JP4930350B2 - 軸受構造 - Google Patents

Description

本発明は軸受構造に関する。さらに詳しくは、分割型の転がり軸受と、この転がり軸受を支持するハウジングとからなる軸受構造に関する。

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、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側面を転動し得るように配設される複数個のころと、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、クランクシャフトが内輪部材として転がり軸受に内嵌される。

前記二つ割り外輪は、例えば軸受鋼で円筒形の外輪を製造した後に、当該円筒形の外輪を二つ割りすることで得ることができる。円筒形の外輪を二つ割りする方法としては、円筒形の外輪の一部に割りを誘引するノッチを形成し、プレスで外力を加えて割る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、かかる割り方法では、ノッチから発生する亀裂が軸方向に沿って真っ直ぐに伸びることがほとんどであり、このため、得られる二つ割り外輪を用いた二つ割りころ軸受を使用箇所に組み込んだ場合、二つ一組の二つ割り外輪が軸方向にずれ易いという問題がある。二つ割り外輪にずれが生じると、このずれが生じている外輪の合わせ面付近をころが転走するときに騒音や振動が発生する惧れがある。

そこで、かかる外輪の軸方向のずれを抑制するために、少なくとも円周方向一端が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部及びこの傾斜部と反対側に傾く傾斜部とを含む凹凸形状を有する二つ割り外輪が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２記載の二つ割り外輪は、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５などの金属材からなるフープ材をパンチ工具にて切断することによりブランク材を得、このブランク材を円柱形の受け金具にあてがい、適宜の曲げ工具を用いて、略半円形に湾曲させることで作製される。図８は、このようにして作製された二つ割り外輪４０の一例を示している。かかる二つ割り外輪４０を用いると、合わせ面において前記凹凸形状が噛み合うことから、二つ一組の二つ割り外輪が軸方向にずれるのを防止することができる。また、合わせ面において径方向のずれが生じ、対向する二つ割り外輪の円周方向端部間に径方向の段差が発生した場合でも、ころが傾斜部４１の縁４１ａに斜めに当たって除々に段差に乗り上げることから、衝突エネルギーを緩和して、騒音や振動を抑制することができる、とされている。

特開平７−３１７７７８号公報 特開２００５−３３７３５２号公報

しかしながら、転走するころは最初に凸部の頂点４２に衝突するが、この頂点４２ところの周面との接触面積は、ころの周面と傾斜部４１の縁４１ａとの接触面積に比べて小さいので、衝突時における衝撃が大きい。このため、軸方向に平行な段差を乗り上げる場合よりは騒音や振動が緩和されるものの、更なる改善が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ころが二つ割り外輪の合わせ面を通過する際に発生する騒音及び振動を大幅に抑制することができる軸受構造を提供することを目的としている。

本発明の軸受構造は、断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個のころと、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からなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
を備えており、前記二つ割り外輪の円周方向端部が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部及びこの傾斜部と反対方向に傾く傾斜部とを含む凹凸形状を呈している軸受構造であって、
前記ころは、クラウニングが施された略樽型形状を呈しており、
前記二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、当該二つ割り外輪の内周面を転走するころの転走面よりも軸方向外側に位置するように前記クラウニング量が設定されており、且つ
前記凸部の頂点に対向するころ周面の、前記二つ割り外輪の内周面からの距離が、当該頂点における両二つ割り外輪の径方向のずれ量よりも大きくなるように、前記クラウニング量が設定されていることを特徴としている。

本発明の軸受構造では、二つ割り外輪の円周方向端部の形状を、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部及びこの傾斜部と反対方向に傾く傾斜部とを含む凹凸形状としている。また、転動体としてのころにクラウニングを施して、その外形を略樽型形状としており、そのクラウニングの程度（クラウニング量）を、二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、二つ割り外輪の内周面を転走するころの転走面よりも軸方向外側に位置するように設定している。すなわち、二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、ころの転走面よりも軸方向外側にくるように、当該ころにクラウニングを施しているので、二つ割り外輪の合わせ面に径方向の段差が生じたとしても、凹凸形状における凸部の頂点へのころの衝突を回避するか、又は和らげることができる。これにより、ころの周面と凹凸形状における凸部の頂点との衝突に起因する騒音や振動の発生を防止又は緩和することができる。

