JP2006200673A - ラジアルころ軸受用軌道輪、ラジアルころ軸受、および回転支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軌道輪の個数を削減可能として製造コストの削減を図るとともに、組立箇所への組立を容易とする構成を提供すること。
【解決手段】支持固定されて回転しないハウジング１２の内側に当該ハウジング１２に一方向荷重を負荷する軸１４が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間にラジアルころ軸受１６が介装されてなる回転支持装置１０において上記ラジアルころ軸受用軌道輪１６ａであって、軌道輪１６ａは、円周方向に関して１８０度超、２７０度未満の周長さの部分円筒状をなす軌道輪であり、かつ、ハウジングの内周面への取り付け位置が軸受負荷圏に一致する構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアルころ軸受用軌道輪、ラジアルころ軸受、および回転支持装置に係り、特に、支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに一方向のラジアル荷重を負荷する軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間にラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置において、当該軌道輪、ラジアルころ軸受およびその回転支持装置に関するものである。このような回転支持装置としては、例えば、ベルト駆動されるもので該ベルトテンションにより一方向荷重を受ける回転軸と、この回転軸を収容するハウジングと、回転軸をハウジングに支持するラジアルころ軸受とを備えたものがある。この回転支持装置には、例えば、自動車エンジンにおいてタイミングベルトで駆動されるカム機構がある。このようなカム機構ではそのカムジャーナルに二つ割りハウジングを用いており、本発明を適用することができる。

特許文献１に示す回転支持装置では、クランクシャフト（回転軸）とコンロッド大端部（二つ割りハウジング）との間にラジアルころ軸受を介装している。このような回転支持装置は二つ割りハウジングであるコンロッド大端部は固定されず回転する。このような回転支持装置とは異なって、例えばカムジャーナル等のごとく、ベルト駆動されるもので該ベルトテンションにより一方向荷重を受ける個所とか逆動弁系からの一方向荷重を受ける個所など、軸受負荷荷重の方向が限定される回転軸において、この回転軸を収容する非回転・固定のハウジングと、回転軸をハウジングに支持するラジアルころ軸受とを備えた回転支持装置がある。かかる回転支持装置でラジアルころ軸受の取り付け箇所として外輪を二つ割りして二つの分割外輪構成とする個所においては使用軸受の両分割外輪それぞれを熱処理等の所要の条件に沿う製造が要求され、その製造コストが高くつく上に、取り付け箇所への組立が必ずしも容易ではない。
特公昭６１−１６８５１号

本発明により解決すべき課題は、軌道輪の取り付け箇所が二つ割り軌道輪等においてその取り付け箇所に用いる軌道輪の使用個数を削減可能として軌道輪、それを備えるラジアルころ軸受等の製造コストの削減化を図り、かつ、上記取り付け箇所への組立を容易にすることである。

本発明によるラジアルころ軸受用軌道輪は、支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに一方向荷重を負荷する軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間にラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置におけるラジアルころ軸受用軌道輪であって、当該軌道輪は、円周方向に関して１８０度超、２７０度未満の周長さの部分円筒状をなす軌道輪であり、かつ、ハウジングの内周面への取り付け位置が軸受負荷圏に一致することを特徴とするものである。

ラジアル荷重を受けるラジアルころ軸受においては、通常、温度上昇や焼付き等を防止するために、内部すきまを持たせて使用される。内部すきまを持つラジアルころ軸受に回転軸側から一方向のラジアル荷重を負荷すると外輪は一方向においてハウジングと接近してころと外輪とハウジングとの間に荷重が作用するが、一方向とは１８０度反対の他方向では内部すきまによりころと外輪とハウジングとが接触せず、外輪にはころから荷重が負荷されない。このように外輪がラジアル荷重を受ける範囲を軸受負荷圏、ラジアル荷重を受けない範囲を軸受非負荷圏という。軸受負荷圏の範囲は、ラジアル方向の内部すきまとラジアル荷重の大きさにより変化するが、荷重の無負荷状態ですべてのころが軸受の軌道輪と接触するようなすきまが全く存在しないときは軸受負荷圏の範囲はラジアル荷重の負荷方向１８０度の範囲となり、ラジアルすきまが僅かでも存在するときは軸受負荷圏はラジアル荷重の負荷方向から±９０度の範囲より小さくなる。

