JP4855151B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、摺動部の防汚、防水などのためのブーツを備えた軸受装置に関する。

軸方向に移動する軸(ロッド)を支持する軸受は種々の機械、機器に用いられている。一例として、特許文献１には、バルブを開閉させるべく軸方向に移動するロッドを備えたアクチュエータが開示されている。このアクチュエータは、ケース(ハウジング)内に設けられているダイヤフラムの移動により、ダイヤフラムに結合されているロッドが移動し、リンク機構などを介してロッドに連結されているバルブが開閉されるようになっている。ロッドはリンク機構などを介してバルブに連結されているので、軸方向に移動する際にその径方向にも傾動(揺動)する。また、このようなアクチュエータは、一般的にロッドが傾いて（倒れて）装着されるので、ロッド作動時に揺動運動に伴う倒れが発生する。従って、ロッドは、Ｏリングを介してケースの内面に弾力的に保持された金属製のブッシュに軸受部材を介して支持されている。つまり、ロッドは、ブッシュ、Ｏリング等からなる軸受により、軸方向に摺動可能、かつ径方向に傾動可能に支持されている。

このような構造の軸受では、ロッドが傾動することから、アクチュエータのケースにおけるロッドが貫通する孔は、ロッドの傾動を許容するように余裕をもって形成されている。つまり、ロッドと孔の縁との間には隙間ができるように図られている。しかし、このように隙間を設けると、その隙間から軸受部であるロッドと軸受部材との間にちりやほこり、水などが侵入するおそれがある。軸受部へのちりやほこり、水などの侵入は、軸受部の動作不良を引き起こしかねないので、厳に防止する必要がある。そこで、ケースとロッドとにまたがってゴム製のブーツをかぶせ、軸受部及びロッドを防汚、防水することが考えられている。

ブーツを設ける構造としては、ロッドが貫通する孔より外側においてケースにブーツ係止具を設け、ロッドを囲むブーツの一端をブーツ係止具に嵌め込むと共にブーツの他端をロッドに密着固定するものが考えられている。

実開昭５９−１３００２８号公報

しかしながら、上述したブーツを設ける構造では、ブーツの係止具を設けるためにアクチュエータのケース自体の形状を変更して係止具を作るか、ゴムなどで作られた専用の係止具を追加する必要があり、構造が複雑となるだけでなく費用がかかってしまう。また、この種のアクチュエータは、前述したようにロッドが傾いた状態で取り付けられることがあり、取り付けられた状態ですでにブーツには偏荷重が加わってしまうというということもある。更にロッド自体が傾動することから、ブーツには、ロッドが倒れた側では縮み、反対側では伸びるという具合に繰り返し加重が加わり、ストレスによりブーツの耐久性が低下するという問題があった。

この発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、軸方向に移動し、かつ傾動するロッド(軸)を支持する軸受装置として、部品点数が少なく、構造が簡素化でコストの低減が図れ、かつ耐久性の高いものを提供することを目的とする。

この発明に係る軸受装置は、軸を軸方向に摺動可能かつ傾動可能に支持する軸受部材を備えた軸受装置において、前記軸受部材はＯリングを介し軸受ホルダに対し傾動可能に弾性支持され、前記軸を覆うブーツの一端部を前記軸受部材にブーツ係止部を介し支承し、前記ブーツの他端部を前記軸に直接支承すると共に、ブーツ係止部の軸貫通部は径が緩やかに大きくなっているものである。

この発明に係る軸受装置によれば、軸を軸方向に摺動可能かつ傾動可能に支持する軸受部材を備えた軸受装置において、前記軸受部材はＯリングを介し軸受ホルダに対し傾動可能に弾性支持され、前記軸を覆うブーツの一端部を前記軸受部材にブーツ係止部を介し支承し、前記ブーツの他端部を前記軸に直接支承すると共に、ブーツ係止部の軸貫通部は径が緩やかに大きくしたので、ブーツを支持するための特別の部材を設ける必要がなく、構造が簡素化されると共に部品点数が減少し、製造コストの低減が達成できる。また、軸の傾動に伴い、ブーツが軸受部材と共に軸の傾動に追随するので、ブーツに偏荷重がかからなくなり、ブーツの耐久性が大幅に向上する。

以下、本発明に係る軸受装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る軸受装置を適用したアクチュエータの断面図である。図２は、その一部の拡大図、図３は、軸受装置の作用を示す図２と同じ部分の断面図である。

