シェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法
【課題】 ころを安定して転動させることができるシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を測定する形状測定装置を提供する。
【解決手段】 シェル形外輪の形状測定装置は、内径穴３５を有する基準リング３２と、内径穴３５に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面または内径面の母線形状を測定するプローブ部３３と、プローブ部３３を軸方向に走査して移動させるプローブ移動手段とを有する。
【解決手段】 シェル形外輪の形状測定装置は、内径穴３５を有する基準リング３２と、内径穴３５に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面または内径面の母線形状を測定するプローブ部３３と、プローブ部３３を軸方向に走査して移動させるプローブ移動手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に関し、特にハウジングに圧入し、内径面に軌道面を有するシェル形外輪の形状測定装置およびこのようなシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェル形ころ軸受は、高荷重の負荷を受けることができ、かつ、高剛性であるため、排気量の小さい２サイクルエンジンや、高速回転、希薄潤滑状態で使用される草刈機やチェーンソー等、汎用エンジンに多く使用されている。ここで、シェル形ころ軸受は、鋼板を絞り加工等して成型されたシェル形外輪と、ころと、ころを保持する保持器とを含む。シェル形外輪は、その円筒部の内径面に、ころを転走させる軌道面を有する。シェル形外輪の軌道面に関しては、ころを安定して転動させる必要があるため、高い寸法精度が要求される。
【０００３】
このような高い寸法精度が要求されるシェル形外輪の軌道面の精度測定は、周方向における厚み寸法の変動、すなわち、シェル形外輪の円筒部の肉厚変動を測定していた。図９は、この場合のシェル形外輪の円筒部の肉厚変動を測定する状態を示す図である。図９を参照して、シェル形外輪１０１は、その円筒部１０２の内径面１０４側に、ころを転動する軌道面を有する。ここで、円筒部１０２の肉厚変動の測定については、図中の矢印Ｘや矢印Ｙに示す箇所の外径面１０５側に基準片１０３を当て、対応する内径面１０４側にゲージ端子を当てた状態で、シェル形外輪１０１を回転させることによって、その肉厚変動を測定していた。
【０００４】
なお、シェル形外輪の内径面に軌道面を有し、円筒部に肉厚差を設けたシェル形ころ軸受が、特開２００２−２３５７５３号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３５７５３号公報（段落番号０００９〜００１０、図１〜図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した円筒部の厚み寸法の測定においては、円筒部１０２の肉厚変動、すなわち、周方向における肉厚寸法の差を測定しているが、ころを安定した状態で転動させることができるかどうかを評価するための精度パラメータとして、必ずしも最適なものではない。特に、シェル形外輪１０１の円筒部１０２は比較的薄肉であり、熱処理等により変形するおそれがあるため、圧入後の形状を測定することが必要と思われる。
【０００６】
このような場合には、平行度の基準面等を有する基準リングに設けられた内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の内径面の母線形状を測定し、これを精度パラメータとする。しかし、このような母線形状をそのまま精度パラメータとすると、ころが転動する面以外の部分を含んで母線形状を測定しているため、ころを安定した状態で転動させることができるかどうかを正確に評価することができない。
【０００７】
この発明は、ころを安定して転動することができるシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を測定する形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るシェル形外輪の形状測定装置は、シェル形外輪を内径穴内に圧入する基準リングと、シェル形外輪の軌道面または基準リングの内径面もしくは外径面の母線形状を軸方向に沿って測定するプローブと、プローブを圧入されたシェル形外輪の軌道面に走査させる手段と、プローブを基準リングの外径面または内径面に走査させる手段とを備える。
【０００９】
このように構成することにより、基準リングの内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の軌道面および平行度の基準面となる基準リングの外径面等の母線形状をプローブによって走査し、測定することができる。したがって、圧入状態でのシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を得ることができる。ここで、真直度とは、基準リング圧入時におけるシェル形外輪の軌道面の軸方向の最大厚みと最小厚みの差をいい、平行度とは、基準面となる基準リングの内径面とシェル形外輪の軌道面との平行度合いをいう。なお、基準リングの内径面と外径面との同軸度が確保されていれば、基準リングの外径面を平行度の基準面とすることができる。
【００１０】
