JP2011252523A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの分割片の突き合わせ面を転動体が通過することに起因する騒音や振動の発生を抑制し、併せて二つ割り外輪のクリープをも防止する。
【解決手段】転がり軸受装置１０は、二つ一組の分割片１９ａ，１９ｂからなる二つ割り外輪１４と、この二つ割り外輪１４の内周面を転動し得るように配置される複数個のころ１６と、二つ割り外輪１４が嵌合される支持孔３１を有し、この支持孔３１を含む範囲で分割可能な分割構造のハウジング１１とを備え、ころ１６の内周側にはシャフト２２が嵌合される。二つ割り外輪１４の両分割片１９ａ，１９ｂの円周方向両端における突き合わせ部２４の外周面に、両分割片１９ａ，１９ｂに跨がる互いに平行な一対の平坦面２５が形成され、ハウジング１１の支持孔３１には、一対の平坦面２５に当接する一対の平坦な当接面３３が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

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。

このような二つ割り軸受としては、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、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、二つ一組の半円弧状の分割片からなる二つ割り外輪と、二つ割り外輪の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、分割型の転がり軸受では、二つの分割片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、両分割片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、両分割片の突き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。

そして、分割片の突き合わせ面にラジアル方向に段差が生じると、この段差が生じている分割片の突き合わせ面付近をころが転走するときに、ころの周面が段差の角に衝突し、騒音や振動が発生するおそれがある。

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、両分割片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。このため、分割片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、ころが突き合わせ面付近を通過すること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。

また、二つ割りタイプの転がり軸受に限らず、一般的な転がり軸受においても、ころの転走に伴ってハウジングの支持孔に嵌合されている外輪にクリープが生じると、当該外輪とハウジングとの嵌め合い面に摩耗が生じるという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、分割片の突き合わせ面を転動体が通過することに伴う振動や騒音の発生を抑制することができ、併せて外輪のクリープをも防止することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、二つ一組の半円弧状の分割片からなる二つ割り外輪と、この二つ割り外輪の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、前記二つ割り外輪を嵌合させる支持孔を有し、かつこの支持孔を含む範囲で分割可能なハウジングと、を備え、前記転動体の内周側に内輪部材が嵌合される転がり軸受装置であって、
前記二つ割り外輪の両分割片の円周方向両端における突き合わせ部の外周面に、両分割片に跨がる互いに平行な一対の平坦面が形成され、前記ハウジングの支持孔には、前記一対の平坦面に面接触する一対の平坦な当接面が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、ハウジングの支持孔に形成された一対の当接面に、分割片に形成された一対の平坦面を面接触させた状態で、ハウジングに分割片を組み込むことによって、両分割片の突き合わせ面が当接面によって揃えられ、二つ割り外輪の内周面にラジアル方向の段差が生じるのを防止することができる。したがって、二つ割り外輪の内周面を転走するころが段差を通過することに起因する振動や騒音の発生を抑制することができる。また、ハウジングに形成された当接面に両分割片に形成された平坦面を当接することによって、ハウジングに対する二つ割り外輪のクリープを防止することができる。

前記ハウジングは、前記支持孔の一部を有する第１分割体と、前記支持孔の他の一部を有し、かつ前記第１分割体に連結具を介して連結される第２分割体とからなり、
前記第１分割体に形成された前記支持孔の一部は、当該支持孔の全周の半分以上の円周長さを有するとともに、その円周方向の両端部に前記当接面を有していることが好ましい。
このような構成の転がり軸受装置を組み立てるには、まず、第１分割体に形成された支持孔の一部に分割片を嵌合する。この際、一対の平坦面を一対の当接面に沿わせることによって、当該一対の当接面がガイドとなり、分割片を簡単かつ正確に第１分割体に組み付けることができる。そして、第２分割体に形成された支持孔の他の一部を分割片に嵌合させながら、第２分割体を第１分割体に連結すればよい。

前記第１分割体は、前記支持孔の一部の円周方向の両端部に設けられ、前記当接面を有する当接部材と、この当接部材を挿入する凹部を有する分割体本体とからなることが好ましい。
このような構成によって、第１分割体の支持孔の一部に対して容易に当接面を形成することができる。

前記当接部材は、分割体本体よりも軟質な材料から形成されていてもよい。
このような構成によって、両分割片の突き合わせ面付近において発生した振動を当接部材によって吸収することが可能となり、ハウジングに伝達される振動を緩和することができる。

