JP5994318B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

本発明の軸受装置は、例えば、自動車用エンジンのカムシャフトやクランクシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する為に使用する。

自動車用エンジンを構成するカムシャフトやクランクシャフトのジャーナル部（軸方向中間部に設けられた円柱状のくびれ部分）を、シリンダヘッドやシリンダブロック等のハウジングに対し、回転自在に支持する為の軸受として従来から、滑り軸受が一般的に使用されている。これに対して、近年、自動車の燃費向上等を図る為に、当該軸受として、滑り軸受よりも回転抵抗（動トルク）が小さい、ラジアルころ軸受を使用する事が考えられている（例えば、特許文献１参照）。図５〜７は、この特許文献１等に記載されて従来から知られている、ラジアルころ軸受１を使用した、カムシャフト２のジャーナル部３の回転支持部分を示している。

前記ラジアルころ軸受１は、ハウジングを構成する１対のハウジング素子である、互いに結合固定されたシリンダヘッド４と抑えブロック５（ジャーナルキャップ）との間に内嵌支持されている。これらシリンダヘッド４と抑えブロック５とは、互いの対向面６、７同士を突き合わせた状態で、１対のボルト８、８（図６にのみ図示）により、互いに結合固定されている。又、前記両対向面６、７同士の間部分で、前記両ボルト８、８同士の間に挟まれた部分には、断面形状が円形であって、円筒状の内周面を有する、支持孔９が設けられている。この様な支持孔９は、それぞれが前記両対向面６、７の互いに整合する位置に形成された、断面形状が半円形であって、半円筒状の内周面を有する、１対の凹部１０、１１同士を組み合わせて成る。

又、前記ラジアルころ軸受１は、前記支持孔９に内嵌支持された円筒状の外輪１２と、この外輪１２の内周面に形成された円筒面状の外輪軌道１３と、前記ジャーナル部３の外周面に直接形成された円筒面状の内輪軌道１４と、この内輪軌道１４と前記外輪軌道１３との間に転動自在に設けられた複数本のころ１５、１５と、これら各ころ１５、１５を円周方向に関して互いに離隔した状態で保持する円筒状の保持器１６とから成る。この様なラジアルころ軸受１を構成する複数の部材のうち、それぞれが円筒状である、前記外輪１２と前記保持器１６とは、それぞれ円周方向に二分割可能な構造としている。これにより、これら外輪１２と保持器１６とを、前記カムシャフト２の中間部に設けられた円柱状のくびれ部である、前記ジャーナル部３を囲む状態で配置できる様にしている。

図示の例の場合、前記外輪１２は、前記両凹部１０、１１に１つずつ内嵌された、それぞれが半円筒状である１対の外輪部材１７、１７（外輪素子）の円周方向両端面同士を、互いに突き合わせる事により構成している。これら両外輪部材１７、１７の円周方向両端面同士の突き合わせ部は、それぞれ径方向から見た形状がＶ字形となる凹面と凸面との凹凸係合部としている。これにより、前記両外輪部材１７、１７同士が軸方向にずれ動く事を防止している。又、前記両外輪部材１７、１７の軸方向両端縁の円周方向中央部には、それぞれ径方向外方に折れ曲がった１対ずつの突片１８、１８が設けられている。そして、これら１対ずつの突片１８、１８を、それぞれ前記両凹部１０、１１の軸方向両端縁の円周方向中央部に設けられた１対ずつの係合凹部１９ａ、１９ｂに係合させている。これにより、前記両凹部１０、１１に対する前記両外輪部材１７、１７の円周方向及び軸方向に関する位置決めを図っている。

又、前記円筒状の保持器１６も、それぞれが半円筒状の保持器素子２０、２０の円周方向両端面同士を、互いに突き合わせる事により構成している。これら両保持器素子２０、２０の円周方向両端面同士の突き合わせ部は、それぞれ径方向から見た形状がsin曲線の如き波形となる面同士の凹凸係合部としている。これにより、前記両保持器素子２０、２０同士が軸方向にずれ動く事を防止している。

上述した様な従来構造の場合には、それぞれの内周面に前記外輪軌道１３の一部を形成した前記各外輪部材１７、１７を、それぞれ前記シリンダヘッド４及び前記抑えブロック５とは別体の部材として設けている。この為、その分だけ、部品点数が嵩み、組立作業が面倒になる。

