JP2006292132A - 二つ割り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪を構成する半割り外輪の半径方向のずれにより合わせ面に段差が生じた場合でも、簡単な構造でこれを解消することができ、また、ディーゼルエンジンに使用してもカーボンスーツによるが軸受軌道面等の損傷を低減するのを防止することのできる二つ割り軸受を提供する。
また、上記の半割り外輪の軸方向のずれを防止することのできる二つ割り軸受を提供する。
【解決手段】 一対の半割り外輪３ａ，３ｂと、この半割り外輪３ａ，３ｂの軌道面に沿って転走されるころ５を備えた一対の半割り保持器７ａ，７ｂとを有し、一対の半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４の両方又はいずれか一方にそれぞれ軟金属８を接合し、又は、合わせ面４及びその近傍の両方又はいずれか一方にそれぞれ非硬化部１０を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、エンジンのクランクシャフトやカムシャフトをハウジングに回転自在に支持する二つ割り軸受に関するものである。

例えば、エンジンのクランクシャフトを支持する軸受は、構造上軸受を２部分に分割し、ハウジングであるシリンダブロックとクランクケースに対向して設けられた半円状の凹部と、クランクシャフトの支持軸部との間に介装されている。
このような二つ割り軸受をハウジングに組込む場合、ハウジングの精度が二つ割り軸受の精度ほど高くないため、二つ割り軸受の外輪を構成する半割り外輪をハウジングの凹部に組付けた場合、その合わせ面に半径方向のずれが生じ易く、このため合わせ面の内周面（軌道面）に段差（例えば、数μｍ〜十数μｍ程度）が生じ、クランクシャフトの回転に伴ってころが転走されたときに振動や騒音が発生したり、ころに割れや欠けが生じたりして早期破損の原因になっていた。

また、二つ割り軸受をディーゼルエンジンに使用した場合は、軽油の燃焼に伴い、カーボンスーツ等の燃焼生成物がエンジン内部に発生し、これが軸受内に侵入し、外輪の軌道面やすべり面である保持器の案内面に損傷を与えるという問題があった。

このような問題を解決するために、分割軌道輪の軌道面の軸方向全長にわたってＶ字状の溝を設け、合わせ面に段差が生じてもＶ字状の溝の面取り効果により鋭いエッジの形成を防止するようにした分割軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、外輪の合わせ面をクランク状に形成し、内周面側に位置する第１の分割面どうしを互いに接触し合うように形成すると共に、第３の分割面どうしの間にすき間を形成して段差をなくすようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特公昭６３−２９１２９号公報（第１−２頁、第４図） 特開２００３−２１４４４２号（第３−４頁、図２）

特許文献１の分割軸受においては、分割軌道輪の軌道面にＶ字状の溝を設けて段差による鋭いエッジを緩和しているが、鋭いエッジが緩和されたとしても軌道面には依然としてＶ字状溝が存在するため、ころの転走による振動や騒音を十分に抑制することができない。また、分割軌道輪の合わせ面にすき間が生じ易く、ころの転走により軌道面等を損傷するという問題もある。

また、特許文献２のころがり軸受は、外輪の合わせ面をクランク状に形成したので、軌道面を真円状に形成することができるとしているが、これを組付けるハウジングの上下の凹部がずれている場合には、凹部と外輪の外周面との間に大きなすき間が生じ易く、軸受をハウジングに確実に組付けることができない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、外輪を構成する半割り外輪の半径方向のずれにより合わせ面に段差が生じた場合でも、簡単な構造でこれを解消することができ、また、ディーゼルエンジンに使用しても軸受内に侵入したカーボンスーツによる軸受軌道面等の損傷を低減することのできる二つ割り軸受を提供することを目的としたものである。
また、上記の半割り外輪の軸方向のずれを防止することのできる二つ割り軸受を提供することを目的としたものである。

本発明に係る二つ割り軸受は、一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、前記一対の半割り外輪の合わせ面の両方又はいずれか一方にそれぞれ軟金属を接合したものである。

また、本発明に係る二つ割り軸受は、一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、前記一対の半割り外輪の合わせ面及びその近傍の両方又はいずれか一方にそれぞれ非硬化部を設け、他の領域を硬化部としたものである。
さらに、前記一対の半割り外輪の合わせ面の軸方向に、それぞれ凹凸部を設けた。

