JP5358943B2 - 分割ころ軸受 - Google Patents
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- F16C2360/18—Camshafts
Description
図10にその従来技術の内容を示す。従来は図10に示されるように、外輪62ところ64からなる分割ころ軸受60を、止め輪65を外輪62とカムキャップ66及びシリンダーヘッド68の間に挟むことで外輪62の軸方向へのずれや回転を抑止する構成としている。この図10は分割ころ軸受60をカムシャフト70に適用した状態を示す軸平行断面図である。
なお、本発明の出願人による先行技術として、特開2006−329382号公報(特許文献2)には、分割された外輪の外表面にプレス加工により回り止め部を形成し、この回り止め部を軸受ハウジングに係合させる転がり軸受装置が記載されている(特許文献の図2参照)。
ここで、特許文献1に記載の方法は、外輪に形成される突起は外輪の端の突片を折り曲げたものであるため、別部品を使用しないという利点があり、部品点数が増加するという従来技術の問題を解決している。しかし、外輪を軸方向に移動させる力および外輪を回転させる力に対して突起とくぼみの係合で対処する構成のため、突起に応力が集中しやすいので、耐久性の面で問題があると考えられる。
これに対して、特許文献2に記載の方法は、回り止め部が外輪にプレス成形加工されたものであるため、部品点数の増加とならない利点がある。また、回り止め部を特許文献2の図2に記載のように外輪の全周に形成することにより、応力集中を防ぐことができる。但し、回り止めを実現する方式が外輪と軸受ハウジングとの圧接であるため、回り止めの強度には限界があると考えられる。
まず、本発明の第1の発明は、2分割形成された外輪が円筒状の組立状態で、同様に2分割形成された組付体に挟持されて組付けられる分割ころ軸受であって、
前記2分割形成された外輪の少なくとも一方の外輪の外表面には、挟持される組付体の内表面との間で周方向に延設して径方向に対して凹凸嵌合される凸部または凹部が形成されており、
前記凹凸嵌合のための外輪の外表面に形成される凸部または凹部は、その軸方向の嵌合幅及び嵌合高さが周方向で異なって形成されていることを特徴とする。
さらに、外輪の外表面に形成される凸部または凹部は軸方向の嵌合幅および嵌合高さが周方向で異なって形成されている。よって、外輪が組付体に挟持された状態で外輪を回転させる力が加わると、外輪の周方向で外輪に凸部が形成されているときは外輪の凸部が組付体の凹部または組付体の分割面に当接し、外輪の周方向で外輪に凹部が形成されているときは外輪の凹部または外輪の分割面と組付体の凸部が当接する。そのために外輪の回転に対する抗力が生じ、外輪の回転が抑止される。
前記外輪の外表面に周方向に延設して形成される凸部または凹部は、当該外輪の軸方向中央部に形成されていることを特徴とする。
この第2に発明によれば、凸部または凹部は軸方向の中央部に形成されるので、分割ころ軸受の軸方向のバランスがよい。
前記外輪の外表面に周方向に延設して形成される凸部または凹部は、偏芯形状として形成されていることを特徴とする。
この第3の発明によれば、凸部または凹部は偏芯形状であるため、簡易な形状により軸方向の幅および嵌合高さが周方向でなだらかに増加および減少する凸部または凹部を形成することができる。
前記外輪の外表面には周方向に延設して凸部が形成されており、該外輪の凸部が形成された外表面に面直方向で対応する内表面には凸部の高さに対応する深さを有する凹部が延設形成されていることを特徴とする。
この第4の発明によれば、外輪の内表面の凹部の深さと外輪の外表面の凸部の高さが対応しているため、外輪の内表面の凹部と外表面の凸部はプレス成形により一括して成形することができる。よって、外輪の成形が容易であり、分割ころ軸受の製造コストを抑えることができる。
前記2分割形成された外輪を挟持する組付体はカムキャップとシリンダーヘッドの組合わせで構成されていることを特徴とする。
この第5の発明によれば、カムシャフトを軸支する分割ころ軸受において、外輪に形成された凸部又は凹部にカムキャップおよびシリンダーヘッドに形成された凹部または凸部を嵌合させて、外輪をカムキャップとシリンダーヘッドで挟持することにより、外輪の軸方向のずれおよび外輪の回転を抑止することができる。
まず、上述の第1の発明によれば、分割ころ軸受の外輪は、外輪の外表面に形成された凸部または凹部が組付体の内表面に形成された凹部または凸部と径方向に凹凸嵌合して、組付体に挟持されて固定される。よって、外輪の軸方向へのずれが阻止される。
さらに、外輪の外表面に形成される凸部または凹部は軸方向の嵌合幅および嵌合高さが周方向で異なって形成されている。よって、外輪が組付体に挟持された状態で外輪を回転させる力が加わると、外輪の周方向で外輪に凸部が形成されているときは外輪の凸部が組付体の凹部または組付体の分割面に当接し、外輪の周方向で外輪に凹部が形成されているときは外輪の凹部または外輪の分割面と組付体の凸部が当接する。そのために外輪の回転に対する抗力が生じ、外輪の回転が抑止される。
