JP2006125606A

JP2006125606A - ラジアルニードル軸受

Info

Publication number: JP2006125606A
Application number: JP2004318346A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yoshida; 雅人吉田; Yoichi Matsumoto; 洋一松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】分割型軌道輪である外輪６ａを構成する１対の外輪素子１１ａ、１１ａにずれが生じた場合にも、この外輪６ａに設けた外輪軌道７ａ上を転動するニードル９の転動面に損傷を与える様な段差が生じる事を防止する。
【解決手段】上記各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向端部に、Ｖ字状凸部１８とＶ字状凹部１９とを設ける。又、これら各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部のうち、上記外輪軌道７ａを設けた内周面側に、先端縁に向かうに従って径方向の厚さ寸法を漸減させる方向に傾斜した傾斜面２０、２０を設ける。そして、上記各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向端部に設けた上記Ｖ字状凸部１８とＶ字状凹部１９とを嵌合する事により、上記外輪６ａを構成する。この様な構成により、上記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、自動車用エンジンのクランクシャフトのジャーナル部をシリンダブロックに対して回転自在に支持する為に使用する、分割型軌道輪を有するラジアルニードル軸受の改良に関する。

自動車用エンジンを構成するクランクシャフトのジャーナル部（このクランクシャフトの軸方向中間部に設けられた円柱状のくびれ部分）をシリンダブロックに対して回転自在に支持する為の軸受として従来から、滑り軸受が一般的に使用されている。これに対して、近年、自動車の燃費向上等を図る為に、当該軸受として、上記滑り軸受よりも回転抵抗が小さい、ラジアルニードル（ころ）軸受を使用する事が考えられている（例えば、特許文献１参照）。図８は、この特許文献１に記載されている、ラジアルニードル軸受１を使用した、クランクシャフト２のジャーナル部３の回転支持部分を示している。

上記ラジアルニードル軸受１は、互いに結合固定したシリンダブロック４と抑えブロック５との間に内嵌支持した円筒状の外輪６と、この外輪６の内周面に設けた円筒面状の外輪軌道７と、上記ジャーナル部３の外周面に直接形成した円筒面状の内輪軌道８と、この内輪軌道８と上記外輪軌道７との間に転動自在に設けた複数本のニードル（ころ）９、９と、これら各ニードル９、９を円周方向に関して互いに離隔した状態で保持する円筒状の保持器１０とから成る。この様なラジアルニードル軸受１を構成する複数の部材のうち、それぞれが円筒状である、上記外輪６と上記保持器１０とは、それぞれ円周方向に二分割可能な構造としている。この理由は、これら円筒状の外輪６及び保持器１０を、それぞれ上記クランクシャフト２の中間部に設けられた円柱状のくびれ部である上記ジャーナル部３に外嵌できる様にする為である。

具体的には、図９に示す様に上記外輪６を、それぞれが半円筒状である１対の外輪素子１１、１１の円周方向両端面１２、１２同士を、互いに突き合わせる事により構成している。１個の外輪６を構成する１対の外輪素子１１、１１は、予め円筒状に形成した外輪６の直径方向２個所位置を割断する、所謂自然割りと呼ばれる方法により造っている。この様な方法で上記各外輪素子１１、１１を造る事により、これら各外輪素子１１、１１の円周方向両端面１２、１２同士を互いに突き合わせた状態で、これら両端面１２、１２同士が面方向にずれにくくしている。

又、図示の例では、上記外輪６（上記各外輪素子１１、１１）の外周面に係止溝１３を、全周に亙り形成すると共に、この係止溝１３の内側に、コイルスプリングを閉鎖環状に構成する等により径を縮める方向の弾力を有する、スナップリング１４を装着（外嵌）している。このスナップリング１４は、上記ジャーナル部３の周囲に上記ラジアルニードル軸受１を仮組付けした状態で、このラジアルニードル軸受１を前記シリンダブロック４と前記抑えブロック５との間に内嵌固定する以前に、上記外輪６を構成する１対の外輪素子１１、１１同士が分離するのを防止する為のもの（仮固定具）である。又、前記円筒状の保持器１０も、それぞれが半円筒状の保持器素子１５、１５同士を互いに組み合わせる事により構成している。