また、前記凸部の頂点に対向するころ周面の、前記二つ割り外輪の内周面からの距離が、当該頂点における両二つ割り外輪の径方向のずれ量よりも大きくなるように、前記クラウニング量が設定されている。この構成によれば、前記凸部の頂点上をころが通過する際に、ころの周面が当該頂点に接触しないので、ころの周面と凹凸形状における凸部の頂点との衝突に起因する騒音や振動の発生を確実に防止することができる。

前記二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、前記ころの両端面よりも軸方向外側に位置するのが好ましい。この場合、二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、ころの転走面よりもさらに外側に位置することになるので、ころが凹凸形状における凸部の頂点に衝突するのを確実に回避させることができる。

本発明の軸受構造によれば、ころが二つ割り外輪の合わせ面を通過する際に発生する騒音及び振動を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軸受構造１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１０は、その大端部１１がクランクシャフト１２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１１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１３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１４をボルト１５で締結固定することにより断面略円形の支持孔１６を形成する構造である。この本体部１３とキャップ部１４とで形成される断面略円形の支持孔１６内に、二つ割り転がり軸受２が組み込まれる。

この転がり軸受２は、支持孔１６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂの各内側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４と、各ころ４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５ａ、５ｂとを備えており、クランクシャフト１２が転がり軸受２の内輪部材を構成している。

前記二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂの一方の二つ割り外輪３ａは、図２に示されるように、略半円形状であり、その円周方向の一方の端部（図２において手前側の端部）が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部７ａ１、この傾斜部７ａ１と反対方向に傾く傾斜部７ｂ１、及びこの傾斜部７ｂ１と反対方向に傾く傾斜部７ｃ１とを含む凹凸形状を呈している。両端の傾斜部７ａ１と傾斜部７ｃ１は同じ長さであり、中央の傾斜部７ｂ１は、これらよりも長く設定されている。円周方向の他方の端部（図２において奥側の端部）も同様に、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部７ａ２、この傾斜部７ａ２と反対方向に傾く傾斜部７ｂ２、及びこの傾斜部７ｂ２と反対方向に傾く傾斜部７ｃ２とを含む凹凸形状を呈している。一方の端部の傾斜部と、他方の端部の傾斜部は、互いに逆方向に傾斜するように構成されている。したがって、このような二つ割り外輪を２個組み合わせることにより、二つ一組の二つ割り外輪を構成することができる。円周方向端部に凹凸形状を有する二つ割り外輪を組み合わせて用いると、合わせ面Ｃ（図３〜６参照）において前記凹凸形状が噛み合うことから、二つ一組の二つ割り外輪が軸方向にずれるのを防止することができる。なお、図２において、６は、二つ割り外輪３ａの内周面において両側縁に形成されたつば部であり、このつば部６間にころ４を収容した保持器５ａが配設される。

本発明の特徴は、前記二つ割り外輪３ａ、３ｂの内周面を転走するころ４にクラウニングが施されて当該ころ４が略樽型形状を呈しており、且つ、二つ割り外輪３ａ、３ｂの凹凸形状における凸部の頂点８が、当該二つ割り外輪３ａ、３ｂの内周面を転走するころ４の転走面よりも軸方向外側に位置するように前記クラウニング量が設定されていることである。

図３は、二つ割り外輪３ａ（３ｂ）の合わせ面Ｃ付近を通過する、本発明におけるころ４の平面説明図である。ころ４は、クラウニングが施されており、軸方向中央付近の一定幅ｔの部分は同一径であるが、この部分ｔよりも端縁に向かうにつれて除々に小径にされている。そして、二つ割り外輪３ａ（３ｂ）の円周方向端部の凹凸形状における凸部の頂点８が、ころ４の転走面（前記一定幅ｔの周面）よりも軸方向外側に位置するようにクラウニング量が設定されている。

