JP2009144795A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪端面と保持器端面との接触に起因する騒音や振動の発生を防止することができる軸受構造を提供する。
【解決手段】二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の針状ころ等の転動体（図示省略）と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持し、少なくとも一箇所で分割されている保持器５ａ、５ｂとからなる、クランクシャフト１２が内嵌される二つ割り転がり軸受であって、保持器５ａ、５ｂは合わせ面Ｃ方向から９０°ずらした方向を長径ＬＤとし、合わせ面Ｃ方向を短径ＳＤとする楕円形状とし、その長径ＬＤ側を外輪３ａ、３ｂの内周と接触ガイドさせることで、合わせ面Ｃが存在する短径ＳＤ側が、外輪３ａ、３ｂの合わせ面の半径方向のずれにより生じた段差Ｓに対する位置に来た場合でも、保持器５ａ、５ｂの円周方向端面が段差Ｓに接触するのを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は軸受構造に関する。さらに詳しくは、分割型の転がり軸受と、この転がり軸受を支持するハウジングとからなる軸受構造に関する。

自動車や船舶などのエンジンにおいて、ピストンの往復動を回転運動に変換するクランクシャフトを支持する軸受は、カウンターウェイト間又はカウンターウェイトとコンロッド大端部との間に配置されることから、円周方向に２分割された二つ割り軸受が使用されている。

前記支持軸受としては、従来、滑り軸受が使用されてきたが、近年、より燃料消費量の少ないエンジンに対する要求が益々高まっていることから、回転損失を低減させるために、前記滑り軸受に代えて周方向に分割された転がり軸受を使用することが提案されている。

この分割型の転がり軸受は、例えば、二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個のころと、各ころを円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器とを備えている。そして、クランクシャフトが内輪部材として転がり軸受に内嵌される。

ところで、前記分割型の転がり軸受では、二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接されて合わせ面を形成しているが、当該転がり軸受を収容する支持孔を有するハウジングへの組み付け誤差や、ハウジング嵌め合い面の加工状態により、前記合わせ面において、対向する外輪両端部にラジアル方向のズレが生じることがある。その結果、当該合わせ面にラジアル方向内側に突出する段差が形成されることがある。

かかる段差をころが通過すると振動や騒音が発生し、好ましくないことから、前記段差による影響を排除するために、二つ割り外輪の形状や寸法に関して種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、外輪の円周方向端部に傾斜面を形成するなどの加工を施すことが提案されている。また、特許文献２には、内輪の外周から外輪の内周までの距離を、当該外輪の合わせ面の位置において、ころの外径よりも大きくすることが提案されている。

特開２００６−３３６７６５号公報 特開２００６−２３４１３４号公報

しかしながら、特許文献１〜２を含む従来の軸受構造は、ころと段差の接触にのみ着目しており、当該段差と保持器の円周方向端面との接触に着目したものはなかった。すなわち、クランクシャフトの回転によってころが転走し、保持器が回転すると、前記段差に二つ割り保持器の円周方向端面が接触し、これにより振動や騒音が発生することがあるが、かかる外輪端面と保持器端面との接触の回避については、これまで何も提案されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外輪端面と保持器端面との接触に起因する騒音や振動の発生を防止することができる軸受構造を提供することを目的としている。

本発明の軸受構造は、断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持し、少なくとも一箇所で分割されている保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
を備えており、前記保持器の外径が前記外輪の内周面にガイドされる軸受構造であって、
前記保持器の、合わせ面方向から９０°ずらした方向の外径寸法を、当該合わせ面方向の外径寸法よりも大きくして、この９０°ずらした方向の外径近傍を外輪内周面にガイドさせることを特徴としている。

本発明の軸受構造では、保持器の外径を真円とはせずに、当該保持器の合わせ面方向（合わせ面と保持器の中心とを結ぶ方向）から９０°ずらした方向の外径寸法を、合わせ面方向の外径寸法よりも大きくしている。そして、この９０°ずらした方向の外径近傍を外輪内周面にガイドさせるようにしている。したがって、保持器の外径はその合わせ面から９０°ずれた位置付近で外輪の内周と接触するので、保持器の合わせ面、すなわち円周方向端面が、外輪合わせ面の半径方向のずれによって生じた段差に対向する位置にきた場合でも、この円周方向端面と段差との間にクリアランスを設けることができ、当該円周方向端面が段差に接触するのを防止することができる。その結果、保持器の円周方向端面と前記段差との接触に起因する騒音や振動の発生を防ぐことができる。

