JP2020051504A - 揺動軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】この揺動軸受は，ころを保持する保持器のずれを簡単な構造で防止する。
【解決手段】この揺動軸受１は，リング状の外輪２と外輪１の環状収容部５に収容されたリング状の環状組立体７を有する。環状組立体７は，複数のころ６がそれぞれ保持される複数のポケット１５が形成された円弧状の保持器９と，保持器９の両端側で円弧状に形成され且つ外輪２の環状収容部５に固定された円弧状固定部材８とを有する。保持器９と固定部材８との間には，一端が固定部材８に当接し且つ他端が保持器９に当接して，保持器９にばね力を付勢するリターンコイルばね１０が配設されている。
【選択図】図１

Description

この発明は，各種の機械装置に適用することができる揺動軸受に関する。

従来，揺動軸受としては，全周にころのみが存在するタイプの総ころ軸受として構成されている。該揺動軸受は，例えば，金属板を断面樋状に折り曲げて開口端を内側に折り曲げた外輪によって複数のころを保持する構造に構成されている。また，揺動軸受としては，外輪の内周側の開口幅がころの軸長さよりも短いため，両端を縮径した円錐状の特殊な形状のころ，即ちキャンドルローラを用いており，ローラを外輪に装填するには，該キャンドルローラを斜めに傾けて外輪の開口部から挿入して装填しているのが現状である。また，総ころ形の針状ころ軸受として，外輪の両端側に予めころの端部と係合する折曲縁部を形成した金属ころを斜めに傾けて外輪に挿入して組み込まれるものが知られている（例えば，特許文献１参照）。

従来，可変容量形プランジャポンプの可変容量機構等に使用される揺動軸受は知られている。該揺動軸受は，円弧状の保持器に周方向に等間隔に形成された複数のポケットを設け，該保持器の外周側を円弧状の軌道輪に配設し，保持器のポケットに鋼製のころと内部に液体を封入した弾性材料で形成した弾性ころとをそれぞれ収納し，弾性ころの直径をころの直径より僅かに大径に形成した弾性ころと転走面の密着性を高め，転動体のすべりによる保持器ずれを防止できるとしている（例えば，特許文献２参照）。

また，揺動軸受として，プランジャポケットや油圧ポンプをコンパクト化して組立てを容易にするため組み込んだものが知られている。該揺動軸受は，円弧状軌道輪と，該円弧状軌道輪の転走面に沿って転動可能な転動体を保持する円弧状保持器の相互間に，保持器の揺動量を制限する制限機構を組み込んで保持器のずれ動きによる段落を防止したものである。保持器のずれを防止する制限機構は，外方軌道輪の内周に設けられた内歯と，内方軌道輪の外周に設けられた外歯と，保持器に回転自在に支持されて内歯と外歯の両歯に噛み合うピニオンとから構成されている。また，保持器は，合成樹脂の成形品から構成されており，これにより，内歯及び外歯とピニオンとが噛み合って保持器の周方向のずれを防止できるとしている（例えば，特許文献３参照）。

実公昭４７−１６０３号公報 特開平３−２７７８０９号公報 特開２００２−６１６４３号公報

しかしながら，従来の揺動軸受について，転動体のころとして，特殊なキャンドルローラを使用すれば，外輪の形状が特殊な形状であり，加工に手間がかかり，製造コストがアップし，高価なものになり，更に外輪の品質を安定させ難いという問題がある。また，ころの両端を円錐状に縮径しているため，ころの転動中にころの姿勢を矯正する作用が小さく，ころのスキューが発生し易いため，回転トルクが増大し，回転ロックが生じ，また，ローラが脱落するという問題があった。

また，特許文献１の揺動軸受としては，円弧状の軌道輪と，円弧状に形成され保持器とを備えており，揺動軸受に偏荷重がかかった場合に，転動体が滑って保持器が周方向へずれという現象が発生するので，それを防止するために，鋼製のころの他に，弾性材料で形成した弾性ころを併用し，弾性ころが弾性変形させて弾性ころと軌道輪との密着性を高め，滑りを防止するように構成されている。しかしながら，特許文献１の揺動軸受では，鋼製ころの他に弾性ころを併用しており問題がある。