先ず、アクチュエータの構成について説明する。
このアクチュエータ１は、例えばリンク機構などを介してターボチャージャのゲートバルブを開閉する駆動原として用いられる。アクチュエータ１の外郭をなすハウジング（ケース）２は、二つの容器状のハウジング部材２ａ、２ｂを結合して構成される。ハウジング２内にはダイヤフラム３が設けられ、このダイヤフラム３によってハウジング２内は圧力室４と大気室５とに区分けされる。ダイヤフラム３は、例えば二つのハウジング部材２ａ、２ｂをその縁部６、７同士で結合するときに、これらの縁部６、７間に挟み付けられて一体に結合される。

ダイヤフラム３の圧力室４側にはスプリングホルダ８が取り付けられ、このスプリングホルダ８とそれに対向するハウジング部材２ａの壁面９（図１に示す状態では天井面）との間に、ダイヤフラム３にばね力を付与するスプリング１０が設けられている。ハウジング部材２ａには、圧力室４に負圧を形成させる負圧源に配管を介して接続するための配管接続部１１が設けられている。

大気室５側を形成するハウジング部材２ｂの、ダイヤフラム３と対向する壁面（図１に示す状態では底面）には凹部１２が形成されている。ダイヤフラム３にはロッド(軸)１３の一端が結合され、ロッド１３の他端側は凹部１２の底に設けられた孔１４を通してハウジング２外に伸びている。ロッド１３の他端部１３ａは、リンク機構などを介してターボチャージャのゲートバルブに結合される。

以上の構成となっていることにより、圧力室４に負圧がかかっていない状態では、スプリング１０のばね力によりダイヤフラム３は大気室５側に押された状態となる。圧力室４に負圧がかかると、ダイヤフラム３がスプリング１０のばね力に抗して圧力室４側に引っ張られ、ロッド１３が移動（図１に示す状態では上方に移動）される。よって、ロッド１３にリンク機構等を介して連結されているゲートバルブは開閉動される。

このようなアクチュエータ１において、ハウジング２におけるロッド１３が貫通する部分であるハウジング部材２ｂの底部に、ロッド１３の軸方向移動を案内すると共にその傾動を許容する軸受部を備え、かつ軸受部の防汚、防水する、本発明に係る軸受装置２１が設けられている。

図１、２に示すように、ハウジング部材２ｂの凹部１２内に、軸受部を構成する軸受部材として環状のロッド支持部材２２が設けられ、このロッド支持部材２２にロッド１３が貫通して支持されている。ロッド支持部材２２は、凹部１２内に収まる環状の軸受本体部２３と、軸受本体部２３と一体に形成され、凹部１２の底部に設けられた孔１４からハウジング２外に延びるブーツ係止部２４とからなる。ブーツ係止部２４は筒状をなし、その内面は、ハウジング２外に行くにしたがって径がゆるやかに大きくなる湾曲面又はテーパ面となっている。ブーツ係止部２４の端部（図１に示す状態では下端部）の外周には、その断面形状が鉤状となったフック部２４ａが形成されている。ロッド支持部材２２は、例えば樹脂材で成形される。なお、凹部１２に設けた孔１４は、後述するようにロッド支持部材２２の傾動を許容するように、ブーツ係止部２４の外径より大きい内径となっている。

ロッド支持部材２２は、カップ状のホルダ２５によりハウジング２ｂの凹部１２内に上下動しないように保持される。カップ状のホルダ２５は折り返し部２５ａを有し、この折り返し部２５ａを凹部１２に圧入することにより、ホルダ２５は凹部１２に固定される。折り返し部２５ａは、必要に応じ凹部１２の内壁面に溶接、ろう付けなどにより固定される。ホルダ２５のロッド１３が貫通する部分（図１に示す状態では頂面部分）には孔２５ｂが設けられており、この孔２５ｂは、ロッド１３の傾動を許容できるように、ロッド１３の外径より大きい内径となっている。

ロッド支持部材２２の軸受本体部２３の外周面には、リング状の溝２３ａが形成され、その中にホルダ２５の内面に密着するＯリング２６が嵌め込まれている。つまり、ロッド支持部材２２は、Ｏリング２６を介してホルダ２５に対し傾動可能に弾性支持されている。Ｏリング２６はゴムなどの弾力性のある材料により作られている。

