(57)【要約】【課題】回転軸の軸心が傾いていても、基準側軸受部と調心側軸受部とを軸心が略一致する状態に組付けることができ、円滑且つ安定した回転が長期間継続して得られる軸受構造を提供する。【解決手段】軸受構造を構成する左ワン７を軸方向に移動して、調心側軸受部９の支持リング９ｂに保持された球体９ａ…をクランク軸４の左側フランジ部４ａに当接すると共に、支持リング９ｂを左ワン７の球状面に沿って円周方向に変位させ、支持リング９ｂに保持された全球体９ａ…の軸受中心を、基準側軸受部８で軸受されたクランク軸４の軸心と略一致する状態に自動的に調心して、円滑且つ安定した回転が得られる状態に軸受する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部内部に取り付けた一対の軸受部で回転軸を軸受する軸受構造であって、
上記一方の基準側軸受部で上記回転軸を変位可能に軸受し、
上記他方の調心側軸受部を、上記筒状部内面と回転軸外面との間に可動部材と、支持部材と、複数の球体とを介在して構成し、
上記可動部材と支持部材との対向面を、上記回転軸の軸心を中心とする略同一半径でもって滑らかな球状面に形成し、
上記球体が保持される支持部材の周面を、上記回転軸の軸心を中心とする半径でもって滑らかな球状面に形成し、
上記支持部材を、上記筒状部内面又は回転軸外面に設けた当接部に対して上記球体が当接される方向に移動可能に設け、該支持部材を上記可動部材の球状面に沿って円周方向に変位可能に設けると共に、
上記球体を当接部に当接したときに生じる応力により、上記支持部材を可動部材の球状面に沿って円周方向に変位させ、該支持部材に保持された全球体の軸受中心を、上記基準側軸受部に軸受された回転軸の軸心と略一致する状態に調心する
軸受構造。
【請求項２】
上記調心側軸受部を、上記筒状部内面に取り付けられる可動部材と、上記回転軸周面に押し当てられる球体との間に上記支持部材を変位可能に介在して構成した
請求項１記載の軸受構造。
【請求項３】
上記調心側軸受部を、上記回転軸外面に取り付けられる可動部材と、上記筒状部内面に押し当てられる球体との間に上記支持部材を変位可能に介在して構成した
請求項１記載の軸受構造。
【請求項４】
上記球体が当接される凸状の段部を、該球体が保持される支持部材の一端側周面に設けた
請求項１，２又は３に記載の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自転車を構成するクランク軸やハンドル軸、ハブ軸、ペダル軸、或いは、機械や機構を構成する回転軸等を軸受するために用いられる軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の軸受構造としては、例えば自転車を構成するハンガ部のハンガラグ両端部に右ワン及び左ワンを固定し、その右ワン及び左ワンに組み込まれたベアリングでクランク軸を回転可能に軸受する特許文献１の軸受構造がある。
【０００３】
しかし、上述のハンガラグに固定されるワンの組付け精度が低いと、クランク軸の軸心に対して、ワンに組み込まれたベアリングの回転中心が傾いた状態に取り付けられてしまい、ベアリングを構成する一部の球体に付与される回転抵抗及び接触抵抗が大きくなるため、クランク軸の回転が悪くなる。また、回転時に発生する騒音が大きく、クランク軸の回転時に発生する振動や衝撃等が原因で緩みが生じやすく、故障や破損、事故、怪我等が起きることがある。
【０００４】
また、クランク軸を複数の球体で直接軸受する軸受構造の場合、クランク軸の軸心に対して、ワン内部に保持された全球体の軸受中心が傾いた状態に組み付けられると、一部の球体に対してクランク軸の回転応力がダイレクトに付与されるため、破損や損傷等が球体に発生しやすく、円滑且つ安定した回転を長期間得ることが難しい。また、左右一対のベアリングとクランク軸とをユニット化して組付けた場合、軸受構造を構成する部品数及び組付け工数が多くなり、組み付け作業に手間及び時間が掛かるだけでなく、製造コストが高くなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３００４９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上記問題に鑑み、調心側軸受部の可動部材を軸方向に移動させて、該調心側軸受部を基準側軸受部の軸心と略一致する状態に自動的に調心することにより、回転軸の軸心が傾いていても、基準側軸受部と調心側軸受