランサ74,左側のボールベアリング63およびウェーブワッシャ78により副移動限度規定部が構成されているのである。
すなわち、本実施例においては、ニードル112のスキューに起因して保持器114およびアウタレース116に作用する軸方向力の向きが一定しており、その力がばね定数および振動減衰係数がウェーブワッシャ134より大きいオイルシール126により受けられるのである。したがって、ローラ104の回転時に、ローラ104,アウタレース116,保持器114およびニードル112の軸方向の振動が、スキュー角の符号が一定しなかった従来に比較して低減させられ、騒音が低減させられる。
本実施例においては、スラスト軸受122,オイルシール126,ワッシャ128およびC形止め輪132により主移動限度規定部が構成され、スラスト軸受124,ウェーブワッシャ134,ワッシャ136およびC形止め輪138により副移動限度規定部が構成されているのである。
Claims (6)
- 内周側部材の外周面と外周側部材の内周面との間に配設される複数のころと、それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は内周側部材のまわりを回転する保持器とを含むころ軸受であって、
前記保持器の内周面と外周面との一方が、前記内周側部材の外周面と前記外周側部材の内周面との一方との嵌合によりその保持器の半径方向位置を決める被案内面であり、少なくともその被案内面が軸方向の一端から他端に向かって直径が漸増するテーパ状面とされ、そのテーパ状面の存在による前記保持器の傾きに起因する前記ポケットの周方向の傾き角が、前記ポケットと前記ころとの隙間により許容されるころの最大傾き角より大きく設定されたことを特徴とするころ軸受。 - 前記保持器の内周面が前記被案内面とされた請求項1に記載のころ軸受。
- 請求項1または2に記載のころ軸受と、
前記内周側部材および前記外周側部材と、
それら内周側部材および外周側部材と前記保持器との三者のうちの少なくととも二者の軸方向の相対移動限度を規定する複数の移動限度規定部と
を含み、かつ、前記複数の移動限度規定部のうち、前記ころのスキューに起因してころから前記二者に加えられる軸方向力を受けるものである主移動限度規定部のばね定数が、他方のものである副移動限度規定部のばね定数より大きくされた軸受構造。 - 前記主移動限度規定部の振動減衰係数が、前記副移動限度規定部の振動減衰係数より大きくされた請求項3に記載の軸受構造。
- ポンプハウジングと、
そのポンプハウジングにより回転可能に保持されたジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心させられた偏心軸部とを備えた偏心カム軸と、
前記偏心軸部にころ軸受を介して相対回転可能に保持されたリングと、
前記ポンプハウジングに形成されたプランジャ孔に嵌合されるとともに前記リングに接触し、前記偏心カム軸の回転につれて往復動させられるプランジャと
を含むポンプであって、
前記ころ軸受が、(a)前記偏心軸部外周面と前記リングの内周面との間に配設される複数のころと、(b)それらころをポケット内に自転可能に保持し、自身は偏心軸部のまわりを回転する保持器とを含み、その保持器の内周面と外周面との一方が、前記偏心軸部の外周面と前記リングの内周面との一方との嵌合によりその保持器の半径方向位置を決める被案内面とされるとともに、少なくともその被案内面が軸方向の一端から他端に向かって直径が漸増するテーパ状面とされ、そのテーパ状面の存在による前記保持器の傾きに起因する前記ポケットの周方向の傾き角が、前記ポケットと前記ころとの隙間により許容されるころの最大傾き角より大きく設定されたことを特徴とするポンプ。 - 前記保持器と前記リングとの同じ側の端である2つの第一端と、反対側の端である2つの第二端との移動限度をそれぞれ規定する第一移動限度規定部および第二移動限度規定部を含み、それら第一,第二移動限度規定部と、前記偏心カム軸,ころ軸受およびリングとを含む軸受構造の固有振動数の整数分の1が、当該ポンプが車体に保持された状態におけるそれらポンプおよび車体の組立体の固有振動数と異ならされた請求項5に記載のポンプ。
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