ゴム等で製作され蛇腹状のブーツ３１がロッド１３にかぶせられる。ブーツ３１のハウジング２側の端部の径方向内側には凹状のフック部３２が設けられ、このフック部３２が、ブーツ係止部２４のフック部２４ａと係合されることにより、ブーツ３１はブーツ係止部２４と一体とされる。ブーツ３１のフック部３２はロッド支持部材２２側のフック部２４と密着して係合され、ブーツ３１とロッド支持部材２２間の気密性が担保される。ブーツ３１の他端部は取り付け部３３となっており、その弾性力によりロッド１３に密着して一体となる。

軸受装置２１は以上の構成となっており、前述のように圧力室４に負圧がかかり、ダイヤフラム３が移動してロッド１３がその軸方向に移動する際、ロッド１３の移動はロッド支持部材２２により案内される。ロッド１３とロッド支持部材２２のブーツ係止部２４との間にブーツ３１が気密性をもって設けられているので、ロッド支持部材２２によりロッド１３の支持部に塵埃や水が侵入することはない。

ロッド１３の先端にリンク機構等が連結されていることにより、ロッド１３がその軸方向に移動する際、ロッド１３は、ロッド１３の支持点であるダイヤフラム３との取り付け部を中心として図３中に矢印で示すように傾動する。この際、ロッド支持部材２２もロッド１３に追随して傾くので、ブーツ３１に偏荷重がかかることはない。ロッド１３の傾動は、アクチュエータ１が取り付け箇所に傾いて取り付けられることによっても生じるが、その場合のロッド１３の傾動に対してもロッド支持部材２２は同様に機能し、ブーツ３１に偏荷重がかかることはない。

このように、この実施の形態による軸受装置２１によれば、ロッド支持部材２２自体にブーツ３１との係合部であるブーツ係止部２４を設けて、ブーツ係止部２４がロッド１３に追随して傾動するようにしたので、アクチュエータの構造を変更したり特別な部品を設けたりする必要がなくなる。また、部品点数が減り、構造が簡素化され、製造コストの低減が図れる。更に、ブーツ３１に偏荷重がかかることがなくなり、ブーツ３１に、収縮の違いによるひずみが生ぜず、ブーツ３１の寿命が増す。この実施の形態では、ロッド支持部材２２を樹脂製としたことにより、型を用いた一体成形が可能となり、工程数の低減、材料費の低減等により、コストの削減が図れる。

実施の形態２．
図４には実施の形態２に係る軸受装置４１の部分断面を示す。この軸受装置４１におけるロッド支持部材４２は、環状の軸受本体部４３にハウジング部材２ｂの孔１４からわずかに外側に突出する程度の環状の凸部４４を設けた構造となっている。一方、ブーツ３１は、そのハウジング１側の端部にはフック部を設けず、厚肉の接続部４５のみを形成してある。そして、この接続部４５の端面とロッド支持部材４２の凸部４４の端面とが合わせられて一体化されている。一体化の方法としては、接着など種々の方法が採用できるが、この実施の形態では、焼付けにより一体化している。焼付けは、ロッド支持部材４２をハウジング２ｂ内に組み付ける前又は後のどちらにおいてもできる。ロッド支持部材４２をハウジング２ｂ内に組み付ける前にブーツ３１と接合した場合には、そのロッド支持部材４２とブーツ３１との組み立て体をハウジング部材２ｂに組み付けるには、ハウジング部材２ｂの内側からブーツ３１の取り付け部３３を変形させて孔１４に通し、軸受本体部４３を凹部１２内に収めることにより行う。

この実施の形態２に係る軸受装置４１よれば、前述した実施の形態１に係る軸受装置２１と同様の作用効果を奏するだけでなく、ロッド支持部材４２、ブーツ３１の形状が極めて簡素化されることから、製造コストを更に低減できる。

実施の形態３．
図５には、実施の形態３に係る軸受装置５１の部分断面を示す。この軸受装置５１におけるロッド支持部材５２は、図１、２に示した実施の形態と同様に、環状の軸受本体部５３と筒状のブーツ係止部５４を有し、ブーツ係止部５４の先端外側にはフック部５４ａを有する。そして、ブーツ係止部５４の根元近くに、ハウジング部材２ｂの孔１４の縁部１５の下面に係合し得る係止爪部５５が設けられる。ロッド支持部材５２は樹脂材により成形される。

ロッド支持部材５２は、その係止爪部５５が孔１４の縁部１５の下面に当たることにより上方への抜け止めがなされる。従って、実施の形態１で、ロッド支持部材２２を保持するために必要であったホルダ２５が不要となる。ホルダ２５が不要となるので、軸受本体部５３の外周面の溝５３ａ内に設けられたＯリング２６は、ハウジング部材２ｂの凹部１２の内壁面に密着される。つまり、ロッド支持部材５２は、Ｏリング２６を介してハウジング部材２ｂに対し傾動可能に弾性支持される。

