JP5371689B2 - 外輪の製造方法、外輪の製造装置、分割外輪部材、ころ軸受、および回転軸の支持構造 - Google Patents

Description

この発明は、外輪の製造方法、外輪の製造装置、分割外輪部材、およびころ軸受に関するものであり、特に、自然割りにより分割される分割外輪部材を含む外輪の製造方法、このような外輪の製造装置、自然割りにより分割される分割外輪部材、このような分割外輪部材を含むころ軸受、およびこのようなころ軸受を含む回転軸の支持構造に関するものである。

カムシャフトやクランクシャフトを支持する軸受としては、軸受投影面積が小さいにもかかわらず高荷重の負荷を受けることができ、且つ、高剛性である針状ころ軸受が適用される場合がある。ここで、針状ころ軸受に備えられる外輪には、環状の外輪部材を二つ割りにした略半円筒形状の分割外輪部材を組み合わせて形成される外輪が適用されるものがある。

このような針状ころ軸受は、シャフトの外径側から一対の二つ割りの分割外輪部材をそれぞれ組み込み、それぞれの分割外輪部材の周方向の端部同士を突合させて、一つの環状の外輪を形成することができる。このような構成の針状ころ軸受は、シャフトに対する外輪の組み込み性を向上させることができる。

このような分割型の外輪を備えるころ軸受が、特公昭６３−２９１２９号公報（特許文献１）、および特許第３０４６６４５号（特許文献２）に開示されている。

特許文献１および特許文献２によると、円筒状の軌道輪を分割する際に、予め、くの字状または円弧状に延在するＶ字状断面の溝を軌道輪の周方向２箇所に打刻形成し、外径側から押圧して分割することとしている。

特公昭６３−２９１２９号公報 特許第３０４６６４５号

外輪については、一対の分割外輪部材の周方向の端部同士をそれぞれ突合させて組み合わせる必要がある。この場合、周方向の端部の分割面において不連続な面があると、組み合わせた際に、軸方向にずれが生じる場合がある。また、分割外輪部材の分割面は破断面となるが、破断の距離が長くなれば、不連続な破断面が生じやすい。ここでいう不連続な破断面とは、破断時に形成される破断面の凹凸の差、すなわち、凹部での凹み量と凸部における突出量の差が大きいことをいう。

破断面が不連続になると、組み立て時において分割外輪部材同士が軸方向にずれた場合、破断面の凸部同士が乗り上げてしまう。そうすると、分割外輪部材の組み合わせにおけるずれや分割外輪部材間に生じるすき間の量が大きくなる。その結果、軸受稼動時における音響値が大きくなってしまうという問題が生ずる。上記した特許文献１および特許文献２に開示された技術では、上記した問題に対応することができない場合がある。

この発明の目的は、分割時において分割面が不連続となるおそれを低減することができる外輪の製造方法を提供することである。

この発明の他の目的は、分割時において分割面が不連続となるおそれを低減することができる外輪の製造装置を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる分割外輪部材を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、稼動時における騒音の低減を図ることができるころ軸受を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、軸受稼動時における騒音の低減を図ることができる回転軸の支持構造を提供することである。

この発明に係る外輪の製造方法は、回転中心軸に沿う方向に分割された複数の分割外輪部材を組み合わせて形成される外輪の製造方法であって、円筒状の外輪部材を準備する工程と、外輪部材の内径面側に、内径面から外径側に凹んだ形状であって、外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝を形成する割り溝形成工程と、外輪部材の外径面に押圧冶具を押し当てる押圧冶具押し当て工程と、押圧冶具押し当て工程により押し当てた押圧冶具を内径側に押し進めて、外輪部材を割る割り工程とを含む。ここで、押圧冶具押し当て工程は、外輪部材の両端面において、割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、凹み点および押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θ_１が、第一の線を基準として±４５°以下の領域であって、且つ、内径面側に設けられた凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具を押し当てる工程である。

このように構成することにより、分割時における破断の方向を圧力が加わる方向と同じにすることができる。また、破断時における破断の距離を短くすることができる。したがって、外輪の製造時において、分割面が不連続となるおそれを低減することができる。

好ましくは、割り溝形成工程は、割り溝を、外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような円弧状に形成する工程を含む。

また、割り溝形成工程は、割り溝を、外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような略くの字状に形成する工程を含むよう構成してもよい。