部とを軸心が略一致する状態に組付けることができ、円滑且つ安定した回転が長期間継続して得られる軸受構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明の軸受構造は、筒状部内部に取り付けた一対の軸受部で回転軸を軸受する軸受構造であって、上記一方の基準側軸受部で上記回転軸を変位可能に軸受し、上記他方の調心側軸受部を、上記筒状部内面と回転軸外面との間に可動部材と、支持部材と、複数の球体とを介在して構成し、上記可動部材と支持部材との対向面を、上記回転軸の軸心を中心とする略同一半径でもって滑らかな球状面に形成し、上記球体が保持される支持部材の周面を、上記回転軸の軸心を中心とする半径でもって滑らかな球状面に形成し、上記支持部材を、上記筒状部内面又は回転軸外面に設けた当接部に対して上記球体が当接される方向に移動可能に設け、該支持部材を上記可動部材の球状面に沿って円周方向に変位可能に設けると共に、上記球体を当接部に当接したときに生じる応力により、上記支持部材を可動部材の球状面に沿って円周方向に変位させ、該支持部材に保持された全球体の軸受中心を、上記基準側軸受部に軸受された回転軸の軸心と略一致する状態に調心することを特徴とする。
【０００８】
上述の筒状部は、例えばハンドル軸が軸受されるヘッドラグ、ハブ軸が軸受されるハブ、ペダル軸が軸受されるペダル本体、機械や機構を構成する回転軸が軸受される部品等で構成することができる。また、回転軸は、例えばハンドル軸、ハブ軸、ペダル軸、機械や機構を構成する回転軸等で構成することができる。
【０００９】
つまり、筒状部内部に固定した一対の軸受部で回転軸を軸受するとき、調心側軸受部の可動部材を軸方向に移動させて、支持部材に保持された球体を、筒状部内面又は回転軸外面に設けた当接部に当接すると共に、その当接時に生じる応力により、支持部材を可動部材の球状面に沿って円周方向に変位させ、調心側軸受部の支持部材に保持された全球体の軸受中心を、基準側軸受部で軸受した回転軸の軸心と略一致する状態に自動的に調心する。
【００１０】
また、実施例の右ワン、左ワンの球当り部のみを焼入れした部材を圧入等して軸受する構造もあるが、本願発明の軸受構造は、その構造とは大きく異なる。
【００１１】
請求項２に記載した発明の軸受構造は、上記請求項１記載の構成と併せて、上記調心側軸受部を、上記筒状部内面に取り付けられる可動部材と、上記回転軸周面に押し当てられる球体との間に上記支持部材を変位可能に介在して構成したことを特徴とする。つまり、支持部材を、筒状部内面に取り付けた可動部材の内側球状面に沿って変位させ、調心側軸受部を基準側軸受部の軸心と略一致する状態に調心する。
【００１２】
請求項３に記載した発明の軸受構造は、上記請求項１記載の構成と併せて、上記調心側軸受部を、上記回転軸外面に取り付けられる可動部材と、上記筒状部内面に押し当てられる球体との間に上記支持部材を変位可能に介在して構成したことを特徴とする。つまり、支持部材を、回転軸外面に取り付けた可動部材の外側球状面に沿って変位させ、調心側軸受部を基準側軸受部の軸心と略一致する状態に調心する。
【００１３】
請求項４に記載した発明の軸受構造は、上記請求項１，２又は２に記載の構成と併せて、上記球体が当接される凸状の段部を、該球体が保持される支持部材の一端側周面に設けたことを特徴とする。
【００１４】
つまり、支持部材に保持された球体を、筒状部内面又は回転軸外面の当接部に当接したとき、当接回避された球体が支持部材の球状面に沿って抵抗の小さい方へ移動しようとするが、支持部材の段部に球体が当接し、球体と支持部材とを一体的に変位する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、軸受構造を構成する調心側軸受部の可動部材を軸方向に移動して、支持部材に保持された球体を当接部に当接したときに生じる応力で、支持部材を可動部材の球状面に沿って円周方向に変位させ、調心側軸受部を基準側軸受部の軸心と略一致する状態に自動的に調心するので、回転軸の軸心が傾いていても、基準側軸受部と調心側軸受部とを軸心が略一致する状態に組付けることができ、組付け精度及び軸受精度が向上する。また、回転軸の回転時において、ガタ付きや振動等が発生せず、支持部材に保持された全球体が略均等に当接されるため、回転軸に付与される回転抵抗が小さくなり、円滑且つ安定した回転が長期間継続して得られる。
【００１６】
