JP2009008179A - 揺動軸受用外輪、揺動軸受、およびエアディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な予圧でハウジングに密着させることのできる揺動軸受用外輪を提供する。
【解決手段】揺動軸受用外輪１２は、内径面に軌道面を有する円弧形状の軌道部材１３と、軌道部材１３の幅方向両端部に径方向内側に突出する鍔部１４とを備える。そして、軌道部材１３の円周方向長さをＬ_１、鍔部１４の円周方向長さをＬ_２とすると、０．２≦Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８を満たす。
【選択図】図１

Description

この発明は、揺動軸受用外輪、揺動軸受およびエアディスクブレーキ装置に関するものである。

従来の揺動軸受は、例えば、ＷＯ２００６／００２９０５Ａ１（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されている揺動軸受は、内径面に軌道面を有する円弧形状の揺動軸受用外輪と、軌道面に沿って配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とを備える。また、ころおよび保持器の幅方向への移動を規制するために、揺動軸受用外輪の円周方向の全域にわたって幅方向両端部から径方向内側に突出する鍔部が形成されている。
ＷＯ２００６／００２９０５Ａ１

上記構成の揺動軸受をハウジングに組み込む場合において、揺動軸受用外輪とハウジングとの間に隙間ができると、揺動時にガタツキ等を生じるおそれがある。そこで、予め揺動軸受用外輪の曲率半径をハウジングの曲率半径より大きく設定し、揺動軸受用外輪の曲率半径を小さくする方向に力（以下、「予圧」という）を加えながら組み込む方法が知られている。

しかし、鍔部を設けたことにより揺動軸受用外輪の予圧に対する剛性が向上する。すなわち、鍔部を有さない揺動軸受用外輪と比較して、より大きな予圧を加えなければ上記の方法で組み込むことができない。一方、予圧が大きくなるのに伴って揺動時の回転トルクも増大する。これは、揺動軸受の異常発熱の原因となり、結果として揺動軸受の寿命が低下する。

そこで、この発明の目的は、適切な予圧でハウジングに密着させることのできる揺動軸受用外輪を提供することである。また、このような揺動軸受用外輪を採用することにより、長寿命で信頼性の高い揺動軸受およびエアディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

この発明に係る揺動軸受用外輪は、内径面に軌道面を有する円弧形状の軌道部材と、軌道部材の幅方向両端部に径方向内側に突出する鍔部とを備える。そして、軌道部材の円周方向長さをＬ_１、鍔部の円周方向長さをＬ_２とすると、０．２≦Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８を満たす。ここで、Ｌ_２／Ｌ_１の値を０．８以下とすれば、揺動軸受用外輪の剛性を十分に低下させることができる。一方、Ｌ_２／Ｌ_１の値を０．２より小さくすれば、保持器の幅方向への移動を適切に規制することができなくなる。その結果、揺動軸受の円周方向に対する保持器の傾きが大きくなり、保持器およびころの挙動が不安定となる。そこで、鍔部の円周方向長さを上記範囲内に限定することにより、適切な予圧で揺動軸受用外輪をハウジングに密着させることができると共に、保持器の幅方向の移動を適切に規制することができる。

この発明に係る揺動軸受は、上記記載の揺動軸受用外輪と、軌道面に沿って配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とを備える。これにより、長寿命で信頼性の高い揺動軸受を得ることができる。

好ましくは、鍔部は、その先端から幅方向内側に向かって延び、保持器を径方向内側から保持する突出部をさらに備える。さらに好ましくは、保持器は鍔部に対面する端面に円周方向に連続する突条を有する。そして、突出部は突条を径方向内側から保持する。これにより、保持器が揺動軸受用外輪の径方向に抜けるのを有効に防止することができる。

好ましくは、鍔部は軌道部材の円周方向の中央部領域に位置する。これにより、保持器を軌道部材の円周方向端部から軌道面に沿って挿入することができる。その結果、揺動軸受の組立性が向上する。

この発明に係るエアディスクブレーキ装置は、上記のいずれかに記載の揺動軸受を備える。これにより、長寿命で信頼性の高いエアディスクブレーキを得ることができる。

この発明によれば、軌道部材の円周方向の一部に限定して鍔部を設けることにより、揺動軸受用外輪の剛性が低下するので、適切な予圧でハウジングに密着させることのできる揺動軸受用外輪を得ることができる。また、このような揺動軸受用外輪を採用することにより、長寿命で信頼性の高い揺動軸受、およびエアディスクブレーキ装置を得ることができる。