前記保持器を、合わせ面方向から９０°ずらした方向を長径とし、合わせ面方向を短径とする楕円形状を呈したものとすることができる。この構成によれば、楕円形状の保持器の長径側が外輪の内周と接触してガイドされるので、保持器の合わせ面が存在する短径側が段差に対向する位置にきた場合でも、保持器の円周方向端面が段差に接触するのを防止することができる。

前記保持器の合わせ面付近の端部外周を切除して小径部を形成することにより、前記保持器の、合わせ面方向から９０°ずらした方向の外径寸法を、当該合わせ面方向の外径寸法よりも大きくすることができる。この場合、保持器の合わせ面付近の端部外周を切除して小径部としているので、当該保持器は、合わせ面方向から９０°ずらした位置付近で外輪の内周と接触する。これにより、保持器の合わせ面が存在する小径部が段差に対向する位置にきた場合でも、保持器の円周方向端面が段差に接触するのを防止することができる。

本発明の軸受構造によれば、外輪端面と保持器端面との接触に起因する騒音や振動の発生を防止することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の軸受構造の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る軸受構造１が適用されるコンロッド（コネクティングロッド）大端部の断面説明図である。コンロッド１０は、その大端部１１がクランクシャフト１２に支持され、図示しない小端部側に図示しないピストンがピンを介して取り付けられる。

前記大端部１１は、断面略半円形状の凹部を有する、第１ハウジング部である本体部１３に、断面略半円形状の凹部を有する、第２ハウジング部であるキャップ部１４をボルト１５で締結固定することにより断面略円形の支持孔１６を形成する構造である。この本体部１３とキャップ部１４とで形成される断面略円形の支持孔１６内に、二つ割り転がり軸受２が組み込まれる。

この転がり軸受２は、支持孔１６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体であるころ４と、各ころ４を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器５ａ、５ｂとを備えており、クランクシャフト１２が転がり軸受２の内輪部材を構成している。

図２は、図１に示される軸受構造における外輪３ａ、３ｂ、保持器５ａ、５ｂ及びクランクシャフト１２の関係を模式的に示す概念説明図であり、分かり易くするために、ころ４の図示は省略している。保持器５ａ、５ｂは、図示されているように、当該保持器５ａ、５ｂの合わせ面方向から９０°ずらした方向を長径とし、合わせ面方向を短径とする楕円形状を呈している。すなわち、図２において、Ｃは保持器５ａと保持器５ｂの各円周方向端面が互いに当接する合わせ面を示しているが、保持器５ａ、５ｂは、両合わせ面Ｃを結ぶ合わせ面方向を短径ＳＤとし、当該合わせ面から９０°ずらした方向を長径ＬＤとする楕円形状を呈している。保持器５ａ、５ｂを真円とはせずに楕円形状とし、その長径側を外輪の内周と接触させることで、合わせ面Ｃが存在する保持器短径側が、外輪３ａ、３ｂの合わせ面の半径方向のずれにより生じた段差Ｓに対向する位置にきた場合でも、保持器５ａ、５ｂの円周方向端面と前記段差Ｓとの間にクリアランスを確保することができ、当該保持器５ａ、５ｂの円周方向端面が前記段差Ｓに接触するのを防止することができる。その結果、保持器５ａ、５ｂの円周方向端面と段差Ｓとの接触に起因する騒音や振動の発生を防ぐことができる。

前記保持器５ａ、５ｂの長径ＬＤと短径ＳＤとの差は、当該保持器５ａ、５ｂが内接する外輪３ａ、３ｂの内径、及びクランクシャフト１２の直径により異なるが、通常、ころ径（転動体として玉を用いるときは、玉径）の５〜５０％程度とすることができる。

図３は、本発明の軸受構造の他の実施の形態における保持器の説明図である。この保持器２５ａ、２５ｂでは、合わせ面付近の端部外周を切除して小径部２６を形成することにより、当該保持器２５ａ、２５ｂの、合わせ面方向から９０°ずらした方向の外径寸法を、当該合わせ面方向の外径寸法よりも大きくしている。保持器２５ａ、２５ｂの合わせ面付近の端部外周を切除して小径部としているので、当該保持器は、合わせ面方向から９０°ずらした位置付近で外輪の内周と接触する。これにより、保持器２５ａ、２５ｂの合わせ面が存在する小径部２６が外輪合わせ面にできる段差に対向する位置にきた場合でも、保持器２５ａ、２５ｂの円周方向端面と当該段差との間にクリアランスを確保することができ、保持器２５ａ、２５ｂの円周方向が段差に接触するのを防止することができる。

