JP5938271B2

JP5938271B2 - ころ軸受、およびシャフト支持構造

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Publication number: JP5938271B2
Application number: JP2012115520A
Authority: JP
Inventors: 昭彦片山; 阿部　克史; 克史阿部
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2016-06-22
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Also published as: EP2853758A1; US9512881B2; CN104364539B; US20150131935A1; KR20150006437A; JP2013241995A; WO2013175922A1; EP2853758A4; EP2853758B1; KR102016776B1; CN104364539A

Description

この発明は、ころ軸受、およびシャフト支持構造に関するものである。

昨今において、エンジンのクランクシャフトを支持する部分やコネクティングロッド（コンロッド）の大端部には、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量が得られる針状ころ軸受、いわゆるニードル軸受が用いられる。針状ころ軸受は、複数の針状ころと、複数の針状ころを保持する保持器と、針状ころを転動させる転動面を有する外輪とから構成されている。また、針状ころを予め保持器に保持させた保持器付きころと、外輪というタイプで構成される場合もある。このような針状ころ軸受は、転動体を備えない滑り軸受と比較して、耐荷重性は低いものの、低フリクション化、低トルク化を図りやすい。また、潤滑用の油の量の低減を図りやすいため、自動車のエンジン等、自動車部品において、多用されている。

針状ころ軸受の支持の対象となるクランクシャフトは、軸方向の途中部分にカウンターウェイト等が備えられるため、軸受部材の軸方向からの組み込みが非常に困難である。したがって、外輪および保持器を周方向に分割したものを準備し、シャフトの径方向、具体的には、シャフトの外径側からそれぞれ組み込んで、針状ころ軸受が取り付けられる。

自動車の部品に用いられるころ軸受を開示した技術が、特開２００２−１９５２７０号公報（特許文献１）や登録実用新案第２５８４２２５号（特許文献２）、特開２００７−２９１４号公報（特許文献３）、特開２００９−１９７０１号公報（特許文献４）、特開２００９−１９７０８号公報（特許文献５）に開示されている。

特開２００２−１９５２７０号公報登録実用新案第２５８４２２５号特開２００７−２９１４号公報特開２００９−１９７０１号公報特開２００９−１９７０８号公報

特許文献１および特許文献２によると、針状ころを保持する保持器について、外径案内方式を採用することにしている。すなわち、保持器を外輪の内径面と接触させて、保持器の案内を図り、径方向の位置を安定させようとするものである。

しかし、このような方式を採用すると、以下の点で好ましくない。すなわち、保持器は、軸受稼働中の回転により、公転運動を行うと共に、軸受の負荷領域、非負荷領域とは関係なく、常に遠心力を受ける。そうすると、既に外径案内で外輪の内径面と接触させている保持器について、この遠心力により、保持器の外径面は、外輪の内径面に強く押し当てられることになる。この場合、外輪も分割されているため、この外輪の分割領域を通過する際に、保持器との接触で、振動や騒音が生じたりするおそれがある。特に、外輪の分割部分における内径面の段差が大きい場合、この傾向は顕著となる。

ここで、特許文献３、特許文献４、および特許文献５によると、分割された外輪の分割部分に面取りやＲ形状を設けることとしている。そして、この部分にころが接触した際の振動や騒音の低減を図ろうとしている。しかし、この段差部分に保持器が接触した場合、上記した振動や騒音の問題が生じるおそれがある。また、このような保持器の段差部分との接触による保持器の摩耗により摩耗粉が発生し、この摩耗粉が噛み込んでフレーキングを発生させる要因ともなる。このような状況下においては、昨今のさらなる高速回転の要求に応じて、長寿命化を図ることができない。また、分割された外輪を組み合わせたときの外輪の真円度が低ければ、上記した段差部分に保持器が引っ掛かることになり、保持器の円滑な回転が阻害されるおそれもある。

この発明の目的は、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現したころ軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現したシャフト支持構造を提供することである。

この発明に係るころ軸受は、複数のころと、複数のポケットを有し該ポケットに複数のころを保持する保持器と、ころが転動する転動面を有し、周方向に分割された外輪とを備える。保持器は、ポケットを構成する周方向の壁面のうち内径側に位置する部分からポケット側に向かって突出して延びる内径側ころ止め部、ポケットを構成する周方向の壁面のうち、外径側に位置する部分からポケット側に向かって突出して延びる外径側ころ止め部、および周方向に分割可能な分割部を含む。ここで、保持器は、分割部により複数の保持器部材に分離可能であり、周方向に配置される複数の保持器部材間にはすき間が介在する。また、内径側ころ止め部のポケット側への突出量が、外径側ころ止め部のポケット側への突出量よりも多い。そして複数の保持器部材のうちころ軸受の回転軸線よりも上方側に位置する保持器部材は内径案内となり、複数の保持器部材のうちころ軸受の回転軸線よりも下方側に位置する保持器部材はころ案内となる。

このような構成のころ軸受によると、保持器は、周方向に分割可能な分割部を含むため、シャフトを支持する場合において外径側からシャフトに組み込むことができ、取り付けが容易になる。また、保持器はころ案内または内径案内であるため、軸受稼働時において、保持器と外輪とが接触することはない。そうすると、保持器が遠心力によって外輪の内径面に強く押し当てられることもなく、保持器と分割された外輪の分割部分との接触における振動や騒音、保持器の摩耗をなくすことができる。

