JP4438511B2 - 二つ割り外輪、それを用いた二つ割りころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、二つ割り外輪、それを用いた二つ割りころ軸受に関する。この二つ割りころ軸受は、例えば自動車エンジンのクラフトシャフトとコンロッド大端部との結合部位等、シャフトを内輪部材として用いるような形態で使用される。

例えばクランクシャフトとコンロッド大端部との結合部位に用いる二つ割りころ軸受は、二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の内側面それぞれに外接される複数個のころと、各ころを円周方向略等間隔に配置するよう保持する二つ一組の二つ割り保持器とを備える。二つ割り外輪は、例えば軸受鋼で円筒形の外輪を製造してから、二つ割りしたものである。この円筒形の外輪を二つ割りするには、円筒形の外輪の一部に割りを誘因するノッチを設け、プレスで外力を加えて割るようにしている（例えば特許文献１参照。）。

しかしながら、上記割りでは、ノッチから発生する亀裂が軸方向に沿って真っ直ぐに伸展することがほとんどであり、そのため、この二つ割り外輪を用いた二つ割りころ軸受を使用場所に組み込んだ場合、二つ一組の二つ割り外輪が軸方向にずれやすい。しかも、割り時の加工応力によって二つ一組の二つ割り外輪の各円周方向両端が外径側に開くが、二つ割り外輪それぞれの開き度合いが一定でないために、二つ割り外輪を二つ一組に組み合わせたときに各円周方向両端が径方向にずれて段差ができやすい。このようなことから、使用状態においては、二つ一組の二つ割り外輪の内周面を転動するころが、各二つ割り外輪の突合せ部にできる段差を乗り上げるようになってしまい、振動や騒音が発生する。
特開平７−３１７７７８号

本発明は、二つ割り外輪を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態で、両二つ割り外輪の内側面それぞれをころが転動したときの振動や騒音の発生を抑制または防止することを解決すべき課題とする。

本発明に係る二つ割り外輪は、ころ軸受に用いる略半円形状の二つ割り外輪であって、帯板金属板を略半円形状に湾曲してなり、かつ、少なくとも円周方向一端が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部および当該傾斜部と反対向きに傾く傾斜部とを含む凹凸形状をなしているとともに、当該円周方向一端の内側面側の角部が丸い形状をなしており、上記凹凸形状として、上記少なくとも円周方向の一端に、円周方向に突出する凸部と後退する凹部とを少なくとも一つずつ軸方向に並んで設け、この凸部の頂部から凹部の最深部に連なる部分を上記一方の傾斜部とし、上記凹部の最深部から上記凸部の反対側の部分を上記他方の傾斜部とし、上記二つ割り外輪単体の円弧長さを半円より長くするよう上記凸部を円周方向に張り出させるとともに、この張り出した部分を半円部分の外側面より外径側に配置したことを特徴としている。

本発明によれば、二つ割り外輪を二つ一組として組み合わせたときに、両二つ割り外輪の各円周方向一端の突合せ部分が略合致して嵌り合うことになり、両二つ割り外輪が軸方向にずれなくなる。また、両二つ割り外輪の各円周方向一端の角部を丸くしているから、この各一端を突合せた状態で、万一、径方向のずれによる僅かな段差ができたとしても、ころが上記丸い角部に当接するので、ころの段差乗り上げ量が少なくなって、振動や騒音の発生を抑制することができる。

好ましくは、上記少なくとも円周方向一端に、円周方向に突出する凸部と後退する凹部とを少なくとも一つずつ軸方向に並んで設け、この凸部の頂部から凹部の最深部に連なる部分を上記一方の傾斜部とし、上記凹部の最深部から上記凸部の反対側の部分を上記他方の傾斜部としたものすることができる。