この発明の他の局面においては、シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法は、シェル形外輪を基準リングの内径穴内に圧入する工程と、圧入されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定する工程と、基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状を測定する工程と、測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状からシェル形外輪の軌道面の真直度を得る工程と、測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状および基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状から、シェル形外輪の軌道面の平行度を得る工程とを含む。
【００１１】
この測定方法によると、基準リングの内径穴に圧入されたシェル形外輪の軌道面および基準リングの外径面等の母線形状を測定し、得られた母線形状から真直度および平行度を得ることができるため、圧入状態における軌道面の真直度および平行度を得ることができる。
【００１２】
好ましくは、シェル形外輪は、径方向内側に予め折り曲げられた鍔部を有する。上記したシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定するに際し、圧入されたシェル形外輪の軌道面のうち、ころ長さをＬとし、鍔部の内径側の角部から母線形状を測定する起点までの軸方向の寸法をＬ１とし、母線形状を測定する軸方向の寸法をＬ２とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍであり、Ｌ２≧０．８×Ｌの関係を有するように、軸方向の母線形状を測定する。
【００１３】
こうすることにより、ころが転動する範囲での軌道面の真直度および平行度を得ることができるため、このようにして得られた真直度等を評価することにより、耐焼付き性等の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、基準リングに設けられた内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の軌道面および平行度の基準面となる基準リングの外径面等の母線形状をプローブによって走査し、測定することができる。したがって、圧入状態でのシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を得ることができる。
【００１５】
その結果、ころを安定して転動することができるシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を測定する形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、シェル形外輪を含むシェル形ころ軸受が圧入されたシェル形ころ軸受構造物１１の一部を示す断面図である。図２を参照して、シェル形ころ軸受構造物１１は、内径穴１３が設けられたハウジング１２と、シェル形ころ軸受２１とを有する。シェル形ころ軸受２１は、鋼板を絞り加工等して成型されたシェル形外輪２２と、複数のころ２３と、複数のころ２３を保持する保持器２４とを有する。ここで、ころ２３および保持器２４の軸方向の移動を規制するため、シェル形外輪２２には、径方向内側に延びた鍔部２９が設けられている。シェル形ころ軸受２１は、ハウジング１２に設けられた内径穴１３に、シェル形外輪２２の外径面２５を、内径穴１３の内径面１４に当接するように圧入される。また、ころ２３の転動面２７は、シェル形外輪２２の内径面２６と当接しており、シェル形ころ軸受２１は、内径側に挿入された回転軸（図示せず）を支持する。
【００１７】
ここで、上記したシェル形ころ軸受２１の構成部材のうち、シェル形外輪２２の軌道面の真直度および平行度の測定方法について説明する。まず、軌道面の真直度および平行度を測定する装置について説明する。図３は、シェル形外輪２２の真直度および平行度を測定する形状測定装置３１の概略図である。図３を参照して、シェル形外輪２２の形状測定装置３１は、内径穴３５を有する基準リング３２と、内径穴３５に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面または内径面の軸方向の母線形状を測定するプローブ部３３と、プローブ部３３を軸方向に走査して移動させるプローブ移動手段３４とを有する。
【００１８】
基準リング３２は円筒状であり、シェル形外輪２２を圧入することができる内径穴３５を有している。また、内径穴３５の内径面３６および基準リング３２の外径面３９は、同軸度が確保されており、いずれの面も、圧入されるシェル形外輪２２の軌道面との平行度を測定する上での基準面となる。
【００１９】
プローブ部３３は、測定物との接触により、測定物の母線形状を測定する先端部３７と、先端部３７とプローブ移動手段３４とを連結するアーム部３８とを有する。
【００２０】
プローブ移動手段３４は、プローブ部３３を基準リング３２に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６に走査させる移動手段と、プローブ部３３を基準リング３２の外径面３９または内径面３６に走査させる移動手段とを有する。プローブ部３３は、軸方向、すなわち、図３中の左右方向に、プローブ移動手段によって移動することができるが、移動時においては、図３中の上下方向についても移動することができる。すなわち、測定物が傾いていても、左右方向の移動は規制されず、プローブ部３３は測定物の形状に沿って移動することができる。
【００２１】
次に、上記した形状測定装置３１を使用して、シェル形外輪２２の軌道面の真直度および平行度を測定する測定方法について説明する。まず、シェル形外輪２２を基準リング３２の内径穴に圧入する。図４は、上記した形状測定装置３１に備えられた基準リング３２の内径穴３５に、シェル形外輪２２を圧入した状態を示す軸方向の断面図である。図４を参照して、シェル形外輪２２の外径面２５と、内径穴３５の内径面３６とを当接させるように、シェル形外輪２２を圧入する。
【００２２】
