JP5987290B2

JP5987290B2 - 軸受装置

Info

Publication number: JP5987290B2
Application number: JP2011230391A
Authority: JP
Inventors: 村田　順司; 順司村田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: JP2013087900A

Description

本発明は、例えば、エンジンのクランクシャフト等を回転自在に支持するために用いられる軸受装置に関する。

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設けられた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いる。滑り軸受は、潤滑油により形成される油膜によって回転軸を回転自在に支持するので、比較的多い量の潤滑油の供給を必要とする。このため、通常、滑り軸受が固定されるハウジングには、滑り軸受の滑り面と回転軸との間に潤滑油を供給するための給油孔が設けられており、油圧ポンプ等によって圧送された潤滑油が前記滑り面と回転軸との間に供給される。

その一方、近年の経済性、環境性に関する高い要求を満足するために、滑り軸受に代えて、より回転トルクを低減できる転がり軸受が使用されることがある。
上記滑り軸受に代えて用いられる転がり軸受としては、複数の円筒ころ介して回転軸を支持するとともに外輪が二分割にされた分割型の転がり軸受を用いることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２３４０７４号公報

例えば、上記滑り軸受を採用していたエンジンに対して、滑り軸受から転がり軸受を置換して用いる場合、滑り軸受の給油に用いていた給油孔をそのまま転がり軸受の潤滑に利用することが考えられる。

しかし、上記分割型の転がり軸受は、円筒ころといった転動体を有しているので、例えば、軸受内部への給油量が極端に多いと、潤滑油による粘性抵抗によって逆に回転トルクの増加を招くことがある。このため、比較的多量の潤滑油の供給を必要とする滑り軸受と同程度の油量の潤滑油が、軸受内部に供給されると、回転トルクを増加させてしまうおそれがある。このため、転がり軸受に対応した潤滑油供給量に調整する必要がある。
なお、エンジン側のハウジングに設けられた給油孔からの給油量を調整するという方策も考えられるが、この方策では、エンジン側の油圧系統の変更を強いることになるのでコスト面等から好ましくない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、比較的多量に潤滑油が供給される環境下においても、軸受内部への潤滑油の供給量を効果的に減らして、適切な供給量に調整することができる軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、支持孔を有するハウジングと、前記支持孔に外嵌固定される外輪、及び前記外輪の内周面に形成された外輪軌道を転走する複数の転動体を備え、回転軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する転がり軸受と、を備え、前記ハウジングには、前記支持孔の内周面に開口する給油孔が形成され、この給油孔を経て潤滑油が前記転がり軸受の内部に供給される軸受装置において、前記外輪には、当該外輪を径方向に貫通し、前記潤滑油を軸受内部に供給するための給油口が設けられているとともに、前記外輪の外周面には、前記給油口と、前記給油孔とを繋ぐ溝部が当該外周面に対して径方向に凹むように形成され、前記溝部の断面積は、前記給油孔から給油口に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定され、前記溝部が潤滑油の流動方向を転換させる屈曲部を有することを特徴としている。

上記構成の軸受装置によれば、外輪の外周面には、給油口と、給油孔とを繋ぐ溝部が形成され、溝部の断面積は、給油孔から給油口に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されているので、給油孔から溝部に向けて潤滑油が通過するときの流動抵抗を高めることができる。この結果、給油孔から供給される潤滑油量が多量であったとしても、高まる潤滑油の圧力に抗して溝部内の流量を制限することができ、これによって、比較的多量に潤滑油が供給される環境下においても、軸受内部への潤滑油の供給量を効果的に減らして、適切な供給量に調整することができる。

上記軸受装置において、前記給油口の断面積が、前記溝部から軸受内部に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されていることが好ましく、この場合、溝部から給油口に向けて潤滑油が通過するときの流動抵抗を高めることができる。これにより、給油孔から供給される潤滑油の流量をさらに制限することができる。

また、上記軸受装置において、前記溝部が潤滑油の流動方向を転換させる屈曲部を有するものであってもよい。
この場合、溝部を通過する潤滑油の流動抵抗を屈曲部により高めることができるとともに、潤滑油が通過する通過経路をより長くすることができ、この結果、潤滑油の流動抵抗をさらに高めることができる。

本発明によれば、比較的多量に潤滑油が供給される環境下においても、軸受内部への潤滑油の供給量を効果的に減らして、適切な供給量に調整することができる。

本発明の一実施形態に係る軸受装置の断面図である。（ａ）は、図１中、ＩＩ−ＩＩ断面図であり、図２（ｂ）は、外輪の外周面の一部外観図であり、給油孔の位置に対応する部分を示した図である。外輪の外周面に形成される溝部の他の例を示す図である。周方向に延長した溝部を誇張して示した外輪断面図である。一対の給油口を設けた場合の外輪断面図であり、溝部を誇張して示している。

