JP2010116991A - 二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造、並びに二つ割り転がり軸受における外輪軌道の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体の突き合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を簡単な構成によって大幅に抑制することができる二つ割り転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明の二つ割り転がり軸受１は、円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪２ａ，２ｂと、両二つ割り外輪２ａ，２ｂの各内周面を転動し得るように配置される複数個の転動体３と、各転動体３を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器４ａ，４ｂとを備える。両二つ割り外輪２ａ，２ｂの突き合わせ部１０に、当該二つ割り外輪２ａ，２ｂの内周面よりも径外方向に凹む凹部１３を形成し、この凹部１３に軟質材料Ｎを埋設し、凹部１３からはみ出した軟質材料Ｎによって突き合わせ部１０の内周面に被膜１１を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造、並びに二つ割り転がり軸受における外輪軌道の形成方法に関する。

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、クランクアーム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周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、クランクシャフトのジャーナル部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突き合わされているが、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、両二つ割り外輪の突き合わせ面にラジアル方向のズレが生じることがある。その結果、両二つ割り外輪の突き合わせ部分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。

そして、図８に示されるように、二つ割り外輪７２ａ、７２ｂの突き合わせ面Ｃにラジアル方向（図８において上下方向）に段差７５が生じると、この段差７５が生じている外輪の突き合わせ面Ｃ付近をころ７３が転走するときに、ころ７３の周面が前記段差７５の角７５ａに衝突し、騒音や振動が発生する惧れがある。

そこで、ころが段差を通過することに伴って発生する騒音や振動を抑制するために、前記突き合わせ面付近における外輪の軌道面をラジアル方向外側に逃がして「逃げ」を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の軸受では、突き合わせ面を形成する一方の外輪の円周方向端部に外周側から見てＶ字状の凸部を設けるとともに、他方の外輪の円周方向端部に前記凸部に適合するＶ字状の凹部を設けている。そして、両外輪の円周方向端部のうち外輪軌道面を構成する内周面側に、先端縁に向かうにしたがって径方向の厚さ寸法を漸減させる方向に傾斜した傾斜面を形成している。特許文献１記載の軸受によれば、外輪同士の突き合わせ面にラジアル方向のズレが生じたとしても、前記傾斜面を形成したことにより段差が生じるのを防ぐことができ、その結果、騒音や振動の発生が抑制される、とされている。

特開２００６−１２５６０６号公報

しかしながら、特許文献１記載の軸受のように「逃げ」を形成する方法では、ころの突き合わせ面通過に伴う騒音や振動をある程度は低減させることができるものの、前記傾斜面と外輪軌道面との境界である接合点においてころの速度ベクトルが急激に変化するため、騒音や振動の発生を十分には抑制できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転動体の突き合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を簡単な構成によって大幅に抑制することができる二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造を提供することを目的としている。

本発明の二つ割り転がり軸受は、円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内周面を転動し得るように配置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する保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、
前記両二つ割り外輪の円周方向両端の突き合わせ部に、当該二つ割り外輪の内周面よりも径外方向に凹む凹部が形成され、この凹部に軟質材料が埋設され、前記凹部からはみ出した前記軟質材料によって前記突き合わせ部の内周面に被膜が形成されていることを特徴としている。

本発明の二つ割り転がり軸受では、両二つ割り外輪の突き合わせ部の内周面には軟質材料からなる被膜が形成される。したがって、この突き合わせ部の内周面に段差が生じていたとしても、この段差を被膜によって埋めることができる。そのため、突き合わせ部の内周面を転動体がスムーズに通過することができ、転動体の通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

前記軟質材料は、固形潤滑剤又は高分子材料とすることができる。固体潤滑剤および高分子材料はなじみ性に優れているため、凹部からはみ出した軟質材料の上を転動体が通過することによって、突き合わせ部の内周面の段差を埋めるように被膜を形成することができる。また、「なじみ」によって転動体が転動する面を滑らかにすることができる。その結果、転動体の通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

本発明の軸受構造は、前述した二つ割り転がり軸受と、この二つ割り転がり軸受を密接して支持する支持孔を有するハウジングとを備えたことを特徴としている。
本発明の軸受構造では、前述した二つ割り転がり軸受を用いているので、転動体の通過に伴う騒音や振動の発生を簡単な構成により大幅に抑制することができる。