また，特許文献２では，保持器のずれを防止するため，外方軌道輪の内周面に内歯を設け，内方軌道輪の外周面に外歯を設け，内歯と外歯に噛み合うピニオンを保持器に設けて保持器のずれを防止する揺動軸受が記載されている。また，特許文献２の揺動軸受では，弾性ころを設けた分だけ負荷要領が低下するという問題がある。また，特許文献３では，内歯，外歯，及びピニオンを設けるため，構造が複雑化するという問題がある。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，使用用途が揺動運動のみであり，負荷を受ける方向が限定されて一定であることに着眼し，負荷が掛かる外輪の周方向の部分的な領域にのみローラ即ちころを配設し，ころの本数を削減し，コストダウンを図ると共に軽量化を達成し，更に，転動体のころを保持する保持器のずれを弾性部材によって防止し，具体的には，断面Ｕ字状に形成したリング状の外輪と，該外輪の内周面の収容部に配設されたリング状の環状組立体を備えており，該環状組立体に揺動自在な揺動軸を配置するように構成されており，環状組立体を外輪に固定された円弧状の固定部材と複数のころをそれぞれ保持する複数のポケットを形成した円弧状の保持器から構成し，固定部材と保持器との間に弾性部材を配設し，弾性部材によって揺動軸の揺動運動によって保持器がずれるのを防止するように保持器をリターンさせてずれを防止することを特徴とする揺動軸受を提供することである。

この発明は，リング状の外輪，及び前記外輪に形成された環状の収容部に前記外輪の内周面に沿って収容され且つ内周側に複数の転動体のころを介して揺動軸が配置されるリング状の環状組立体を有しており，
前記環状組立体は，前記外輪の前記収容部内に揺動自在に配設され且つ複数の前記ころがそれぞれ保持される複数のポケットが形成された円弧状の保持器と，前記保持器の両端側で円弧状に形成され且つ前記外輪の前記収容部に固定された固定部材とを有し，
前記保持器と前記固定部材との間には，一端が前記固定部材に当接し且つ他端が前記保持器に当接して前記保持器を付勢する弾性部材が配設されていることから成る揺動軸受に関する。

また，この揺動軸受において，前記外輪は，円環状の外周部，及び前記外周部の両側から内径方向にそれぞれ延びる一対の円環状の側部から成り，前記収容部は，前記外周部と一対の前記側部で囲まれる領域で形成されている。

また，この揺動軸受において，前記保持器は，幅方向に隔置した一対の円弧部，及び前記円弧部間に延び且つ前記ころが転動自在に収容されるポケットを形成する柱部から形成されている。

また，前記弾性部材は，リターンコイルばねであり，前記保持器の両端部にはガイド支柱がそれぞれ形成されており，前記固定部材の両端部には前記ガイド支柱が遊嵌するガイド嵌合穴がそれぞれ形成されており，前記保持器の前記ガイド支柱に前記リターンコイルばねが遊嵌されている。

或いは，前記弾性部材は，リターン板ばねであり，前記リターン板ばねは，一端が前記固定部材の端部と当接する第１当接部に形成され，他端が前記保持器の端部と当接する第２当接部に形成されている。

この発明による揺動軸受は，上記のように，使用用途が揺動運動のみであり，負荷を受ける方向が限定された所定の領域にのみころを配設するため，外輪の収容部に配設されている環状組立体を円弧状の固定部材，円弧状の保持器及び固定部材と保持器との間に介在した弾性部材で構成し，弾性部材の弾性で保持器を元の位置へ復帰させるので，揺動軸の揺動運動に追従して揺動した保持器は常に元の位置に復帰し，外輪に対する保持器のずれが簡単な構造で防止される。また，この揺動軸受では，負荷のかかる予め決められた所定の限定された領域に，保持器にポケットを形成して該ポケットにころのみを配設するため，コストを低減できる。また，環状組立体に挿通した揺動軸の反転時に，ころと，外輪及び揺動軸との間に，すべりが生じ保持器が揺動に追従できず，揺動運動に対して保持器の位置がずれる恐れがある。しかしながら，本発明の揺動軸受によれば，弾性部材により保持器を揺動方向に付勢しているので，反転時にすべりが生じても保持器のずれを抑制することができる。更に，本発明による揺動軸受では，転動体を増やすことができるため，ころの１個当たりに加わる荷重を低減させることができる。更に，本発明の揺動軸受は，特許文献２のように内歯や外歯を装着する溝を設ける必要がないため，外輪を薄く構成すつことができ，揺動軸受の断面高さを低くすることができ，軽量化，小形化に対応させることができる。

