JP2019049316A - 軸受部構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部材の保持性能を良好に確保でき、更に、シンプルな構造で且つ生産性を向上できること。【解決手段】ドライブシャフト１２を回転自在に支持するベアリング１３と、クランクケース１１に設けられてベアリングを保持するベアリング保持部１４と、を有し、ベアリング保持部１４におけるベアリング１３を臨む内周面αに溝部２１が形成され、樹脂製の熱膨張補正バンド１５が、溝部２１内に埋め込まれた状態でベアリング保持部１４と一体に構成されたものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、ケース部材の軸受部材保持部に軸受部材を保持する軸受部構造、及びこの軸受部構造の製造方法に関する。

特許文献１には、軸受外輪の外径面に周方向溝を形成し、この周方向溝に合成樹脂製の熱膨張補正バンドを嵌め合せた軸受が開示され、この軸受が、クランクケースの軸受台に組み込まれている。

特開平６−１０９０２５号公報

特許文献１に記載の軸受では、エンジンの運転時に軸受台と軸受外輪との間に線膨張係数の差によって隙間が生じても、熱膨張補正バンドの熱膨張により上記隙間が埋められることで軸受が良好に保持されて、軸受台と軸受外輪との嵌め合い面のフレッティングが防止される。

ところが、この特許文献１に記載の軸受は、軸受外輪を含む軸受と、クランクケースの軸受台はもちろん、熱膨張補正バンドについても個別に製造する必要があり、しかも、それぞれに高い寸法精度及び組付精度が要求される。このため、複雑な構造であり、生産性が高いとは言い難い。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、軸受部材の保持性能を良好に確保でき、更に、シンプルな構造で且つ生産性を向上できる軸受部構造及びその製造方法を提供することにある。

本発明に係る軸受部構造は、軸を回転自在に支持する軸受部材と、ケース部材に設けられて前記軸受部材を保持する軸受部材保持部と、を有し、前記軸受部材保持部における前記軸受部材を臨む内周面に溝部が形成され、樹脂製の熱膨張補正部材が、前記溝部内に埋め込まれた状態で前記軸受部材保持部と一体に構成されたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る軸受部構造の製造方法は、軸を回転自在に支持する軸受部材と、ケース部材に設けられて前記軸受部材を保持する軸受部材保持部と、を有する軸受部構造であって、前記軸受部材保持部における前記軸受部材を臨む内周面に溝部を形成し、この溝部内に樹脂を注入して、樹脂製の熱膨張補正部材を、前記溝部内に埋め込んだ状態で前記軸受部材保持部と一体に構成し、前記軸受部材保持部の前記内周面及び前記熱膨張補正部材を同時に加工して、前記軸受部材に接する前記軸受部材保持面を形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、軸受部構造は、ケース部材の軸受部材保持部と軸受部材との間に介在された熱膨張補正部材が熱膨張することで、軸受部材保持部と軸受部材との線膨張係数の差による両部材間の隙間を埋めて補正するので、軸受部材の保持性能を良好に確保できる。この結果、軸受部材保持部と軸受部材間にフレッティングの発生を防止できる。

また、軸受部構造は、熱膨張補正部材がケース部材の軸受部材保持部と一体に構成されたので、部品点数の少ないシンプルな構造になり、更に、熱膨張補正部材を別部品として製造するための設備や工数が不要になるので、生産性を向上させることができる。

本発明に係る軸受部構造の第１実施形態が適用されたクランクケース及びベアリングを示す部分断面図。 図１のロアケースの一部を示す部分斜視図。 図１のアッパケースの一部を示す部分斜視図。 本発明に係る軸受部構造の第２実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分側面図。 本発明に係る軸受部構造の第３実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分平面図。 本発明に係る軸受部構造の第４実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分平面図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る軸受部構造の第１実施形態が適用されたクランクケース及びベアリングを示す部分断面図である。この図１に示す軸受部構造１０は、エンジンにおけるケース部材としてのクランクケース１１内に設けられた減速機構の各種シャフト（本実施形態ではドライブシャフト１２）や、図示しないクランクシャフトを支持するものであり、軸受部材としてのベアリング１３、軸受部材保持部としてのベアリング保持部１４、及び熱膨張補正部材としての熱膨張補正バンド１５を有して構成される。

