JP4056975B2 - 軸受アセンブリ及び軸受アセンブリの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は軸受（ベアリング）アセンブリに関し、さらに詳細には、変速装置で使用する軸受アセンブリ及び軸受アセンブリの製造方法に関する。

変速機用流体環境内で使用する軸の端部に軸受アセンブリを設ける従来の方法は実行不可能であることが証明されている。従来型の軸受を採用し、同軸受を軸の端部に溶接することは、軸受アセンブリの中に存在するいずれの自己潤滑材料にも悪影響を与えかねないことを意味する。したがってこの選択肢は除外する必要があった。さらに、ライナシステムを利用する単純な球面軸受は、従来の方法を利用して十分に安価な方法で作ることはできず、そのためこの方法もまた利用することはできなかった。

軸受アセンブリと同軸受アセンブリの製造方法とを提供することにより、従来の方法及び設計に関連する上記問題の解決を図ることが本発明の目的である。

したがって、本発明の１つの態様は、変速機用流体に晒すことができる軸受アセンブリの製造方法を提供するものであり、この方法は、第１の流体給送用孔を有するベース部と、上記ベース部から直立する、内周面と外周面とを持つ環状壁と、上記ベース部から延設するフランジとを備えた軸受ハウジングとを提供し、軸の１つの端部に変速機用流体が前記軸受アセンブリの中を貫通して流れることを可能にする第２の流体給送用孔を有する、前記軸の直径と同じ直径のボールを設け、上記環状壁によって囲まれた軸受ハウジングのベース部に、内周面を持つ半球形のカップ状部を形成し、ライナをストリップ形状に切断し、該ライナを予めライナの重複やライナストリップ間の隙間なく、基準となる球形状になるように金型内で成形ライナを成形し、前記第１の流体給送用孔の近傍を除いた前記カップ状部の内周面と前記環状壁の内周面とに前記成形ライナを接着剤により接着し、非吸湿性である材料から前記成形ライナを形成することによって、変速機用流体を吸収しないようにし、上記カップ状部の中に上記ボールを着座させ、上記ボール上へ上記環状壁を据え込むステップを有する。

好ましくは、約１０％またはそれ以上の延性を持つ材料から上記軸受ハウジングを鋳造する。

スチール、アルミニウム合金、マグネシウム合金または亜鉛合金から成るグループの１つから上記材料を選択するのが好都合である。

好ましくは、上記軸を円筒形状にし、中を通して上記軸を受け入れられる大きさの孔を持つ金型によって上記環状壁を上記ボール上へ据え込み、上記軸を受けいれられる大きさの孔は上記金型の下部面へ向かって外方向へ傾斜がつけられて、上記ボール上へ上記環状壁を据え込むように成形された半球形スカートを画定する。

環状壁のリムの外径の方が軸の直径よりも大きいのが有利である。

本発明の別の態様では、変速機用流体に晒すことができる、変速装置の軸受アセンブリが提供される。この軸受アセンブリは、第１の流体給送用孔を有するベース部と、上記ベース部から直立する、内周面と外周面とを持つ環状壁と、上記ベース部から延設するフランジと、上記環状壁によって囲まれた軸受ハウジングのベース部内の、内周面を持つ半球形のカップ状部と、ライナをストリップ形状に切断し、このライナを予めライナの重複やライナストリップ間の隙間なく、基準となる球形状になるように金型内で成形された成形ライナであって、非吸湿性である材料から形成することによって変速機用流体を吸収しないようにした前記成形ライナと、この成形ライナを前記第１の流体給送用孔の近傍を除いた前記カップ状部の内周面と前記環状壁の内周面とに接着する接着剤とを備えた軸受ハウジングと、上記変速装置の第１のエレメントの軸と、上記軸の１つの端部に配置され、変速機用流体が前記軸受アセンブリの中を貫通して流れることを可能にする第２の流体給送用孔を有するボールとを備え、その場合、前記ボールの直径が前記軸の直径と同じであり、上記カップ状部の中に上記ボールを着座させ、上記環状壁は上記ボール上へ据え込まれる。

