(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドの大端または小端に用いられる保持器付き針状ころであって、円周方向複数箇所にポケットを有する円筒状の保持器と、この保持器の前記各ポケット内に保持された針状ころとを備え、前記保持器は、外径面で前記コンロッドの大端または小端の内径面により案内されるものとし、前記保持器の隣合うポケット間で形成される各柱部の外径面とポケット内側面とで成す角部を、凸曲面の面だらし部とし、この面だらし部となる柱部外径面部分の断面形状を、柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる形状とし、前記面だらし部の外径面を上記曲率半径の変化に従って滑らかな形状とし、かつ前記保持器外径面と前記ポケット内側面に沿って延ばした線との交点をＡ、点Ａから前記柱部の幅の中心線に直交する方向に０．２５ｍｍ離れた位置に前記中心線と平行に引いた線をＣとしたとき、
前記線Ｃ上における、前記保持器外径面と前記面だらし部の外径面との距離である前記面だらし部のドロップ量が、０．０１０ｍｍ〜０．０５０ｍｍである、ことを特徴とするコンロッド用保持器付き針状ころ。
【請求項２】
前記保持器は、前記面だらし部がタンブラ加工面である請求項１記載のコンロッド用保持器付き針状ころ。
【請求項３】
前記点Ａから前記柱部の幅の中心線に直交する方向に０．１５ｍｍ離れた位置に前記中心線と平行に引いた線を線Ｂとしたとき、
前記線Ｂ上における、前記保持器外径面と前記面だらし部の外径面との距離である前記面だらし部のドロップ量が、０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍである請求項１または請求項２記載のコンロッド用保持器付き針状ころ。
【請求項４】
請求項１記載の保持器付き針状ころを製造する方法であって、前記保持器は、熱処理工程の後、前記面だらし部を、粒径の異なる複数種類の粒状の研磨材を混合して用いてタンブラ加工するコンロッド用保持器付き針状ころの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関等におけるコンロッドの大端とクランクピンの間、または小端とピストンピンとの間に用いられるコンロッド用保持器付き針状ころに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
内燃機関の高速回転化に伴い、コンロッドの大端とクランクピンの間や、小端とピストンピンとの間に転がり軸受が用いられている。この転がり軸受としては、クランクピンまたはピストンピンを内輪とし、コンロッドの大端または小端を外輪とする保持器付き針状ころが採用される。保持器付き針状ころは、保持器と針状ころとでなる。
コンロッドに使用される保持器付き針状ころの保持器は、一般に外径案内方式とされるが、コンロッドと保持器外径面との接触により発熱を伴う。本来、潤滑により、この発熱が抑えられるが、近年の一層の高速化に伴い、油滑性を向上し、油膜形成ができ、発熱を抑制することが課題となっている
【０００３】
外径案内の保持器の油滑性を向上する対策として、図１３に示すように、保持器５１の柱部５２の外径面５２ａを、保持器外径面よりも曲率半径の小さな円弧状の断面形状に形成し、これにより柱部５２のポケット開口縁が凹むようにしたものが提案されている。これによれば、保持器外径面５２ａの凹み部分に油が溜められ、油膜を形成する。
【０００４】
しかし、円弧状の断面形状では、潤滑性の向上効果がいま一つ十分でなく、高速回転の場合に、十分に満足できる潤滑性を確保することが難しい。また、柱部外径面５２ａの円弧形状の成形は、生産性の確保のため、プレス加工で行われるが、このように柱部外径面５２ａをプレス加工すると、ポケット内側へ突出するバリが発生する。このようなバリが発生すると、軸受使用中などにバリが取れて軌道面等に侵入し、回転の障害になる。
【０００５】
この発明の目的は、高速回転で使用されても、保持器外径面の油滑性が向上し、かつ保持器にバリの発生しない生産性の良い加工方法が採用できるコンロッド用保持器付き針状ころを提供することである。