尚、本発明に関連する他の先行技術文献として、特許文献２がある。この特許文献２には、分割型軌道輪を構成する１対の軌道輪素子の円周方向両端面同士の突き合わせ部に多少のずれが生じた場合にも、当該分割型軌動輪の軌道面上に、各ころの転動面に損傷を与える様なエッジを有する段差が生じる事を防止できる構造が記載されている。

特開２００５−１８０４５９号公報 特開２００６−１２５６０６号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、カムシャフトやクランクシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する為に使用可能な軸受装置に関して、部品点数の削減に伴う組立性の向上を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の軸受装置は、ハウジングと、ラジアルころ軸受とを備える。
このうちのハウジングは、互いの対向面同士を突き合わせた状態で、互いに結合固定された１対のハウジング素子と、これら両ハウジング素子の対向面に形成された１対の凹部同士を組み合わせて成る支持孔とを備える。
又、前記ラジアルころ軸受は、複数のころと、これら各ころを転動自在に保持する環状の保持器と、内周面に外輪軌道が形成された外輪部材とを備える。
又、このうちの保持器は、円周方向に分割された複数の保持器素子同士を組み合わせて成るもの、又は、円周方向の１箇所に切れ目を有すると共に、この切れ目の円周方向幅を弾性的に拡縮可能なものである。
特に、本発明の軸受装置に於いては、前記外輪部材は、部分円筒状である。
又、前記１対のハウジング素子のうちの一方のハウジング素子の凹部には、前記外輪部材が内嵌されている。
又、前記１対のハウジング素子のうちの他方のハウジング素子の凹部の内周面には、外輪軌道が直接形成されている。
又、前記外輪部材は、円周方向両端面を、それぞれ前記他方のハウジング素子の対向面の一部で、この他方のハウジング素子の凹部の両側に隣接する部分に突き合わせている。
又、前記外輪部材の内周面に形成された外輪軌道と、前記他方のハウジング素子の凹部の内周面に直接形成された外輪軌道とにより、単一の円筒面が形成されている。
又、前記１対のハウジング素子のうち、前記外輪部材を内嵌した前記一方のハウジング素子は、エンジンを構成する軽合金製のシリンダヘッド又はシリンダブロックである。
又、前記外輪軌道を直接形成した凹部を有する前記他方のハウジング素子は、鉄系合金製の抑えブロックである。
又、前記外輪部材は、鉄系合金製である。
尚、本発明を実施する場合には、前記外輪部材を、円周方向に分割された複数の外輪素子同士を組み合わせて成るものとする事もできる。

本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記外輪部材の円周方向両端面と前記他方のハウジング素子の対向面との突き合わせ部を、それぞれ円周方向に関して突出したＶ字形凸面と、円周方向に関して凹んだＶ字形凹面との凹凸係合部とする。

又、本発明を実施する場合には、例えば、前記外輪軌道の円周方向一部である前記外輪部材の内周面と、前記外輪軌道の円周方向残部である前記他方の凹部の内周面とに、それぞれ高周波焼入れ、浸炭、浸炭窒化等の硬化熱処理を施す事ができる。

又、本発明を実施する場合で、前記一方のハウジング素子を、前記シリンダヘッドとする場合には、前記ラジアルころ軸受により、カムシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する事ができる。
或いは、前記一方のハウジング素子を、前記シリンダブロックとする場合には、前記ラジアルころ軸受により、クランクシャフトや振動低減用のバランスシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する事ができる。

上述の様に構成する本発明の軸受装置の場合には、支持孔を構成する１対の凹部のうち、他方のハウジング素子の凹部の内側に別体の外輪部材を設けていない為、その分だけ部品点数を少なくできる。従って、部品点数の削減に伴う組立性の向上を図れる。
又、前記両凹部のうち、一方のハウジング素子の凹部に内嵌した外輪部材の円周方向両端面を、それぞれ前記他方のハウジング素子の対向面の一部に突き合わせている為、この事によって、前記外輪部材の円周方向に関する位置決めが図られている。従って、別途、この外輪部材の円周方向に関する位置決めを図る為の機構を設ける必要がなく、その分だけ構造を簡単にできる。

