JP2008241026A - 保持器付きころ - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化が可能な保持器付きころを提供する。
【解決手段】保持器付きころ２１は、複数のころ２２と、一対の環状部およびころ２２を収容する複数のポケット１３を形成するように一対の環状部を連結する複数の柱部１４を含む溶接保持器１１と、を備える。ポケット１３の保持器周方向に対向する両側壁面２０の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成されている。ここで、柱部１４は、ころＰＣＤ１９上にころ２２を案内するころ案内部１８を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、保持器付きころに関し、特に、保持器周方向に対向するポケットの両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成された形状の溶接保持器を備える保持器付きころに関するものである。

自動車のトランスミッションのアイドラーや、オートバイのエンジンのコンロッド（コネクティングロッド）の大端部には、保持器付きころが使用される場合がある。保持器付きころとは、外輪や内輪を含まないタイプの転がり軸受で、ころおよびころを保持する保持器から構成される。保持器付きころに含まれる保持器には、例えば、ころの安定した保持や生産性の向上等、品質向上や低コスト化が要求される。

ここで、転がり軸受に含まれる保持器のうち、その断面がＭ字形状である溶接保持器に関する技術が、特開２０００−２７４４３９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示の溶接保持器の製造方法について、簡単に説明する。

まず、保持器素材となる平板状の帯状鋼材に対し、打ち抜き刃を有するポンチで、ポケット形状に刃先を押し当てて打ち抜き、ポケット穴を開口する。次に、Ｍ字の基本断面形状となるよう帯鋼をプレス加工する。その後、保持器の円周長さとなるように帯鋼を切断する。その後、切断された帯鋼を円筒状に丸める。そして、円筒状に丸められた帯鋼の両端部を溶接により接合する。その後、軟窒化処理や浸炭焼入処理等の熱処理等を行って、溶接保持器を製造する。

このようにして、特許文献１に開示の溶接保持器が製造される。このようにして製造される溶接保持器は、材料歩留まりが良好であり、加工速度を速くすることができる。したがって、低コスト化が要求される場合に、有効に利用される。

一般的な溶接保持器は、柱部の軸方向中央部が内径側に凹むように、断面Ｍ字形状に折曲げられている。図６は、従来における溶接保持器を有する針状ころ軸受の一部を示す断面図である。図６を参照して、針状ころ軸受１１１は、針状ころ１１２と、針状ころ１１２を保持する溶接保持器１０１とを有する。

溶接保持器１０１のうち、ポケット１０３を形成する複数の柱部１０４には、針状ころ１１２の内径側への脱落を防止する内径側ころ止め部１０５、および外径側への針状ころ１１２の脱落を防止する外径側ころ止め部１０６が設けられている。内径側ころ止め部１０５は、図７に示すように、面押し等により柱部１０４の軸方向中央部に設けられている。外径側ころ止め部１０６は、面押し等により柱部１０４の付け根部分に設けられる。なお、図７は、柱部１０４の斜視図である。

このような溶接保持器１０１は、上記したように平板状の部材を円筒状に丸められて製造されるため、保持器周方向に対向するポケットの両側壁面の間隔は、打ち抜き保持器のように内径側と外径側とで同じではなく、内径側から外径側に向かって幅広に形成される。すなわち、図８に示すような一般的な打ち抜き保持器１２１では、保持器周方向に対向するポケット１２２の両側壁面１２３ａ、１２３ｂの間隔は、内径側と外径側とで同じであるが、図６に示す溶接保持器１０１では、内径側から外径側に向かって幅広となっている。なお、図８は、打ち抜き保持器１２１を含む保持器付きころ１２４をころ１２５の転動軸心に垂直な方向に切断した場合の断面図であり、図６に対応する。

このような溶接保持器において、内径側でころを案内する際には、面押しを施した柱部の内径側の軸方向中央部において、ころと接触させる。このような場合、柱部の中央部ところとの接触により、柱部の付け根が強い繰り返し応力を受け、疲労破壊が生じやすい問題がある。

ここで、柱部の付け根部分ところとを接触させる構成の溶接保持器に関する技術が、特開２００５―３０４６８号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献２によると、針状ころの案内時には、柱部の付け根部分に設けられた外径側ころ止め部ところとを接触させることにしている。すなわち、図６に示す針状ころ軸受１１１において、針状ころ１１２の案内時においては、針状ころ１１２と外径側ころ止め部１０６とが接触する。