次に上述の第2の発明によれば、凸部または凹部は軸方向の中央部に形成されるので、分割ころ軸受の軸方向のバランスがよい。
次に上述の第3の発明によれば、凸部または凹部は偏芯形状であるため、簡易な形状により軸方向の幅および嵌合高さが周方向でなだらかに増加および減少する凸部または凹部を形成することができる。
次に上述の第4の発明によれば、外輪の内表面の凹部と外表面の凸部はプレス成形により一括して成形することができる。よって、外輪の成形が容易であり、分割ころ軸受の製造コストを抑えることができる。
次に上述の第5の発明によれば、カムシャフトを軸支する分割ころ軸受において、外輪に形成された凸部又は凹部にカムキャップおよびシリンダーヘッドに形成された凹部または凸部を嵌合させて、外輪をカムキャップとシリンダーヘッドで挟持することにより、外輪の軸方向のずれおよび外輪の回転を抑止することができる。
図1に本発明の第一実施例である分割ころ軸受10の外観の正面図を、図2に分割ころ軸受10の外観の側面図を示す。分割ころ軸受10は複数のころ14と、ほぼ半円筒状に2分割された外輪12A,12Bを有し、ころ14が外輪12A、12Bの内表面20,20を軌道面とする分割ころ軸受である。外輪12A、12Bの軸方向の両端の内側にはころ14の脱落を防止する鍔部16が形成されている。そして、図1及び図2に示すとおり、2分割された外輪12A,12Bの双方で外表面18の軸方向の中央部に、外表面18の周方向の全域にわたり、凸部22A,22Bが形成されている。
一方、2分割された下半分の外輪12Bでは、図1および図2に示す最下部で凸部22Bの外表面18からの高さが最小となり、ここを極値位置24として、その左右では凸部22Bの外表面18からの高さが徐々に高くなっている。
凸部22A、22Bを偏芯形状とすることで、簡易な形状により軸方向の幅および嵌合高さが周方向でなだらかに増加および減少する凸部を形成することができる。
外輪12A、12Bの外表面18に形成される凸部22A、22Bと外輪12A,12Bの内表面20に形成される凹部26A,26Bは平行移動した形状に相当するので、凸部22Aと凹部26A,凸部22Bと凹部26Bはプレス成形加工により一括して成形することが可能である。よって、成形が容易であるため、分割ころ軸受10の製造コストを抑えることができる。
外輪12A、12Bの凸部22A、22Bは軸方向の中央部に形成されているので、組付け時および使用時のバランスがよい。
また、周方向で外輪12A,12Bに対して回転させる力が加わると、外輪12A,12Bに形成された凸部22A,22Bの極値位置24、24を挟む周方向のいずれかの側において、外輪12A、12Bに形成された凸部22A,22Bがカムキャップ32およびシリンダーヘッド34に形成された対応する凹部33および凹部35よりもより浅い凹部に当たるため、回転に対する抗力を生じ、外輪12A,12Bの回転が抑止される。
また、回転移動量が大きくなると、外輪12A,12Bの凸部22A,22Bはカムキャップ32の凹部33およびシリンダーヘッド34の凹部35のより浅い部分と対応するため凹凸の重なりがより大きくなり、回転に対する抗力が大きくなる。よって、分割ころ軸受10は外輪12A,12Bの回転に対して、高い固定強度を発揮することができる。
分割ころ軸受40は複数のころ44と、ほぼ半円筒状に2分割された外輪42A,42Bを有し、ころ44が外輪42A,42Bの内表面47,47を軌道面とする分割ころ軸受である。そして、図5及び図6に示すとおり、2分割された外輪42A,42Bの双方で外表面48の軸方向の中央部に、外表面46の全域にわたり、凹部48A,48Bが形成されている。
一方、2分割された下半分の外輪42Bでは、図5および図6に示す最下部で凹部48Bの外表面46からの深さが最小となり、ここを極値位置50として、その左右では凹部48Bの外表面46からの深さが徐々に深くなっている。
凹部48A,48Bを偏芯形状とすることで、簡易な形状により軸方向の幅および嵌合深さが周方向でなだらかに増加および減少する凹部を形成することができる。
第二実施例では外輪42A,42Bに高強度鋼を使用しており、外輪42A,42Bの剛性が高いので、外輪42A,42Bの周方向に凹部48A,48Bを形成する構造とすることが許容される。
外輪42A、42Bの凹部48A、48Bは軸方向の中央部に形成されているので、組付け時および使用時のバランスがよい。
また、周方向で外輪42A、42Bに対して回転させる力が加わると、外輪42A,42Bに形成された凹部48A,48Bの極値位置50、50を挟む周方向のいずれかの側において、外輪42A、42Bに形成された凹部48A,48Bがカムキャップ54およびシリンダーヘッド56に形成された対応する凸部55および凸部57よりもより高い凸部に当たるため回転に対する抗力を生じ、外輪42A,42Bの回転が抑止される。