前記小径部２６は、例えば、保持器の外周面を塑性加工、切削加工したり、金型により成形したりすることにより形成することができ、かかる小径部２６を形成した後に保持器を当該小径部２６にて切断することで、二つ割りの保持器２５ａ、２５ｂを得ることができる。なお、小径部２６の外径と、それ以外の保持器の外径との境界Ｂは、外輪との接触時の衝撃緩和の点より、角部とせずに、なだらかに繋がるＲ部とするのが好ましい。

保持器の円周方向端面には、図４に示されるように、接触ないしは衝突による衝撃を緩和するための緩衝層２７を設けるのが好ましい。クランクシャフト１２の回転に伴い転走するころ４の速度は、場所によりころに作用する荷重が異なるとともに、ころ周長にわずかではあるが差（製作誤差）が存在することから、周方向において同じではない。このため、両保持器の速度も同一ではなく、一方が速く回転し、他方が遅く回転することで、保持器の円周方向端面同士がぶつかることがある。この場合に、保持器の円周方向端面に緩衝層２７を設けると、端面同士の接触時に発生する騒音や振動を抑制することができる。

前記緩衝層２７は、例えば不飽和ポリエステル、エポキシ、アルキド、ウレタンなどの樹脂を保持器の円周方向端面に電着塗装したり、スプレー塗装したりすることで設けることができる。緩衝層２７の厚さは、５〜３０μｍ程度とするのが好ましい。５μｍよりも薄いと緩衝効果が少なく、衝突時の騒音や振動を充分に緩和することができない。一方、３０μｍよりも厚いと膜がはみ出して、外輪段差に衝突する。また、対向する保持器端面の緩衝層２７の表面間の距離ｄは、０．１〜３ｍｍ程度とするのが好ましい。０．１ｍｍよりも小さいと昇温時にすきまがつまり、一方、３ｍｍよりも大きいと衝突による衝撃力が大きいという問題がある。

なお、前述した実施の形態では、転動体としてころを用いているが、玉を用いた軸受であってもよい。また、軸受構造をコネクティングロッドの大端部に適用しているが、図５に示されるように、クランクシャフト固定部２０の一部を構成するハウジングであるアッパーブロック２１とこのアッパーブロック２１と一体に結合されるハウジングであるロアブロック２２により形成される支持孔内に配置される、クランクシャフト支持用の軸受として用いることもできる。なお、図５において、２３はアッパーブロック２１とロアブロック２２を一体に固定する固定ボルトであり、２４はクランクシャフトの支持軸である。
さらに、前述した実施の形態では、軸受に内嵌されるシャフトとして、クランクシャフトを例示したが、カムシャフトなど他のシャフトにも、本発明の軸受構造を適用することができる。
また、転動体を保持する保持器としては、二つ割りタイプ（図６の（ａ）参照）の保持器５ａ、５ｂに限定されるものではなく、円周方向において少なくとも一箇所で分割されておればよく、図６の（ｂ）に示されるような、一つ割り（Ｃ型）タイプの保持器３５であってもよい。

本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるコンロッド大端部の断面説明図である。 図１に示される軸受構造における外輪、保持器及びクランクシャフトの関係の概念説明図である。 本発明の軸受構造の他の実施の形態における保持器の説明図である。 保持器の合わせ面付近の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるエンジンのクランクシャフト固定部の断面説明図である。 保持器の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 軸受構造
２ 転がり軸受
３ａ 外輪
３ｂ 外輪
４ ころ（転動体）
５ａ 保持器
５ｂ 保持器
１０ コンロッド
１１ 大端部
１２ クランクシャフト
１３ 本体部（第１ハウジング部）
１４ キャップ部（第２ハウジング部）
１５ ボルト
１６ 支持孔
２５ａ 保持器
２５ｂ 保持器
２６ 小径部
２７ 緩衝層
３５ 保持器
Ｃ 合わせ面
Ｓ 段差
Ｂ 境界部
ＳＤ 短径
ＬＤ 長径

Claims (3)

1. 断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
   このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持し、少なくとも一箇所で分割されている保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
   を備えており、前記保持器の外径が前記外輪の内周面にガイドされる軸受構造であって、
   前記保持器の、合わせ面方向から９０°ずらした方向の外径寸法を、当該合わせ面方向の外径寸法よりも大きくして、この９０°ずらした方向の外径近傍を外輪内周面にガイドさせることを特徴とする軸受構造。
2. 前記保持器が、合わせ面方向から９０°ずらした方向を長径とし、合わせ面方向を短径とする楕円形状を呈している請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記保持器の合わせ面付近の端部外周を切除して小径部を形成することにより、前記保持器の、合わせ面方向から９０°ずらした方向の外径寸法を、当該合わせ面方向の外径寸法よりも大きくした請求項１に記載の軸受構造。

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