JP2008057734A

JP2008057734A - ころ軸受

Info

Publication number: JP2008057734A
Application number: JP2006238419A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Katayama; 昭彦片山; Yugo Yoshimura; 友悟吉村; Shinji Oishi; 真司大石
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP4627750B2

Abstract

【課題】軸受回転時に外輪がハウジング内で回転するのを防止し、かつ、外輪の硬度不足に伴うトラブルを防止したころ軸受を提供する。
【解決手段】ころ軸受としての針状ころ軸受２１は、円弧形状の外輪部材２２ａを円周方向に複数連ねて形成される外輪２２と、外輪２２の内径面に沿って配置される複数のころとしての針状ころ２３とを備える。そして、外輪部材２２ａは、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の材料を出発材料として形成され、その円周方向端部にハウジングと係合するように径方向外側に折り曲げられた係合爪２２ｃを有する。
【選択図】図１

Description

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

自動車用エンジンのカムシャフトを支持する従来の軸受が、例えば、特開２００５−９０６９６号公報（特許文献１）に記載されている。図１０を参照して、同公報に記載されているカムシャフト１０１は、カムローブ１０１ａと、ころ軸受１０２により支持される円筒状のジャーナル部１０１ｂと、端部大径部１０１ｃとを有している。

ここで、ジャーナル部１０１ｂの外径寸法は、カムローブ１０１ａの外径の最大寸法および端部大径部１０１ｃの外径寸法より小さくなっている。そのため、ジャーナル部１０１ｂに配置されて、カムシャフト１０１を回転自在に支持するころ軸受１０２は、カムシャフト１０１の軸方向から挿入することができない。

そこで、ころ軸受１０２は、複数のころ１０３と、周方向に二分された略半円筒状の保持体１０４，１０５と、シリンダヘッド１０８およびキャップ１０９の間に配置される周方向に二分された略半円筒状のレース板１０６，１０７とを有している。また、図１１を参照して、レース板１０７は円周方向両端部それぞれに径方向外側に突出する２つの突起１０７ａを有し、キャップ１０９は突起１０７ａに対応するくぼみ１０９ａを有する。

そして、この突起１０７ａとくぼみ１０９ａとを係合させることによって、ころ軸受１０２の回転時に、レース板１０７とキャップ１０９との間での周方向および軸方向の相対移動を禁止することができると記載されている。なお、レース板１０６とシリンダヘッド１０８との間も同様の構成である。

上記構成のレース板１０６，１０７は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）等の鋼板をプレス加工して製造されるのが一般的である。また、所定の形状に形成後、硬度等の所定の機械的性質を得るために、熱処理が施される。
特開２００５−９０６９６号公報

上記公報に記載されているころ軸受１０２において、突起１０７ａは、レース板１０７の内径面に径方向外側への力を加えて外径面を押し出すことによって形成される。その結果、ころ１０３の軌道面となるレース板１０７の内径面には、くぼみが形成されることとなる。これは、ころ１０３がくぼみ上を通過する際に振動が発生したり、ころ１０３の表面が早期に剥離する等、ころ１０３のスムーズな回転を阻害する原因となる。

さらに、上記構成のレース板１０６，１０７の材料となる冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）は、炭素含有量が０．０４ｗｔ％以上、０．１５ｗｔ％未満と非常に低いので、加工性に優れている反面、レース板１０６，１０７に必要な硬度を得ることが難しい。

そこで、冷間圧延鋼板で形成されたレース板１０６，１０７が所定の硬度を得るためには、浸炭窒化処理を施す必要がある。浸炭窒化処理は、大規模な設備を必要とするので、設備費用が高額となる問題がある。また、冷間圧延鋼板は、浸炭窒化処理によっても深い浸炭硬化層を得ることが難しいので、使用時に早期の表面起点型剥離を発生させる恐れがある。

なお、この問題は、カムシャフトを支持するころ軸受のみならず、クランクシャフトやロッカーシャフトを支持する軸受にも同様に起こりうる。

そこで、この発明の目的は、自動車用エンジンのカムシャフト等を支持する軸受であって、軸受回転時に外輪がハウジング内で回転するのを防止し、かつ、外輪の硬度不足に伴うトラブルを防止したころ軸受を提供することである。

