JP2007187248A - シェル形ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で組立性が良い、抜け対策用のシェル形ころ軸受を提供する。
【解決手段】鋼板の円筒体からなり、その両端縁部にカシメ加工により中心に向かって突出する突出部を有する外輪を備えたシェル形ころ軸受において、前記外輪の外周面に少なくとも１条の周状の、または少なくとも１外周線上に等分に配列された爪状の、抜け止め用微少凸部を備えており、該抜け止め用微少凸部はその外周部が外輪圧入方向に向かって小径となるテーパ形状を有しており、前記抜け止め用微少凸部が、少なくとも２条または２外周上以上で構成されている場合、各条または各外周上における微少凸部のテーパ形状の最大突出部は、外輪圧入方向に向かって漸次小さく構成されているシェル形ころ軸受。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧入ハウジングよりの抜け防止対策を施した外輪を備えたシェル形ころ軸受に関するものである。

自動車用スタータ、カークーラコンプレッサなどの電装補機やオートマチックトランスミッションなどには、従来、ソリッド形軸受が用いられていたが、近年、コスト上の問題もあってシェル形ころ軸受が多く用いられている。
このようなシェル形ころ軸受は、一般的にその外輪（いわゆるシェル）は薄鋼板により作成されており、従って、変形の面より相手ハウジングとの嵌め合いは比較的軽度の嵌め合いが適用される。特にハウジング側の材質として、Ａｌ合金が使用されるケースでは、その熱膨張や剛性の差から使用時に嵌め合いは緩み勝手となり、最悪の場合には軸受けの抜けトラブルに結び付く場合もある。
このため抜け止めの対策として、色々な工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。

実開平２−４０３０号公報（図１−３）

特許文献１のシェル形ころ軸受では、外輪にハウジング設けた嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を設け、この両部を嵌め合わせることにより抜けを防止するものである。
これはこれで或程度の抜け防止効果を期待できるものではあるが、基本的にハウジング側に嵌合凹部を精度良く加工する必要があり、これは可成りのコストアップを伴うものであった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、製造が容易で組立性が良い、抜け対策用のシェル形ころ軸受を提供することを目的としたものである。

本発明のシェル形ころ軸受は、
１） 鋼板の円筒体からなり、その両端縁部にカシメ加工により中心に向かって突出する突出部を有する外輪を備えたシェル形ころ軸受において、前記外輪の外周面に少なくとも１条の周状の、または少なくとも１外周線上に等分に配列された爪状の、抜け止め用微少凸部を備えており、該抜け止め用微少凸部はその外周部が外輪圧入方向に向かって小径となるテーパ形状を有しているものである。
２） また、上述の１）において、前記抜け止め用微少凸部が、少なくとも２条または２外周上以上で構成されており、各条または各外周上における微少凸部のテーパ形状の最大突出部は、外輪圧入方向に向かって漸次小さく設計されたものであり、
３） 上述の１）または２）において、前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部を、前記外輪の外周面の軸方向中凹形状部に設けたものであり、
４） 上述の１）〜４）において、前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部の外輪圧入方向に向かう側のテーパエッジ部をＲ形状とし、反対側のテーパエッジ部をシャープエッジとしたものである。

５） また、上述の１）〜４）において、前記周状の抜け止め用微少凸部を、同一円周またはスパイラル状よりなるものとしたものであり、
６） さらに、上述の１）〜５）において、前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部の大径側の外輪外周面からの突出量を、その位置における成形時により生じた外周面の中凹量に相当するものとしたものであり、
７） 上述の１）〜５）において、前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部の大径側の外輪外周面からの突出量を、当該シェル形ころ軸受を軸受け部に嵌め合わせた時に軸受け部に生じる応力が該軸受け部の材料の許容応力以内となる量としたものである。

すなわち、本発明は、シェル形ころ軸受において、前記外輪の外周面に適正な突出量をもつテーパー状の微少凸部を設け、ハウジングに何らの追加的加工を施すことなく、（嵌め合い代＋微少凸部による食い込み効果）により、軸受けの抜け出し防止を図るものである。