このように構成することにより、割り溝が形成された領域上をころが転動する際に、ころを円滑に転動させることができ、ころの転動時における騒音を低減することができる。

さらに好ましくは、割り溝形成工程は、割り溝を、外輪部材を両端面側から見た場合に、Ｖ字状に形成する工程を含む。

このように構成することにより、Ｖ字状の溝の最も凹んだ点を起点として、外輪部材を割り溝に沿って破断させることが容易となる。

さらに好ましくは、押圧冶具押し当て工程は、凹み点の周方向の位置を検知する位置検知工程を含む。

このように構成することにより、凹み点の位置を外部から明確にして、上記した領域に押圧冶具を押し当てることが容易になる。

さらに好ましくは、割り工程は、外輪部材の内径側に、外輪部材の変形を防止する内径拘束冶具を配置させる工程を含む。

このように構成することにより、外輪部材の外径面から内径側へ向かって押圧する際に、外輪部材の変形を防止することができる。

好ましくは、割り工程は、外輪部材の分割部の硬度を高める硬度上昇工程の後に行なう。

このように構成することにより、外輪部材の分割部の分割する際に、いわゆる脆性破壊を促進して、破断面が不連続となるおそれをさらに低減することができる。

さらに好ましい一実施形態として、割り工程は、外輪部材を割る際の外輪部材の温度を−８０〜−１００℃として外輪部材を割る工程である。

このように構成することにより、低温脆性を利用することができる。

この発明の他の局面において、外輪の製造装置は、円筒状の外輪部材の内径面側に、内径面から外径側に凹んだ形状であって、外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝が予め設けられた外輪部材を、回転中心軸に沿う方向に分割した分割外輪部材を組み合わせて形成される外輪の製造装置である。ここで、外輪の製造装置は、棒状であって、外輪部材の内径側に配置され、外輪部材の内径側を拘束する内径拘束冶具と、内径拘束冶具に拘束された外輪部材の外径面に軸方向に亘って当接可能であり、外輪部材の内径側に押し進めることが可能な押圧冶具と、外輪部材の両端面において、割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、凹み点および押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θが、第一の線を基準として±４５°以下の領域であって、且つ、内径面側に設けられた凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具を押し当てるよう調整する調整手段とを備える。

このように構成することにより、内径拘束冶具により外輪部材の変形を防止しながら、調整手段により押圧位置を上記した領域に調整して押し当て、外輪部材を分割することができる。したがって、より容易に、且つ、確実に分割面が不連続となるおそれを低減することができる外輪を製造することができる。

この発明のさらに他の局面において、分割外輪部材は、円筒状の外輪部材を回転中心軸に沿う方向に分割された分割外輪部材であって、外輪部材の内径面側に、内径面から外径側に凹んだ形状であって、外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝を形成し、外輪部材の両端面において、割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、凹み点および押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θ_１が、第一の線を基準として±４５°以下の領域であって、且つ、内径面側に設けられた凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具を押し当て、押し当てた押圧冶具を内径側に押し進めて、外輪部材を割って製造される。

このような分割外輪部材は、ころ軸受に備えられた際に、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

また、分割外輪部材は、円筒状の外輪部材を、周方向の任意の二箇所において、回転中心軸に沿う方向に分割された円弧状の分割外輪部材であって、分割外輪部材の両端面において、分割面のうちの最も内径側に位置する分割基準点および分割外輪部材の径方向の中心点を結ぶ第三の線と、分割基準点および分割外輪部材の外径面における周方向端点とを結ぶ第四の線とのなす角度θ_２が、第三の線を基準として±４５°以下であって、内径面に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材の内径分割線を外径面に投影させた投影分割線と、外径面に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材の外径分割線とが、軸方向のいずれの位置においても交差しない。

また、このような分割外輪部材についても、ころ軸受に備えられた際に、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

この発明のさらに他の局面において、ころ軸受は、上記したいずれかの分割外輪部材を複数組み合わせて形成される外輪と、外輪の内径側に配置され、外輪の内径面を転動するころとを備える。

このようなころ軸受は、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

この発明のさらに他の局面において、回転軸の支持構造は、上記したころ軸受と、ころ軸受に支持される回転軸とを備える。

このような回転軸の支持構造は、軸受稼動時における騒音の低減を図ることができる。

この発明に係る外輪の製造方法によれば、分割時における破断の方向を圧力が加わる方向と同じにすることができる。また、破断時における破断の距離を短くすることができる。したがって、外輪の製造時において、分割面が不連続となるおそれを低減することができる。

また、この発明に係る外輪の製造装置によれば、内径拘束冶具により外輪部材の変形を防止しながら、調整手段により押圧位置を上記した領域に調整して押し当て、外輪部材を分割することができる。したがって、より容易に、且つ、確実に分割面が不連続となるおそれを低減することができる外輪を製造することができる。

また、この発明に係る分割外輪部材は、ころ軸受に備えられた際に、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