この発明に係るころ軸受は、円弧形状の外輪部材を円周方向に複数連ねて形成される外輪と、外輪の内径面に沿って配置される複数のころとを備える。そして、外輪部材は、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の材料を出発材料として形成され、その円周方向端部にハウジングと係合するように径方向外側に折り曲げられた係合爪を有する。

上記構成のように、外輪を複数の外輪部材に分割することにより、カムシャフトのように、軸受を軸方向から挿入することのできない場所にも適用することが可能となる。また、ハウジングに係合する係合爪を設けることによって、軸受回転時に、外輪がハウジング内で回転するのを防止することができる。

また、外輪部材の円周方向端部を径方向外側に折り曲げて係合爪を形成することにより、ころの軌道面となる外輪部材の内径面を平滑な状態に保つことができる。その結果、ころがスムーズに回転可能なころ軸受を得ることができる。

さらに、外輪部材を炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上の材料で形成することにより、熱処理によって十分な硬化層を得ることができ、外輪部材に必要な硬度を確保することが可能となる。一方、炭素含有量が１．１ｗｔ％を超える材料は、加工性が著しく低下するので適切ではない。なお、自動車用エンジンのカムシャフト等を支持するころ軸受の外輪部材に要求される表面硬さＨｖは、６５３以上である。

好ましくは、出発材料の炭素含有量は、０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下であって、外輪部材には浸炭焼入処理が施されている。炭素含有量が上記の範囲内にある材料に浸炭焼入処理を施すことによって、外輪部材に必要とされる硬度を得ることができる。その結果、外輪部材の硬度不足に伴うトラブルを防止したころ軸受を得ることができる。なお、浸炭焼入処理設備は、浸炭窒化処理設備と比較して設備費用が安価であるので、製造コストを抑えることもできる。

好ましくは、出発材料の炭素含有量は、０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下であって、外輪部材には光輝焼入処理が施されている。さらに好ましくは、出発材料の炭素含有量は、０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下であって、外輪部材には高周波焼入処理が施されている。

炭素含有量が上記の範囲内にある材料を使用することによって、さらに深い硬化層を得ることができるので、より耐久性に優れたころ軸受を得ることができる。なお、光輝焼入処理設備は、浸炭窒化処理設備や浸炭焼入処理設備と比較して設備費用が安価であるというメリットがある。さらに、高周波焼入処理設備は、他の熱処理設備と比較して設備費用が大幅に安価であると共に、熱処理工程でガスを使用しないので環境に優しいというメリットがある。

この発明によれば、外輪がハウジング内で回転するのを防止し、かつ、外輪の硬度不足に伴うトラブルを防止したころ軸受を得ることができる。

図１〜図８を参照して、この発明の一実施形態に係る外輪部材の製造装置および製造方法によって製造される外輪部材を使用したころ軸受としての針状ころ軸受２１と、この針状ころ軸受２１を使用したカムシャフト支持構造を説明する。なお、図１、図７および図８はこの発明の一実施形態に係るカムシャフト支持構造の組込み前後の状態を示す図、図２〜図６はこの発明の一実施形態に係る針状ころ軸受２１の各構成要素を示す図である。

まず、図１を参照して、この発明の一実施形態に係るカムシャフト支持構造は、カムシャフト１９と、カムシャフト１９を収容するハウジングとしてのシリンダヘッド１３およびベアリングキャップ１３ｃと、カムシャフト１９をハウジングに対して回転自在に支持する針状ころ軸受２１とを備える。

針状ころ軸受２１は、円弧形状の外輪部材２２ａ，２２ｂを円周方向に複数連ねて形成される外輪２２と、外輪２２の内径面に沿って配置される複数のころとしての針状ころ２３と、円周上の一箇所に軸受の軸線方向に延びる分割線を有し、複数の針状ころ２３の間隔を保持する保持器２４とを備える。

