JP2006170294A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 転動体の磨耗及び騒音を抑制することが可能な転がり軸受を提供する。
【解決手段】 複数の分割輪６、７を円弧状に組み合わせて形成される外輪２と、その外輪の内周面２ａを転動する転動体３と、を備えた転がり軸受１において、各分割輪のうち前記転動体の移動方向前方に位置する一端部６ａ、７ａが、隣接する分割輪の他端部６ｂ、７ｂよりも半径方向中心側に突出している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の分割輪を円弧状に組み合わせて形成される外輪を備えた転がり軸受に関する。

外輪を半径方向に二分割した転がり軸受が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
特開２００３−２１４４４２号公報 実開平２−１２７８１４号公報

分割された外輪（以降、分割輪と略称する。）を密着させるために各分割輪を円弧状に組み合わせた状態で外側から圧力を加えると、各分割輪の合わせ面が互いに押し合い、その影響で分割輪の端部がそれぞれ半径方向中心側にするどく突出する。転動体は、この突出部分を乗り越える際に大きく跳ねて一時的に分割輪の内周面から離れ、その後次の分割輪に着地する。転動体が内周面から離れた際、転動体の自転によって油膜が切れるので、着地時に磨耗が進むとともに、騒音も発生する。

そこで、本発明は、転動体の磨耗及び騒音を抑制することが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受は、複数の分割輪を円弧状に組み合わせて形成される外輪と、その外輪の内周面を転動する転動体と、を備えた転がり軸受において、各分割輪のうち前記転動体の移動方向前方に位置する一端部が、隣接する分割輪の他端部よりも半径方向中心側に突出していることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の転がり軸受によれば、各分割輪の一端部の合わせ面のうち半径方向中心側に突出させた部分には隣接する分割輪の他端部から押し合う力が働かないので、各分割輪の合わせ面の全面を互いに密着させた場合と比較して分割輪の端部が内側に膨らみ難くなる。そのため、転動体の跳ねを抑制し、油膜切れによる転動体の磨耗及び騒音を抑制することができる。

本発明の転がり軸受の一態様において、各分割輪の前記一端部には、前記転動体の移動方向前方に向かうに従って半径方向中心側に漸次突出する傾斜部がそれぞれ設けられていてもよい（請求項２）。この態様によれば、傾斜部に沿って転動体が移動する際、転動体は潤滑油を巻き込みつつ移動するので、油膜切れによる転動体の磨耗及び騒音を抑制することができる。

本発明の転がり軸受の一態様において、各分割輪の前記傾斜部のうち、前記転動体の移動方向が重力方向上向きになる側に配置される傾斜部は、前記転動体の移動方向が重力方向下向きになる側に配置される傾斜部よりも半径方向中心側に突出していてもよい（請求項３）。この態様によれば、転動体の移動方向が重力方向上向きになる側の傾斜部を突出させたので、この傾斜部によって転動体を減速させることができる。そのため、転動体の跳ねを抑制して着地時の衝撃を低減させることができる。一方、転動体の移動方向が重力方向下向きになる側の傾斜部は突出が抑えられているので、転動体の跳ねが抑えられ、速やかに転動体を次の分割輪に移動させることができる。そのため、転動体の着地時の衝撃を低減させることができる。このように転動体の着地時の衝撃を低減させることで、騒音を抑制することができる。

本発明の転がり軸受の一態様において、前記複数の分割輪は、各分割輪の前記一端部が隣接する分割輪の前記他端部よりも半径方向中心側に突出するように、各分割輪がそれぞれ半径方向に偏心して組み合わされていてもよい（請求項４）。この態様によれば、各分割輪は、各分割輪の合わせ面が互いにずれた状態で組み合わされる。そのため、各分割輪の合わせ面の全面を密着させた場合よりも分割輪の端部が内側に膨らみ難い。従って、転動体の跳ねを抑え、油膜切れによる転動体の磨耗や騒音を抑制することができる。