この発明による揺動軸受の第１実施例を示す斜視図である。 図１を揺動軸受を外輪と該外輪の収容部に配設された環状組立体とに分解した分解斜視図である。 図２の環状組立体を固定部材，保持器，リターンコイルばね及びころに分解した分解平面図である。 図１の揺動軸受を示しており，（ａ）は平面図であり，（ｂ）は（ａ）の線分Ａ−Ａの断面図である。 図１の揺動軸受を示しており，（ａ）は側面図であり，（ｂ）は（ａ）の線分Ｂ−Ｂの断面図である。 図５（ｂ）のＤ領域の拡大断面図である。 環状組立体を構成する保持器を示しており，（ａ）は外周側から見た斜視図であり，（ｂ）は内周側から見た斜視図である。 環状組立体を構成する固定部材を内周側から見た斜視図である。 第１実施例の揺動軸受に適用状態を示しており，揺動運動をするカムレバー等の揺動軸を環状組立体に挿入した概念を示す断面図である。 この発明による揺動軸受の第２実施例を示す斜視図である。 図１０の揺動軸受を外輪と環状組立体とに分解した状態を示す分解斜視図である 図１０の揺動軸受を示しており，（ａ）は揺動軸受を外周側から見た側面図であり，（ｂ）は（ａ）の線分Ｃ−Ｃの断面図である。 この発明による揺動軸受の第３実施例を示す斜視図である。 図１３の揺動軸受を，外輪と環状組立体とに分離した状態を示す分解斜視図である。 図１３の揺動軸受を構成する円弧状の固定部材を示す斜視図である。 図１３の揺動軸受を構成する環状組立体に設けたリターン板ばねを示す斜視図である。 図１３の揺動軸受を示しており，（ａ）は環状組立体を示す軸方向から平面図であり，（ｂ）は（ａ）のＥ領域を示即ち拡大平面図である。

以下，図面を参照して，この発明による揺動軸受の実施例を説明する。まず，図１〜図９を参照して，この発明による揺動軸受の第１実施例について説明する。この発明による揺動軸受１は，例えば，相手部材に配設されるリング状の外輪２，及び外輪２に形成された環状の収容部５に外輪２の内周面２９に沿って収容され且つ内周側に転動体であるころ６を介して揺動軸１９が配置されるリング状の環状組立体７を有している。外輪２は，断面コ字状即ち断面Ｕ字状に形成されたリング状即ち環状に形成されている。具体的には，外輪２は，円環状の外周部３，及び外周部３の両側から内径方向にそれぞれ延びる一対の円環状の側部４から断面Ｕ字状に構成されている。外輪２に形成される環状の収容部５は，外周部３と，該外周部３の両側から内径方向にそれぞれ延びる一対の円環状の側部４で囲まれる領域に形成され，内周面側には円弧状の保持器９を配設することができる開口部が形成されている。外輪２は，例えば，ＳＣＭ４１５製（クロムモリブデン鋼）の帯状の金属板を，プレス加工で折り曲げて，底部即ち外周部３と，外周部３の幅方向両側部に内向きに延びる側部４によって断面Ｕ字状に形成され，それによって環状の収容部５が形成されている。外輪２の内周側になる内周面２９は，転動体のころ６が転動する軌道面に形成されている。外輪２は，例えば，プレス加工等で形成されているので，研削加工等で形成したものに比べて表面粗さの精度を確保し易くなっている。また，外輪２の側部４は，外輪２の内周側の環状収容部５に環状組立体７を配置したとき，環状組立体７が軸方向に抜け出ないような大きさ即ちサイズに設定され形成されている。

