JP5560918B2 - 分割型転がり軸受の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、エンジンのクランクシャフトや、コンロッド大端部を回転自在に支持するために用いられる分割型転がり軸受の製造方法に関する。

自動車等のエンジンのクランクシャフトは、クランクを構成するクランクアームやクランクピンが一体成形されている。このため、クランクアーム間に形成されるクランクジャーナルに配置されて、エンジンブロックに対してクランクシャフトを支持する軸受は、周方向に分割された分割型軸受が使用されている。

上記分割型軸受としては、従来から滑り軸受が使用されており、この滑り軸受は、動圧を利用しているため、油圧の掛からないエンジン停止時においては、回転トルクが比較的大きい傾向があり、特にエンジン始動時の起動トルクを増大させる一因となっている。
その一方、近年、二酸化炭素排出量の削減や、燃費の低減化等を目的として、ハイブリッドカーや、アイドリングストップ機能を備えた自動車等が増加しつつある。このような、ハイブリッドカーや、アイドリングストップ機能を備えた自動車は、車両が信号等で一時的に停止したときに、エンジンも一時的に停止させる。このため、エンジンの始動と停止とを繰り返すことから、当該エンジン始動時の起動トルクの低減化が要求されている。
そこで、エンジンの起動トルクを低減させるために、分割型の転がり軸受が使用されることがある（例えば、特許文献１参照）。

この分割型転がり軸受は、エンジンブロック側のハウジングに固定されるとともに二分割された一組の分割外輪部材からなる外輪と、この外輪の内周面に転動自在に配設された複数の転動体とを備えており、クランクシャフトのクランクジャーナルを内輪部材とすることで、エンジンブロックに対してクランクシャフトを回転自在に支持する。

特開２００７−１５４９２８号公報

ところで、前記分割型転がり軸受の外輪を構成する一組の分割外輪部材は、素材となる円筒部材を円周方向に二分割することで形成される。
図５は、一組の分割外輪部材を形成する際の従来の態様、及びその一組の分割外輪部材を外輪として使用した場合の態様を示した図である。

一組の分割外輪部材を形成するには、まず、図５（ａ）に示すように、素材である円筒部材１００を例えばカッタ１０１によって径方向に沿って切断し、円周方向に二分割することで、一組の分割外輪部材１０２を得る。円筒部材１００を切断すると、分割外輪部材１０２には、同図に示すように、カッタの厚み等による切断しろ１０３が生じる。

従って、このようにして得られた一組の分割外輪部材１０２を組み合わせると、その断面形状は、図５（ｂ）に示すようにほぼレモン型となる。また、このとき、一組の分割外輪部材１０２それぞれの合わせ面１０２ａは、カッタ１０１による切断面であるため互いに並行であり、図に示すようにほぼ密接する。
一組の分割外輪１０２は、互いに組み合わせた状態で外輪１０４とされてシリンダブロック側に設けられた円筒孔状のハウジング１０５に圧入される。このとき、一組の分割外輪１０２は、図５（ｃ）に示すようにレモン型とされたときの長軸側が押圧縮径され円筒形状に変形する。このため、互いに組み合わされている合わせ面１０２ａ同士は、同図に示すように内周側が離間し、転動体が転動する転動面となる外輪内周面に段差が生じる。
上記段差が生じると、転動体が前記段差を通過することによって騒音や振動が発生したり、転動体の損傷原因となり、軸受寿命を低下させるおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、騒音や振動を防止しつつ軸受寿命の低下を抑制することができる分割型転がり軸受を容易かつ高精度に製造することができる製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、円筒部材を円周方向に二分割して形成された一組の分割外輪部材を組み合わせてなり、ハウジングの内周面に圧入配置される外輪と、前記外輪の内周面に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた分割型転がり軸受の製造方法であって、前記円筒部材の円周方向において、前記円筒部材の円筒軸の軸線上で互いに交差する一対の平面によって挟まれる領域を、径方向両側で切除することで、当該円筒部材を円周方向に二分割して前記一組の分割外輪部材を得る工程を含むことを特徴としている。

