JP2004116718A

JP2004116718A - シェル形ころ軸受

Info

Publication number: JP2004116718A
Application number: JP2002283228A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Waseda; 早稲田　義孝
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】外輪とこれに接する回転体との間で生じる過大なエッジロードによる外輪の損傷の発生を防止し、外輪回転の軸受として支障なく使用可能とする。
【解決手段】シェル形の外輪２を回転輪とするシェル形ころ軸受であって、前記外輪２の外周面にクラウニングが施されており、これにより、外輪２の外周面にカムのような回転体４を当接させて使用した場合、回転体４との間で過大なエッジロードが生じないようにしている。外輪２は、曲げ加工を含む加工工程により製作されるもので、この外輪２の軸方向両側で曲げ個所２ｄ、２ｅを含む部分が軸方向中間部分より薄肉に形成され、この薄肉部分に対応する外周面が前記クラウニングの領域２ｆ、２ｇとなっている構成とすることが望ましい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シェル形ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シェル形針状ころ軸受は、シェル形の外輪と、複数の針状ころとを備えたもので、保持器を用いない総ころ形と、保持器付きとの二つのタイプがある。
【０００３】
従来のシェル形針状ころ軸受では、外輪は、一枚の薄鋼板を素材として、曲げ加工、絞り加工を含む加工工程によって製作される。機械等への取り付けに当たっては、ハウジングの内径面に所定のしめしろで圧入することで取り付けられるようになっている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１参照）。したがって、従来のシェル形針状ころＯＬＥ＿ＬＩＮＫ１軸受は、外輪固定、もしくは外輪非回転の軸受として使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８２５４１号（明細書の００１５の項、図２）
【特許文献２】
特開平１１−３５１１４５号（明細書の００２６の項、図３）
【非特許文献１】
綿林英一著、“転がり軸受マニュアル”、１９９９年２月２０日、日本規格協会（第２６７〜２６８頁）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシェル形針状ころ軸受については、小さなスペースで大きい定格荷重を有することから、外輪回転の軸受として使用することが一部で考えられている。
【０００６】
しかしながら、従来のシェル形針状ころ軸受は、前記したように、外輪回転の軸受として使用することが予定されておらず、また、外輪が曲げ加工、絞り加工等により成形されるため、外輪の外周面は、ほぼ全幅にわたって、軸方向に沿ってストレートな円筒面となっていて、この円筒面の軸方向両端が、小さな曲率で内径側に湾曲する肩部に続く形状となっている。
【０００７】
そのため、従来のシェル形針状ころ軸受を、外輪回転の軸受として、外輪の外周面に回転体、例えばカムが当接する状態で使用した場合、外輪の外周面の軸方向両端部（肩部）でのエッジロードが大きい。そして、この外輪とカムとの間に傾きが生じた場合は、前記のエッジロードが過大となり、摩耗、焼き付き、剥離等の損傷が発生するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、外輪とこれに接する回転体との間で生じる過大なエッジロードにより外輪が損傷することを防止し、これにより外輪回転の軸受として支障なく使用できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を達成するために、シェル形の外輪と、この外輪の内周に配置される複数のころとを備え、前記外輪が回転輪とされるシェル形ころ軸受であって、前記外輪の外周面にクラウニングが施されているシェル形ころ軸受を構成している。
【００１０】
この構成によれば、外輪の外周面にカムのような回転体を当接させて使用した場合、回転体に対する外輪外周面の接触面圧が、外周面の幅方向各部で平坦化し、これで外輪の肩部でのエッジロードが小さくなる。そのため、外輪とこれに当接する回転体との間に傾きが生じても、外輪の肩部でのエッジロードが過大にならず、過大なエッジロードによる摩耗等の損傷の発生が防止される。これにより、外輪回転の軸受として支障なく使用できる。