また、この発明に係るころ軸受は、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

また、この発明に係る回転軸の支持構造は、軸受稼動時における騒音の低減を図ることができる。

この発明の一実施形態に係るころ軸受を軸方向から見た図である。 図１に示すころ軸受に備えられる外輪を軸方向から見た図である。 この発明の一実施形態に係る外輪の製造方法のうち、代表的な工程を示すフローチャートである。 外輪の材料となる外輪部材を軸方向から見た図である。 図４に示す外輪部材の断面を、内径側から見た図である。 割り溝を形成した外輪部材を軸方向から見た図である。 図６に示す外輪部材の断面を、内径側から見た図である。 図６に示す外輪部材のうち、割り溝付近を拡大した図である。 この発明の一実施形態に係る外輪の製造装置の概略図である。 図９に示す外輪の製造装置において、割り溝付近を拡大した図である。 外輪部材を外径側から見た図であり、図９に示す矢印ＩＸの方向から見た図に相当する。 内径面側に設けられた割り溝を外径面に投影させた領域を押圧位置とした場合を示す図である。 内径面側に設けられた割り溝を外径面に投影させた領域を避けた領域を押圧位置とした場合を示す図である。 この発明の一実施形態に係る分割外輪部材の周方向の一方側の端部付近を示す図である。 図１４に示す分割外輪部材の周方向の一方側の端部を、外径面側から見た図である。 この発明の一実施形態に係る分割外輪部材の周方向の他方側の端部付近を示す図である。 図１６に示す分割外輪部材の周方向の他方側の端部を、外径面側から見た図である。 曲線で押圧する場合の押圧領域を示す図である。 略くの字状の割り溝を形成した外輪部材の断面を、内径側から見た図である。 この発明に係る回転軸の支持構造の一例を示す概略断面図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るころ軸受を軸方向から見た図である。図１を参照して、ころ軸受１１は、針状ころ軸受であって、内径面１６が外輪軌道面となる外輪１２と、外輪軌道面を転動する複数の針状ころ１３と、針状ころ１３を保持する保持器１４とを備える。

このようなころ軸受１１は、高荷重の負荷を受けることができると共に、高剛性であるため、例えば、図１に示すように、クランクシャフト１５を支持する際に用いられる。具体的には、ころ軸受１１は、クランクシャフト１５の外径面１７と針状ころ１３の転動面とが当接するようにして取り付けられている。クランクシャフト１５は、軸受中心となる回転中心軸２１を中心に回転する。外輪１２は、外輪１２の外径側に設けられたハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定されている。複数の針状ころ１３は、クランクシャフト１５の回転の伴って、外輪軌道面およびクランクシャフト１５の外径面１７を転動する。なお、ころ軸受１１は、ラジアル方向の荷重を受ける軸受である。

クランクシャフト１５にころ軸受１１を取り付ける際には、軸方向からの組み込みが困難である。したがって、ころ軸受１１を構成する環状の各部材は、径方向に延びる分割線に沿って分割された形状となっている。この場合、外輪１２は、２つの分割外輪部材２２、２３から構成されており、保持器１４は、予め略半円弧状となるように形成された分割保持器部材２４、２５を２つ組み合わせて構成されている。

ここで、この発明の一実施形態に係る外輪１２の構成について、説明する。図２は、図１に示すころ軸受１１に備えられる外輪１２を軸方向から見た図である。図１および図２を参照して、外輪１２は、上記したように２つの分割外輪部材２２、２３から構成されている。各分割外輪部材２２、２３は、環状の外輪部材を、１８０°対向する位置で、回転中心軸２１に沿う方向に分割した形状である。この場合の分割は、自然割りによる分割である。２つの分割外輪部材２２、２３は、第一の分割外輪部材２２の周方向の一方側の端面２８と、第二の分割外輪部材２３の周方向の一方側の端面２９とが当接し、第一の分割外輪部材２２の周方向の一方側の端面３０と、第二の分割外輪部材２３の周方向の一方側の端面３１とが当接するようにして組み合わされる。このようにして外輪１２は、第一および第二の分割外輪部材２２、２３から構成されている。

なお、このように自然割れによって分割させた構成とすると、第一の分割外輪部材２２の端面２８および第二の分割外輪部材２３の端面２９は、それぞれが一対となる微小な凹凸形状を有する。第一の分割外輪部材２２の端面３０および第二の分割外輪部材２３の端面３１についても、同様である。したがって、第一および第二の分割外輪部材２２、２３を組み合わせて環状の外輪１２を構成した際に、この微小な凹凸形状の噛み合わせで、第一および第二の分割外輪部材２２、２３のずれ、具体的には、軸方向のずれを低減することができる。

次に、上記した図２に示す外輪１２の製造方法について説明する。図３は、この発明の一実施形態に係る外輪１２の製造方法のうち、代表的な工程を示すフローチャートである。

図１〜図３を参照して、まず、外輪１２の材料となる円筒状の外輪部材を準備する（図３（Ａ））。外輪部材は、いわゆる自然割り前の円筒状の外輪に相当する。

図４は、外輪１２の材料となる外輪部材３２を軸方向から見た図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ断面であって、図４に示す外輪部材３２の断面を、内径側から見た図である。なお、図４以下に示す図面においては、必要に応じ、理解の容易の観点から、外輪部材３２の肉厚を厚く図示している。また、Ｖ−Ｖ断面は、回転中心軸２１を含む面である。

図４および図５を参照して、円筒状の外輪部材３２は、その内径面３５および外径面３６が、一方側の端面３３から他方側の端面３４に向かって真直ぐに延びた形状である。なお、内径面３５が、針状ころ１３の転動する外輪軌道面となる。このような円筒状の外輪部材３２は、例えば、削りにより製造される。

次に、準備した円筒状の外輪部材３２に、割り溝を形成する（図３（Ｂ））。割り溝は、外輪部材３２の内径面３５の一部に設けられる。ここで、割り溝とは、外径側から外輪部材３２を押圧した際に、内径面３５側における破断の起点となるものである。すなわち、外輪部材３２の内径側については、割り溝に沿って分割される。