上記のように構成された分割型転がり軸受の製造方法によれば、円筒部材の円筒軸の軸線上において互いに交差する一対の平面によって挟まれる領域を、径方向両側で切除することで、一組の外輪部材を得る工程を含んでいるので、これにより得られる一組の分割外輪部材は、それぞれを互いに組み合わせたときのそれぞれの合わせ面が、円筒部材の円筒軸の軸線を含む平面に沿って形成される。このため、上述のように、前記一組の分割外輪部材が、外輪としてハウジングの内周面に圧入されて縮径する方向への力が作用したときにも、前記隙間が径方向に閉じることで、互いの内周側の端縁での接触が維持でき、内周面に大きな隙間が生じるのを防止することができる。この結果、転動体の通過によって生じる騒音や振動を防止しつつ、転動体の損傷を防止でき、軸受寿命が低下するのを抑制することができる。
このように本発明の製造方法によれば、騒音や振動を防止しつつ軸受寿命が低下するのを抑制することができる分割型転がり軸受を容易かつ高精度に製造することができる。

本発明の分割型転がり軸受の製造方法によれば、騒音や振動を防止しつつ軸受寿命が低下するのを抑制することができる分割型転がり軸受を容易かつ高精度に製造することができる。

本発明の分割型転がり軸受の製造方法によって得られる分割型転がり軸受をクランクジャーナル用軸受として適用したクランクシャフト支持部の断面図である。 本発明の分割型転がり軸受の製造方法の一実施形態を示す図であって、外輪を構成する一組の分割外輪部材を形成する際の態様を示した断面図である。 一組の分割外輪部材を組み合わせて外輪としたときの断面図であり、（ａ）は、自由状態における外輪の断面図、（ｂ）は、ハウジングに圧入された状態の外輪の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る、一組の分割外輪部材を形成する際の態様を示した断面図である。 一組の分割外輪部材を形成する際の従来の態様、及びその一組の分割外輪部材を外輪として使用した場合の態様を示した図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の分割型転がり軸受の製造方法によって得られる分割型転がり軸受をクランクジャーナル用軸受として適用したクランクシャフト支持部の断面図である。
図１中、クランクシャフト支持部１は、図示しないシリンダブロック側に設けられたアッパブロック２と、アッパブロック２に固定されることでハウジング３を構成するベアリングキャップ４とを備えている。
ベアリングキャップ４は、固定ボルト６によってアッパブロック２に固定されている。アッパブロック２及びベアリングキャップ４によって構成されているハウジング３は、円筒孔状に形成されている。ハウジング３の内周面側には、分割型転がり軸受１０が圧入されている。

分割型転がり軸受１０は、ハウジング３とクランクシャフト５との間に介在配置されており、シリンダブロックに対してクランクシャフト５を回転自在に支持する。
分割型転がり軸受１０は、ハウジング３の内周面に密接して配置されている外輪１１と、外輪１１の内周面１１ａに転動自在に配設された複数の転動体であるころ１２と、各ころ１２を円周方向ほぼ等間隔に配置するように保持する保持器１３とを備えている。複数のころ１２は、クランクシャフト５のクランクジャーナル５ａに接しており、当該クランクジャーナル５ａの外周面を転動する。つまり、この分割型転がり軸受１０は、クランクジャーナル５ａを内輪側の部材としている。

外輪１１は、円周方向に二分割された一組の分割外輪部材１４を組み合わせることで構成されており、保持器１３も、同じく円周方向に二分割された一組の分割保持器部材１５を組み合わせることで構成されており、分割型転がり軸受１０は、クランクジャーナル５ａに取り付けるために、円周方向に二分割可能とされている。

