JP2008232311A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 内輪を省略して小径化（小型化）を図れるとともに、保持器のアキシャル方向及びラジアル方向の移動を阻止することのできるころ軸受を提供する。
【解決手段】 外輪２，３の内周面に外輪側軌道面２ａ，３ａ、及びクランクジャーナル７１の外周面にジャーナル側軌道面７１ａを形成することにより、内輪を省略して小径化（小型化）を図っている。ころ４の端面がアキシャル方向において外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃのインナ側端面に接触し、保持器５の突出部５ｃのアキシャル方向の長さＬ１がころ４の長さＬ２よりも僅かに小に形成されているので、保持器５の突出部５ｃと外輪２，３とを非接触としつつも、保持器５のアキシャル方向の移動を阻止している。保持器５の摺動抵抗によってトルク損失を生じたり、保持器５に過大な内部応力が発生して欠損（欠け）を生じたりすることを防止している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ころ軸受、特にクランク軸やカム軸のように、エンジンのハウジング内に配置される回転軸に好適なころ軸受に関する。

クランク軸やカム軸のように、エンジンのハウジング（例えば、シリンダブロックやシリンダヘッド）内に配置される回転軸を支承するために、最近では一般にころ軸受が用いられる。このような場合、回転軸の外周面をそのまま軌道面として利用することによって内輪を省略でき、負荷容量を維持しつつ小径化（小型化）を図りやすい。しかし、内輪を省略したころ軸受では同時に回転軸への固定手段を欠くことになるので、保持器のアキシャル方向の移動を規制する必要がある。また、これらの回転軸ではエンジン回転に伴ってころ軸受にも大きな遠心力が作用するので、保持器のラジアル方向の移動についても考慮する必要がある。特にクランク軸では、外輪を二つ割りしているので、保持器がアキシャル方向やラジアル方向に移動して（位置がずれて）外輪の分割位置に接触すると、保持器に過大な内部応力が発生するおそれがある。

そこで、保持器のアキシャル方向両端部にラジアル方向外向きに突出する凸部を設け、分割外輪の端面に沿わせて保持器の凸部を装着して、保持器のアキシャル方向移動を規制する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−３２２５８１号公報

特許文献１によれば、保持器の凸部が分割外輪の端面と接触しながら回転するので、その摺動抵抗によってトルク損失を生じ、保持器に過大な内部応力が発生するおそれが依然としてある。また、エンジン回転に伴う遠心力によるラジアル方向移動に対して十分な配慮がなされていない。

本発明の課題は、内輪を省略して小径化（小型化）を図れるとともに、保持器のアキシャル方向及びラジアル方向の移動を阻止することのできるころ軸受を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明のころ軸受は、
周方向に分割された一対の分割片を組み合わせて回転軸と軸線を共有する円筒状に形成された外輪と、その外輪の内周面及び前記回転軸の外周面にそれぞれ形成された軌道面間に転動可能に配置された複数のころと、それら複数のころを周方向に所定間隔で保持する環状の保持器とを備えるころ軸受であって、
前記外輪は、アキシャル方向中間部において内周面に外輪側軌道面が形成された本体部と、その本体部を挟むアキシャル方向両端部から、先端面が前記外輪側軌道面よりもラジアル方向内側に位置するように（例えば全周にわたり）前記軸線に向って延出形成された一対の鍔部とを有し、
前記ころは、前記外輪の本体部の内周面と前記回転軸の外周面とにそれぞれ形成された軌道面を転動するとともに、アキシャル方向において自身の端面が、前記外輪の鍔部のインナ側端面に接触可能とされ、
前記保持器は、前記ころの両端面よりもアキシャル方向外側において、それぞれ全周にわたり連続形成された一対の環状部と、それら一対の環状部を周方向において所定間隔ごとにアキシャル方向に沿って連結して前記ころを収納するポケットを形成する複数の柱部とを有するとともに、各柱部には前記環状部の外周面よりもラジアル方向外側へ突出する突出部が一体的に形成され、
前記保持器の突出部のアキシャル方向の長さは前記ころの長さよりも小に形成されることを特徴とする。

このように、例えばエンジンのハウジング内に配置される回転軸を支承するためのころ軸受において、外輪の内周面及び回転軸の外周面に軌道面を形成することにより、内輪を省略して小径化（小型化）を図ることができる。また、ころの端面がアキシャル方向において外輪の鍔部のインナ側端面に接触可能とされ、保持器の突出部のアキシャル方向の長さがころの長さよりも小に形成されているので、保持器の突出部と外輪とを非接触としつつも、保持器のアキシャル方向の移動を阻止することができる。したがって、保持器の摺動抵抗によってトルク損失を生じたり、保持器に過大な内部応力が発生して欠損（欠け）を生じたりすることを防止できる。

