JP2004116541A

JP2004116541A - シェル形ころ軸受およびこれを用いたカムフォロア

Info

Publication number: JP2004116541A
Application number: JP2002276711A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Waseda; 早稲田　義孝
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP4055530B2

Abstract

【課題】油量不足による外輪の損傷を防止して、外輪回転の軸受として支障なく使用できるようにする。
【解決手段】シェル形の外輪２を回転輪とするシェル形ころ軸受であって、シェル形の外輪２の外周面に、軸方向と平行の方向もしくは軸方向と鋭角に交差する方向に沿って油保持用の溝４が複数本形成されている。外輪２の外周面では、溝４により潤滑油との接触面積が拡大して、油の保持量が増える。外輪２は、絞り加工を含む加工工程により製作され、油保持用の溝４は、絞り加工用の雌金型の内周面に設けられた筋状の凸部の転写により形成されることが望ましい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シェル形ころ軸受およびこれを用いたカムフォロアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シェル形針状ころ軸受は、シェル形の外輪と、複数の針状ころとを備えたもので、保持器を用いない総ころ形と、保持器付きとの二つのタイプがある。
【０００３】
前記シェル形の外輪は、一枚の薄鋼板を素材としてこれに曲げ加工、絞り加工を行って、一旦、有底の筒体を形成した上で、この筒体に鍔部を形成する等の加工を施して仕上げられる。
【０００４】
このシェル形針状ころ軸受は、通常、ハウジングの孔の内径部に所定のしめしろで圧入することで取り付けられるもので、したがって、外輪固定、もしくは外輪非回転の軸受として使用されるのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシェル形針状ころ軸受については、小さなスペースで大きい定格荷重を有することから、外輪回転の軸受として使用することが一部で考えられている。
【０００６】
しかしながら、従来のシェル形針状ころ軸受は、外輪回転の軸受として使用することが予定されておらず、また、外輪が絞り加工等により成形されるため、外輪の外周面は凹凸のない平滑面となっている。
【０００７】
このような外輪の外周面は、潤滑油との接触面積が小さくて、保持される油量が極めて少なく、この外周面に他の回転部材が転接するようになると、油量不足から焼き付き、摩耗等の損傷が生じやすい。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、油量不足による外輪の損傷の発生を防止して、外輪回転の軸受として支障なく使用できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を達成するために、シェル形の外輪を回転輪とするシェル形ころ軸受であって、前記外輪の外周面に、軸方向と平行の方向もしくは軸方向と鋭角に交差する方向に沿って油保持用の溝が複数本形成されているシェル形ころ軸受を構成している。
【００１０】
この構成によれば、外輪の外周面に溝があることで、外輪外周面と潤滑油との接触面積が広くなって、保持される潤滑油の量が増え、外輪の外周面には、前記の溝を中心に広い範囲にわたって油膜が形成される。この油膜の存在で、外輪の外周面にカムのような他の回転部材が頻繁に転接しても、過度の摩擦を生じることがなく、焼き付きや摩耗等の損傷の発生が防止される。
【００１１】
この場合、油保持用の溝の方向は、外輪の周方向に対して交差しているので、該溝に保持されている潤滑油が、外輪に転接する回転部材により掻き出されたり押し出されたりすることがなく、溝には潤滑油が長く残存し、油膜形成効果が長期間維持される。
【００１２】
なお、油保持用の溝は、必ずしも外輪の軸方向全幅にわたって形成する必要はなく、外輪の軸方向幅より短くてもよく、また、全体が曲線状であったり、中途部で湾曲したり屈曲していてもよい。シェル形の外輪の内周に配置されるころは、針状ころのほか、円筒ころであってもよい。
