JP4563885B2 - 針状ころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車エンジン用クランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、およびロッカーシャフト等を支持する針状ころ軸受に関するものである。

従来、図７に示すような自動車のクランクシャフト１等を支持する軸受としては、一般的に分割型の滑り軸受が使用されている。滑り軸受は負荷容量が高いので、高負荷環境下で使用される軸受として好適である。

しかし、近年では、環境への配慮から省燃費の自動車が求められるようになったことに伴い、滑り軸受に代えて針状ころ軸受が用いられることがある。針状ころ軸受は、滑り軸受と比較すると負荷容量は低いが、回転時の摩擦抵抗が小さいので支持部分の給油量を減らすことが可能となる。

ただし、クランクシャフト１のクランクピン２を支持する針状ころ軸受は、軸方向に圧入して組み込むことができない。そこで、このような場所に使用される針状ころ軸受が、例えば、米国特許第１９２１４８８号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されている針状ころ軸受は、図８に示すような、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割した外輪部材４ａ，４ｂを有することにより、クランクピン２に組み込むことが可能となる。

また、図９に示すように、外輪７と、外輪７の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ８と、針状ころ８を保持する保持器９とを備える針状ころ軸受６を使用して軸５を支持する場合において、軸５の軸受両端部分の軸径を小さくして保持器９を径方向に突出させることによって、保持器９の軸方向へのずれを防止した針状ころ軸受６が、特表２００２−５２５５３３号公報（特許文献２）に記載されている。
米国特許第１９２１４８８号公報 特表２００２−５２５５３３号公報

図９に示したような針状ころ軸受６は、保持器９の軸方向へのずれを防止するために軸５の加工が必要となるので、加工コストが増大するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、保持器の軸方向へのずれを防止するために、周辺構造の加工を伴わない保持器の軸方向規制手段を備えた針状ころ軸受を提供することを目的とする。

この発明に係る針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器と、外輪部材の幅方向端部に径方向内側に突出して保持器の軸方向への移動を規制する係合爪とを備える。ここで外輪部材は、係合爪を曲げ加工により外輪部材の肉厚方向に曲げた後に、所定の曲率に曲げられたものである。そして、外輪部材の板厚ｔと、係合爪の根元幅Ｂとは、１．０≦Ｂ／ｔ≦４．０の関係を有する。

上記構成とすることにより、軸等の周辺構造に加工を施すことなく保持器の軸方向の移動を規制することが可能となる。

ここで、外輪部材の加工方法としては、例えば、係合爪を板状の外輪部材の肉厚方向に曲げてから、外輪部材全体を所定の曲率に曲げることが考えられる。このとき、係合爪の根元幅が大きいと、係合爪根元の剛性が高くなり、外輪部材が波打つなどの形状崩れを生じる恐れがある。そこで、外輪部材の板厚ｔと、係合爪の根元幅Ｂとを、１．０≦Ｂ／ｔ≦４．０の範囲に設定することにより、外輪部材の変形等を防止することができる。

この発明の他の局面に係る針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器と、外輪部材の幅方向端部に径方向内側に突出する係合爪とを備える。そして、係合爪は、外輪部材近傍の根元部と、保持器の軸方向への移動を規制する案内部とを有し、案内部の幅Ａと、根元部の幅Ｂとは、１≦Ａ／Ｂ≦３の関係を有する。

上記構成の場合においても、軸等の周辺構造に加工を施すことなく保持器の軸方向の移動を規制することが可能となる。

このとき、案内部は、保持器の移動を規制するのに必要な強度を確保するために、１≦Ａ／Ｂを満たす必要がある。また、案内部の幅が根元部と比較して大きすぎると、軸受回転時に保持器が案内部の端部に接触して係合爪に変形等が生じる恐れがあることから、Ａ／Ｂ≦３を満たす必要がある。

