JP5356902B2 - Split raceway and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸受の分割軌道輪、その分割軌道輪を用いた分割型軸受、その分割型軸受を用いた分割型軸受装置及び分割軌道輪の製造方法に関し、例えばエンジンのクランクシャフト等を支持するニードル軸受等に適用される。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bearing bearing ring, a split bearing using the split bearing ring, a split bearing device using the split bearing, and a method of manufacturing the split bearing ring, for example, supporting a crankshaft of an engine or the like. Applicable to needle bearings and the like.
ニードル軸受は軸受投影面積が小さい割には高負荷容量及び高剛性であり、滑り軸受に比べて低フリクションであるとともに少量の潤滑油でも機能する特性がある。この点に着目して、クランクシャフト等のジャーナル軸受としてニードル軸受を使用する提案が早くから行われている(特許文献1参照)。この場合のニードル軸受は、径方向に突き出したクランクアーム等があっても容易に組み付けることができるように分割型ニードル軸受が用いられる。 Needle bearings have a high load capacity and high rigidity for a small bearing projection area, and have a characteristic that they have a low friction and function with a small amount of lubricating oil as compared with a sliding bearing. Focusing on this point, proposals for using a needle bearing as a journal bearing such as a crankshaft have been made early (see Patent Document 1). In this case, a split-type needle bearing is used so that the needle bearing can be easily assembled even if there is a crank arm or the like protruding in the radial direction.
カムシャフトやバランスシャフトにおいても、そのジャーナル軸受としてニードル軸受を用いることができ、この場合もカムシャフトにおいてはジャーナルの両端にカム、バランスシャフトにおいてはジャーナルの両端にバランスウエイトがあるため、組付けの容易性から分割型ニードル軸受が使用される。 In the camshaft and balance shaft, a needle bearing can be used as the journal bearing. In this case, the camshaft has cams at both ends of the journal and the balance shaft has balance weights at both ends of the journal. A split needle bearing is used for ease.
前記分割型ニードル軸受の軌道輪半体相互の径方向及び軸方向へのずれ動きを防止するために、分割面は径方向及び軸方向のいずれの方向に見た場合も屈曲面となるように形成される(特許文献1の図4参照)。 In order to prevent the split needle bearings from moving in the radial direction and the axial direction between the race ring halves, the split surface is a curved surface when viewed in either the radial direction or the axial direction. It forms (refer FIG. 4 of patent document 1).
一方、前記のような分割面を加工する場合の加工効率、加工コスト等を考慮して、予め円筒状軌道輪素材の中心対称の位置に分割起点となるノッチを形成しておき、そのノッチ部分に外径方向から打撃を加えて分割する、いわゆる自然割りによる製作方法も知られている(特許文献2参照)。 On the other hand, in consideration of processing efficiency, processing cost, etc. when processing the split surface as described above, a notch serving as a split starting point is formed in advance at a centrally symmetric position of the cylindrical raceway ring material, and the notch portion There is also known a manufacturing method by so-called natural splitting, in which a striking is applied from the outer diameter direction to divide the material (see Patent Document 2).
さらに、前記ノッチに連続して外径面に軸方向のV形溝を曲線状に形成しておくことにより、分割面が軸方向に曲面となるように自然割りする方法も知られている(特許文献3参照)。 Furthermore, there is also known a method of naturally dividing the divided surface into a curved surface in the axial direction by forming an axial V-shaped groove in a curved shape on the outer diameter surface continuously with the notch ( (See Patent Document 3).
前記の自然割りによる分割方法は、簡便で生産効率も高く、低コストであるが、前記特許文献2及び3のいずれの場合も、径方向に見た場合に各分割面が同一面上にあるため、軌道輪半体相互に径方向の偶力が作用した場合に径方向へずれ動くことがある。そのようなずれ動きが発生すると分割面間に段差が生じ、振動・騒音発生の原因となる問題がある。 The split method by natural split is simple, high in production efficiency, and low in cost. However, in both cases of Patent Documents 2 and 3, the split surfaces are on the same plane when viewed in the radial direction. Therefore, when a radial couple acts on the raceway halves, they may shift in the radial direction. When such a displacement movement occurs, a step is generated between the divided surfaces, which causes a problem of causing vibration and noise.