ところで、「エンジンのハウジング」は、具体的にはシリンダブロックやシリンダヘッドを指し、「回転軸」は、一般的にクランク軸やカム軸を意味する。

なお、クランク軸の場合、ころ軸受はクランクジャーナル、クランクピンのいずれにも適用できる。また、カム軸の場合、ころ軸受は軸線方向から着脱可能なカムローブを有する組立式のカム軸にも適用できる。したがって、ころ軸受は、外輪が周方向に２分割された分割形（二つ割り外輪）で構成されていれば、保持器が周方向に分割（分割位置が１ケ所のＣ形分割を含む）された分割形と、周方向に非分割の一体形とを問わず適用される。

そして、保持器の環状部の外周面は、外輪の鍔部の内周面と（アキシャル方向端部において）所定の隙間を介して対向配置されていることが望ましい。外輪の鍔部が保持器の環状部に接触することによって、エンジン回転に伴う遠心力の作用による保持器のラジアル方向の移動を阻止することができる。したがって、保持器の突出部の先端面と外輪の本体部の内周面（軌道面）との摺動抵抗によってトルク損失を生じたり、保持器に過大な内部応力が発生して欠損（欠け）を生じたりすることを防止できる。

具体的には、保持器の突出部のラジアル方向先端面は、外輪の本体部の内周面（軌道面）とアキシャル方向中間部において所定の隙間を介して対向配置されていることが望ましい。これによって、エンジン回転に伴う遠心力の作用による保持器のラジアル方向の移動を容易に阻止することができる。

その際、保持器の環状部の外周面と外輪の鍔部の内周面との間の隙間Ｓ１と保持器の突出部のラジアル方向先端面と外輪の本体部の内周面との間の隙間Ｓ２とを等しくしてもよい。その場合には、保持器の環状部の外径をＤ１、保持器の突出部の仮想外径をＤ２、外輪の鍔部の内径をｄ１、外輪の本体部の内径をｄ２としたとき、
Ｄ１＜ｄ１＜Ｄ２＜ｄ２ （１）
ｄ１−Ｄ１＝２Ｓ１＝２Ｓ２＝ｄ２−Ｄ２ （２）
と表わされる。

さらに、保持器の突出部には、ラジアル方向外側へ向うほどポケットに近づくように傾斜するころ保持面を形成することができる。このようなころ保持面を形成することによって、組立時にころの保持器からの脱落を防止でき、また遠心力によるころと保持器とのラジアル方向の相対移動（外れ）を防止することができる。

したがって、例えば回転軸がクランク軸又はカム軸であるとき、外輪及び保持器が周方向に分割可能に形成されていれば、好適に実施することができる。すなわち、外輪及び保持器をそれぞれ周方向に２分割し、それらの分割片を組み合わせて円筒状に形成する。ただし、高分子材料製（合成樹脂製）の保持器であれば、周方向の１ヶ所で切断し、弾性変形により切り口を広げてできる開口を介して回転軸に着脱する方式（いわゆるＣ形分割タイプ）を用いてもよい。

他方、回転軸が軸線方向から着脱可能なカムローブを有する組立式のカム軸であるとき、保持器は周方向に分割不能に形成されていてもよい。すなわち、軸本体からカムローブを離脱させた状態であれば、周方向に分割不能な一体形の保持器であっても、カム軸に装着することができる。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るころ軸受を備えたクランクシャフトの一例を示す分解斜視図である。クランクシャフト７０（クランク軸；回転軸）のクランクジャーナル７１は、エンジンのシリンダブロック１０４（ハウジング）に一体形成された台座１０５（外輪固定部材）に載置される。そして、台座１０５と、クランクジャーナル７１を挟んで上方から対向配置されたキャップ部材１０６（外輪固定部材）とは、針状ころ軸受（以下、単にころ軸受ともいう）１を介して締付固定されている。すなわち、クランクシャフト７０はころ軸受１によってシリンダブロック１０４に支承されている。