ところで、上述の様に構成するクランクシャフト２の回転支持部の場合、上記外輪６を構成する上記１対の外輪素子１１、１１の円周方向両端面１２、１２には、互いに密に嵌合する凹凸が形成されてはいるが、これら両端面１２、１２同士の突き合わせ部に、μｍ単位のずれが生じる事は避けられない。特に、上記外輪６の外周面と嵌合する面である、上記シリンダブロック４と上記抑えブロック５との間に形成される円筒状の内周面が形状誤差により歪んでいる場合に、上記ずれが顕著になる。即ち、この場合には、この内周面の内側に上記外輪６を内嵌した状態で、上記スナップリング１４が弾性変形して、上記１対の外輪素子１１、１１の円周方向両端面１２、１２同士の突き合わせ部にずれが生じ易くなる。この様なずれが生じると、図１０に誇張して示す様に、上記外輪６の内周面に設けた外輪軌道７のうち、上記両端面１２、１２同士の突き合わせ部に対応する部分に、段差１６が生じる。この様な段差１６が生じると、この段差１６部分を前記各ニードル９、９が通過する際に、これら各ニードル９、９の転動面がこの段差１６の頂部１７にエッジ当たりして、これら各ニードル９、９の転動面を早期に損傷させたり、異音が発生すると言った不都合を生じる。尚、前述した特許文献１には、上記１対の外輪素子１１、１１同士の仮固定具（仮固定方法）を改良する事により、上記ずれが生じる事を防止する発明が記載されている。但し、この様な改良発明に於いても、上記仮固定具が弾性変形する事は完全には避けられない事から、上記ずれが僅かとは言え生じるものと考えられる。従って、この様に僅かに生じたずれによって、上述した様な不都合が生じるものと考えられる。

特開平６−８１８４６号公報

本発明のラジアルニードル軸受は、上述の様な事情に鑑み、分割型軌道輪を構成する１対の軌道輪素子の円周方向両端同士の突き合わせ部にずれが生じた場合でも、このずれが生じた部分に、ニードルの転動面に損傷を与える様な段差を生じさせない構造を実現すべく発明したものである。

本発明のラジアルニードル軸受は、それぞれが円筒状で互いに同心の外輪軌道及び内輪軌道と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個のニードルとを備える。
そして、上記内輪軌道と外輪軌道とのうちの少なくとも一方の軌道は、それぞれが半円筒状である１対の軌道輪素子の円周方向両端部同士を突き合わせて成る、分割型軌道輪の一方の周面に設けられている。
特に本発明のラジアルニードル軸受に於いては、上記両軌道輪素子の円周方向両端同士の突き合わせ部を、円周方向に関して突出するＶ字状凸部と、円周方向に関して凹んだＶ字状凹部とを嵌合させる事により構成している。
又、上記両軌道輪素子は、上記一方の周面の円周方向両端部を、これら両軌道輪素子の円周方向両端縁に向かう程他方の周面に向かう方向に傾斜させる事により、円周方向両端縁に向かうに従って径方向の厚さ寸法を漸減させている。

上述の様に構成する本発明のラジアルニードル軸受によれば、分割型軌道輪を構成する１対の軌道輪素子の円周方向両端同士の突き合わせ部（嵌合部）にずれが生じた場合にも、上記分割型軌動輪の軌道面上に、各ニードルの転動面に損傷を与える様なエッジを有する段差が生じる事を防止できる。
この理由は、分割型軌道輪を構成する両軌動輪素子の円周方向両端同士の突き合わせ部の構成を改良した為である。即ち、本発明の場合には、第一に、上記両軌動輪素子の円周方向両端同士の突き合わせを、円周方向に関して突出するＶ字状凸部と、円周方向に関して凹んだＶ字状凹部との嵌合により行なう事としている。第二に、上記両軌道輪素子の軌道面側の周面の円周方向両端部に、これら両軌道輪素子の円周方向両端縁に向かう程他方の周面に向かう方向に傾斜し、円周方向両端縁に向かうに従って径方向の厚さ寸法を漸減させる傾斜面を設けている。この様な第一、第二の構成を組み合わせる事により、上記突き合わせ部である上記嵌合部にずれが生じた場合にも、上記両軌道輪素子にそれぞれ設けた傾斜面により、これら両軌動輪素子の軌道面となる一方の周面同士の径方向位置が不連続に変化する部分を無くせる。言い換えれば、この一方の周面の径方向位置を、上記突き合わせ部でも滑らかに連続させて、上記両軌道輪素子により構成する分割型軌道輪の軌道面上に、エッジを有する段差が生じる事を防止できる。この結果、前記各ニードルの転動面に、フレーキング等の損傷が生じる事を抑え、軸受寿命の低下を防止できると共に、異音の発生を抑えたラジアルニードル軸受を実現できる。