前記の問題は、特許文献1に開示されているように、分割面を径方向に見た場合に同一面内に存在することがないように屈曲面に形成することにより防ぐことができる。しかし、その場合は自然割りによる分割方法を用いることができず、旋削加工等の機械加工が必要となり、生産効率、生産コスト等に及ぼす影響が大きい問題がある。 The above-mentioned problem can be prevented by forming on the bent surface so that it does not exist in the same plane when the dividing surface is viewed in the radial direction, as disclosed in Patent Document 1. However, in this case, the split method using natural splitting cannot be used, and machining such as turning is required, which has a large effect on production efficiency and production cost.
そこで、この発明は、自然割りによって分割する利点を活かす一方、径方向へのずれ動きを防止できる分割軌道輪、その分割軌道輪を用いた分割型軸受、その分割型軸受を用いた軸受装置及び分割軌道輪の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention makes use of the advantage of splitting by natural splitting, while being able to prevent radial displacement, a split bearing using the split bearing ring, a bearing device using the split bearing, and It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a split race ring.
前記の課題を解決するために、分割軌道輪に係る発明は、円筒形の軌道輪素材を2個所の分割面で軸方向に分割することにより2つの軌道輪半体を形成し、前記軌道輪半体を前記分割面で円筒形に組み合わせてなる分割軌道輪において、前記軌道輪素材の径方向断面内において前記分割面の内径側端点を通る分割基準線に対し前記各分割面が所定の傾斜角を有する構成としたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention relating to the split raceway forms two raceway half halves by dividing a cylindrical raceway ring material axially at two split surfaces, and the raceway ring In a split race ring formed by combining half halves into a cylindrical shape at the split plane, each split plane has a predetermined inclination with respect to a split reference line passing through an inner diameter side end point of the split plane in a radial section of the race ring material. It has a configuration with corners.
前記構成の分割軌道輪は、2個所の分割面が分割基準線に対してそれぞれ傾斜しているので、分割基準線の方向に偶力が作用しても各軌道輪半体は両方の分割面において相互に係合しているため、軌道輪半体相互のずれ動きが防止される。 In the split raceway having the above-described configuration, the two split surfaces are inclined with respect to the split reference line, so that even if a couple acts in the direction of the split reference line, each of the race ring halves has both split planes. Since the two are engaged with each other, the shift movement of the raceway half halves is prevented.
前記の傾斜角は、分割基準線に対し、位相的に進んでいる場合(即ち、進み傾斜角を有する場合)、遅れている場合(即ち、遅れ傾斜角を有する場合)のいずれでもよいが、いずれか一方が進み傾斜角、他方が遅れ傾斜角である場合がさらに有効である。 The inclination angle may be any of a case where the phase is advanced in phase with respect to the division reference line (that is, a case where the inclination angle is advanced), and a case where the inclination angle is delayed (ie, where the inclination angle is delayed). It is more effective when either one has the leading tilt angle and the other has the delayed tilt angle.
前記の分割軌道輪は、一般的に分割型軸受の軌道輪として使用することができ、例えばクランクシャフト等の軸受装置に用いることができる。 The above-described divided raceway can be generally used as a raceway for a split bearing, and can be used for a bearing device such as a crankshaft, for example.
前記の分割軌道輪の製造方法は、分割起点となるV形溝を内径面に形成する工程、分割個所の1個所ずつに個別に自然割りを加える工程を実施することに特徴がある。 The above-described method of manufacturing a split race ring is characterized in that a step of forming a V-shaped groove serving as a split starting point on the inner diameter surface and a step of adding a natural split to each of the split points are performed.