図６は、割り溝を形成した外輪部材３２を軸方向から見た図である。図７は、図６に示す外輪部材３２の断面を、内径側から見た図である。図８は、図６に示す外輪部材３２のうち、割り溝付近を拡大した図である。なお、図６に示す図は、図４に示す図に相当し、図７に示す断面は、図５に示す断面に相当する。

図６〜図８を参照して、外輪部材３２の内径面３５側には、内径面３５から外径側に凹んだ形状の割り溝３７が形成されている。割り溝３７は、外輪部材３２の一方側の端面３３から他方側の端面３４まで連なって延びる形状である。なお、理解の容易の観点から、割り溝３７は誇張して大きく図示している。

割り溝３７は、一方側の端面３３および他方側の端面３４から見た場合に、略Ｖ字状である。具体的には、図８において、割り溝３７を形成する斜め方向に延びる一方側の面３９と他方側の面４０で構成される形状が、略Ｖ字状である。ここで、略Ｖ字状を構成する面３９および面４０の交わる箇所、すなわち、外径側に最も凹んだ箇所が、凹み点４１となる。このような略Ｖ字状の割り溝３７が、一方側端面３３から他方側端面３４に連なって延びている。また、この軸方向に連なる凹み点４１の軌跡部分が、軸方向における具体的な破断の起点となる。

ここで、割り溝３７は、外輪部材３２の内径側から見た場合に、軸方向の中央部が、軸方向の両端部よりも周方向に突出するような円弧状に形成されている。ここでいう円弧は、曲率がいずれの箇所においても同じ円弧である。この円弧の突出量、すなわち、端面部分における割り溝３７と軸方向中央部における割り溝３７との周方向の間隔は、上記したころ軸受１１に備えられる針状ころ１３の径や外輪部材３２の肉厚等によって、任意に定められる。

このような割り溝３７は、例えば、略Ｖ字状に突出した打刻部材を内径面３５の所定の箇所に押し当て、内径面の一部を塑性変形させることによって形成してもよいし、Ｖ字状の刃先を有する切削工具を用い、一方側の端面３３から他方側の端面３４に向かって、内径面３５の一部を削り取るようにして形成してもよい。

割り溝３７は、外輪部材３２の内径面３５に二箇所設けられる。一方側の割り溝３７に対して、他方側の割り溝４２は、回転中心軸２１を中心として、約１８０°の位置に設けられている。この場合、割り溝４２の形状は、周方向の突出する部分が、割り溝３７に対して対称となる。すなわち、後に製造される２つの分割外輪部材２２、２３において、いずれも一方側の周方向の内径側の端面が周方向に突出した形状となり、他方側の周方向の内径側の端面が周方向に凹んだ形状となる。

次に、押圧冶具を外輪部材３２の外径面３６の所定の箇所に押し当てる（図３（Ｃ））。ここで、図２に示す外輪の製造装置の構成について簡単に説明する。図９は、この発明の一実施形態に係る外輪の製造装置の概略図である。図９を参照して、外輪の製造装置４３は、棒状の内径拘束冶具４４と、先端が押圧部となる押圧冶具４５と、上記した割り溝３７、具体的には、凹み点４１の位置を検知する検知手段としてのピン４６と、押圧冶具４５の動作等を制御する制御部（図示せず）とを備える。

内径拘束冶具４４は、長手方向、すなわち、図９における紙面表裏方向から見た場合に、その外径面４７が略円形状であって、その一部が、欠けた形状である。内径拘束冶具４４の長手方向の長さは、外輪部材３２の軸方向の長さよりも長い。略円形状の内径拘束冶具４４の外径は、外輪部材３２の内径とほぼ同じである。内径拘束冶具４４は、外輪部材３２の内径側に圧入可能に構成されている。内径拘束冶具４４は、外輪部材３２の回転中心軸２１を中心に回転可能である。

押圧冶具４５は、上記した通り、その先端に押圧部４８を備える。押圧部４８は、外輪部材３２の軸方向の長さよりも長く構成されている。すなわち、外輪部材３２の外径面３６に軸方向に亘って当接可能である。押圧部４８の先端は、図９に示すように、略円弧状である。押圧部４８は、内径拘束冶具４４に外輪部材３２が取り付けられた際に、外輪部材３２に対して進退可能に設けられている。すなわち、押圧冶具４５は、図９中の矢印ＩＸで示す内径方向およびその逆の方向である外径方向に移動可能に構成されている。押圧冶具４５が内径側に移動した際に、押圧部４８は、外輪部材３２の外径面３６の一部に押し当てられる。この場合、押圧部４８は、略円弧状であるため、外径面３６との接触は、軸方向に延びる線接触となる。なお、押圧部４８の先端については、押圧部４８の強度向上の観点から、平らな形状であってもよい。この場合でも、外径面３６が円弧であるため、押圧部４８と外径面３６との接触は、線接触となる。

