JP2008089139A - ２分割ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を軽減することで振動や騒音の発生を抑え、かつ転動疲労寿命の長寿化を図ることができ、２分割された外輪を容易に製作することができる２分割ころ軸受を提供する。
【解決手段】 一対の円環部５およびこれら円環部間５を繋ぐ円周方向複数箇所の柱部６を有し、隣合う柱部間がそれぞれポケット３ａとなるリング状の保持器３と、この保持器３のポケット３ａに保持された複数のころ２と、複数のころ２が転接する外輪１とを備える。外輪１の端部１ｂの内径を軌道面１ａの内径よりも大きく形成し、保持器３の円環部５の外周面が外輪１の端部１ｂの内周面に滑り接触して滑り軸受として機能するものとする。外輪を円周方向に並ぶ２個の分割体１_１，１_２に分割されている。外輪１は、外周面に外周面の他の箇所よりも内周側に凹んだ分割予加工部８を設け、この分割予加工部８に沿って分割する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、特に自動車用エンジンのクランク軸やカムシャフトの支持部、あるいはコンロッドとクランク軸およびピストンとの連結部等のような変動荷重を受ける箇所に使用するに適した２分割ころ軸受に関する。

図１０は自動車用エンジンのクランク軸およびコンロッドを示している。クランク軸１０は、回転中心軸１０ａと、バランスウェイト１０ｂと、クランクピン１０ｃとで構成され、回転中心軸１０ａが軸受１２により回転自在に支持されている。コンロッド１１は、両端の大径端部１１ａおよび小径端部１１ｂにそれぞれピン挿入穴１１ｃが形成されており、大径端部１１ａのピン挿入穴１１ｃには前記クランクピン１０ｃがコンロッド１１に対して軸受１３を介して回転自在に挿入され、小径端部１１ｂのピン挿入穴１１ｃにはピストンピン（図示せず）が軸受（図示せず）を介してコンロッド１１に対して回転自在に挿入されている。

上記クランク軸１０の支持部に用いられる軸受１２や、コンロッド１１とクランク軸１０の連結部に用いられる軸受１３は、ころ軸受または針状ころ軸受とする場合、組立を容易にするために、外輪および保持器を２分割にすることが必要となる。カムシャフトを支持する軸受も同様である。

外輪を２分割する方法の従来技術として、例えば特許文献１〜３がある。特許文献１，２は、外輪の端面に割りを誘発するノッチを施してからプレスすることにより、外輪が希望の分割線に沿って良好に分割されるようにしたものである。特許文献３は、外輪の軌道面と反対側の面に分割溝を形成し、この分割溝に沿って破断分割するものである。

また、別々に製作された２つの分割体を組み合わせて外輪とする場合の技術としては、例えば特許文献４がある。特許文献４は、２つの分割体を組み合わせたときの外輪の軌道面の真円度を高めるとともに、軌道面に段差が生じることを防ぐためのもので、そのために、両分割体の分割面を軸方向から見てクランク状に形成し、かつ２つの分割体の外側の分割面同士の間に隙間を形成するというものである。

特開昭５５−３６６４３号公報 特開平７−３１７７７８号公報 特開昭５１−３３２４５号公報 特開２００３−２１４４４２号公報

ところで、前記クランク軸１０の支持部に用いられる軸受１２や、コンロッド１１とクランク軸１０の連結部に用いられる軸受１３、あるいはカムシャフトを支持する軸受は、ピストンの爆発的な往復運動に伴う変動荷重を受ける。このため、上記軸受としてころ軸受または針状ころ軸受を使用した場合、振動や騒音が大きいという問題がある。また、軸受の長寿命化が望まれる。

この発明の目的は、ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を軽減することで振動や騒音の発生を抑え、かつ転動疲労寿命の長寿化を図ることができ、２分割された外輪を容易に製作することができる２分割ころ軸受を提供することである。