上記外輪１１は、外輪１１としての所定の外径よりもわずかに大きい外径の円筒部材を円周方向に二分割して形成されている。
図２は、本発明の分割型転がり軸受の製造方法の一実施形態を示す図であって、上記外輪１１を構成する一組の分割外輪部材１４を形成する際の態様を示した断面図である。一組の分割外輪部材１４は、円筒部材Ｂにおける径方向に対向する二カ所を円周方向に切除して二分割することで形成される。
なお、円筒部材Ｂは、熱処理や内外周面の仕上げ加工が完了した状態のものが用いられ、二分割して一組の分割外輪部材１４とすれば、外輪１１として使用可能である。

円筒部材Ｂを二分割するために円周方向に二カ所切除される切除領域２２，２３は、円筒部材Ｂの円筒軸の軸線ｂ１で互いに交差する一対の第一平面２０、及び第二平面２１によって挟まれている。
従って、円筒部材Ｂにおいて切除領域２２を切除するには、まず、円筒部材Ｂを固定し、円筒部材Ｂに対して、例えば、矢印Ｐの方向から、円筒部材Ｂの軸線ｂ１を含む第一平面２０に沿って分断する。
このとき、円筒部材Ｂを分断するために用いられる高速カッタ（図示せず）が備える薄肉円盤状の回転砥石Ｃ１を第一平面２０に対して切除領域２２側にオフセットさせた上で、回転砥石Ｃ１の一方側の側面Ｃ２を第一平面２０に一致させる。そして、回転砥石Ｃ１を第一平面２０に沿って送り入れることで、円筒部材Ｂにおける円周方向の一部を円筒軸方向全域に亘って分断する。

次に、矢印Ｑの方向から、同様に、回転砥石Ｃ１を、円筒部材Ｂの軸線ｂ１を含む第二平面２１に対して切除領域２２側にオフセットさせた上で、回転砥石Ｃ１の他方側の側面Ｃ３を第二平面２１に一致させ、第二平面２１に沿って円筒部材Ｂにおける円周方向の一部を円筒軸方向全域に亘って分断する。これによって、円筒部材Ｂの円周方向において、第一及び第二平面２０，２１によって挟まれる切除領域２２を切除することができる。

さらに、切除領域２２の径方向に対向する位置にある切除領域２３を切除するために、上記同様に第一及び第二平面２０，２１に沿って、矢印Ｒ及び矢印Ｓの方向それぞれから円筒部材Ｂの一部を分断する。
上記のようにして、円筒部材Ｂの円周方向における両切除領域２２，２３を切除することで、円筒部材Ｂは、円周方向に二分割され、一組の分割外輪部材１４を得ることができる。

上記一組の分割外輪部材１４は、それぞれの切断端面を合わせ面として、互いに突き合わせることによって外輪１１とされる。
図３は、一組の分割外輪部材１４を組み合わせて外輪１１としたときの断面図であり、（ａ）は、自由状態における外輪１１の断面図、（ｂ）は、ハウジング３に圧入された状態の外輪１１の断面図である。
図３（ａ）に示すように、自由状態における外輪１１は、円筒部材Ｂを径方向両側で二カ所切除されているため、一組の分割外輪部材１４それぞれを互いに突き合わせると、その断面形状は、ほぼレモン型となる。

また、このとき、一組の分割外輪部材１４の各合わせ面１４ａは、回転砥石Ｃ１の側面を第一又は第二平面２０，２１に一致させて切除されることで、第一又は第二平面２０，２１に沿った面として形成されているので、互いに突き合わされた合わせ面１４ａ同士は、互いに内周側の端縁１４ａ１で接触し、外周側に向かって拡開する断面楔型の隙間Ｓを形成する。

自由状態において、断面形状がほぼレモン型である外輪１１を円筒孔状のハウジング３に圧入すると、当該外輪１１は、図３（ｂ）に示すように、長軸方向がハウジング３によって押圧、縮径されて、レモン型であった断面形状がハウジング３に沿う円筒形状に変形する。