【００１３】
上記のシェル形ころ軸受において、外輪は、絞り加工を含む加工工程により製作されるものであり、油保持用の溝は、絞り加工で用いる雌金型の内周面に設けられた筋状の凸部からの転写により形成されるものであることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、外輪の製作時に絞り加工に使用する雌金型の内周面に、油保持用の溝に対応する筋状の凸部を予め形成しておけばよく、これで絞り加工と同時に、外輪の外周面に油保持用の溝が形成される。したがって、従来の外輪の製作工程の一部をそのまま利用することができ、新たな工程を付加する必要がなく、コスト面で有利である。
【００１５】
上記構成のシェル形ころ軸受を、カムに当接する回転体としてカムフォロアに使用した場合は、カムフォロアの小型化、軽量化に役立つ。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態に係り、図１は、第１実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部を断面した側面図、図２は、図１の軸受の外輪の一部を拡大して示した断面図、図３は、図１の軸受の外輪の製作過程を示す説明図である。これらの図には、総ころ形で開放形のシェル形針状ころ軸受を例示している。
【００１７】
図１において、符号１はシェル形針状ころ軸受の全体を示し、２はシェル形の外輪、３は針状ころである。シェル形の外輪２は、内周に軌道面を有する円筒部２ａと、この円筒部２ａの軸方向両端にそれぞれ内径側に向けて延出形成された鍔部２ｂ，２ｃとを有する。両鍔部２ｂ，２ｃのうち、軸方向一端（図において、左端）の比較的厚肉のものが先曲げ側の鍔部２ｂであり、軸方向他端の薄肉のものが後曲げ側の鍔部２ｃである。針状ころ３は、多数のものが外輪２の内径側に保持器なしで配置されている。
【００１８】
外輪２の円筒部２ａの外周面には、軸方向と平行の方向に沿って油保持用の溝４が多数本形成されている。図示の例では、これらの溝４，…は、それぞれ外輪円筒部２ａの軸方向のほぼ全幅にわたる長さを有し、互いに円筒部２ａの周方向に沿ってほぼ等間隔に設けられている。溝４の本数や間隔は、外輪２の外周面にカムを転接させて使用する場合において、いずれかの溝４がカムに接するように設定すればよいが、具体的には、円周方向等間隔に１０本以上、好ましくは３０本程度設けられる。
【００１９】
油保持用の溝４の長さは、外輪円筒部２ａの軸方向幅より大幅に短く設定したり、円筒部２ａの周方向に沿った溝４相互間の間隔を不均一にすることも可能で、要するに、外輪円筒部２ａの外周面の全体に油保持用の溝４がほぼ均等に分散して設けられていればよい。
【００２０】
油保持用の溝４の断面形状は、図２に示す半円弧状のほか、Ｕ字形や、Ｖ字形、上向きコ字形等、どのような断面形状でもよいが、外輪２の強度に与える影響や、後に説明するように転写により形成することを考慮すると、半円弧状のように、底部が丸い断面形状が好適である。
【００２１】
また、この油保持用の溝４の断面形状の大きさ、すなわち開口幅Ａと深さＢとの関係は、Ａ≧Ｂとされる。具体的には、例えば、上記関係を維持した上で、開口幅Ａを０．０５〜５ｍｍ、深さＢを０．０５〜１ｍｍの範囲で設定することができる。溝４の深さＢは、円筒部の板厚の１０％以内に収めることが望ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、外輪２の外周面に多数の溝４があることで、外輪２の外周面と潤滑油との接触面積が広くなって、保持される潤滑油の量が増え、外輪２の外周面には、前記の溝４を中心に広い範囲にわたって油膜が形成される。この油膜の存在で、外輪２の外周面に転接する他の回転部材との間で過度の摩擦を生じることがなく、焼き付きや摩耗等の損傷が発生しなくなる。
【００２３】
この場合、油保持用の溝４の方向は、外輪２の周方向に対して直交しているので、該溝４に保持されている潤滑油が、外輪２に転接する回転部材により掻き出されたり押し出されたりすることがなく、溝４には潤滑油が長く残存し、油膜形成効果が長期間維持される。