この発明の２分割ころ軸受は、一対の円環部およびこれら円環部間を繋ぐ円周方向複数箇所の柱部を有し、隣合う柱部間がそれぞれころを保持するポケットとなるリング状の保持器と、この保持器の前記ポケットに保持された複数のころと、前記複数のころが転接する外輪とを備え、前記外輪を円周方向に並ぶ２個の分割体に分割したころ軸受において、前記外輪の端部の内径を軌道面の内径よりも大きく形成し、前記保持器の前記円環部の外周面が前記外輪の端部の内周面に滑り接触して滑り軸受として機能するものとし、かつ前記外輪は、外周面に外周面の他の箇所よりも内周側に凹んだ分割予加工部を設け、この分割予加工部に沿って分割するものであることを特徴とする。保持器円環部の外周面と外輪端部の内周面との間には潤滑油を保持させる。

この構成とすると、保持器の円環部が外輪の端部に対する滑り軸受として機能するため、保持器により軸荷重の一部を負担することができる。そのため、ころと外輪の接触面圧を軽減することができる。接触面圧が低下することで、ころと外輪との接触部で生じる振動を低減し、かつ軸受の騒音を低減することができる。加えて、転動疲労に対する軸受寿命の延長が可能となる。
外輪を外輪の外周面に設けた分割予加工部に沿って分割するため、希望の分割線に沿って２分割された外輪を容易に製作することができる。また、破断分割であるため、２分割された分割体を組み合わせたとき、両分割体の破断面同士がしっかりとかみ合わせて接合させることができる。

この発明において、前記複数のころが、内輪または軸の外周面からなる内輪側周面に転接し、前記保持器の前記円環部の内周面が前記内輪側周面に滑り接触して滑り軸受として機能するように構成すると良い。保持器円環部の内周面と内輪側周面との間には潤滑油を保持させる。
この構成とすると、保持器の円環部が内輪または軸に対する滑り軸受として機能するため、保持器により軸荷重の一部を負担することができる。そのため、ころと内輪または軸の接触面圧を軽減することができる。接触面圧が低下することで、ころと内輪または軸の接触部で生じる振動を低減し、かつ軸受の騒音を低減することができる。加えて、転動疲労に対する軸受寿命の延長が可能となる。

前記分割予加工部は、外輪の外周面に直線状に配置されているものとしてもよく、また外輪の外周面にＶ字状に配置されているものとしてもよく、また外輪の外周面にハット状に配置されているものとしてもよく、また外輪の外周面に波状に配置されているものとしてもよく、また、外輪の外周面における直線と曲線を組み合わせた線上、または曲線上に配置されているものとしてもよい。分割予加工部がいずれの形状に配置されている場合についても、分割予加工部を、複数の間欠的加工部を間隔を開けて配置することができる。

この発明の２分割ころ軸受は、一対の円環部およびこれら円環部間を繋ぐ円周方向複数箇所の柱部を有し、隣合う柱部間がそれぞれころを保持するポケットとなるリング状の保持器と、この保持器の前記ポケットに保持された複数のころと、前記複数のころが転接する外輪とを備え、前記外輪を円周方向に並ぶ２個の分割体に分割したころ軸受において、前記外輪の端部の内径を軌道面の内径よりも大きく形成し、前記保持器の前記円環部の外周面が前記外輪の端部の内周面に滑り接触して滑り軸受として機能するものとし、かつ前記外輪は、外周面に外周面の他の箇所よりも内周側に凹んだ分割予加工部を設け、この分割予加工部に沿って分割するものであるため、ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を軽減することで振動や騒音の発生を抑え、かつ転動疲労寿命の長寿化を図ることができ、２分割された外輪を容易に製作することができる。

この発明の実施形態を図１〜図３と共に説明する。この２分割ころ軸受は、外輪１と、この外輪１の内周に形成された軌道面１ａに転接する複数のころ２と、リング状の保持器３とを有する。保持器３は円周方向に並ぶ複数のポケット３ａを有し、各ポケット３ａにころ２が保持されている。内輪は無く、この軸受が支持する軸４の外周面からなる内輪側周面４ａにころ２が転接するものとされている。外輪１と軸４との間の軸受空間は図示しない密封手段により密封されており、この密封された軸受空間内に潤滑油が保持されている。あるいは、図示しない潤滑油供給孔から潤滑油が供給され軸受空間内に潤滑油が保持される。図２に示すように、外輪１および保持器３は、それぞれ円周方向に並ぶ２個の外輪分割体１_１，１_２および保持器分割体３_１，３_２に分割されている。