この発明による揺動軸受１において，特に，環状組立体７は，外輪２の環状の収容部５内に揺動自在に配設され且つ複数のころ６のみがそれぞれ保持される複数のポケット１５が形成された円弧状の保持器９と，保持器９の一端側から他端側に向かって円弧状に延びる円弧状に形成され且つ外輪２の環状の収容部５に固定された円弧状の固定部材８とを有する。更に，環状組立体７は，保持器９と固定部材８との間には，一端が固定部材８に当接し且つ他端が保持器９に当接して保持器９にばね力を付勢する弾性部材であるリターンコイルばね１０が配設されている。円弧状の保持器９は，幅方向に隔置した一対の円弧部１７，及び円弧部１７間に延び且つころ６が転動自在に収容されるポケット１５を形成する柱部１６から形成されている。保持器９は，図７に示すように，外周面からころ６を挿入可能な開口部１４を備えたポケット１５が周方向に沿って，例えば，１個の開口部１４に３個ずつ形成されている。各ポケット１５は，例えば，３つのローラ即ちころ６を保持可能に形成されている。保持器９の内周面には，各ころ６の一部を露出させる複数の窓部１３が形成されている。各窓部１３の窓幅は，ころ６の直径より小さく設定されているため，保持器９の内周側にころ６が脱落しないように，ころ６をいわゆる内径保持する形状に形成されている。ポケット１５の開口部１４の周方向長さは，図６に示すように，ポケット１５に保持されたころ６の直径の総和よりも小さく設定されている。これにより，保持器９の外周側から，ころ６が脱落し難くなっている。また，保持器９の周方向両端面３１には，それぞれガイド支柱１１が形成されている。ガイド支柱１１は，リターンコイルばね１０に挿入可能な径に形成されている。また，固定部材８及び保持器９は，例えば，摺動性の良い樹脂材料，例えば，ナイロン６６（ＰＡ６６），ナイロン４６（ＰＡ４６），ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂で形成されている。

第１実施例では，環状組立体７を構成する弾性部材は，リターンコイルばね１０が使用されている。環状組立体７を構成する保持器９は，その両端部にはガイド支柱１１がそれぞれ形成されている。固定部材８は，その両端部にはガイド支柱１１が遊嵌するガイド嵌合穴１２がそれぞれ形成されている。保持器９のガイド支柱１１には，リターンコイルばね１０が遊嵌されている。外輪２に固定部材８を固着する固定方法は，外輪２の内周側に樹脂製の固定部材８を一体成形することによって固着することができる。この場合において，外輪２の外周部３に孔を形成し，該孔から樹脂を注入して固定部材８を外輪２に一体成形すると，固定部材８を外輪２に強固に固着できる。勿論，外輪２に固定部材８を固着する固定方法は，一体成形に限定されるものではなく，接着剤による接着や，凹凸嵌合等によって達成することができる。リターンコイルばね１０は一端が保持器９に当接し，他端が固定部材８に当接するように構成されている。この揺動軸受１では，リターンコイルばね１０のばね力により，揺動方向に保持器９を付勢できるようになっており，揺動軸受１が揺動すると，保持器９は元の位置に復帰するように揺動する。

図７には，環状組立体７を構成する円弧状の保持器９が示されており，図８には，環状組立体７を構成する円弧状の固定部材８が示されている。環状組立体７は，円弧状の保持器９と円弧状の固定部材８とを周方向に連結することによって形成されている。具体的には，円弧状の固定部材８には，その周方向の両端面３２には，ガイド嵌合穴１２がそれぞれ形成されている。また，円弧状の保持器９には，その両端面３１から円弧状にそれぞれ延びるガイド支柱１１が設けられている。固定部材８に形成されたガイド嵌合穴１２には，保持器９に設けられたガイド支柱１１がそれぞれ摺動自在に挿入されている。固定部材８に形成されるガイド嵌合穴１２は，図示のように，少なくとも揺動軸１９の揺動運動のストロークより深くなるように設定してもよく，保持部材８を貫通する孔に形成されてもよいものである。なお，ガイド嵌合穴１２及びガイド支柱１１には潤滑剤を塗布することができる。