ブーツ３１の端部には、図１、２に示した実施の形態と同様にフック部３２が形成されている。よって、このフック部３２が、ブーツ係止部５４のフック部５４ａと係合されることにより、ブーツ３１はブーツ係止部５４と一体とされる。ブーツ３１のフック部３２はロッド支持部材５２側のフック部５４と密着して係合され、ブーツ３１とロッド支持部材５２間の気密性が確保される。

この実施の形態３に係る軸受装置５１では、ロッド１３が傾動すると、ロッド支持部材５２及びロッド支持部材５２と一体化されているブーツ３１も追随して傾く。よって、ブーツ３１に偏荷重はかからない。

この実施の形態３に係る軸受装置５１によれば、実施の形態１に係る軸受装置２１と同様の効果を奏するだけでなく、図１〜４に示した実施の形態で必要であったホルダが不要となることから、更に部品点数が少なくなると共に構造が簡素化され、更なるコストの低減が図れる。この実施の形態では、ロッド支持部材５２を樹脂製としたことにより、型を用いた一体成形が可能となり、工程数の低減、材料費の低減等により、コストの削減が図れる。

実施の形態４．
図６には、実施の形態４に係る軸受装置６１の部分断面を示す。この軸受装置６１におけるロッド支持部材６２は、図５に示した実施の形態３と同様の構造をなす。つまり、環状の軸受本体部６３と筒状のブーツ係止部６４を有し、ブーツ係止部６４の先端外側にはフック部６４ａを有し、ブーツ係止部６４の根元近くには、ハウジング部材２ｂの孔１４の縁部１５の下面に係合する係止爪部６５が設けられる。ロッド支持部材６２は、その係止爪部６５が孔１４の縁部１５の下面に当たることにより上方への抜け止めがなされる。ロッド支持部材６２は樹脂材により成形される。

この実施の形態４に係る軸受装置６１では、ブーツ３１の端部にフック部３２が設けられていることは、図５に示した実施の形態と同じであるが、更にブーツ３１のハウジング部材２ｂ側の端面に、ハウジング部材２ｂの縁部１５の下面１５ａに当接する突起部６６が設けられる。ブーツ３１は、そのフック部３２をフック係止部６４のフック部６４ａに係合させることによりロッド支持部材６２と一体化される。そして、このようにブーツ３１とロッド支持部材６２とが一体化されると、突起部６６が孔１４の縁部１５の下面１５ａに当たる。ロッド支持部材６２は、突起部６６と軸受本体部６３の底面６３ａが孔１４の縁部１５を挟むことによりハウジング部材２ｂに傾動可能に支持される。

ロッド１３が傾動すると、ロッド１３が傾動する側の突起部６６が弾性変形してロッド１３と共にロッド支持部材６２及びブーツ１３も傾動する。よって、ブーツ１３自体に偏荷重はほとんどかからない。

この実施の形態４に係る軸受装置６１によれば、他の実施の形態に係る軸受装置と同様の効果を奏するだけでなく、ロッド支持部材を傾動可能に支持するＯリングが不要となることから、更に部品点数が少なくなると共に構造が簡素化され、更なるコストの低減が図れる。この実施の形態でも、ロッド支持部材６２を樹脂製としたことにより、型を用いた一体成形が可能となり、工程数の低減、材料費の低減等により、コストの削減が図れる。

実施の形態５．
図７には、実施の形態５に係る軸受装置７１の部分断面を示す。この軸受装置７１におけるロッド支持部材７２は、中央側に凹部７３を有する軸受本体部材７４と、この軸受本体部材７４と別材料で形成され、基端部が凹部７３に嵌め込まれた状態で軸受本体部材７４と一体的に接合される筒状のブーツ係止部材７５とからなる。ブーツ係止部材７５の内面には、先端に行くに従って広がるわずかな湾曲又はテーパが付けられている。ブーツ係止部材７５の先端外周にはフック部７６が形成されている。ブーツ係止部材７５は、軸受本体部材７４と同一の材料でもよいが、少なくともブーツ３１の材料であるゴムよりも硬い材料で形成される。