また、前記テーパー状の微少凸部を外周部が外輪圧入方向に向かって小径となるテーパ形状としたこと、および２条以上に微少凸部を設ける場合、外輪圧入方向に向かって漸次小さい突出量とすることにより、シェル形ころ軸受をハウジングに容易に嵌め合わせることができ、且つ、テーパエッジによる爪の引っ掛かり効果が与えられる。

本発明は、外輪の外周面に適正な突出量をもつテーパー状の微少凸部を設けることにより、比較的安価に、軸受けの抜け対策を提供することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るシェル形ころ軸受の１例を示す参考図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。
図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図を部分拡大して示す説明図である。
図３は本実施の形態１における微少凸部の１例を示す図である。
図４は本実施の形態１における微少凸部の第２の例を示す図である。
図５は本実施の形態１における微少凸部の第３の例を示す図である。
図６は本実施の形態１における微少凸部の拡大説明図である。
図において、１はシェル形ころ軸受、２は外輪、４は針状ころ、５は微少凸部、５ａは外輪圧入方向前側の微少凸部、５ｂは外輪圧入方向後側の微少凸部、５ｃはスパイラル状の微少凸部、５ｄは外輪圧入方向前側の爪状の微少凸部、５ｅは外輪圧入方向後側の爪状の微少凸部、５１は微少凸部のテーパ部、５２は外輪圧入方向前側のテーパエッジ、５３は外輪圧入方向後側のテーパエッジ、Ｄは外輪外径、Ｈ１は外輪圧入方向後側のテーパエッジ高さ、Ｈ２は外輪圧入方向前側のテーパエッジ高さ、Ｌは微少凸部の幅、θはテーパ角度である。

本実施の形態１におけるシェル形ころ軸受１は、図１（ａ）に示すように、基本的に、シェル形の外輪２、複数の針状ころ３、および針状ころ３を外輪２内に保持する保持器４より構成されている。
外輪２は、例えば、低炭素鋼板を浸炭焼入れ焼戻しして硬化した円筒体２の軸方向の両端縁部には、図１（ｂ）のごとくそれぞれカシメ加工により中心部に向って突出させた突出部２ａと２ｂが設けられている。
また、針状ころ３は鋼材に熱処理を施こしたもので、外輪１の内壁面に沿って等間隔で回転自在に配設されている。
図２に示すように保持器４は、鋼板からなる円筒体に熱処理が施された弾性を有するものであり、その外径Ｄ₁は外輪１の内径ｄより小さく、軸方向の長さＬ₁は外輪１の軸方向の長さＬより短かく形成されている。また、円周方向には等間隔で複数の窓穴（ポケット）（図示せず）が設けられており、ポケットの軸方向の長さは針状ころ３の長さより若干長く、円周方向の幅は針状ころ３の外径よりわずかに小さく形成されている。

次に、上記のように構成したシェル形ころ軸受１の製造手順の一例について説明する。
先ず、低炭素鋼板からなる円筒体２の軸方向の両端縁部のそれぞれに、カシメ加工により中心部側に突出する突出部２ａと２ｂを形成し、その後、全体を熱処理して外輪２を構成する。

次に、保持器４のポケットにそれぞれ針状ころ３を嵌入し、外輪１の突出部２ａ、２ｂに干渉しないように保持器４を弾性変形させ、外輪１の一方の端部（開口部）から、突出部２ａ、２ｂの間を通して外輪１内に挿入し、組込む。
保持器４が所定の位置に組込まれると元の状態に戻り、各針状ころ３は外輪１の内壁面に当接すると共に、保持器４により回転自在に支持される。
このとき、保持器４の軸方向の両端縁部は、外輪１の突出部２ａ、２ｂの内壁に当接又は近接して位置して軸方向の移動が規制されているので、保持器４が外れたり脱落したりすることがない。