【００２４】
次に、前記したシェル形の外輪２の製作過程を図３の（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて説明する。この製作過程は、従来のこの種のシェル形の外輪の製作過程と大きく異なるものではないが、この製作過程の一部を利用して、外輪２の外周面に油保持用の溝４を形成する点に特徴がある。
【００２５】
（Ａ）第１の工程では、所要の径の薄鋼板を素材として、これに曲げ加工を施して、図３の（Ａ）に示すように、底の浅い椀形の素体２_０を成形する。
【００２６】
（Ｂ）第２工程では、絞り加工により、前記の椀形の素体２_０から、図３の（Ｂ）に示すような底の深い有底の筒体２_１を作る。
【００２７】
この際、有底の筒体２_１を受ける雌金型（図示省略）の内周面には、油保持用の溝４に対応する筋状凸部が予め放電加工等により形成されており、この筋状凸部を有する内周面には有底の筒体２_１の外周面が圧接する。この圧接により、図３の（Ｂ）の右側に示すように、有底の筒体２_１の外周面には凸部が転写されて、油保持用の溝４ができる。したがって、従来通りに絞り加工を行うだけで、これと同時に、油保持用の溝４が形成されることになる。
【００２８】
（Ｃ）第３の工程では、後曲げ側の鍔部２ｃが形成される部分、すなわち、有底の筒体２_１の開口部分がトリミングされ、図３の（Ｃ）に示すような、開口部が薄肉になった筒体２_２が得られる。
【００２９】
（Ｄ）第４の工程では、開口部が薄肉になった筒体２_２の底部に孔明け加工を施す。これで図３の（Ｄ）に示すような、底部に孔がある筒体２_３が得られる。孔が明いた底部が先曲げ側の鍔部２ｂになる。
【００３０】
（Ｅ）第５の工程では、第４の工程で得られた筒体２_３の薄肉の開口部に曲げ加工が施されて、図３の（Ｅ）に示すように、後曲げ側の鍔部２ｃが形成され、ほぼ外輪２の完成形２_４となり、こののち、これに熱処理がなされて、図１に示した外輪２が完成する。
【００３１】
上記の製作過程では、絞り加工用の雌金型の内周面に、油保持用の溝４に対応する筋状の凸部を設けておけば、絞り加工と同時に、外輪２に油保持用の溝４が形成されるから、従来の外輪の製作過程の一部をそのまま利用でき、新たに工程を付加する必要がない。
【００３２】
なお、油保持用の溝４は、前記のような転写によらずに、切削等、他の手段で形成することが可能である。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部を断面した側面図で、ここでは総ころ形で開放形のシェル形針状ころ軸受を例示している。
【００３４】
この実施形態のシェル形針状ころ軸受１２が、シェル形の外輪２と、複数の針状ころ３からなり、シェル形の外輪２が、内周に軌道面を有する円筒部２ａと、この円筒部２ａの軸方向両端にそれぞれ形成された鍔部２ｂ，２ｃとを有する点は、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１と同じであり、したがって、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１と共通する部分には、図１と同じ符号を付している。
【００３５】
この実施形態のシェル形針状ころ軸受１２が、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１と異なるのは、外輪２の円筒部２ａの外周面に、軸方向と鋭角に交差する方向に沿って油保持用の溝４１，４２が形成されていることである。
【００３６】
これらの溝４１，４２は、曲線状のものであってもよいが、図示例では、油保持用の溝４１，４２は側面視で直線状で、これには傾斜方向が異なる２種類のものがある。一方の種類の溝４１は、軸方向に対して傾斜角度α（図４において、右下がりの傾斜角度）で交差しており、他方の種類の溝４２は、一方の種類の溝４１とは逆方向に傾斜していて、軸方向に対して傾斜角度β（図４において、左下がりの傾斜角度）で交差している。
【００３７】