また、回転移動量が大きくなると、外輪42A,42Bの凹部48A,48Bはカムキャップ54の凸部55およびシリンダーヘッド56の凸部57のより高い部分と対応するため凹凸の重なりがより大きくなり、回転に対する抗力が大きくなる。よって、分割ころ軸受40は外輪42A,42Bの回転に対して、高い固定強度を発揮することができる。
ところで、上述の各実施例では、外輪の外表面に形成された凸部または凹部は高さと同時に幅も変化しているので、幅の広い凸部または幅の狭い凹部がカムキャップやシリンダーヘッドに形成された幅の狭い凹部または幅の広い凸部に当接することによっても、外輪の回転に対する抗力が生じている。
すなわち、外輪とカムキャップおよびシリンダーヘッドの凸部と凹部を嵌合させたとき、外輪の回転に対して、高さ方向または幅方向の少なくとも一方で凸部と凹部が当接する構造とすれば、外輪の回転を抑止することができる。
外輪42を回転させようとすると、凹部48の幅が狭い部分に凸部55、凸部57の幅の広い部分が当接して、外輪42の回転に対する抗力が生じる。
第三実施例は、第二実施例に比べて凹部48の最深部が浅いため外輪42の剛性を確保しやすいという利点がある。
また、上述の各実施例では、2分割した双方の外輪の全周に凸部あるいは凹部を設ける構成としたが、いずれか一方のみに凸部あるいは凹部を設ける構成としても良く、凸部または凹部が外輪の全周に形成されていなくても良い。
一方の外輪の周方向で外輪に凸部が形成されているときは外輪の凸部が組付体の凹部または組付体の分割面に当接し、一方の外輪の周方向で外輪に凹部が形成されているときは外輪の凹部または外輪の分割面が組付体の凸部が当接する。そのために外輪の回転に対する抗力が生じ、外輪の回転が抑止される。
例えば、上半分の外輪にのみ凸部を設ける構成とした場合は、上半分の外輪の凸部の側端面が、下半分の凹凸のない外輪に対応する組付体の分割面に当接し、外輪の回転に対する抗力が生じて、双方の外輪の回転が抑止される。この場合は、上半分の外輪の凸部は凸部の幅または高さが増加から減少あるいは減少から増加へと変化する極値位置を有する必要もない。
また、実施例では内輪を有さずカムシャフトを軌道面とする例を示したが、本発明は内輪を有する分割ころ軸受にも適用できる。また、本発明は保持器を有する分割ころ軸受にも適用できる。
その他、本発明はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
12A,12B 外輪
14 ころ
16 鍔部
18 外表面
20 内表面
22A,22B 凸部
24 極値位置
26 凹部
30 カムシャフト
32 カムキャップ
33 凹部
34 シリンダーヘッド
35 凹部
36 回転抑止域
40、40A 分割ころ軸受
42A、42B 外輪
44 ころ
46 外表面
47 内表面
48、48A,48B 凹部
50 極値位置
52 カムシャフト
54 カムキャップ
55 凸部
56 シリンダーヘッド
57 凸部
58 回転抑止域
Claims (5)
- 2分割形成された外輪が円筒状の組立状態で、同様に2分割形成された組付体に挟持されて組付けられる分割ころ軸受であって、
前記2分割形成された外輪の少なくとも一方の外輪の外表面には、外輪の軸方向へのずれが阻止されるように、挟持される組付体の内表面との間で周方向に延設して径方向に対して凹凸嵌合される凸部または凹部が形成されており、
前記凹凸嵌合のための外輪の外表面に形成される凸部または凹部は、外輪の回転に対する抗力が生じるように、その軸方向の嵌合幅及び嵌合高さの少なくともいずれか一方が周方向で異なって形成されていることを特徴とする分割ころ軸受。 - 請求項1に記載の分割ころ軸受であって、
前記外輪の外表面に周方向に延設して形成される凸部または凹部は、当該外輪の軸方向中央部に形成されていることを特徴とする分割ころ軸受。 - 請求項1又は請求項2に記載の分割ころ軸受であって、
前記外輪の外表面に周方向に延設して形成される凸部または凹部は、凸部の軸方向の頂上部が形成する円の中心又は凹部の軸方向の最深部が形成する円の中心が、分割ころ軸受の軸心から偏芯した形状として形成されていることを特徴とする分割ころ軸受。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の分割ころ軸受であって、
前記外輪の外表面には周方向に延設して凸部が形成されており、該外輪の凸部が形成された外表面に面直方向で対応する内表面には凸部の高さに対応する深さを有する凹部が延設形成されていることを特徴とする分割ころ軸受。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の分割ころ軸受であって、
前記2分割形成された外輪を挟持する組付体はカムキャップとシリンダーヘッドの組合わせで構成されていることを特徴とする分割ころ軸受。
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