クランクケース１１は、図１〜図３に示すように、ベアリング１３の中心軸Ｏを境に、例えば上下に分割可能なアッパケース１１Ａとロアケース１１Ｂとが結合されて構成される。アッパケース１１Ａとロアケース１１Ｂは、それぞれ、成形型（例えば金型）を用いて鋳造により成形される。アッパケース１１Ａには半円筒形状のアッパ保持部エレメント１４Ａが、また、ロアケース１１Ｂには半円筒形状のロア保持部エレメント１４Ｂがそれぞれ形成される。アッパケース１１Ａとロアケース１１Ｂとが結合されてクランクケース１１が構成されるとき、アッパ保持部エレメント１４Ａとロア保持部エレメント１４Ｂとにより、ベアリング１３を保持する円筒形状のベアリング保持部１４が構成される。

ベアリング１３は、内輪１７と外輪１８との間に、転動体１９が配設されて構成される。外輪１８の外周面が、クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の軸受部材保持面としてのベアリング保持面２０に嵌め合されることで、ベアリング１３がベアリング保持部１４に保持される。また、ベアリング１３における内輪１７の内周面にドライブシャフト１２が嵌め込まれることで、ベアリング１３がドライブシャフト１２を回転自在に支持する。

上述のベアリング保持部１４のベアリング保持面２０は、ベアリング保持部１４におけるベアリング１３を臨む内周面αが切削加工されることで形成されたものである。この切削加工前の内周面αに溝部２１が、内周面αに沿って円周形状に形成される。この溝部２１は、ベアリング保持部１４の内周面αに溝加工されることで形成されてもよいが、本実施形態では、アッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂをそれぞれ鋳造成形する際に用いられるそれぞれの成形型により形成される。

そして、ベアリング保持部１４の内周面αの溝部２１内に合成樹脂が注入されて、合成樹脂製の熱膨張補正バンド１５が、溝部２１内に埋め込まれた状態でベアリング保持部１４と一体に構成される。その後、ベアリング保持部１４の内周面αと熱膨張補正バンド１５とに同時に上述の切削加工が施されることで、ベアリング１３の外輪１８に接触する均一な同一面形状のベアリング保持面２０が形成される。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。
（１）エンジンの運転によりクランクケース１１及びベアリング１３の温度が上昇すると、クランクケース１１が主にアルミ合金製であり、ベアリング１３が主に軸受鋼製であることから、これらのクランクケース１１とベアリング１３のそれぞれの線膨張係数の差によって、クランクケース１１のベアリング保持部１４とベアリング１３の外輪１８との間に隙間が生じ、ベアリング１３の外輪１８が振動して、ベアリング保持部１４のベアリング保持面２０とベアリング１３の外輪１８の外周面にフレッティングが発生する場合がある。

このような場合、本実施形態の軸受部構造１０では、クランクケース１１のベアリング保持部１４におけるベアリング保持面２０の一部を形成する熱膨張補正バンド１５は、ベアリング保持部１４とベアリング１３の外輪１８との間に介在するので、エンジンの運転時に温度上昇して熱膨張することで、ベアリング保持部１４と外輪１８との間に生じた隙間を埋めて補正する。このため、軸受部構造１０によるベアリング１３の保持性が良好に確保されて、ベアリング１３の外輪１８の振動を抑制でき、ベアリング保持部１４のベアリング保持面２０とベアリング１３の外輪１８の外周面との間に生ずるフレッティングを防止できる。

（２）軸受部構造１０は、熱膨張補正バンド１５がクランクケース１１のベアリング保持部１４と一体に構成されたので、部品点数が少ないシンプルな構造になり、更に、熱膨張補正バンドを別部品として製造するための設備（例えば成形型など）や工数が不要になり、樹脂注入用ノズルなどの簡易な設備でよいので、軸受部構造１０の生産性を向上させることができる。