具体的には、円筒形軌道輪素材の内径面の2個所に軸方向の両端間に達する第1と第2のV形溝を予め形成し、前記第1V形溝と第2V形溝からそれぞれ一定の周回方向に所定角度ずれた位置の外径面上に第1打撃位置及び第2打撃位置を設定し、前記第1V形溝及び第1打撃位置を含む軌道輪素材の一部を固定台上に露出させて当該軌道輪素材を固定し、前記第1打撃位置の外径線上に配置した打撃冶具により当該第1打撃位置に打撃を加え、その第1打撃位置と第1V形溝間にわたる第1分割面を形成し、その後、前記円筒形軌道輪素材の固定姿勢を変え、前記第2V形溝及び第2打撃位置を含む軌道輪素材の一部を固定台上に露出させて固定し、前記第2打撃位置の外径線上に配置した打撃冶具により当該第2打撃位置に打撃を加え、その第2打撃位置と第2V形溝間にわたる第2分割面を形成するようにしたものである。 Specifically, first and second V-shaped grooves reaching both ends in the axial direction are formed in advance at two locations on the inner diameter surface of the cylindrical raceway ring material, and the first V-shaped groove and the second V-shaped groove are respectively formed. A first striking position and a second striking position are set on the outer diameter surface at a position deviated by a predetermined angle in a constant circumferential direction, and a part of the raceway ring material including the first V-shaped groove and the first striking position is fixed on a fixed base. The bearing ring material is exposed and fixed, and a striking jig disposed on the outer diameter line of the first striking position applies a striking to the first striking position, and spans between the first striking position and the first V-shaped groove. A first split surface is formed, and then the fixing posture of the cylindrical raceway ring material is changed, and a part of the raceway ring material including the second V-shaped groove and the second striking position is exposed and fixed. , Hitting the second hitting position by a hitting jig arranged on the outer diameter line of the second hitting position, Second hitting position of the is obtained so as to form a second divided surface over between the 2V type groove.
前記軌道輪素材の径方向断面において、前記第1及び第2V形溝の溝底上の点を通る径方向の線を分割基準線として、前記第1及び第2分割面を同一周回方向に見た場合の分割基準線に対する傾斜角が両方とも進み傾斜角若しくは遅れ傾斜角、又はいずれか一方が進み傾斜角、他方が遅れ傾斜角であるように選定することができる。いずれか一方が進み傾斜角、他方が遅れ傾斜角である場合の方が、両方とも進み傾斜角若しくは遅れ傾斜角である場合よりもさらに有効である。 In the radial cross section of the bearing ring material, the first and second divided surfaces are viewed in the same circumferential direction, with the radial line passing through the points on the groove bottoms of the first and second V-shaped grooves as a division reference line. In this case, both of the inclination angles with respect to the division reference line can be selected so that both are the advance inclination angle or the delay inclination angle, or either one is the advance inclination angle and the other is the delay inclination angle. The case where either one is the leading inclination angle and the other is the delaying inclination angle is more effective than the case where both are the leading inclination angle or the delaying inclination angle.
以上のように、この発明に係る分割軌道輪は、2個所の分割面がそれぞれ分割基準線に対して傾斜している結果、各分割面は径方向に見た場合の同一面内に存在しない。このため、軌道輪半体相互の径方向へのずれ動きを防止することができる。 As described above, in the split raceway according to the present invention, as a result of the two split surfaces being inclined with respect to the split reference line, the split surfaces do not exist in the same plane when viewed in the radial direction. . For this reason, the shift | offset | difference movement to the radial direction of a raceway half body can be prevented.
また、前記分割面を軸方向に曲面となるように形成することにより、軸方向へのずれ動きも防止することができる。 Further, by forming the dividing surface so as to be a curved surface in the axial direction, it is possible to prevent a shift movement in the axial direction.