この発明の他の目的は、上記保持器を生産性良く製造することのできるコンロッド用保持器付き針状ころの製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の保持器付き針状ころは、コンロッドの大端または小端に用いられる保持器付き針状ころであって、円周方向複数箇所にポケットを有する円筒状の保持器と、この保持器の前記各ポケット内に保持された針状ころとを備え、前記保持器は、外径面で前記コンロッドの大端または小端の内径面により案内されるものに適用される。この保持器付き針状ころにおいて、前記保持器の隣合うポケット間で形成される各柱部の外径面とポケット内側面とで成す角部を、凸曲面の面だらし部とする。また、前記面だらし部の外径面を上記曲率半径の変化に従って滑らかな形状とする。この明細書で言う「面だらし部」とは、外径面が次第に沈み込む部分のことである。この面だらし部となる柱部外径面部分の断面形状を、柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる形状とする。
このように、保持器外径面のポケット開口縁に面だらし部を設けたため、この面だらし部で油が溜められ、外径面案内とされる保持器が油膜切れを起こすことがなく、円滑な回転が維持される。特に、面だらし部は、柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状としたため、高速回転の場合の潤滑性が良く、潤滑油の温度上昇が低く抑えられる。この面だらし部の上記形状による潤滑油温度の上昇抑制効果は、試験により確認された。また、面だらし部の形状が、上記のように柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状であると、タンブラ加工が採用できる。タンブラ加工は、多数の保持器を攪拌容器内で同時に加工する方法であるため、生産性が良く、タンブラ加工の採用により、面だらし部の形成が生産性良く行える。
【０００７】
この発明において、前記保持器は、前記面だらし部がタンブラ加工面であっても良い。上記のように、タンブラ加工を採用することで、上記のような形状の面だらし部が生産性良く加工できる。
【０００８】
また、前記保持器外径面と前記ポケット内側面に沿って延ばした線との交点をＡ、点Ａから前記柱部の幅の中心線に直交する方向に０．２５ｍｍ離れた位置に前記中心線と平行に引いた線をＣとしたとき、前記線Ｃ上における、前記保持器外径面と前記面だらし部の外径面との距離である前記面だらし部のドロップ量を、０．０１０ｍｍ〜０．０５０ｍｍとする。また、好ましくは、前記点Ａから前記柱部の幅の中心線に直交する方向に０．１５ｍｍ離れた位置に前記中心線と平行に引いた線を線Ｂとしたとき、前記線Ｂ上における、前記保持器外径面と前記面だらし部の外径面との距離である前記面だらし部のドロップ量が、０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍである。
【０００９】
この発明の製造方法は、この発明の上記保持器付き針状ころの製造方法であって、前記保持器の熱処理工程の後、前記面だらし部を、粒径の異なる複数種類の粒状の研磨材を混合して用いてタンブラ加工する方法である。
このように大きさの異なる複数種類の研磨材を用いると、粒径の大きな研磨材により外径面が削られ、またこの大きな研磨材で外径面を削ることに伴ってポケット内面に突出した返りや、ポケットのプレス打ち抜き時に生じたバリ等が、粒径の小さな研磨材で除去される。そのため、保持器の柱部が、上記面だらし部の形状、すなわち柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状に、タンブラ加工で良好に加工される。したがって生産性良く保持器の柱部形状を形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。図４は、この保持器付き針状ころをコンロッドに用いた内燃機関の一例を示し、例えば２輪車に用いられる。シリンダ２１内のピストン２２は、コンロッド２３を介してクランク軸２４に連結されており、クランク軸２４は軸受２５でケース２６に支持されている。コンロッド２３は、大端２３ａおよび小端２３ｂを有し、大端２３ａはクランク軸２４のクランクピン２７に軸受２８を介して連結され、小端２３ｂはピストン２２のピストンピン２９に軸受３０を介して連結されている。これら大端２３ａおよび小端２３ｂの軸受２８，３０のいずれか一方、または両方に、この実施形態の保持器付き針状ころが用いられる。