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、本発明の一実施形態に係る軸受装置の断面図である。
図１中、本実施形態の軸受装置は、自動車用エンジンのクランクシャフトを支持するためのものであり、クランクシャフト支持用のハウジング１と、このハウジング１に固定された分割型転がり軸受１０とを備えている。

ハウジング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に固定された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１には、円筒孔状に形成された分割型転がり軸受１０を支持するための支持孔３が形成されている。支持孔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。

アッパブロック２には、分割型転がり軸受１０に潤滑油を供給するための給油孔７が形成されている。この給油孔７は、斜め上方（図１において斜め上方）から当該アッパブロック２内を延びて支持孔３に開口するように形成されている。給油孔７における支持孔３の開口は、後述する分割型転がり軸受１０の軸受内部に潤滑油を供給するための給油路に繋がっている。

分割型転がり軸受１０は、支持孔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を回転自在に支持している。
分割型転がり軸受１０は、支持孔３の内周面に密接して外嵌固定されている外輪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半割外輪部材１４を組み合わせることで構成されている。また、保持器１３も、同じく円周方向に二分割された一組の半割部材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。

図２（ａ）は、図１中、ＩＩ−ＩＩ断面図であり、図２（ｂ）は、外輪１１の外周面の一部外観図であり、給油孔７の位置に対応する部分を示した図である。
外輪１１には、当該外輪１１を径方向に貫通している給油口２０が設けられている。
また、外輪１１の外周面１１ｂには、給油口２０と、給油孔７とを繋ぐ溝部２１が形成されている。

溝部２１は、外輪１１の外周面１１ｂに対して径方向に凹むように形成されており、給油口２０において外周面１１ｂ側に開口している上側開口２０ａと、支持孔３の内周面３ａに開口している給油孔７に対応する部分とを繋ぐように軸方向に沿って直線状に延ばされている。この溝部２１の溝深さは、共に例えば１ｍｍに設定されている。

上記溝部２１は、当該溝部２１の外周側が支持孔３の内周面３ａによって覆われることで、給油口２０と、給油孔７とを繋ぐように直線状に延ばされた給油路Ｒを形成している。
給油路Ｒは、給油孔７と、給油口２０とを繋ぐことで、給油孔７から供給される潤滑油を給油口２０に導く。給油口２０に導かれた潤滑油は、給油口２０を通じて軸受内部に供給される。

給油口２０は、外輪１１を径方向に貫通して設けられることで、外輪１１の外周面１１ｂ側から供給される潤滑油を軸受内部に供給する。この給油口２０は、軸受内部に供給される潤滑油の供給量を絞るオリフィスとしての機能を有している。よって、給油口２０の内径寸法を調整することで、軸受内部へ供給される潤滑油量を調整することができる。
この給油口２０の内径は、潤滑油の粘度等に応じて設定され、例えば０．５〜１ｍｍに設定される。

給油路Ｒは、溝深さが上述のように１ｍｍに設定された溝部２１によって形成されているので、非常に狭小な断面積とされている。給油路Ｒは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、その断面積が、給油孔７の断面積よりも小さく設定されている。この給油路Ｒ（溝部２１）の断面積は、給油孔７から給油口２０に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されている。このため、潤滑油がこの給油路Ｒを通過する際には、高い流動抵抗が生じる。
さらに、給油口２０の断面積についても、給油路Ｒ（溝部２１）から軸受内部に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されている。

上記のように構成された軸受装置によれば、外輪１１の外周面１１ｂには、給油口２０と、給油孔７とを繋ぐ溝部２１が形成され、溝部２１の断面積は、給油孔７から給油口２０に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されているので、給油孔７から溝部２１に向けて潤滑油が通過するときの流動抵抗を高めることができる。この結果、給油孔７から供給される潤滑油量が多量であったとしても、高まる潤滑油の圧力に抗して溝部２１内の流量を制限することができ、これによって、比較的多量に潤滑油が供給される環境下においても、軸受内部への潤滑油の供給量を効果的に減らして、適切に調整することができる。

また、本実施形態において、給油口２０の断面積が、給油路Ｒ（溝部２１）から軸受内部に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されている。このため、溝部２１から給油口２０に向けて潤滑油が通過するときの流動抵抗を高めることができ、給油孔７から供給される潤滑油の流量をさらに制限することができる。