また、図４に示されるように、前記凸部の頂点８に対向するころ周面（図３においてｒで示される部分）の、前記二つ割り外輪３ａ（３ｂ）の内周面からの距離ｄが、当該頂点８における両二つ割り外輪の径方向のずれ量ｈよりも大きくなるように、前記クラウニング量が設定されている。このようにクラウニング量を設定すれば、前記凸部の頂点８上をころ４が通過する際に、ころ４の周面ｒが当該頂点８に接触しないので、ころ４の周面ｒと凹凸形状における凸部の頂点８との衝突に起因する騒音や振動の発生を確実に防止することができる。

図５は、本発明の他の実施の形態に係る軸受構造における二つ割り外輪の平面説明図である。この実施の形態では、二つ割り外輪３３ａ、３３ｂの凹凸形状における凸部の頂点３８が、ころ４の両端面４ａ、４ｂよりも軸方向外側に位置している。この場合、凸部の頂点３８が、ころ４の転走面（図５においてｔで示される幅の周面）よりもさらに外側に位置することになるので、ころ４が凹凸形状における凸部の頂点３８に衝突するのを確実に回避させることができる。これにより、ころ４の周面と凹凸形状における凸部の頂点３８との衝突に起因する騒音や振動の発生を確実に防止することができる。

なお、前述した実施の形態では、二つ割り外輪の円周方向端部の凹凸形状として、略Ｎ字形状ないしは稲妻形状を採用しているが、本発明は、かかる形状に限定されるものではなく、組み合わせた二つ割り外輪の軸方向のずれを防ぐことができる限り、他の形状であってもよい。例えば、図６の（ａ）に示されるように、二つ割り外輪４３ａ、４３ｂの一方の端縁付近に三角形状の凸部を有し、他の端縁付近に三角形状の凹部を有するものや、図６の（ｂ）に示されるように、二つ割り外輪５３ａ、５３ｂの一方の端縁付近にだけ頂点を有する三角形状であってもよい。
また、前述した実施の形態では、二つ割り外輪の内周面の両側縁につば部が形成されているが、かかるつば部を有しない二つ割り外輪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、クランクシャフト固定部２０の一部を構成するハウジングであるアッパーブロック２１とこのアッパーブロック２１と一体に結合されるハウジングであるロアブロック２２により形成される支持孔内に配置される、クランクシャフト支持用の軸受として用いることもできる。なお、図７において、２３はアッパーブロック２１とロアブロック２２を一体に固定する固定ボルトであり、２４はクランクシャフトの支持軸である。
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。

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大端部の断面説明図である。 本発明における二つ割り外輪の一例の斜視説明図である。 二つ割り外輪の合わせ面付近を通過する、本発明におけるころの平面説明図である。 図２に示されるころの側面説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る軸受構造における二つ割り外輪の平面説明図である。 二つ割り外輪の円周方向端部の凹凸形状の他の例の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるエンジンのクランクシャフト固定部の断面説明図である。 従来の二つ割り外輪の斜視説明図である。

符号の説明

１ 軸受構造
２ 転がり軸受
３ａ 外輪
３ｂ 外輪
４ ころ
５ａ 保持器
５ｂ 保持器
６ つば部
８ 頂点
１０ コンロッド
１１ 大端部
１２ クランクシャフト
１３ 本体部（第１ハウジング部）
１４ キャップ部（第２ハウジング部）
１５ ボルト
１６ 支持孔
Ｃ 合わせ面
Ｓ 段差

Claims (2)

1. 断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
   このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個のころと、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からなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
   を備えており、前記二つ割り外輪の円周方向端部が、軸方向に沿う線に対し傾く傾斜部及びこの傾斜部と反対方向に傾く傾斜部とを含む凹凸形状を呈している軸受構造であって、
   前記ころは、クラウニングが施された略樽型形状を呈しており、
   前記二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、当該二つ割り外輪の内周面を転走するころの転走面よりも軸方向外側に位置するように前記クラウニング量が設定されており、且つ
   前記凸部の頂点に対向するころ周面の、前記二つ割り外輪の内周面からの距離が、当該頂点における両二つ割り外輪の径方向のずれ量よりも大きくなるように、前記クラウニング量が設定されていることを特徴とする軸受構造。
2. 前記二つ割り外輪の凹凸形状における凸部の頂点が、前記ころの両端面よりも軸方向外側に位置する請求項１に記載の軸受構造。

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