本発明の二つ割り転がり軸受における外輪軌道の形成方法は、両二つ割り外輪の円周方向両端の突き合わせ部に、当該二つ割り外輪の内周面から径外方向へ凹む凹部を形成し、この凹部内に軟質材料をはみ出す程度に埋設し、二つ割り外輪の内周面において転動体を転動させることによって前記凹部からはみ出した前記軟質材料を前記突き合わせ部の内周面に引き延ばして被膜を形成することを特徴としている。

このような方法によって、両二つ割り外輪の突き合わせ部に段差が形成されていたとしても、軟質材料によって段差を埋めるような被膜を簡単に形成することができる。

本発明の二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造によれば、転動体の突き合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を簡単な構成によって大幅に抑制することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の二つ割り転がり軸受（以下、単に「転がり軸受」ともいう）およびこれを用いた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転がり軸受１の断面説明図である。この転がり軸受１は、円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪２ａ、２ｂと、両二つ割り外輪２ａ、２ｂの内周面に形成された外輪軌道１２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３と、各ころ３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４ａ、４ｂとからなっている。シャフト５は、前記複数個のころ３によって支持されることにより前記転がり軸受１に内嵌されている。このシャフト５は内輪としても機能している。なお、保持器は、二つ割り構造に限らず、周方向の１箇所で分断されたリング構造とし、この分断された箇所を拡げてシャフト５の外周側に取り付けるように構成してもよい。

二つ割り外輪２ａの円周方向端面と、この端面と対向する二つ割り外輪２ｂの円周方向端面とは互いに突き合わされ、突き合わせ面Ｃが構成されている。本実施形態では、突き合わせ面Ｃ近傍の突き合わせ部１０の内周面（外輪軌道１２）を覆うように被膜１１が形成されている。そして、前記突き合わせ部１０に段差が生じたとしても、この段差は被膜１１により埋められる。したがって、ころ３はスムーズに突き合わせ部１０を通過することができ、その結果、ころ３の通過に伴う騒音や振動の発生を抑制することができる。

前記被膜１１は、二つ割り外輪２ａ，２ｂやころ３よりも軟質な材料、例えばＭｏＳ₂、ＷＳ₂、ＰＴＦＥなどの成分を含む固体潤滑剤や、ポリアミド、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＯＭ、アルキド、エポキシ樹脂などの高分子材料によって形成されている。固体潤滑剤および高分子材料はなじみ性に優れているため、これらにより被膜１１を形成すると、転がり軸受の初期運転時にころ３が被膜１１上を通過することで段差を確実に埋めることができる。また、「なじみ」によってころ３が転動する面を滑らかにすることができる。その結果、ころ３の通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

図２は図１に示される転がり軸受の突き合わせ部付近の拡大説明図である。以下、この図を参照して被膜１１を有する外輪軌道１２を形成する方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、ころ３の転動方向（矢印参照）上流側に配置された一方の二つ割り外輪２ｂの円周方向端部には、内周面から径外方向に凹む凹部１３が形成されている。そして、この凹部１３には、固体潤滑剤などの軟質材料Ｎが径内方向にはみ出すように（突出するように）して充填（埋設）される。ころ３が外輪軌道１２上を矢印方向に転動すると、図２（ｂ）に示すように、凹部１３からはみ出した軟質材料Ｎは、他方の二つ割り外輪２ａ側へ引き延ばされ、その結果、突き合わせ部１０の内周面を被覆して段差を埋めるように被膜１１が形成される。これにより、簡単且つ低コストで突き合わせ部１０の内周面に生じた段差による影響（騒音や振動の発生）を解消させることができる。

なお、図２の例では、ころ３の転動方向上流側の二つ割り外輪２ｂが径内方向へずれた例を示しているが、下流側の二つ割り外輪２ａが径内方向へずれた場合にも、凹部１３からはみ出した軟質材料Ｎが下流側へ引き延ばされることによって突き合わせ部１０に被膜１１を形成しつつ段差を解消する。
軟質材料Ｎとして高分子材料を用いる場合には、固形の高分子材料を凹部１３内に接着剤により貼り付けたり、高分子材料を電着塗装したりすることによって設けることができる。
軟質材料Ｎの凹部１３からのはみ出し高さｈ（はみ出し量）は、想定される最大の突き合わせ面Ｃの段差の高さに応じて適宜設定することができる。