また、本発明に係る二つ割り軸受は、一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、前記一対の半割り外輪の一方の半割り外輪の両端の合わせ面に軟金属を接合し、又は両端の合わせ面及びその近傍に非硬化部を設けて他の領域を硬化部としたものである。

また、本発明に係る二つ割り軸受は、一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、前記一対の半割り外輪の軌道面のみを硬化領域としたものである。

本発明に係る二つ割り軸受は、これを構成する半割り外輪の合わせ面に軟金属を接合し、又は合わせ面及びその近傍に非硬化部を形成したので、ハウジングに組込んで固定する際に、軟金属又は非硬化部が対向する合わせ面に圧着されて密着し、その一部が両側に押し出される。そして、エンジンを運転することにより、外輪の軌道面に押し出された軟金属又は非硬化部がころの転走により摩耗して平滑化され、段差をなくすようにしたので、エンジンを運転する際に振動したり騒音を発したりすることがなく、また、ころが割れたり欠けたりすることがないので、二つ割り軸受の寿命を延すことができる。

また、この二つ割り軸受をディーゼルエンジンに使用した場合は、カーボンスーツの固い粒子が軟金属や非硬化部に埋没するため軸受内に侵入することが少なくなり、このため軌道面やころの転走面等の損傷が大幅に低減される。
さらに、半割り外輪の合わせ面の軸方向に凹凸部を設け、この部分を非硬化部としたので、ハウジングに組込んで固定しても凹凸部の先端部に割れや欠けなどを生じることがない。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る二つ割り軸受をエンジンのハウジングに組込んだ状態を示す説明図、図２は図１の二つ割り軸受の分解斜視図、図３は図２の外輪の正面説明図である。なお、図には説明を容易にするために、一部を誇張して示してある。

図において、２１はエンジンのハウジング２０を構成するシリンダブロック、２２はシリンダブロック２１に一体に結合されるクランクケースで、両者には対向して半円状の凹部２３，２４がそれぞれ設けられている。２５はシリンダブロック２１とクランクケース２２を一体に固定する固定ボルト、２６はクランクシャフトの支持軸である。

１は本実施の形態に係る二つ割り軸受で、高周波焼入れ、浸炭処理、窒化処理等（以下、これらを一括して熱処理という）によって硬度の高い（例えば、Ｈｖ５５０以上）半円状の外輪３ａ，３ｂ（以下、半割り外輪という）を、合わせ面４で当接したほぼ円形状の外輪２と、ころ５を保持し、半割り外輪３ａ，３ｂに対応して２分割された半円状の半割り保持器７ａ，７ｂからなる保持器６とによって構成されている。

外輪２を構成する半割り外輪３ａ，３ｂは、図２、図３に示すように、それぞれ合わせ面４の両方又は一方の軸方向に、例えば、厚みが１ｍｍ程度の銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金等の半割り外輪３ａ，３ｂより硬度の低い（例えば、Ｈｖ５５０未満）軟金属８が熱溶着等により接合されている。なお、図には半割り外輪３ａ，３ｂの互いに異なる側の合わせ面４にそれぞれ軟金属８を設けた場合が示してある。

次に、上記のような二つ割り軸受１をハウジング２０に組付けてクランクシャフトの支持軸２６を支持する手順の一例について説明する。
先ず、シリンダブロックを上下逆にして凹部２３を上にし、この凹部２３に半割り外輪３ａ及び半割り保持器７ａを組付け、その上にクランクシャフトの支持軸２６を載置する。ついで、この支持軸２６上に半割り保持器７ｂと半割り外輪３ｂを組付け、その上にクランクケース２２を載置してその凹部２４を半割り外輪３ｂに嵌合する。

これにより、上下の半割り外輪３ａ，３ｂの軟金属８を含む合わせ面４が当接するが、シリンダブロック２１とクランクケース２２の凹部２３，２４の中心位置が若干ずれていると、この凹部２３，２４に組付けた半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に、例えば図４に示すようにずれが生じ、両者の間に段差部９が発生する（なお、以下の説明では、半割り保持器６を省略し、半割り外輪３ａ，３ｂのみ示してある）。

この状態で、図１に示すように、固定ボルト２５を締付けて、シリンダブロック２１とクランクケース２２を一体に固定する。
このとき、半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に設けた軟金属８は、図５に示すように、塑性変形して対向する合わせ面４に密着し、その一部が合わせ面４の両側に押し出される。そして、外輪２に組付けられた半割り保持器７ａ，７ｂのころ５が支持軸２６の外周面に当接してこれを支持すると共に、その一部又は全部が外輪２の内周面（軌道面）に当接する。
これにより、二つ割り軸受１のハウジング２０への組付けが終了する。

