特開 2024-119237 シェル形針状ころ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119237

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】シェル形針状ころ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/78 20060101AFI20240827BHJP

   F16C 19/46 20060101ALI20240827BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

F16C33/78 A

F16C19/46

F16J15/3204 201

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025999

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100187827

【弁理士】

【氏名又は名称】赤塚 雅則

(72)【発明者】

【氏名】寺田 智秋

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大旺

【テーマコード（参考）】

3J006

3J216

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J006AE15

3J006AE38

3J006AE41

3J006CA01

3J216AA03

3J216AA12

3J216AB02

3J216BA30

3J216CA01

3J216CA04

3J216CB03

3J216CB12

3J216CB19

3J216CC01

3J216CC14

3J216CC33

3J216DA01

3J216DA03

3J216FA09

3J216GA03

3J701AA14

3J701AA24

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA73

3J701FA13

3J701GA01

3J701GA60

(57)【要約】

【課題】シール部材の緊迫力を確保することで、密封性の低下を防止するとともに圧入時におけるシール部材のずれを抑制することができるシェル形針状ころ軸受を提供する。
【解決手段】軸方向の両端を径方向内向きに縁曲げ加工されたシェル形外輪２と、シェル形外輪２の内径面に沿うように配置される複数のころ３と、複数のころ３を保持する保持器４と、シェル形外輪２の内径面の軸方向両端に設けられる心金のないシール部材５と、を有し、シェル形外輪２の軸方向一端側の端部の縁曲げ加工された部分の肉厚ｔ１がシェル形外輪２の転走面７の肉厚ｔ２よりも薄肉化されており、シール部材５と径方向に対向するシェル形外輪２の内径面に、径方向内向きに突出した突出部８が形成されている構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向の両端を径方向内向きに縁曲げ加工されたシェル形外輪（２）と、
前記シェル形外輪（２）の内径面に沿うように配置される複数のころ（３）と、
前記複数のころ（３）を保持する保持器（４）と、
前記シェル形外輪（２）の内径面の軸方向両端に設けられる心金のないシール部材（５）と、
を有し、前記シェル形外輪（２）の軸方向一端側の端部の縁曲げ加工された部分の肉厚（ｔ１）が前記シェル形外輪（２）の転走面（７）の肉厚（ｔ２）よりも薄肉化されており、前記シール部材（５）と径方向に対向する前記シェル形外輪（２）の内径面に、径方向内向きに突出した突出部（８）が形成されているシェル形針状ころ軸受。

【請求項2】

前記突出部（８）が、前記シェル形外輪（２）の内径面の全周に亘って形成されている請求項１に記載のシェル形針状ころ軸受。

【請求項3】

前記突出部（８）の前記転走面（７）からの径方向内向きの突出量（ｈ）が、０．００２ｍｍ以上０．０１０ｍｍ以下の範囲内である請求項１または２に記載のシェル形針状ころ軸受。

【請求項4】

前記シール部材（５）の材質が、フッ素系ゴムである請求項１または２に記載のシェル形針状ころ軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、シェル形針状ころ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用エンジンのスロットルバルブなどに使用されるシェル形針状ころ軸受として、例えば下記特許文献１に示すように、シェル形外輪の内径面の軸方向両端にシール部材を組み込むことで軸受内部の密封性を高めて、空気漏れを防止する構成が提案されている。

【0003】

このシェル形針状ころ軸受の製造においては、まず、図８に示すように、シェル形外輪１００の素材である平板状の帯鋼を深絞り加工によってカップ状に成型した後に、カップの底部分を打ち抜いて鍔部（先曲げ鍔部１０１ａ）を形成する。このとき、カップの開口側に、後に形成する鍔部（後曲げ鍔部１０１ｂ）の加工を容易とするための薄肉部１０２が形成される。次に、カップの開口側から軸受の構成部品であるころと保持器（いずれも図示せず）を組み込み、その開口部を径方向内向きに曲げて後曲げ鍔部１０１ｂを形成する。さらに、その全体を浸炭焼入れによる熱処理を行い、その熱処理後に、軸方向の両端から心金のないシール部材１０３をそれぞれ組み込んでシェル形針状ころ軸受を完成させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－８５４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に係るシェル形針状ころ軸受は、シェル形外輪１００の後曲げ鍔部１０１ｂ側の端部に薄肉部１０２を形成しているため、図９に示すように、薄肉部１０２の内径面と転走面１０４との間の段差によってシール部材１０３の締め代が減少してその緊迫力が低下し、密封性が低下するおそれがある。また、このシェル形針状ころ軸受は、軸方向両端の鍔部１０１ａ、１０１ｂが高硬度であるため、相手方の軸箱（ハウジング）にいずれの軸方向からも圧入することができるが、後曲げ鍔部１０１ｂは先曲げ鍔部１０１ａよりも薄肉であることから圧入時に後曲げ鍔部１０１ｂの弾性変形量が大きくなりやすく、この圧入時にシール部材１０３のずれが生じるおそれがある。このため、シール部材１０３による高い密封性が要求されるスロットルバルブ用の軸受として改善の余地が残されている。