本発明の転がり軸受の一態様において、各分割輪の前記一端部の内周面には、凹凸部がそれぞれ設けられていてもよい（請求項５）。この態様によれば、凹凸部に潤滑油が保持されるので、この凹凸部に保持された潤滑油を転動体に巻き込ませて転動体表面により多くの潤滑油を付着させることができる。

本発明の転がり軸受の一態様において、各分割輪の前記他端部の内周面には、凹凸部がそれぞれ設けられていてもよい（請求項６）。このような位置に凹凸部を設けて潤滑油を保持させることで、転動体を潤滑油が保持された凹凸部に着地させることができる。そのため、転動体の着地時の衝撃を低減させ、騒音を抑制することができる。また、凹凸部の凹凸によって転動体のスリップを抑制することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、各分割輪の端部を内側に膨らみ難くさせて転動体の跳ねを抑えたので、油膜切れによる転動体の磨耗及び騒音を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受が組み込まれた内燃機関のクランク軸支持部付近の要部を示している。図１に示したようにクランク軸１００は、転がり軸受１を介して左右に回転自在に軸支持部１０１に支持される。軸支持部１０１は、内燃機関のシリンダブロックに形成されたアッパ側ハウジング１０２と、このアッパ側ハウジング１０２にボルト１０３によって取り付けられるロア側ハウジング１０４とを備えている。転がり軸受１は、外輪２と、外輪２の内周面２ａを転動する転動体としての複数のコロ３と、複数のコロ３を保持する保持器４とを備えている。図２に示したように外輪２は、半円筒状の二つの分割輪５が円弧状に組み合わされることにより形成される。以降、図１及び図２の上側の分割輪５を上側分割輪６、下側の分割輪５を下側分割輪７とそれぞれ呼称する。なお、上側分割輪６又は下側分割輪７を特に区別する必要のない時は、単に分割輪５と記述する。

上側分割輪６及び下側分割輪７は、アッパ側ハウジング１０２及びロア側ハウジング１０４によって、上側分割輪６及び下側分割輪７が互いに押し合って密着するように、上下方向から挟み込まれる。これにより、上側分割輪６及び下側分割輪７は、クランク軸１００の回転に伴って回転しないように固定される。なお、外輪２の内周面２ａには、不図示の潤滑油供給孔を介して潤滑油が供給される。保持器４は、複数のコロ３がそれぞれ転動可能なように、且つ複数のコロ３が外輪２の内周面に沿って移動可能なように複数のコロ３をそれぞれ保持している。また、保持器４も複数のコロ３の移動に伴ってコロ３の移動方向に移動する。なお、図１の転がり軸受１において複数のコロ３は、クランク軸１００の回転に伴って図１の矢印Ａ方向に移動する。以降、移動方向とは、この図１に矢印Ａで示したコロ３の移動方向を指す。複数のコロ３の材質、個数、及び配置方法などは、周知の転がり軸受と同様でよく、また、保持器４も周知の転がり軸受と同様でよい。

図２に拡大して示したように、上側分割輪６には図２に矢印Ａで示した移動方向の前方に位置する一端部６ａに傾斜部８が設けられ、下側分割輪７には移動方向前方に位置する一端部７ａに傾斜部９が設けられている。図２に示したように、傾斜部８は上側分割輪６の厚さを移動方向に向かうに従って漸次増加させることで、傾斜部９は下側分割輪７の厚さを移動方向に向かうに従って漸次増加させることによってそれぞれ形成される。このように傾斜部８及び傾斜部９を設けることで、図２の左側の合わせ部１０では下側分割輪７の一端部７ａの合わせ面１２が上側分割輪６の他端部６ｂの合わせ面１３よりも内側に突出し、図２の右側の合わせ部１１では上側分割輪６の一端部６ａの合わせ面１４が下側分割輪７の他端部７ｂの合わせ面１５よりも内側に突出する。そのため、合わせ部１０には段差部１６が形成され、合わせ部１１には段差部１７が形成される。