図３〜図５は、本発明の他の実施の形態に係る転がり軸受の要部説明図である。各図に示す実施形態は、凹部１３が二つ割り外輪２ａ，２ｂの双方に跨って形成されたものであり、なおかつ図３に示す凹部１３は断面略四角形状とされ、図４に示す凹部１３は断面略三角形状とされ、図５に示す凹部１３は断面略円弧状とされている。各図に示すように、いずれの凹部１３にも軟質材料Ｎがはみ出す程度に埋設されており、この軟質材料Ｎは、ころ３の初期の転動によって周方向に引き延ばされ、突き合わせ部１０の内周面に被膜１１を形成しつつ段差を解消するように構成されている。

つぎに本発明の軸受構造の実施の形態を説明する。図６は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（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４０は、その大端部４１がクランクシャフトのクランクピン４２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４１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４３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４４をボルト４５で締結固定することにより断面略円形の支持孔４６を形成する構造である。この本体部４３とキャップ部４４とで形成される断面略円形の支持孔４６内に、二つ割り転がり軸受５１が組み込まれる。

この転がり軸受５１は、支持孔４６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪５２ａ、５２ｂと、両二つ割り外輪５２ａ、５２ｂの各内周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５３と、各ころ５３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５４ａ、５４ｂとを備えており、クランクピン４２が転がり軸受５１の内輪部材を構成している。

なお、図６に示される実施の形態では、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７に示されるように、本発明の軸受構造は、クランクシャフト支持部６０の一部を構成するハウジングであるアッパーブロック６１とこのアッパーブロック６１と一体に結合されるハウジングであるロアブロック６２により形成される支持孔内に、二つ割り転がり軸受を配置した、クランクシャフト支持用の軸受構造とすることもできる。なお、図７において、６３はアッパーブロック６１とロアブロック６２を一体に固定する固定ボルトであり、６４はクランクシャフトのジャーナル部である。

また、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。
さらに、前述した実施の形態は、転動体としてころを用いたニードル軸受を備えているが、転動体としてボールを用いた玉軸受を採用することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の断面説明図である。 図１に示される転がり軸受の突き合わせ部付近の拡大説明図である。 本発明の他の実施形態に係る転がり軸受の突き合わせ部付近の拡大説明図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の突き合わせ部付近の拡大説明図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の突き合わせ部付近の拡大説明図である。 本発明の軸受構造の一実施の形態の断面説明図である。 本発明の軸受構造の他の実施の形態の断面説明図である。 従来の二つ割り外輪の突き合わせ部付近の断面説明図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ａ、２ｂ 二つ割り外輪
３ ころ（転動体）
４ａ、４ｂ 二つ割り保持器
５ シャフト
１０ 突き合わせ部
１１ 被膜
１３ 凹部
５１ 転がり軸受
５２ａ、５２ｂ 二つ割り外輪
５３ ころ
５４ａ、５４ｂ 二つ割り保持器
Ｃ 突き合わせ面
Ｎ 軟質材料

Claims (4)

1. 円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内周面を転動し得るように配置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する保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、
   前記両二つ割り外輪の円周方向両端の突き合わせ部に、当該二つ割り外輪の内周面よりも径外方向に凹む凹部が形成され、この凹部に軟質材料が埋設され、前記凹部からはみ出した前記軟質材料によって前記突き合わせ部の内周面に被膜が形成されていることを特徴とする二つ割り転がり軸受。
2. 前記軟質材料が、固形潤滑剤又は高分子材料である請求項１に記載の二つ割り転がり軸受。
3. 請求項１又は２の二つ割り転がり軸受と、
   この二つ割り転がり軸受を密接して支持する支持孔を有するハウジングと、を備えたことを特徴とする軸受構造。
4. 二つ一組の二つ割り外輪を有する二つ割り転がり軸受における外輪軌道の形成方法であって、
   両二つ割り外輪の円周方向両端の突き合わせ部に、当該二つ割り外輪の内周面から径外方向へ凹む凹部を形成し、この凹部内に軟質材料をはみ出す程度に埋設し、前記二つ割り外輪の内周面において転動体を転動させることによって前記凹部からはみ出した前記軟質材料を前記突き合わせ部の内周面に引き延ばして被膜を形成することを特徴とする二つ割り転がり軸受における外輪軌道の形成方法。

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