さらに、この発明に係る分割軌道輪の製造方法は、2個所の分割面が分割基準線に対してそれぞれ所定の傾斜角を有する分割軌道輪を自然割りにより製作することがきる。 Furthermore, according to the method for manufacturing a split race ring according to the present invention, split race rings having two predetermined split angles with respect to a split reference line can be manufactured by natural splitting.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1及び図2に示した第1実施形態の分割軌道輪11は、円筒形の軌道輪素材をいわゆる自然割りにより軸方向に分割して形成した2つの軌道輪半体、即ち第1軌道輪半体13a、第2軌道輪半体13bを2か所の分割面、即ち第1分割面12a及び第2分割面12bにおいて円筒形に組み合わせたものである。前記の軌道輪素材の材質は金属である。
[First embodiment]
The
前記の組み合わせ状態において、分割軌道輪11の内径面の対向位置に内径方向に開放された第1V形溝14a及び第2V形溝14bが形成される。この分割軌道輪11をその端面(一般的には、径方向断面)で見た場合、前記の分割面12a、12bが線として現れ、各V形溝14a、14bの溝底が点として現れる。線として現れた分割面12a、12bの第1内径側端点15a及び第2内径側端点15bは、V形溝14a、14bの溝底の点に一致する点であり、それぞれ自然割りの際の割れ起点となる。この発明においては、これらの内径側端点15a、15bを通る線を分割基準線16と称する。
In the combined state, the first V-
前記V形溝14a、14bの溝幅W(図1(b)参照)は、0.05mm〜0.8mmに選定される。0.05mmより小さいと分割の起点とならない場合があり、また、0.8mmより大きいと、転動体がこの溝に落ち込み、音響や振動の発生原因となるおそれがあるからである。また、各V形溝14a、14bの開き角度θは、30°〜120°に選定される。30°より小さいと溝加工が困難となり、また120°より大きいと分割の起点とならない場合があるからである。両方のV形溝14a、14bは、略180°の位置に設けられる。
The groove width W (see FIG. 1B) of the V-
前記第1V形溝14aは、図2(a)に示したように、分割軌道輪11の両端間にわたり曲線状となるように形成される。図示を省略しているが第2V形溝14bも同様である。曲線の形状としては、同図に示したように、分割軌道輪11の軸方向両端間の中間部分で一つの頂部を有する緩やかな円弧状に形成されたもののほか、くの字形、S字状等の曲線であってもよい。各分割面12a、12bは軸方向には、これらの曲線を含む曲面に形成される。
As shown in FIG. 2A, the first V-shaped
前記の分割基準線16から軌道輪11を一定の周回方向(図示の場合、時計回り方向)A(図1(a)参照)に見た場合、第1分割面12aは分割基準線16に対し一定の傾斜角αだけ位相の進んだ位置にある。このような位置関係を、ここでは「進み傾斜角」と称し、+αの記号で表す。他方の第2分割面12bは分割基準線16に対し一定の傾斜角αだけ位相の遅れた位置にあり、この場合は「遅れ傾斜角」と称し、−αの記号で表す。
When the bearing
前記進み傾斜角+αと遅れ傾斜角−αの絶対値は、必ずしも同一である必要はなく、差があっても差し支えない。その大きさαは、5°〜40°に設定される。5°より小さいと、軌道輪半体13a、13bのずれ動きを確実に防ぐことができず、また40°より大きいと、自然割りにより所定の傾斜角をもった分割ができない場合があることによる。
The absolute values of the advance inclination angle + α and the delay inclination angle −α are not necessarily the same, and may be different. The magnitude α is set to 5 ° to 40 °. If the angle is less than 5 °, the sliding movement of the
分割面12a、12bが前記のような進み傾斜角+αと遅れ傾斜角−αを持つことにより、一対の軌道輪半体13a、13bに分割基準線16の方向の偶力が作用しても、両方の分割面12a、12bにおける各対向面が相互に係合するため、径方向へのずれ動きが防止される。
Even if a couple in the direction of the
軸方向の偶力が作用した場合は、各分割面12a、12bがV形溝14a、14bを含む曲面で形成されていることにより、各軌道輪半体13a、13bの軸方向へのずれ動きが防止される。
When an axial couple acts, the split surfaces 12a and 12b are formed with curved surfaces including the V-shaped
軸方向の偶力が作用した場合は、各分割面12a、12bがV形溝14a、14bを含む曲面で形成されていることにより、各軌道輪半体13a、13bの軸方向へのずれ動きが防止される。
When an axial couple acts, the split surfaces 12a and 12b are formed with curved surfaces including the V-shaped
なお、両方の傾斜角+α、−αの絶対値の大きさは、同一である必要はなく、異なった大きさであっても差し支えない。この点は以下に述べる変形例の場合(図3(a)、(b))の場合も同様である。 It should be noted that the magnitudes of the absolute values of both inclination angles + α and −α need not be the same, and may be different. This is the same in the case of the modification described below (FIGS. 3A and 3B).