傾斜部８及び傾斜部９は、例えば分割輪５に機械加工を行うことで形成される。また、外輪２をプレス成形にて加工する場合は、内周面２ａを外輪２の外周に対して偏心させて成形することで傾斜部８及び傾斜部９が分割輪５にそれぞれ形成されてもよい。例えば、図３に示したように、外輪２の内周の中心Ｃ_ｉｎを、外輪２の外周の中心Ｃ_ｏｕｔに対して図３の左側に距離Ｌ分オフセットさせて内周面２ａを成形する。即ち、外輪２の内周面２ａを外輪２の外周に対して距離Ｌ分偏心させて加工する。このようにプレス成形した外輪２を図３に示したように上下に２分割することで、一端部の厚さが他端部の厚さよりも厚い分割輪５を一対成形することができる。このようにして成形した分割輪５を厚さの厚い一端部５ａが厚さの薄い他端部５ｂとそれぞれ隣接するように組み合わせることで、分割輪の一端部が隣接する分割輪の他端部よりも半径方向中心側に突出した外輪２を形成することができる。

次に、図４を参照して合わせ部１０におけるコロ３の移動を説明する。図４は図１の左側の合わせ部１０を拡大して示している。複数のコロ３は、クランク軸１００の回転に伴い外輪２の内周面２ａに沿って図４の矢印Ａ方向にそれぞれ移動するので、合わせ部１０において複数のコロ３は下側分割輪７から上側分割輪６に移動する。なお、外輪２の内周面２ａを移動する際、複数のコロ３は、図３に矢印Ｂで示した方向にそれぞれ転動する。下側分割輪７から上側分割輪６に移動する際、コロ３は、まず傾斜部９に沿って傾斜部９の端まで移動する。このとき、コロ３は潤滑油を巻き込みつつ傾斜部９を移動する。その後、コロ３は段差部１６において跳ね、上側分割輪６の他端部６ｂの内周面に着地する。

一方、合わせ部１１では、コロ３が上側分割輪６の傾斜部８に沿って潤滑油を巻き込みつつ傾斜部８の端まで移動し、その後、段差部１７を跳ねて下側分割輪７の他端部７ｂに移動する。このようにして複数のコロ３は、上側分割輪６及び下側分割輪７の間を移動する。

以上に説明したように、図１の転がり軸受１では、下側分割輪７の合わせ面１２が上側分割輪６の合わせ面１３よりも内側に突出し、上側分割輪６の合わせ面１４が下側分割輪７の合わせ面１５よりも内側に突出する。そのため、下側分割輪７の合わせ面１２のうち内側に突出した部分には上側分割輪６に他端部６ｂから押し合う力が働かず、上側分割輪６の合わせ面１４のうち内側に突出した部分には下側分割輪７の他端部７ｂから押し合う力が働かない。従って、合わせ面の全面を互いに密着させた場合と比較して、上側分割輪６の一端部６ａ及び下側分割輪７の一端部７ａが内側に膨らみ難いので、コロ３の跳ねを抑えることができる。また、コロ３を傾斜部８及び傾斜部９に沿って移動させることで、コロ３の転動によって潤滑油を巻き込ませ、コロ３の表面により多くの潤滑油を付着させることができる。そのため、油膜切れによるコロ３の磨耗及び騒音を抑制することができる。

図５は、本発明の転がり軸受の第一の変形例を示している。なお、図５は、第一の変形例の外輪２のみを示している。図５において図１と共通する部分には同一符号を付してある。図５の矢印Ａは、コロ３の移動方向を示している。また、図５の矢印Ｇは重力の方向を示している。この変形例では、図５に示したように、コロ３の移動方向が重力方向上向きになる側に配置される傾斜部９が、コロ３の移動方向が重力方向下向きになる側に配置される傾斜部８よりも半径方向中心側に突出している。即ち、段差部１６の高さｈ_１が段差部１７の高さｈ_２よりも高い。