上記の説明では、円筒体２の両端縁部に、カシメ加工により突出部２ａ、２ｂを形成したのち熱処理して外輪１を構成した場合を示したが、先ず、円筒体２を熱処理したのち、突出部２ａ〜２ｂを形成する位置の近傍を、例えば高周波焼鈍し処理により非硬化部とし、この非硬化部をカシメ加工して突出部２ａ、２ｄを形成してもよい。
また、円筒体２を熱処理する際に、カシメ加工する位置に、例えば浸炭処理で焼入れをする場合は、あらかじめ防炭処理を施して非硬化部を設けておき、熱処理後にこの非硬化部をカシメ加工して突出部２ａ、２ｂを形成するようにしてもよい。

本実施の形態１においては、外輪２の両端縁部の成形に合わせて抜け止め微少凸部５を内径側よりの型押しにより成形する。なお、微少凸部５の成形は、上記の如く塑性加工により行うのが好ましいが、機械加工により成形しても良い。
通常、外輪２は成形により、円筒中央部が微少量凹状になる傾向を有しており、これがシェル形ころ軸受１をハウジングに挿入したときの接触圧のアンバランスを生じる原因ともなる。また、この接触圧のアンバランスばかりでなく、シェル形ころ軸受１の外輪２の精度自体、上記のごとき工程から比較的大きな寸法公差値を有しており、ハウジングとの関係でその嵌め合い接触圧の不足から、シェル形ころ軸受１の軸受け部からの抜け出しを生じてしまう恐れもあった。

本実施の形態１においては、上記抜け止め微少凸部５を外輪２の外周面に設けることにより、（嵌め合い締め付け力＋微少凸部５による引っ掛かり効果）により、シェル形ころ軸受１のハウジングからの抜け出しを防止するものであり、外輪２の外周面に少なくとも１条の周状の、または少なくとも１外周線上に等分に配列された爪状の、抜け止め用微少凸部５を設け、該抜け止め用微少凸部５を外輪圧入方向に向かって小径となるテーパ形状としたものである。
また、図２に示すように、前記抜け止め用微少凸部５を、少なくとも２条または２外周上以上で構成し、各条または各外周上における微少凸部（図２においては５ａおよび５ｂ）のテーパ形状の最大突出部Ｈａ、Ｈｂは、押し込み力Ｆによる外輪圧入の圧入方向に向かって漸次小さく、Ｈａ＜Ｈｂのごとく設計されている。

抜け止め用微少凸部５の外輪２の外周面からの突出量は、適度の突出量であることが重要で、これが大き過ぎてもまた小さ過ぎても好ましくない。大き過ぎれば、シェル形ころ軸受１を挿入する軸受け部の内周を損傷するばかりでなく、シェル形ころ軸受１の外輪２に内径方向への変形を生じる恐れがあり、また、小さ過ぎれば前記の微少凸部５による引っ掛かり効果が期待できない。

また、成形時に生じた外輪外周面の中凹量は、外輪のハウジングへの組込み後は通常小さくなるので、好ましくはこの中凹形状部の一に、中凹量相当以下の高さの突出部を形成すれば、外輪の組み込みにあたり、外突出部は外輪圧入の妨げにならず、かつ圧入後は外突出部がハウジング内周面に引っ掛かるため外輪の抜け止め効果を得ることができる。
多くの試験の結果、ＪＩＳ Ｂ１５１２に規格されたシェル形ころ軸受けの範囲においては、微少凸部５の外輪２の外周面からの突出量Ｈ３は、０．０１〜０．０３ｍｍ程度であることが好ましいとの知見を得た。

なお、成形上から外輪圧入の圧入方向に向かった突出部５２の突出量Ｈ２は、Ｈ２＝０すなわち、外輪２の外径Ｄと一致させることもできる。また、抜け止め用微少凸部５を外輪２の剛性のある端部２ａ、２ｂの近傍に設けることにより、ハウジングへの装着時の外輪２の内径に生じる変形を防止することもできる。
上述の条件により抜け止め用微少凸部５を設けることによって、シェル形ころ軸受１のハウジングへの圧入がし易くなり、また圧入後は抵抗となって抜けづらくなる。