次に、基準リング３２の外径面３９の母線形状を測定する。図５は、外径面３９の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。図５を参照して、まず、基準リング３２を一定の角度で傾ける。こうすることにより、シェル形外輪２２の鍔部２９の内径側の面と、円筒部の内径面２６の母線形状を測定することが可能になる。
【００２３】
その後、先端部３７を基準リング３２の外径面３９に当接させ、プローブ部３３を矢印Ｂの方向に、プローブ移動手段３４によって移動させる。このようにして、基準リング３２の基準面である外径面３９の母線形状を測定する。なお、この場合において、基準面である内径穴３５の内径面３６の母線形状を測定してもよい。たとえば、図５中、Ｃで示す部分の内径面３６の母線形状を測定する。こうすることにより、外径面３９の母線形状が測定できない場合であっても、内径面３６の母線形状を測定することにより、平行度を測定する上での基準面とすることができる。
【００２４】
次に、圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６の母線形状を測定する。図１は、内径面２６の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。なお、図１中、点線で示す部分は、シェル形外輪２２に組み込まれたころ２３を表す。図１を参照して、シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を一定の角度に傾けたまま、シェル形外輪２２の鍔部２９の内径面に、先端部３７を当接させる。こうすることにより、鍔部２９の内径側の角部Ｐを、軸方向の母線形状を測定し始める起点とすることができる。また、基準リング３２は一定の角度で傾けられているため、先端部３７とアーム部３８が図のように垂直に連結されていても、鍔部２９と内径面２６との交わる部分である折曲げ部２８付近の面に、容易に当接することができる。
【００２５】
その後、先端部３７を矢印Ｂの方向に移動させることにより、シェル形外輪２２の内径面２６の母線形状を測定する。内径面２６の母線形状については、鍔部２９の内径面からシェル形外輪の開口端に向かって母線形状が測定されるため、測定された内径面２６の母線形状には、ころ２３を転動させるときに、ころ２３とシェル形外輪２２とが当接しない部分を含むことになる。
【００２６】
ここで、内径面２６のうち、ころ２３が転動する軌道面の真直度および平行度を測定する範囲として、図１中のＬ２の範囲で真直度および平行度を測定する。Ｌ２とは、ころ長さをＬとした場合に、Ｌ２≧０．８×Ｌとなる範囲であり、Ｌ２として、所定長さ以上の範囲を規定することにより、測定される真直度および平行度を、信頼性のあるものにすることができる。なお、鍔部２９の内径側の角部ＰからＬ２の起点までの軸方向の寸法をＬ１とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍの範囲とする。このＬ１の領域は、通常、ころ２３とシェル形外輪２２とが当接しない部分に対応する。
【００２７】
図６は、シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を、径方向の断面で切断した場合の断面図である。図６を参照して、矢印Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇで示すように、図６中の上下左右対称な４方向で母線形状を測定する。こうすることにより、より精度を向上させて真直度および平行度を測定することができる。なお、さらに精度を求めるのであれば、上記した４方向以上で測定してもよい。
【００２８】
このようにして測定された母線形状を表す概略図を図７に示す。図７を参照して、横軸は、軸方向の寸法、縦軸は、測定した母線形状の凹凸を表す。基準面である基準リング３２の外径面３９の母線形状５１を基準として、内径面２６のうち、Ｌ１の範囲の母線形状５２を除き、Ｌ２の範囲にある母線形状５３から、真直度および平行度を測定する。すなわち、真直度として、母線形状５３の最大値と最小値の差をとり、平行度として、母線形状５１と母線形状５３との平行度合いをとる。
【００２９】
このようにして測定した真直度および平行度のうち、それぞれの値が異なるシェル形外輪を含むシェル形ころ軸受について、耐焼付き性の試験を行った。なお、形状測定には、輪郭形状測定機（ミツトヨ社：ＣＶ３０００）を使用した。
【００３０】
試験条件は以下の通りである。本試験結果を表１に示す。
【００３１】
試験機 ：２サイクルエンジン
混合比 ：ガソリン／潤滑油＝１００／１
運転パターン ：フルスロットル
運転時間 ：２時間または焼付くまで
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１を参照して、従来品１においては、シェル形ころ軸受１０個中、３個に対して焼付きが発生した。従来品２においては、シェル形ころ軸受１０個中、４個に対して焼付きが発生した。従来品３においては、シェル形ころ軸受１０個中、７個に対して焼付きが発生した。これに対し、実施例においては、シェル形ころ軸受１０個中、焼付きが発生したシェル形ころ軸受はなかった。
【００３４】
したがって、少なくとも、平行度は０．０１０ｍｍ以下とし、真直度０．００８ｍｍ以下とすることにより、焼付きの発生を防止することができる。また、真直度および平行度をこのように規定することにより、耐焼付き性が向上したシェル形外輪およびこれを含むシェル形ころ軸受を提供することができる。
【００３５】
このようなシェル形ころ軸受を含むシェル形ころ軸受構造物の一例として、上記したシェル形外輪を含むシェル形ころ軸受を有する２サイクルエンジンがある。図８は、２サイクルエンジンの要部を示す概略断面図である。
【００３６】