なお、カムシャフト１９を支持する軸受としては、針状ころ軸受２１が採用されるのが一般的である。針状ころ軸受２１は、針状ころ２３と軌道面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。したがって、負荷容量を維持しつつ、支持部分の径方向の厚み寸法を削減することができる点で好適である。

図２〜図４を参照して、外輪部材２２ａを説明する。なお、図２は外輪部材２２ａの側面図、図３は図２をＩＩＩ方向から見た図、図４は図２をＩＶ方向から見た図である。また、外輪部材２２ｂは外輪部材２２ａと同一の形状であるので、説明は省略する。

まず、図２を参照して、外輪部材２２ａは、中心角１８０°の半円形状であって、円周方向の一方側端部にシリンダヘッド１３と係合するように径方向外側に折り曲げられた係合爪２２ｃと、軸方向の両端部に径方向内側に突出して保持器２４の軸方向への移動を規制する鍔部２２ｄとを有する。そして、この２つの外輪部材２２ａ，２２ｂを円周方向に連ねて円環形状の外輪２２を形成する。また、外輪２２の内径面の軸方向中央部は、針状ころ２３の軌道面として機能する。

また、図３を参照して、外輪部材２２ａの円周方向一方側端部には、軸方向の両端部に係合爪２２ｃが２つ設けられており、２つの係合爪２２ｃの間には円周方向に凹んだ略Ｖ字型の凹部２２ｅが形成されている。なお、２つの係合爪２２ｃは、外輪部材２２ａの軌道面となる軸方向中央部を避けて両端部に、かつ、針状ころ軸受２１の回転軸線と平行な直線上に配置される。すなわち、２つの係合爪２２ｃの間の長さＬは、針状ころ２３の有効長さｌより長く設定されている。なお、本明細書中「ころの有効長さ」とは、ころ長さから両端の面取り部の長さを除いた長さを指すものとする。

また、図４を参照して、外輪部材２２ａの円周方向他方側端部には、軸方向両端部に係合爪２２ｃの軸方向幅と同一幅の２つの平坦部２２ｆと、２つの平坦部２２ｆの間に先端が円弧形状で円周方向に突出した略Ｖ字型の凸部２２ｇとが設けられている。なお、凹部２２ｅは、外輪部材２２ａ，２２ｂを円周方向に連ねたときに隣接する外輪部材の凸部２２ｇを受け入れる。

さらに、図３および図４を参照して、外輪部材２２ａの外径面には、径方向外側から径方向内側に貫通する油穴２２ｈが設けられている。この油穴２２ｈは、ハウジングに設けられた油路（図示せず）に対応する位置に設けられて、潤滑油を針状ころ軸受２１内部に供給する。なお、油穴２２ｈの大きさ、位置、個数は、ハウジングに設けられた油路の大きさ、位置、個数に依存する。

次に、図５および図６を参照して、保持器２４を説明する。なお、図５は保持器２４の側面図、図６は保持器２４の分割部分を含む部分断面図である。図５および図６を参照して、保持器２４は、円周上の一箇所に軸受の軸線方向に延びる分割線を有する略Ｃ型形状であって、針状ころ２３を収容するポケット２４ｃが円周方向の等間隔に設けられている。また、この保持器２４は、樹脂材料を射出成型して形成される。

また、分割部分の円周方向一方側の切断端面２４ａには凹部２４ｄが、他方側の切断端面２４ｂには凹部２４ｄに対応する凸部２４ｅが設けられており、凹部２４ｄおよび凸部２４ｅが係合することにより、円環形状の保持器２４を得ることができる。なお、この実施形態においては、凸部２４ｅの先端部分の幅が根元部分より大きく、凹部２４ｄは開口部分の幅が最奥部より小さく設定されている。これにより、凹部２４ｄと凸部２４ｅの係合を確実なものとしている。

上記構成の針状ころ軸受２１は、係合爪２２ｃがハウジングと係合するので、軸受回転中に外輪２２がハウジング内で回転するのを確実に防止することができる。また、係合爪２２ｃは、外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向端部を曲げ加工によって径方向外側に折り曲げて形成しているので、軌道面を平滑な状態に保つことができる。これにより、針状ころ２３が軌道面上をスムーズに回転可能となる。