図４は、本実施の形態１における抜け止め用微少凸部５を、図３における外輪２の軸心線０−０’に直角な円周状に形成した形態に対して、該軸心線０−０’に対しスパイラル状に形成したものであり、軸線方向の抜け力はスパイラル角度αにより分力を生じ、シェル形針状ころ軸受１は、より抜け難くなる。
また、図５は、前述の図３および図４における抜け止め用微少凸部５が、周状の連続せる形で構成されているのに対し、少なくとも１外周線上に等分角度に配列された爪状の抜け止め用微少凸部５ｄ、５ｅとして設けたものである。この場合爪状の抜け止め用微少凸部５ｄ、５ｅは１外周線上に等分に配列されていることにより、微少凸部５ｄ、５ｅによる外輪２の内周への変形を均等化することができる。また、その配置を千鳥形状にすることにより、抜け止め効果をより大きくすることができる。

本実施の形態１は、抜け止め用微少凸部５を設けたシェル形ころ軸受を対象としているが、同一主旨により通常のラジアルボールベアリングに抜け止め用微少凸部を適用することも可能である。

本発明の実施の形態１に係るシェル形ころ軸受の正面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面を部分拡大して示す説明図である。 本実施の形態１における微少凸部の１例を示す図である。 本実施の形態１における微少凸部の第２の例を示す図である。 本実施の形態１における微少凸部の第３の例を示す図である。 本実施の形態１における微少凸部の拡大説明図である。

符号の説明

１ シェル形ころ軸受
２ 外輪
３ 針状ころ
４ 針状ころ
５ 微少凸部
５ａ 外輪圧入方向前側の微少凸部
５ｂ 外輪圧入方向後側の微少凸部
５ｃ スパイラル状の微少凸部
５ｄ 外輪圧入方向前側の爪状の微少凸部
５ｅ 外輪圧入方向後側の爪状の微少凸部
５１ 微少凸部のテーパ部
５２ 外輪圧入方向前側のテーパエッジ
５３ 外輪圧入方向後側のテーパエッジ
Ｄ 外輪外径
Ｄ１ 保持器の外径
ｄ 外輪の内径
Ｈ１ 外輪圧入方向後側のテーパエッジ高さ
Ｈ２ 外輪圧入方向前側のテーパエッジ高さ
Ｈａ 外輪圧入方向前側の微少凸部の最大外径
Ｈｂ 外輪圧入方向後側の微少凸部の最大外径
Ｌ 微少凸部の幅
Ｌ０ シェル形ころ軸受外輪の幅
Ｌ１ シェル形ころ軸受保持器の幅
θ テーパ角度
０−０’外輪の軸心線である

Claims (7)

1. 鋼板の円筒体からなり、その両端縁部にカシメ加工により中心に向かって突出する突出部を有する外輪を備えたシェル形ころ軸受において、前記外輪の外周面に少なくとも１条の周状の、または少なくとも１外周線上に等分に配列された爪状の、抜け止め用微少凸部を備えており、該抜け止め用微少凸部はその外周部が外輪圧入方向に向かって小径となるテーパ形状を有していることを特徴とするシェル形ころ軸受。
2. 前記抜け止め用微少凸部が、少なくとも２条または２外周上以上で構成されており、各条または各外周上における微少凸部のテーパ形状の最大突出部は、外輪圧入方向に向かって漸次小さく設計されていることを特徴とする請求項１に記載のシェル形ころ軸受。
3. 前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部は、前記外輪の外周面の軸方向中凹形状部にもうけられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシェル形ころ軸受。
4. 前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部は、外輪圧入方向に向かう側のテーパエッジ部をＲ形状とし、反対側のテーパエッジ部をシャープエッジとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシェル形ころ軸受。
5. 前記周状の抜け止め用微少凸部は、同一円周またはスパイラル状よりなるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシェル形ころ軸受。
6. 前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部の大径側の外輪外周面からの突出量が、その位置における成形時により生じた外周面からの中凹量に相当するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシェル形ころ軸受。
7. 前記テーパ形状の抜け止め用微少凸部の大径側の外輪外周面からの突出量は、当該シェル形ころ軸受を軸受け部に嵌め合わせた時に前記軸受け部に生じる応力が該軸受け部の材料の許容応力以内となる量であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシェル形ころ軸受。
   

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