図１〜４は、本発明の実施例１を示している。尚、本発明の特徴は、分割型軌道輪を構成する１対の軌道輪素子同士の突き合わせ部の構造を工夫する事により、この分割型軌動輪の軌道面上に、各ニードルの転動面に損傷を与える様なエッジを有する段差を生じさせない点にある。この分割型軌動輪を用いてラジアルニードル軸受を構成し、更には各種機械装置の回転部材を回転自在に支持する為の構成及び作用は、前述した従来構造と同様である。そこで、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下の説明は、本発明の特徴部分である分割型軌動輪の構造を中心に説明する。

図１は、ラジアルニードル軸受を構成する、請求項に記載した分割型軌動輪に相当する外輪６ａを示している。この外輪６ａは、請求項に記載した軌道輪素子に相当する、それぞれが半円筒状の１対の外輪素子１１ａ、１１ａにより構成される。そして、これら各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部に、円周方向に関して突出するＶ字状凸部１８と、円周方向に関して凹んだＶ字状凹部１９とを設けている。又、上記外輪６ａの内周面に設けた円筒面状の外輪軌道７ａを構成する、上記各外輪素子１１ａ、１１ａの内周面のうちの円周方向両端部（上記Ｖ字状凸部１８及びＶ字状凹部１９に対応する部分）に、傾斜面２０、２０を設けている。これら各傾斜面２０、２０は、上記各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端縁に向かう程外周面側に向かう方向に傾斜している。従って、これら各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部の径方向の厚さ寸法は、円周方向両端縁に向かうに従って漸減している。そして、上記各外輪素子１１ａ、１１ａのＶ字状凸部１８、１８とＶ字状凹部１９、１９とを互いに嵌合（凹凸係合）させる事により、上記外輪６ａを構成している。

尚、本実施例の場合には、図２の（Ａ）に斜格子で示す様に、上記各外輪素子１１ａ、１１ａの内周面の円周方向両端部に形成した上記各傾斜面２０、２０の基端縁２１ａ、２１ｂを、これら各外輪素子１１ａ、１１ａの周方向に関して、上記Ｖ字状凸部１８或いは上記Ｖ字状凹部１９の中央部に位置させている。そして、これらＶ字状凸部１８とＶ字状凹部１９とが、ずれの無い状態で嵌合している場合に、上記各基端縁２１ａ、２１ｂの円周方向位置が互いに一致する様にしている。この様に規制している為、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との嵌合部にずれが生じていない状態で上記外輪６ａを軸方向から見ると、上記各傾斜面２０、２０を設けていない円筒面２２部分により上記外輪軌道７ａが、円周方向に亙り連続した状態となる｛図２の（Ｂ）参照｝。この為、上記外輪６ａを組み込んだラジアルニードル軸受を、前述したクランクシャフトのジャーナル部の如く、各種機械装置の回転支持部に組付けた状態で、上記外輪６ａを構成する上記１対の外輪素子１１ａ、１１ａ間にずれを生じなければ、この外輪６ａに形成した外輪軌道７ａと転がり接触するニードル９の転動面は、軸方向の少なくとも一部が、上記円筒面２２部分に当接する。