図５の外輪２においては、上側分割輪６が鉛直上方に配置され、下側分割輪７がその下方に対向して配置されるので、図５の合わせ部１０では、コロ３の移動方向と重力が作用する方向とが逆方向を向く。そこで、傾斜部９を傾斜部８よりも突出させ、コロ３を重力によって減速させることで、上側分割輪６の他端部６ｂへのコロ３の着地時の衝撃を低減させることができる。一方、図５の合わせ部１１では、コロ３の移動方向と重力が作用する方向とが一致するため、コロ３が重力によって加速されるが、合わせ部１１の傾斜部８は、傾斜部９よりも突出が抑えられているので、コロ３の跳ねを抑えつつコロ３を速やかに下側分割輪７に着地させることができる。そのため、コロ３の着地時の衝撃を低減させることができる。

以上に説明したように、この変形例では、合わせ部１０及び合わせ部１１において、コロ３の着地時の衝撃を低減させることができるので、騒音を抑えることができる。

図６は、本発明の転がり軸受の第二の変形例を示している。なお、図６は、第二の変形例の外輪２のみを示している。図６において図１と共通する部分には同一符号を付してある。この変形例では、図６に示したように、上側分割輪６の一端部６ａの内周面及び下側分割輪７の一端部７ａの内周面にそれぞれ凹凸部２０が設けられる。図７に拡大して示したように図６の合わせ部１０では、凹凸部２０が下側分割輪７の傾斜部９に設けられている。この凹凸部２０においては、傾斜部９の内周面に複数の微細な窪みが形成されている。これら微細な窪みは下側分割輪７の幅方向全体に設けられ、これら微細な窪みに潤滑油が入り込むことで潤滑油が凹凸部２０に保持される。このような微細な窪みは、例えばショットブラストやショットピーニングなどの処理によって形成される。なお、上側分割輪６の一端部６ａに設けられる凹凸部２０にも、図７に示した下側分割輪７の凹凸部２０と同様に、複数の微細な窪みが形成されている。

この変形例では、傾斜部８及び傾斜部９に凹凸部２０をそれぞれ設け、これら凹凸部２０に潤滑油を保持させることで、傾斜部８及び傾斜部９に沿って移動するコロ３により多くの潤滑油を巻き込ませることができる。上側分割輪６が鉛直上方に配置され、下側分割輪７がその下方に対向して配置される場合、合わせ部１０及び合わせ部１１は外輪２の左右方向に位置する。この場合、合わせ部１０及び合わせ部１１の各内周面の潤滑油が保持され難いので、傾斜部８及び傾斜部９に凹凸部２０をそれぞれ設けることで、コロ３に潤滑油を確実に供給することができる。なお、凹凸部２０に設けられる凹凸は、微細な窪みに限定されない。傾斜部８及び傾斜部９に、条痕などの溝を設けて凹凸部２０を設けてもよい。

図８は、本発明の転がり軸受の第三の変形例を示している。なお、図８は、第三の変形例の外輪２のみを示している。図８において図１と共通する部分には同一符号を付してある。この変形例では、図８に示したように、上側分割輪６の他端部６ｂの内周面及び下側分割輪７の他端部７ｂの内周面に凹凸部３０がそれぞれ設けられている。図９に拡大して示したように、上側分割輪６の他端部６ｂに設けられた凹凸部３０には、他端部６ｂの内周面に複数の微細な窪みが形成されている。これら微細な窪みは上側分割輪６の幅方向全体に設けられ、これら微細な窪みに潤滑油が入り込むことで潤滑油が凹凸部３０に保持される。凹凸部３０は、段差部１６にて跳ねたコロ３が着地する範囲が含まれるように、上側分割輪６の内周面に設けられる。なお、下側分割輪７の他端部７ａに設けられる凹凸部３０にも、上側分割輪６の凹凸部３０と同様に、複数の微細な窪みが形成されており、この凹凸部３０に潤滑油が保持される。下側分割輪７の凹凸部３０は、段差部１７にて跳ねたコロ３が着地する範囲が含まれるように、下側分割輪７の内周面に設けられる。