また、フレーキングの要因となる摩耗粉が発生することはなく、外輪の真円度や分割部分の段差の程度に関わりなく、保持器が円滑に回転することができる。その結果、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

また、分割部には、互いに係合可能な係合部が設けられているよう構成してもよい。

また、合部を構成する一方端部には、周方向に突出する凸部が設けられており、係合部を構成する他方側の端部には、凸部を受け入れるように周方向に凹む凹部が設けられているよう構成してもよい。

また、凸部は、軸方向に延びる突出部を含み、凹部は、凸部および突出部を受け入れるように軸方向に凹む受け入れ凹部を含むよう構成してもよい。

また、分割部の端部の外径面は、内径側に凹んだ形状であるよう構成してもよい。

また、保持器は、樹脂製であるよう構成してもよい。

また、外輪は、プレス製であるよう構成してもよい。

この発明の他の局面においては、シャフト支持構造は、上記したころ軸受と、クランクシャフト、カムシャフト、およびバランスシャフトのうちの少なくともいずれか一つのシャフトとを含む。シャフトは、ころ軸受によって回転可能に支持される。

このようなシャフト支持構造は、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

このような構成のころ軸受によると、保持器は、周方向に分割可能な分割部を含むため、シャフトを支持する場合において外径側からシャフトに組み込むことができ、取り付けが容易になる。また、保持器はころ案内または内径案内であるため、軸受稼働時において、保持器と外輪とが接触することはない。そうすると、保持器が遠心力によって外輪の内径面に強く押し当てられることもなく、保持器と分割された外輪の分割部分との接触における振動や騒音、保持器の摩耗をなくすことができる。また、フレーキングの要因となる摩耗粉が発生することはなく、外輪の真円度や分割部分の段差の程度に関わりなく、保持器が円滑に回転することができる。その結果、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

また、このようなシャフト支持構造は、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

この発明の一実施形態に係るころ軸受を含み、シャフトとしてのクランク軸を支持するクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図である。図１に示すクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図であり、クランクシャフト支持構造の一部を分解した状態を示す。図１および図２に示すクランクシャフト支持構造に備えられ、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受を示す断面図である。図３中のＩＶ−ＩＶに示す針状ころ軸受の軸受稼働中における図３中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。図３に示す針状ころ軸受の軸受稼働中における図３中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。図３中のＶＩ−ＶＩに示す針状ころ軸受の軸受稼働中における図３中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。図３に示す針状ころ軸受の軸受稼働中における図３中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。クランクシャフト支持構造に備えられ、この発明の他の実施形態に係る針状ころ軸受を示す断面図である。針状ころ軸受の軸受稼働中における図８中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。針状ころ軸受の軸受稼働中における図８中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。針状ころ軸受の軸受稼働中における図８中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。針状ころ軸受の軸受稼働中における図８中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の概略斜視図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の概略斜視図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えらえる保持器の一部を示す断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えらえる保持器の一部を示す断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係るころ軸受を含み、シャフトとしてのクランク軸を支持するクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図である。図１７に示すクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図であり、クランクシャフト支持構造の一部を分解した状態を示す。図１７に示すクランクシャフト支持構造に備えられ、この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器を示す断面図である。図１９に示す保持器のクランクシャフトへの取り付け状態を示す断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の概略斜視図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の概略斜視図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の一部を示す概略図である。この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器の一部を示す概略図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、この発明の一実施形態に係るころ軸受を含み、シャフトとしてのクランク軸を支持するクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図である。なお、図１および図２は、クランクシャフトに垂直な面で切断した断面である。また、理解の容易の観点から、図２については、図１に示す状態に対して、クランクシャフト支持構造の一部を分解した状態を示している。なお、図１および図２において、紙面上下方向を上下方向とし、図１中の矢印Ａ_１で示す方向が下方向となる。また、理解の容易の観点から、後述する針状ころ等、部材の一部のハッチングの図示を省略している。

図１〜図２を参照して、クランクシャフト支持構造１１は、図１に示す紙面表裏方向に延びる形状のクランクシャフト１２と、クランクシャフト１２を回転自在に支持する針状ころ軸受２１と、針状ころ軸受２１を取り付けるエンジンブロック１３およびキャップ１４とを含む。クランクシャフト１２は、図１における紙面表裏方向に延びる回転軸線１５を中心として回転する。エンジンブロック１３は、下方側に配置され、キャップ１４は、上方側に配置される。エンジンブロック１３およびキャップ１４には、それぞれ針状ころ軸受２１を嵌め込む形状に凹む断面半円弧状の凹部１６、１７が設けられている。キャップ１４を針状ころ軸受２１の上方側に被せてエンジンブロック１３の上方側に載せ、針状ころ軸受２１を挟み込むようにして、エンジンブロック１３とキャップ１４とをボルト（図示せず）によって上下方向に締結することにより、針状ころ軸受２１はクランクシャフト支持構造１１に取り付けられる。なお、針状ころ軸受２１のうち、外輪は回転せずに固定され、保持器および保持器に保持される針状ころは回転する。

次に、クランクシャフト支持構造１１に備えられる針状ころ軸受２１の構成について説明する。図３は、図１および図２に示すクランクシャフト支持構造１１に備えられ、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受を示す断面図である。図３は、針状ころ軸受２１によって支持されるクランクシャフトの回転軸線１５を含み、回転軸線１５に平行な平面で切断した場合の断面図である。