外輪１は、内周の中央部が軌道面１ａとされ、その両側の端部１ｂは軌道面１ａよりも内径が大きく形成されている。保持器３は、上記外輪１の内周端部１ｂに嵌合する左右一対の円環部５と、これら円環部５間を繋ぐ円周方向複数個所の柱部６とからなり、隣合う柱部６間が、ころ２を保持するポケット３ａとなっている。この実施形態では、円環部５の内周面および外周面は、内輪側周面４ａおよび外輪１の内周端部１ｂにそれぞれ沿う平滑面として形成されている。外輪軌道面１ａに対向する内輪側周面４ａの箇所が軸４の軌道面となる。

保持器３が上記形状であることにより、保持器円環部５の内周面と軸４の内輪側周面４ａとの間の隙間、および保持器円環部５の外周面と外輪１の内周端部１ｂとの間の隙間に潤滑油が保持される。このように保持された潤滑油の油膜を介して、保持器３と軸４、および保持器３と外輪１とが互いに滑り接触する。このため、保持器円環部５の内周面は、軸４と円滑に回転自在でラジアル方向の荷重を支持することのできる滑り軸受として機能する。同様に、保持器円環部５の外周面は、外輪１と円滑に回転自在でラジアル方向の荷重を支持することのできる滑り軸受として機能する。すなわち、保持器３は、複数のころ２を等間隔に保持する役割と、ころ２と共に軸荷重の一部を負担する役割とを担っている。

外輪１の２分割は次の方法で行う。すなわち、図３に示すように、外輪１の外周面に、２個の外輪分割体１_１，１_２に分割する希望の分割面７の外周面側に、外周面の他の箇所よりも内周側に凹んだ分割予加工部８を形成する。分割予加工部８の形状は、この実施形態では矩形とされているが、これに限らない。分割予加工部８の加工方法としては、レーザ加工、ドリルやカッタを用いた機械加工、ワイヤカッタや電解加工等の電気を用いた加工を用いることができる。
そして、分割予加工部８を形成した後、分割面７上の両側から上型と下型（図示せず）で挟んで加圧すると、分割予加工部８の周囲に内部応力が集中し、分割予加工部８を起点として破断分割される。

この２分割ころ軸受は、例えば図１０に示すクランク軸１０支持用の軸受１２や、コンロッド１１とクランク軸１０の連結部の軸受１３に適用される。軸受１２に適用する場合、軸４はクランク軸１０の回転中心軸１０ａである。また、軸受１３に適用する場合、軸４はクランク軸１０のクランクピン１０ｃであり、外輪１はコンロッド１１の大径端部１１ａである。この２分割ころ軸受は、上記軸受１２，１３の他に、コンロッド１１の小径端部１１ｂとピストンピン（図示せず）との連結部の軸受や、カムシャフト支持部の軸受にも適用することもできる。さらに、これら以外の変動荷重を受ける箇所の軸受として適用することができる。外輪１および保持器３が２分割されているため、組立性が良好である。

上記構成の２分割ころ軸受は、保持器円環部５の内周面、および保持器円環部５の外周面が、滑り軸受として機能してラジアル方向の荷重を支持するため、ころ２と軸４との接触面圧、およびころ２と外輪１との接触面圧を軽減することができる。接触面圧が低下することで、ころ２と軸４との接触部およびころ２と外輪１との接触部で生じる振動を低減し、かつ軸受の騒音を低減することができる。加えて、転動疲労に対する軸受寿命の延長が可能となる。

また、外輪１を外周面に設けた分割予加工部８に沿って分割するため、希望の分割線７に沿って２分割された外輪１を容易に製作することができる。また、破断分割であるため、２分割された外輪分割体１_１，１_２を組み合わせたとき、両外輪分割体１_１，１_２の破断面同士をしっかりとかみ合わせて接合させることができる。