この変形例では、段差部１６及び段差部１７にて跳ねたコロ３が着地する範囲に凹凸部３０が設けられているので、凹凸部３０に保持された潤滑油によってコロ３の着地の衝撃を低減させることができる。特に、上側分割輪６が鉛直上方に配置され、下側分割輪７がその下方に対向して配置された場合、合わせ部１１では重力により潤滑油が下方に流れ、コロ３が着地する範囲に潤滑油が保持され難い。そのため、この範囲に凹凸部３０を設けて潤滑油を保持させることで、コロ３の着地時の衝撃を低減させることができる。また、このような位置に凹凸を設けることで、着地したコロ３のスリップを抑制できる。なお、凹凸部３０に設ける凹凸は微細な窪みに限定されない。凹凸部３０に条痕などの溝を設けて凹凸を形成させてもよい。

図１０は、本発明の転がり軸受の第四の変形例を示している。なお、転がり軸受１は、外輪２のみを示している。図１０において図１と共通する部品には同一の符号を付してある。図１０の矢印Ａは、コロ３の移動方向を示している。この変形例では、半円筒状の同一形状をそれぞれ有する上側分割輪６及び下側分割輪７を互いに半径方向に偏心して組み合わせて外輪２を形成させる。図１１に拡大して示したように、上側分割輪６及び下側分割輪７は、合わせ部１０において下側分割輪７の一端部７ａが上側分割輪６の他端部６ｂよりも半径方向中心側に突出し、合わせ部１１において上側分割輪６の一端部６ａが下側分割輪７の他端部７ｂよりも半径方向中心側に突出するように組み合わされる。なお、合わせ部１０では、下側分割輪７の合わせ面１２の半分程度が内側に突出し、合わせ部１１では、上側分割輪６の合わせ面１４の半分程度が内側に突出する。即ち、合わせ部においては、各分割輪の合わせ面の半分程度をそれぞれオーバーラップさせる。

このように上側分割輪６及び下側分割輪７を偏心させた状態で固定するため、図１０に示したようにロックピン２０１によってアッパ側ハウジング１０２に対するロア側ハウジング１０４の位置が保持される。アッパ側ハウジング１０２には上側分割輪６を嵌め込むための溝が設けられており、ロア側ハウジング１０４には、アッパ側ハウジング１０２に嵌め込まれた上側分割輪６に対して偏心した位置で下側分割輪７が組み合うように、下側分割輪７を嵌め込むための溝が設けられている。ロックピン２０１は、アッパ側ハウジング１０２及びロア側ハウジング１０４にそれぞれ半分ずつ嵌め込まれ、ロア側ハウジング１０４がアッパ側ハウジング１０２に対して半径方向にずれないように、アッパ側ハウジング１０２に対するロア側ハウジング１０４の位置を固定する。

この変形例によれば、上側分割輪６に対して下側分割輪７を半径方向に偏心させた状態で上側分割輪６及び下側分割輪７を組み合わせるので、合わせ部１０においては合わせ面１２が半径方向中心側に突出し、合わせ部１１においては合わせ面１４が半径方向中心側に突出する。そのため、上側分割輪６及び下側分割輪７の各合わせ面が全面で密着するものよりも、上側分割輪６の一端部６ａ及び下側分割輪７の一端部７ａがそれぞれ内側に膨らみ難くなるので、コロ３の跳ねを抑制し、油膜切れによるコロ３の磨耗や騒音を抑制することができる。また、上側分割輪５及び下側分割輪６として、半円筒状の同一形状の分割輪を用いることができるので、コストを低減させることができる。

アッパ側ハウジング１０２に対するロア側ハウジング１０４の位置を保持する手段はノックピン２０１に限定されない。例えば図１２に示したように、カラー２０２を使用してアッパ側ハウジング１０２に対するロア側ハウジング１０４の位置決めを行ってもよい。この場合、アッパ側ハウジング１０２のボルト穴２０３及びロア側ハウジング１０４のボルト穴２０４には、カラー２０２を嵌め込むための穴２０５がそれぞれ設けられる。これらの穴２０５は、アッパ側ハウジング１０２に対してロア側ハウジング１０４の位置がずれた状態でアッパ側ハウジング１０２にロア側ハウジング１０４が取り付けられるように設けられる。