こうすることにより、針状ころ１１２の案内時において、柱部１０４の付け根部分に設けられた外径側ころ止め部１０６と針状ころ１１２とを接触させ、柱部１０４の付け根部分の疲労破壊を防止し、信頼性を向上することにしている。
特開２０００−２７４４３９号公報（図２等） 特開２００５−３０４６８号公報（図６等）

軸受サイズやころサイズによっては、特許文献２に開示の構成とすることが不可能な場合がある。すなわち、保持器付きころの外径に対してころの径が大きい場合、柱の外径側と内径側とでは幅の違いが大きくなる。この場合、ポケットの側壁面の外径側部分ところとの間隔は大きくなる一方、ポケットの側壁面ところとの間隔が非常に小さくなる。そうすると、内径側ころ止め部の突出量を微小に設定するために各構成部材の厳密な寸法管理が要求されることになり、コストアップに繋がる恐れがある。

さらに、ころを外径側ころ止め部で案内する場合には、軸受の振動で内外輪間に僅かな芯ずれが生じると内外輪間のすき間が狭くなった方の案内部分ところとの間の接触圧力や摩擦抵抗が大きくなる。そうすると、ころが案内部分から内径側に向かって偏った力を受ける。このような力が不規則に、或いは断続的にころに加わると、ころの挙動が不安定になる。

一方、特許文献１に開示の技術のように、内径側ころ止め部にころが接触する場合、上記した問題に加え、ころが柱部内径側の中央領域で接することになる。そうすると、ころの両端部側がフリーな状態となるため、ころがスキューし、このときのころの滑りによって軸受が発熱する恐れがある。

さらに、図７に示すように、面押しにより形成される内径側ころ止め部の面押し量が大きくなると、柱部のうち、内径側ころ止め部を形成する根元部がえぐられた形状となってしまう。そうすると、ころから負荷される力によりえぐられた箇所の底の角部分に応力集中が発生し、柱部が破損する恐れもある。

この発明の目的は、長寿命化が可能な保持器付きころを提供することである。

この発明に係る保持器付きころは、複数のころと、一対の環状部およびころを収容する複数のポケットを形成するように一対の環状部を連結する複数の柱部を含む保持器と、を備える。ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成されている。ここで、柱部は、ころピッチ円径上にころを案内するころ案内部を含む。

このように構成することにより、ころが案内部分から受ける力がころピッチ円径の接線方向となるため、ころが内径側或いは外径側に向かった力を受けることがほとんど無くなる。したがって、ころが案内部分から受ける力のバランスが偏りにくくなり、ころの挙動が安定する。また、ころと接触する保持器の挙動も安定することになる。その結果、保持器付きころの発熱による焼付きを防止し、長寿命化を図ることができる。以下、ころピッチ円径を、ころＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）と称す。

また、この発明の他の局面においては、保持器付きころは、複数のころと、一対の環状部およびころを収容する複数のポケットを形成するように一対の環状部を連結する複数の柱部を含む保持器と、を備える。ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成されている。ここで、柱部は、内径側へのころの脱落を防止する内径側ころ止め部と、内径側ころ止め部の外径側に設けられ、外径側へのころの脱落を防止する外径側ころ止め部と、径方向において内径側ころ止め部と外径側ころ止め部との間に位置し、ころを案内するころ案内部とを含む。

このように構成することにより、ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成された形状の保持器において、保持器は、径方向において内径側ころ止め部と外径側ころ止め部との間でころを案内するため、保持器付きころが内輪部材と外輪部材との間に組み込まれた後は、内径側および外径側ころ止め部ところとは接触せず、保持器の破損の恐れを低減することができる。したがって、長寿命化を図ることができる。

好ましくは、柱部は、保持器の回転軸線と平行であって回転軸線を含む平面で切断した断面形状において、軸方向外方側から内方側へ延びる一対の延出部と、一対の延出部の軸方向内方端から径方向の内方側に向かって傾斜して延びる一対の傾斜部とを含む。ここで、一対の傾斜部にころ案内部が設けられている。

こうすることにより、断面Ｍ字形状の保持器において、一対の傾斜部上にころ案内部が設けられているため、ころと保持器とが、軸方向の２箇所で接触することになる。そうすると、さらにころおよび保持器の挙動を安定させることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。

さらに好ましくは、内径側ころ止め部は、ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の内径側の間隔をころの外径より小さくすることにより構成されており、外径側ころ止め部は、柱部を塑性流動させてポケット側に突出させて構成されている。こうすることにより、内径側ころ止め部の加工工程を簡略化できる。