以上の軸受負荷圏において、本発明によると、軌道輪が、円周方向に関して１８０度超、２７０度未満の周長さの部分円筒状をなす軌道輪であるから、軸受負荷圏の全範囲をカバーすることができるとともに、ハウジングの一方向荷重を受けるハウジング部分の内周面に非回転に取り付けられるものであるから、回転軸をハウジングに支持できることとなり、結果、二つ割りハウジングと回転軸との間に組み込む場合、軌道輪の実質個数としては二つの分割外輪とする必要はなく一つの部分円筒状の外輪を組み込むのみで済み、軌道輪の個数削減によるコスト削減と組立箇所への組立性が向上する。

上記軌道輪は、必要に応じ外輪外径に孔を設けノックピンにより固定したり、外輪外径に相手ハウジング穴との係合部を設けてハウジングに非回転に固定した外輪であることが好ましい。このような外輪において、外輪は軸受負荷圏位置の軌道面にだけころからの荷重が作用し、軸受非負荷圏位置においては該非負荷圏位置に存在するころと軌道面との間では該軌道面にはころの遠心力以外は負荷が発生しない。このような負荷は非常に小さい。したがって、外輪の部分円筒状であっても回転軸をハウジングに支持することができる。

また、軌道輪は帯状鋼板から折り曲げ成形してなるものであることが好ましい。軌道輪を帯状鋼板の折曲げ成形から製造することができるので、軌道輪の製造上のコストアップを抑制することができる。特に、２つの分割外輪から構成した場合、各分割外輪を上記と同様に製造する場合、本発明の軌道輪では製造コストを半減することができる。

さらに、軌道輪の円周方向両端には、軌道輪の曲率とほぼ一致した曲率の補助輪が設けられていることが好ましい。補助輪の素材は、樹脂材、非鉄金属材等を用いることができる。補助輪を設けることにより、軌道輪が存在しない箇所をころが転動するときの転動性能を高めたり、あるいは、転動音を小さく抑制することができる。ころはハウジングの非負荷圏領域を転動するときは、荷重が作用しないが、遠心力によりハウジングの内周面に押し付けられた状態で転動する。そのため、補助輪が無い場合、ころがハウジングの内周面上を転動するときの転動性能が落ちたり、転動音が発生する可能性がある。したがって、補助輪を設けたことにより、そうした不具合を効果的に解消することができる。そのような意味から、補助輪の内周面は、軌道輪の軌道面のような性能は要求されず、適宜の素材を選択して用いることができる。

ラジアルころ軸受のころは針状ころ、円筒ころ等、すべてのタイプのころに適用することができる。

軌道輪の円周方向両端に対する補助輪の円周方向両端の取り付けは、単なる突合わせだけとし、互いの端面同士を固定する必要はないが、固定しても構わない。両端面同士を固定する場合は、これら両端面に例えば凹凸からなる嵌合部を設け、両嵌合部の嵌合で一体化する構造とすることができる。

軌道輪の円周方向両端の端面形状は、特に限定されないが、軸方向直線の形状、軸方向斜めの直線形状、軸方向Ｓ字形状、軸方向鋸歯状、等がある。補助輪の円周方向両端の端面形状は軌道輪のそれに対応させることにより軌道輪の円周方向両端の端面と補助輪の円周方向両端の端面との間の対向隙間を詰めることができる。この対向隙間を詰めると、ころがその対向隙間を転動するときの転動音を無くすかあるいは小さく抑制することができる。

本発明のラジアルころ軸受用軌道輪によると、軌道輪の個数が二つ割り軌道輪の場合の２個と比較して１個で済むので、軌道輪の使用個数の削減により製造コストを削減することができるとともに、軌道輪の使用個数が２個から１個になったことに伴ない回転軸に対する組み込み作業性が向上する。

本発明によるラジアルころ軸受は、支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに一方向のラジアル荷重を負荷する軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間にラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置において当該ラジアルころ軸受は、上記軌道輪を備えたことを特徴とするものである。

本発明による回転支持装置は、支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに一方向のラジアル荷重を負荷する軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間にラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置において、上記ラジアルころ軸受が、上記軌道輪を備えたラジアルころ軸受であることを特徴とするものである。