図１３は、本発明の転がり軸受の第五の変形例を示している。なお、転がり軸受１は、外輪２のみを示している。図１３において図１と共通する部品には同一の符号を付してある。図１３の矢印Ａは、コロ３の移動方向を示している。上側分割輪６及び下側分割輪７は、端部に２０〜４０μｍ程度のつぶれ代をそれぞれ有しており、上側分割輪６及び下側分割輪７を組み合わせた状態で外側から圧力を加えると、各つぶれ代がそれぞれ潰れて内側に突出する。そこで、図１３に示したように、合わせ部１０では下側分割輪７の一端部７ａが半径方向中心側に突出するように下側分割輪７のつぶれ代を設定し、合わせ部１１では上側分割輪６の一端部６ａが半径方向中心側に突出するように上側分割輪６のつぶれ代を設定する。

この変形例では、上側分割輪６のつぶれ代が、上側分割輪６の一端部６ａが下側分割輪７の他端部７ｂよりも内側に突出するように設定され、下側分割輪７のつぶれ代が、下側分割輪７の一端部７ａが上側分割輪６の他端部６ｂよりも内側に突出するように設定される。そのため、図１３に示したように合わせ面１２及び合わせ面１４が内側に突出するので、合わせ面の全面が密着しているものと比較して、上側分割輪６の一端部６ａ及び下側分割輪７の一端部７ａをそれぞれ内側に膨らみ難くさせてコロ３の跳ねを抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、転動体はコロに限定されず、ニードルなど周知の転動体を適用することができる。外輪を形成する分割輪の数は、２個に限定されない。本発明の転がり軸受の外輪は、３個以上の分割輪を円弧状に組み合わせて形成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受が組み込まれた内燃機関のクランク軸支持部付近の要部を示す図。 図１の転がり軸受の外輪を拡大して示す図。 外輪の内周の中心を外輪の外周の中心に対してオフセットさせてプレス成形した外輪を示す図。 図１の転がり軸受の左側の合わせ部を拡大して示す図。 本発明の転がり軸受の第一の変形例を示す図。 本発明の転がり軸受の第二の変形例を示す図。 図６の外輪の左側の合わせ部を拡大して示す図。 本発明の転がり軸受の第三の変形例を示す図。 図８の外輪の左側の合わせ部を拡大して示す図。 本発明の転がり軸受の第四の変形例を示す図。 図１０の転がり軸受の外輪を拡大して示す図。 本発明の転がり軸受の第四の変形例の他の態様を示す図。 本発明の転がり軸受の第五の変形例を示す図。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ 外輪
５ 分割輪
５ａ 一端部
５ｂ 他端部
６ 上側分割輪
６ａ 一端部
６ｂ 他端部
７ 下側分割輪
７ａ 一端部
７ｂ 他端部
８ 傾斜部
９ 傾斜部
２０ 凹凸部
３０ 凹凸部

Claims (6)

1. 複数の分割輪を円弧状に組み合わせて形成される外輪と、その外輪の内周面を転動する転動体と、を備えた転がり軸受において、
   各分割輪のうち前記転動体の移動方向前方に位置する一端部が、隣接する分割輪の他端部よりも半径方向中心側に突出していることを特徴とする転がり軸受。
2. 各分割輪の前記一端部には、前記転動体の移動方向前方に向かうに従って半径方向中心側に漸次突出する傾斜部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 各分割輪の前記傾斜部のうち、前記転動体の移動方向が重力方向上向きになる側に配置される傾斜部は、前記転動体の移動方向が重力方向下向きになる側に配置される傾斜部よりも半径方向中心側に突出していることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記複数の分割輪は、各分割輪の前記一端部が隣接する分割輪の前記他端部よりも半径方向中心側に突出するように、各分割輪がそれぞれ半径方向に偏心して組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
5. 各分割輪の前記一端部の内周面には、凹凸部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受。
6. 各分割輪の前記他端部の内周面には、凹凸部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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