次に、図１に示すように、クランクシャフトを矢印方向に回転させてならし運転を行う。これにより、図６に示すように、外輪２の内周面側に押し出された軟金属８が転走されるころ５により摩耗し、軌道面に沿って平滑化されて段差部９をなくすので、ころ５を軌道面に沿って円滑に転走させることができ、クランクシャフトは安定して回転し、振動したり騒音を発したりすることがない。

本実施の形態によれば、外輪２を構成する半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に軟金属８を設け、この軟金属８を対向する合わせ面４に密着させて半割り外輪３ａ，３ｂの間に形成された段差部９やすき間をなくすようにしたので、簡単な構造で振動や騒音の発生を抑制することができ、クランクシャフトを安定して回転することができる。また、ころ５に割れや欠けを生ずることがないので、二つ割り軸受１の寿命を延すことができる。
さらに、この二つ割り軸受１をディーゼルエンジンに使用した場合は、飛散するカーボンスーツの固い粒子が軟金属８に埋没して軸受内に侵入することが少なくなり、軌道面やころ５の転走面等の損傷が大幅に低減する。

［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る二つ割り軸受の外輪の説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、外輪２を構成する半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４及びその近傍の両方又はいずれか一方に、熱処理によって硬化しない部分１０（以下、非硬化部という）を設けたものである。なお、熱処理によって硬化する領域を負荷圏とすれば、非硬化部１０は非負荷圏と一致する。

すなわち、半割り外輪３ａ，３ｂを熱処理により、例えばＨｖ５５０以上に硬化する際に、例えば浸炭処理であれば合わせ面４及びその近傍（例えば、合わせ面から１ｍｍ程度の領域）に銅による防浸メッキを施し、窒化処理であれば、その部分に渡金マスキンを施す等により、Ｈｖ５５０未満の素材のまま残して非硬化部１０を形成する。

本実施の形態に係る二つ割り軸受１のハウジング２０への組付け手順は実施の形態１の場合と同様であり、固定ボルト２５を締付けると、図８に示すように半割り外輪３ａ，３ｂの非硬化部１０は塑性変形して対向する合わせ面４に密着し、一部が両側に押し出される。
そして、エンジンをならし運転すると、図９に示すように、非硬化部１０の内周側（軌道面）に押し出された部分（破線で示す）が、転走されるころ５により摩耗して平滑化され、段差部９がなくなる。
本実施の形態の効果は、実施の形態１の場合とほぼ同様である。

［実施の形態３］
実施の形態１、２では、外輪２を構成する半割り外輪３ａ，３ｂをハウジング２０に組付ける際に、半径方向のずれによって生じる段差部９を解消するために、半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に軟金属８を取付け、あるいは合わせ面４及びその近傍に非硬化部１０を設けた場合を示したが、半割り外輪３ａ，３ｂをハウジング２０に組付ける際に、両者の間に軸方向のずれを生じることがある。
本実施の形態は、半割り外輪３ａ，３ｂの半径方向のずれによって生じる段差部９を解消すると共に、軸方向のずれも防止するようにしたものである。

本実施の形態は、図１０に示すように、外輪２を構成する一方の半割り外輪（例えば、３ａ）の合わせ面４の軸方向に凹凸部１１ａを設けると共に、他方の半割り外輪３ｂの合わせ面４の軸方向に、この凹凸部１１ａに対応する凹凸部１１ｂを設け、この凹凸部１１ａ，１１ｂからなる合わせ面４及びその近傍の両者又はいずれか一方に、実施の形態２の場合と同様に、非硬化部１０を形成したものである。なお、図１１は、半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に設ける凹凸部１１ａ，１１ｂの他の例を示すものであるが、これはその一例を示すもので、適宜の形状を設けることができる。

本実施の形態に係る二つ割り軸受１のハウジング２０への組付け手順、作用、効果は実施の形態２の場合とほぼ同様であるが、さらに、本実施の形態においては、ハウジング２０への組付けにあたって、半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に設けた凹凸部１１ａ，１ｂが相互に嵌合して位置決めされるので、軸方向のずれを確実に防止することができる。
この場合、合わせ面に凹凸部を設けた半割り外輪の全体を熱処理により硬化した場合、ハウジングに組込んで固定すると、凹凸部の先端部に応力が集中して割れや欠けなどが発生することがあるが、本実施の形態においては、この部分を非硬化部１０としたので、ハウジング２０を固定ボルト２５で固定しても、凹凸部１１ａ，１１ｂの先端部に割れや欠けなどが生ずることはない。