図１〜図５を参照して、この発明の一実施形態に係る揺動軸受１１を説明する。なお、図１は図３の矢印Ｉの方向から見た矢視図、図２は揺動軸受１１の斜視図、図３は揺動軸受用外輪１２の斜視図、図４は保持器１６の斜視図、図５は図２のＶ−Ｖにおける断面図である。

まず、図２を参照して、揺動軸受１１は、揺動軸受用外輪１２と、揺動軸受用外輪１２の内径面に沿って配置される複数のころ１５と、複数のころ１５を保持する保持器１６とを備える。

次に、図３を参照して、揺動軸受用外輪１２は、内径面に軌道面１３ａを有する円弧形状（この実施形態では中心角が１８０°の半円形状）の軌道部材１３と、軌道部材１３の幅方向両端部から径方向内側に突出して、ころ１５および保持器１６の幅方向の移動を規制する鍔部１４とを含む。

軌道部材１３には、その円周方向両端部に外向き突出片１３ｂと、円周方向一方側端部（図２中の左側）に内向き突出片１３ｃと、円周方向他方側端部（図２中の右側）に爪部１３ｄとが設けられている。鍔部１４には、その先端から軌道部材１３の幅方向内側に向かって延びる突出部１４ａが設けられている。

外向き突出片１３ｂは、軌道部材１３の円周方向両端面の幅方向中央部から径方向外側に向かって延びている。この外向き突出片１３ｂは、ハウジング（図示省略）に係合して、揺動軸受用外輪１２の円周方向の移動、すなわち、揺動軸受用外輪１２がハウジング内部で回転するのを防止する。

内向き突出片１３ｃは、外向き突出片１３ｂの幅方向両側の２箇所から径方向内側に向かって延びている。この内向き突出片１３ｃは、保持器１６の円周方向端面に当接して保持器１６の円周方向一方側への抜けを防止する。

爪部１３ｄは、軌道部材１３の幅方向の端面から径方向内側に向かって延びている。この爪部１３ｄは、鍔部１４よりも軌道部材１３の幅方向の内側に位置する。そして、爪部１３ｄは、保持器１６の突条１６ｄと係合して保持器１６の円周方向他方側への抜けを防止する。

次に、図１を参照して、鍔部１４は、軌道部材１３の円周方向の一部にのみ形成されている。具体的には、軌道部材１３の円周方向の中央部領域（「揺動軸受１１の揺動中心を含む領域」を指す）に位置している。そして、軌道部材１３の円周方向長さをＬ_１、鍔部１４の円周方向長さをＬ_２とすると、０．２≦Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８を満たすように、鍔部１４の円周方向長さＬ_２を設定する。

ここで、Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８とすれば、揺動軸受用外輪１２の剛性を十分に低下させることができる。一方、Ｌ_２／Ｌ_１＜０．２とすれば、鍔部１４の剛性が低くなりすぎて、保持器１６の幅方向への移動を適切に規制することができなくなる。その結果、揺動軸受１１の円周方向に対する保持器１６の傾きが大きくなり、ころ１５および保持器１６の挙動が不安定となる。

そこで、上記構成のように、鍔部１４を軌道部材１３の円周方向の一部に限定して形成することにより、適切な予圧で揺動軸受用外輪１２をハウジングに密着させることができると共に、保持器１６の幅方向への移動を適切に規制することができる。

なお、図１においては、外向き突出片１３ｂ、内向き突出片１３ｃ、および爪部１３ｄの図示を省略している。また、爪部１３ｄは鍔部１４とは異なる役割を担っており、鍔部１４の円周方向長さＬ_２には、爪部１３ｄを含まないものとする。

上記構成の揺動軸受用外輪１２は、例えば、鋼板をプレス加工して製造する。具体的には、まず、打ち抜き加工によって鋼板から略長方形状の平板を得る。次に、曲げ加工によって軌道部材１３および鍔部１４を形成する。具体的には、平板の長手方向を所定の曲率に湾曲させることにより軌道部材１３を形成することができる。また、平板の短手方向の両端部を軌道部材１３に対して直角に折り曲げることにより鍔部１４を形成することができる。