具体的には、台座１０５には一対の雌ねじ穴１０５ｈ，１０５ｈが形成され、キャップ部材１０６には一対の挿通孔１０６ｈ，１０６ｈが形成されている。挿通孔１０６ｈ，１０６ｈを挿通させたボルト１０７，１０７を雌ねじ穴１０５ｈ，１０５ｈに螺合させることにより、キャップ部材１０６は台座１０５に固定される。ころ軸受１は、台座１０５に形成された半筒状を呈する凹部１０５ａと、キャップ部材１０６に形成された半筒状を呈する凹部１０６ａとが組合わさった状態でその内側に保持される。すなわち、一対の分割形外輪（以下、単に外輪ともいう）２，３が台座１０５及びキャップ部材１０６に各々一体的に固定され、クランクジャーナル７１（クランクシャフト７０）が内輪として相対回転可能に連結される。なお、クランクシャフト７０は、クランクピン７２やカウンターウエイト７３等を備えている。

図２はころ軸受の正面断面図、図３はそのＡ−Ａ断面図を示す。図２及び図３に示すように、ころ軸受１は、鋼製で一対の外輪２，３と、鋼製で複数（例えば６個）の針状ころ（以下、単にころともいう）４と、合成樹脂製で環状のＣ形分割保持器（以下、単に保持器ともいう）５とを備える。外輪２，３は周方向に２分割され、クランクジャーナル７１と軸線Ｏを共有する円筒状に組み合わせられている。ころ４は、外輪２，３の内周面に形成された外輪側軌道面２ａ，３ａと、クランクジャーナル７１の外周面に形成されたジャーナル側軌道面７１ａとの間に転動可能に配置されている。保持器５は、周方向に所定間隔（例えば６０°間隔）で貫通形成されたポケット孔Ｐ（ポケット）にころ４を収納保持するとともに、周方向の１ヶ所で切断されており、弾性変形により切り口５’を広げてできる開口を介してクランクジャーナル７１に着脱される。

外輪２，３は、アキシャル方向中間部に形成された本体部２ｂ，３ｂと、アキシャル方向両端部に形成された一対の鍔部２ｃ，３ｃとを有する。本体部２ｂ，３ｂは、アキシャル方向中間部において内周面に外輪側軌道面２ａ，３ａが形成されている。一対の鍔部２ｃ，３ｃは、本体部２ｂ，３ｂを挟むアキシャル方向両端部から、先端面が外輪側軌道面２ａ，３ａよりもラジアル方向内側に位置するように全周にわたり軸線Ｏに向って延出形成されている。

ころ４は、ラジアル方向において周面が、外輪２，３の本体部２ｂ，３ｂの内周面に形成された外輪側軌道面２ａ，３ａとクランクジャーナル７１の外周面に形成されたジャーナル側軌道面７１ａに接触している。また、アキシャル方向において端面が、外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃのインナ側端面に接触している。

保持器５は、一対の環状部５ａ，５ａと、複数（例えば６個）の柱部５ｂとを有している。一対の環状部５ａ，５ａは、ころ４の両端面よりもアキシャル方向外側において、全周にわたり連続形成されている。柱部５ｂは、一対の環状部５ａ，５ａを周方向において所定間隔（例えば６０°間隔）ごとにアキシャル方向に沿って連結することによって、ころ４を収納するポケット孔Ｐを形成する複数（例えば６個）の柱部５ｂとを有している。さらに、各柱部５ｂには環状部５ａの外周面よりもラジアル方向外側へ突出する突出部５ｃが一体的に形成されている。

このように、外輪２，３の内周面に外輪側軌道面２ａ，３ａ、及びクランクジャーナル７１の外周面にジャーナル側軌道面７１ａを形成することにより、内輪を省略して小径化（小型化）を図っている。また、ころ４の端面がアキシャル方向において外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃのインナ側端面に接触し、保持器５の突出部５ｃのアキシャル方向の長さＬ１がころ４の長さＬ２よりも僅かに小に形成されているので、保持器５の突出部５ｃと外輪２，３とを非接触としつつも、保持器５のアキシャル方向の移動を阻止している。これによって、保持器５の摺動抵抗によってトルク損失を生じたり、保持器５に過大な内部応力が発生して欠損（欠け）を生じたりすることを防止している。

保持器５の突出部５ｃのラジアル方向先端部には、ラジアル方向外側へ向うほどポケット孔Ｐに近づくように傾斜するころ保持面５ｄが形成されている。また、保持器５の柱部５ｂにも、ラジアル方向内側へ向うほどポケット孔Ｐに近づくように傾斜するころ保持面５ｅが形成されている。これらのころ保持面５ｄ，５ｅを形成することによって、ころ軸受１の組立時にころ４の保持器５からの脱落を防止でき、また遠心力によるころ４と保持器５とのラジアル方向の相対移動（外れ）を防止している。