好ましくは、上記ライナは自己潤滑式ライナである。

上記軸受ハウジングは鋳造された部品であるのが好都合である。

上記軸とボールとを互いに一体に形成することが有利である。

好ましくは、上記軸受ハウジングを変速装置の第２のエレメントと接続する。

本発明をさらに容易に理解することができるように、添付図面を参照しながら、例示として本発明の実施形態について以下説明する。

変速装置内で使用される、本発明を具現化する軸受アセンブリ１が図１に示されている。軸受アセンブリ１は、ボールジョイントの一部を含む軸受ハウジング２を備え、ボールジョイントの他の部分は軸４と一体に形成されたボール３を備える。軸４は、軸受アセンブリが配置されている変速装置のエレメント（図示せず）に取り付けられた、あるいはその一部を形成する円筒形状のシャフトである。軸受ハウジング２は、軸受アセンブリが配置されている変速装置の別のエレメント（図示せず）に取り付けられるか、あるいはその一部を形成する。

好ましくは、図２に示したように、軸４とボール３とを一体に形成する。軸４とボール３は、好ましくはスチールから製造し、クロムメッキする。流体給送用孔５が軸４とボール３の中を貫通し、それによって、変速機用流体が容器（図示せず）から軸受アセンブリの中を貫通して流れることが可能である。

軸受ハウジング２は、好ましくは、アルミニウム、マグネシウムまたは亜鉛の合金、あるいはスチールから製造された、鋳造された部品である。以下に解説する理由のため、軸受ハウジング２の製造材料の延性は、据え込みに適したものであることが望ましく、好ましくは約１０％またはそれ以上の延性を持つ。

軸受ハウジング２はボール３を受け入れるための内部球面接触面６を持つ。この接触面にはライナ７が設けられる。ライナ７は図２に概略的に、最もよく図示されている。ライナ７は、好ましくはユニメッシュ（ＵＮＩＭＥＳＨ）（ミネベア社の商標）ライナのような自己潤滑式ライナであることが望ましい。

軸受ハウジング２は、鋳造された部品として設けられ、図２に示したようなプリアセンブリの形で、直立環状壁１１を持つほぼ矩形のフランジ１０から成る。この環状壁の内部は機械加工されて、ボール３を受け入れる大きさの半球形のカップ状部に形成される。ユニメッシュライナ７は正確なストリップ形状に切断される。次いで、ストリップを金型に配置し、これを予めライナの重複やライナストリップ間の隙間なく基準となる球状形に形成し、これによりカップ状部の中に上記ボールを正確に着座させることが可能となる。適正な粘性率をもつ接着剤が軸受ハウジングの内周面に塗布される。次いで、この軸受ハウジングが回転して、軸受ハウジングの内周面にわたって所望の厚さで接着剤の自動塗布が可能となる。次いで、上記予め形成されたライナ７が環状壁１１の内周面６に接着される。流体給送用孔１２が、球状のカップ状部の底部に設けられ、同心円をなす環状突起部１３が軸受ハウジング２のベース部上に形成され、軸受ハウジングを取り付けるべき変速装置の別のエレメントとの正しい位置合わせが確実に行われる。

変速装置内でボールジョイントを使用することは、ボールジョイントが変速機用流体と接触することを意味する。したがって、ボールジョイント用ライナ７が、吸収属性を示さない非吸湿性であって、いずれの変速機用流体も吸収せず、それによって軸受アセンブリのトルク特性が変更されることがなければ、非常に有益である。その結果としてボールジョイントは自己潤滑式になる。

自己潤滑式軸受に関して従来使用されたことのない接着剤を用いて、軸受ハウジング２の接触面６にライナ７を固着できることが見出されている。ロクタイト３２６（登録商標、ロクタイト社）がこの目的に特に好適であることは驚嘆するほどである。軸受ハウジングにライナを付けるために接着剤を使用することは、自動化されたアセンブリに完全に適しており、この接着剤の使用によって、変速機用流体に生じる可能性のある約１２０℃の高温に容易に耐え得るものとなる。

ボールジョイントは、軸４の中心軸から約１８°で軸４と軸受ハウジング２との間の動きを容易に提供する。この動きは、軸４と環状壁１１の上方リムとの間の接触により制約を受ける。軸受の荷重軸受能力の点で妥協しなければならないが、ハウジング幅、すなわち直立壁１１がボール３の周りを包容する量を少なくすることにより、この角度を大きくすることも可能である。