さらに、本発明に係る二つ割り外輪によれば、二つ割り外輪を二つ組み合わせて使用場所に取り付けたときに、両二つ割り外輪の少なくとも円周方向一端の張り出し部分が使用場所での嵌合面に倣って径方向内向きに弾性変形されるので、その弾性復元力によって使用場所での嵌合面に押し付けられる。これにより、両二つ割り外輪のがたつきを無くすことができて、内周面が略真円形状となる。

本発明に係る二つ割りころ軸受は、二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の内側面それぞれに外接される複数個のころと、各ころを円周方向略等間隔に配置するよう保持する二つ一組の二つ割り保持器とを備える二つ割りころ軸受であって、上記両二つ割り外輪を上述した構成の二つ割り外輪としたことを特徴としている。

本発明は、二つ割り外輪を二つ一組に組み合わせて適宜の使用場所に取り付けた状態において、軸方向のずれならびに径方向のずれを抑制または防止できるので、二つ一組にした二つ割り外輪の内周面（ころの軌道となる面）に段差を小さくまたは無くすことができる。したがって、ころが安定して転動できるようになって振動や騒音の発生を抑制または防止できる。

本発明の最良の実施の形態を図面に示して説明する。図１および図２を参照して、二つ割りころ軸受の構成を説明する。図１は、二つ割りころ軸受を示す側面図、図２は、二つ割りころ軸受の分解斜視図である。

図示するころ軸受１は、二つ一組の二つ割り外輪２，３と、両二つ割り外輪２，３の内側面それぞれを軌道面とする複数個のころ４と、各ころ４を円周方向略等間隔に配置するよう保持する二つ一組の二つ割り保持器５，６とを備えている。ころ４は、各保持器５，６のポケット５ａ，６ａに非分離に収納されている。

この二つ割りころ軸受１は、例えば自動車のエンジンのクランクシャフトとコネクティングロッド（以下、コンロッドと略称する）との結合部位等に用いることができるので、その使用形態を図３に示して説明する。図３は、二つ割りころ軸受をコンロッドの大端部に組み込んだ状態を示す断面図である。

コンロッド１０は、その大端部１１がクランクシャフト１２に支持され、図示しない小端部側に図示しないピストンがピンを介して取付けられる。

大端部１１は、略半円形状の内面を有する本体部１３に略半円形状の内面を有するキャップ部１４をボルト１５で締結固定することにより略円形の貫通孔を形成した構造である。この本体部１３とキャップ部１４とで形成する略円形の貫通孔内に、図１および図２に示した二つ割りころ軸受１が組み込まれる。この例では、クランクシャフト１２が二つ割りころ軸受１の内輪部材となる。

ここで、二つ割りころ軸受１の二つ割り外輪２，３の詳細を、図４から図９に示して説明する。図４は、二つ割り外輪を示す斜視図、図５は、二つ割り外輪の側面図、図６は、二つ割り外輪の円周方向一端を示す平面図、図７は、二つ割り外輪の平面展開図、図８は、図７の（８）−（８）線断面の矢視図、図９は、二つの二つ割り外輪の突合せ部分の詳細説明図である。

図に示す二つ割り外輪２，３は、帯状金属板を略半円形状に曲げ加工したものであり、円周方向一端側および円周方向他端側は互いに合致して嵌り合うような凹凸形状に形成されている。

具体的に、二つ割り外輪２，３を平面展開した状態での外形形状が、点Ｏを中心とした点対称な形状、例えば平面視で略平行四辺形等とされている。

二つ割り外輪２（３）の円周方向一端および他端には、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）と小凸部２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）と凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）とが軸方向に並んで設けられている。大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部から凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部にかけて傾斜部２ｇ，２ｈ（３ｇ，３ｈ）が、また、凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部から小凸部２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）の頂部にかけて傾斜部２ｉ，２ｊ（３ｉ，３ｊ）がそれぞれ設けられている。一方の傾斜部２ｇ，２ｈ（３ｇ，３ｈ）の傾きと、他方の傾斜部２ｉ，２ｊ（３ｉ，３ｊ）の傾きとは反対向きになっている。一方の傾斜部２ｇ，２ｈ（３ｇ，３ｈ）の軸方向に沿う線Ｊに対する傾き角度θは、３０度以上９０度未満とすれば、ころ４の通過時に抵抗を少なくできるので好ましい。

