JP2009281397A - 二つ割り外輪、及びこれを用いた二つ割り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性が低下するのを抑制することができる二つ割り外輪、及びこれを用いた二つ割り軸受を提供する。
【解決手段】 本発明に係る二つ割り外輪２は、互いに周方向端部同士を突き合わせることで円筒状とされる第一及び第二の分割外輪部材５，６を有している。互いに突き合わされる周方向端部の内の一方側の端部５ａには、第一の平面部７と、周方向に凹んでいるＶ字状の凹部８とが形成されている。端部５ａに突き合わされている端部６ａには、第一の平面部７と当接している第二の平面部９と、この第二の平面部９から周方向に突出して凹部８に導入されている凸部１０とが形成されている。凹部８と、凸部１０との間には、凹部８の底部８ｂと、凸部１０の頂部１０ｂとが接触するのを回避するための隙間Ｓが形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば内燃機関におけるクランクピンとコンロッド大端部との間に介装される二つ割り軸受及びこれに用いられる二つ割り外輪に関する。

内燃機関のクランクピンとコンロッド大端部との間には、二つ割り軸受が介装されている。この二つ割り軸受は、コンロッド大端部内周面に内接する二つ割り外輪と、この二つ割り外輪の内周面と前記クランクピンの外周面との間に転動自在に配設される複数のころとを有している。前記二つ割り外輪は、ほぼ半円筒状に形成された一対の分割外輪部材を組み合わせることで分割可能に構成されている。二つ割り軸受は、分割可能な二つ割り外輪を用いることで径方向に分割可能であり、クランクシャフトの回転軸に対してオフセットされているクランクピンの外周側に組み込むことが可能となる。
上記一対の分割外輪部材は、互いに周方向端部同士を突き合わせているので、互いに軸方向に相対移動して、ずれが生じるおそれがある。このため、互いに突き合わされる周方向端部の内、一方側の端部には、周方向に突出した山形状の凸部が形成されているとともに、他方側の端部には、前記凸部に対応したＶ字状の凹部が形成されており、これら凸部と凹部とを係合することで、一対の分割外輪部材が互いに軸方向に相対移動するのを防止していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−９０６９６号公報（図２）

上記従来の二つ割り外輪において、分割外輪部材端部の凹部は、Ｖ字状に切り欠いて形成されているため、その底部に応力集中が生じ易くなっている。これに加えて、上記二つ割り外輪は、コンロッド大端部の内周面に圧入状態で装着されるので、二つ割り外輪全体に対して縮径する方向の応力が作用する。このため、二つ割り外輪がコンロッド大端部に装着されると、凹部に嵌合している三角形状の凸部の頂部が当該凹部の底部を押圧することとなる。これにより、凹部の底部に応力集中が生じ、この底部を起点として、周方向に沿った割れが分割外輪部材に生じ、二つ割り外輪としての耐久性を低下させる要因となっていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、分割外輪部材に割れが生じるのを防止し、耐久性が低下するのを抑制することができる二つ割り外輪、及びこれを用いた二つ割り軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、径方向に分割可能な二つ割り軸受に用いる二つ割り外輪であって、半円筒状に形成されているとともに、周方向両端部同士を互いに突き合わせることで円筒状とされる一対の分割外輪部材を有し、互いに突き合わされている前記周方向端部同士の内の一方端部には、軸方向両端縁から中央に向かって軸線に平行に延びる一対の第一の平面部と、この一対の第一の平面部の間で当該第一の平面部に対して周方向に凹んでいるＶ字状の凹部と、が形成され、前記端部に突き合わされている他方端部には、軸方向両端縁から軸線に平行に延び、前記一対の第一の平面部と当接している一対の第二の平面部と、この一対の第二の平面部の間に形成され前記凹部に対応した山形状に周方向に突出して前記凹部に導入されている凸部と、が形成され、前記凹部と、前記凸部との間には、前記凹部の底部と、前記凸部の頂部とが接触するのを回避するための隙間が形成されていることを特徴としている。