図１〜図３を参照して、針状ころ軸受２１は、環状の外輪２２と、転動体である複数の針状ころ２３と、複数の針状ころ２３を保持する保持器２４とを備える。複数の針状ころ２３は、外輪２２、具体的には、外輪２２を構成する分割外輪部材２６ａ、２６ｂのそれぞれの内径面２７ａ、２７ｂを軌道面として転動する。すなわち、外輪２２は、針状ころ２３が転動する転動面を有する。また、複数の針状ころ２３は、クランクシャフト１２の外径面１８を軌道面として転動する。複数の針状ころ２３は、針状ころ２３をそれぞれ収容するように保持器２４に設けられたポケット２５に収容され、保持される。

外輪２２は、上記したように、２つの分割外輪部材２６ａ、２６ｂから構成される。各分割外輪部材２６ａ、２６ｂは、環状の外輪２２を、周方向の二箇所、具体的には、クランクシャフト１２の回転軸線１５でもある針状ころ軸受２１の回転軸線１５を含み、回転軸線１５と平行な平面で切断した形状である。すなわち、外輪２２は、１つの環状の外輪部材を、１８０°対向する位置に設けられる２つの分割部２８ａ、２８ｂにおいて切断して、２つの分割外輪部材２６ａ、２６ｂとした構成である。換言すると、外輪２２は、２つの分割外輪部材２６ａ、２６ｂに分割可能であり、それぞれの分割外輪部材２６ａ、２６ｂを周方向に配置して一つの環状の外輪２２を構成する。なお、それぞれの分割外輪部材２６ａ、２６ｂについては、一方側の分割外輪部材２６ａの周方向の端部２９ａと端部２９ａに対向する他方側の分割外輪部材２６ｂの端部２９ｂ同士を突き合わせて当接し、一方側の分割外輪部材２６ａの周方向の端部３０ａと端部３０ａに対向する他方側の分割外輪部材２６ｂの端部３０ｂ同士を突き合わせて当接して形成される構成である。なお、端部２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂは、ほぼ平らである。

外輪２２については、プレス製である。すなわち、プレス加工により製造される。この場合、各分割外輪部材２６ａ、２６ｂがそれぞれ、プレス製である。このように構成することにより、外輪２２を、より安価に製造することができる。また、プレス加工可能な板材から外輪部材を形成した場合、薄型の外輪とすることができ、省スペース化による周辺構造の設計自由度を向上させることができる。

針状ころ２３を保持する保持器２４についても同様に、２つの分割保持器部材３１ａ、３１ｂから構成される。各分割保持器部材３１ａ、３１ｂは、環状の保持器２４を、周方向の二箇所、具体的には、針状ころ軸受２１の回転軸線１５を含み、回転軸線１５と平行な平面で切断した形状である。具体的には、円環状の部材を、ほぼ１８０°の部分で切断した形状に相当する。すなわち、保持器２４は、１つの環状の保持器部材を、１８０°対向する位置に設けられる２つの分割部３２ａ、３２ｂにおいて切断し、２つの分割保持器部材３１ａ、３１ｂに分割した構成である。換言すると、保持器２４は、２つの分割保持器部材３１ａ、３１ｂに分割可能であり、それぞれの分割保持器部材３１ａ、３１ｂを周方向に配置して一つの環状の保持器２４を構成する。周方向に配置されるそれぞれの分割保持器部材３１ａ、３１ｂ間には、すき間を有する。すなわち、それぞれの分割保持器部材３１ａ、３１ｂについては、１８０°に若干満たない半円弧状部材から構成されている。そして、一方側の分割保持器部材３１ａの周方向の端部３３ａと端部３３ａに対向する他方側の分割保持器部材３１ｂの端部３３ｂ同士を突き合わせて、一方側の分割保持器部材３１ａの周方向の端部３４ａと端部３４ａに対向する他方側の分割保持器部材３１ｂの端部３４ｂ同士を突き合わせて構成されるが、端部３３ａと端部３４ａ、端部３３ｂと端部３４ｂ間にはそれぞれすき間が形成される。分割保持器部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ連結されておらず、軸受稼働中において、それぞれフリーな状態で動く。分割保持器部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ、軸受稼働中において、回転軸線１５を中心に公転運動を行う。

このように構成することにより、具体的には、外輪２２および針状ころ２３を保持する保持器２４について、周方向に分離可能な構成として、針状ころ軸受２１の各構成部材をクランクシャフト１２の外径側から組み込むことができる。そうすると、クランクシャフト１２の軸方向に位置するカウンターウェイト（図示せず）等との干渉を防止して組み込むことができる。

なお、保持器２４の材質については、樹脂製である。すなわち、各分割保持器部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ、樹脂製である。こうすることにより、保持器２４自体の軽量化を図ることができる。また、射出成型等も可能となり、量産性等の生産性の向上も図ることができ、低コスト化を実現することもできる。また、ポケットの形状や、ポケットに設けられるころ止めなどの設計自由度も確保できる。