図3(a)に示したもの変形例の一つであり、分割面12a、12bの両方とも遅れ傾斜角−αを持つように設定したものである。この場合も分割基準線16の方向の偶力に対する各軌道輪半体13a、13bのずれ動きを防止することができる。
This is one of the modifications shown in FIG. 3A, in which both the dividing surfaces 12a and 12b are set to have a delayed inclination angle −α. In this case as well, it is possible to prevent the movement of each of the
図3(b)は他の変形例であり、この場合は各分割面12a、12bは共に進み傾斜角+αを有する。この場合も前記と同様にずれ動きを防止することができる。
FIG. 3B shows another modification. In this case, each of the divided
[第2実施形態]
次に、図4に基づいて第2実施形態を説明する。図4においては、分割型ニードル軸受22をクランクシャフト23の軸受装置として使用した例を示している。ニードル軸受22の外輪21は第1実施形態において説明した分割軌道輪を使用する。ニードル軸受22は、左右のクランクアーム27、27の間のジャーナル部24に取付けられ、ケーシング31に固定される。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described based on FIG. FIG. 4 shows an example in which the
図中、25は針状ころ、26はその保持器、28はカウンタウエイト、29はクランクピン、32はコンロッド軸受である。 In the figure, 25 is a needle roller, 26 is its retainer, 28 is a counterweight, 29 is a crankpin, and 32 is a connecting rod bearing.
前記のジャーナル24の部分に分割型ニードル軸受22を組み込む際は、外輪21及び保持器25が分割されているので、両側にクランクアーム27等があっても容易に組み込むことができる。
When the
なお、前記のような分割型ニードル軸受22は、カムシャフト、バランスシャフト等の軸受装置においても同様に使用することができる。さらに、第1実施形態に係る分割軌道輪は、ニードル軸受に限らず、一般の軸受けの軌道輪として使用することができる。
The
[第3実施形態]
次に、第3実施形態として、第1実施形態に係る分割軌道輪の製造方法を図5から図10に基づいて説明する。図5から図9は、先に第1実施形態として示したように、第1分割面12aが進み傾斜角+α、第2分割面12bが遅れ傾斜角−αをもった分割軌道輪11(図1(a)参照)の製造方法について示している。図10は、第1分割面12a、第2分割面12bが共に進み傾斜角+αをもった分割軌道輪11(図3(b)参照)の製造方法を示している。
[Third embodiment]
Next, as a third embodiment, a method for manufacturing a split race ring according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 9, as shown in the first embodiment, the divided raceway ring 11 (FIG. 5) in which the first divided
まず、図5(a)に示したように、円筒状の軌道輪素材36の内径面の対向2か所に、自然割りの起点となる第1V形溝14a、第2V形溝14bを予め形成する。各V形溝14a、14bは、その全長にわたり緩やかに湾曲した円弧状の曲線からなる(図6参照)。
First, as shown in FIG. 5A, the first V-shaped
前記軌道輪素材36の径方向断面に現れる両方のV形溝14a、14bの溝底に第1内径側端点15a、第2内径側端点15bを定め、これらを結ぶ線、即ち分割基準線16を引く。図示のように、内径側端点15a、15bが中心対称の位置にあるときは、分割基準線16は中心点Oを通過するが、内径側端点15a、15bが中心対称の位置にないときは中心点Oを通過しない。
A first inner diameter
前記第1内径側端点15aから進み傾斜角+αをもって引いた第1角度補助線20aと外径面との交点を第1打撃位置17aと定め、その打撃位置17aと中心点Oを結ぶ線を第1打撃基準線18aと称する。同様に、第2内径側端点15bから遅れ傾斜角−αをもって引いた第2角度補助線20bと外径面との交点を第2打撃位置17bと定め、その打撃位置17bと中心点Oを結ぶ線を第2打撃基準線18bと称する。
The intersection of the first angle