図１に示した概略説明からも、本発明のこの実施形態が流線形の設計を提供するものであることは容易に理解される。

図１に、ボール３と軸４とが一体のピースとして示されている。このボールから独立に軸４を製造し、ねじ込み孔または別の手段を用いて軸４にボール３を取り付けることが可能である。しかし、この一体構造はそれ自体の性質により好ましく、有利な構造である。

本発明を具現化する軸受アセンブリは、軸受構成装置内における摩耗や隙間の形成の兆しを何ら示すことなく、変速装置内の好ましくない環境で経験される相対的に高い荷重疲労に耐え得ることが証明されている。

軸受ハウジング２のフランジ１０は固定用孔１４と共に形成され、それによって変速装置の別のエレメントにハウジング４を取り付けることが可能となる。軸受ハウジング２のフランジ１０のベース部は、好適に機械加工され、位置合わせ用ピンまたは環１３も設けられて、変速装置の別のエレメントとの正確な位置合わせと接続を確実に行うことが可能となる。

軸受アセンブリの製造方法は極めて重要である。多くの方法が考察されてきたが、従来の方法はいずれも、変速機用流体環境内で使用するものとして軸の端部に軸受アセンブリを設けるには実際的な方法ではなかった。従来型の軸受を採用し、同軸受を軸の端部に溶接することは、ボールジョイントを形成するいずれの自己潤滑材料にも悪影響を与えかねないことを意味する。したがってこの選択肢は除外する必要があった。さらに、ライナシステムを利用する単純な球面軸受は、従来の方法を利用して十分に安価な方法で作ることはできず、そのためこの方法もまた除外された。驚くべきことに、軸４の一部として、または、軸４に取り付けて軸受アセンブリを組み込むステップによって、変速装置内の軸受アセンブリの従来型の設計に関連する多くの問題が解決される。

本発明を具現化する軸受アセンブリは以下のように製造される。

図面の図２に目を向けると、前述したように、軸４とボール３とは一体の機械加工されたピースとして設けられている。軸受ハウジング２は下方の金型２０に保持され、下方の金型２０の上部面２２に形成される対応する環状の窪み２１内の環状突起部１３を用いて、下方の金型２０と好適に位置合わせを行う。

上方の金型３０はほぼ円筒形であり、貫通して延設する中心部の円筒形の孔３１を備えて形成される。孔３１は金型３０の下部面３２へ向かって外方向へ傾斜がつけられて、半球形スカート３３を画定する。円筒形の孔３１は、ほとんど滑り嵌め係合を用いて軸４を中に受け入れることができる大きさであるため、軸４は金型３０の中を貫通し、球状スカート３３は軸受ハウジング２の環状壁１１の頂部に載るようになる。金型２０、３０はジグの中に保持され、金型に印加された圧縮荷重が上方の金型３０を下方の金型２０上へ押しつけて、図３に示すように、環状壁１１の上部をボール３の上半分上へ据え込み、それによってボール３の周りに環状壁１１を包容し、荷重軸受領域が設けられる。圧縮荷重を変えることで、結果として生じるボールジョイントの初期トルクを決定することが可能である。

環状壁１１のリムの外径が軸の直径よりも大きいことに留意されたい。さらに、重要なこととして、円筒形の孔３１の直径が、ほとんど滑り嵌め係合を用いて軸４を中に受け入れることができる大きさであるため、上方の金型３０のスカート３３が、環状壁の自由リムを含めて、荷重軸受領域を最大化するようにボール３の周りで完全に壁１１を据え込むことができるので、環状壁１１の自由リムがボール３を完全に包容することが挙げられる。

１０％以上の延性を持つ材料から軸受ハウジング２の鋳型を製造することにより、図３に示したように、環状壁１１の上方部分をボール３上へ良好に据え込むことができる。

本明細書において、“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”という用語は「〜を含む」あるいは「〜から成る」を意味し、“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”という用語は「〜を含んでいる」あるいは「〜から成っている」を意味する。

適切なものとして、具体的な形で表現され、あるいは開示された機能を実行する手段、または開示された結果を達成するための方法や工程という点から表現された、上記説明あるいは請求項、もしくは添付図面で開示された特徴は、個々に、あるいは、このような特徴を任意に組み合わせた形で、本発明を実現するために多様な形態で利用することが可能である。