ピン４６は、棒状であって、その先端が割り溝３７内に配置可能なように構成されている。具体的には、ピン４６を割り溝３７に配置した際に、ピン４６の先端４９が、割り溝３７の凹み点４１に位置するよう構成されている。なお、ピン４６の後端は、上記した内径拘束冶具４４の切り欠いた一部と当接している。

このような外輪の製造装置４３を用い、押圧冶具４５を外輪部材３２の所定の箇所に押し当てる。押し当ては、上記したピン４６の先端の位置と押圧部４８とを自動で検知し、押圧部４８が後述する領域となるように、内径拘束冶具４４を回転、あるいは紙面左右方向に平行移動させて調整する。ここで、押し当てる領域は、以下の領域である。

図１０は、図９に示す外輪の製造装置４３において、割り溝３７付近を拡大した図であり、図９に示すＸの部分を拡大した図である。図１１は、外輪部材３２を外径側から見た図であり、図９に示す矢印ＩＸの方向から見た図に相当する。ここで、押圧冶具押し当て工程は、外輪部材３２の一方側の端面３３において、割り溝３７のうちの最も外径側に凹んだ凹み点４１および端面３３において回転中心軸２１で表される外輪部材３２の回転中心点を結ぶ第一の線５１と、凹み点４１および押圧冶具４５を押し当てる押圧点となる押圧部４８とを結ぶ第二の線５２とのなす角度θ_１が、第一の線５１を基準として±４５°以下の領域であって、且つ、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具４５を押し当てる工程である。具体的には、線接触となる押圧冶具４５の押圧部４８を、図１０および図１１中に示す領域Ｓ_１および領域Ｓ_２内のいずれかの位置とする。なお、この場合、軸方向に延びる線の線接触となるため、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域に対応する矩形領域は、領域Ｓ_３となる。なお、他方側の端面３４においても、同様である。

ここで、第一の線５１を基準として４５°に該当する第二の線を線５３、第一の線５１を基準として−４５°に該当する第二の線を線５４とすると、それぞれと外径面３６を構成する線との交点は、交点５５、交点５６となる。また、端面３３の凹み点４１のうち、外径面３６に投影させた点は、点５７となり、周方向に最も突出した凹み点４１を外径面３６に投影させた点は、点５８となる。図１１において、線接触で押圧する場合には、領域Ｓ_１、領域Ｓ_２、領域Ｓ_３はそれぞれ矩形状で表されることとなる。

そして、上記した領域に押し当てた押圧冶具４５を内径側に押し進めて、外輪部材３２を割る（図３（Ｄ））。この場合、凹み点４１を起点とした自然割りとなる。

このように構成することにより、分割時における破断の方向を圧力が加わる方向と同じにすることができる。また、破断時における破断の距離を短くすることができる。したがって、外輪１２の製造時において、分割面が不連続となるおそれを低減することができる。

なお、上記では、外輪部材３２に押圧冶具４５を押し当てた後、押圧冶具４５を押し進めて外輪部材３２を割ることとしたが、このとき、押圧冶具４５の押し進める速度を落とさずに押し進めることとしてもよい。すなわち、押し当った際に上記した領域に押圧冶具４５が押し当るように、予め外輪部材３２および押圧冶具の位置決めをしておき、速度を落とさず、一定速度で押圧冶具４５を外輪部材３２側に向かって進行させて割るようにする。

ここで、上記した角度θ_１を種々の角度に変更した場合について説明する。

表１は、角度θ_１と、破断面、すなわち、分割外輪部材２２、２３の周方向の端面の凹凸度合いとの関係を示す表である。表１を参照して、角度θ_１が４０°までの場合は、破断面の凹凸は小レベル、すなわち、凹凸の差が小さいものとなる。一方、角度θ_１が５０°となると、凹凸は中レベル、すなわち、凹凸の差が中程度のものとなる。さらに、角度θ_１が大きくなると、凹凸は大レベル、すなわち、凹凸の差が大きいものとなる。したがって、角度θ_１を少なくとも±４５°以下の領域とすれば、破断面の凹凸が中レベル以下となる。これは、角度θ_１が大きくなるにつれ、凹み点４１と押圧部４８との距離、すなわち、破断の距離が長くなることに起因するものと考えられる。

次に、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を避けた領域について考える。図１２は、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を押圧位置とした場合を示す図である。なお、比較対象として、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を避けた領域を押圧位置とした場合を、図１３に示す。図１２および図１３はそれぞれ、図１１に相当する。

図１２を参照して、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を押圧位置５９とした場合、すなわち、押圧位置５９と投影線が交差するとき、図１２の矢印に示すように、分割面上に応力が周方向で反転する箇所が生じる。このように、分割面上に応力反転箇所が存在すると、分割面に不連続な面、すなわち比較的大きな凹凸の差を生じてしまう。一方、内径面３５側に設けられた凹み点４１を外径面３６に投影させた領域を避けた領域を押圧位置６０とした場合、すなわち、押圧位置６０と投影線が交差しないとき、図１３に示すように、応力が周方向に同じ方向となり、分割面上に応力が周方向に反転する箇所は生じない。したがって、このような分割面は、比較的小さな凹凸の差しかなく、連続した分割面となる。