本発明によると、軌道輪の個数を削減可能として製造コストの削減を図るとともに、軸に対する組み込む性が向上する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１ないし図５は、実施の形態に係り、図１はラジアルころ軸受の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はラジアルころ軸受を分解して示す斜視図、図４は外輪の製造工程の説明図である。これらの図を参照して、回転支持装置１０は、ハウジング１２、回転軸１４、およびラジアルころ軸受１６から構成されている。ハウジング１２は、図示略の箇所に支持固定されて回転しない。ハウジング１２は円周方向１８０度において図２で示すように上側分割ハウジング１２ａと下側分割ハウジング１２ｂとの二つに分割（二つ割り）されている。回転軸１４は、図示略のタイミングベルトが掛けられて回転駆動される。回転軸１４はハウジング１２の内側に挿通されており、タイミングベルトから図１及び図２において下方向に荷重が負荷されている。この荷重の負荷方向は常に１方向である。

ラジアルころ軸受１６は、針状ころタイプであり、ハウジング１２の内周面と回転軸１４の外周面との間に介装されている。ラジアルころ軸受１６は、軌道輪としての外輪１６ａと、外輪１６ａの内周面に配置されたころとしての複数の針状ころ１６ｂと、円周方向複数のポケット孔１６ｃそれぞれに針状ころ１６ｂを保持する保持器１６ｄと、補助輪１６ｅとを備える。保持器１６ｄは、二つ割りであり、二つの分割保持器１６ｄ１，１６ｄ２から構成されている。

以上の構成を備えた回転支持装置１０において、ラジアルころ軸受１６の外輪１６ａは、円周方向に関して１８０度超、２７０度未満、好ましくは１８０度超、２００度未満の周長さの部分円筒状をなす軌道輪である。外輪１６ａは、ハウジング１２の全内周面のうち下側分割ハウジング１２ｂの全内周面と上側分割ハウジング１２ａの一部の内周面とにかけて非回転に内嵌されている。上側分割ハウジング１２ａと下側分割ハウジング１２ｂは半径方向両側で対称となるよう位置付けられ、かつ、その位置で非回転に固定されている。したがって、ラジアル荷重は回転軸から下側分割ハウジング１２ｂの円周方向中央（図２中白抜き矢印で示す箇所）に最大に負荷される。外輪１６ａはその円周方向中央部が下側分割ハウジング１２ｂの円周方向中央部に一致して主として下側分割ハウジング１２ｂ側の内周面に取り付けられ、軸受負荷圏は、半径方向を通る線から±６０度の範囲、合計１２０度となり、軸受非負荷圏は上記軸受負荷圏以外の範囲となる。外輪１６ａは、円周方向両端部の端面１６ａ１が軸方向直線形状をなしている。

補助輪１６ｅは、外輪１６ａの曲率とほぼ一致した曲率を有し、その円周方向両端の端面１６ｅ１が外輪１６ａの円周方向両端の端面１６ａ１に対向している。補助輪１６ｅの円周方向両端は外輪１６ａの円周方向両端に対応して軸方向直線形状をなして樹脂材や非鉄金属材等により形成されている。外輪１６ａと補助輪１６ｅとの互いの端面１６ａ１，１６ｅ１は合わせ面となって軸方向直線でかつその合わせ面は詰められてその上を通過する針状ころ１６ｂの転動音を抑制可能としている。

外輪１６ａは、例えば図４で示すように製造することができる。まず、図４（ａ）で示すように、鋼材からなるフープ材１８を用いて、それを一定長さ毎にパンチ工具２０にて切断することにより、図４（ｂ）で示すブランク材（帯状鋼板）２２を得る。フープ材１８は、例えば、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５やＪＩＳ規格ＳＫ５等の適宜の金属材とすることができる。このブランク材２２を円柱形の受け金型２４にあてがい、図示しない適宜の曲げ工具を用いることにより、１８０度超、２００度未満の周長さを有する部分円筒状に折曲げ成形する。このようにして得た外輪素材１６ａ´に、必要に応じて、ころ１６ｂの軌道面となる面に適宜の硬化熱処理を施してから、適宜の表面仕上げ処理を施すことにより、実施の形態の外輪１６ａを得る。