ここで、保持器２４の詳細な構成について説明する。図４、図５、図６、および図７はそれぞれ、針状ころ軸受２１の軸受稼働中における図３中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。図４および図６は、図３中のＩＶ−ＩＶおよびＶＩ−ＶＩに示す針状ころ軸受２１の上部側の一部の領域を、図３中の矢印Ａ_２で示す回転軸線１５の一方方向から見た断面図であり、図１中の二点鎖線で示すＡ_３の領域に相当する。図５および図７は、図３に示す針状ころ軸受２１の下部側の一部の領域を、図３中の矢印Ａ_２で示す回転軸線１５の一方方向から見た断面図であり、図１中の三点鎖線で示すＡ_４の領域に相当する。また、図４および図５は、分割保持器部材のうちの周方向に連なる部分を含む部分で切断した場合であり、図６および図７は、分割保持器部材のうちの周方向に連なる部分を避けた部分で切断した場合である。

図１〜図７を参照して、分割保持器部材３１ａ、３１ｂには、ポケット２５内に収容した針状ころ２３の抜け落ちを防止する内径側ころ止め部および外径側ころ止め部が設けられている。ここで、上方側に位置する分割保持器部材３１ａを用いて説明する。特に図６を参照して、それぞれ対向する位置に設けられる内径側ころ止め部３６ａ、３７ａは、ポケット２５を構成する周方向の壁面３８ａ、３９ａのうち、内径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように設けられている。それぞれ対向する位置に設けられる外径側ころ止め部４０ａ、４１ａは、ポケット２５を構成する周方向の壁面３８ａ、３９ａのうち、外径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように設けられている。この場合、内径側ころ止め部３６ａ、３７ａのポケット２５側への突出量が、外径側ころ止め部４０ａ、４１ａのポケット２５側への突出量よりも多く突出するように構成されている。この内径側ころ止め部３６ａ、３７ａおよび外径側ころ止め部４０ａ、４１ａにより、針状ころ２３は、ポケット２５内において、径方向に多少動くことができる。換言すれば、相対的に針状ころ２３に対して、分割保持器部材３１ａが、径方向に動くことができる。この場合の径方向は、図６に示す断面において、紙面上下方向となる。なお、内径側ころ止め部３６ａ、３７ａが設けられている軸方向の位置と、外径側ころ止め部４０ａ、４１ａが設けられている軸方向の位置とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、同様に、下方側に位置する分割保持器部材３１ｂについても、ポケット２５を構成する周方向の壁面３８ｂ、３９ｂのうち、内径側に位置する部分および外径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように、内径側ころ止め部３６ｂ、３７ｂおよび外径側ころ止め部４０ｂ、４１ｂが設けられている。

ここで、保持器２４は、内径案内またはころ案内となるよう構成されている。この場合、保持器２４は、２つの分割保持器部材３１ａ、３１ｂで構成されており、それぞれが拘束されておらず、フリーな状態で動くため、それぞれの軸受内における位置によって、内径案内となったり、ころ案内となったりする。この場合、内径側ころ止め部３６ａ、３７ａのポケット２５側への突出量の調整等により、ころ案内の構成等とする。

これについて、説明する。それぞれの分割保持器部材３１ａ、３１ｂは、上記したように回転軸線１５を中心に公転運動を行う。ここで、分割保持器部材３１ａが上方側に位置した場合について考えると、分割保持器部材３１ａ自身の自重により、内径側、すなわち、図４および図６における紙面下方向に動く力が働く。そして、分割保持器部材３１ａの内径面３５ａと、クランクシャフト１２の外径面１８とが当接することになる。この場合、分割保持器部材３１ａは、内径案内となり、分割保持器部材３１ａの内径面３５ａが、案内部となる。

一方、分割保持器部材３１ｂが下方側に位置した場合、分割保持器部材３１ｂ自身の自重および遠心力により、外径側、すなわち、図５および図７における紙面下方向に動くような力が働く。この場合、内径側ころ止め部３６ｂ、３７ｂによって、外径側に動く分割保持器部材３１ｂの移動、具体的には、下方向の移動が規制され、内径側ころ止め部３６ｂ、３７ｂと針状ころ２３とが当接することとなる。この場合、分割保持器部材３１ｂは、ころ案内となり、分割保持器部材３１ｂの内径側ころ止め部３６ｂ、３７ｂが、案内部となる。すなわち、分割保持器部材３１ｂの内径面３５ｂとクランクシャフト１２の外径面１８との間には、すき間を有することになる。このようにして、保持器２４を構成する各分割保持器部材３１ａ、３１ｂは、公転運動において、上方側に位置した場合は内径案内となり、下方側に位置した場合には、ころ案内となる。なお、側方側に位置した場合においては、遠心力や自重との兼ね合いで、ころ案内となるかまたは内径案内となるが、いずれにしても、周方向のいずれの箇所においても、分割保持器部材３１ａ、３１ｂは外輪２２を構成する分割外輪部材２６ａ、２６ｂのそれぞれの内径面２７ａ、２７ｂと当接することはない。

このような構成の針状ころ軸受２１によると、保持器２４は、周方向に分割可能な分割部３２ａ、３２ｂを含むため、クランクシャフト１２を支持する場合において外径側からクランクシャフト１２に組み込むことができ、取り付けが容易になる。また、保持器２４はころ案内または内径案内であるため、軸受稼働時において、保持器２４と外輪２２とが接触することはない。そうすると、保持器２４が遠心力によって外輪２２の内径面２７ａ、２７ｂに強く押し当てられることもなく、保持器２４と分割された外輪２２の分割部２８ａ、２８ｂとの接触における振動や騒音、保持器２４の摩耗をなくすことができる。また、フレーキングの要因となる摩耗粉が発生することはなく、外輪２２の真円度や分割部２８ａ、２８ｂの段差の程度に関わりなく、保持器２４が円滑に回転することができる。その結果、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