本発明の転がり軸受装置によれば、転動体が両分割片の突き合わせ面付近を通過することに伴う騒音や振動の発生を抑制することができ、併せて二つ割り外輪のクリープを防止することができる。

本発明の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。 同転がり軸受装置における両分割片の突き合わせ部を示す斜視図である。 同転がり軸受装置における両分割片の突き合わせ部を拡大して示す断面図である。 第１の比較例に係る転がり軸受装置の断面図である。 （ａ）は、第２の比較例における分割片の部分的な斜視図、（ｂ）は同分割片の部分的な正面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置１０の断面図である。この転がり軸受装置１０は、例えば、エンジンのクランクシャフトを支持するために使用されるものであり、ハウジング１１と、このハウジング１１に組み付けられた転がり軸受１２とからなる。転がり軸受１２は、二つ割り外輪１４と、二つ割り外輪１４の内周面に形成された外輪軌道１５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１６と、各ころ１６を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器１７とを有している。

二つ割り外輪１４は、二つ一組の半円弧状に形成された分割片１９ａ，１９ｂから構成されている。シャフト２２は、複数個のころ１６によって支持されることにより転がり軸受１２に内嵌されている。したがって、このシャフト２２は内輪部材としても機能している。

保持器１７は、二つ一組の半円弧状に形成された分割片２０ａ，２０ｂから構成されている。ただし、保持器１７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２２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１４において、一方（図１の上側）の分割片１９ａの円周方向両端面と、他方（図１の下側）の分割片１９ｂの円周方向両端面とは互いに突き合わされている。両分割片１９ａ，１９ｂの円周方向両端面付近、すなわち両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面付近（突き合わせ部）２４の外周面には、それぞれ両分割片１９ａ，１９ｂに跨った平坦面２５が形成されている。両分割片１９ａ，１９ｂの一方の突き合わせ部２４に形成された平坦面２５と、他方の突き合わせ部２４に形成された平坦面２５とは、互いに平行に形成されている。

図２は、転がり軸受装置１０における両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ部２４を示す斜視図である。一方の分割片１９ａの円周方向端部には、略三角形状（山形状）に突出する突起２６が形成され、他方の分割片１９ｂの円周方向端部には、略三角形状（Ｖ字状）の窪み２７が形成されている。そして、両分割片１９ａ，１９ｂの円周方向端部を突き合わせ、窪み２７に突起２６を嵌合することによって、両分割片１９ａ，１９ｂの相対的な軸方向の位置決めがなされている。すなわち、この突起２６と窪み２７とは、両分割片１９ａ，１９ｂの相対的な軸方向の位置決めをなす位置決め手段を構成する。この位置決め手段は、複数の突起２６と窪み２７との組み合わせ形状、例えば波形状とすることもできる。

図１に示すように、ハウジング１１は、アッパーブロック（第１分割体）２８と、ボルト（連結具）２９によってアッパーブロック２８と一体に結合されるロアブロック（第２分割体）３０とからなる分割構造とされている。また、ハウジング１１には、転がり軸受１２を嵌合するための支持孔３１が形成されている。

アッパーブロック２８には、支持孔３１の一部３２ａが形成され、ロアブロック３０には、支持孔３１の他の一部３２ｂが形成されている。具体的には、アッパーブロック２８に形成された支持孔３１の一部３２ａは、支持孔３１の全周の半分以上の円周長さを有しており、逆に、ロアブロック３０に形成された支持孔３１の他の一部３２ｂは、支持孔３１の全周の半分以下の円周長さを有している。このため、アッパーブロック２８とロアブロック３０との突き合わせ面２８ａ，３０ａの位置と、両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面の位置とは円周方向にずれた位置に配置される。

図３は、転がり軸受装置１０における両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ部２４を拡大して示す断面図である。図１及び図３に示すように、アッパーブロック２８に形成された支持孔３１の一部３２ａの円周方向の両端部には、両分割片１９ａ，１９ｂの平坦面２５に適合した形状、すなわち平坦な面からなる当接面３３が形成されている。そして、両分割片１９ａ，１９ｂに形成された平坦面２５は、アッパーブロック２８に形成された当接面３３に面接触した状態で支持孔３１内に嵌合されている。このように、分割片１９ａ，１９ｂの平坦面２５が当接面３３に面接触していることによって、ころ１６の転走に伴う二つ割り外輪１４のクリープ（支持孔３１内での二つ割り外輪１４の回転）を好適に防止することができ、二つ割り外輪１４とハウジング１１との嵌め合い面の摩耗を抑制することができる。