又、請求項２に記載した発明の構成を採用すれば、外輪部材の内周面に形成した外輪軌道の一部と、他方のハウジング素子の凹部の内周面に形成した外輪軌道の残部との繋ぎ目の形状が、この外輪軌道の幅方向中間部に折れ曲がり部を有するＶ字形となる。この為、ラジアルころ軸受の動作中に、各ころが前記外輪軌道の一部（又は残部）から残部（又は一部）に乗り移る際の負荷荷重移動を、比較的（前記繋ぎ目の形状が円周方向に対して直角な直線形状である場合に比べて）緩徐に行わせる事ができる。又、前記外輪部材の円周方向両端面と、前記他方のハウジング素子の対向面との突き合わせ部が、それぞれ径方向から見た形状がＶ字形となる凹凸係合部となる。この為、この様な係合態様により、前記外輪部材と前記他方のハウジング素子とが軸方向にずれ動く事を防止できる。

又、本発明の構成を採用し、且つ、外輪部材の内周面に形成された外輪軌道と、他方のハウジング素子の凹部の内周面に直接形成された外輪軌道とに、それぞれ高周波焼入れ、浸炭、浸炭窒化等の硬化熱処理を施す構成を採用すれば、軽量に構成でき、しかも外輪軌道の転がり寿命を確保し易くできる。即ち、一方のハウジング素子を軽合金製とする為、この一方のハウジング素子を鉄系合金製とする場合に比べて、軽量に構成できる。又、それぞれが前記外輪軌道の一部を形成した部材である、他方のハウジング素子と外輪部材とを、それぞれ鉄系合金製とし、且つ、これら他方のハウジング素子と外輪部材とのうちで前記外輪軌道の一部を形成した部分に、それぞれ硬化熱処理を施す為、この外輪軌道の転がり疲れ寿命を確保し易くできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。 図１のａ−ａ断面図。 一部の部品及び部位を省略した状態で示す分解斜視図。 本発明の実施の形態の第２例に関する要部を、シリンダヘッド及び外輪部材と抑えブロックとを、互いに組み合わせる前の状態（Ａ）と組み合わせた後の状態（Ｂ）とで示す拡大斜視図。 従来構造の１例を示す部分断面図。 図５のｂ−ｂ断面図。 一部の部品及び部位を省略した状態で示す分解斜視図。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、主として、抑えブロック５ａの凹部１１ａに内嵌する別体の外輪部材を省略した点にある。その他の部分の構造及び作用は、一部を除き、前述の図５〜７に示した従来構造の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
尚、本例の場合、シリンダヘッド４ａが、特許請求の範囲に記載した一方のハウジング素子に相当し、前記抑えブロック５ａが、特許請求の範囲に記載した他方のハウジング素子に相当する。

上述の様に本例の場合、前記抑えブロック５ａの凹部１１ａには、別体の外輪部材を内嵌していない。即ち、本例の場合には、円筒面状の外輪軌道１３の一部である円周方向片半部を、前記シリンダヘッド４ａの凹部１０に内嵌した外輪部材１７ａの内周面に形成すると共に、前記外輪軌道１３の残部である円周方向他半部を、前記抑えブロック５ａの凹部１１ａの内周面に直接形成している。この様な構成を採用する為に、本例の場合には、図１〜２に示す組立後の状態で、前記凹部１１ａの内周面の曲率中心を、前記外輪部材１７ａの内周面の曲率中心に一致させると共に、前記凹部１１ａの内周面の曲率半径を、前記外輪部材１７ａの内周面の曲率半径と等しくしている。更に、前記外輪部材１７ａの円周方向両端面を、それぞれこの円周方向に対して直角な平坦面とすると共に、これら円周方向両端面を、それぞれ前記抑えブロック５ａの対向面７の一部で、前記凹部１１ａの両側に隣接する部分に突き合わせている。これにより、前記外輪軌道１３を、全周に亙り単一の円筒面としている。

又、本例の場合には、前記シリンダヘッド４ａを、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金製としている。これに対し、前記抑えブロック５ａと前記外輪部材１７ａとを、それぞれ炭素鋼等の鉄系合金製としている。そして、それぞれが前記外輪軌道１３の円周方向半部を形成した部分である、前記抑えブロック５ａの凹部１１ａの内周面と、前記外輪部材１７ａの内周面とに、それぞれ高周波焼入れ、浸炭、浸炭窒化等の硬化熱処理を施している。