以上より、このような外輪の製造方法および製造装置によれば、分割時における破断の方向を圧力が加わる方向と同じにすることができる。また、破断時における破断の距離を短くすることができる。したがって、外輪の製造時において、分割面が不連続となるおそれを低減することができる。

さらに、上記した外輪の製造装置によれば、内径拘束冶具により外輪部材の変形を防止しながら、押圧位置を上記した領域に調整して押し当て、外輪部材を分割することができる。したがって、より容易に、且つ、確実に分割面が不連続となるおそれを低減することができる外輪を製造することができる。ここで、制御部は、調整手段として作動する。

また、この発明に係る分割外輪部材は、円筒状の外輪部材を回転中心軸に沿う方向に分割された分割外輪部材であって、外輪部材の内径面側に、内径面から外径側に凹んだ形状であって、外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝を形成し、外輪部材の両端面において、割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、凹み点および押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θ_１が、第一の線を基準として±４５°以下の領域であって、且つ、内径面側に設けられた凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具を押し当て、押し当てた押圧冶具を内径側に押し進めて、外輪部材を割って製造される。

なお、この発明の一実施形態に係る分割外輪部材は、以下のような形状的な特徴を有する。図１４は、この発明の一実施形態に係る分割外輪部材６１の一部、具体的には、周方向の一方側の端部付近を示す図である。図１５は、図１４に示す分割外輪部材６１の一部を、外径面側から見た図である。図１４および図１５を参照して、この発明に係る分割外輪部材６１は、円筒状の外輪部材を、周方向の任意の二箇所において、回転中心軸に沿う方向に分割された円弧状の分割外輪部材である。ここで、分割外輪部材６１の一方側の端面６２において、分割面６３のうちの最も内径側に位置する分割基準点６４および分割外輪部材６１の径方向の中心点６５を結ぶ第三の線６６と、分割基準点６４および分割外輪部材６１の外径面６７における周方向端点６８とを結ぶ第四の線６９とのなす角度θ_２が、第三の線６６を基準として±４５°以下であって、内径面７０に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材６１の内径分割線７１を外径面６７に投影させた投影分割線７２と、外径面６７に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材６１の外径分割線７３とが、軸方向のいずれの位置においても交差しない構成である。すなわち、投影分割線７２と外径分割線７３とが、軸方向のいずれの位置においても、周方向に間隔を有する構成である。この場合において、端面における交差は含まないものとする。なお、他方側の端面７４においても、同様である。

なお、図１４および図１５に示す分割外輪部材６１の周方向の一方側の端部は、内径面において、軸方向中央部が軸方向両端部よりも突出するような円弧状であったが、軸方向中央部が軸方向両端部よりも凹むような円弧状となる周方向の他方側の端部付近については、図１６および図１７に示す通りとなる。

図１６および図１７を参照して、分割外輪部材６１の一方側の端面６２において、分割面８１のうちの最も内径側に位置する分割基準点８２および分割外輪部材６１の径方向の中心点６５を結ぶ第三の線８３と、分割基準点８２および分割外輪部材６１の外径面６７における周方向端点８４とを結ぶ第四の線８５とのなす角度θ_２が、第三の線８３を基準として±４５°以下であって、内径面７０に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材６１の内径分割線８６を外径面６７に投影させた投影分割線８７と、外径面６７に形成され、軸方向に延びる分割外輪部材６１の外径分割線８８とが、軸方向のいずれの位置においても交差しない構成である。他方側の端面７４においても、同様である。

このような形状的な特徴を有する分割外輪部材は、ころ軸受に備えられた際に、稼動時におけるころ軸受の騒音の低減を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、分割外輪部材の一方側の端部の内径面側の軸方向の中央部が周方向に突出し、他方側の端部の内径面側の軸方向の中央部が周方向に凹んだ形状であったが、これに限らず、双方の端部において、内径面側の軸方向の中央部が周方向に突出した形状の分割外輪部材であってもよい。この場合、双方の端部において、内径面側の軸方向の中央部が周方向に凹んだ形状の分割外輪部材と組み合わされ、環状の外輪が構成される。すなわち、割り溝の円弧形状を、一方側の分割外輪部材側において、双方の周方向の端部が突出するようにした形状とした外輪部材を分割すれば、このような構成となる。

なお、上記の実施の形態においては、Ｖ字状の割り溝を形成することにしたが、これに限らず、Ｕ字状等の形状であってもよい。すなわち、割り溝を構成する面は、平面ではなく、曲面を含む構成としてもよい。

また、上記の実施の形態において、割り工程は、外輪部材の分割部の硬度を高める硬度上昇工程の後に行なうようにしてもよい。このように構成することにより、外輪部材の分割部の分割する際に、いわゆる脆性破壊を促進し、破断面が不連続となるおそれをさらに低減することができる。この場合の硬度上昇は、例えば焼入処理等が挙げられる。