また、回転軸の回転が安定するため、軸受構造の緩み止め機能が損なわれず、応力が分散され偏荷重が付与されないので、緩みにくくなる。また、回転音が小さくなり、振動や緩み、応力集中による割れや破損等が原因となる故障や部品の紛失を回避することができる。
【００１７】
また、左右一対の軸受部と回転軸とをユニット化したまま組付けるよりも、軸受構造を構成する部品数が少なく、組付け工数が大幅に削減されるため、組み付け作業が簡単且つ容易に行える。
【００１８】
また、調心が不要となるように軸受部の組付け精度を高くする作業及び工程が省け、製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明は、回転軸の軸心が傾いていても、基準側軸受部と調心側軸受部とを軸心が略一致する状態に組付けることができ、円滑且つ安定した回転が長期間継続して得られるという目的を、軸受構造を構成する調心側軸受部の可動部材を軸方向に移動させて、該調心側軸受部を基準側軸受部の軸心と略一致する状態に自動的に調心することで達成した。
【実施例】
【００２０】
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は自転車１の左側面図を示し、フレーム本体２の下部中央に設けたハンガ部３にクランク軸４を変位可能に挿入し、ハンガ部３両端部に突出するクランク軸４の左右端部に左右一対のクランクアーム５，５を固定する。
【００２２】
上述のハンガ部３に組み込まれる軸受構造は、図２、図４、図５にも示すように、ハンガラグ３ａの右端部に右ワン６を螺入し、クランク軸４をハンガラグ３ａの左端部から挿入し、ハンガラグ３ａの左端部に左ワン７を螺入して、クランク軸４を右ワン６内部に組み込まれた右側軸受部８と、左ワン７内部に組み込まれた左側軸受部９とで軸受し、左ワン７の左端部にワッシャ１０を介して締付けナット１１を螺着する。
【００２３】
上述の軸受部８は、複数の球体８ａ…を、受けリング８ｂと受けリング８ｃとの対向面間に変位可能に保持してなるベアリングで構成され、クランク軸４の右側外周面に固定された受けリング８ｂを、該外周面に形成したフランジ部４ａに当接し、右ワン６内周面に固定された受けリング８ｃを、右ワン６内周面に形成した段部６ａに当接して、クランク軸４の右端部を変位可能に軸受する。
【００２４】
前述の軸受部９は、図３、図４にも示すように、複数の球体９ａ…を、クランク軸４の左側外周面に形成したフランジ部４ａと、略碗形状に形成した支持リング９ｂとの対向面間に変位可能に保持し、支持リング９ｂを、左ワン７内周面に変位可能に保持して、クランク軸４の左端部を変位可能に軸受する。
【００２５】
且つ、左ワン７の内周面と支持リング９ｂの外周面とを、クランク軸４の軸芯を中心とする略同一半径でもって滑らかな略球面形状に形成し、左ワン７及び支持リング９ｂの相互を、クランク軸４の軸芯を中心として前後及び左右の全周方向に変位可能に組み付けている。
【００２６】
また、球体９ａ…の外周面に生じる接触抵抗及び接触面積よりも、左ワン７と支持リング９ｂとの対向面に生じる接触抵抗及び接触面積が大きく、クランク軸４の回転時において、支持リング９ｂが同一方向に回転又は連れ回りするのを防止することができる。
【００２７】
且つ、球体９ａ…が保持される支持リング９ｂの内周面を、クランク軸４の軸芯を中心とする半径でもって滑らかな略球面形状に形成し、支持リング９ｂの一端側内周面（小径側又は大径側）に形成した凸状の段部９ｃを、球体９ａ…が保持される球状周面よりも小径に形成している。
【００２８】
一方、左ワン７の左端部に取り付けられるワッシャ１０は、任意の位置でも叩打変形や曲げ変形等が可能な厚みに形成され、ハンガラグ３ａの左端部に突出する左ワン７のネジ部７ａに取り付けたとき、ワッシャ１０の内周縁部に形成した複数（又は一つ）の係止片１０ａ…は、左ワン７の左端部に形成した複数（又は一つ）の係止溝７ｂ…に係止する。また、ワッシャ１０なしで組付けることもできる。
【００２９】
上述の係止溝７ｂ…は、ワッシャ１０と締付けナット１１の厚みを加算した深さであって、治具の回動操作が許容される以上の溝深さに形成して、ワッシャ１０の係止片１０ａを係合許容する。
【００３０】
また、ワッシャ１０の環状部１０ｂを右側へ突出するように変形させて形成した突起１０ｃは、ハンガラグ３ａの左端部に形成した係止溝３ｂに係合する。
【００３１】