【００１１】
なお、上記構成でのクラウニングは、外輪外周面の軸方向全幅にわたるフルクラウニングであってもよいし、台形クラウニングのように、外輪外周面の軸方向両側部分を対象領域とする部分的なクラウニングであってもよい。また、クラウニングの形状は、曲面形状に限らず、断面形状に直線部分を含むテーパ形状でもよく、鍔部の曲げ加工に伴い生じる変形を利用した先細形状であってもよい。
【００１２】
上記のシェル形ころ軸受において、前記外輪は、曲げ加工を含む加工工程により製作されるものであり、この外輪の軸方向両側で曲げ個所を含む部分が軸方向中間部分より薄肉に形成され、この薄肉部分に対応する外周面が前記クラウニングの領域となっている構成とすることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、外輪の製作時、素材である筒体の軸方向両側でそれぞれ薄肉に形成されている部分を、内径側に曲げることで、鍔部や、この鍔部より軸方向内側に曲がった折曲部を形成する際、前記の薄肉部分は、軸方向中間部分より剛性が低いから、曲げ加工と同時に、軸方向先端ほど小径に絞られて、その外周面はクラウニングが施されている形状になる。したがって、従来の外輪の製作工程の一部を利用することができ、コスト面で有利である。
【００１４】
前記のクラウニングは、素材である筒体の薄肉部分を内径側に曲げることで形成されるが、このクラウニングの精度を高めるには、薄肉部分の曲げ加工の際、筒体の外周に受け金型を配置するとともに、その受け金型の内周面には、前記クラウニングに対応する曲面を形成しておき、この曲面に前記の薄肉部分が圧接されるようにすればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１ないし図４は、本発明の第１実施形態に係り、図１は、第１実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部の断面図、図２は、図１の軸受の外輪の製作途中の状態を示す部分断面図、図３は、図１の軸受の作用説明図で、（Ａ）は軸受の外輪の他の回転体に対する接触面圧の分布図、（Ｂ）は軸受とその外輪に接触する回転体との部分断面図である。図４は、図１の軸受の外輪の製作過程を示す説明図で、（Ａ）〜（Ｆ）は、各工程で得られる半成品を示している。これらの図には、総ころ形で開放形のシェル形針状ころ軸受を例示している。
【００１６】
図１において、符号１はシェル形針状ころ軸受の全体を示し、２はシェル形の外輪、３は針状ころである。シェル形の外輪２は、内周に軌道面を有する円筒部２ａと、この円筒部２ａの軸方向両端にそれぞれ内径側に向けて延出形成された鍔部２ｂ，２ｃとを有する。針状ころ３は、多数のものが外輪２の内径側に保持器なしで配置されている。
【００１７】
前記の外輪２において、円筒部２ａの軸方向両側部分２ａｂ，２ａｃと、この両側の各部分２ａｂ，２ａｃにそれぞれ曲げ個所２ｄ，２ｅを介して連続する鍔部２ｂ，２ｃとは、内側からのトリミングにより、その板厚Ｔ_２が円筒部２ａの軸方向中間部分２ａｍの板厚Ｔ_１より薄肉に形成されている。そして、薄肉となっている部分２ａｂ，２ａｃ，２ｄ，２ｅ，２ｂ，２ｃのうち、円筒部２ａの軸方向両側の薄肉部分２ａｂ，２ａｃに対応する外周面は、クラウニングが施された形状に成形されている。図１で符号２ｆ，２ｇは、円筒部２ａの外周面でのクラウニングの領域を示し、Ｒｂ，Ｒｃはクラウニングの曲率を示す線である。
【００１８】
なお、円筒部２ａの軸方向両側での薄肉部分２ａｂ，２ａｃ、曲げ個所２ｄ，２ｅ、鍔部２ｂ，２ｃ、クラウニングの形状およびその領域２ｆ，２ｇ等は、軸方向の両側で互いに対称であり、形状、大きさは対称的にほぼ同一に形成されている。この場合、クラウニングの形状は、例えば、外輪２の軸方向幅が１０ｍｍである場合、２０００ｍｍの曲率半径で円筒部２ａの軸方向両側部分にクラウニングを施したのと同様の形状となっている。
【００１９】
上記のように円筒部２ａの軸方向両の外周面を、クラウニングが施された形状に成形するには、本実施形態では、鍔部２ｂ，２ｃを形成する際の曲げ加工を利用している。すなわち、図２に示すように、鍔部２ｂ，２ｃを形成する前の状態では、外輪２となる素材は筒体２_４で、その筒体２_４の軸方向中間部分は厚肉Ｔ_１で、その両側部分が薄肉Ｔ_２になっている。この薄肉部分２ｔ_４，２ｔ_４の先端側が内径側へ曲げられて鍔部２ｂ，２ｃとなり、それより基端側は、円筒部２ａの軸方向両側の薄肉部分２ａｂ，２ａｃとなる。この曲げ加工に伴って、円筒部２ａの軸方向両側の薄肉部分２ａｂ，２ａｃとなる部分は、薄肉で剛性が低いから、先端ほど小径に絞られる。これにより、円筒部２ａの軸方向両側の薄肉部分２ａｂ，２ａｃに対応する外周面はクラウニングが施されている形状になる。
