CN101228361A - 滚针轴承及轴承结构 - Google Patents

Abstract

一种滚针轴承及轴承结构，该滚针轴承(11)包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的2个外圈部件(12)的外圈(13)、配置在外圈(13)的轨道面上且可自由滚动的多个滚针(14)、保持滚针(14)的保持架(15)。而且，外圈部件(12)的曲率半径(r1)与保持架(15)外径的曲率半径(r2)存在1＜(r1/r2)＜1.30的关系。

Description

滚针轴承及轴承结构

技术领域

本发明涉及一种对汽车发动机用曲轴、凸轮轴、平衡轴及摇臂轴等进行支承的滚针轴承及轴承结构。

背景技术

以往，作为对图6所示的汽车曲轴1等进行支承的轴承，一般使用拼合式的滑动轴承。由于滑动轴承载荷容量高，所以可适合在高载荷环境下使用。

但是，近年来，出于环境因素的考虑追求提高燃料利用率的汽车，随之有采用滚针轴承取代滑动轴承的情况。滚针轴承，虽然与滑动轴承相比载荷容量低，但是由于旋转时的磨擦阻力小所以可以减少对支承部分的供油量。

不过，对曲轴1的曲轴销2进行支承的滚针轴承不能沿轴向压入组装。为此，针对这种情况下使用的滚针轴承例如在美国专利第1921488号公报中有所记载。

如该公报所记载的那样，其滚针轴承具有外圈、配置在外圈的轨道面上可自由滚动的多个滚针、和保持该滚针的保持架。此外，通过将外圈设成从如图7所示那样沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的外圈部件4a、4b，而可以组入曲轴销2。另外，对于保持架也同样设计。

一般情况下，如上述那样的滚针轴承和收入滚针轴承的外圈的壳体分别制造。其结果有可能在外圈的曲率半径与壳体内径的曲率半径上产生误差。

一方面，在外圈的曲率半径比壳体内径的曲率半径小的情况下，会在外圈与壳体之间产生间隙；另一方面，在外圈的曲率半径比壳体内径的曲率半径过大的情况下，若强行组入，则有可能使外圈的轨道面产生起伏甚至损坏。

无论上述哪种情况下，都由于妨碍滚针的顺畅旋转，所以轴承旋转时会产生振动、噪音。另外，有可能在外圈部件的对接部产生剥离。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种具有外圈部件且该外圈部件被设计成在组入壳体中时沿壳体的内径面的适当形状的滚针轴承及轴承结构。另外还提供一种具有这样的滚针轴承的轴承结构。

本发明的滚针轴承，包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持多个滚针的保持架。而且，外圈部件的曲率半径r1与保持架外径的曲率半径r2存在1＜(r1/r2)＜1.30的关系。

在将上述结构的滚针轴承组入壳体中时，外圈部件弹性变形成为沿着壳体内径面的适当形状，据此，能够获得可以维持滚针顺畅旋转的滚针轴承。

优选，外圈部件在错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合用于定位的定位卡合部。根据上述结构，通过在外圈部件上设置定位卡合部，从而可防止外圈向圆周方向旋转。据此，不存在外圈部件的交界向载荷区域移动的问题，因此能够避免滚针旋转不良、外圈部件损坏等不良情形。

优选，具有保持多个滚针的保持架，外圈部件在宽度方向端部具有向径向内侧突出用于限制保持架向轴向移动的卡合爪。根据上述结构，通过在外圈部件的宽度方向端部设置卡合爪，从而不用在轴等周边结构上施予加工就可以限定保持架的轴向移动。

本发明的轴承结构，具有滚针轴承和壳体，滚针轴承包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持多个滚针的保持架，壳体收入滚针轴承的外圈。而且，外圈部件的曲率半径r1与壳体内径的曲率半径r3存在1＜(r1/r3)＜1.30的关系。