上述のワッシャ１０に続いて左ワン７の左端部に取り付けられる締付けナット１１は、ハンガラグ３ａの左端部に突出する左ワン７のネジ部７ａに螺着され、ワッシャ１０の環状部１０ｂを左側へ突出するように変形させて形成した突起１０ｄは、締付けナット１１の外周部に形成した複数（又は一つ）の凹部１１ａ…に係合する。
【００３２】
この後、図１に示すように、左右一対のクランクアーム５，５を、ハンガラグ３ａの両端部に突出するクランク軸４の左右端部に固定する。また、プラスチック製や金属製のカバーをハンガ部３の一端又は両端に取り付けて、例えば泥や水等の異物が浸入及び付着するのを防止することもできる。
【００３３】
図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下、本発明の軸受構造により、自転車１を構成するフレーム本体２のハンガ部３にクランク軸４を変位可能に軸受する方法を説明する。
【００３４】
先ず、図２、図３、図５に示すように、ハンガ部３を構成するハンガラグ３ａの右端部に右ワン６を螺入し、クランク軸４をハンガラグ３ａの左端部から挿入し、右ワン６内部に組み込まれた軸受部８でクランク軸４の右端を軸受して、軸受部８が基準となるように位置決めする。
【００３５】
次に、ハンガラグ３ａの左端部に左ワン７を螺入し、左ワン７内部に組み込まれた軸受部９でクランク軸４の左端を軸受する。左ワン７の組付け精度が高く、クランク軸４と左ワン７との軸心が一致する場合、左ワン７を治具により締込み方向に回動操作すると、クランク軸４の左側フランジ部４ａに対して支持リング９ｂに保持された全球体９ａ…が略均等に当接され、図４に示すように、円滑且つ安定した回転が得られる状態に軸受することができる。
【００３６】
また、図７に示すように、ハンガラグ３ａの左端部に螺着される左ワン７の組付け精度が低く、クランク軸４の軸心に対して左ワン７が傾いた状態に取り付けられる場合、左ワン７を治具により締込み方向に回動操作して、支持リング９ｂに保持された一部の球体９ａ…を、クランク軸４の左側フランジ部４ａに先行して当接する。
【００３７】
且つ、当接回避された球体９ａ…をクランク軸４の左側フランジ部４ａに当接される方向に向けて移動させると共に、支持リング９ｂを左ワン７の内側球状面に沿って円周方向に変位させ、調心側軸受部９の支持リング９ｂに保持された全球体９ａ…の軸受中心を、基準側軸受部８で軸受されたクランク軸４の軸心と略一致する状態に自動的に調心させ、クランク軸４の左側フランジ部４ａに対して支持リング９ｂに保持された全球体９ａ…を略均等に当接する。
【００３８】
また、支持リング９ｂに保持された球体９ａ…を、クランク軸４の左側フランジ部４ａに当接したとき、当接回避された球体９ａ…が支持リング９ｂの球状面に沿って抵抗の小さい方へ移動しようとするが、球体９ａ…が支持リング９ｂの段部９ｃに当接するため、球体９ａ…と支持リング９ｂとが一体的に回転し、最適な保持位置を保ちながら自動的に調心される。
【００３９】
次に、ハンガラグ３ａ左端部に突出する左ワン７のネジ部７ａに取り付けたワッシャ１０の係止片１０ａ…を、左ワン７の係止溝７ｂ…に係止し、ワッシャ１０の環状部１０ｂを右側へ突出するように変形させて形成した突起１０ｃを、ハンガラグ３ａの係止溝３ｂに係合し、ワッシャ１０の環状部１０ｂを左側へ突出するように変形させて形成した突起１０ｄを、締付けナット１１の凹部１１ａ…に係止して、図６に示す状態に組み付ける。
【００４０】
以上のように、左ワン７を締付け方向に回動操作して、支持リング９ｂに保持された球体９ａ…をクランク軸４の左側フランジ部４ａに当接したときに生じる応力で、支持リング９ｂを左ワン７の球状面に沿って円周方向に変位させ、調心側軸受部９を基準側軸受部８の軸心と略一致する状態に自動的に調心するので、左ワン７を締め込むことにより、クランク軸４の軸心が傾いていても、基準側軸受部８と調心側軸受部９とを軸心が略一致する状態に組付けることができ、組付け精度及び軸受精度が向上する。
【００４１】
また、クランク軸４の回転時において、ガタ付きや振動等が発生せず、支持リング９ｂに保持された全球体９ａ…がクランク軸４の左側フランジ部４ａに対して略均等に当接されるため、クランク軸４に付与される回転抵抗が小さくなり、円滑且つ安定した回転が長期間継続して得られる。
【００４２】
また、クランク軸４の回転が安定するため、軸受構造の緩み止め機能が損なわれず、応力が分散され偏荷重が付与されないので、緩みにくくなる。また、回転音が小さくなり、振動や緩み、割れ、破損等が原因となる故障や部品の紛失を回避することができる。
【００４３】