又、本例の場合には、前記外輪部材１７ａを構成する１対の突片１８、１８により、前記シリンダヘッド４ａの一部で前記凹部１０の周囲部分を軸方向両側から挟持する事に基づいて、この凹部１０に対する前記外輪部材１７ａの軸方向に関する位置決めを図っている。尚、本例の場合、前記凹部１０に対する前記外輪部材１７ａの円周方向に関する位置決めは、この外輪部材１７ａの円周方向両端面を、それぞれ前記抑えブロック５ａの対向面７の一部に突き合わせる事に基づいて図られている。この為、本例の場合には、前記両突片１８、１８と前記シリンダヘッド４ａとの係合に基づいて、前記外輪部材１７ａの円周方向に関する位置決めを図る必要はない。この様な理由により、本例の場合には、前記シリンダヘッド４ａの一部で前記両突片１８、１８を係合させる部分に、前述の図５、７に示した様な係合凹部１９ａ、１９ａを設けてはいない。

上述の様に構成する本例の軸受装置の場合には、前記抑えブロック５ａの凹部１１ａの内側に別体の外輪部材を設けていない為、その分だけ部品点数を少なくできる。従って、部品点数の削減に伴う組立性の向上を図れる。又、本例の場合には、上述した様な理由により、前記シリンダヘッド４ａの一部で前記両突片１８、１８を係合させる部分に前記各係合凹部１９ａ、１９ａを設ける必要がない。この為、その分だけ前記シリンダヘッド４ａの構造を簡単にできる。又、本例の場合には、このシリンダヘッド４ａを軽合金製としている為、このシリンダヘッド４ａを鉄系合金製とする場合に比べて、軽量に構成できる。又、それぞれが前記外輪軌道１３の円周方向半部を形成した部材である、前記抑えブロック５ａと前記外輪部材１７ａとを、それぞれ鉄系合金製とし、且つ、これら抑えブロック５ａと外輪部材１７ａとのうちで前記外輪軌道１３の円周方向半部を形成した部分に、それぞれ硬化熱処理を施している。この為、この外輪軌道１３の転がり疲れ寿命を十分に確保できる。

［実施の形態の第２例］
図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪部材１７ｂの円周方向両端面と、抑えブロック５ｂの対向面７の一部との突き合わせ部を、それぞれ円周方向に関して突出したＶ字形凸面２１と、円周方向に関して凹んだＶ字形凹面２２との凹凸係合部としている。この様な構成を有する本例の軸受装置の場合には、前記外輪部材１７ｂの内周面である外輪軌道１３の円周方向片半部と、前記抑えブロック５ｂの凹部１１ａの内周面である前記外輪軌道１３の円周方向他半部との繋ぎ目の形状が、この外輪軌道１３の幅方向中間部に折れ曲がり部を有するＶ字形となる。この為、ラジアルころ軸受の動作中に、各ころ１５、１５（図１〜３参照）が前記外輪軌道１３の円周方向片半部（又は他半部）から他半部（又は片半部）に乗り移る際の負荷荷重移動を、比較的（上述した第１例の様に、当該繋ぎ目の形状を円周方向に対して直角な直線形状とする場合に比べて）緩徐に行わせる事ができる。この結果、前記ラジアルころ軸受の寿命を延長できる。又、本例の場合には、前記両突き合わせ部を、それぞれ上述した様なＶ字形凸面２１とＶ字形凹面２２との凹凸係合部としている為、この様な係合態様により、前記外輪部材１７ｂと前記抑えブロック５ｂとの軸方向に関するずれ止め効果を得られる。
その他の部分の構造及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

上述した各実施の形態の様に、本発明を、カムシャフトのジャーナル部を支持する為の軸受装置に適用する場合、このカムシャフトを含んで構成されるエンジンは、ＳＯＨＣ型であっても良いし、ＤＯＨＣ型であっても良い。
又、本発明は、エンジンのクランクシャフトやバランスシャフトのジャーナル部を支持するのに利用可能な軸受装置に適用する事もできる。
又、本発明の軸受装置をエンジンに組み込んで使用する場合、このエンジンは、例えば建機用エンジンや汎用エンジン等の、自動車用エンジン以外のものであっても良い。

又、上述した実施の形態の第２例の場合には、前記外輪部材１７ｂの円周方向両端面をＶ字形凸面２１とし、前記抑えブロック５ｂの対向面７の一部をＶ字形凹面２２としたが、本発明を実施する場合には、外輪部材の円周方向両端面をＶ字形凹面とし、抑えブロックの相手面の一部をＶ字形凸面とする構成を採用する事もできる。
又、本発明を実施する場合には、上述した実施の形態の第２例の構造に対して、特許文献２に記載された発明の特徴を付加する事、即ち、前記外輪軌道１３の円周方向片半部の円周方向両端部と、この外輪軌道１３の円周方向他半部の円周方向両端部とを、それぞれ円周方向両端縁に向かう程内径寸法が大きくなる方向に傾斜した傾斜面とする構成を付加する事もできる。この様な構成を採用すれば、前記特許文献２にも詳しく記載されている様に、前記外輪軌道１３の円周方向両半部同士の間に径方向に関する多少のずれが生じた場合でも、これら円周方向両半部同士の繋ぎ目部分に、前記各ころ１５、１５の転動面に損傷を与える様なエッジを有する段差が生じる事を防止できる。