図８を参照して、２サイクルエンジン４１は、混合気の燃焼により直線往復運動を行うピストン（図示せず）と、回転運動を出力するクランク軸４４と、ピストンとクランク軸４４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４２と、コンロッド４２の大端部または小端部に圧入され、クランク軸４４またはピストンピン４３を支持するシェル形ころ軸受とを有する。ピストンは、ピストンピン４３によって、上記したシェル形ころ軸受４５を介して、コンロッド４２の小端部と連結されている。また、クランク軸４４は、上記したシェル形ころ軸受４６を介して、コンロッド４２の大端部と連結されている。シェル形ころ軸受４５は、上記したシェル形外輪４７と、複数のころ４８と、ころ４８を保持する保持器４９とを有する。また、シェル形ころ軸受４６は、サイズが異なるものの、シェル形ころ軸受４５と同様の構成をしており、シェル形外輪と、複数のころと、保持器とを有する。ここで、上記したシェル形外輪の軌道面は、基準リング圧入時に、真直度が０．００８ｍｍ以下であり、平行度が０．０１５ｍｍ以下であるため、ころ４８を安定して転動させることができる。したがって、コンロッドの大端部および小端部において、耐焼付き性を向上させることができる。
【００３７】
こうすることにより、耐焼付き性を向上させたコンロッドの大端部および小端部を有する２サイクルエンジンを提供することができる。
【００３８】
また、上記の実施の形態においては、シェル形ころ軸受として、保持器を含むことにしたが、これに限らず、総ころタイプとしてもよい。
【００３９】
なお、上記の実施の形態においては、軌道面の真直度および平行度を測定するに際し、基準リング全体を傾けて測定することにしたが、これに限らず、プローブ部の先端を斜め形状に変更して、基準リングを傾けなくとも、鍔部の内径側の角部に、プローブ部の先端部を当接することが可能な構造にしてもよい。
【００４０】
また、プローブ部の先端を接触させて、基準リングの外径面やシェル形外輪の内径面の母線形状を測定することにしたが、これに限らず、レーザー等の非接触の方式で、基準リングの外径面等の母線形状を測定することにしてもよい。
【００４１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明に係るシェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法は、ころが転動する範囲の軌道面の真直度および平行度を測定することができるので、ころを安定して転動させるシェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】内径面２６の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。
【図２】シェル形外輪を含むシェル形ころ軸受が圧入されたシェル形ころ軸受構造物１１の一部を示す断面図である。
【図３】シェル形外輪２２の真直度および平行度を測定する形状測定装置３１の概略図である。
【図４】基準リング３２の内径穴３５に、シェル形外輪２２を圧入した状態を示す軸方向の断面図である。
【図５】外径面３９の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。
【図６】シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を、径方向の断面で切断した場合の断面図である。
【図７】シェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面３９の母線形状を測定した図である。
【図８】２サイクルエンジンの要部を示す概略断面図である。
【図９】従来におけるシェル形外輪１０１の円筒部１０２の厚み寸法を測定する状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１ シェル形ころ軸受構造物、１２ ハウジング、１３，３５ 内径穴、１４，２６，３６ 内径面、２１，４５，４６ シェル形ころ軸受、２２，４７ シェル形外輪、２３，４８ ころ、２４，４９ 保持器、２５，３９ 外径面、２７ 転動面、２８ 折曲げ部、２９ 鍔部、３１ 形状測定装置、３２ 基準リング、３３ プローブ部、３４ プローブ移動手段、３７ 先端部、３８ アーム部、４１ ２サイクルエンジン、４２ コンロッド、４３ ピストンピン、４４ クランク軸、５１，５２，５３ 母線形状。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に関し、特にハウジングに圧入し、内径面に軌道面を有するシェル形外輪の形状測定装置およびこのようなシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェル形ころ軸受は、高荷重の負荷を受けることができ、かつ、高剛性であるため、排気量の小さい２サイクルエンジンや、高速回転、希薄潤滑状態で使用される草刈機やチェーンソー等、汎用エンジンに多く使用されている。ここで、シェル形ころ軸受は、鋼板を絞り加工等して成型されたシェル形外輪と、ころと、ころを保持する保持器とを含む。シェル形外輪は、その円筒部の内径面に、ころを転走させる軌道面を有する。シェル形外輪の軌道面に関しては、ころを安定して転動させる必要があるため、高い寸法精度が要求される。
【０００３】
このような高い寸法精度が要求されるシェル形外輪の軌道面の精度測定は、周方向における厚み寸法の変動、すなわち、シェル形外輪の円筒部の肉厚変動を測定していた。図９は、この場合のシェル形外輪の円筒部の肉厚変動を測定する状態を示す図である。図９を参照して、シェル形外輪１０１は、その円筒部１０２の内径面１０４側に、ころを転動する軌道面を有する。ここで、円筒部１０２の肉厚変動の測定については、図中の矢印Ｘや矢印Ｙに示す箇所の外径面１０５側に基準片１０３を当て、対応する内径面１０４側にゲージ端子を当てた状態で、シェル形外輪１０１を回転させることによって、その肉厚変動を測定していた。
【０００４】