好ましくは、案内部は外輪部材と接触しない。係合爪の案内部が外輪部材と接触する程大きいと、外輪部材の加工に支障をきたす。そこで、案内部の幅Ａは、外輪部材と干渉しない範囲で設定する必要がある。

この発明に係る針状ころ軸受の製造方法は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器と、外輪部材の幅方向端部に径方向内側に突出して保持器の軸方向への移動を規制する係合爪とを備える針状ころ軸受の製造方法である。具体的には、曲げ加工により係合爪を外輪部材の肉厚方向に曲げる工程の後に、外輪部材を所定の曲率に曲げる工程を有する。

外輪部材を所定の曲率に曲げた後に係合爪の曲げ加工を行うと、係合爪の加工時に外輪部材に変形が生じる恐れがある。そこで、係合爪の加工後、外輪部材を所定の曲率に曲げる加工を行うことにより、上記の問題を解決することができる。

この発明は、適切な大きさの係合爪を設けることによって、外輪部材の形状崩れがなく、かつ、周辺構造に加工を施すことなく保持器の軸方向へのずれを有効に防止可能な針状ころ軸受を得ることができる。

図１〜図６を参照して、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受１１を説明する。

針状ころ軸受１１は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された２つの外輪部材１２を有する外輪１３と、外輪１３の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ１４と、針状ころ１４を保持する保持器１５とを備える。

外輪部材１２は、図５（ａ）に示すように、その円周方向中央からずれた位置にハウジングと係合して位置決めを行う位置決め係合部としての突起１２ａと、外輪部材１２の幅方向端部から径方向内側に突出し、保持器１５の軸方向への移動を規制する係合爪１２ｂとを有する。

また、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、外輪部材１２の円周方向の一方側端部は凸形状で他方側端部は凹形状であり、２つの外輪部材１２の凹凸を組み合わせることによって、円筒状の外輪１３を形成する。ここで、外輪１３の分割線は、外輪１３を径方向に分割できればよく、厳密に軸方向と一致していなくてもよいものとする。

保持器１５は樹脂材料で形成され、図６（ａ）に示すように、円周上の複数個所に針状ころ１４を収容するポケットを有する。また、図６（ｂ）に示すように、保持器１５は円周上の一箇所で軸線方向に切断されており、保持器１５を弾性変形させて軸へ組み込んだ後、切断部分の凸部１５ａと凹部１５ｂとを係合させる。

上記構成の針状ころ軸受１１は、外輪１３および保持器１５の一部が切断されているので、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、およびロッカーシャフト等の軸方向に圧入できない箇所を支持する軸受として使用することができる。

また、外輪部材１２に突起１２ａを設けることによって、外輪１３の円周方向への回転を防止し、かつ、係合爪１２ｂを設けることによって、保持器１５の軸方向への移動を規制することができる。

ここで、外輪部材１２の製造は、例えば、図３に示す順序で行う。まず、打ち抜き加工により外輪部材１２の外形を形成し（ａ工程）、次に、曲げ加工により係合爪１２ｂを外輪部材１２の肉厚方向に曲げてから（ｂ工程）、外輪部材１２を所定の曲率に曲げる（ｃ工程）。

外輪部材１２の曲げ工程（ｃ工程）を先に行った場合、係合爪１２ｂの曲げ工程（ｂ工程）で、外輪部材１２に変形が生じる恐れがあり、これは、針状ころ１４の円滑な回転を阻害する可能性があるからである。

上記の方法で外輪部材１２を製造する場合、係合爪１２ｂの根元幅が大きいと、根元部１２ｃの剛性が高くなり、外輪部材１２が波打つ等の変形等を生じる恐れがある。そこで、図１に示すように、外輪部材１２の板厚ｔと、係合爪１２ｂの根元幅Ｂとを、１．０≦Ｂ／ｔ≦４．０の範囲に設定することにより、外輪部材１２の変形等を防止することができる。