又、本発明を実施する場合には、保持器として、円周方向の１箇所に切れ目を有すると共に、この切れ目の円周方向幅を弾性的に拡縮可能なものを使用する事もできる。この様な保持器をカムシャフト等のジャーナル部の周囲に配置する場合には、その円周方向幅を弾性的に拡げた前記切れ目の間部分を通じて、前記ジャーナル部を前記保持器の内側に挿入し、その後、この保持器を弾性的に復元させる事で、前記切れ目の円周方向幅を縮める。

又、本発明を実施する場合、挿通孔を構成する１対の凹部のうち、その内周面に外輪軌道の残部を直接形成する他方のハウジング素子の凹部の中心角度は、１８０度に限らず、１８０度未満とする事もできる。例えば、この他方のハウジング素子の凹部の中心角度を１２０度にすると共に、一方のハウジング素子の凹部の中心角度を２４０度にし、且つ、この一方のハウジング素子を、この一方のハウジング素子の凹部の円周方向中央部を境に二分割可能な構造とする事もできる。この様な構造を採用する場合には、前記一方のハウジング素子の凹部に内嵌する外輪部材も、円周方向中央部を境に二等分割可能な構造とする。

１、１ａ ラジアルころ軸受
２ カムシャフト
３ ジャーナル部
４、４ａ シリンダヘッド
５、５ａ、５ｂ 抑えブロック
６ 対向面
７ 対向面
８ ボルト
９ 支持孔
１０ 凹部
１１、１１ａ 凹部
１２ 外輪
１３ 外輪軌道
１４ 内輪軌道
１５ ころ
１６ 保持器
１７、１７ａ、１７ｂ 外輪部材
１８ 突片
１９ａ、１９ｂ 係合凹部
２０ 保持器素子
２１ Ｖ字形凸面
２２ Ｖ字形凹面

Claims (2)

1. ハウジングとラジアルころ軸受とを備え、
   このうちのハウジングは、互いの対向面同士を突き合わせた状態で互いに結合固定された１対のハウジング素子と、これら両ハウジング素子の対向面に形成された１対の凹部同士を組み合わせて成る支持孔とを備えたものであり、
   前記ラジアルころ軸受は、複数のころと、これら各ころを転動自在に保持する環状の保持器と、内周面に外輪軌道が形成された外輪部材とを備えたものであって、
   このうちの保持器は、円周方向に分割された複数の保持器素子同士を組み合わせて成るもの、又は、円周方向の１箇所に切れ目を有すると共に、この切れ目の円周方向幅を弾性的に拡縮可能なものである
   軸受装置に於いて、
   前記外輪部材は、部分円筒状であり、
   前記１対のハウジング素子のうちの一方のハウジング素子の凹部には、前記外輪部材が内嵌されており、
   前記１対のハウジング素子のうちの他方のハウジング素子の凹部の内周面には、外輪軌道が直接形成されており、
   前記外輪部材は、円周方向両端面を、それぞれ前記他方のハウジング素子の対向面の一部で、この他方のハウジング素子の凹部の両側に隣接する部分に突き合わせており、
   前記外輪部材の内周面に形成された外輪軌道と、前記他方のハウジング素子の凹部の内周面に直接形成された外輪軌道とにより、単一の円筒面が形成されており、
   前記１対のハウジング素子のうち、前記外輪部材を内嵌した前記一方のハウジング素子は、エンジンを構成する軽合金製のシリンダヘッド又はシリンダブロックであり、
   前記外輪軌道を直接形成した凹部を有する前記他方のハウジング素子は、鉄系合金製の抑えブロックであり、
   前記外輪部材は、鉄系合金製である
   事を特徴とする軸受装置。
2. 前記外輪部材の円周方向両端面と前記他方のハウジング素子の対向面との突き合わせ部が、それぞれ円周方向に関して突出したＶ字形凸面と円周方向に関して凹んだＶ字形凹面との凹凸係合部になっている、請求項１に記載した軸受装置。

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