なお、上記の実施の形態においては、針状ころ軸受の保持器の分割保持器部材について、上方側に位置したときに内径案内となり、下方側に位置したときにころ案内とするよう構成することにしたが、これに限らず、上方側および下方側の双方において、ころ案内となるよう構成してもよい。

図８は、この場合における針状ころ軸受４２を示す断面図である。図８は、図３に示す断面に相当する。図９、図１０、図１１、および図１２はそれぞれ、針状ころ軸受４２の軸受稼働中における図８中の針状ころ軸受の一部を示す拡大断面図である。図９および図１１は、図８に示す針状ころ軸受４２の上部側の一部の領域を、図８中の矢印Ａ_２で示す回転軸線１５の一方方向から見た断面図であり、図１中の二点鎖線で示すＡ_３の領域に相当する。図１０および図１２は、図８に示す針状ころ軸受４２の下部側の一部の領域を、図８中の矢印Ａ_２で示す回転軸線１５の一方方向から見た断面図であり、図１中の三点鎖線で示すＡ_４の領域に相当する。また、図９および図１０は、分割保持器部材のうちの周方向に連なる部分を含む部分で切断した場合であり、図１１および図１２は、分割保持器部材のうちの周方向に連なる部分を避けた部分で切断した場合である。なお、図９に示す断面は、図４に示す断面に相当し、図１０に示す断面は、図５に示す断面に相当し、図１１に示す断面は、図６に示す断面に相当し、図１２に示す断面は、図７に示す断面に相当する。なお、図８〜図１２中において、図３等に示す部材と同じ部材については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

図８〜図１２を参照して、針状ころ軸受４２は、環状の外輪と、転動体である複数の針状ころ２３と、複数の針状ころ２３を保持する保持器とを備える。外輪は、上記した図３等に示す針状ころ軸受２１と同様に、２つの分割外輪部材４３ａ、４３ｂから構成される。また、針状ころ２３を保持する保持器についても、上記した図３等に示す針状ころ軸受２１と同様に、２つの分割保持器部材４４ａ、４４ｂから構成される。

分割保持器部材４４ａ、４４ｂには、ポケット２５内に収容した針状ころ２３の抜け落ちを防止する内径側ころ止め部および外径側ころ止め部が設けられている。ここで、上方側に位置する分割保持器部材４４ａを用いて説明する。特に図１１を参照して、それぞれ対向する位置に設けられる内径側ころ止め部４５ａ、４６ａは、ポケット２５を構成する周方向の壁面４７ａ、４８ａのうち、内径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように設けられている。それぞれ対向する位置に設けられる外径側ころ止め部４９ａ、５０ａは、ポケット２５を構成する周方向の壁面４７ａ、４８ａのうち、外径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように設けられている。この場合、内径側ころ止め部４５ａ、４６ａのポケット２５側への突出量が、外径側ころ止め部４９ａ、５０ａのポケット２５側への突出量と同じ程度突出するように構成されている。この内径側ころ止め部４５ａ、４６ａおよび外径側ころ止め部４９ａ、５０ａにより、針状ころ２３は、ポケット２５内において、径方向に多少動くことができる。換言すれば、相対的に針状ころ２３に対して、分割保持器部材４４ａが、径方向に動くことができる。この場合の径方向は、図１１に示す断面において、紙面上下方向となる。

また、同様に、下方側に位置する分割保持器部材４４ｂについても、ポケット２５を構成する周方向の壁面４７ｂ、４８ｂのうち、内径側に位置する部分および外径側に位置する部分からポケット２５側に向かって突出して延びるように、内径側ころ止め部４５ｂ、４６ｂおよび外径側ころ止め部４９ｂ、５０ｂが設けられている。

ここで、保持器は、内径案内またはころ案内となるよう構成されている。この場合、保持器は、２つの分割保持器部材４４ａ、４４ｂで構成されており、それぞれの分割保持器部材４４ａ、４４ｂがころ案内となる。

これについて、説明する。それぞれの分割保持器部材４４ａ、４４ｂは、上記したように回転軸線１５を中心に公転運動を行う。ここで、分割保持器部材４４ａが上方側に位置した場合について考えると、分割保持器部材４４ａ自身の自重により、内径側、すなわち、図９および図１１における紙面下方向に動く力が働く。この場合、外径側ころ止め部４９ａ、５０ａによって、内径側に動く分割保持器部材４４ａの移動、具体的には、下方向の移動が規制され、外径側ころ止め部４９ａ、５０ａと針状ころ２３とが当接することとなる。この場合、この場合、分割保持器部材４４ａは、ころ案内となり、分割保持器部材４４ａの外径側ころ止め部４９ａ、５０ａが、案内部となる。