【００１１】
図２，図３などに示すように、この保持器付き針状ころ１は、円筒状の保持器２と、この保持器２の円周方向複数箇所に形成された各ポケット４内に保持された針状ころ３とで構成される。保持器２は、円筒状のものであれば良いが、この例では断面形状がＭ字状のものとされている。すなわち、保持器２の幅方向の両側部は中央部よりも大径となった大径円筒部２ａに形成され、中央部は小径円筒部２ｂに形成され、両円筒部２ａ，２ｂは傾斜部２ｃを介して続いている。保持器２の幅方向の両側縁には、内側に突出する鍔部２ｄが設けられている。ポケット４は、保持器２の両側の大径円筒部２ａ，傾斜部２ｃ，および小径円筒部２ｂにわたって形成されている。保持器２の隣合うポケット４間の部分は、柱部５となる。保持器２は、軸受鋼等の鋼材の削り出し保持器であるが、プレス成形品であっても良い。
【００１２】
図１に示すように、この保持器付き針状ころ１は、クランクピン２７またはピストンピン２９の外径面、およびコンロッド２３の大端２３ａまたは小端２３ｂの内径面が、それぞれ針状ころ３の転走する軌道面ａ，ｂとなる。また、保持器２は、外径面が軌道面ｂで案内される外径案内のものである。
【００１３】
保持器２の各柱部５は、外径面とポケット内側面とで成す角部が、凸曲面の面だらし部６とされている。この面だらし部６とされる範囲は、この例では両側の大径円筒部２ａ（図３）のポケット開口縁に沿う部分としてある。
この面だらし部６となる柱部外径面部分の断面形状は、図１（Ｂ）に拡大して示すように、柱部５の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる形状とする。換言すれば、面だらし部６は、柱部中央寄りからポケット４に向かって、その外径面Ｇがなだらかに沈み込む形状とされている。
【００１４】
以下、本実施形態に係る保持器付き針状ころ１について詳細に説明する。
図２，３において、例えば、保持器付き針状ころ１の外観寸法は、内径φ２６ｍｍ、外径φ３１ｍｍ、幅１３．８ｍｍであり、針状ころ３は、径φ２．５ｍｍ、長さ１０．８ｍｍ、２０本で、保持器２は、外径φ３０．９ｍｍ、柱部５の幅２．３０ｍｍである。各柱部５の面だらし部６は、以下のような形状になっている。
【００１５】
図１（Ｂ）において、上記保持器２の外径面Ｈと、ポケット４の内側面Ｋに沿って延ばした線との交点をＡとする。点Ａから柱部５の幅の中心線Ｏに直交する方向に０．１５ｍｍ，０．２５ｍｍ離れた位置に中心線Ｏと平行に引いた線を、それぞれＢ，Ｃとする。面だらし部６の外径面Ｇが沈み込む起点であって、柱部中央の幅の略中央部分を示す点をＤとする。
このとき、本実施形態に係る面だらし部６は、線Ｃ上における、保持器外径面Ｈと面だらし部６の外径面Ｇとの距離である面だらし部６のドロップ量（面だらし量）６１が、０．０１０ｍｍ〜０．０５０ｍｍである。また、線Ｂ上における、保持器外径面Ｈと面だらし部６の外径面Ｇとの距離である面だらし部６のドロップ量（面だらし量）６２が、０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍである。この線Ｂ上における面だらし量６２の０．０３０ｍｍ〜０．１００ｍｍは、線Ｃ上における面だらし量６１を０．０１０ｍｍ〜０．０５０ｍｍとしたときに、面だらし部６の外径面Ｇが上記曲率半径の変化に従って滑らかな形状となる範囲である。
【００１６】
本実施形態に係る面だらし部６の形状を明確にするため、比較例と比較して説明する。比較例１となる低回転用の保持器は、面だらし部の断面形状を符号Ｅで示す曲線に沿う丸め形状としたものであり、線Ｂ上における面だらし量６２は形成されていない。比較例２となる高回転用の保持器は、角を大きくすべく、面だらし部の断面形状を、符号Ｆで示す曲線に沿う丸め形状としたものであり、線Ｂ上における面だらし量６２は少し形成されているが、線Ｃ上における面だらし量６１は形成されていない。