上記のように構成された二つ割り外輪によれば、凹部と、凸部との間には、凹部の底部と、凸部の頂部とが接触するのを回避するための隙間が形成されているので、二つ割り軸受に使用したときに、当該二つ割り外輪全体に対して縮径する方向の応力が作用したとしても、凸部の頂部が凹部の底部に直接接触して当該凹部の底部を押圧するのを防止することができる。さらに、前記応力は、互いに当接している第一及び第二の平面部によって負担することができるので、凹部の底部に応力が過大に集中するのを防止することができる。
以上のように本発明によれば、凹部の底部に応力が過大に集中するのを防止しつつ、凸部の頂部が凹部の底部を押圧するのを防止でき、この結果、当該底部を起点とした割れが分割外輪部材に生じるのを防止することができる。

より具体的には、前記隙間は、前記凸部の頂部を曲面とすることにより形成されていることが好ましく、この場合、凸部の頂部に曲面を設けるといった簡易な方法によって、凹部と凸部との間に隙間を設けることができる。
また、前記隙間は、前記凹部の底部に設けられたぬすみ部によって形成することもでき、この場合も、上記と同様、簡易な方法で、凹部と凸部との間に隙間を設けることができる。

また、前記隙間は、前記凸部の頂角を前記凹部の内角よりも大きくすることにより形成されているものであってもよい。
この場合、凹部の底部と、凸部の頂部との間のみならず、凹部と凸部との間のほぼ全域に亘って隙間を設けることができるので、凹部への過大な応力集中をより効果的に防止できる。

また、本発明は、半円筒状に形成されているとともに、互いに周方向両端部同士を突き合わせることで円筒状とされる一対の分割外輪部材からなる二つ割り外輪と、前記外輪内周面側に配列される複数のころと、を有する径方向に分割可能な二つ割り軸受において、前記二つ割り外輪は、上述の二つ割り外輪であることを特徴としている。
上記のように構成された二つ割り軸受によれば、上述の二つ割り外輪を用いることで、分割外輪部材に割れが生じるのを防止することができる。この結果、二つ割り軸受としての耐久性が低下するのを防止することができる。

本発明の二つ割り外輪、及びこれを用いた二つ割り軸受によれば、分割外輪部材に割れが生じるのを防止し、耐久性が低下するのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る二つ割り軸受の構造を示す側面図である。この二つ割り軸受１は、例えば、内燃機関のクランクピンＰの外周と、コンロッドＣの大端部Ｃ１の内周との間に介装され、コンロッドＣをクランクピンＰに対して揺動自在に支持している。
この二つ割り軸受１は、大端部Ｃ１の内周面Ｃ２に内接する二つ割り外輪２と、この二つ割り外輪２の内周側に形成された軌道面２ａとクランクピンＰの外周面Ｐ１との間に転動自在に配設される複数の円筒ころ３と、これら円筒ころ３を周方向等間隔に保持するための二つ割り保持器４とを有している。二つ割り外輪２、及び二つ割り保持器４は、径方向に分割可能とされており、二つ割り軸受１についても、径方向に分割可能である。
二つ割り軸受１は、内周面Ｃ２内に圧入状態で介装されている。このため、コンロッドＣの大端部Ｃ１に二つ割り軸受１として組み込んだときの二つ割り外輪２には、縮径する方向の応力が作用している。

図２は、二つ割り外輪２を示す斜視図である。この二つ割り外輪２は、ほぼ半円筒状に形成された第一の分割外輪部材５、及び第二の分割外輪部材６を有しており、これら一対の分割外輪部材５，６それぞれの周方向の端部５ａ，６ａ同士を互いに突き合わせることで円筒状の外輪を構成している。二つ割り外輪２の内周側の軸方向両端縁には、上述の軌道面２ａに対して径方向に突出した鍔部２ｂが周方向に沿って形成されている。この鍔部２ｂは、軌道面２ａに配設される複数の円筒ころ３の軸方向への移動を規制している。