次に，図９を参照して，第１実施例の揺動軸受１についてその使用状態，即ち動作について説明すると次のとおりである。なお，図９は，相手部材としてハウジング１８を用いた例である。環状組立体７の中空孔３０には，揺動運動する揺動軸１９が挿入される。揺動軸１９は，図９の矢印４１で示すように，揺動方向に揺動するようになっている。また，揺動軸受１における円弧状の保持器９に装填されるころ６の占有範囲４３は，揺動軸１９の揺動量（揺動角）よりも大きくなるように設定され，占有範囲４３が負荷領域に構成されている。また，揺動軸受１については，揺動軸１９から揺動軸受１の径方向に向かって保持器９に負荷が加わるようになっている。揺動軸受１は，揺動軸１９からの負荷方向が一定であり，揺動軸１９の揺動に伴ない最大負荷を受けるころ６が順次変わるようになっている。勿論，揺動軸受１は．揺動軸１９の揺動運動に追従して負荷方向が変動する場合であっても用いることができる。また，ころ６の位置以外は揺動軸１９との間がすきまになるように設定されており，ころ６以外の位置は負荷を受けないように構成されている。上記のように形成された実施例１において，揺動軸１９が揺動すると，負荷を受ける保持器９も揺動する。この際，保持器９のガイド支柱１１が固定部材８のガイド嵌合穴１３内を進退することによって，揺動に必要なストロークが確保されることになる。ここで，例えば，揺動軸１９の反転時に，装置の振動等により，外輪２及び揺動軸１９ところ６との間にすべりが生じ，それによって保持器９が揺動軸１９の揺動に追従できない恐れがある。しかし，このような場合であっても，リターンコイルばね１０によって保持器９が揺動方向に付勢されているため，揺動軸１９の揺動に保持器９を追従させることができ，保持器９の位置ずれが抑制される。一方，装置の振動等によっては，揺動軸１９が動き，構成６以外の固定部材８に揺動軸１９が接するおそれがある。そのような場合，第１実施例は，固定部材８が摺動性が高い樹脂材料で形成しているため，揺動軸が接触した場合であっても揺動運動を阻害しないようになっている。更に，第１実施例は，揺動軸１９が接しない固定部材８も円弧状に形成しているため，揺動軸１９の取付時に，固定部材８に揺動軸１９を摺接させて案内できるので，取付けが容易になるように構成されている。即ち，固定部材８が無い場合に，揺動軸１９の上側に大きな隙間が形成されるため，その隙間方向に揺動軸１９が動いてしまい，取付けが困難になる恐れがある。この隙間を円弧状の固定部材８で埋めることで，揺動軸１９のぐらつきを抑え，揺動軸１９を容易に取り付けることができる。原理的には，保持器９の両端のみに固定部材８が有れば済むことであるが，保持器９と対向する外輪２の位置に何もないと，揺動軸１９を挿入し難いので，固定部材８も円弧状に形成されている。また，揺動軸受１は，一定の範囲で揺動運動を行う各種装置に用いることができる。なお，実施例１は，隣接するころ６が接する例であるが，隣接するころ６の間が隙間ができるように構成できる。また，リターンコイルばね１０の換えてゴム等の公知の弾性部材を用いることもできる。

次に，図１０〜図１２を参照して，この発明による揺動軸受の第２実施例について説明する。第２実施例の揺動軸受１Ａは，第１実施例の揺動軸受１と相違する点は，円弧状固定部材と円弧状保持器２６，２７が一対ずつ設けられており，円弧状固定部材は側部円弧状固定部材２８両側部に位置して構成され，保持器は上円弧状保持器２６と下円弧状保持器２７で構成されている。即ち，第２実施例の揺動軸受１Ａは，その上下に保持器２６，２７が配設され，保持器２６，２７間の左右に固定部材２８が配設されており，その他の構成では，第１実施例の固定部材８と保持器９と同様な機能を果たすものである。また，第２実施例の揺動軸受１Ａにおいて，環状組立体７Ａを構成する円弧状固定部材２８は，図１２（ｂ）に示すように，パイプ状に形成されており，ガイド嵌合穴１２が貫通された形状に形成されていが，この機能は，第１実施例と同様であり，ガイド嵌合穴１２にはガイド支柱１１が摺動自在に嵌合するように構成されている。