さらに、係合爪２２ｃを外輪部材２２ａの軌道面からはずれた位置に設けることにより、係合爪２２ｃの曲げ加工等による外輪部材２２ａ，２２ｂの微小な変形が針状ころ２３の回転に与える影響を極小化することができる。その結果、針状ころ２３の回転がさらにスムーズとなる。

次に、図１、図７および図８を参照して、針状ころ軸受２１をカムシャフト１９に組み込む手順を説明する。

まず、保持器２４のポケット２４ｃそれぞれに針状ころ２３を組み込む。次に、保持器２４の弾性を利用して分割部分を広げ、カムシャフト１９に組み込む。さらに、凹部２４ｄと凸部２４ｅとを係合させて、保持器２４が外れないようにする。

次に、シリンダヘッド１３の上に、一方側の外輪部材２２ａ、カムシャフト１９に組み込んだ保持器２４、他方側の外輪部材２２ｂ、およびベアリングキャップ１３ｃの順に組込み、シリンダヘッド１３とベアリングキャップ１３ｃとをボルト等で固定する。このとき、外輪部材２２ａの凹部２２ｅと外輪部材２２ｂの凸部２２ｇ、外輪部材２２ａの凸部２２ｇと外輪部材２２ｂの凹部２２ｅとがそれぞれ突合するように配置する。

また、外輪部材２２ａの係合爪２２ｃは、シリンダヘッド１３のベアリングキャップ１３ｃとの突合面に設けられた係合溝１３ｄと係合するように配置し、外輪部材２２ｂの係合爪２２ｃは、ベアリングキャップ１３ｃのシリンダヘッド１３との突合面に設けられた係合溝１３ｄと係合するように配置する。これにより、外輪部材２２ａ，２２ｂが、軸受回転中にハウジング内部で回転するのを防止することができる。

ここで、一般的にシリンダヘッド１３とベアリングキャップ１３ｃとの突合面は、カムシャフト１９の軸線方向、すなわち軸受の回転軸線と平行な面となる。そこで、外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向端部に設けた２つ係合爪２２ｃを針状ころ軸受２１の回転軸線と平行な直線状に配置することにより、係合爪２２ｃをシリンダヘッド１３とベアリングヤップ１３ｃとの間に係合させることができる。

上記の組み込み手順とすることにより、カムシャフト１９と、外輪２２と、保持器２４と、ハウジングとが同心円状に配置され、針状ころ２３が安定して回転可能な針状ころ軸受２１得ることができる。また、上記構成の針状ころ軸受２１は、外輪２２を２つの外輪部材２２ａ，２２ｂに分割し、保持器２４を円周方向の一箇所で分割したことにより、支持部分の径方向から組み込むことが可能となるので、カムシャフト１９を支持する軸受として採用することができる。

なお、外輪部材２２ａ，２２ｂの突合部分は、カムシャフト１９を円周方向に負荷領域と非負荷領域に区分した場合に、非負荷領域に配置するのが望ましい。外輪部材２２ａ，２２ｂの突合部分は、温度上昇による膨張を考慮して円周方向および軸方向にある程度の隙間が設けられている。したがって、突合部分が負荷領域に配置されると、突合部分を通過する針状ころ２３の円滑な回転が阻害される恐れがあるからである。

なお、本明細書中「負荷領域」とは、外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向において、相対的に大きな荷重が負荷される領域を指すものとする。また、「非負荷領域」とは、外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向において、相対的に小さな荷重しか負荷されない領域を指すものとする。

上記の実施形態においては、カムシャフト１９を支持する軸受として針状ころ軸受２１を採用した例を示したが、この発明は、他のころ軸受、例えば、円筒ころ軸受や棒状ころ軸受にも適用することができる。

また、上記の実施形態における針状ころ軸受２１は、外輪２２と、針状ころ２３と、保持器２４とを含む例を示したが、これに限ることなく、保持器２４を省略した総ころ形式のころ軸受であってもよい。