第一の分割外輪部材５の一方端部としての端部５ａには、軸方向両端縁から中央に向かって軸線に平行に延びる一対の第一の平面部７と、この一対の第一の平面部７の間で当該第一の平面部７に対して周方向に凹んでいるＶ字状の凹部８とが形成されている。
また、端部５ａに突き合わされる他方端部としての第二の分割外輪部材６の端部６ａには、軸方向両端縁から軸線に平行に延びる一対の第二の平面部９と、この一対の第二の平面部９の間に形成され周方向に突出して第一の分割外輪部材５の凹部８に導入されている凸部１０とが形成されている。
一対の第一の平面部７及び一対の第二の平面部９は、両端部５ａ，６ａを互いに突き合わせた状態で互いに当接している。また、凸部１０は、第一の分割外輪部材５の凹部８に対応した山形状に形成されており、両端部５ａ，６ａを互いに突き合わせた状態で、互いに合致する形状とされている。このように、両端面５ａ，６ａに、互いに合致し導入される凹部８、及び凸部１０を設けることで、第一の分割外輪部材５と第二の分割外輪部材６とが、軸方向にずれるのを防止している。

図３は、二つ割り外輪２の要部拡大図であり、（ａ）は、両端部５ａ，６ａを突き合わせた部分を外周側から正面視した図、（ｂ）は、図３（ａ）中、ｂ−ｂ線矢視断面図である。
図３（ａ）において、両分割外輪部材５，６それぞれにおける両平面部７，９は、上述のように互いに当接している。
第一の分割外輪部材５の凹部８は、第一の平面部７から周方向に凹む方向に直線状に傾斜している一対の傾斜壁面８ａによりＶ字状に形成されており、これら一対の傾斜壁面８ａが互いに交わる部分が、凹部８の底部８ｂとなる。
一方、第二の分割外輪部材６の凸部１０は、第二の平面部９から周方向に突出する方向に直線状に傾斜している一対の傾斜側面１０ａにより山形状に形成されており、これら一対の傾斜側面１０ａが互いに交わる部分が、凸部１０の頂部１０ｂとなる。
また、上記凹部８及び凸部１０は、軸方向ほぼ中央に設けられるとともに、軸方向の中央に対して対称となるように形成されている。

ここで、本実施形態において、一対の傾斜側面１０ａが成す角度である凸部１０の頂角αは、一対の傾斜壁面８ａが成す角度である凹部８の内角βよりも大きい値となるように設定されている。
このように、頂角α、及び内角βを設定することで、凸部１０と、凹部８との間には、図３（ａ）に示すように、隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、凹部８の底部８ｂと、凸部１０の頂部１０ｂとの間を含む、凸部１０と、凹部８との間のほぼ全域に亘って形成されており、凸部１０の頂部１０ｂと、凹部８の底部８ｂとが接触するのを回避している。
上記隙間Ｓは、凸部１０の基端部に近づくに従って序々に小さくなり、凸部１０基端部近傍では、凸部１０と、凹部８とは接触している。本実施形態では、凸部１０の基端部近傍が、凹部８に接触することで、両分割外輪部材５，６が軸方向にずれるのを防止している。
なお、上記隙間Ｓは、最大で６０μｍ程度に設定されることが好ましい。それ以上大きく設定すると、両分割外輪部材５，６の軸方向へのずれを効果的に防止できないおそれがあるからである。

両分割外輪部材５，６の端部５ａ，６ａの内周側それぞれには、図３（ｂ）に示すように、端部５ａ，６ａの周方向先端縁に向かって先細りとなるように曲面部５ｂ，６ｂが形成されている。これら曲面部５ｂ，６ｂは、両端部５ａ，６ａを互いに突き合わせて二つ割り外輪２としたときに、軌道面２ａの軌跡に対して径方向外側に凹む逃げ溝２ｃを構成している。この逃げ溝２ｃは、軌道面２ａの軸方向全域に亘って設けられている。
また、逃げ溝２ｃの断面形状は、両端部５ａ，６ａの境界を通過する径方向線上に中心が位置する所定のＲ寸法の凹曲面で、所定の周方向の範囲Ｌに位置するように設定されている。このとき、範囲Ｌは、凹部８及び凸部１０の内周側が逃げ溝２ｃの一部となるように設定されている。これによって、逃げ溝２ｃは、凹部８と凸部１０の境界を含んだ両端部５ａ，６ａの境界全域に亘って設けられており、これによって、逃げ溝２ｃを転動通過する円筒ころ３に作用する、軌道面２ａ及びクランクピンＰの外周面Ｐ１からの接触面圧を下げることができる。この結果、円筒ころ３が両端部５ａ，６ａの境界を通過する際に生じる振動等の発生を効果的に防止できる。

