JP2011241894A - 二つ割り転がり軸受及びこれを備えた軸受装置 - Google Patents

二つ割り転がり軸受及びこれを備えた軸受装置 Download PDF

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Abstract

【課題】潤滑油の供給量が少量であっても、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる二つ割り転がり軸受及びこれを備えた軸受装置を提供する。
【解決手段】本発明の二つ割り転がり軸受は、円周方向に二つ割りにされた外輪と、外輪の内周面を転動する複数個のころと、各ころを円周方向略等間隔に保持する保持器４とを備える。保持器４の円環部２１の外周面２４には、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って保持器４の回転方向に対して漸次逆方向に傾斜するとともに、外輪２の内周面との間に存在する潤滑油を保持器４の回転により軸方向内側へ掻き込む溝部２５を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、二つ割り転がり軸受及びこれを備えた軸受装置に関する。
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支持軸受は、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、円周方向に二分割された分割軸受が使用されている。
前記支持軸受としては、従来、回転損失の大きい滑り軸受が使用されている。しかし、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二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（例えば、特許文献１参照）。
この分割型の転がり軸受は、例えば、円周方向に二つ割りにされた外輪と、外輪の内周の軌道面を転動する複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に保持する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ている。保持器は、その外周面が各外輪の内周面に摺接することで、回転が案内されるようになっている。
特開２００６−２３４０７４号公報
上記転がり軸受にあっては、軸受内部に供給する潤滑油によって軸受トルクが増大するのを抑制するために、潤滑油の供給量を大幅に減少させる傾向にある。しかし、この場合、クランクシャフトを高速回転させると、軸受内部の潤滑油は、保持器の回転に伴う遠心力によって外輪の内周面と保持器の外周面との間から軸受外部へ漏出し、軸受内部の潤滑油が減少することがある。この場合、潤滑不足によって軸受温度が急激に上昇し、軸受に焼き付きが生じ易くなって、軸受の耐久性が低下するという問題が生じるおそれがある。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油の供給量が少量であっても、軸受の耐久性が低下するのを抑制することができる二つ割り転がり軸受及びこれを備えた軸受装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明の二つ割り転がり軸受は、円周方向に二つ割りにされた外輪と、前記外輪の内周の軌道面を転動する複数個の転動体と、軸方向の両端部に配置されている一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結しているとともに前記転動体を収容するためのポケットを互いの間に形成している複数の柱部とを有し、前記両円環部の外周面を前記外輪の内周面に摺接させることによって回転が案内される保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、前記保持器の円環部の外周面には、前記外輪の内周面との間に存在する潤滑油を前記保持器の回転により軸方向内側へ掻き込む溝部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、保持器の円環部の外周面に形成された溝部により、外輪の内周面と円環部の外周面との間に存在する潤滑油を、保持器の回転により軸方向内側へ掻き込むことができる。これにより、軸受内部の潤滑油が外輪と保持器との間から軸受外部へ漏出するのを抑制することができる。この結果、潤滑油の供給量が少量であっても、潤滑不足により軸受に焼き付きが生じるのを抑制することができるため、二つ割り転がり軸受の耐久性を向上することができる。
また、前記溝部は、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って前記保持器の回転方向に対して漸次逆方向に傾斜していることが好ましい。この構成によれば、溝部により潤滑油を軸方向内側へ効率良く掻き込むことができる。
また、前記溝部の底面は、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って漸次径方向外側へ傾斜していることが好ましい。この構成によれば、円環部に溝部を形成することに起因して、円環部の軸方向内側における径方向の厚みが薄くなるのを抑制することができるため、保持器の強度が低下するのを抑制することができる。