また、アッパーブロック２８は、ブロック本体（分割体本体）３４と、このブロック本体３４に取り付けられる一対の当接部材３５とからなる。当接部材３５は、直方体のブロック形状に形成され、六面のうちの一つの面が当接面３３とされている。ブロック本体３４には、当接部材３５を嵌め込むための凹部３６が形成されている。この凹部３６は、アッパーブロック２８におけるロアブロック３０に対する突き合わせ面と、支持孔３１の一部３２ａの内側とにおいて開放した略Ｌ字形状に形成されている。

このように、アッパーブロック２８をブロック本体３４と当接部材３５とから構成することによって、当接面３３を有する支持孔３１の一部３２ａをアッパーブロック２８に対して容易に形成することができる。すなわち、アッパーブロック２８がブロック本体３４と当接部材３５とに分割されていない場合には、当該アッパーブロック２８に対して、円弧形状の支持孔３１の一部３２ａと、この支持孔３１の一部３２ａよりも内側に張り出し平坦面２５とを形成する必要があり、特に、平坦面２５を残したまま支持孔３１の一部３２ａを形成する加工が非常に困難となるが、本実施形態の場合は、平坦面２５に影響されることなく支持孔３１の一部３２ａを形成することができるので、より加工が容易となっている。

当接部材３５は、ブロック本体３４と同じ素材、例えば、鋳鉄やアルミニウム合金から形成することができる。また、当接部材３５は、ブロック本体３４よりも軟質の材料、例えば硬質樹脂や、銅又はアルミニウム合金等の金属から形成することもできる。このように、ブロック本体３４よりも軟質の材料から当接部材３５を形成した場合、ころ１６が分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面付近を転走することに起因する振動を当接部材３５によって吸収することができ、ハウジング１１に伝達される振動を緩和することができる。すなわち、この場合、当接部材３５が振動を吸収するための緩衝材として機能する。

本実施形態の転がり軸受装置１０を組み立てるには、アッパーブロック２８とロアブロック３０を分解した状態で、ブロック本体３４の凹部３６に当接部材３５を挿入し、一方の分割片１９ａをアッパーブロック２８の支持孔３１の一部３２ａに嵌め込む。このとき、一方の分割片１９ａに形成された平坦面２５を当接面３３に沿わせることによって、当該当接面３３がガイドとして機能し、当該分割片１９ａを支持孔３１の一部３２ａに傾くことなく嵌め込むことができる。

次いで、他方の分割片１９ｂをアッパーブロック２８の支持孔３１の一部３２ａの内側に嵌め込む。このときも、他方の分割片１９ｂの平坦面２５を当接面３３に沿わせることによって、他方の分割片１９ｂを支持孔３１の一部３２ａに傾くことなく嵌め込むことができる。そして、当接面３３に対して両分割片１９ａ，１９ｂの平坦面２５を面接触させることによって、両分割片１９ａ，１９ｂの円周方向両端面を揃えて適切に突き合わせることができ、これによって両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面に段差が生じるのを防止することができる。そのため、当該段差をころ１６が通過することに起因する騒音や振動の発生を抑制することができる。
なお、アッパーブロック２８に形成された支持孔３１の一部３２ａに分割片１９ａ，１９ｂを組み込むにあたり、両分割片１９ａ，１９ｂの円周方向両端面を予め突き合わせた状態で、両分割片１９ａ，１９ｂを同時にアッパーブロック２８の支持孔３１の一部３２ａに嵌合してもよい。

次いで、他方の分割片１９ｂを第２分割体３０における支持孔３１の他の一部３２ｂに嵌め合わせながら当該第２分割体３０を第１分割体２８にボルト２９によって連結する。この際、当接部材３５は、第２分割体３０の突き合わせ面に当接することによって凹部３６からの離脱が防止される。