ここで、外輪１１を構成する一組の分割外輪部材１４それぞれの合わせ面１４ａは、上記隙間Ｓを形成するように内周側の端縁１４ａ１で互いに接触しているので、自由状態における外輪１１が長軸方向に押圧、縮径された場合、隙間Ｓが周方向に閉じることで、互いの端縁１４ａ１での接触が維持される。従って、外輪１１の内周面１１ａに大きな隙間が生じるのを防止することができる。この結果、外輪１１の内周面１１ａを複数のころ１２が通過することによって生じる騒音や振動を防止しつつ、ころ１２の損傷を防止でき、当該分割型転がり軸受１０の軸受寿命が低下するのを抑制することができる。

上記構成の分割型転がり軸受の製造方法によれば、騒音や振動を防止しつつ軸受寿命が低下するのを抑制することができる分割型転がり軸受を容易かつ高精度に製造することができる。
上述の分割型転がり軸受の製造方法に係る実施形態において、両切除領域２２，２３（図２）の円弧長さは、円筒部材Ｂの内周面の周長から、一組の分割外輪部材１４を外輪１１としてハウジング３に圧入したときの内周面１１ａの周長を差し引いた値と一致する程度の円弧長さとなるように設定される。一組の分割外輪部材１４の内周長を、圧入状態の外輪１１の内周長とほぼ一致させることができるからである。具体的には、上記切除領域２２，２３の内周側における円弧長さは、一般的な自動車エンジンのクランクシャフトに用いられるもので、１〜２ｍｍ程度に設定される。

図４は、本発明である分割型転がり軸受の製造方法の他の実施形態に係る、一組の分割外輪部材１４を形成する際の態様を示した断面図である。
上述の実施形態では、円筒部材Ｂを二分割にするための切除領域２２，２３を設けるために、薄肉円盤状の回転砥石Ｃ１を用い、円筒部材Ｂに対して円周方向に四カ所分断したが、例えば、図４に示すように、断面ほぼ楔型とされた回転砥石Ｃ１０を用いて円筒部材Ｂの径方向両側を軸方向に分断することで、切除領域２２，２３を切除しても良い。

回転砥石Ｃ１０は、その両側面Ｃ１１が、第一及び第二平面２０，２１と一致する角度に形成され、かつ、第一及び第二平面２０，２１と一致する位置まで回転砥石Ｃ１０を円筒部材Ｂに対して送り入れたときに、円筒部材Ｂが分断可能な形状に形成されている。
この実施形態の場合、円筒部材Ｂに対して円周方向に二カ所分断すれば、一組の分割外輪部材１１ａを得ることができ、工程を簡略化することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、円筒部材Ｂの切除領域を切除するために、円盤状の砥石等を用いたが、例えば、ワイヤカットや、レーザ切断等によって上記同様に円筒部材Ｂを分断し切除領域を切除することもできる。
また、上記実施形態では、本発明をクランクジャーナル用の軸受に適用した場合を例示したが、例えば、コンロッドの大端部の軸受にも適用することができる。

３ ハウジング １０ 分割型転がり軸受 １１ 外輪
１２ ころ（転動体） １４ 分割外輪部材 １４ａ 合わせ面
２０ 第一平面 ２１ 第二平面 Ｂ 円筒部材
ｂ１ 軸線

Claims (1)

1. 円筒部材を円周方向に二分割して形成された一組の分割外輪部材を組み合わせてなり、ハウジングの内周面に圧入配置される外輪と、
   前記外輪の内周面に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた分割型転がり軸受の製造方法であって、
   前記円筒部材の円周方向において、前記円筒部材の円筒軸の軸線上で互いに交差する一対の平面によって挟まれる領域を、径方向両側で切除することで、当該円筒部材を円周方向に二分割して前記一組の分割外輪部材を得る工程を含むことを特徴とする分割型転がり軸受の製造方法。

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