さらに好ましくは、ころ案内部は、柱部の側壁面のうち、ころピッチ円径上に位置する領域をポケット側に突出させた形状である。こうすることにより、内径側ころ止め部や外径側ころ止め部の形状による制限が小さくなり、設計上または加工上、容易にころ案内部を設けることができる。

この発明によれば、ころが案内部分から受ける力がころピッチ円径の接線方向となるため、ころが内径側或いは外径側に向かった力を受けることがほとんど無くなる。したがって、ころが案内部分から受ける力のバランスが偏りにくくなり、ころの挙動が安定する。また、ころと接触する保持器の挙動も安定することになる。その結果、保持器付きころの発熱による焼付きを防止し、長寿命化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。この発明に係る保持器付きころは、例えば、オートバイのエンジンのコンロッドの大端部や自動車のトランスミッションのアイドラーに有効に利用される。図２は、コンロッドの大端部に、この発明の一実施形態に係る保持器付きころを使用した２輪用エンジンの縦断面図である。図２を参照して、２輪用エンジン６１は、回転運動を出力するクランク軸６４と、混合気の燃焼により直線往復運動を行うピストン６６と、クランク軸６４とピストン６６とを連結し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッド６５とを有する。クランク軸６４は、回転中心軸７１を中心に回転し、バランスウェイト７２によって回転のバランスをとっている。

コンロッド６５は、直線状棒体の下方に大端部７４を、上方に小端部７５を設けたものからなる。クランク軸６４は、コンロッド６５の大端部７４に、ピストン６６とコンロッド６５を連結するピストンピン７３は、コンロッド６５の小端部７５に、それぞれ保持器付きころ２１を介して回転自在に支持されている。

ガソリンと潤滑油とを混合した混合気は、吸気穴６８からクランク室６３へ送り込まれてから、ピストン６６の上下動作に応じてシリンダ６２の上方の燃焼室７０へ導かれ燃焼される。燃焼された排気ガスは排気穴６９から排出される。

保持器付きころ２１は、上記したコンロッド６５の大端部７４に設けられた係合穴７６に取り付けられ、回転軸としてのクランク軸６４を支持する。すなわち、回転軸としてのクランク軸６４の支持構造は、保持器付きころ２１と、クランク軸６４とを含む。クランク軸６４は、コンロッド６５の大端部７４に設けられた係合穴７６に取り付けられた保持器付きころ２１によって支持される。また、２輪用エンジン６１は、クランク軸６４の支持構造を備える。

図３は、図２に示す２輪用エンジンに備えられるクランク軸６４の支持構造に含まれる保持器付きころ２１のうち、保持器付きころ２１に備えられる溶接保持器のポケット部分を、外径側から見た図である。図４は、図３に示す保持器付きころ２１を、図３中のＩＶ−ＩＶ断面で切断した場合の断面図である。図１は、係合穴７６に取り付けられた図３等に示す保持器付きころ２１を、図４中のＩ−Ｉ断面で切断した場合の断面図である。図５は、図３等に示す保持器付きころ２１を示す斜視図である。なお、理解の容易の観点から、図３において、ころを図示しておらず、図４において、ころを二点鎖線で示している。また、ころＰＣＤを一点鎖線で示している。

図１〜図５を参照して、保持器付きころ２１の構成について説明する。保持器付きころ２１は、複数のころ２２と、複数のころ２２を保持する溶接保持器１１とを備える。複数のころ２２は、溶接保持器１１に設けられた複数のポケット１３内に収容されている。上記したように、保持器付きころ２１は、その内径側に回転軸としてのクランク軸６４が配置され、クランク軸６４を支持する。また、保持器付きころ２１は、コンロッド６５の大端部７４に設けられた係合穴７６に取り付けられている。

溶接保持器１１は、一対の環状部１２ａ、１２ｂと、複数のころ２２を収容する複数のポケット１３を形成するように一対の環状部１２ａ、１２ｂを連結する複数の柱部１４を備える。柱部１４は、外径側への脱落を防止する外径側ころ止め部１６を含む。

柱部１４は、図４中の三点鎖線で示す溶接保持器１１の回転軸線２３と平行であって回転軸線２３を含む平面で切断した断面形状において、軸方向外方側から内方側へ延びる一対の延出部２４ａ、２４ｂと、一対の延出部２４ａ、２４ｂの軸方向内方端から径方向の内方側に向かって傾斜して延びる一対の傾斜部２５ａ、２５ｂとを含む（図４参照）。