一方、分割保持器部材４４ｂが下方側に位置した場合、分割保持器部材４４ｂ自身の自重および遠心力により、外径側、すなわち、図１０および図１２における紙面下方向に動くような力が働く。この場合、内径側ころ止め部４５ｂ、４６ｂによって、外径側に動く分割保持器部材４４ｂの移動、具体的には、下方向の移動が規制され、内径側ころ止め部４５ｂ、４６ｂと針状ころ２３とが当接することとなる。この場合も、分割保持器部材４４ｂは、ころ案内となり、分割保持器部材４４ｂの内径側ころ止め部４５ｂ、４６ｂが、案内部となる。このようにして、保持器を構成する各分割保持器部材４４ａ、４４ｂは、公転運動において、いずれの箇所、側方側に位置した場合においても、ころ案内となる。すなわち、この場合も、周方向のいずれの箇所において、分割保持器部材４４ａ、４４ｂは、外輪を構成する分割外輪部材４３ａ、４３ｂのそれぞれの内径面５１ａ、５１ｂと当接することはない。また、この場合、分割保持器部材４４ａ、４４ｂの内径面５２ａ、５２ｂとクランクシャフト１２の外径面１８とが接触することもない。

このような構成の針状ころ軸受４２によっても、保持器がころ案内であるため、軸受稼働時において、保持器と外輪とが接触することはない。そうすると、保持器が遠心力によって外輪の内径面に強く押し当てられることもなくなり、保持器と分割された外輪の分割部との接触における振動や騒音、保持器の摩耗をなくすことができる。また、フレーキングの要因となる摩耗粉が発生することはなく、外輪の真円度や分割部の段差の程度に関わりなく、保持器が円滑に回転することができる。その結果、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

なお、上記の実施の形態においては、保持器を構成する２つの分割保持器部材において、それぞれの周方向の端部は、平らであって、それぞれの部材の間にすき間を有する構成としたが、これに限らず、保持器を周方向に分割する分割部において、互いに係合可能な係合部を設ける構成としてもよい。

図１３および図１４は、この場合におけるころ軸受の保持器を示す概略斜視図である。
図１３は、後述する係合部を係合させた状態を示し、図１４は、係合部を係合させず、いわゆる分割保持器部材同士を離隔させた状態を示す。また、図１３および図１４において、理解の容易の観点から、ころ止め部等の図示を省略している。

図１３および図１４を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係る針状ころ軸受に備えられる保持器５３は、２つの分割保持器部材５４ａ、５４ｂから構成される。保持器５３は、環状の部材を、１８０°対向する位置に設けられる２つの分割部５５ａ、５５ｂによって、２つの分割保持器部材５４ａ、５４ｂに分割した形状である。

ここで、分割部５５ａ、５５ｂには、２つの分割保持器部材５４ａ、５４ｂを係合する係合部が設けられている。具体的には、一方側の分割保持器部材５４ａのうち、他方側の分割保持器部材５４ｂに対向する周方向の一方側の端部には、周方向に突出する凸部５６ａが設けられている。凸部５６ａは、分割保持器部材５４ａのうち、軸方向の中央部に設けられている。一方、他方側の分割保持器部材５４ｂのうち、一方側の分割保持器部材５４ａに対向する周方向の一方側の端部には、周方向に突出する凸部５６ａを受け入れるように周方向に凹む凹部５６ｂが設けられている。凹部５６ｂについても、分割保持器部材５４ｂのうち、軸方向の中央部に設けられている。一方、他方側の分割保持器部材５４ｂには、凹部５６ｂとの相対的な位置関係において、周方向に突出する一対の凸部５７ｂ、５８ｂが設けられている。一方、一方側の分割保持器部材５４ａには、上記した一対の凸部５７ａ、５７ｂのそれぞれに対応するように、凸部５６ａとの相対的な位置関係において、周方向に凹み、一対の凸部５７ｂ、５８ｂを受け入れる形状の一対の凹部５７ａ、５８ａが設けられている。

この凸部５６ａ、５７ｂ、５８ｂ、凹部５６ｂ、５７ａ、５８ａが、係合部を構成する。なお、１８０°対向する位置に設けられる分割部５５ｂについても、同様の係合部が設けられている。この場合、２つの分割保持器部材５４ａ、５４ｂがそれぞれ同じ形状となるように構成される。すなわち、周方向の一方端部に凸部および一対の凹部が設けられ、周方向の他方端部に凹部および一対の凸部が設けられる構成である。上記した凹凸形状は、外径側から見た場合を指している。そして、内径側から見た場合には、それぞれの凹凸形状が逆になるように構成されている。

このように構成することにより、それぞれの係合部を係合させて、それぞれの分割保持器部材の軸方向の動きおよび径方向の動き等を規制することができる。したがって、より安定した保持器の案内を行うことができる。

なお、分割保持器部材の周方向の端部は、内径側に凹んだ形状としてもよい。図１５は、この場合の針状ころ軸受に備えらえる保持器の一部を示す断面図である。図１５を参照して、保持器６１のうち、分割保持器部材６２ａ、６２ｂのそれぞれの周方向の端部６３ａ、６３ｂの外径面６４ａ、６４ｂには、内径側に凹んだ形状となるように、それぞれ面取り６５ａ、６５ｂが設けられている。このようにしてもよい。こうすることにより、分割保持器部材６２ａ、６２ｂのうち、周方向の端部６３ａ、６３ｂが、外輪の内径面と接触したり、外輪の分割部における段差に引っ掛かるおそれがさらに低減される。したがって、より保持器の安定した案内を行うことができる。この場合、図１６に示すように、面取りではなく、滑らかに内径側に凹んだ形状であるＲ形状となるように、分割保持器部材の周方向の端部を、内径側に凹んだ形状としてもよい。すなわち、保持器６６のうち、分割保持器部材６７ａ、６７ｂのそれぞれの周方向の端部６８ａ、６８ｂの外径面６９ａ、６９ｂには、内径側に滑らかに凹んだＲ形状であるＲ形状部７０ａ、７０ｂが設けられているよう構成してもよい。