（３）熱膨張補正バンド１５がクランクケース１４のベアリング保持部１４と一体に構成されたので、ベアリング保持部１４と熱膨張補正バンド１５との間の寸法のばらつきが無くなる。しかも、ベアリング保持部１４の内周面αの溝部２１に埋め込まれた状態でベアリング保持部１４と一体に構成された熱膨張補正バンド１５は、ベアリング保持部１４の内周面αと同時に加工されてこの内周面αと共に均一な同一面形状のベアリング保持面２０を形成する。これらの結果、軸受部構造１０は、熱膨張補正バンド１５によって、ベアリング保持部１４とベアリング１３との線膨張係数の差により生ずる隙間の補正を安定して実施できる。

（４）熱膨張補正バンド１５がクランクケース１１のベアリング保持部１４と一体に構成されたので、ベアリング保持部１４と熱膨張補正バンド１５との間の寸法のばらつきが無くなる。しかも、ベアリング保持部１４の内周面αの溝部２１に埋め込まれた状態でベアリング保持部１４と一体に構成された熱膨張補正バンド１５は、ベアリング保持部１４の内周面αと同時に加工されてこの内周面αと共に均一な同一面形状のベアリング保持面２０を形成するので、この加工前の内径寸法の精度が不要になる。これらの結果、熱膨張補正バンド１５の寸法精度及び組付精度の管理が不要になるので、軸受部構造１０は精度管理が容易になって生産性を向上させることができる。

（５）クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の溝部２１は、クランクケース１１のアッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂをそれぞれ鋳造成形する際の成形型により、アッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂの鋳造時に形成される。このため、アッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂの成形後に溝部２１を加工する加工工程が不要になり、しかも、溝部２１の深浅を上記成形型により自在に形成できるので、この点からも軸受部構造１０の生産性を向上させることができる。

［Ｂ］第２実施形態（図４）
図４は、本発明に係る軸受部構造の第２実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分側面図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態の軸受部構造２５が第１実施形態と異なる点は、クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の内周面αに形成される溝部２６が、その底面２６Ａに、この底面２６Ａから更に窪んだ谷部２７を備えた点である。

この谷部２７は、溝部２６の底面２６Ａに沿って略等間隔に複数設けられる。これらの谷部２７のそれぞれは、クランクケース１１のアッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂの分割方向Ｘに窪む形状に形成されて、アッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂの鋳造成形用の成形型により形成が可能になる。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。

（６）クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の内周面αに設けられた溝部２６が、その底面２６Ａから更に窪んだ谷部２７を備えたことから、この溝部２６及び谷部２７に合成樹脂が注入されることでベアリング保持部１４と一体に構成される、熱膨張補正部材としての熱膨張補正バンド２８は、ベアリング保持部１４への接着が強固になる。このため、熱膨張補正バンド２８が溝部２６及び谷部２７から剥離し難くなるので、ベアリング保持部１４の内周面αを熱膨張補正バンド２８と同時に加工してベアリング保持面２０を形成する際に、その加工を容易化できる。

［Ｃ］第３実施形態（図５）
図５は、本発明に係る軸受部構造の第３実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分平面図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第３実施形態の軸受部構造３０が第１実施形態と異なる点は、クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の内周面αに設けられる溝部３１が、ベアリング１３の中心軸Ｏ（図１参照）の方向に複数本（例えば２本）並んで形成され、これらの溝部３１を相互に繋ぐ連結溝部３２が複数本形成された点である。従って、溝部３１及び連結溝部３２は、梯子形状に形成されることになる。そして、これらの溝部３１及び連結溝部３２も、アッパケース１１Ａ、ロアケース１１Ｂのそれぞれの鋳造用成形型により成形されることが好ましい。

以上のように構成されたことから、本第３実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。

（７）クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の内周面αに設けられた溝部３１が、ベアリング１３の中心軸Ｏの方向に複数本並んで形成され、これらの溝部３１が連結溝部３２により相互に連結されたことから、この溝部３１及び連結溝部３２に合成樹脂が注入されることでベアリング保持部１４と一体に構成される、熱膨張補正部材としての熱膨張補正バンド３３は、ベアリング保持部１４への接着が強固になる。このため、熱膨張補正バンド３３が溝部３１及び連結溝部３２から剥離し難くなるので、ベアリング保持部１４の内周面αを熱膨張補正バンド３３と同時に加工してベアリング保持面２０を形成する際に、その加工を容易化できる。