次に、二つ割り外輪２，３の細部を説明する。

〔ａ〕 二つ割り外輪２（３）の円周方向両端の内側面（ころの軌道となる面）側の角部２ｍ，２ｎ（３ｍ，３ｎ）を丸くしている。このようにした場合、二つの二つ割り外輪２，３を組み合わせて使用場所に取り付けた状態で、万一、二つの二つ割り外輪２，３の円周方向両端が径方向に僅かにずれて僅かな段差ができたとしてもころ４が二つ割り外輪２，３の円周方向両端の丸い角部２ｍ，２ｎ，３ｍ，３ｎに当接するので、ころ４の段差乗り上げ量が少なくなって振動や騒音の発生が抑制される。

〔ｂ〕 大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部から凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部までにおける円周方向での長さＬの中点位置をＳとしたとき、この中点位置Ｓから大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部までの領域を、中点位置Ｓでの接線Ｈ方向に沿って略真っ直ぐな形状とし、中点位置Ｓから凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部までの領域を、二つ割り外輪２（３）全体の円弧に沿わせた形状とする。但し、この円弧に沿う形状の部分と略真っ直ぐな形状の部分とが連接しているため、二つ割り外輪２（３）単体の状態では、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）から小凸部２ｃ，２ｄ（３ｃ，３ｄ）までが僅かにねじれた状態になる。一端側の中点位置Ｓから他端側の中点位置Ｓまでの部分が半円になっており、各中点位置Ｓから大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部までの領域が半円部分から円周方向に張り出している。このようにした場合、二つ割り外輪２（３）を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態において、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の先端側の略真っ直ぐな形状の部分が相手嵌合面に倣って弾性変形させられることになって、この弾性変形された部分の弾性復元力によって両二つ割り外輪２，３が相手嵌合面へすきまなく密に押し付けられる。これにより、両二つ割り外輪２，３のがたつきを無くすことができて、両二つ割り外輪２，３の内周面が略真円形状となる。

〔ｃ〕 大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の中心角αと凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の中心角βとを同じにしたうえで、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部の曲率半径ｒ１と凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部の曲率半径ｒ２との関係を、ｒ１＞ｒ２とする。このようにした場合、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部が凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部に干渉しなくなるので、二つ割り外輪２（３）を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態で、両二つ割り外輪２，３の各円周方向両端を密に当接させることが可能になり、両二つ割り外輪２，３の真円度を高めるうえで有利となる。

〔ｄ〕 二つ割り外輪２（３）の円周方向両端面を、微小な凹凸を有する粗面とする。このようにした場合、二つ割り外輪２（３）を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態において、両二つ割り外輪２，３の円周方向両端面の微小な凹凸が潰されて密に当接することになるので、すきまができにくくなる。

〔ｅ〕 大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部から凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部までにおける軸方向での離隔間隔Ｗをころ４の有効軌道長さＷ１よりも大きくしている。このようにした場合、二つ割り外輪２（３）を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態において、大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）の頂部および凹部２ｅ，２ｆ（３ｅ，３ｆ）の最深部がころ軌道面とならないので、ころ４の転がりが滑らかになる。