さらに、係合爪１２ｂは、図２（ａ）に示すように、外輪部材１２近傍の根元部１２ｃと、保持器１５の軸方向への移動を規制する案内部１２ｄとを有する。ここで、案内部１２ｄは、保持器１５の移動を規制するのにある程度の強度を必要とする。また、案内部１２ｄの幅が根元部１２ｃと比較して大きすぎると、軸受回転時に保持器１５が案内部１２ｄの端部に接触して係合爪１２ｂに変形等が生じる恐れがある。

そこで、案内部１２ｄの幅Ａと、根元部１２ｃの幅Ｂとは、１≦Ａ／Ｂ≦３を満たす範囲に設定する。また、案内部１２ｄは製造上の観点から、図２（ｂ）に示すように、外輪部材１２と接触しない幅に設定する。

上記の実施形態において、外輪１３は、径方向に二分割された外輪部材１２で構成される例を示したが、これに限ることなく、任意の数に分割することとしてもよい。

上記の実施形態においては、各外輪部材１２に一箇所ずつ突起１２ａを配置する例を示したが、これに限ることなく、外輪１３の全周で一箇所にのみ配置してもよいし、各外輪部材１２の複数個所に配置することとしてもよい。

上記の実施形態においては、各外輪部材１２に一箇所ずつ突起１２ａおよび係合爪１２ｂを配置する例を示したが、これに限ることなく、外輪１３の全周で一箇所にのみ配置してもよいし、各外輪部材１２の複数個所に配置することとしてもよい。

また、上記の実施形態においては、外輪部材１２の軸方向端部の一部に係合爪１２ｂを設けた例を示したが、外輪部材１２の軸方向端部全域に係合爪１２ｂを設けることとしてもよい。

さらには、保持器１５は、樹脂に限らず金属材料をプレス加工等によって形成することとしてもよいし、保持器１５を必要としない総ころ軸受であってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、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。

この発明は、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフトおよびロッカーシャフト等を支持する針状ころ軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受に使用される外輪部材の板厚と係合爪の根元幅との関係を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る針状ころ軸受用外輪に設けられた係合爪の根元部と案内部との関係を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る針状ころ軸受用外輪の製造工程の一部を示す図である。 この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ´における断面図である。 この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の外輪部材を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）をＢ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）をＣ方向から見た図である。 この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の保持器を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ´における断面図である。 自動車のクランクシャフトを示す図である。 従来の針状ころ軸受に使用する外輪であって、径方向に分割可能な外輪を示す概略図である。 保持器の軸方向規制手段を備えた従来の針状ころ軸受を示す図である。

符号の説明

１ クランクシャフト、２ クランクピン、３，６，１１ 針状ころ軸受、４ａ，４ｂ，１２ 外輪部材、４ｃ 境界、５ 軸、７，１３ 外輪、８，１４ 針状ころ、９，１５ 保持器、１２ａ 突起、１２ｂ 係合爪、１２ｃ 根元部、１２ｄ 案内部、１５ａ 凸部、１５ｂ 凹部。

Claims (3)

1. 軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、
   前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、
   前記複数の針状ころを保持する保持器と、
   前記外輪部材の幅方向端部に径方向内側に突出して前記保持器の軸方向への移動を規制する係合爪とを備え、
   前記外輪部材は、前記係合爪を曲げ加工により外輪部材の肉厚方向に曲げた後に、所定の曲率に曲げられたものである針状ころ軸受において、
   前記外輪部材の板厚ｔと、前記係合爪の根元幅Ｂとは、
   １．０≦Ｂ／ｔ≦４．０
   の関係を有することを特徴とする、針状ころ軸受。
2. 前記係合爪は、前記外輪部材近傍の根元部と、前記保持器の軸方向への移動を規制する案内部とを有し、
   前記案内部の幅Ａと、前記根元部の幅Ｂとは、
   １≦Ａ／Ｂ≦３
   の関係を有する、請求項１に記載の針状ころ軸受。
3. 前記案内部は、前記外輪部材と接触しない、請求項２に記載の針状ころ軸受。

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