なお、シェル形外輪の内径面に軌道面を有し、円筒部に肉厚差を設けたシェル形ころ軸受が、特開２００２−２３５７５３号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３５７５３号公報（段落番号０００９〜００１０、図１〜図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した円筒部の厚み寸法の測定においては、円筒部１０２の肉厚変動、すなわち、周方向における肉厚寸法の差を測定しているが、ころを安定した状態で転動させることができるかどうかを評価するための精度パラメータとして、必ずしも最適なものではない。特に、シェル形外輪１０１の円筒部１０２は比較的薄肉であり、熱処理等により変形するおそれがあるため、圧入後の形状を測定することが必要と思われる。
【０００６】
このような場合には、平行度の基準面等を有する基準リングに設けられた内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の内径面の母線形状を測定し、これを精度パラメータとする。しかし、このような母線形状をそのまま精度パラメータとすると、ころが転動する面以外の部分を含んで母線形状を測定しているため、ころを安定した状態で転動させることができるかどうかを正確に評価することができない。
【０００７】
この発明は、ころを安定して転動することができるシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を測定する形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るシェル形外輪の形状測定装置は、シェル形外輪を内径穴内に圧入する基準リングと、シェル形外輪の軌道面または基準リングの内径面もしくは外径面の母線形状を軸方向に沿って測定するプローブと、プローブを圧入されたシェル形外輪の軌道面に走査させる手段と、プローブを基準リングの外径面または内径面に走査させる手段とを備える。
【０００９】
このように構成することにより、基準リングの内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の軌道面および平行度の基準面となる基準リングの外径面等の母線形状をプローブによって走査し、測定することができる。したがって、圧入状態でのシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を得ることができる。ここで、真直度とは、基準リング圧入時におけるシェル形外輪の軌道面の軸方向の最大厚みと最小厚みの差をいい、平行度とは、基準面となる基準リングの内径面とシェル形外輪の軌道面との平行度合いをいう。なお、基準リングの内径面と外径面との同軸度が確保されていれば、基準リングの外径面を平行度の基準面とすることができる。
【００１０】
この発明の他の局面においては、シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法は、シェル形外輪を基準リングの内径穴内に圧入する工程と、圧入されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定する工程と、基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状を測定する工程と、測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状からシェル形外輪の軌道面の真直度を得る工程と、測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状および基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状から、シェル形外輪の軌道面の平行度を得る工程とを含む。
【００１１】
この測定方法によると、基準リングの内径穴に圧入されたシェル形外輪の軌道面および基準リングの外径面等の母線形状を測定し、得られた母線形状から真直度および平行度を得ることができるため、圧入状態における軌道面の真直度および平行度を得ることができる。
【００１２】
好ましくは、シェル形外輪は、径方向内側に予め折り曲げられた鍔部を有する。上記したシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定するに際し、圧入されたシェル形外輪の軌道面のうち、ころ長さをＬとし、鍔部の内径側の角部から母線形状を測定する起点までの軸方向の寸法をＬ１とし、母線形状を測定する軸方向の寸法をＬ２とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍであり、Ｌ２≧０．８×Ｌの関係を有するように、軸方向の母線形状を測定する。
【００１３】
こうすることにより、ころが転動する範囲での軌道面の真直度および平行度を得ることができるため、このようにして得られた真直度等を評価することにより、耐焼付き性等の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、基準リングに設けられた内径穴にシェル形外輪を圧入した状態で、シェル形外輪の軌道面および平行度の基準面となる基準リングの外径面等の母線形状をプローブによって走査し、測定することができる。したがって、圧入状態でのシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を得ることができる。
【００１５】
その結果、ころを安定して転動することができるシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度を測定する形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、シェル形外輪を含むシェル形ころ軸受が圧入されたシェル形ころ軸受構造物１１の一部を示す断面図である。図２を参照して、シェル形ころ軸受構造物１１は、内径穴１３が設けられたハウジング１２と、シェル形ころ軸受２１とを有する。シェル形ころ軸受２１は、鋼板を絞り加工等して成型されたシェル形外輪２２と、複数のころ２３と、複数のころ２３を保持する保持器２４とを有する。ここで、ころ２３および保持器２４の軸方向の移動を規制するため、シェル形外輪２２には、径方向内側に延びた鍔部２９が設けられている。シェル形ころ軸受２１は、ハウジング１２に設けられた内径穴１３に、シェル形外輪２２の外径面２５を、内径穴１３の内径面１４に当接するように圧入される。また、ころ２３の転動面２７は、シェル形外輪２２の内径面２６と当接しており、シェル形ころ軸受２１は、内径側に挿入された回転軸（図示せず）を支持する。