保持器５の環状部５ａの外周面は、外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃの内周面とアキシャル方向端部において隙間Ｓ１を介して対向配置されている。外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃが保持器５の環状部５ａに接触することによって、エンジン回転に伴う遠心力の作用による保持器５のラジアル方向の移動が阻止される。したがって、保持器５の突出部５ｃのラジアル方向先端面と外輪２，３の本体部２ｂ，３ｂの内周面（外輪側軌道面２ａ，３ａ）との摺動抵抗によってトルク損失を生じたり、保持器に過大な内部応力が発生して欠損（欠け）を生じたりすることを防止している。

保持器５の突出部５ｃのラジアル方向先端面は、外輪２，３の本体部２ｂ，３ｂの内周面（外輪側軌道面２ａ，３ａ）とアキシャル方向中間部において隙間Ｓ２を介して対向配置されている。これによって、エンジン回転に伴う遠心力の作用による保持器５のラジアル方向の移動を容易に阻止することができる。

その際、保持器５の環状部５ａの外周面と外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃの内周面との間の隙間Ｓ１と，保持器５の突出部５ｃのラジアル方向先端面と外輪２，３の本体部２ｂ，３ｂの内周面との間の隙間Ｓ２とを等しくしてもよい。その場合には、保持器５の環状部５ａの外径をＤ１、保持器５の突出部５ｃの仮想外径をＤ２、外輪２，３の鍔部２ｃ，３ｃの内径をｄ１、外輪２，３の本体部２ｂ，３ｂの内径をｄ２としたとき、
Ｄ１＜ｄ１＜Ｄ２＜ｄ２ （１）
ｄ１−Ｄ１＝２Ｓ１＝２Ｓ２＝ｄ２−Ｄ２ （２）
が成立している。

実施例では、クランクジャーナル７１にころ軸受１を用いる場合について説明したが、クランクピン７２にころ軸受１を用いることができる。

本発明に係るころ軸受を備えたクランクシャフトの一例を示す分解斜視図。 図１に用いるころ軸受の正面断面図。 図２のＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１ 針状ころ軸受（ころ軸受）
２，３ 分割形外輪（外輪）
２ａ，３ａ 外輪側軌道面
２ｂ，３ｂ 本体部
２ｃ，３ｃ 鍔部
４ 針状ころ（ころ）
５ Ｃ形分割保持器（保持器）
５ａ 環状部
５ｂ 柱部
５ｃ 突出部
５ｄ ころ保持面
７０ クランクシャフト（クランク軸；回転軸）
７１ クランクジャーナル
１０４ シリンダブロック（ハウジング）
１０５ 台座（外輪固定部材）
１０６ キャップ部材（外輪固定部材）
Ｏ 軸線
Ｐ ポケット孔（ポケット）
Ｌ１ 保持器の突出部のアキシャル方向の長さ
Ｌ２ ころの長さ
Ｓ１，Ｓ２ 隙間

Claims (3)

1. 周方向に分割された一対の分割片を組み合わせて回転軸と軸線を共有する円筒状に形成された外輪と、その外輪の内周面及び前記回転軸の外周面にそれぞれ形成された軌道面間に転動可能に配置された複数のころと、それら複数のころを周方向に所定間隔で保持する環状の保持器とを備えるころ軸受であって、
   前記外輪は、アキシャル方向中間部において内周面に外輪側軌道面が形成された本体部と、その本体部を挟むアキシャル方向両端部から、先端面が前記外輪側軌道面よりもラジアル方向内側に位置するように前記軸線に向って延出形成された一対の鍔部とを有し、
   前記ころは、前記外輪の本体部の内周面と前記回転軸の外周面とにそれぞれ形成された軌道面を転動するとともに、アキシャル方向において自身の端面が、前記外輪の鍔部のインナ側端面に接触可能とされ、
   前記保持器は、前記ころの両端面よりもアキシャル方向外側において、それぞれ全周にわたり連続形成された一対の環状部と、それら一対の環状部を周方向において所定間隔ごとにアキシャル方向に沿って連結して前記ころを収納するポケットを形成する複数の柱部とを有するとともに、各柱部には前記環状部の外周面よりもラジアル方向外側へ突出する突出部が一体的に形成され、
   前記保持器の突出部のアキシャル方向の長さは前記ころの長さよりも小に形成されることを特徴とするころ軸受。
2. 前記保持器の環状部の外周面は、前記外輪の鍔部の内周面と所定の隙間を介して対向配置されている請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記保持器の突出部には、ラジアル方向外側へ向うほど前記ポケットに近づくように傾斜するころ保持面が形成されている請求項１又は２に記載のころ軸受。

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