また、上記の実施形態における外輪２２は、円周方向の二箇所で外輪部材２２ａ，２２ｂに分割した例を示したが、これに限ることなく、任意の個数に分割することが可能である。例えば、中心角１２０°の外輪部材を円周方向に３つ連ねて外輪を形成してもよい。さらには、互いに中心角の異なる複数の外輪部材を組み合わせて円環形状の外輪を形成してもよい。同様に、保持器２４についても任意の形態のものを採用することができる。

また、上記の実施形態における保持器２４は、生産効率が高く、かつ、弾性変形能の高い樹脂製保持器の例を示したが、これに限ることなく、切削加工による削り出し保持器でもよく、または、鋼板をプレス加工したプレス保持器であってもよい。

また、上記の実施形態における係合爪２２ｃは、各外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向の両側端部のうち一方側端部にのみ設けた例を示したが、これに限ることなく、外輪部材２２ａの円周方向両端部に係合爪２２ｃを設けて、外輪部材２２ｂには設けないこととしてもよい。また、係合爪２２ｃは、軸方向両端部の二箇所に設けた例を示したが、これに限ることなく、任意の位置に少なくとも一箇所以上設けられていればよい。例えば、軸方向の一方側端部の一箇所にのみ設けてもよいし、軸方向中央部の一箇所にのみ設けてもよい。

また、上記の実施形態における鍔部２２ｄは、外輪部材２２ａ，２２ｂの円周方向の全域に設けた例を示したが、これに限ることなく、円周方向の一部に部分的に設けてもよい。その際、鍔部の場所や個数は任意に設定することができるが、カムシャフト１９に組み込んだときに、非負荷領域に配置されるのが望ましい。

また、上記の実施形態における針状ころ軸受２１は、カムシャフト１９を支持する軸受としてだけではなく、クランクシャフトやロッカーシャフト等を支持する軸受としても広く使用することが可能である。

さらに、この発明は、単気筒の内燃機関にも適用可能であるが、図１０に示すような多気筒エンジンに採用されるカムシャフト１０１のジャーナル部１０１ｂのように、軸方向から針状ころ軸受２１を挿入できない箇所を支持する軸受として好適である。

次に、図９を参照して、この発明の一実施形態に係る外輪部材２２ａの製造方法を説明する。なお、図９は、外輪部材２２ａの製造工程の一部を示す図であって、上段は平面図、下段は断面図を示す。また、外輪部材２２ｂの製造方法は、外輪部材２２ａと同様であるので、説明は省略する。

まず、出発材料としては、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の炭素鋼を使用する。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下のＳＣＭ４１５やＳ５０Ｃ等、または、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下のＳＡＥ１０７０やＳＫ５等が考えられる。

なお、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼は、焼入処理によって浸炭硬化層が形成されにくく、外輪部材２２ａに必要な硬度を得るためには、浸炭窒化処理を行う必要がある。浸炭窒化処理は、後述する各焼入処理と比較して設備費用が高額になるので、結果として、針状ころ軸受２１の製造コストが上昇する。また、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼では浸炭窒化処理によっても十分な浸炭硬化層が得られない場合があり、軌道面に表面起点型の剥離が早期に発生する恐れがある。一方、炭素含有量が１．１ｗｔ％を超える炭素鋼はで加工性が著しく低下するので、加工精度が低下したり、加工工数の増加による製造コストの上昇が問題となる。

図９を参照して、第１の工程としては、鋼板を打ち抜き加工して外輪部材２２ａの外輪を形成する（ａ工程）。また、長手方向の一方側端部に凹部２２ｅおよび係合爪２２ｃとなる部分を形成し、他方側端部に平坦部２２ｆおよび凸部２２ｇを形成する。さらに、外形の形成と同時に油穴２２ｈを加工してもよい。

このとき、外輪部材２２ａの長手方向の長さは、カムシャフト１９の直径に基づいて決定し、短手方向の長さは、使用する針状ころ２３のころ長さに基づいて決定する。ただし、短手方向には鍔部２２ｄとなる部分が含まれているので、この工程での短手方向の長さは、外輪部材２２ａの完成品の軸方向幅寸法より長くなる。