［Ｄ］第４実施形態（図６）
図６は、本発明に係る軸受部構造の第４実施形態が適用されたロアケースの一部を示す部分平面図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第４実施形態の軸受部構造４０が第１実施形態と異なる点は、クランクケース１１におけるベアリング保持部１４の溝部２１内に埋め込まれた状態でベアリング保持部１４と一体に設けられた、熱膨張補正部材としての熱膨張補正バンド４１が、その幅方向（ベアリング１３の中心軸Ｏの方向）中央位置に逃し溝部４２を備えた点である。

この逃し溝部４２は、ベアリング保持部１４の内周面αを熱膨張補正バンド４１と同時に加工してベアリング保持面２０を形成した後に、熱膨張補正バンド４１の表面に形成される。そして、この逃し溝部４２は、熱膨張補正バンド４１の全周に亘って、または熱膨張補正バンド４１の周方向に適宜の間隔で形成される。

以上のように構成されたことから、本第４実施形態においても、第１実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）を奏する。

（８）クランクケース１１の温度上昇時に熱膨張補正バンド４１は、ベアリング保持部１４のベアリング保持面２０とベアリング１３の外輪１８の外周面との間に生ずる隙間を埋める以上に過度に熱膨張する場合がある。このような場合においても、クランクケース１１のベアリング保持部１４の溝部２１内に埋め込まれた熱膨張補正バンド４１の表面に逃し溝部４２が設けられたことで、熱膨張補正バンド４１における上述の過度の熱膨張による変形を逃し溝部４２に逃すことができる。このため、熱膨張補正バンド４１の熱膨張時の破損を確実に防止できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本実施形態では、本発明の軸受部構造がエンジンに適用されるものを述べたが、工作機械等の各種機械に適用されてもよい。

１０…軸受部構造、１１…クランクケース（ケース部材）、１２…ドライブシャフト（軸）、１３…ベアリング（軸受部材）、１４…ベアリング保持部（軸受部材保持部）、１５…熱膨張補正バンド（熱膨張補正部材）、１８…外輪、２０…ベアリング保持面（軸受部材保持面）、２１…溝部、２５…軸受部構造、２６…溝部、２６Ａ…溝部の底面、２７…谷部、２８…熱膨張補正バンド（熱膨張補正部材）、３０…軸受部構造、３１…溝部、３２…連結溝部、３３…熱膨張補正バンド（熱膨張補正部材）、４０…軸受部構造、４１…熱膨張補正バンド（熱膨張補正部材）、４２…逃し溝部、Ｏ…ベアリングの中心軸、α…ベアリング保持部の内周面。

Claims (7)

1. 軸を回転自在に支持する軸受部材と、ケース部材に設けられて前記軸受部材を保持する軸受部材保持部と、を有し、
   前記軸受部材保持部における前記軸受部材を臨む内周面に溝部が形成され、
   樹脂製の熱膨張補正部材が、前記溝部内に埋め込まれた状態で前記軸受部材保持部と一体に構成されたことを特徴とする軸受部構造。
2. 前記溝部は、軸受部材保持部の内周面に沿って円周形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の軸受部構造。
3. 前記溝部は、その底面から更に窪んだ谷部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の軸受部構造。
4. 前記溝部は、軸受部材の軸方向に複数並んで形成され、これらの溝部を相互に繋ぐ連結溝部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の軸受部構造。
5. 前記熱膨張補正部材は、その幅方向中央位置に逃し溝部を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軸受部構造。
6. 軸を回転自在に支持する軸受部材と、ケース部材に設けられて前記軸受部材を保持する軸受部材保持部と、を有する軸受部構造であって、
   前記軸受部材保持部における前記軸受部材を臨む内周面に溝部を形成し、
   この溝部内に樹脂を注入して、樹脂製の熱膨張補正部材を、前記溝部内に埋め込んだ状態で前記軸受部材保持部と一体に構成し、
   前記軸受部材保持部の前記内周面及び前記熱膨張補正部材を同時に加工して、前記軸受部材に接する前記軸受部材保持面を形成することを特徴とする軸受部構造の製造方法。
7. 前記ケース部材を鋳造により成形し、このケース部材の軸受部材保持部の溝部を、前記ケース部材の鋳造用の型により形成することを特徴とする請求項６に記載の軸受部構造の製造方法。

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