これら油保持用の溝４１，４２の長さについては、図示例のように、円筒部２ａの軸方向のほぼ全幅にわたる長さとするほか、それより大幅に短い長さとしてもよく、また、形状については、直線状のものに限らず、長手方向中途部で湾曲したり屈曲した形状のものであってもよい。さらに、溝４１，４２の軸方向に対する傾斜角度は、鋭角の範囲内で設定することができ、要するに、外輪２の周方向と交差する角度であればよい。各溝４１，４２の傾斜角度を種々の角度に設定して、傾斜方向が異なる３種類以上の溝を形成することもできる。もちろん、長手方向が同一の１種類の溝のみを形成することも可能である。
【００３８】
その他、油保持用の溝４１，４２の断面形状や、その大きさについての許容条件、好適条件は、第１実施形態における油保持用の溝４と特に変わらない。
【００３９】
シェル形の外輪２の製作方法や、油保持用の溝４１，４２の形成方法については、第１実施形態の場合と同様に、外輪２は、曲げ加工や絞り加工を含む加工工程により製作される。また、油保持用の溝４１，４２は、外輪２の素材を絞り加工する際に、絞り加工用の雌金型の内周面に設けられた筋状の凸部の転写により形成される。
【００４０】
前記の絞り加工は、通常、粗絞りおよび仕上げ絞りのように、複数段にわたって行われるから、この複数段の絞りを利用して、傾斜方向が異なる２種類の溝４１，４２が形成される。すなわち、粗絞りの段階で、傾斜方向が同一の一方の種類の溝４１（４２）が転写により形成され、次の絞りの段階で、傾斜方向が異なる他方の溝４２（４１）が転写により形成される。
【００４１】
上記構成のシェル形針状ころ軸受１２では、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１と同様に、油保持用の溝４１，４２に潤滑油が保持されるので、外輪２の外周面には、溝４１，４２を中心に油膜が形成され、この油膜の存在で、焼き付きや摩耗等の損傷の発生が防止される。しかも、溝４１，４２の方向が、外輪２の周方向に対して交差しているので、該溝４１，４２に保持されている潤滑油が、外輪２に転接する部材により掻き出されたり押し出されたりすることが少なく、油膜形成効果が長期間維持される。
【００４２】
さらに、この第２実施形態のシェル形針状ころ軸受１２では、軸方向に対して傾斜した状態で設けられた油保持用の溝４１，４２のそれぞれが、外輪２の外周面を広い角度範囲でカバーするので、これらの溝４１，４２を中心に、外輪２の外周面には全周にわたって油膜が形成されることになり、軸方向と平行に溝４が形成されている場合に比べ、油膜が外輪の外周面の全周に及び、油膜が周方向各所で途切れることが少ない。
【００４３】
〔第３実施形態〕
図５は、本発明の第３実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の側面図である。この実施形態のシェル形針状ころ軸受１３では、外輪２の円筒部２ａの外周面に、スパイラル状の油保持用の溝４３が形成されている。この溝４３は、例えば、外輪２の外径に一致する内径の孔の内周面に、溝４３の断面形状に対応した凸部を有する金型を用い、この金型の孔内に外輪２となる素材を、ねじりながら通すことで形成される。
【００４４】
この溝４３は、外輪２の外周面を広い角度範囲でカバーするので、軸方向と平行に溝４が形成されている場合に比べ、油膜が外輪の外周面の全周に及び、油膜が周方向各所で途切れることが少ない点は、第２実施形態の場合と同じである。
【００４５】
〔第４実施形態〕
第４実施形態は、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１の使用形態を例示するもので、図６は、前記シェル形針状ころ軸受１を含むカムフォロアとしてのロッカアームの縦断側面図、図７は、図６のロッカアームの平面図である。
【００４６】
これらの図において、符号３０はロッカアームの全体を示し、３１はカム、３２は、傾動支持部となるラッシュアジャスタ、３３はバルブである。
【００４７】
ロッカアーム３０は、エンドピボットタイプで、互いに対向する一対の側壁３４，３５を備えている。一対の側壁３４，３５の長手方向一端部間には、ラッシュアジャスタ３２の上端部に嵌合するピボット部３６が設けられ、長手方向他端部間には、バルブ３３に当接されるバルブ係合部３７が設けられている。
【００４８】