さらに、割り工程は、外輪部材の温度を−８０〜−１００℃とする工程としてもよい。このように構成することにより、金属の低温脆性を利用することができる。

なお、上記の実施の形態においては、割り溝は、円弧状としたが、これに限らず、例えば、直線状であってもよいし、種々の曲線および直線を含む構成であってもよい。具体的には、例えば、割り溝を、外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような略くの字状とする。すなわち、割り溝形成工程は、割り溝を、外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような略くの字状に形成する工程を含むよう構成してもよい。

図１９は、この場合における外輪部材の断面を、内径側から見た図であり、図７に相当する。すなわち、図１９は、略くの字状の割り溝を形成した外輪部材の断面を、内径側から見た図である。図１９に示す外輪部材９１においては、割り溝以外の構成は図７に示す外輪部材３２と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１９を参照して、外輪部材９１の内径側に形成される割り溝９２は、内径側から見た場合に、略くの字状である。具体的には、略くの字状の割り溝９２は、内径側から見た場合に、回転中心軸２１に対して斜め方向に延びる一対の直線部９３、９４から構成されている。２つの直線部９３、９４は、軸方向端部が外輪部材３２の両端面３３、３４に位置している。そして、２つの直線部９３、９４は、軸方向端部側から軸方向中央部側に向かって斜め方向に延びており、軸方向中央部分で繋がっている構成である。このような割り溝９２を形成するようにしてもよい。このように構成することによっても、上記した円弧状の割り溝と同様の効果を奏することができる。すなわち、割り溝が形成された領域上をころが転動する際に、ころを円滑に転動させることができ、ころの転動時における騒音を低減することができる。

また、割り工程において、線接触となるように押圧することとしたが、これに限らず、例えば、押圧部を、上記した押圧領域の範囲内において、曲線で構成するようにしてもよい。また、周方向に幅を有するように押圧することにしてもよい。すなわち、面接触とする。この場合、押圧領域は、図１８に示す領域Ｓ_１および領域Ｓ_２あって、それぞれの領域Ｓ_１をおよび領域Ｓ_２を跨らないように押圧する。

なお、上記の実施の形態においては、外輪の製造方法において、押圧位置の調整を自動で行なうこととしたが、これに限らず、目視等により押圧位置を調整して行なってもよい。また、割り溝の検出にピンを用いたが、これに限らず、変位計や近接センサ、画像処理等を用いて割り溝の検出を行なってもよい。

なお、上記の実施の形態においては、外輪は、２つの分割外輪部材を組み合わせて構成されることとしたが、これに限らず、外輪は、３つ以上の分割外輪部材を組み合わせて構成されるようにしてもよい。すなわち、外輪の製造方法は、環状の外輪部材を３つ以上の分割外輪部材に分割するようにしてもよい。

なお、このようなころ軸受は、クランク軸を支持する際に有効に利用される。図２０は、この発明に係るころ軸受１１を含む回転軸の支持構造の一部を示す概略断面図である。図２０を参照して、回転軸の支持構造９５は、回転軸としてのクランクシャフト１５と、クランクシャフト１５を支持するころ軸受１１と、ころ軸受１１を取り付ける軸受台９６とを含む。軸受台９６は、図２０における紙面上方側に配置されるキャップ側ハウジング９７と、紙面下方側に配置される軸受台本体９８とを備える。キャップ側ハウジング９７と軸受台本体９８とは、２つのボルト９９ａ、９９ｂにより上下方向、すなわち、紙面上下方向に締結され、取り付けられている。このような回転軸の支持構造９５は、軸受稼動時における騒音の低減を図ることができる。このような回転軸の支持構造９５は、船外機や自動車等のエンジンのような内燃機関に適用される。

また、上記の実施の形態においては、ころ軸受は、保持器を含む構成としたが、これに限らず、保持器を含まない構成としてもよい。また、さらにころ軸受は、内輪を含む構成としてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係る外輪の製造方法、外輪の製造装置、分割外輪部材、ころ軸受、および回転軸の支持構造は、軸方向からの組み込みが困難なころ軸受に適用される場合に、有効に利用される。

１１ ころ軸受、１２ 外輪、１３ 針状ころ、１４ 保持器、１５ クランクシャフト、１６，３５，７０ 内径面、１７，３６，４７，６７ 外径面、２１ 回転中心軸、２２，２３，６１ 分割外輪部材、２４，２５ 分割保持器部材、２８，２９，３０，３１，３３，３４，６２，７４ 端面、３２，９１ 外輪部材、３７，４２，９２ 割り溝、３９，４０ 面、４１ 凹み点、４３ 外輪の製造装置、４４ 内径拘束冶具、４５ 押圧冶具、４６ ピン、４８ 押圧部、４９ 先端、５１，５２，５３，５４，６６，６９，７１，７２，７３，８３，８５，８６，８７，８８ 線、５５，５６，５７，５８，６４，６５，６８，８２，８４ 点、５９，６０ 押圧位置、６３，８１ 分割面、９３，９４ 直線部、９５ 回転軸の支持構造、９６ 軸受台、９７ キャップ側ハウジング、９８ 軸受台本体、９９ａ，９９ｂ ボルト。