前記軌道輪素材36の第1V形溝15a及び第1打撃位置17aを含む部分を固定台19上に露出させ、第1打撃基準線18aが垂直方向となるように固定台19に固定する(図5(a)参照)。固定台19は、軸方向に2分割された分割固定台19a、19bからなり(図5(b)参照)、第1V形溝15a及び第1打撃位置17aを含む部分を残し、軌道輪素材36の大半の部分を軸方向から挟着固定しその内外径を拘束する。
A portion of the
前記の固定状態において、第1打撃基準線18a上に設置した打撃治具33は、プレス機等に取付けられたものであり、下端に軌道輪素材36の略全長にわたる長さの直線状の先鋭部34を有する。その先鋭部34を前記の打撃位置17aに対向させて、打撃基準線18aに沿った垂直下向きの打撃を加え(図7の白抜き矢印参照)、自然割りを行う。
In the fixed state, the striking
前記の自然割りにより、打撃位置17aからV形溝14aの内径側端点15aに至る第1分割面12aが径方向及び軸方向に形成される。この分割面12aは軌道輪素材36の径方向断面で見た場合、分割基準線16に対し進み傾斜角+αを有する。分割面12aが、打撃の方向、即ち、打撃基準線18aの方向ではなく、傾斜角αをもった方向に形成されるのは、V形溝14aの溝底に衝撃荷重が集中して割れの起点となり、打撃位置17aに向かって割れが発生するためである。
By the natural splitting, the first divided
このようにして第1分割面12aを形成したのち、分割固定台19a、19bの拘束を緩めて軌道輪素材36を前記の周回方向Aの方向に約180度回転させ、図8に示したように、第2打撃線18bを垂直に保ち、第2打撃位置17bを部分的に露出させ、残りの大半を再び固定台19に固定する。
After forming the first divided
前記の固定状態において、打撃冶具33により打撃基準線18bに沿った垂直下向きの打撃を加え(図9の白抜き矢印参照)、自然割りを行う。その自然割りにより、前記の場合と同様に、打撃位置17bからV形溝14bの内径側端点15b至る第2分割面12bが形成される。この分割面12bは分割基準線16から遅れ傾斜角−αを有する。
In the fixed state, a vertical downward striking along the
このようにして、進み傾斜角+αをもった第1分割面12aと、遅れ傾斜角−αをもった第2分割面12bを有する分割軌道輪が得られる(図9参照)。
In this way, a divided raceway having a first divided
また、第1分割面12aと第2分割面12bがともに進み傾斜角+αをもった前記の分割軌道輪(図3(b)参照)を製作する場合は、第1分割面12aを前記の場合と同様に形成したのち、図10に示したように、第2内径側端点15bから進み傾斜角+αをもって引いた第2角度補助線20bと外径面との交点を第2打撃位置17bと定める。その打撃位置17bと中心点Oを結ぶ第2打撃基準線18bが垂直位置にあるように設定して固定台19に前記と同様の要領で固定する。
Further, when the divided raceway ring (see FIG. 3 (b)) having both the first divided
前記状態で自然割りを行うと(図10の白抜き矢印参照)、分割基準線16に対し進み傾斜角+αをもった第2分割面12bが形成される。その結果、第1及び第2分割面12a、12bがともに進み傾斜角+αをもった分割軌道輪が得られる。
When natural splitting is performed in the above state (see the white arrow in FIG. 10), a second divided
なお、両方の分割面12a、12bがともに遅れ傾斜−αをもった分割軌道輪(図3(a)参照)も同様に製作することができる。
Note that a split raceway ring (see FIG. 3A) in which both split
11 分割軌道輪
12a 第1分割面
12b 第2分割面
13a 第1軌道輪半体
13b 第2軌道輪半体
14a 第1V形溝
14b 第2V形溝
15a 第1内径側端点
15b 第2内径側端点
16 分割基準線
17a 第1打撃位置
17b 第2打撃位置
18a 第1打撃基準線
18b 第2打撃基準線
19 固定台
19a、19b 分割固定台
20a 第1角度補助線
20b 第2角度補助線
21 外輪
22 分割型ニードル軸受
23 クランクシャフト
24 ジャーナル部
25 針状ころ
26 保持器
27 クランクアーム
28 カウンタウエイト
29 クランクピン
31 ケーシング
32 コンロッド軸受
33 打撃冶具
34 先鋭部
36 軌道輪素材
11
15a First inner diameter
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