ロッカアーム３０の側壁３４，３５の長手方向中間部間に支軸３８が架設され、この支軸３８には、これの外周に回転自在に支持されてカム３１に当接される回転体として、第１実施形態のシェル形針状ころ軸受１が設けられている。したがって、シェル形針状ころ軸受１は、支軸３８を内輪とする外輪回転型の軸受となっており、そのシェル形の外輪２の外周面にカム３１が転接する。
【００４９】
シェル形の外輪２の外周面には油保持用の溝４が形成されているので、外輪２の外周面と潤滑油との接触面積が広くなっており、外輪２の外周面には油膜が形成される。この油膜の存在で、焼き付きや摩耗等の損傷の発生が防止される。
【００５０】
上記構成のロッカアーム３０は、カム３１に当接する回転体としてシェル形針状ころ軸受１を用いることで、小型化、軽量化が可能になる。このロッカアーム３０に、第２実施形態のシェル形針状ころ軸受１２を使用しうることは言うまでもない。
【００５１】
〔他の実施形態〕
第１および第２実施形態では、総ころ形で開放形のシェル形針状ころ軸受を示したが、本発明は、保持器付きのシェル形針状ころ軸受にも適用可能である。また、本発明は、一端密閉形のシェル形針状ころ軸受に適用して、そのシェル形針状ころ軸受を、スタッド形のカムフォロアのように、回転体を片持ちの軸で支持するカムフォロアに、カムに当接する回転体として組み込んでもよい。
【００５２】
シェル形の外輪の内周に配置されるころは、針状ころに限らず、円筒ころであってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、外輪の外周面に溝が形成されることで、潤滑油との接触面積が拡大し、外輪の外周面には油膜が形成される。そのため、外輪の外周面にカムのような他の回転部材が頻繁に転接しても、過度の摩擦を生じることがなく、焼き付きや摩耗等の損傷の発生が防止され、外輪回転型の軸受として支障なく使用できる。
【００５４】
また、油保持用の溝は、外輪の周方向に対して交差しているので、該溝に保持されている潤滑油が、外輪に転接する回転部材により掻き出されたり押し出されたりすることがなく、油膜形成効果が長期間維持される。
【００５５】
油保持用の溝が、絞り加工用の雌金型からの転写により形成されるようにすると、外輪の素材の絞り加工と同時に、外輪の外周面に油保持用の溝が形成されることになり、従来の外輪の製作工程の一部をそのまま利用することができ、新たな工程を付加する必要がなく、コスト面で有利である。
【００５６】
本発明のシェル形ころ軸受を、カムに当接する回転体としてカムフォロアに使用した場合は、カムフォロアの小型化、軽量化に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部を断面した側面図である。
【図２】図１の軸受の外輪の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図１の軸受の外輪の製作過程を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の半部を断面した側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るシェル形針状ころ軸受の側面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示すもので、シェル形針状ころ軸受を含むロッカアームの縦断側面図である。
【図７】図６のロッカアームの平面図である。
【符号の説明】
１　　シェル形針状ころ軸受
２　　シェル形の外輪
３　　針状ころ
４　　油保持用の溝
３０　ロッカアーム

Claims

シェル形の外輪を回転輪とするシェル形ころ軸受であって、前記外輪の外周面に、軸方向と平行の方向もしくは軸方向と鋭角に交差する方向に沿って油保持用の溝が複数本形成されているシェル形ころ軸受。
請求項１に記載のシェル形ころ軸受において、
前記外輪は、絞り加工を含む加工工程により製作されるものであり、前記油保持用の溝は、絞り加工で用いる雌金型の内周面に設けられた筋状の凸部からの転写により形成されるものであるシェル形ころ軸受。
一対の側壁を有する胴体と、前記一対の側壁間には架設される支軸と、この支軸の外周に回転自在に支持され、かつ外周面にカムが当接される回転体とを含み、
前記回転体が、請求項１または請求項２に記載のシェル形ころ軸受とされているカムフォロア。