なお、軌道部材１３の形成工程では複数回の曲げ加工を行い、徐々に所定の曲率に近づけていく。同様に、鍔部１４の形成工程でも複数回の曲げ加工を行い、少しずつ折り曲げていく。また、軌道部材１３を形成するための曲げ加工と、鍔部１４を形成するための曲げ加工とを交互に行い、徐々に揺動軸受用外輪１２の形状に近づけていくのが望ましい。このとき、鍔部１４を軌道部材１３の円周方向の一部に限定して形成するので、鍔部を軌道部材の円周方向全域に設ける場合と比較して、軌道部材１３および鍔部１４の形成が容易となる。

また、鍔部１４の先端を軌道部材１３の幅方向内側に向かって折り曲げることにより突出部１４ａを形成する。さらに、曲げ加工によって外向き突出片１３ｂ、内向き突出片１３ｃ、および爪部１３ｄを形成する。

次に、所定の機械的性質を付与するために揺動軸受用外輪１２に熱処理を施す。具体的には、浸炭窒化処理や浸炭焼入れ処理を施す。これにより、表面は硬く、内部は軟らかく靭性の高い性質が得られる。さらに、上記の熱処理によって生じた残留応力や内部ひずみを低減し、靭性の向上や寸法を安定化させるために、上記の熱処理の後に焼戻を行うのが望ましい。

次に、軌道面１３ａとなる軌道部材１３の内径面の表面粗さを所定値以下にするために、揺動軸受用外輪１２にバレル研磨を施す。軌道面１３ａの表面粗さを所定値以下とすることにより、軌道面１３ａところ１５との間の摩擦抵抗を低減して、揺動時のトルク損失や発熱を抑制することができる。その結果、長寿命で信頼性の高い揺動軸受１１を得ることができる。

次に、図４を参照して、保持器１６は、円周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の柱部１６ａと、柱部１６ａの長手方向両端部に配置される円弧形状の一対の連結部１６ｂとを含み、隣接する柱部１６ａの間にころ１５を収容するポケット１６ｃが形成されている。また、連結部１６ｂの幅方向の端面（「揺動軸受用外輪１２に組み込んだときに鍔部１４に対面する壁面」を指す。）には、円周方向に連続する突条１６ｄが形成されている。

さらに、保持器１６の円周方向両端部には、ポケット１６ｃの形成されていない空白領域１６ｅが設けられている。円周方向一方側（図２中の左側）の空白領域１６ｅは、保持器１６の円周方向の端面が内向き突出片１３ｃに衝突したときに、ポケット１６ｃの変形に伴うころ１５の回転不良を防止する。一方、円周方向他方側（図２中の右側）の空白領域１６ｅは、保持器１６が円周方向他方側に最大限偏ったときに、揺動軸受用外輪１２からはみ出す部分なので、ころ１５を配置することができない。

上記構成の揺動軸受１１の組立方法を説明する。まず、保持器１６のポケット１６ｃにころ１５を組み込む。そして、鍔部１４の形成されていない揺動軸受用外輪１２の円周方向端部領域から保持器１６を軌道面１３ａに沿って挿入する。

次に、図５を参照して、鍔部１４の先端に設けられた突出部１４ａは、保持器１６の突条１６ｄを径方向内側から保持して、保持器１６が揺動軸受用外輪１２の径方向に抜けるのを防止している。

また、突条１６ｄの鍔部１４に対面する壁面は、径方向外側に向かって突出量を減少させる方向に傾斜する傾斜面１６ｆを含む。さらに、突出部１４ａの先端にも径方向内側に向かって突出部１４ａの突出長さを減少させる方向に傾斜する傾斜面１４ｂが設けられている。これらの傾斜面１４ｂ，１６ｆは、保持器１６を揺動軸受用外輪１２の径方向から組み込む際の挿入案内面として機能する。このように、保持器１６を揺動軸受用外輪１２の径方向から組み込み可能とすれば、揺動軸受１１の組立性がさらに向上する。

なお、上記の実施形態においては、突出部１４ａで突条１６ｄを径方向内側から保持する例を示したが、これに限ることなく、突出部１４ａで連結部１６ｂを直接保持するようにしてもよい。この場合、突条１６ｄは省略することができる。