また、クランク軸４と一対の軸受部６，７とをユニット化したまま組付けるよりも、軸受構造を構成する部品数が少なく、組付け工数が大幅に削減されるため、組み付け作業が簡単且つ容易に行える。
【００４４】
また、調心が不要となるように左ワン７の組付け精度を高くする作業及び工程が省け、製造コストの低減を図ることができる。
【００４５】
図８は、ベアリング型を有する軸受部８の代わりに、複数の球体６ｂ…を、クランク軸４の右側フランジ部４ａと右ワン６とで変位可能に保持した軸受構造の他の例を示し、クランク軸４を左右一対の軸受部８，９で軸受するため、上述の実施例と略同等の作用及び効果を奏することができる。なお、上述の実施例と同一構成の部分は同一の符号を記してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図９は、自転車１を構成するフレーム本体２のハブ部２０にハブ軸２１を変位可能に軸受する軸受構造のその他の例を示し、ハブ軸２１外面に取り付けた球押しリング２２を軸方向に移動して、支持リング２３に保持された球体２４…をハブ本体２５の内周面に当接すると共に、支持リング２３を球押しリング２２の外側球状面に沿って変位させ、支持リング２３に保持された全球体２４…の軸受中心を、ハブ軸２１の軸心と略一致する状態に自動的に調心するので、上述の実施例と略同等の作用及び効果を奏することができる。また、支持リング２３をハブ本体２５の内周面に組み付けてもよい
【００４７】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、  
この発明の筒状部は、実施例のハンガ部３、ハブ部２０に対応し、  
以下同様に、
回転軸は、クランク軸４、ハブ軸２１に対応し、  
可動部材は、左ワン７、球押しリング２２に対応し、  
支持部材は、支持リング９ｂ，２３に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００４８】
本発明の軸受構造を、例えばハンガ部３を構成するハンガラグ３ａに固定した右ワン６と、軸受部８を構成する受けリング８ｃとの対向面を略球面形状に形成する等して構成することもできる。
【００４９】
また、ハンガラグ３ａの加工精度が高くても、フレーム本体２の各部を溶接するときに歪が必ず発生するが、そのような場合でも、本発明の軸受構造を用いれば上述の実施例と略同等の作用及び効果が効果が得られる。
【００５０】
また、ハンドル部のヘッドラグに組み込まれる上ワン、下ワン、球押しリング等の球当り部分に用いても、上述の実施例と略同等の作用及び効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の軸受構造は、例えばヘッドラグに取り付けられるハンドル軸、前後のハブに取り付けられるハブ軸、ペダル本体が取り付けられるペダル軸、或いは、機械や機構を構成する回転軸等を軸受するのにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】自転車のハンガ部を示す側面図。
【図２】ハンガ部の分解状態を示す斜視図。
【図３】調心側軸受部の分解状態を示す斜視図。
【図４】調心側軸受部の軸受構造を示す拡大断面図。
【図５】調心側軸受部にベアリングを組み込んだ軸受構造を示す断面図。
【図６】ハンガ部の組み付け状態を示す斜視図。
【図７】調心側軸受部の調心状態を示す拡大断面図。
【図８】クランク軸を球体で直接軸受する軸受構造を示す断面図。
【図９】ハブ部のハブ軸を軸受する軸受構造を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１…自転車
３…ハンガ部
３ａ…ハンガラグ
４…クランク軸
４ａ…フランジ部
５…クランクアーム
６…右ワン
７…左ワン
８…軸受部
９…軸受部
９ａ，２４…球体
９ｂ，２３…支持リング
９ｃ…段部
２０…ハブ部
２１…ハブ軸
２２…球押しリング
２５…ハブ本体
【図１】
2006046501.tif 000003
【図２】
2006046501.tif 000004
【図３】
2006046501.tif 000005
【図４】
2006046501.tif 000006
【図５】
2006046501.tif 000007
【図６】
2006046501.tif 000008
【図７】
2006046501.tif 000009
【図８】
2006046501.tif 000010
【図９】
2006046501.tif 000011