上記の各実施の形態では、半割り外輪３ａ，３ｂの合わせ面４に軟金属８を設け、あるいは合わせ面４及びその近傍の両方又はいずれか一方にそれぞれ非硬化部１０を設けた場合を示したが、いずれか一方の半割り外輪（例えば、３ａ）の合わせ面４の両方に軟金属８を設け、あるいは合わせ面４及びその近傍の両方に非硬化部１０を設け、これと対向する他方の半割り外輪３ｂに全体を熱処理により硬化したものを使用してもよい。

また、実施の形態２、３においては、半割り外輪３ａ，３ｂを、合わせ面４及びその近傍の領域を除いて熱処理によりＨｖ５５０以上に硬化し、非硬化部１０を形成した場合を示したが、半割り外輪３ａ，３ｂの表面全体を熱処理により硬化したのち、合わせ面４とその近傍の領域を研磨や研削などにより硬度の低い素材を露出させて非硬化部１０を形成してもよく、あるいは、半割り外輪３ａ，３ｂ全体を焼入れにより硬化したのち、合わせ面４及びその近傍の領域を焼鈍して非硬化部１０を形成するなど、他の手段によってもよい。なお、これらの場合、二つ割り軸受１をハウジング２０に組込んで固定ボルト２５で固定した際、非硬化部１０の厚みが、例えば１ｍｍ又はそれ以下となるようにすることが望ましい。
さらに、半割り外輪３ａ，３ｂのころ転走面のみを熱処理によりＨｖ５５０以上の硬化領域とし、それ以外の領域を非硬化部としてもよい。

上記の説明では、本発明に係る二つ割り軸受１を、エンジンのクランクシャフトやカムシャフトを支持する軸受として使用した場合を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、その他の機器類の回転部分の軸受としても使用することができる。
また、保持器６をクランクシャフトの支持軸２６の外周に取付けた場合を示したが、保持器６の内周に内輪を設けてもよい。

本発明の実施の形態１に係る二つ割り軸受をエンジンのハウジングに組込んだ状態を示す説明図である。 図１の二つ割り軸受の分解斜視図である。 図２の外輪の説明図である。 図３の外輪の作用説明図である。 図３の外輪の作用説明図である。 図３の外輪の作用説明図である。 本発明の実施の形態２に係る二つ割り軸受の外輪の説明図である。 図７の外輪の作用説明図である。 図７の外輪の作用説明図である。 本発明の実施の形態３に係る二つ割り軸受の外輪の斜視図である。 図１０の外輪の合わせ面に設けた凹凸部の他の例の説明図である。

符号の説明

１ 二つ割り軸受、２ 外輪、３ａ，３ｂ 半割り外輪、４ 合わせ面、５ ころ、６ 保持器、７ａ，７ｂ 半割り保持器、８ 軟金属、９ 段差部、１０ 非硬化部、１１ａ，１１ｂ 凹凸部、２０ ハウジング、２３，２４ 凹部。

Claims (5)

1. 一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、
   前記一対の半割り外輪の合わせ面の両方又はいずれか一方にそれぞれ軟金属を接合したことを特徴とする二つ割り軸受。
2. 一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、
   前記一対の半割り外輪の合わせ面及びその近傍の両方又はいずれか一方にそれぞれ非硬化部を設け、他の領域を硬化部としたことを特徴とする二つ割り軸受。
3. 前記一対の半割り外輪の合わせ面の軸方向に、それぞれ凹凸部を設けたことを特徴とする請求項２記載の二つ割り軸受。
4. 一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、
   前記一対の半割り外輪の一方の半割り外輪の両端の合わせ面に軟金属を接合し、又は両端の合わせ面及びその近傍に非硬化部を設けて他の領域を硬化部としたことを特徴とする二つ割り軸受。
5. 一対の半割り外輪と、該半割り外輪の軌道面に沿って転走されるころを備えた一対の半割り保持器とを有し、
   前記一対の半割り外輪の軌道面のみを硬化領域としたことを特徴とする二つ割り軸受。
   

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