一方、ブーツ３１の端部には内側に向けてフランジ部７７が形成され、その表面にリング状の突起部７８が形成される。

この軸受装置７１は、先ず、軸受本体部材７４を凹部１２内に収容して縁部１５上に載置し、次いで、ブーツ３１のフランジ部７７の内側面にフック部７６を当接させたブーツ係止部材７５の基端部をハウジング部材２ｂの孔１４を通して軸受本体部材７４の凹部７３に嵌め込み、その状態で軸受本体部材７４とブーツ係止部材７５とを接着等により一体化することにより構成される。ブーツ３１の端部にある突起部７８は、ブーツ係止部材７５のフック部７６とハウジング部材２ｂの縁部１５の下面１５ａとにより挟み付けられる。つまり、ロッド支持部材７２は、軸受本体部材７４の底面７４ａとで縁部１５を挟み付けている突起部７８が弾性変形可能であることにより、傾動可能となっている。突起部７８を裏側から支えるフック部７６は、ブーツ３１より硬い材料で形成されているので、突起部７８の弾性保持力は安定する。

この実施の形態において、ブーツ係止部材７５と軸受本体部材７４との接合方法は、接着剤による接着だけでなく、圧入、溶着など、いずれの方法も可能である。

この軸受装置７１によれば、ロッド１３が傾けば、突起部７８が弾性変形してロッド支持部材７２及びブーツ３１は、その傾きに追随する。つまり、他の実施の形態と同様、ブーツ３１の倒れ角は常にロッド１３の倒れ角と同じとなり、ブーツ３１に偏荷重はかからない。

この実施の形態５に係る軸受装置によれば、実施の形態４と同様の効果を奏するだけでなく、突起部７８をその裏側から硬いフック部７６で支えることから、突起部７８のゴム弾性が有効に発揮される。

以上、各実施の形態を説明したが、本発明に係る軸受装置は、軸方向に移動し、かつ傾きもする軸を支持する軸受すべてに適用でき、ロッド支持部材とブーツとの結合構造も、上述の実施の形態に限らず種々採用できる。また、アクチュエータに適用した場合も、その向きは上下方向に設ける場合に限らず、横方向及びその他の向きで設置した場合にも適用できる。

本発明に係る軸受装置の実施の形態１を適用したアクチュエータの縦断面図である。 図１中のＩＩ部の部分拡大図である。 図１に示した実施の形態１における図２に示した部分の動作説明図である。 本発明の実施の形態２に係る軸受装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態３に係る軸受装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態４に係る軸受装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態５に係る軸受装置の部分断面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ、２ ハウジング、３ ダイヤフラム、１３ ロッド、１４ 孔、２１ 軸受装置、２３ 軸受本体部、２４ ブーツ係止部、２４ａ フック部、２５ ホルダ、２６ Ｏリング、３１ ブーツ、３２ フック部、４１ 軸受装置、４２ ロッド支持部材、４３ 軸受本体部、５１ 軸受装置、５２ ロッド支持部材、５３ 軸受本体部、５４ ブーツ係止部、５５ 係止爪部、６１ 軸受装置、６２ ロッド支持部材、６３ 軸受本体部、６４ ブーツ係止部、６５ 係止爪部、６６ 突起部、７１ 軸受装置、７２ ロッド支持部材、７４ 軸受本体部、７８ 突起部。

Claims (6)

1. 軸を軸方向に摺動可能かつ傾動可能に支持する軸受部材を備えた軸受装置において、前記軸受部材はＯリングを介し軸受ホルダに対し傾動可能に弾性支持され、前記軸を覆うブーツの一端部を前記軸受部材にブーツ係止部を介し支承し、前記ブーツの他端部を前記軸に直接支承すると共に、ブーツ係止部の軸貫通部は径が緩やかに大きくなっていることを特徴とする軸受装置。
2. 前記ブーツ支承部は前記軸受部材と一体に構成されることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記軸受部材は樹脂材で成形されることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受装置。
4. 前記軸受部材に、前記軸受部材を保持するハウジングに当接し得る爪部を設け、前記爪部が前記ハウジングに当接することにより前記軸受部材の軸方向への移動を規制したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の軸受装置。
5. 前記ブーツの端部に、前記ハウジングの外面に当接する突起部を設け、前記突起部の弾性変形により前記軸受部材の傾動を許容するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の軸受装置。
6. 前記ブーツ係止部を別部材とし、このブーツ係止部材で前記ブーツの端部を支承すると共に、前記突起部を前記ハウジングの外面に押し付けて前記ブーツ係止部材を前記軸受部材と接合してなることを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。

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