この工程は、一度の打ち抜き加工で全ての部分を打ち抜いてもよいし、打ち抜き加工を複数回繰り返して所定の形状を得てもよい。なお、順送プレスを用いる場合には、各加工工程の加工位置を決めるためのパイロット穴２５を形成すると共に、隣接する外輪部材との間に連結部２６を設けるとよい。

第２の工程としては、曲げ加工により外輪部材２２ａの円周方向端部を径方向外側に折り曲げて、係合爪２２ｃを形成する（ｂ工程）。係合爪２２ｃの曲げ角度は、ハウジングの係合溝１３ｃに沿う角度とする。なお、この実施形態では、係合爪２２ｃが、外輪部材２２ａに対して９０°の角度となるように折り曲げている。

第３の工程としては、曲げ加工により外輪部材２２ａの外形を所定の曲率に曲げる工程と、外輪部材２２ａの軸方向両端部に径方向内側に突出する鍔部２２ｄを形成する工程とを含む（ｃ工程〜ｇ工程）。具体的には、連結部２６を含む中央部分を残して、長手方向の両端部側から順に曲げていく（ｃ工程、ｄ工程）。次に、曲げ加工を施した長手方向両端部について、短手方向の両端部に曲げ加工を施して鍔部２２ｄを形成する（ｅ工程）。次に、外輪部材２２ａの外形が所定の曲率となるように、長手方向中央部についても曲げ加工を行う（ｆ工程）。最後に、連結部２６を除去して、長手方向中央部に鍔部２２ｄを形成する（ｇ工程）。

上記のプレス加工工程終了後、外輪部材２２ａに必要とされる硬度等の所定の機械的性質を得るために、熱処理を行う。なお、軌道輪として機能する外輪部材２２ａの内径面の表面硬さＨｖは、６３５以上が必要となる。

外輪部材２２ａが十分な深さの硬化層を得るためには、出発材料の炭素含有量によって適切な熱処理方法を選択する必要がある。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下の材料の場合には浸炭焼入処理を、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の材料の場合には光輝焼入処理または高周波焼入処理を施す。

浸炭焼入処理は、高温の鋼に炭素が固溶する現象を利用した熱処理方法であって、鋼内部は炭素量が低いまま、炭素量の多い表面層（浸炭硬化層）を得ることができる。これにより、表面は硬く、内部は軟らかく靭性の高い性質が得られる。また、浸炭窒化処理設備と比較して設備費用が安価である。

光輝焼入処理は、保護雰囲気や真空中で加熱することによって、鋼表面の酸化を防止しながら行う焼入処理を指す。また、浸炭窒化処理設備や浸炭焼入処理設備と比較して設備費用が安価である。

高周波焼入処理は、誘導加熱の原理を利用して、鋼表面を急速に加熱、急冷して焼入硬化層を作る方法である。他の焼入処理設備と比較して設備費用が大幅に安価であると共に、熱処理工程でガスを使用しないので環境に優しいというメリットがある。また、部分的な焼入処理が可能となる点でも有利である。

さらに、焼入によって生じた残留応力や内部ひずみを低減し、靭性の向上や寸法を安定化させるために、上記の焼入処理の後に焼戻を行うのが望ましい。

また、ハウジングに係合爪２２ｃには、針状ころ軸受２１の回転方向に荷重が負荷される。この荷重によって係合爪２２ｃが破損するのを防止するために、係合爪２２ｃの硬度を他の部分より低くすることによって靭性を高めることが有効である。なお、係合爪２２ｃの硬度Ｈｖは３００以上、６００以下の範囲に設定するのが望ましい。硬度Ｈｖが６００以上になると、突発的な負荷によって係合爪２２ｃが破損等する恐れがある。一方、硬度Ｈｖが３００未満になると、係合爪２２ｃが早期に磨耗する恐れがあるからである。

係合爪２２ｃの靭性を高める具体的な方法としては、上記の熱処理工程の後に、係合爪２２ｃにのみ部分焼鈍しを行うか、または、上記の熱処理工程の前に係合爪２２ｃにのみ防浸炭処理を行うことが有効である。なお、部分焼鈍しや防浸炭処理は係合爪２２ｃの全域に施してもよいが、係合爪２２ｃの根元部分にのみ施しても効果がある。