本発明の軸受装置は、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の外輪を密嵌して支持する支持孔を有するハウジングと、を備えていることを特徴としている。
本発明の軸受装置では、前述した二つ割り転がり軸受を用いているので、潤滑油の供給量が少量であっても、軸受内部の潤滑不足に起因して軸受に焼き付きが生じるのを抑制することができる。これにより、軸受装置の耐久性を向上することができる。
本発明によれば、潤滑油の供給量が少量であっても、軸受内部の潤滑不足に起因して軸受に焼き付きが生じるのを抑制することができるため、二つ割り転がり軸受の耐久性を向上することができる。
本発明の実施形態に係る二つ割り転がり軸受を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 二つ割り転がり軸受に使用される保持器の要部を示す平面図である。 保持器の円環部を示す要部拡大断面図である。 本発明の軸受装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明の軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。 二つ割り転がり軸受の溝部の他の実施形態を示す要部平面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の二つ割り転がり軸受及びこれを用いた軸受装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る二つ割り転がり軸受を示す断面図である。二つ割り転がり軸受１は、円周方向に二つ割りにされた外輪２と、外輪２の内周の軌道面１１を転動する複数個の転動体であるころ３と、円周方向に二つ割りにされた保持器４とを備えている。
外輪２は、半円筒状に形成された二つの半割外輪２ａ，２ｂからなっている。また、保持器４は、各ころ３を円周方向略等間隔に保持するものであり、半円状の一対の半割保持器４ａ，４ｂからなっている。シャフト５は、二つ割り転がり軸受１の前記複数個のころ３で囲まれる部分に内嵌されることにより当該転がり軸受１に回転自在に支持されている。このシャフト５は二つ割り転がり軸受１の内輪としても機能している。
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。外輪２の内周面には、その軸方向中央部においてころ３が転動する前記軌道面１１と、軌道面１１の軸方向両側において径方向内方に突出する保持器４の案内面１２とが一体的に形成されている。
図３は保持器４の要部を示す平面図である。図１及び図３において、保持器４は、軸方向の両端部に配置された一対の円環部２１と、両円環部２１の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて両円環部２１を連結している複数の柱部２２とを備えている。隣接する柱部２２と一対の円環部２１とによって囲まれるポケット２３内にころ３を収容し、ころ３を円周方向に沿って所定間隔に保持している（図２参照）。
また、保持器４は、外輪２によって回転が案内されるいわゆる外輪案内式とされており、図２に示すように、外輪２の案内面１２に各円環部２１の外周面２４を摺接させることによって回転が案内される。
図３において、各円環部２１の外周面２４には、この外周面２４と外輪２の案内面１２との間に存在する潤滑油を軸方向内側（図２及び図３の矢印Ａ方向）へ掻き込む溝部２５が周方向等間隔に複数形成されている。図３の左右の円環部２１にそれぞれ形成された溝部２５は、保持器４の幅方向の中心線Ｃを挟んで線対称に形成されている。
具体的には、図３の右側の溝部２５は、右側の円環部２１の軸方向外側（右側）から軸方向内側（左側）に向かうに従って、保持器４の回転方向（矢印Ｂ方向）に対して漸次逆方向に傾斜している。また、図３の左側の溝部２５は、左側の円環部２１の軸方向外側（左側）から軸方向内側（右側）に向かうに従って、保持器４の回転方向（矢印Ｂ方向）に対して漸次逆方向に傾斜している。左右の各溝部２５の傾斜角度θは、保持器４の軸線Ｘに対して例えば３０〜４０度に設定されている。
図４は、保持器４の円環部２１を示す要部拡大断面図である。溝部２５は、図４に示すように、円環部２１の外周面２４の軸方向内端２４ａより軸方向外側（右側）に少し離反した位置から軸方向外端２４ｂにかけて形成されている。また、溝部２５の底面２５ａは、軸方向外側から軸方向内側（左側）に向かうに従って漸次径方向外側（上側）へ傾斜している。これにより、円環部２１の軸方向内側の径方向寸法（肉厚）ｔ１は、軸方向外側の径方向寸法ｔ２よりも長く設定されている。また、溝部２５の軸方向外端２４ｂの深さｈは、前記径方向寸法ｔ１（１〜３ｍｍ）の１／２〜１／３となるように設定されている。
以上の構成の二つ割り転がり軸受１によれば、保持器４の各円環部２１の外周面２４に形成された溝部２５により、前記外周面２４と外輪２の案内面１２との間に存在する潤滑油を、保持器４が回転することで、軸方向内側（図３の矢印Ａ方向）へ掻き込むことができる。これにより、軸受内部の潤滑油が外輪２と保持器４との間から軸受外部へ漏出するのを抑制することができる。この結果、潤滑油の供給量が少量であっても、潤滑不足により軸受に焼き付きが生じるのを抑制することができるため、二つ割り転がり軸受１の耐久性を向上することができる。