次に、図３は、径方向（図３の上下方向）のずれが、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との嵌合部に生じた状態を示している。この状態では、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの両端部内周面に形成した各傾斜面２０、２０のうちの一方の傾斜面２０の一部が、上記径方向へのずれ量に応じて、上記外輪軌道７ａを構成する円筒面２２の円周方向端部よりも径方向内方に変位する。この状態では、上記一方の傾斜面２０にニードル９の転動面が転がり接触する状態となり（一方の傾斜面２０が上記外輪軌道７ａの一部を構成し）、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの内周面のうちの、上記円筒面２２、２２同士を滑らかに連続させる。即ち、径方向へのずれが生じた場合にも上記外輪軌道７ａ上に、前述した様な、ニードル９、９の転動面とエッジ当たりを生じる様な、段差１６の頂部１７（図１０参照）が発生する事を防止できる。この結果、ニードル９、９の転動面に、フレーキング等の損傷の発生を抑え、軸受寿命の低下を防止できると共に、異音の発生を抑えられる。

尚、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に誇張して示す様に、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との嵌合部に、円周方向（図４の左右方向）に関するずれが生じた（突き合わせ部に隙間を生じた）場合にも、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの内周面に設けた円筒面２２、２２同士を、滑らかに連続させる事ができる。即ち、上記円周方向に関するずれにより、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との突き合わせ部に隙間２３を生じるが、この場合には、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部にそれぞれ設けた上記各傾斜面２０、２０同士が円周方向に重畳する。そして、円周方向の何れかの部分で、一方の外輪素子１１ａに関する傾斜面２０の高さ位置と、他方の外輪素子１１ａに関する傾斜面２０の高さ位置とが一致する。この為、前記外輪軌道７ａを滑らかに連続させる事ができる｛図４の（Ｂ）参照｝。即ち、この外輪軌道７ａの径方向位置が、上記両外輪素子１１ａ、１１ａ同士の突き合わせ部で少し径方向外方にずれるが、この突き合わせ部に、エッジロードに結び付く様な段差が生じる事はない。この結果、上述した様な径方向へのずれが生じた場合と同様の効果を得られる。

尚、本実施例に於いては、上記各傾斜面２０、２０を面押し加工により形成し、傾斜面２０を設けていない円筒面２２部分と、この傾斜面２０との連続部（上記各基端縁２１ａ、２１ｂ）を滑らかな凸曲面状としている。又、これら各傾斜面２０、２０の先端縁に於ける径方向の厚さ寸法を、傾斜面２０を設けていない部分の２／３〜３／４程度になる様に規制している｛図２の（Ｂ）、図３、図４の（Ｂ）参照｝。この様に規制する事により、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部の強度を確保しつつ、上記連続部を転動するニードル９、９が、これら両外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端縁同士の突き合わせ部を滑らかに転動する様にしている。そして、上記各ニードル９、９の転動面に、エッジロードに基づくフレーキング等の損傷が生じない様にしている。
又、上記各外輪素子１１ａ、１１ａに設けた上記Ｖ字状凸部１８及びＶ字状凹部１９の幅方向（外輪６ａの軸方向）両側縁とこれら各外輪素子１１ａ、１１ａの内周面との連続部も、滑らかに連続させている。この為、これら各外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端部で、上記Ｖ字状凸部１８、上記Ｖ字状凹部１９を形成した部分の内周面を転動するニードル９、９の転動面に、エッジロードが発生する事がない。
更に、上記両外輪素子１１ａ、１１ａの円周方向両端同士の突き合わせ部が、前記外輪軌道７ａの非負荷圏内に位置する様に、前記外輪６ａの設置方向を規制すれば、上記各傾斜面２０、２０上を転動する上記各ニードル９、９にエッジロードやフレーキング等が生じる事を、より効果的に防止できる。

図５〜７は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、図５の（Ａ）に示す様に、外輪素子１１ｂ、１１ｂの円周方向両端部で、同図に斜格子で示した部分に形成した各傾斜面２０ａ、２０ａの周方向長さを、上述した実施例１よりも長くしている。そして、これら各傾斜面２０ａ、２０ａの基端縁２１ｃ、２１ｄを、上述した実施例１の場合よりも、上記各外輪素子１１ｂ、１１ｂの円周方向中央寄りに位置させている。そして、Ｖ字状凸部１８とＶ字状凹部１９とがずれの無い状態で嵌合している場合にも、上記各傾斜面２０ａ、２０ａ同士を円周方向に重畳させている。この様にこれら各傾斜面２０ａ、２０ａとする範囲を円周方向に亙り大きく確保し、これら各傾斜面２０ａ、２０ａの傾斜角度を上述した実施例１の場合と比較してより緩やかにしている。