〔ｆ〕 例えば図１０に示すように、傾斜部２ｇ，２ｈ（３ｇ，３ｈ）にフルクラウニングを施すことができる。つまり、傾斜部２ｇ，２ｈ（３ｇ，３ｈ）の形状を、その全長範囲の略中央位置を頂点とする凸曲面形状とする。この凸曲面形状は、図示するように単一の曲率半径Ｒで形成することができる他、対数曲線とすることができる。このようにした場合、二つ割り外輪２（３）を二つ組み合わせて使用場所に取り付けた状態のとき、両二つ割り外輪２，３の円周方向両端面の突合せ部分において傾斜部２ｇ，２ｈ，３ｇ，３ｈの頂点部分および頂点から軸方向両側へ所定の幅を持たせた領域が当接することになり、それ以外の領域については突合せ部分に僅かなすきまが形成されるものの、ころ４の回転軸線方向の中間部分が、前記当接領域を転動することになるので、ころ４の転がりが滑らかになる。

ところで、上記〔ａ〕から〔ｆ〕に記載した構成において、〔ａ〕，〔ｂ〕に記載した構成は実施の形態として必須の構成とするのが好ましいが、上記〔ｃ〕から〔ｆ〕に記載した構成については、それらのうちの少なくともいずれか一つを備えて実施の形態とすることができる。

このような二つ割り外輪２（３）であれば、二つ一組にして組み合わせてコンロッド１０の大端部１１等の適宜の使用場所に取り付けた場合に、両二つ割り外輪２，３の円周方向両端が略合致して嵌り合って軸方向ならびに径方向にずれなくなるので、両二つ割り外輪２，３の内周面が段差のない略真円に近い形状となる。これにより、ころ４は、二つ一組の二つ割り外輪２，３の内周面を安定して転動できるので、振動や騒音の発生を抑制または防止できて、しかも軸受寿命の向上にも貢献する。

図１１および図１２を参照して、上述した二つ割り外輪２（３）の製造方法を説明する。

まず、図１１に示すように、フープ材２０などを用いて、それを一定長さ毎にパンチ工具３０にて切断することによりブランク材２１を得る。フープ材２０は、例えば、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５やＪＩＳ規格ＳＰＣＣ等の適宜の金属材とすることができる。このブランク材２１の切断部分の形状は、図４から図６に示すような非直線形状としている。

この後、図１２に示すように、ブランク材２１を円柱形の受け金型３１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、略半円形に湾曲させる。この湾曲の際に、円周方向両端の大凸部２ａ，２ｂ（３ａ，３ｂ）を、外側面より外径側に位置させる。

このように加工して得た二つ割り外輪２（３）に、必要に応じて、少なくとも内側面（ころ４の軌道面となる面）に浸炭、浸炭窒化、焼入れ焼き戻し等の適宜な硬化熱処理を施してから、適宜の表面仕上げ処理を施す。バレル、ショットやＰＴＦＥ、モリブデン、ダイヤモンドライクカーボン等の被膜処理を施してもよい。

ところで、上記パンチ工具３０にて切断するときに、ブランク材２１の切断端の切断方向上流側の角部を丸くだらすことができるので、この切断と同時に上記〔ａ〕に記載した丸い角部２ｍ，２ｎ（３ｍ，３ｎ）を得ることができ、工程数を減らすことができてコスト低減に貢献する。但し、角部２ｍ，２ｎ（３ｍ，３ｎ）を丸くする他の方法としては、プレス金型にて塑性変形させる方法がある。しかも、ブランク材２１の切断端の切断方向下流側を破断させるようにすれば、この切断時に上記〔ｄ〕に記載したような微小な凹凸をも得ることができる。

また、上記曲げ工程において、ブランク材２１の円周方向両端を完全に湾曲させないようにすることで、上記〔ｂ〕に記載したような形状を得ることができる。

さらに、上記パンチ工具３０の刃形状によって、上記〔ｃ〕、〔ｅ〕、〔ｆ〕に記載した形状を得ることができる。

以上説明した製造方法によれば、二つ割り外輪２，３の円周方向両端の形状を簡単かつ高精度に形成できるので、製造歩留まりの向上ならびにコスト低減が図れる。また、フープ材２０の両面が研磨目の無い平滑面であるから、それを湾曲した状態における内側面をころ４が滑らかに転動することになり、振動、騒音の発生を抑制するうえで有利となる。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。