ここで、上記した溶接保持器１１の製造方法について、簡単に説明する。まず、保持器素材となる平板状の帯鋼を、断面Ｍ字形状に折曲げる。そして、ポケット１３を開口した後、所定の長さに切断する。その後、所定の長さに切断した保持器素材を、円筒状に丸める。そして、端部同士を溶接する。このようにして、溶接保持器１１を製造する。

溶接保持器１１は、ポケット１３を開口した後、円筒状に丸めて形成しているため、内径側が縮径する。すなわち、保持器周方向に対向するポケット１３の両側壁面２０の間隔は、内径側から外径側に向かって幅広に形成される。このようにして、内径側のポケット１３の周方向の長さ寸法を短くし、ポケット１３の保持器周方向に対向する両側壁面２０の内径側の間隔をころ２２の外径より小さくするように構成して、内径側へのころの脱落を防止する内径側ころ止め部１５を形成する。この場合、内径側ころ止め部１５を含む両側壁面２０の内径側は、平らな形状である。

また、柱部１４の外径側部分を内径側から面押しして、柱部１４の一部を塑性流動させ肉の盛り上がりを形成することによって、外径側ころ止め部１６を形成する。この面押しをする際、肉の盛り上がり量を調整するため、肉の過剰な盛り上がりを抑えるストッパを用いてもよい。

ここで、溶接保持器１１は、ころＰＣＤ１９上にころ案内部１８を有する。ころ案内部１８は、上記した断面形状において、一対の傾斜部２５ａ、２５ｂに設けられている。具体的には、ころ案内部１８は、外径側ころ止め部１６のポケット１３側への突出量と対向する両側壁面２０の内径側部分との間隔の調整によって設ける。外径側ころ止め部１６のポケット１３側への突出量は、上述のように面押し後過大に盛り上がった余肉部分の突出をコイニング加工で周方向に後退させることで調整し、対向する両側壁面２０の内径側部分の間隔は、柱幅で調整する。溶接保持器１１のポケット１３に収容されたころ２２は、ころ案内部１８により案内される。ころ２２の案内時、具体的には、径方向の両側に位置する軌道面の間にころ２２が組み込まれ、ころ２２ところ案内部１８とが当接している状態において、外径側ころ止め部１６ところ２２との間には、すき間１７ａを有する。また、内径側ころ止め部１５ところ２２との間にも、すき間１７ｂを有する。ころ案内部１８は、径方向において内径側ころ止め部１５と外径側ころ止め部１６との間に位置する。すなわち、溶接保持器１１は、径方向において内径側ころ止め部１５と外径側ころ止め部１６との間に位置し、ころ２２を案内するころ案内部１８を含む。

こうすることにより、ポケット１３の保持器周方向に対向する両側壁面２０の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成された形状の溶接保持器１１において、ころＰＣＤ１９上のころ案内部１８でころ２２と溶接保持器１１とを接触させて、ころ２２を案内することができる。そうすると、ころ２２が案内部分から受ける力がころＰＣＤ１９の接線方向となるため、ころ２２が内径側或いは外径側に向かった力を受けることがほとんどない。したがって、ころ２２が案内部分から受ける力のバランスが偏りにくくなり、ころ２２の挙動が安定する。また、ころ２２と接触する溶接保持器１１の挙動も安定することになる。その結果、保持器付きころ２１の発熱による焼付きを防止し、長寿命化を図ることができる。

また、溶接保持器１１は、内径側ころ止め部１５と外径側ころ止め部１６との間でころ２２を案内するため、保持器付きころ２１が内輪部材と外輪部材との間に組み込まれた後は、径方向において内径側および外径側ころ止め部１５、１６ところ２２は接触せず、溶接保持器１１の破損を抑制することができる。したがって、長寿命化を図ることができる。

この場合、すなわち、径方向の両側に位置する軌道面の間にころ２２が組み込まれた状態において、溶接保持器１１は、一対の傾斜部２５ａ、２５ｂ上にころ案内部１８を有するため、ころ２２と溶接保持器１１とが、軸方向の２箇所で接触することになる。つまり、瞬間的にスキューが起こっても、ころは正常な姿勢に戻るよう案内された状態になっている。このように、ころ２２および溶接保持器１１の挙動を安定させることができる。したがって、さらに長寿命化を図ることができる。

なお、このような溶接保持器１１を含む保持器付きころ２１を備えるクランク軸６４の支持構造は、保持器付きころ２１が長寿命であるため、クランク軸６４の支持構造についても、長寿命化を図ることができる。