図４〜図８は上記実施形態のものとは分割予加工部８の配置が異なる例を示す。図４は分割予加工部８をＶ字状に配置したものである。図５はＶ字形の分割予加工部８を複数並べて配置したものである。図６は分割予加工部８をハット状に配置したものである。図７は分割予加工部８を波状に配置したものである。図８は分割予加工部８を外輪の外周面における直線と曲線を組み合わせた線上に配置したものである。図示は省略するが、外輪の外周面における曲線上にのみ分割予加工部８を配置してもよい。

また、図９に示すように、複数の間欠的加工部８ａを間隔を開けて配置したものを分割予加工部８とすることができる。図９は図３に示す形状の分割予加工部８に適用した例であるが、図４〜図８に示す形状の分割予加工部８にも適用できる。いずれの場合も、希望の分割線７に沿って外輪１を破断分割により２分割させることができる。

上記各実施形態では、内輪が無く、ころ２が軸４に直接に接触する構成の２分割ころ軸受を例示しているが、この発明の２分割ころ軸受は、内輪を有する構成であっても良く、その場合も上記各実施形態と同様な作用効果が得られる。

この発明の実施形態にかかる２分割ころ軸受の一部を省略した図で、（Ａ）はＩＡ−Ｏ−ＩＡ断面図、（Ｂ）はＩＢ−ＩＢ断面図である。 同２分割ころ軸受の外輪および保持器を示す正面図である。 （Ａ）は同２分割ころ軸受の外輪のIIIＡ−IIIＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）は異なる外輪のIVＡ−IVＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）はさらに異なる外輪のＶＡ−ＶＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）はさらに異なる外輪のVIＡ−VIＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）はさらに異なる外輪のVIIＡ−VIIＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）はさらに異なる外輪のVIIIＡ−VIIIＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）はさらに異なる外輪のIXＡ−IXＡ断面図、（Ｂ）はその側面図である。 自動車用エンジンのクランク軸およびコンロッドを示す説明図である。

符号の説明

１…外輪
１_１，１_２…外輪分割体
１ａ…外輪軌道面
１ｂ…外輪内周端部
２…ころ
３…保持器
３_１，３_２…保持器分割体
３ａ…ポケット
４…軸
４ａ…内輪側周面
５…円環部
６…柱部
７…分割面
８…分割予加工部
８ａ…間欠的加工部

Claims (8)

1. 一対の円環部およびこれら円環部間を繋ぐ円周方向複数箇所の柱部を有し、隣合う柱部間がそれぞれころを保持するポケットとなるリング状の保持器と、この保持器の前記ポケットに保持された複数のころと、前記複数のころが転接する外輪とを備え、前記外輪を円周方向に並ぶ２個の分割体に分割したころ軸受において、
   前記外輪の端部の内径を軌道面の内径よりも大きく形成し、前記保持器の前記円環部の外周面が前記外輪の端部の内周面に滑り接触して滑り軸受として機能するものとし、かつ前記外輪は、外周面に外周面の他の箇所よりも内周側に凹んだ分割予加工部を設け、この分割予加工部に沿って分割するものであることを特徴とする２分割ころ軸受。
2. 請求項１において、前記複数のころが、内輪または軸の外周面からなる内輪側周面に転接し、前記保持器の前記円環部の内周面が前記内輪側周面に滑り接触して滑り軸受として機能するものとした２分割ころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記分割予加工部が、外輪の外周面に直線状に配置されている２分割ころ軸受。
4. 請求項１または請求項２において、前記分割予加工部が、外輪の外周面にＶ字状に配置されている２分割ころ軸受。
5. 請求項１または請求項２において、前記分割予加工部が、外輪の外周面にハット状に配置されている２分割ころ軸受。
6. 請求項１または請求項２において、前記分割予加工部が、外輪の外周面に波状に配置されている２分割ころ軸受。
7. 請求項１または請求項２において、前記分割予加工部が、外輪の外周面における直線と曲線を組み合わせた線上、または曲線上に配置されている２分割ころ軸受。
8. 請求項３ないし請求項７のいずれか１項において、前記分割予加工部は、複数の間欠的加工部を間隔を開けて配置したものである２分割ころ軸受。

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