本願発明の変形例として、外輪１６ａと補助輪１６ｅは、図５で示すような形状とすることができる。図５を参照して、外輪１６ａは、その円周方向両端の端面形状において、軸方向両側の一方に円周方向に大きく突き出る大凸部１６ａ２と軸方向他方に円周方向に小さく突き出る小凸部１６ａ３とを有する。大凸部１６ａ２と小凸部１６ａ３との間には小凸部１６ａ３側からの急な勾配の傾斜面１６ａ４と大凸部１６ａ２側からの緩やかな勾配の傾斜面１６ａ５とからなる凹部１６ａ６が形成されている。補助輪１６ｅは、大凸部１６ｅ２と小凸部１６ｅ３との間に、小凸部１６ｅ３側からの急な勾配の傾斜面１６ｅ４と大凸部１６ｅ２側からの緩やかな勾配の傾斜面１６ｅ５とからなる凹部１６ｅ６が形成されている。

次に、ハウジング１２と回転軸１４との間へのラジアルころ軸受１６の組み込みについて説明する。下側分割ハウジング１２ｂの内周面に外輪１６ａと負荷圏側の分割保持器１６ｄ２を付ける。この下側分割ハウジング１２ｂに回転軸１４を置く。回転軸１４に非負荷圏側の分割保持器１６ｄ１を付ける。最後に、上側分割ハウジング１２ａを下側分割ハウジング１２ｂに合わせ込んで装着する。

なお、保持器１６ｄが一つ割りの場合（円周方向３６０度の一部に切れ目がある保持器）、回転軸１４の外周面に保持器１６ｄと針状ころ１６ｂとを装着する。下側分割ハウジング１２ｂの内周面に負荷圏側の外輪１６ａを装着する。次いで、保持器１６ｄと針状ころ１６ｂとを装着した回転軸１４に、外輪１６ａを装着した下側分割ハウジング１２ｂを配置し、この外輪１６ａに補助輪１６ｅを付ける。最後に上側分割ハウジング１２ａを下側分割ハウジング１２ｂに合わせ込んで装着する。

ラジアルころ軸受１６は、図６で示すように、内輪１６ｆを備えることができる。図６では図１ないし図５と対応する部分には同一の符号を付しており、それらの説明は上記と同様であるから、その説明は省略する。本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

実施の形態に係る回転支持装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のラジアルころ軸受を分解して示す斜視図である。 外輪の製造工程の説明である。 外輪と補助輪の別の変形例を示す斜視図である。 他の実施の形態に係る回転支持装置の断面図である。

符号の説明

１０ 回転支持装置
１２ ハウジング
１４ 回転軸
１６ ラジアルころ軸受
１６ａ 外輪（軌道輪）
１６ｂ 針状ころ（ころ）
１６ｃ ポケット孔
１６ｄ 保持器
１６ｅ 補助輪

Claims (6)

1. 支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに回転軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間に一方向の荷重を受けるラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置におけるラジアルころ軸受用軌道輪であって、当該軌道輪は、円周方向に関して１８０度超、２７０度未満の周長さの部分円筒状をなす軌道輪であり、かつ、ハウジングの内周面への取り付け位置が軸受負荷圏に一致する、ことを特徴とするラジアルころ軸受用軌道輪。
2. 上記軌道輪がハウジングに非回転に固定する外輪である、ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルころ軸受用軌道輪。
3. 上記軌道輪が帯状鋼板から折り曲げ成形してなるものである、ことを特徴とする請求項１に記載のラジアルころ軸受用軌道輪。
4. 軌道輪の円周方向両端に、軌道輪の曲率とほぼ一致した曲率の補助輪が設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のラジアルころ軸受用軌道輪。
5. 支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに回転軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間に一方向のラジアル荷重を受けるラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置における当該ラジアルころ軸受であって、該ラジアルころ軸受は、請求項１ないし４のいずれかに記載の軌道輪を備えた、ことを特徴とするラジアルころ軸受。
6. 支持固定されて回転しないハウジングの内側に当該ハウジングに回転軸が挿通されかつハウジング内周面と軸外周面との間に一方向のラジアル荷重を受けるラジアルころ軸受が介装されてなる回転支持装置において、上記ラジアルころ軸受が、請求項５に記載のラジアルころ軸受である、ことを特徴とする回転支持装置。
   

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