また、端部６における凸部１０の内周側に位置する部分には、図３（ｂ）に示すように、曲面部６ｂからさらに、逃げ溝２ｃの軌跡に対して接線方向に延びる平面とされた直線部６ｂ１が形成されている。直線部６ｂ１は、逃げ溝２ｃの軌跡に対して接線方向に延びており、凸部１０の頂部１０ｂの内周側先端縁１０ｃが、逃げ溝２ｃの軌跡よりも径方向外側に位置している。
これにより、凸部１０の内周側先端縁１０ｃが、円筒ころ３に接触するのを防止し、円筒ころ３が両端部５ａ，６ａの境界を通過する際に生じる振動等の発生をより効果的に防止できる。

上記のように構成された本実施形態による二つ割り外輪２によれば、コンロッドＣの大端部Ｃ１に組み込まれて当該二つ割り外輪２全体に対して縮径する方向の応力が作用したとしても、凹部８の底部８ｂと、凸部１０の頂部１０ｂとの間に、頂部１０ｂと底部８ｂとが接触するのを回避するための隙間Ｓが形成されているので、凸部１０の頂部１０ｂが凹部８の底部８ｂに直接接触して当該底部８ｂを押圧するのを防止することができる。さらに、前記応力は、互いに当接している第一及び第二の平面部７，９によって負担することができるので、凹部８の底部８ｂに応力が過大に集中するのを防止することができる。
以上のように本実施形態の二つ割り外輪２によれば、凹部８の底部８ｂに応力が過大に集中するのを防止しつつ、凸部１０の頂部１０ｂが凹部８の底部８ｂを押圧するのを防止でき、この結果、当該底部８ｂを起点とした周方向に沿う割れが第一の分割外輪部材５に生じるのを防止することができる。

また、上記実施形態では、凸部１０が、その頂角αが凹部８の内角βよりも大きい値で形成されることで、凹部８の底部８ｂと、凸部１０の頂部１０ｂとの間のみならず、凹部８と凸部１０との間のほぼ全域に亘って隙間Ｓを設けることができる。これにより、凹部８への過大な応力集中をより効果的に防止できる。なお、このように凹部８と凸部１０との間のほぼ全域に隙間Ｓを設けたとしても、凸部１０の基端部が凹部８に接しているので、両分割外輪部材５，６が互いに軸方向へずれることはない。

また、本実施形態の二つ割り軸受１は、上記二つ割り外輪２を用いることで、第一の分割外輪部材５に割れが生じるのを防止することができる。この結果、二つ割り軸受１としての耐久性が低下するのを防止することができる。

図４は、本発明の第二の実施形態に係る二つ割り軸受１の要部拡大図であり、両分割外輪部材５，６の両端部５ａ，６ａを突き合わせた部分を示している。本実施形態と、上記第一の実施形態との主な相違点は、隙間Ｓが、凸部１０の頂部１０ｂを曲面とすることにより形成されている点である。

本実施形態では、凹部８の内角βと、凸部１０の頂角αとがほぼ同じ値に設定されており、凹部８の傾斜壁面８ａと、凸部１０の傾斜側面１０ａとは接触している。
また、凸部１０の頂部１０ｂは、上述のように曲面とされており、凹部８の底部８ｂと、凸部１０の頂部１０ｂとの間に隙間Ｓが形成されている。
本実施形態の場合においても、上記隙間Ｓによって、凸部１０の頂部１０ｂが凹部８の底部８ｂに直接接触し押圧するのを防止することができる。すなわち、少なくとも、底部８ｂと、頂部１０ｂとの間に隙間Ｓが形成されていれば、底部８ｂを起点とした割れが第一の分割外輪部材５に生じるのを防止することができる。
また、本実施形態では、凸部１０の頂部１０ｂを曲面とするといった簡易な方法によって、底部８ｂと、頂部１０ｂとの間に隙間Ｓを設けることができ、コスト面で有利である。