【0006】

そこで、この発明は、シール部材の緊迫力を確保することで、密封性の低下を防止するとともに圧入時におけるシール部材のずれを抑制することができるシェル形針状ころ軸受を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、この発明においては、
軸方向の両端を径方向内向きに縁曲げ加工されたシェル形外輪と、
前記シェル形外輪の内径面に沿うように配置される複数のころと、
前記複数のころを保持する保持器と、
前記シェル形外輪の内径面の軸方向両端に設けられる心金のないシール部材と、
を有し、前記シェル形外輪の軸方向一端側の端部の縁曲げ加工された部分の肉厚が前記シェル形外輪の転走面の肉厚よりも薄肉化されており、前記シール部材と径方向に対向する前記シェル形外輪の内径面に、径方向内向きに突出した突出部が形成されているシェル形針状ころ軸受を構成した。

【0008】

このようにすると、径方向内向きに突出した突出部によってシール部材の締め代が大きくなるため、所定の緊迫力が確保され、密封性の低下を防止することができる。また、軸方向一端側の肉厚が薄肉化されたシェル形針状ころ軸受をその一端側から相手方の軸箱（ハウジング）に圧入したときに鍔部が弾性変形しても、突出部がシール部材の外周に押し付けられることによってストッパとしての役割を果たすため、この圧入時におけるシール部材のずれを抑制することができる。

【0009】

前記の構成においては、前記突出部が、前記シェル形外輪の内径面の全周に亘って形成されているのが好ましい。このようにすると、突出部がシール部材をその全周に亘って均等に押圧するため、シール部材による密封性が向上するとともに、突出部からの均等な押圧力によって、圧入時におけるシール部材のずれをより確実に抑制することができる。

【0010】

前記のすべての構成においては、前記突出部の前記転走面からの径方向内向きの突出量が、０．００２ｍｍ以上０．０１０ｍｍ以下の範囲内であるのが好ましい。このようにすると、シール部材による高い緊迫性が得られ、十分な密封性とずれ防止性を確保することができる。

【0011】

前記のすべての構成においては、前記シール部材の材質が、フッ素系ゴムである構成とするのが好ましい。このようにすると、ゴム弾性による十分な締め代が得られるとともに耐熱性や耐油性などに優れたシェル形針状ころ軸受を構成することができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明では、シェル形針状ころ軸受において、シェル形外輪の軸方向一端側の端部の縁曲げ加工された部分の肉厚をこのシェル形外輪の転走面の肉厚よりも薄肉化しつつ、シール部材と径方向に対向するシェル形外輪の内径面に、径方向内向きに突出した突出部を形成したので、この突出部によってシール部材の締め代が大きくなる。このため、所定の緊迫力を確保して密封性の低下を防止することができるとともに、相手方の軸箱（ハウジング）への圧入時におけるシール部材のずれを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明に係るシェル形針状ころ軸受の一実施形態を示す断面図

【図2】図１に示すシェル形針状ころ軸受の要部の断面図

【図3】図１に示すシェル形針状ころ軸受のシェル形外輪の要部の断面図

【図4】図２に示すシェル形針状ころ軸受の要部の変形例を示す断面図

【図5】図１に示すシェル形針状ころ軸受のシェル形外輪の加工途中段階を示す断面図

【図6】図５中のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図

【図7】シェル形外輪の変形例を示す断面図

【図8】従来技術に係るシェル形針状ころ軸受のシェル形外輪の加工途中段階を示す断面図

【図9】従来技術に係るシェル形針状ころ軸受の要部の断面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

この発明に係るシェル形針状ころ軸受１の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明においては、シェル形針状ころ軸受１の回転軸に沿う方向を軸方向、前記回転軸に対し直交する方向を径方向、前記回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。