ただし、突出部１４ａで連結部１６ｂを直接保持する場合、鍔部１４の突出長さを保持器１６の厚み寸法より長くしなければならない。一方、突出部１４ａで突条１６ｄを保持する場合には、鍔部１４の突出長さは突条１６ｄの厚み寸法より長ければよい。つまり、図５に示すように、突条１６ｄを保持器１６の径方向外側に偏らせて設ければ、鍔部１４の突出長さを短くすることができる。したがって、鍔部１６の突出長さを短くする観点からは、保持器１６の幅方向端面に突条１６ｄを設けて、突出部１４ａと突条１６ｄとを係合させるのが望ましい。

また、外向き突出片１３ｂ、内向き突出片１３ｃ、および爪部１３ｄは、この発明の必須の構成要素ではなく、省略することができる。また、上記の実施形態における爪部１３ｄは、保持器１６の突条１６ｄと係合する例を示したが、これに限ることなく、保持器１６の幅方向の端面に爪部１３ｄと係合する突起を別途設けてもよい。

また、上記の実施形態においては、軌道部材１３の円周方向一方側端部に内向き突出片１３ｃを、円周方向他方側端部に爪部１３ｄをそれぞれ設けた例を示したが、これに限ることなく、爪部１３ｄを省略して軌道部材１３の円周方向両端部に内向き突出片１３ｃを設けてもよいし、反対に、内向き突出片１３ｃを省略して軌道部材１３の円周方向両端部に爪部１３ｄを設けてもよい。

さらに、上記の実施形態においては、鍔部１４を軌道部材１３の円周方向中央部領域に配置した例を示したが、これに限ることなく、任意の位置に任意の個数だけ設けることができる。図６を参照して、この発明の他の実施形態に係る揺動軸受用外輪２２を説明する。図６は揺動軸受用外輪２２の図１に対応する図である。なお、図１および図３に示した揺動軸受用外輪１２との共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図６を参照して、揺動軸受用外輪２２は、軌道部材２３と、鍔部２４ａ，２４ｂ（これらを総称して「鍔部２４」という）とを含む。鍔部２４ａは軌道部材２３の円周方向一方側（図６中の左側）の端部領域に、鍔部２４ｂは軌道部材２３の円周方向他方側（図６中の右側）の端部領域にそれぞれ配置されている。

このように、鍔部２４ａ，２４ｂを任意の位置に設けた場合でも、軌道部材２３の円周方向長さＬ_１と、鍔部２４の円周方向長さＬ_２とが０．２≦Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８を満たしていれば、この発明の効果を得ることができる。なお、この場合における鍔部２４の円周方向長さＬ_２は、鍔部２４ａの円周方向長さＬ_３と鍔部２４ｂの円周方向長さＬ_４との和に一致する。

次に、図７および図８を参照して、この発明の一実施形態に係るエアディスクブレーキ装置７１を説明する。なお、図７はエアディスクブレーキ装置７１の概略断面図、図８は制動機構８０の拡大断面図である。

まず、図７を参照して、エアディスクブレーキ装置７１は、タイヤ（図示省略）と一体回転するブレーキディスク７２（「ロータ」ともいう）と、一対のブレーキパッド７３，７４と、ブレーキシリンダ７５と、制動機構８０とを主に備える。

一対のブレーキパッド７３，７４は、ブレーキディスク７２の軸方向に隣接する位置に配置されている。また、ブレーキディスクとブレーキパッド７３，７４との間には、非制動状態（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態を指す）において、所定の隙間が設けられている。

ブレーキシリンダ７５は、容積が可変の空気室７６と、空気室７６への空気の供給および排出を行う吸排気口７７と、空気室７６の容積の変化に伴って軸方向（「図７中の矢印Ａの方向およびその反対方向」を指す）に移動するアクチュエータロッド７８と、アクチュエータロッド７８を空気室７６の容積を減じる方向に付勢する弾性部材としてのコイルばね７９とを含む。

制動機構８０は、一方側端部に揺動部材８１を有し、他方側端部でアクチュエータロッド７８と連結し、揺動部材８１の揺動中心Ｇを中心として回動する回動レバー８２と、揺動部材８１を揺動自在に支持するこの発明の一実施形態に係る揺動軸受１１と、揺動部材８１の揺動中心Ｇから外れた位置に取り付けられて、軸方向（「図７中の矢印Ｂの方向およびその反対方向」を指す）に移動するトラバース８３と、トラバース８３をブレーキパッド７３，７４から遠ざける方向に付勢する弾性部材としてのコイルばね８４とを含む。