【００２０】
上記の説明で分るように、円筒部２ａのクラウニングの領域２ｆ，２ｇの幅（軸方向の幅）は、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの幅（軸方向の幅）でほぼ決まるもので、したがって円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの幅に対応するが、両者は必ずしも同一ではなく、若干の差異を有する場合がある。
【００２１】
円筒部２ａのクラウニングの領域２ｆ，２ｇの幅は、広幅であることが望ましいが、そうするには、本実施形態でのクラウニング形状の成形方法の場合、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの幅を広げ、内周面が軌道面である円筒部２ａの軸方向中間部分２ａｍの幅を狭くする必要が生じる。このようなことを考慮すると、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの幅は、外輪２の軸方向幅の２０％程度以下であることが望ましい。また、この薄肉部分２ａｂ，２ａｃを除く円筒部２ａの軸方向中間部分２ａｍの幅は、針状ころ３に台形クラウニングが施されている場合、この針状ころ３の中央平坦部分（両端の面取り部とクラウニング部とを除いた、断面が直線形状の部分）の幅３ｗとほぼ同一になるよう設定することが望ましい。なお、台形クラウニングが施されている針状ころにおいては、両端の面取り部とクラウニング部とを合わせた長さは、通常、針状ころの全長の２０％以下に収められており、このことを前提に、前記の円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの幅についての好適条件が決められている。
【００２２】
なお、図示の実施形態では、外輪円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃと、これに曲げ個所２ｄ，２ｅを介して連続する鍔部２ｂ，２ｃとを、軸方向に沿ってほぼ一定の板厚Ｔ_２にしており、また、外輪円筒部２ａに成形されるクラウニング形状を、各部ほぼ一定の曲率Ｒｂ，Ｒｃのものとしているが、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃ等の板厚や、クラウニング形状はこれに限定されるものではない。
【００２３】
例えば、薄肉とされている部分のうち、少なくとも、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃと曲げ個所２ｄ，２ｅとを含む部分とを、曲げ個所２ｄ，２ｅの側ほどより薄くなるように漸減的に薄肉にしてもよい。円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃは、板厚が漸減的に薄くなることで、曲げ個所２ｄ，２ｅに近い部分ほど曲がりやすくなり、円筒部２ａの薄肉部分２ａｂ，２ａｃの外周面に形成されるクラウニング形状の曲率は、曲げ個所２ｄ，２ｅに近いほど小さくなる。
【００２４】
また、クラウニングの形状は、曲面形状に限らず、断面形状に直線部分を含むテーパ形状でもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、外輪２の外周面はクラウニングが施された形状になっているから、図３の（Ｂ）のように、外輪２の外周面にカムのような回転体４を当接させて使用した場合、図３の（Ａ）に示すように、回転体４に対する外輪２の外周面の接触面圧が、外周面の幅方向各部で平坦化し、これで外輪２の肩部でのエッジロードが小さくなる。そのため、外輪２とこれに当接する回転体４との間に傾きが生じても、外輪２の肩部でのエッジロードが過大にならず、過大なエッジロードによる摩耗等の損傷の発生が防止される。これにより、本実施形態のシェル形ころ軸受１は、外輪回転の軸受として支障なく使用できる。
【００２６】
次に、前記したシェル形の外輪２の製作過程を図４の（Ａ）〜（Ｆ）に基づいて説明する。この製作過程は、曲げ加工により鍔部２ｂ、２ｃを形成するのと同時に、外輪円筒部２ａの外周面をクラウニング形状とする点に特徴がある。
【００２７】
（Ａ）第１の工程では、所要の径の薄鋼板を素材として、これに曲げ加工を施して、図４の（Ａ）に示すように、底の浅い椀形の素体２_０を成形する。
【００２８】
（Ｂ）第２工程では、絞り加工により、前記の椀形の素体２_０から、図４の（Ｂ）に示すような底の深い有底の筒体２_１を作る。
【００２９】