なお、本実施形態では、溝深さが上述のように１ｍｍに設定された溝部２１によって給油路Ｒを形成したが、この溝深さは、潤滑油の粘度等によって適宜調整され、潤滑油に混入する異物がつまらない程度の寸法の範囲でより小さく設定することもできる。具体的には、溝深さ及び溝幅は、最大１ｍｍから最小０．０２ｍｍの範囲で、その断面積を調整しつつ設定することが好ましい。

上記実施形態では、溝部２１を軸方向に沿って直線状に延ばすことで、直線状の給油路Ｒを形成した場合を示したが、例えば、図３（ａ）に示すように、潤滑油の流動方向を転換させる屈曲部２１ａを溝部２１に設け、溝部２１を外輪１１の外周面１１ｂ上でコの字状に形成してもよいし、図３（ｂ）に示すようにＬ字状に形成してもよい。この場合、給油路Ｒも屈曲されて形成されるので、給油路Ｒをいわゆるラビリンス構造とすることができる。これによって、溝部２１内を通過する潤滑油の流動抵抗を屈曲部２１ａにより高めることができるとともに、潤滑油が通過する通過経路をより長くすることができ、この結果、潤滑油の流量をさらに高めることができる。

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。上記実施形態では、分割型転がり軸受１０を用いた場合を例示したが、この軸受装置は、分割型の転がり軸受に限らず、環状に形成された通常の外輪を備えた転がり軸受を用いることもできる。

環状に形成された通常の外輪を備えた転がり軸受の場合、例えば、図４（ａ）に示すように、給油孔７に対して周方向ほぼ１８０度の位置に給油口２０を設け、給油孔７と、給油口２０とを繋ぐように、溝部２１を外輪１１の外周面１１ｂのほぼ半周に亘って形成することもできる。
また、図４（ｂ）に示すように、給油孔７に隣接して給油口２０を設けるとともに、外輪１１の外周面１１ｂのほぼ全周に亘って溝部２１を設け、給油孔７と、給油口２０とを繋ぐこともできる。

給油路Ｒ（溝部２１）は、その長さが長ければ長いほど流動抵抗によって、潤滑油の流量を制限できるので、図４に示すように、給油路Ｒを周方向に沿って延長することでその長さを調整し、軸受内部に供給する潤滑油量を調整することができる。
特に給油孔７からの潤滑油の供給は、油圧ポンプ等によって圧送供給される場合があるので、このような場合には、給油路Ｒの長さを適宜延長することで、軸受内部への潤滑油の供給量を適切に調整することができる。

なお、図４では、溝部２１を周方向一方方向に延長した場合を示したが、例えば、所定長さだけ周方向一方方向に延長し、さらに折り返して周方向他方向に戻り、周方向に往復するように溝部２１を形成することもできる。

さらに図５に示すように、外輪１１に、互いに周方向にほぼ１８０度の位置となるように給油口２０を一対設け、一対の給油口２０を繋ぐように溝部２１を設けてもよい。この場合、給油孔７は、給油路Ｒにおける一対の給油口２０の間の中間部分に繋げられている。
このように、給油口２０を一対設けることで、軸受内部に均等に潤滑油を供給できる。なお、給油口２０は、より多数設けても良い。但し、給油口２０は上述したように、軸受内部へ供給される潤滑油量を調整するためのオリフィスとしての機能を有しているので、給油口２０を複数設ければその分だけ、軸受内部への潤滑油の供給量も増加する。
この場合には、各給油口２０の内径寸法をより小さくすることで、個々の給油口２０による潤滑油の供給量を小さく調整し、全体としての軸受内部への潤滑油の供給量を適切に調整することができる。

１：ハウジング３：支持孔３ａ：内周面５：クランクシャフト
７：給油孔１０：分割型転がり軸受（転がり軸受部）１１：外輪
１１ａ：内周面１１ｂ：外周面１２：ころ２０：給油口
２１：溝部

Claims

支持孔を有するハウジングと、
前記支持孔に外嵌固定される外輪、及び前記外輪の内周面に形成された外輪軌道を転走する複数の転動体を備え、回転軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する転がり軸受と、を備え、
前記ハウジングには、前記支持孔の内周面に開口する給油孔が形成され、この給油孔を経て潤滑油が前記転がり軸受の内部に供給される軸受装置において、
前記外輪には、当該外輪を径方向に貫通し、前記潤滑油を軸受内部に供給するための給油口が設けられているとともに、前記外輪の外周面には、前記給油口と、前記給油孔とを繋ぐ溝部が当該外周面に対して径方向に凹むように形成され、
前記溝部の断面積は、前記給油孔から給油口に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定され、
前記溝部が潤滑油の流動方向を転換させる屈曲部を有することを特徴とする軸受装置。
前記給油口の断面積が、前記溝部から軸受内部に供給される潤滑油の流量を絞る値に設定されている請求項１に記載の軸受装置。