【００１７】
ここで、上記したシェル形ころ軸受２１の構成部材のうち、シェル形外輪２２の軌道面の真直度および平行度の測定方法について説明する。まず、軌道面の真直度および平行度を測定する装置について説明する。図３は、シェル形外輪２２の真直度および平行度を測定する形状測定装置３１の概略図である。図３を参照して、シェル形外輪２２の形状測定装置３１は、内径穴３５を有する基準リング３２と、内径穴３５に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面または内径面の軸方向の母線形状を測定するプローブ部３３と、プローブ部３３を軸方向に走査して移動させるプローブ移動手段３４とを有する。
【００１８】
基準リング３２は円筒状であり、シェル形外輪２２を圧入することができる内径穴３５を有している。また、内径穴３５の内径面３６および基準リング３２の外径面３９は、同軸度が確保されており、いずれの面も、圧入されるシェル形外輪２２の軌道面との平行度を測定する上での基準面となる。
【００１９】
プローブ部３３は、測定物との接触により、測定物の母線形状を測定する先端部３７と、先端部３７とプローブ移動手段３４とを連結するアーム部３８とを有する。
【００２０】
プローブ移動手段３４は、プローブ部３３を基準リング３２に圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６に走査させる移動手段と、プローブ部３３を基準リング３２の外径面３９または内径面３６に走査させる移動手段とを有する。プローブ部３３は、軸方向、すなわち、図３中の左右方向に、プローブ移動手段によって移動することができるが、移動時においては、図３中の上下方向についても移動することができる。すなわち、測定物が傾いていても、左右方向の移動は規制されず、プローブ部３３は測定物の形状に沿って移動することができる。
【００２１】
次に、上記した形状測定装置３１を使用して、シェル形外輪２２の軌道面の真直度および平行度を測定する測定方法について説明する。まず、シェル形外輪２２を基準リング３２の内径穴に圧入する。図４は、上記した形状測定装置３１に備えられた基準リング３２の内径穴３５に、シェル形外輪２２を圧入した状態を示す軸方向の断面図である。図４を参照して、シェル形外輪２２の外径面２５と、内径穴３５の内径面３６とを当接させるように、シェル形外輪２２を圧入する。
【００２２】
次に、基準リング３２の外径面３９の母線形状を測定する。図５は、外径面３９の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。図５を参照して、まず、基準リング３２を一定の角度で傾ける。こうすることにより、シェル形外輪２２の鍔部２９の内径側の面と、円筒部の内径面２６の母線形状を測定することが可能になる。
【００２３】
その後、先端部３７を基準リング３２の外径面３９に当接させ、プローブ部３３を矢印Ｂの方向に、プローブ移動手段３４によって移動させる。このようにして、基準リング３２の基準面である外径面３９の母線形状を測定する。なお、この場合において、基準面である内径穴３５の内径面３６の母線形状を測定してもよい。たとえば、図５中、Ｃで示す部分の内径面３６の母線形状を測定する。こうすることにより、外径面３９の母線形状が測定できない場合であっても、内径面３６の母線形状を測定することにより、平行度を測定する上での基準面とすることができる。
【００２４】
次に、圧入されたシェル形外輪２２の内径面２６の母線形状を測定する。図１は、内径面２６の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。なお、図１中、点線で示す部分は、シェル形外輪２２に組み込まれたころ２３を表す。図１を参照して、シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を一定の角度に傾けたまま、シェル形外輪２２の鍔部２９の内径面に、先端部３７を当接させる。こうすることにより、鍔部２９の内径側の角部Ｐを、軸方向の母線形状を測定し始める起点とすることができる。また、基準リング３２は一定の角度で傾けられているため、先端部３７とアーム部３８が図のように垂直に連結されていても、鍔部２９と内径面２６との交わる部分である折曲げ部２８付近の面に、容易に当接することができる。
【００２５】
その後、先端部３７を矢印Ｂの方向に移動させることにより、シェル形外輪２２の内径面２６の母線形状を測定する。内径面２６の母線形状については、鍔部２９の内径面からシェル形外輪の開口端に向かって母線形状が測定されるため、測定された内径面２６の母線形状には、ころ２３を転動させるときに、ころ２３とシェル形外輪２２とが当接しない部分を含むことになる。
【００２６】
ここで、内径面２６のうち、ころ２３が転動する軌道面の真直度および平行度を測定する範囲として、図１中のＬ２の範囲で真直度および平行度を測定する。Ｌ２とは、ころ長さをＬとした場合に、Ｌ２≧０．８×Ｌとなる範囲であり、Ｌ２として、所定長さ以上の範囲を規定することにより、測定される真直度および平行度を、信頼性のあるものにすることができる。なお、鍔部２９の内径側の角部ＰからＬ２の起点までの軸方向の寸法をＬ１とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍの範囲とする。このＬ１の領域は、通常、ころ２３とシェル形外輪２２とが当接しない部分に対応する。
【００２７】