（Ｃ）第３の工程では、一方の鍔部２ｃが形成される部分、ここでは、有底の筒体２_１の開口部分をトリミングして、図４の（Ｃ）に示すような、開口部が薄肉になった筒体２_２を造る。
【００３０】
（Ｄ）第４の工程では、開口部が薄肉になった筒体２_２の底部に孔明け加工を施す。これで図４の（Ｄ）に示すような、底部に孔がある筒体２_３が得られる。なお、ここでの孔は、筒体２_３の内径に近い径を有する大径の孔である。
【００３１】
（Ｅ）第５の工程では、第４の工程で得られた筒体２_３の孔の部分を外径側に押し広げるとともに、その内径側をトリミングして、薄肉の開口部を形成する。これで図４の（Ｅ）に示すような、両端の開口部がそれぞれ薄肉になった筒体２_４が得られる。
【００３２】
（Ｆ）第６の工程では、前記の筒体２_４の薄肉の開口部にそれぞれ曲げ加工を施して鍔部２ｂ，２ｃを形成する。これで、図４の（Ｆ）に示すような、両端に鍔部２ｂ，２ｃがあってほぼ完成形の筒体２_５が得られる。この曲げ加工の際、鍔部２ｂ，２ｃとなる部分は、軸方向中間部分より薄肉で剛性が低いから、筒体２_５の先端ほど小径に絞られる。これで、筒体２_５の外周面は、クラウニングが施された形状となる。こののち、筒体２_５には熱処理がなされて図１に示した外輪２が完成する。
【００３３】
上記の製作過程では、曲げ加工により鍔部２ｂ，２ｃを形成するのと同時に、該曲げ加工に伴って外輪円筒部２ａの外周面にクラウニング形状が成形されるから、従来の外輪の製作過程の一部を利用でき、コスト面で有利である。
【００３４】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１の使用形態を例示するもので、図５は、前記シェル形針状ころ軸受１を含むカムフォロアとしてのロッカアームの縦断側面図、図６は、図５のロッカアームの平面図である。
【００３５】
これらの図において、符号３０はロッカアームの全体を示し、３１はカム、３２は、傾動支持部となるラッシュアジャスタ、３３はバルブである。
【００３６】
ロッカアーム３０は、エンドピボットタイプで、互いに対向する一対の側壁３４，３５を備えている。一対の側壁３４，３５の長手方向一端部間には、ラッシュアジャスタ３２の上端部に嵌合するピボット部３６が設けられ、長手方向他端部間には、バルブ３３に当接されるバルブ係合部３７が設けられている。
【００３７】
ロッカアーム３０の側壁３４，３５の長手方向中間部間に支軸３８が架設され、この支軸３８には、これの外周に回転自在に支持されてカム３１に当接される回転体として、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１が設けられている。したがって、シェル形針状ころ軸受１は、支軸３８を内輪とする外輪回転型の軸受となっており、そのシェル形の外輪２の外周面にカム３１が転接する。
【００３８】
上記構成のロッカアーム３０では、カム３１に接するシェル形針状ころ軸受１の外輪２の外周面がクラウニングが施された形状になっているから、外輪２のカム３１に対する接触面圧が、外輪２の外周面の幅方向各部で平坦化している。そのため、外輪２とカム３１との間に傾きが生じても、外輪２の肩部でのエッジロードが過大にならず、過大なエッジロードによる摩耗等の損傷の発生が防止される。
【００３９】
上記構成のロッカアーム３０は、カム３１に当接する回転体としてシェル形針状ころ軸受１を用いることで、小型化、軽量化が可能になる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
第１実施形態では、総ころ形で開放形のシェル形針状ころ軸受を示したが、本発明は、他のタイプのシェル形針状ころ軸受、例えば、図７に示すように、保持器付きで開放形のシェル形針状ころ軸受にも適用可能である。
【００４１】
図７は、本発明の他の実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部の断面図である。図７に図示のシェル形針状ころ軸受１１は、シェル形の外輪１２と、針状ころ１３とのほかに、保持器１４を備えている。外輪１２は、内周に軌道面を有する円筒部１２ａと、この円筒部１２ａの軸方向両端にそれぞれ円筒部１２ａの内側に折り返された折曲部１２ｂ、１２ｃとを有する。針状ころ１３は、多数のものが外輪１２の内径側に保持器１４を介して配置されている。
【００４２】
前記の外輪１２において、円筒部１２ａの軸方向両側部分１２ａｂ，１２ａｃと、この両側の各部分１２ａｂ，１２ａｃにそれぞれ曲げ個所１２ｄ，１２ｅを介して連続する折曲部１２ｂ，１２ｃとは、内側からのトリミングにより、その板厚が円筒部１２ａの軸方向中間部分の板厚より薄肉に形成されており、前記のように薄肉となっている部分のうち、円筒部１２ａの軸方向両側の薄肉部分１２ａｂ，１２ａｃに対応する外周面が、線Ｒｂ，Ｒｃで示す曲率のクラウニングが施された形状に成形されている。図７で符号１２ｆ，１２ｇは、クラウニングの領域を示している。