図５は、本発明の第三の実施形態に係る二つ割り軸受１の要部拡大図であり、両分割外輪部材５，６の両端部５ａ，６ａを突き合わせた部分を示している。
本実施形態と、上記各実施形態との相違点は、隙間Ｓが、凹部８の底部８ｂに設けられたぬすみ部１１によって形成されている点である。
ぬすみ部１１は、凹部８の傾斜壁面８ａからさらに周方向に向かって凹んで形成されており、凸部１０の頂部１０ｂとの間で、隙間Ｓを形成している。また、このぬすみ部１１は、その内側面が滑らかな曲面で形成されており、できるだけ一部分に応力が集中するのを防止している。
本実施形態では、凹部８の底部８ｂにぬすみ部１１を形成するといった簡易な方法によって、底部８ｂと頂部１０ｂとの間に隙間Ｓを設けることができ、上記第二の実施形態と同様、コスト面で有利である。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、凹部８を構成している一対の傾斜壁面８ａ、及び、凸部１０を構成している一対の傾斜側面１０ａが、それぞれ直線状に傾斜して形成されたものを例示したが、凹部８、及び凸部１０は、全体として、それぞれ、ほぼＶ字状、ほぼ山形状に形成されていればよく、例えば、図６（ａ）に示すように、適度に凸部１０の傾斜側面１０ａを凸湾曲させて形成したものや、逆に凹湾曲させたものも、Ｖ字状、山形状含まれる。
また、図６（ｂ）に示すように中間部分で、傾斜壁面８ａ及び傾斜側面１０ａの傾斜角を変化させることもできる。

本発明の第一の実施形態に係る二つ割り軸受の構造を示す側面図である。 二つ割り外輪を示す斜視図である。 二つ割り外輪の要部拡大図であり、（ａ）は、分割外輪部材の両端部を突き合わせた部分を外周側から正面視した図、（ｂ）は、図３（ａ）中、ｂ−ｂ線矢視断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る二つ割り軸受の要部拡大図であり、両分割外輪部材の両端部を突き合わせた部分を示している。 本発明の第三の実施形態に係る二つ割り軸受の要部拡大図であり、両分割外輪部材の両端部を突き合わせた部分を示している。 （ａ）、及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示す要部拡大図である。

符号の説明

１ 二つ割り軸受
２ 二つ割り外輪
３ 円筒ころ
５ 第一の分割外輪部材
５ａ 端部（一方端部）
６ 第二の分割外輪部材
６ａ 端部（他方端部）
７ 第一の平面部
８ 凹部
８ｂ 底部
９ 第二の平面部
１０ 凸部
１０ｂ 頂部
１１ ぬすみ部
Ｓ 隙間
α 頂角
β 内角

Claims (5)

1. 径方向に分割可能な二つ割り軸受に用いる二つ割り外輪であって、
   半円筒状に形成されているとともに、周方向両端部同士を互いに突き合わせることで円筒状とされる一対の分割外輪部材を有し、
   互いに突き合わされている前記周方向端部同士の内の一方端部には、軸方向両端縁から中央に向かって軸線に平行に延びる一対の第一の平面部と、この一対の第一の平面部の間で当該第一の平面部に対して周方向に凹んでいるＶ字状の凹部と、が形成され、
   前記端部に突き合わされている他方端部には、軸方向両端縁から軸線に平行に延び、前記一対の第一の平面部と当接している一対の第二の平面部と、この一対の第二の平面部の間に形成され前記凹部に対応した山形状に周方向に突出して前記凹部に導入されている凸部と、が形成され、
   前記凹部と、前記凸部との間には、前記凹部の底部と、前記凸部の頂部とが接触するのを回避するための隙間が形成されていることを特徴とする二つ割り外輪。
2. 前記隙間は、前記凸部の頂部を曲面とすることにより形成されている請求項１に記載の二つ割り外輪。
3. 前記隙間は、前記凸部の頂角を前記凹部の内角よりも大きくすることにより形成されている請求項１又は２に記載の二つ割り外輪。
4. 前記隙間は、前記凹部の底部に設けられたぬすみ部によって形成されている請求項１に記載の二つ割り外輪。
5. 半円筒状に形成されているとともに、互いに周方向両端部同士を突き合わせることで円筒状とされる一対の分割外輪部材からなる二つ割り外輪と、前記外輪内周面側に配列される複数のころと、を有する径方向に分割可能な二つ割り軸受において、
   前記二つ割り外輪は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二つ割り外輪であることを特徴とする二つ割り軸受。

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