図６は、シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を、径方向の断面で切断した場合の断面図である。図６を参照して、矢印Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇで示すように、図６中の上下左右対称な４方向で母線形状を測定する。こうすることにより、より精度を向上させて真直度および平行度を測定することができる。なお、さらに精度を求めるのであれば、上記した４方向以上で測定してもよい。
【００２８】
このようにして測定された母線形状を表す概略図を図７に示す。図７を参照して、横軸は、軸方向の寸法、縦軸は、測定した母線形状の凹凸を表す。基準面である基準リング３２の外径面３９の母線形状５１を基準として、内径面２６のうち、Ｌ１の範囲の母線形状５２を除き、Ｌ２の範囲にある母線形状５３から、真直度および平行度を測定する。すなわち、真直度として、母線形状５３の最大値と最小値の差をとり、平行度として、母線形状５１と母線形状５３との平行度合いをとる。
【００２９】
このようにして測定した真直度および平行度のうち、それぞれの値が異なるシェル形外輪を含むシェル形ころ軸受について、耐焼付き性の試験を行った。なお、形状測定には、輪郭形状測定機（ミツトヨ社：ＣＶ３０００）を使用した。
【００３０】
試験条件は以下の通りである。本試験結果を表１に示す。
【００３１】
試験機 ：２サイクルエンジン
混合比 ：ガソリン／潤滑油＝１００／１
運転パターン ：フルスロットル
運転時間 ：２時間または焼付くまで
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１を参照して、従来品１においては、シェル形ころ軸受１０個中、３個に対して焼付きが発生した。従来品２においては、シェル形ころ軸受１０個中、４個に対して焼付きが発生した。従来品３においては、シェル形ころ軸受１０個中、７個に対して焼付きが発生した。これに対し、実施例においては、シェル形ころ軸受１０個中、焼付きが発生したシェル形ころ軸受はなかった。
【００３４】
したがって、少なくとも、平行度は０．０１０ｍｍ以下とし、真直度０．００８ｍｍ以下とすることにより、焼付きの発生を防止することができる。また、真直度および平行度をこのように規定することにより、耐焼付き性が向上したシェル形外輪およびこれを含むシェル形ころ軸受を提供することができる。
【００３５】
このようなシェル形ころ軸受を含むシェル形ころ軸受構造物の一例として、上記したシェル形外輪を含むシェル形ころ軸受を有する２サイクルエンジンがある。図８は、２サイクルエンジンの要部を示す概略断面図である。
【００３６】
図８を参照して、２サイクルエンジン４１は、混合気の燃焼により直線往復運動を行うピストン（図示せず）と、回転運動を出力するクランク軸４４と、ピストンとクランク軸４４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４２と、コンロッド４２の大端部または小端部に圧入され、クランク軸４４またはピストンピン４３を支持するシェル形ころ軸受とを有する。ピストンは、ピストンピン４３によって、上記したシェル形ころ軸受４５を介して、コンロッド４２の小端部と連結されている。また、クランク軸４４は、上記したシェル形ころ軸受４６を介して、コンロッド４２の大端部と連結されている。シェル形ころ軸受４５は、上記したシェル形外輪４７と、複数のころ４８と、ころ４８を保持する保持器４９とを有する。また、シェル形ころ軸受４６は、サイズが異なるものの、シェル形ころ軸受４５と同様の構成をしており、シェル形外輪と、複数のころと、保持器とを有する。ここで、上記したシェル形外輪の軌道面は、基準リング圧入時に、真直度が０．００８ｍｍ以下であり、平行度が０．０１５ｍｍ以下であるため、ころ４８を安定して転動させることができる。したがって、コンロッドの大端部および小端部において、耐焼付き性を向上させることができる。
【００３７】
こうすることにより、耐焼付き性を向上させたコンロッドの大端部および小端部を有する２サイクルエンジンを提供することができる。
【００３８】
また、上記の実施の形態においては、シェル形ころ軸受として、保持器を含むことにしたが、これに限らず、総ころタイプとしてもよい。
【００３９】
なお、上記の実施の形態においては、軌道面の真直度および平行度を測定するに際し、基準リング全体を傾けて測定することにしたが、これに限らず、プローブ部の先端を斜め形状に変更して、基準リングを傾けなくとも、鍔部の内径側の角部に、プローブ部の先端部を当接することが可能な構造にしてもよい。
【００４０】
また、プローブ部の先端を接触させて、基準リングの外径面やシェル形外輪の内径面の母線形状を測定することにしたが、これに限らず、レーザー等の非接触の方式で、基準リングの外径面等の母線形状を測定することにしてもよい。
【００４１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明に係るシェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法は、ころが転動する範囲の軌道面の真直度および平行度を測定することができるので、ころを安定して転動させるシェル形外輪の形状測定装置およびシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法に有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】内径面２６の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。
【図２】シェル形外輪を含むシェル形ころ軸受が圧入されたシェル形ころ軸受構造物１１の一部を示す断面図である。
【図３】シェル形外輪２２の真直度および平行度を測定する形状測定装置３１の概略図である。
【図４】基準リング３２の内径穴３５に、シェル形外輪２２を圧入した状態を示す軸方向の断面図である。
【図５】外径面３９の母線形状を測定する場合の、基準リング３２の軸方向の断面図である。