また、このようなクランク軸６４の支持構造を備える２輪用エンジン６１についても、長寿命化を図ることができる。

なお、ころ案内部１８は、柱部１４の両側壁面２０のうち、ころＰＣＤ１９上に位置する領域をポケット１３側に突出させた形状であってもよい。こうすることにより、設計上または加工上容易にころＰＣＤ１９上にころを案内できる形状が得られる。ここで、「突出」とは、側壁面２０から階段状に突き出た形状であってもよいし、滑らかに盛り上がるような形状であってもよい。

また、上記の実施の形態においては、その断面がＭ字形状の溶接保持器について説明したが、これに限らず、上記と同じ断面において、その断面がＶ字形状等、他の断面形状の溶接保持器についても適用される。

なお、上記した構成の保持器付きころに内輪や外輪等の軌道輪を備えた転がり軸受についても適用される。

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。

この発明に係る保持器付きころは、自動車のトランスミッションのアイドラーやオートバイのエンジンのコンロッドの大端部に有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る保持器付きころの一部を示す断面図である。 コンロッドの大端部に保持器付きころを使用した２輪用エンジンの縦断面図である。 この発明の一実施形態に係る保持器付きころのうち、保持器のポケット部分を外径側から見た図である。 図３に示す保持器付きころを、図３中のＩＶ−ＩＶ断面で切断した場合の断面図である。 この発明の一実施形態に係る保持器付きころを示す斜視図である。 従来における溶接保持器を含む保持器付きころの一部を示す断面図である。 従来における溶接保持器の柱部の斜視図である。 従来における打ち抜き保持器を含む保持器付きころの一部を示す断面図である。

符号の説明

１１ 溶接保持器、１２ａ，１２ｂ 環状部、１３ ポケット、１４ 柱部、１５ 内径側ころ止め部、１６ 外径側ころ止め部、１７ａ，１７ｂ すき間、１８ ころ案内部、１９ ころＰＣＤ、２０ 側壁面、２１ 保持器付きころ、２２ ころ、２３ 回転軸線、２４ａ，２４ｂ 延出部、２５ａ，２５ｂ 傾斜部、６１ ２輪用エンジン、６２ シリンダ、６３ クランク室、６４ クランク軸、６５ コンロッド、６６ ピストン、６８ 吸気穴、６９ 排気穴、７０ 燃焼室、７１ 回転中心軸、７２ バランスウェイト、７３ ピストンピン、７４ 大端部、７５ 小端部、７６ 係合穴。

Claims (5)

1. 複数のころと、
   一対の環状部および前記ころを収容する複数のポケットを形成するように一対の前記環状部を連結する複数の柱部を含む保持器と、を備える保持器付きころであって、
   前記ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成されており、
   前記柱部は、ころピッチ円径上に前記ころを案内するころ案内部を含む、保持器付きころ。
2. 複数のころと、
   一対の環状部および前記ころを収容する複数のポケットを形成するように一対の前記環状部を連結する複数の柱部を含む保持器と、を備える保持器付きころであって、
   前記ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の間隔が、内径側から外径側に向かって幅広に形成されており、
   前記柱部は、内径側への前記ころの脱落を防止する内径側ころ止め部と、前記内径側ころ止め部の外径側に設けられ、外径側への前記ころの脱落を防止する外径側ころ止め部と、径方向において前記内径側ころ止め部と前記外径側ころ止め部との間に位置し、前記ころを案内するころ案内部とを含む、保持器付きころ。
3. 前記内径側ころ止め部は、前記ポケットの保持器周方向に対向する両側壁面の内径側の間隔を前記ころの外径より小さくすることにより構成されており、
   前記外径側ころ止め部は、前記柱部の一部を塑性流動させて前記ポケット側に突出させて構成されている、請求項２に記載の保持器付きころ。
4. 前記柱部は、前記保持器の回転軸線と平行であって前記回転軸線を含む平面で切断した断面形状において、軸方向外方側から内方側へ延びる一対の延出部と、前記一対の延出部の軸方向内方端から径方向の内方側に向かって傾斜して延びる一対の傾斜部とを含み、
   前記一対の傾斜部に前記ころ案内部が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の保持器付きころ。
5. 前記ころ案内部は、前記柱部の側壁面のうち、ころピッチ円径上に位置する領域を前記ポケット側に突出させた形状である、請求項１〜４のいずれかに記載の保持器付きころ。

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