また、溝部２５は、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って保持器４の回転方向に対して漸次逆方向に傾斜しているため、溝部２５により潤滑油を軸方向内側へ効率良く掻き込むことができる。また、溝部２５は、円環部２１の外周面２４の軸方向内端２４ａより軸方向外側（右側）に少し離反した位置から形成されている（図４参照）ため、軸方向内端２４ａよりも軸方向内側へ掻き込まれた潤滑油が円環部２１を超えて軸方向外側へ流れるのを抑制することができる。
また、溝部２５の底面２５ａは、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って漸次径方向外側へ傾斜しているため、円環部２１に溝部２５を形成することに起因して、円環部２１の軸方向内側における径方向の厚み（径方向寸法ｔ１）が薄くなるのを抑制することができる。これにより、保持器４の強度が低下するのを抑制することができる。
つぎに本発明の軸受装置の実施形態を説明する。図５は本発明の一実施形態に係る軸受装置が適用されるコンロッド（コネクティングロッド）の大端部の断面図である。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本体部４３に、断面略半円形状の凹部を有するキャップ部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に、二つ割り転がり軸受５１の外輪２が密嵌されている。二つ割り転がり軸受５１は、前記二つ割り転がり軸受１と同一の構成であり、クランクピン４２は二つ割り転がり軸受５１の内輪部材を構成している。なお、本体部４３とキャップ部４４とによりハウジング４７が構成されている。
図６は、軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。この軸受装置は、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６５に、二つ割り転がり軸受７１の外輪２が密嵌された、クランクシャフト支持用の軸受装置である。二つ割り転がり軸受７１は、前記二つ割り転がり軸受１と同一の構成であり、クランクシャフトのジャーナル部６４が内輪部材として機能している。なお、アッパーブロック６１とロアブロック６２とによりハウジング６６が構成されている。このアッパーブロック６１とロアブロック６２とは固定ボルト６３により一体化されている。
本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、二つ割り転がり軸受の溝部の形状としては、図７（ａ）〜（ｃ）に示すものであってもよい。図７（ａ）の溝部８１は、円環部２１の外周面２４の軸方向全長に亘って傾斜して形成されている。図７（ｂ）の溝部８２は、円環部２１の外周面２４に湾曲して形成されている。図７（ｃ）の溝部８３は、円環部２１の外周面２４に２段傾斜して形成されている。なお、溝部８２，８３は、溝部８１と同様に、前記外周面２４の軸方向全長に亘って形成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、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装置を適用することができる。
また、前述した実施形態は、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。
さらに、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の外周側に取り付けるように構成してもよい。
１，５１，７１：二つ割り転がり軸受、２：外輪、３：ころ（転動体）、４：保持器、５：シャフト、１１：軌道面、２１：円環部、２２：柱部、２３：ポケット、２４：外周面、２５，８１〜８３：溝部、２５ａ：底面、４６，６５：支持孔、４７，６６：ハウジング

Claims (4)

  1. 円周方向に二つ割りにされた外輪と
    前記外輪の内周の軌道面を転動する複数個の転動体と、
    軸方向の両端部に配置されている一対の円環部と、両円環部の間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部を連結しているとともに前記転動体を収容するためのポケットを互いの間に形成している複数の柱部とを有し、前記両円環部の外周面を前記外輪の内周面に摺接させることによって回転が案内される保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、
    前記保持器の円環部の外周面には、前記外輪の内周面との間に存在する潤滑油を前記保持器の回転により軸方向内側へ掻き込む溝部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. 前記溝部が、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って前記保持器の回転方向に対して漸次逆方向に傾斜している請求項１に記載の二つ割り転がり軸受。
  3. 前記溝部の底面が、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って漸次径方向外側へ傾斜している請求項１又は２に記載の二つ割り転がり軸受。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の二つ割り転がり軸受と、
    前記二つ割り転がり軸受の外輪を密嵌して支持する支持孔を有するハウジングと、を備えていることを特徴とする軸受装置。
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