【図６】シェル形外輪２２が圧入された基準リング３２を、径方向の断面で切断した場合の断面図である。
【図７】シェル形外輪２２の内径面２６および基準リング３２の外径面３９の母線形状を測定した図である。
【図８】２サイクルエンジンの要部を示す概略断面図である。
【図９】従来におけるシェル形外輪１０１の円筒部１０２の厚み寸法を測定する状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１ シェル形ころ軸受構造物、１２ ハウジング、１３，３５ 内径穴、１４，２６，３６ 内径面、２１，４５，４６ シェル形ころ軸受、２２，４７ シェル形外輪、２３，４８ ころ、２４，４９ 保持器、２５，３９ 外径面、２７ 転動面、２８ 折曲げ部、２９ 鍔部、３１ 形状測定装置、３２ 基準リング、３３ プローブ部、３４ プローブ移動手段、３７ 先端部、３８ アーム部、４１ ２サイクルエンジン、４２ コンロッド、４３ ピストンピン、４４ クランク軸、５１，５２，５３ 母線形状。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル形外輪を内径穴内に圧入する基準リングと、
前記シェル形外輪の軌道面または前記基準リングの内径面もしくは外径面の母線形状を軸方向に沿って測定するプローブと、
前記プローブを圧入されたシェル形外輪の軌道面に走査させる手段と
前記プローブを前記基準リングの外径面または内径面に走査させる手段とを備える、シェル形外輪の形状測定装置。
【請求項２】
シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法であって、
シェル形外輪を基準リングの内径穴内に圧入する工程と、
圧入されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定する工程と、
前記基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状を測定する工程と、
前記測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状からシェル形外輪の軌道面の真直度を得る工程と、
前記測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状および前記基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状から、シェル形外輪の軌道面の平行度を得る工程とを含む、シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法。
【請求項３】
前記シェル形外輪は、径方向内側に予め折り曲げられた鍔部を有し、
前記シェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定するに際し、
圧入されたシェル形外輪の軌道面のうち、ころ長さをＬとし、前記鍔部の内径側の角部から母線形状を測定する起点までの軸方向の寸法をＬ１とし、母線形状を測定する軸方向の寸法をＬ２とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍであり、Ｌ２≧０．８×Ｌの関係を有するように、軸方向の母線形状を測定する、請求項２に記載のシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法。
【請求項１】
シェル形外輪を内径穴内に圧入する基準リングと、
前記シェル形外輪の軌道面または前記基準リングの内径面もしくは外径面の母線形状を軸方向に沿って測定するプローブと、
前記プローブを圧入されたシェル形外輪の軌道面に走査させる手段と
前記プローブを前記基準リングの外径面または内径面に走査させる手段とを備える、シェル形外輪の形状測定装置。
【請求項２】
シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法であって、
シェル形外輪を基準リングの内径穴内に圧入する工程と、
圧入されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定する工程と、
前記基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状を測定する工程と、
前記測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状からシェル形外輪の軌道面の真直度を得る工程と、
前記測定されたシェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状および前記基準リングの内径面または外径面の軸方向の母線形状から、シェル形外輪の軌道面の平行度を得る工程とを含む、シェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法。
【請求項３】
前記シェル形外輪は、径方向内側に予め折り曲げられた鍔部を有し、
前記シェル形外輪の軌道面の軸方向の母線形状を測定するに際し、
圧入されたシェル形外輪の軌道面のうち、ころ長さをＬとし、前記鍔部の内径側の角部から母線形状を測定する起点までの軸方向の寸法をＬ１とし、母線形状を測定する軸方向の寸法をＬ２とすると、０．８ｍｍ≦Ｌ１≦２ｍｍであり、Ｌ２≧０．８×Ｌの関係を有するように、軸方向の母線形状を測定する、請求項２に記載のシェル形外輪の軌道面の真直度および平行度の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−６４７５４（Ｐ２００７−６４７５４Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４９７２０（Ｐ２００５−２４９７２０）
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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