また、上記の実施の形態においては、保持器を、２つの分割保持器部材から構成することとしたが、これに限らず、保持器を一体型として、周方向に分割可能な分割部を含むよう構成してもよい。

図１７および図１８は、この発明のさらに他の実施形態に係るころ軸受を含み、シャフトとしてのクランク軸を支持するクランクシャフト支持構造の一部を示す断面図である。なお、図１７および図１８は、クランクシャフトに垂直な面で切断した断面であり、それぞれ図１および図２に対応する。

図１７〜図１８を参照して、クランクシャフト支持構造７１は、図１に示す紙面表裏方向に延びる形状のクランクシャフト１２と、クランクシャフト１２を回転自在に支持する針状ころ軸受７２と、針状ころ軸受７２を取り付けるエンジンブロック１３およびキャップ１４とを含む。クランクシャフト１２は、図１７における紙面表裏方向に延びる回転軸線１５を中心として回転する。エンジンブロック１３等、針状ころ軸受を構成する保持器以外の部材については、上記した図１に示すものと同等であるため、同一の符号を付して、それらの説明を省略する。

図１９に示すように、針状ころ２３を保持する保持器７３については、複数のポケットのそれぞれに針状ころを収容した１つの保持器部材から構成される。保持器７３は、１つの環状の保持器部材を、周方向の任意の一箇所で切断した構成である。図２０に示すように、保持器７３は、周方向の任意の一箇所において、分割可能であり、それぞれの端部７４ａ、７４ｂを開けるようにして、具体的には、矢印Ａ_５、Ａ_６に示す方向に周方向の端部７４ａ、７４ｂ同士を開いて、クランクシャフト１２の外径側からクランクシャフト１２の外径面１８に配置可能な構成である。周方向に位置するそれぞれの周方向端部７４ａ、７４ｂ間には、すき間を有し、周方向端部７４ａ、７４ｂ同士はそれぞれ連結されていない。保持器部材は軸受稼働中において、回転軸線を中心に公転運動を行う。

ここで、保持器７３についても、内径案内またはころ案内となるように構成されている。内径案内またはころ案内となる構成については、上記した図３や図８に示す通りとなる。ここで、図３等に示す分割保持器部材との相違において、図１９に示す保持器部材は、一体物であるが、周方向端部が連結されておらず、フリーであるため、軸受の上方側および下方側において、図３等に示す分割保持器部材と、同様の挙動となる。

このように構成することにしてもよい。こうすることによっても、保持器が内径案内またはころ案内であるため、軸受稼働時において、保持器と外輪とが接触することはない。そうすると、保持器が遠心力によって外輪の内径面に強く押し当てられることもなくなり、保持器と分割された外輪の分割部との接触における振動や騒音、保持器の摩耗をなくすことができる。また、フレーキングの要因となる摩耗粉が発生することはなく、外輪の真円度や分割部の段差の程度に関わりなく、保持器が円滑に回転することができる。その結果、振動や騒音の低減を図り、長寿命化を実現することができる。

また、一つの部材から構成される図１９に示すような保持器において、それぞれの周方向の端部は、平らであって、それぞれの部材の間にすき間を有する構成としたが、これに限らず、上記した図１３等に示すように、保持器を周方向に分割する分割部において、互いに係合可能な係合部を設ける構成としてもよい。

図２１および図２２は、この場合における針状ころ軸受の保持器を示す概略斜視図である。図２１は、係合部を係合させた状態を示し、図２２は、係合部を係合させず、いわゆる分割保持器部材同士を離隔させた状態を示す。また、図２１および図２２において、理解の容易の観点から、ころ止め部等の図示を省略している。図２１は、図１３に相当し、図２２は、図１４に相当する。

このように、保持器７６において、分割部７７が一つであっても、それぞれの端部７８ａ、７８ｂ同士を係合する係合部を設けることにしてもよい。係合部の形状等、具体的な係合状態については、図１３および図１４に示す場合と同様である。このように構成することにしてもよい。

また、係合部については、さらにこのような構成としてもよい。図２３は、この場合の針状ころ軸受に備えられる保持器の一部を外径側から見た図である。図２３を参照して、保持器８１の分割部８２を構成する周方向の端部８３ａ、８３ｂ同士には、周方向の突出する凸部８４ａと、凸部８４ａを受け入れるように周方向に凹む凹部８４ｂが設けられている。そして、凸部８４ａと凹部８４ｂとの間には、周方向の若干のすき間を有するよう構成されている。このように構成することにしてもよい。