次に，図１３〜図１７を参照して，この発明による揺動軸受の第３実施例について説明する。第３実施例の揺動軸受１Ｂについては，環状組立体７Ａが第１実施例と異なっている以外は同一である。環状組立体７Ａを構成する弾性部材は，リターン板ばね２０である。リターン板ばね２０は，一端が円弧状の固定部材２１の端面３２と当接する第１当接部２５に形成され，他端が円弧状の保持器９の端面３１と当接する第２当接部２４に形成されている。即ち．固定部材２１と保持器９との間に，リターン板ばね２０を配置し，リターン板ばね２０の伸縮により保持器９のストローク量を確保するとともに，保持器９を付勢している点である。固定部材２１は帯状に形成され，その両端部には係合段部２２が形成されており，係合段部２２にリターン板ばね２０の端部の第１当接部２５が係合固定されている。この再，第１当接部材２５の先端が外輪２の内周面と係合段部２２挟まれ，リターン板ばね２０が脱落し難くなっている。また，保持器９の端面３１には，リターン板ばね２０の他端部の第１当接部２４が当接し固定されている。リターン板ばね２０は，図１６に示すように，例えば，プレス加工により形成されている。即ち，リターン板ばね２０は，リターンコイルばねよりも低廉であるため，コストを低減できる。

この発明による揺動軸受は，各種の機械装置に適用して好ましいものである。

１，１Ａ，１Ｂ 揺動軸受
２ 外輪
３ 外周部
４ 側部
５ 環状収容部
６ ころ
７，７Ａ 環状組立体
８ 固定部材
９ 保持器
１０ リターンコイルばね（弾性部材）
１１ ガイド支柱
１２ ガイド嵌合穴
１３ 窓部
１４ 開口部
１５ ポケット
１６ 柱部
１７ 円弧部
１９ 揺動軸
２０ リターン板ばね（弾性部材）
２２ 係合段部
２４ 第２当接部
２５ 第１当接部
２９ 内周面
３０ 中空孔
３１，３２ 端面

Claims (5)

1. リング状の外輪，及び前記外輪に形成された環状の収容部に前記外輪の内周面に沿って収容され且つ内周側に複数の転動体のころを介して揺動軸が配置されるリング状の環状組立体を有しており，
   前記環状組立体は，前記外輪の前記収容部内に揺動自在に配設され且つ複数の前記ころがそれぞれ保持される複数のポケットが形成された円弧状の保持器と，前記保持器の両端側で円弧状に形成され且つ前記外輪の前記収容部に固定された固定部材とを有し，
   前記保持器と前記固定部材との間には，一端が前記固定部材に当接し且つ他端が前記保持器に当接して前記保持器を付勢する弾性部材が配設されていることから成る揺動軸受。
2. 前記外輪は，円環状の外周部，及び前記外周部の両側から内径方向にそれぞれ延びる一対の円環状の側部から成り，前記収容部は，前記外周部と一対の前記側部で囲まれる領域で形成されていることから成る請求項１に記載の揺動軸受。
3. 前記保持器は，幅方向に隔置した一対の円弧部，及び前記円弧部間に延び且つ前記ころが転動自在に収容されるポケットを形成する柱部から形成されていることから成る請求項１又は２に記載の揺動軸受。
4. 前記弾性部材はリターンコイルばねであり，前記保持器の両端部にはガイド支柱がそれぞれ形成されており，前記固定部材の両端部には前記ガイド支柱が遊嵌するガイド嵌合穴がそれぞれ形成されており，前記保持器の前記ガイド支柱に前記リターンコイルばねが遊嵌されていることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の揺動軸受。
5. 前記弾性部材はリターン板ばねであり，前記リターン板ばねは，一端が前記固定部材の端部と当接する第１当接部に形成され，他端が前記保持器の端部と当接する第２当接部に形成されていることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の揺動軸受。

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