本実施形態は、面だらし部６の外径面Ｇを、線Ｃ上においても面だらし量６１が発生する形状としている。すなわち、面だらし部６は、ポケット側縁から柱幅の１／５〜１／３程度の幅まで広がる幅に形成してある。
【００１７】
面だらし部６の形状を変化させた場合に、保持器付き針状ころ１が示す特性について、以下のような各種試験を行った。
まず、線Ｃ上における面だらし部６のドロップ量（面だらし量）６１を０〜０．０６０ｍｍ（６０μｍ）と順次変化させた場合に、それぞれ表１に示す試験条件の下で、保持器付き針状ころ（軸受）１を運転した後で、潤滑油の温度上昇に伴う保持器付き針状ころ１の温度上昇の変化を測定した。
【００１８】
【表１】
0004094192.tif 000002
【００１９】
上記試験条件にて、面だらし量に対する保持器付き針状ころ１の温度上昇の関係を評価したところ、図６に示す結果が得られた。横軸は面だらし量（μｍ）、縦軸は温度（°Ｃ）である。図６において、面だらし量が０．０１０ｍｍ（１０μｍ）〜０．０５０ｍｍ（５０μｍ）のとき、保持器付き針状ころ１の温度上昇が適正であり、潤滑油温度の上昇抑制効果が確認された。また、面だらし量が０．０３０ｍｍ（３０μｍ）のとき、最も温度上昇が小さい。
【００２０】
次に、線Ｃ上における面だらし部６のドロップ量（面だらし量）６１を０〜０．０６０ｍｍ（６０μｍ）と順次変化させた場合に、それぞれ表２に示す試験条件の下で保持器付き針状ころ１を運転した後で、保持器外径面Ｈと保持器付き針状ころ１を支持するハウジングとの金属接触率を測定した。
【００２１】
上記試験条件にて、面だらし量に対する保持器付き針状ころ１の保持器外径面と支持ハウジングとの金属接触率の関係を評価したところ、図７に示す結果が得られた。横軸は面だらし量（μｍ）、縦軸は金属接触率（％）である。図７において、面だらし量が０．０１０ｍｍ（１０μｍ）〜０．０５０ｍｍ（５０μｍ）のとき、金属接触率が適正であり、０．０３０ｍｍ（３０μｍ）のとき、最も金属接触率が小さいことが確認された。
【００２２】
【表２】
0004094192.tif 000003
【００２３】
こうして、上記図６，７から、本発明に係る面だらし部６の線Ｃ上における面だらし量６１を一定量に設定したとき、適正な潤滑性が得られることが確認された。
【００２４】
図８は、線Ｃ上における面だらし部６のドロップ量（面だらし量）６１を０〜０．０６０ｍｍ（６０μｍ）と順次変化させた場合に、面だらし部６の点Ａからの測定位置とその各位置での面だらし量との関係を示す。横軸は測定位置（ｍｍ）、縦軸は面だらし量（μｍ）である。この図８の結果に基づいて、線Ｂ，線Ｃの位置を適正に決定することができる。
【００２５】
保持器２の面だらし部６の形成は、次のように行う。すなわち、保持器２の面だらし部６が未加工で、他の形状が仕上がった状態の保持器中間製品を、削り出し加工やプレス加工で製造する。この保持器中間製品を熱処理した後、図９に示すように、タンブラ加工して面だらし部６を形成する。
タンブラ加工は、保持器中間製品６Ａと粒状の研磨材１１とを攪拌容器１２に入れ、攪拌容器１２を回転させることにより攪拌して保持器中間製品６Ａを削る方法である。この場合に、研磨材１１として、粒径の大きな研磨材１１A と小さな研磨材１１ Bとを混合したものを用いる。粒径は、例えば、大きな研磨材１１A はころ径の３倍程度とし、小さな研磨材１１ Bはころ径の８０％程度のものを用いる。
【００２６】
このように、粒径の異なる研磨材１１A ，１１ Bを混合して用いると、大きな研磨材１１A により図１０（Ａ）のように柱部５の外径面が削られ、またこの大きな研磨材１１A で外径面を削ることに伴ってポケット内面に突出した返り９や、ポケット４のプレス打ち抜き時に生じたバリ等が、粒径の小さな研磨材１１ Bにより同図（Ｂ）のように除去される。そのため、保持器２の柱部５が、上記の面だらし部６の曲線形状、すなわち柱部５の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状に、タンブラ加工で良好に加工される。なお、粒径の異なる研磨材１１A ，１１ Bを混合して用いると、タンブラ加工の時間を長くして面だらし量を増やしても返りが出ない。