【0015】

このシェル形針状ころ軸受１は、主に自動車用エンジンのスロットルバルブに使用される。スロットルバルブは、エンジンの吸気系に設けられ空気の吸入量を調節するための装置であって、シェル形針状ころ軸受１によって、スロットルバルブを構成するスロットルブレードを回動させるためのスロットルシャフトが支持される。

【0016】

このシェル形針状ころ軸受１は、図１に示すように、軸方向の両端を径方向内向きに縁曲げ加工されたシェル形外輪２と、シェル形外輪２の内径面に沿うように配置される複数のころ３と、複数のころ３を保持する保持器４と、シェル形外輪２の内径面の軸方向両端に設けられる心金のないシール部材５と、を主要な構成要素としている。

【0017】

シェル形外輪２は、図１から図３に示すように、シェル形外輪２の軸方向一端側（前記各図において右側）の縁曲げ加工された鍔部（以下、後曲げ鍔部６ａと称する。）の肉厚ｔ１が、シェル形外輪２の転走面７の肉厚ｔ２よりも薄肉化されている。シェル形外輪２の軸方向他端側（前記各図において左側）の縁曲げ加工された鍔部（以下、先曲げ鍔部６ｂと称する。）は、転走面７の肉厚ｔ２と同じである。なお、肉厚ｔ１は０．３ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下、肉厚ｔ２は０．４５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内とされる。

【0018】

後曲げ鍔部６ａ側においてシール部材５と径方向に対向するシェル形外輪２の内径面（図３中に矢印Ｂで示した範囲内。以下、シール領域Ｂと称する。）には、径方向内向きに突出した突出部８が、内径面の周方向の全周に亘って形成されている。

【0019】

突出部８の転走面７からの径方向内向きの突出量ｈ（ピーク位置の突出高さ）は、０．００２ｍｍ以上０．０１０ｍｍ以下の範囲内とされる。突出量ｈが０．００２ｍｍよりも小さいときは、シール部材５による十分な緊迫力が得られないため、突出量ｈが０．０１０ｍｍよりも大きいときは、シェル形外輪２の深絞り加工の際の離型性に影響を与える可能性があるため、上記の範囲内とするのが好ましい。なお、本願の各図においては、突出部８を見やすくするために、その突出を誇張して描いている。

【0020】

この実施形態においては、突出部８のピークの位置をシール領域Ｂ内としたが、図４に示すように、そのピークの位置がシール領域Ｂ内から外れていたとしても、突出部８によってシール部材５に対し十分な緊迫力を与えることができるのであれば、そのような構成を採用できる可能性がある。図４に係る構成においても、シール領域Ｂの少なくとも一部において、突出部８の転走面７からの径方向内向きの突出量ｈを０．００２ｍｍ以上０．０１０ｍｍ以下の範囲内とするのが好ましい。

【0021】

ころ３は、保持器４によって内径側に脱落しないように保持された状態で、シェル形外輪２の内面の転走面７を転走する。突出部８は、その裾野の部分を含め、ころ３の軸方向端部（転走面７）から軸方向に離れた位置に形成されており、突出部８がころ３の転走に影響しないように構成されている。

【0022】

保持器４は、冷間圧延鋼板に、ころ３を収容するポケットを打ち抜き加工した後に所定の長さに切断し、円環状に曲げた状態で端部を溶接することで形成されている。保持器４は、冷間圧延鋼板をプレス絞り加工することで円環を成形し、ポケットを打ち抜き加工することで形成することもできる。また、旋削加工によって円環を形成してポケットを打ち抜き加工することで形成することもできる。

【0023】

シール部材５は、その素材がフッ素系ゴムからなり、環状部９と、環状部９から内径側に向かって延びるリップ部１０を有している。環状部９の外径面がシェル形外輪２の内径面と密接するとともに、リップ部１０がシェル形針状ころ軸受１の軸心に挿入されたスロットルシャフトなどの軸体（図示せず）の外周面に接触することで、軸受内外の密封性が確保される。このシール部材５は心金がないため、心金入りのシール部材と異なり、自由に変形させることができる。