また、図２４を参照して、保持器８６において、分割部８７のうち、周方向の一方側の端部８８ａに設けられた凸部８９ａには、軸方向にさらに突出する突出部９０ａ、９０ｂが設けられている。そして、この凸部８９ａおよび突出部９０ａ、９０ｂを受け入れるように、他方側の端部８８ｂには、周方向および軸方向に凹む受け入れ凹部８９ｂが設けられている。このように構成してもよい。こうすることにより、より係合状態を強く維持することができる。すなわち、切断された部分における端部の移動を効率的に規制することができる。ここで、軸方向とは、図２４において、紙面左右方向を示すものである。

なお、上記の実施の形態において、保持器の材質として、樹脂製とすることとしたが、保持器自体の剛性等が求められる場合には、保持器の材質を金属製とすることにしてもよい。さらには、樹脂製の部分、および金属製の部分を含む構成とすることにしてもよい。

また、上記の実施の形態において、外輪をプレス製とすることとしたが、外輪自体の剛性が求められる場合や外輪における高い真円度等が求められる場合には、ソリッド製とすることにしてもよい。すなわち、一体物の金属部材を削り出して、外輪を製造することにしてもよい。この場合、外輪に対して研削加工を施した後、衝撃荷重を加えて外輪を分割することにしてもよい。

なお、保持器については、周方向に三つ以上の部品を組み合わせて一つの環状の保持器を構成するようにしてもよい。すなわち、例えば、三つ以上の分割された保持器の分割部品から構成されていてもよい。

また、上記の実施の形態においては、ころとして、針状ころを用いることとしたが、これに限らず、例えば、円筒ころや棒状ころを採用しても構わない。

なお、上記の実施の形態においては、クランク軸を支持するクランクシャフト支持構造を用いて説明したが、カムシャフトを支持するカムシャフト支持構造、バランスシャフトを支持するバランスシャフト支持構造に用いることにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係る針状ころ軸受、およびシャフト支持構造は、長寿命化が要求される場合に、有効に利用される。

１１，７１クランクシャフト支持構造、１２クランクシャフト、１３エンジンブロック、１４キャップ、１５回転軸線、１６，１７凹部、１８，６４ａ，６４ｂ，６９ａ，６９ｂ外径面、２１，４２，７２針状ころ軸受、２２外輪、２３針状ころ、２４，５３，６１，６６，７３，７６，８１，８６保持器、２５ポケット、２６ａ，２６ｂ，４３ａ，４３ｂ分割外輪部材、２７ａ，２７ｂ，３５ａ，３５ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ内径面、２８ａ，２８ｂ，３２ａ，３２ｂ，５５ａ，５５ｂ，７７，８２，８７分割部、２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，６３ａ，６３ｂ，６８ａ，６８ｂ，７４ａ，７４ｂ，７８ａ，７８ｂ，８３ａ，８３ｂ，８８ａ，８８ｂ端部、３１ａ，３１ｂ，４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ，６２ａ，６２ｂ，６７ａ，６７ｂ分割保持器部材、３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ内径側ころ止め部、３８ａ，３８ｂ，３９ａ，３９ｂ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ壁面、４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４９ａ，４９ｂ，５０ａ，５０ｂ外径側ころ止め部、５６ａ，５７ｂ，５８ｂ，８４ａ凸部、５６ｂ，５７ａ，５８ａ，８４ｂ凹部、６５ａ，６５ｂ面取り、７０ａ，７０ｂＲ形状部、９０ａ、９０ｂ突出部。

Claims

複数のころと、
複数のポケットを有し該ポケットに複数の前記ころを保持する保持器と、
前記ころが転動する転動面を有し、周方向に分割された外輪とを備えるころ軸受であって、
前記保持器は、前記ポケットを構成する周方向の壁面のうち内径側に位置する部分から前記ポケット側に向かって突出して延びる内径側ころ止め部、前記ポケットを構成する周方向の壁面のうち、外径側に位置する部分から前記ポケット側に向かって突出して延びる外径側ころ止め部、および周方向に分割可能な分割部を含み、前記分割部により複数の保持器部材に分離可能であり、
周方向に配置される前記複数の保持器部材間にはすき間が介在し、
前記内径側ころ止め部の前記ポケット側への突出量が、前記外径側ころ止め部の前記ポケット側への突出量よりも多く、
前記複数の保持器部材のうちころ軸受の回転軸線よりも上方側に位置する保持器部材は内径案内となり、
前記複数の保持器部材のうちころ軸受の回転軸線よりも下方側に位置する保持器部材はころ案内となる、ころ軸受。
前記分割部には、互いに係合可能な係合部が設けられている、請求項１に記載のころ軸受。
前記係合部を構成する一方端部には、周方向に突出する凸部が設けられており、
前記係合部を構成する他方側の端部には、前記凸部を受け入れるように周方向に凹む凹部が設けられている、請求項２に記載のころ軸受。
前記凸部は、軸方向に延びる突出部を含み、
前記凹部は、前記凸部および前記突出部を受け入れるように軸方向に凹む受け入れ凹部を含む、請求項３に記載のころ軸受。
前記分割部の端部の外径面は、内径側に凹んだ形状である、請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受。
前記保持器は、樹脂製である、請求項１〜５のいずれかに記載のころ軸受。
前記外輪は、プレス製である、請求項１〜６のいずれかに記載のころ軸受。
請求項１〜７のいずれかに記載のころ軸受と、
クランクシャフト、カムシャフト、およびバランスシャフトのうちの少なくともいずれか一つのシャフトとを含み、
前記シャフトは、前記ころ軸受によって回転可能に支持される、シャフト支持構造。