焼鈍しは、焼入処理によって硬化した材料を軟化させて靭性を高めるために行うものであって、材料を所定温度まで加熱後に徐冷することによって行う。なお、焼鈍しの効果が外輪部材２２ａの軌道面にまで及ぶのを防止するためには、高周波焼鈍しが適している。

防浸炭処理は、浸炭焼入処理等によって材料に炭素が固溶するのを防止するために行うものであって、係合爪２２ｃに被膜を形成する等の処理を指す。これによって、浸炭焼入処理をした場合でも、被膜が形成された係合爪２２ｃの部分に浸炭層が形成されにくくなる。

なお、この実施形態においては、外輪部材２２ａの外形の曲率を形成する工程と、鍔部２２ｄを形成する工程とを平行して行う例を示したが、これに限ることなく、外形の曲率を形成する工程と、鍔部２２ｄを形成する工程とを独立して行ってもよい。

また、上記の第１の工程から第３の工程は、この発明に係る外輪部材の製造方法の一例であって、各工程をさらに細分化してもよいし、必要な工程をさらに追加することもできる。また、加工工程の順番も任意に入れ替えることができるものとする。

さらに、上記の各工程（ａ工程〜ｇ工程）は、それぞれ別々の工程として単能プレスで行ってもよいが、順送プレス、または、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができる。また、上記の各工程（ａ工程〜ｇ工程）の全部または一部に相当する加工部を有する外輪部材２２ａの製造装置を使用することにより、生産性を高めることができ、結果として針状ころ軸受２１の製品価格を抑えることができる。

なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。また、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって工程品を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。

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。

この発明は、自動車用エンジンのカムシャフトを支持する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カムシャフト支持構造の組込み前の状態を示す図である。この発明の一実施形態に係るころ軸受の外輪部材を示す図である。図２のＩＩＩ方向から見た図である。図２のＩＶ方向から見た図である。この発明の一実施形態に係るころ軸受の保持器の側面図を示す図である。図５の保持器の分割部分を含む部分断面図である。図１のカムシャフト支持構造の組込み後の状態を軸方向から見た断面図である。図１のカムシャフト支持構造の組込み後の状態を径方向から見た断面図である。この発明の一実施形態に係る外輪部材の製造工程の一部を示す図であって、上段は平面図、下段は断面図である。従来のカムシャフト支持構造を示す図である。図１０のころ軸受のレース板とキャップとの拡大図である。

符号の説明

１３シリンダヘッド、１３ｃベアリングキャップ、１３ｄ係合溝、１９，１０１カムシャフト、１０１ａカムローブ、１０１ｂジャーナル部、１０１ｃ端部大径部、２１針状ころ軸受、２２外輪、２２ａ，２２ｂ外輪部材、２２ｃ係合爪、２２ｄ鍔部、２２ｅ，２４ｄ凹部、２２ｆ平坦部、２２ｇ，２４ｅ凸部、２２ｈ油穴、２３針状ころ、２４保持器、２４ａ，２４ｂ切断端面、２４ｃポケット、１０２ころ軸受、１０３ころ、１０４，１０５保持体、１０６，１０７レース板、１０７ａ突起、１０８シリンダヘッド、１０９キャップ、１０９ａくぼみ。

Claims

円弧形状の外輪部材を円周方向に複数連ねて形成される外輪と、
前記外輪の内径面に沿って配置される複数のころとを備え、
前記外輪部材は、
炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の材料を出発材料として形成され、
その円周方向端部にハウジングと係合するように径方向外側に折り曲げられた係合爪を有する、ころ軸受。
前記出発材料の炭素含有量は、０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下であって、
前記外輪部材には、浸炭焼入処理が施されている、請求項１に記載のころ軸受。
前記出発材料の炭素含有量は、０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下であって、
前記外輪部材には、光輝焼入処理が施されている、請求項１に記載のころ軸受。
前記出発材料の炭素含有量は、０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下であって、
前記外輪部材には、高周波焼入処理が施されている、請求項１に記載のころ軸受。