本発明を具現化する軸受アセンブリの中を貫通するプリアセンブリの部分断面図である。 本発明を具現化する軸受アセンブリの製造方法で使用される上方の金型と下方の金型との中に保持される図１の軸受アセンブリの部分断面図である。 図１の軸受アセンブリ（図２の金型に保持されるポストアセンブリ）の概略部分断面図である。

Claims (10)

1. 変速機用流体に晒すことができる軸受アセンブリの製造方法において、
   第１の流体給送用孔を有するベース部と、前記ベース部から直立する、内周面と外周面とを持つ環状壁と、前記ベース部から延設するフランジとを備えた軸受ハウジングを設けるステップと、
   軸の１つの端部に変速機用流体が前記軸受アセンブリの中を貫通して流れることを可能にする第２の流体給送用孔を有する、前記軸の直径と同じ直径のボールを設けるステップと、
   前記環状壁によって囲まれた前記軸受ハウジングの前記ベース部に、内周面を持つ半球形のカップ状部を形成するステップと、
   ライナをストリップ形状に切断し、該ライナを予めライナの重複やライナストリップ間の隙間なく、基準となる球形状になるように金型内で成形ライナを成形するステップと、
   前記第１の流体給送用孔の近傍を除いた前記カップ状部の内周面と前記環状壁の内周面とに前記成形ライナを接着剤により接着し、非吸湿性である材料から前記成形ライナを形成することによって、変速機用流体を吸収しないようにするステップと、
   前記カップ状部の中に前記ボールを着座させるステップと、
   前記ボール上へ前記環状壁を据え込むステップと、を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、約１０％またはそれ以上の延性を持つ材料から前記軸受ハウジングを鋳造することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、スチール、アルミニウム合金、マグネシウム合金あるいは亜鉛合金から成るグループの１つから前記材料を選択することを特徴とする方法。
4. 上記請求項のいずれか一項に記載の方法において、前記軸が円筒形状であり、中を通して前記軸を受け入れられる大きさの孔を持つ金型によって前記環状壁が前記ボール上へ据え込まれ、前記軸を受け入れられる大きさの孔は前記金型の下部面へ向かって外方向へ傾斜がつけられて、前記ボール上へ前記環状壁を据え込むように成形された半球形スカートを画定することを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記環状壁のリムの外径の方が前記軸の直径よりも大きいことを特徴とする方法。
6. 変速機用流体に晒すことができる、変速装置の軸受アセンブリにおいて、
   第１の流体給送用孔を有するベース部と、前記ベース部から直立する、内周面と外周面とを持つ環状壁と、前記ベース部から延設するフランジと、前記環状壁によって囲まれた前記軸受ハウジングの前記ベース部内の、内周面を持つ半球形のカップ状部と、ライナをストリップ形状に切断し、該ライナを予めライナの重複やライナストリップ間の隙間なく、基準となる球形状になるように金型内で成形された成形ライナであって、非吸湿性である材料から形成することによって変速機用流体を吸収しないようにした前記成形ライナと、該成形ライナを前記第１の流体給送用孔の近傍を除いた前記カップ状部の内周面と前記環状壁の内周面とに接着する接着剤とを備えた軸受ハウジングと、
   前記変速装置の第１のエレメントの軸と、前記軸の１つの端部に配置され、変速機用流体が前記軸受アセンブリの中を貫通して流れることを可能にする第２の流体給送用孔を有するボールと、を有し、かつ、前記ボールの直径が前記軸の直径と同じであり、
   前記カップ状部の中に前記ボールを着座させ、前記ボール上へ前記環状壁を据え込むことを特徴とする軸受アセンブリ。
7. 請求項６に記載の軸受アセンブリにおいて、前記ライナが自己潤滑式ライナであることを特徴とする軸受アセンブリ。
8. 請求項６乃至７のいずれか一項に記載の軸受アセンブリにおいて、前記軸受ハウジングが鋳造された部品であることを特徴とする軸受アセンブリ。
9. 請求項６乃至８のいずれか一項に記載の軸受アセンブリにおいて、前記軸と前記ボールとを互いに一体として形成することを特徴とする軸受アセンブリ。
10. 請求項６乃至９のいずれか一項に記載の軸受アセンブリにおいて、前記軸受ハウジングが前記変速装置の第２のエレメントと接続されることを特徴とする軸受アセンブリ。

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