上記構成のエアディスクブレーキ装置７１は、例えば、大型商用車、トラック、またはバス等の大型で大きな制動力を必要とする車両等に採用される。

上記構成のエアディスクブレーキ装置７１の動作を説明する。まず、ブレーキペダル（図示省略）を踏み込むと、吸排気口７７から空気室７６に空気が供給され、空気室７６の容積が増大する。空気室７６の容積の増大に伴って、アクチュエータロッド７８がコイルばね７９の弾性力に逆らって矢印Ａの方向に移動する。アクチュエータロッド７８に押された回動レバー８２は、揺動中心Ｇの周りを反時計回りに回動する（回動後の回動レバー８２の位置を図８に一点鎖線で示す）。揺動部材８１の揺動中心Ｇから外れた位置に取り付けられたトラバース８３は、コイルばね８４の弾性力に逆らって矢印Ｂの方向に移動する。これにより、ブレーキパッド７３，７４がブレーキディスク７２に押し付けられて、タイヤの回転が制動される。

一方、ブレーキペダルを緩めると、空気室７６内の空気が吸排気口７７から排出され、空気室７６の容積が減少する。空気室７６の容積の減少に伴って、コイルばね７９がアクチュエータロッド７８を矢印Ａと反対方向に移動させる。アクチュエータロッド７８に連結された回動レバー８２は、揺動中心Ｇの周りを時計回りに回動する。そして、コイルばね８４がトラバース８３を矢印Ｂと反対方向に移動させる。これにより、ブレーキディスク７２とブレーキパッド７３，７４との間に所定の隙間が形成されて、タイヤの制動が解除される。

上記構成のエアディスクブレーキ装置７１において、揺動部材８１を揺動自在に支持する軸受として、この発明の一実施形態に係る揺動軸受１１を採用することにより、長寿命で信頼性の高いエアディスクブレーキ装置７１を得ることができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、揺動軸受に有利に利用される。

図３の矢印Ｉの方向から見た矢視図である。 この発明の一実施形態に係る揺動軸受の斜視図である。 図２に示す揺動軸受用外輪の斜視図である。 図２に示す保持器の斜視図である。 図２のＶ−Ｖにおける断面図である。 図１の他の実施形態を示す図である。 この発明の一実施形態に係るエアディスクブレーキ装置を示す図である。 図７の部分拡大図である。

符号の説明

１１ 揺動軸受、１２，２２ 揺動軸受用外輪、１３，２３ 軌道部材、１３ａ 軌道面、１３ｂ 外向き突出片、１３ｃ 内向き突出片、１３ｄ 爪部、１４，２４，２４ａ，２４ｂ 鍔部、１４ａ 突出部、１５ ころ、１６ 保持器、１６ａ 柱部、１６ｂ 連結部、１６ｃ ポケット、１６ｄ 突条、１６ｅ 空白領域、１４ｂ，１６ｆ 傾斜面、７１ エアディスクブレーキ装置、７２ ブレーキディスク、７３，７４ ブレーキパッド、７５ ブレーキシリンダ、７６ 空気室、７７ 吸排気口、７８ アクチュエータロッド、７９，８４ コイルばね、８０ 制動機構、８１ 揺動部材、８２ 回動レバー、８３ トラバース。

Claims (6)

1. 内径面に軌道面を有する円弧形状の軌道部材と、
   前記軌道部材の幅方向両端部に径方向内側に突出する鍔部とを備え、
   前記軌道部材の円周方向長さをＬ_１、前記鍔部の円周方向長さをＬ_２とすると、
   ０．２≦Ｌ_２／Ｌ_１≦０．８を満たす、揺動軸受用外輪。
2. 請求項１に記載の揺動軸受用外輪と、
   前記軌道面に沿って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を備える、揺動軸受。
3. 前記鍔部は、その先端から幅方向内側に向かって延び、前記保持器を径方向内側から保持する突出部をさらに備える、請求項２に記載の揺動軸受。
4. 前記保持器は、前記鍔部に対面する端面に円周方向に連続する突条を有し、
   前記突出部は、前記突条を径方向内側から保持する、請求項３に記載の揺動軸受。
5. 前記鍔部は、前記軌道部材の円周方向の中央部領域に位置する、請求項２〜４のいずれかに記載の揺動軸受。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の揺動軸受を備える、エアディスクブレーキ装置。

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