（１）図１３に示すように、二つ割り外輪２，３の円周方向一端側または他端側を軸方向に沿った直線形状にすることができる。

（２）図１４に示すように、二つ割り外輪２，３を帯状に延ばした状態での外形形状を、その長手方向中心Ｏを通って短手方向に延びる線Ｐを対称軸とした線対称な形状、例えば平面視で略台形等にすることができる。この場合、図１５に示すように、二つ一組とする二つ割り外輪２，３の一方と他方は、図１４に示すように帯状に延ばした状態から湾曲する向きを反対向きにして製造する必要がある。

（３）二つ割り外輪２，３の円周方向両端の形状は、凸部と凹部を少なくとも一組有する形状であれば特に限定されない。その一例としては、二つ割り外輪２，３の円周方向両端の形状は、図１６に示すように円周方向一端をＶ字形凸形状とし円周方向他端をＶ字形凹形状にしたものや、図１７に示すように図１６に示したＶ字形凸形状の頂部とＶ字形凹形状の最深部とを軸方向一方に片寄せたものや、図１８に示すように鋸歯状にしたもの等とすることができる。これらいずれの場合にも、互いに反対向きの二つの傾斜部を少なくとも備えている。また、これらいずれの場合にも、上記〔ａ〕，〔ｂ〕に記載した構成を備えるようにしたうえで、上記〔ｃ〕から〔ｆ〕に記載した構成の少なくともいずれか一つを適宜備えるようにしてもよい。

本発明の最良の実施の形態に係る二つ割りころ軸受を示す側面図 図１の二つ割りころ軸受の分解斜視図 本発明の二つ割りころ軸受をコンロッド大端部に使用した場合の正面図 本発明に係る二つ割り外輪を示す斜視図 図４の二つ割り外輪の側面図 図４の二つ割り外輪の円周方向一端を示す平面図 図４の二つ割り外輪の平面展開図 図７の（８）−（８）線断面の矢視図 図４の二つの二つ割り外輪の突合せ部分の詳細説明図 図９の傾斜部にフルクラウニングを施した例を示す図 図４に示す二つ割り外輪の製造方法を示す図 図１１の続きを示す図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す平面展開図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る二つ割り外輪を示す斜視図

符号の説明

１…二つ割りころ軸受、２，３…二つ割り外輪、２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ…大凸部、２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄ…小凸部、２ｅ，２ｆ，３ｅ，３ｆ…凹部、２ｇ，２ｈ，３ｇ，３ｈ…傾斜部、２ｉ，２ｊ，３ｉ，３ｊ…傾斜部、２ｍ，２ｎ，３ｍ，３ｎ…角部、４…ころ、５，６…二つ割り保持器。

Claims (2)

1. ころ軸受に用いる略半円形状の二つ割り外輪であって、
   帯板金属板を略半円形状に湾曲してなり、かつ、
   少なくとも円周方向一端が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部および当該傾斜部と反対向きに傾く傾斜部とを含む凹凸形状をなしているとともに、当該円周方向一端の内側面側の角部が丸い形状をなしており、
   上記凹凸形状として、上記少なくとも円周方向の一端に、円周方向に突出する凸部と後退する凹部とを少なくとも一つずつ軸方向に並んで設け、この凸部の頂部から凹部の最深部に連なる部分を上記一方の傾斜部とし、上記凹部の最深部から上記凸部の反対側の部分を上記他方の傾斜部とし、
   上記二つ割り外輪単体の円弧長さを半円より長くするよう上記凸部を円周方向に張り出させるとともに、この張り出した部分を半円部分の外側面より外径側に配置したことを特徴とする二つ割り外輪。
2. 上記両二つ割り外輪を、請求項１に記載の二つ割り外輪としたことを特徴とする二つ割りころ軸受。

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