【0024】

図１に示すシェル形針状ころ軸受１の製造について説明する。まず、図５に示すように、シェル形外輪２の素材である平板状の帯鋼を深絞り加工によってカップ状に成型した後に、カップの底部分を打ち抜いて鍔部（先曲げ鍔部６ｂ）を形成する。このとき、カップの開口側に、後に形成する鍔部（後曲げ鍔部６ａ）の加工を容易とするための薄肉部１１が形成される。

【0025】

金型を深絞りに伴うこの金型内での素材の変形を考慮した形状とすることにより、この深絞り加工に伴って突出部８が形成される。この突出部８は、従来技術において後曲げ鍔部１０１ｂを形成する際の曲げ加工（図９を参照）における曲げ量よりも大きく曲げ加工を行うことによりスムーズに形成することができる。

【0026】

次に、カップの開口側から軸受の構成部品であるころ３と保持器４を組み込み、その開口部を径方向内向きに曲げて後曲げ鍔部６ａを形成する。さらに、その状態で浸炭焼入れによる熱処理を行い、その熱処理後に、軸方向の両端からシール部材５をそれぞれ組み込んでシェル形針状ころ軸受１を完成させる。

【0027】

このシェル形針状ころ軸受１のサイズは、用途に合わせて適宜決定されるが、例えば、内接円径をΦ５ｍｍ～Φ１２ｍｍ、外径をΦ９ｍｍ～Φ１６ｍｍ、幅を８ｍｍ～１４ｍｍの範囲内とすることができる。

【0028】

この実施形態においては、図５および図６に示すように、シェル形外輪２の内径面の全周に亘って突出部８を形成したが、図７に示すように、周方向において部分的（図７では周方向に１２０度ピッチで３か所）に突出部８を形成する構成とすることができる可能性もある。

【0029】

上記のシェル形針状ころ軸受１は、シール部材５と径方向に対向するシェル形外輪２の内径面に、径方向内向きに突出した突出部８を形成したので、突出部８によってシール部材５の締め代が大きくなる。このため、所定の緊迫力が確保され、シェル形外輪２の軸方向一端側に薄肉部１１を形成したことに起因する密封性の低下を防止することができる。また、軸方向一端側の肉厚が薄肉化されたシェル形針状ころ軸受１の一端側から相手方の軸箱（ハウジング）に圧入したときに後曲げ鍔部６ａが弾性変形しても、突出部８がシール部材５の外周に押し付けられることによってストッパとしての役割を果たすため、この圧入時におけるシール部材５のずれを抑制することができる。これにより、密封性の高いシェル形針状ころ軸受１を提供することができる。

【0030】

特に、突出部８の突出ピークの軸方向位置をシール領域Ｂの範囲内としたので、突出部８からシール部材５への押圧力が効果的に作用し、十分な緊迫力を確保することができる。

【0031】

また、上記のシェル形針状ころ軸受１は、突出部８をシェル形外輪２の内径面の全周に亘って形成したので、突出部８がシール部材５をその全周に亘って均等に押圧し、シール部材５による密封性が向上するとともに、圧入時におけるシール部材５のずれをより確実に抑制することができる。

【0032】

また、上記のシェル形針状ころ軸受１は、突出部８の転走面７からの径方向内向きの突出量ｈを０．００２ｍｍ以上０．０１０ｍｍ以下の範囲内としたので、シール部材５による高い緊迫性が得られ、十分な密封性とずれ防止性を確保することができる。

【0033】

また、上記のシェル形針状ころ軸受１は、心金のないシール部材５を採用することで、このシール部材５を後から軸受内に組み込むことを可能としたので、シェル形外輪２にころ３と保持器４を組み込んだ状態（シール部材５を組み込んでいない状態）で浸炭焼入れなどの熱処理によって素材の改質を行うことができる。

【0034】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0035】

２ シェル形外輪
３ ころ
４ 保持器
５ シール部材
７ 転走面
８ 突出部
ｔ１ （後曲げ鍔部の）肉厚
ｔ２ （転走面の）肉厚
ｈ 突出量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】