従って、本実施例の場合には、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との嵌合部にずれが生じていない場合でも、上記円周方向に重畳した両傾斜面２０ａ、２０ａの一部が、上記１対の外輪素子１１ｂ、１１ｂより成る外輪６ｂの内周面に形成した外輪軌道７ｂの一部を構成する｛図５の（Ｂ）参照｝。更に、図６に誇張して示す様に、上記Ｖ字状凸部１８と上記Ｖ字状凹部１９との嵌合部に径方向のずれが生じた場合や、図７の（Ａ）及び（Ｂ）に誇張して示す様に、円周方向のずれが生じた場合にも、上述した実施例１の場合と同様に、上記各傾斜面２０ａ、２０ａが上記外輪軌道７ｂの一部を構成する。尚、上述した様に、各傾斜面２０ａ、２０ａの傾斜角度を、前述した実施例１の場合よりも緩やかにしている為、上記ずれが比較的大きい場合にも、これら各傾斜面２０ａ、２０ａにより上記外輪軌道７ｂを、上記実施例１の場合よりも滑らかに連続させる事ができる。この為、この外輪軌道７ｂ上に、ニードル９、９の転動面とエッジ当たりを生じる様な、段差１６の頂部１７（図１０参照）が発生する事を防止できる。この結果、ニードル９、９の転動面にエッジロードに基づくフレーキング等の損傷が発生する事を抑え、軸受寿命の低下を防止できると共に、異音の発生を抑えられる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例１と同様であるから、重複する説明は省略する。

本発明の実施例１を、外輪を抜き出して示す斜視図。同じく１対の外輪素子の嵌合部にずれが生じていない状態を示しており、（Ａ）は図１の内径側から見た状態で示す図、（Ｂ）は（Ａ）の下方から見た状態で示す展開図。同じく１対の外輪素子の嵌合部に径方向へのずれが生じた状態を示す、図２の（Ｂ）と同様の図。同じく１対の外輪素子の嵌合部に円周方向へのずれが生じた状態を示す、図２と同様の図。本発明の実施例２を、１対の外輪素子の嵌合部にずれが生じていない状態で示す、図２と同様の図。同じく１対の外輪素子の嵌合部に径方向へのずれが生じた状態を示す、図３と同様の図。同じく１対の外輪素子の嵌合部に円周方向へのずれが生じた状態を示す、図４と同様の図。従来構造のラジアルニードル軸受をシリンダブロック内に組み付けた状態で示す断面図。同じく外輪を抜き出して示す、図１と同様の図。従来構造のラジアルニードル軸受の外輪を構成する各外輪素子にずれが生じた場合にエッジ当たりが生じる事を説明する為の、図２の（Ｂ）と同様の図。

符号の説明

１ラジアルニードル軸受
２クランクシャフト
３ジャーナル部
４シリンダブロック
５抑えブロック
６、６ａ、６ｂ外輪
７、７ａ、７ｂ外輪軌道
８内輪軌道
９ニードル
１０保持器
１１、１１ａ、１１ｂ外輪素子
１２端面
１３係止溝
１４スナップリング
１５保持器素子
１６段差
１７頂部
１８Ｖ字状凸部
１９Ｖ字状凹部
２０、２０ａ傾斜面
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ基端縁
２２円筒面
２３隙間

Claims

それぞれが円筒状で互いに同心の外輪軌道及び内輪軌道と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個のニードルとを備え、これら内輪軌道と外輪軌道とのうちの少なくとも一方の軌道が、それぞれが半円筒状である１対の軌道輪素子の円周方向両端部同士を突き合わせて成る、分割型軌道輪の一方の周面に設けられているラジアルニードル軸受に於いて、上記両軌道輪素子の円周方向両端同士の突き合わせ部は、円周方向に関して突出するＶ字状凸部と、円周方向に関して凹んだＶ字状凹部とを嵌合させて成るものであり、上記両軌道輪素子は、上記一方の周面の円周方向両端部を、これら両軌道輪素子の円周方向両端縁に向かう程他方の周面に向かう方向に傾斜させる事により、円周方向両端縁に向かうに従って径方向の厚さ寸法が漸減するものとした事を特徴とするラジアルニードル軸受。