【００４３】
外輪円筒部１２ａの外周面に成形されるクラウニング形状は、曲げ加工により折曲部１２ｂ，１２ｃを形成するのと同時に、該曲げ加工に伴って成形されるもので、その成形方法は第１実施形態の場合と特に変わらないので、詳細な説明は省略する。また、外輪円筒部１２ａの薄肉部分１２ａｂ、１２ａｃの幅（軸方向の幅）やクラウニングの領域１２ｆ，１２ｅの幅（軸方向の幅）も、第１実施形態の場合と特に変わらず、同じでよい。
【００４４】
上記の構成のシェル形針状ころ軸受１１では、外輪１２の外周面にカムのような回転体４を当接させて使用した場合、第１実施形態のものと同様に、回転体４に対する外輪１２の外周面の接触面圧が、幅方向各部で平坦化し、外輪１２の肩部でのエッジロードが小さくなる。そのため、外輪１２とこれに当接する回転体４との間に傾きが生じても、過大なエッジロードによる摩耗等の損傷の発生が防止される。
【００４５】
このほか、上記の各実施形態では、外輪円筒部２ａ（１２ａ）の軸方向両側にある薄肉部分２ａｂ、２ａｃ　（１２ａｂ、１２ａｃ）の曲げ加工を利用して、円筒部２ａ（１２ａ）の軸方向両側部分の外周面にクラウニングが施されるようにしているが、クラウニングの領域の幅や、クラウニングを施す手段は、これに限定されるものではない。
【００４６】
例えばクラウニングは、外輪円筒部２ａ（１２ａ）の軸方向全幅にわたるフルクラウニングでもよい。また、円筒部２ａ（１２ａ）の外周面を切削研磨することで、クラウニングを施してもよいし、円筒部２ａ（１２ａ）にプレスにより曲率をもたせることで、クラウニングを施してもよい。なお、円筒部２ａ（１２ａ）にプレスによりクラウニングの曲率をもたせる場合は、その内側に配置される針状ころ３（１３）や円筒ころにも、対応するクラウニングを施す必要がある。シェル形の外輪２（１２）の内周に配置されるころは、針状ころに限らず、円筒ころであってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、外輪の外周面にカムのような回転体を当接させて使用した場合、回転体に対する外輪外周面の接触面圧が、外周面の幅方向各部で平坦化し、そのため、外輪とこれに当接する回転体との間に傾きが生じても、外輪の肩部でのエッジロードが過大にならず、過大なエッジロードによる摩耗等の損傷の発生が防止される。これにより、外輪回転の軸受として支障なく使用できる。
【００４８】
外輪の軸方向両側で曲げ個所を含む部分が薄肉に形成されていて、この薄肉部分の曲げ加工により、外輪の外周面にクラウニングが施されるようにすると、外輪の軸方向両端に鍔部や折曲部を形成するのと同時に、外輪の外周面にクラウニングが施されることになる。そのため、従来の外輪の製作工程の一部を利用することができ、コスト面で有利である。
【００４９】
本発明のシェル形ころ軸受を、カムに当接する回転体としてカムフォロアに使用した場合は、カムフォロアの小型化、軽量化に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部の断面図である。
【図２】図１の軸受の外輪の製作途中の状態を示す部分断面図である。
【図３】図１の軸受の作用説明図で、（Ａ）は軸受の外輪の他の回転体に対する接触面圧の分布図、（Ｂ）は軸受とその外輪に接触する回転体との部分断面図である。
【図４】図１の軸受の外輪の製作過程を示す説明図で、（Ａ）〜（Ｆ）は、各工程で得られる半成品を示している。
【図５】本発明の第２実施形態を示すもので、シェル形針状ころ軸受を含むロッカアームの縦断側面図である。
【図６】図５のロッカアームの平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部の断面図である。
【符号の説明】
１　　シェル形針状ころ軸受
２　　シェル形の外輪
２ａ　円筒部
２ａｂ、２ａｃ　円筒部の薄肉部分
２ｂ、２ｃ　鍔部
２ｄ、２ｅ　曲げ個所
２ｆ、２ｇ　クラウニングの領域
３　　針状ころ

Claims

シェル形の外輪と、この外輪の内周に配置される複数のころとを備え、前記外輪が回転輪とされるシェル形ころ軸受であって、
前記外輪の外周面にクラウニングが施されているシェル形ころ軸受。
請求項１に記載のシェル形ころ軸受において、
前記外輪は、曲げ加工を含む加工工程により製作されるものであり、この外輪の軸方向両側で曲げ個所を含む部分が軸方向中間部分より薄肉に形成され、この薄肉部分に対応する外周面が前記クラウニングの領域となっているシェル形ころ軸受。