Claims (13)

1. 回転中心軸に沿う方向に分割された複数の分割外輪部材を組み合わせて形成される外輪の製造方法であって、
   円筒状の外輪部材を準備する工程と、
   前記外輪部材の内径面側に、前記内径面から外径側に凹んだ形状であって、前記外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝を形成する割り溝形成工程と、
   前記外輪部材の外径面に押圧冶具を押し当てる押圧冶具押し当て工程と、
   前記押圧冶具押し当て工程により押し当てた押圧冶具を内径側に押し進めて、前記外輪部材を割る割り工程とを含み、
   前記押圧冶具押し当て工程は、前記外輪部材の両端面において、前記割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および前記外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、前記凹み点および前記押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θ_１が、前記第一の線を基準として±４５°以内の領域であって、且つ、内径面側に設けられた前記凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に前記押圧冶具を押し当てる工程である、外輪の製造方法。
2. 前記割り溝形成工程は、前記割り溝を、前記外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような円弧状に形成する工程を含む、請求項１に記載の外輪の製造方法。
3. 前記割り溝形成工程は、前記割り溝を、前記外輪部材の内径側から見た場合に、軸方向中央部が軸方向両端部よりも周方向に突出するような略くの字状に形成する工程を含む、請求項１に記載の外輪の製造方法。
4. 前記割り溝形成工程は、前記割り溝を、前記外輪部材を両端面側から見た場合に、Ｖ字状に形成する工程を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の外輪の製造方法。
5. 前記押圧冶具押し当て工程は、前記凹み点の周方向の位置を検知する位置検知工程を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の外輪の製造方法。
6. 前記割り工程は、前記外輪部材の内径側に、前記外輪部材の変形を防止する内径拘束冶具を配置させる工程を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の外輪の製造方法。
7. 前記割り工程は、前記外輪部材の分割部の硬度を高める硬度上昇工程の後に行なう、請求項１〜６のいずれかに記載の外輪の製造方法。
8. 前記割り工程は、前記外輪部材を割る際の前記外輪部材の温度を−８０〜−１００℃として前記外輪部材を割る工程である、請求項１〜７のいずれかに記載の外輪の製造方法。
9. 円筒状の外輪部材の内径面側に、前記内径面から外径側に凹んだ形状であって、前記外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝が予め設けられた前記外輪部材を、回転中心軸に沿う方向に分割した分割外輪部材を組み合わせて形成される外輪の製造装置であって、
   棒状であって、前記外輪部材の内径側に配置され、前記外輪部材の内径側を拘束する内径拘束冶具と、
   前記内径拘束冶具に拘束された前記外輪部材の外径面に軸方向に亘って当接可能であり、前記外輪部材の内径側に押し進めることが可能な押圧冶具と、
   前記外輪部材の両端面において、前記割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および前記外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、前記凹み点および前記押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θが、前記第一の線を基準として±４５°以内の領域であって、且つ、内径面側に設けられた前記凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に前記押圧冶具を押し当てるよう調整する調整手段とを備える、外輪の製造装置。
10. 円筒状の外輪部材を回転中心軸に沿う方向に分割された分割外輪部材であって、
    前記外輪部材の内径面側に、前記内径面から外径側に凹んだ形状であって、前記外輪部材の一方側端面から他方側端面まで連なって延びる割り溝を形成し、
    前記外輪部材の両端面において、前記割り溝のうちの最も外径側に凹んだ凹み点および前記外輪部材の回転中心点を結ぶ第一の線と、前記凹み点および前記押圧冶具を押し当てる押圧点とを結ぶ第二の線とのなす角度θ_１が、前記第一の線を基準として±４５°以内の領域であって、且つ、内径面側に設けられた前記凹み点を外径面に投影させた領域を避けた領域に押圧冶具を押し当て、
    押し当てた前記押圧冶具を内径側に押し進めて、前記外輪部材を割って製造される、分割外輪部材。
11. 円筒状の外輪部材を、周方向の任意の二箇所において、回転中心軸に沿う方向に分割された円弧状の分割外輪部材であって、
    前記分割外輪部材の両端面において、分割面のうちの最も内径側に位置する分割基準点および前記分割外輪部材の径方向の中心点を結ぶ第三の線と、前記分割基準点および前記分割外輪部材の外径面における周方向端点とを結ぶ第四の線とのなす角度θ_２が、前記第三の線を基準として±４５°以内であって、
    内径面に形成され、軸方向に延びる前記分割外輪部材の内径分割線を外径面に投影させた投影分割線と、外径面に形成され、軸方向に延びる前記分割外輪部材の外径分割線とが、軸方向のいずれの位置においても交差しない、分割外輪部材。
12. 請求項１０または請求項１１に記載された分割外輪部材を複数組み合わせて形成される外輪と、
    前記外輪の内径側に配置され、前記外輪の内径面を転動するころとを備える、ころ軸受。
13. 請求項１２に記載のころ軸受と、
    前記ころ軸受に支持される回転軸とを備える、回転軸の支持構造。

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