《その他の開示（比較例）》
以下、本発明の範囲からは逸脱するが、その構成や効果が本発明と重複する転がり軸受装置を比較例として説明する。
図４は、第１の比較例に係る転がり軸受装置１１０の断面図である。この転がり軸受装置１１０は、本発明の実施形態と同様に、ハウジング１１と転がり軸受１２とからなり、これらの主要な構成は、本発明の実施形態と同様である。
ただし、この第１の比較例では、ハウジング１１におけるアッパーブロック２８に形成された支持孔３１の一部３２ａが、当該支持孔３１の全周の半分の円周長さを有し、同様に、ロアブロック３０に形成された支持孔３１の他の一部３２ｂも、当該支持孔３１の全周の半分の円周長さを有している。したがって、第１分割体２８と第２分割体３０との突き合わせ面の周方向の位置と、二つ割り外輪１４における両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面の周方向の位置とが互いに一致している。そして、平坦面２５は、一方（下側）の分割片１９ｂの円周方向両端部の外周面のみに形成され、この平坦面２５に当接する当接面３３が、ロアブロック３０に形成された支持孔３１の一部３２ｂの円周方向両端部のみに形成されている点で、本発明の実施形態と異なっている。
そして、この第１の比較例の転がり軸受装置１１０では、二つ割り外輪１４のクリープを防止することは可能であるが、両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面の段差を防止することはできず、この点において、本発明の実施形態の方が有利となっている。

図５（ａ）は、第２の比較例における分割片１９ａ，１９ｂの部分的な斜視図であり、（ｂ）は同分割片１９ａ，１９ｂの部分的な正面図である。
この第２の比較例では、分割片１９ａ，１９ｂの円周方向端部には、両分割片１９ａ，１９ｂに跨る平坦面２５が形成されており、この点、本発明の実施形態と同じである。しかし、この第２の比較例では、この平坦面２５に、合成樹脂材３９からなるコーティングが施されており、この分割片１９ａ，１９ｂを嵌合させるハウジングの支持孔（図示略）には、平坦面２５に面接触する当接面は形成されない。したがって、この第２の比較例では、二つ割り外輪１４のクリープを防止することはできない。
しかし、この第２の比較例では、両分割片１９ａ，１９ｂの突き合わせ面に生じた段差をころ１６が通過することに伴って振動が発生したとしても、合成樹脂材３９からなるコーティングが緩衝材として機能して当該振動を吸収し、ハウジングに伝達される振動を緩和することができる。
なお、合成樹脂材３９からなるコーティングは、分割片１９ａ，１９ｂの円周面よりも径方向外側に張り出すように設けるのが好ましい。これによって、ハウジングの支持孔に嵌合したときに、当該支持孔の内周面によってコーティングを圧縮し、振動の緩衝機能をより高めることができる。また、分割片１９ａ，１９ｂには、平坦面２５に変えて窪みを形成し、この窪みに緩衝材として機能する合成樹脂材を嵌め込んでもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
本発明の転がり軸受装置は、例えば、エンジンのピストンに連結されるコンロッドの大端部からなるハウジングと、このハウジングに組み込まれるとともにクランクシャフトのクランクピンを内輪部材として回転自在に支持する転がり軸受とから構成してもよい。
また、カムシャフトなどの他のシャフトを支持するための転がり軸受装置にも本発明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。

１０：転がり軸受装置、１１：ハウジング、１２：転がり軸受、１４：二つ割り外輪、１５：外輪軌道、１６：ころ（転動体）、１９ａ：分割片、１９ｂ：分割片、２２：シャフト（内輪部材）、２４：突き合わせ部、２５：平坦面、２８：アッパーブロック（第１分割体）、２９：ボルト（連結具）、３０：ロアブロック（第２分割体）、３１：支持孔、３２ａ：支持孔３１の一部、３３：当接面、３４：ブロック本体（分割体本体）、３５：当接部材

Claims (4)

1. 二つ一組の半円弧状の分割片からなる二つ割り外輪と、この二つ割り外輪の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、前記二つ割り外輪を嵌合させる支持孔を有し、かつこの支持孔を含む範囲で分割可能なハウジングと、を備え、前記転動体の内周側に内輪部材が嵌合される転がり軸受装置であって、
   前記二つ割り外輪の両分割片の円周方向両端における突き合わせ部の外周面に、両分割片に跨がる互いに平行な一対の平坦面が形成され、前記ハウジングの支持孔には、前記一対の平坦面に面接触する一対の平坦な当接面が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記ハウジングは、前記支持孔の一部を有する第１分割体と、この第１分割体に連結具を介して連結され、前記支持孔の他の一部を有する第２分割体とからなり、
   前記第１分割体に形成された前記支持孔の一部は、当該支持孔全体の半分以上の円周長さを有するとともに、その円周方向の両端部に前記当接面を有している請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記第１分割体は、前記支持孔の一部の円周方向の両端部に設けられ、前記当接面を有する当接部材と、この当接部材を挿入する凹部を有する分割体本体とからなる請求項２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記当接部材は、分割体本体よりも軟質な材料から形成されている請求項３に記載の転がり軸受装置。

Images