【００２７】
この構成の保持器付き針状ころ１によると、保持器外径面のポケット開口縁に面だらし部６を設けたため、この面だらし部６で油が溜められ、外径面案内とされる保持器２が油滑性が向上し、円滑な回転が維持される。特に、面だらし部６は、柱部２の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状としたため、高速回転の場合の潤滑性が良く、潤滑油の温度上昇が低く抑えられる。
また、面だらし部の形状６が、上記のように柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる断面形状であると、上記のようにタンブラ加工が採用できるため、生産性が良い。
【００２８】
なお、この発明において、保持器２の形状は、前記の形状に限らず、円筒状のものであれば良く、種々の形状のものを採用できる。例えば、図１１に示すような溶接保持器であっても良く、また図１２に示すように内径面のみが幅方向の中間部分で凹み、外径面は全幅に渡って同一径とされた削り出し保持器であっても良い。図１１の保持器２は、図２の保持器２において鍔部２ｄをなくした形状のものであって、帯状の板を円筒状に丸めて溶接した溶接保持器である。面だらし部６は、図１１の例の保持器２では、図１，図２の例と同様に大径円筒部２ａに設けられ、図１２の例ではポケット開口縁の全幅にわたって設けられる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の保持器付き針状ころは、コンロッドの大端または小端に用いられる保持器付き針状ころにおいて、保持器の柱部に面だらし部を設け、この面だらし部を、柱部の幅の中心に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなる形状としたため、高速回転で使用されても、保持器外径面の油滑性が向上し、良好な油膜が形成され、発熱が抑制される。また、上記の面だらし部の断面形状であると、タンブラ加工が採用でき、そのため生産性が良く、バリの発生も無くすことができる。この発明の製造方法は、上記の保持器付き針状ころを製造する方法であって、保持器の面だらし部を、粒径の異なる複数種類の研磨材を混合して用いてタンブラ加工で成形するようにしたため、上記形状の面だらし部を良好に、かつ生産性良く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる保持器付き針状ころの軸方向に垂直な部分断面図、（Ｂ）はその保持器の部分拡大断面図である。
【図２】同保持器付き針状ころの軸方向に平行な部分断面図である。
【図３】その保持器の斜視図である。
【図４】同保持器付き針状ころを用いた内燃機関の破断側面図である。
【図５】同内燃機関のコンロッドおよびクランク軸を示す破断側面図である。
【図６】面だらし部のドロップ量と温度上昇の関係を示す特性図である。
【図７】面だらし部のドロップ量と金属接触率の関係を示す特性図である。
【図８】面だらし部の位置と面だらし部のドロップ量の関係を示す特性図である。
【図９】タンブラ加工方法の説明図である。
【図１０】同タンブラ加工による加工状況の説明図である。
【図１１】保持器の変形例の斜視図である。
【図１２】（Ａ）は保持器の他の変形例の斜視図、（Ｂ）は同保持器を用いた保持器付き針状ころの部分断面図である。
【図１３】従来例の部分断面図である。
【符号の説明】
１…保持器付き針状ころ、２…保持器、４…ポケット５…柱部、６…面だらし部、１１，１１A ，１１ B…研磨材、２３…コンロッド、２３ａ…大端、２３ｂ…小端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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