在将上述结构的滚针轴承组入壳体中时，外圈部件弹性变形成为沿着壳体内径面的适当形状，据此，能够获得可以维持滚针顺畅旋转的轴承结构。

通过使外圈部件弹性变形成为沿着壳体内径面的适当形状，从而能够获得可以维持滚针顺畅旋转的滚针轴承及轴承结构。

附图说明

图1A是表示本发明的一实施方式的滚针轴承的主视图。

图1B是沿图1A的线A-A’观察的剖视图。

图2A是表示本发明的一实施方式的滚针轴承的外圈部件的纵剖视图。

图2B是对图2A的外圈部件从箭头B方向观察的图。

图2C是对图2A的外圈部件从箭头C方向观察的图。

图3A是表示本发明的一实施方式的滚针轴承的保持架的主视图。

图3B是沿图1A的线D-D’观察的剖视图。

图4是表示在组入滚针轴承前的外圈部件与壳体的曲率半径的关系的图。

图5是表示将滚针轴承组入壳体中后的状态的图。

图6是表示汽车的曲轴的图。

图7是表示用于滚针轴承中且沿径向可分开的外圈的示意图。

具体实施方式

首先，参照图1A-图3B对本发明的一实施方式的滚针轴承11进行说明。

如图1A及图1B所示，滚针轴承11包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的2个外圈部件12的外圈13、配置在外圈13的轨道面上且可自由滚动的多个滚针14、保持滚针14的保持架15。此外，外圈13的拼合线只要沿径向分开外圈13即可，也可以不与轴向严格一致。

而且，外圈部件12的曲率半径r1与保持架15的外径的曲率半径r2满足1＜(r1/r2)＜α的关系。并且，α取表1所示的基于外圈部件12的板厚t得到的值。在这种情况下，当滚针14的外切圆与外圈部件12的内径面在外圈部件12的左右对称轴线上一致时，外圈部件12的曲率中心o₁与保持架15的曲率中心o₂处于相互不同的位置。

[表1](外圈与保持架外径的曲率半径的关系)

板厚t	0＜t≤0.8	0.8＜t≤1.2	1.2＜t≤2.0	2.0＜t
					α	1.30	1.25	1.20	1.15

一方面，在外圈部件12的曲率半径r1比保持架15的外径的曲率半径r2小时，会在外圈13与壳体之间产生间隙；另外，由于成为外圈部件12紧固保持架15的状态，所以会阻碍滚针14的顺畅旋转。因此，始终需要满足1＜(r1/r2)。

另一方面，在外圈部件12的曲率半径r1比保持架15的外径的曲率半径r2过大时，若强行组入，则有可能使外圈部件12的轨道面产生起伏甚至损坏。为此，满足(r1/r2)＜α关系的α设为表1所示那样的基于外圈部件12的板厚得到的值。这里，板厚t越小则α的值越大是因为板厚越薄弹性变形能力越高。

根据上述结构，在将滚针轴承11组入壳体中时，外圈部件12弹性变形成为沿着壳体的形状，因此，能够获得可以维持滚针14顺畅旋转的滚针轴承11。

上述关系可适用于具有拼合外圈的所有的滚针轴承。在本实施方式中，如图2A所示，在外圈部件12的错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合进行定位的作为定位卡合部的突起12a、和从外圈部件12的宽度方向端部向径向内侧突出的用于限制保持架15向轴向移动的卡合爪12b。

另外，如图2B及图2C所示，外圈部件12的圆周方向的一侧端部成为凸形状、另一侧端部成为凹形状，通过将2个外圈部件12的凹凸组合在一起，就形成了圆筒状的外圈13。

上述结构的滚针轴承11，由于将外圈13及保持架15的局部切断，所以能够使用于对汽车的曲轴、凸轮轴、平衡轴及摇臂轴等沿轴向不能压入的位置进行支承的轴承。

另外，通过在外圈部件12上设置突起12a，可防止外圈13向圆周方向旋转，而且，通过设置卡合爪12b，能够限制保持架15向轴向移动。

保持架15由树脂材料形成，如图3A所示，在圆周上的多处具有收容滚针14的收容窝。另外，如图3B所示，在对沿轴向方向切断的切断面利用圆周上的一处进行对接的对接部具有由凸部15a和凹部15b构成的嵌合部。而且，在使保持架15弹性变形向轴上套入后，将切断部分的凸部15a与凹部15b相嵌合，而防止对接部向轴向错位。

上述结构的保持架15，根据由凸部15a与凹部15b构成的嵌合部，能够抑制切断面之一沿轴向错位。

在上述的实施方式中，虽然只例示出由一个凸部15a和一个凹部15b构成的嵌合部的情况，但是，并不局限于此，也可以组合多个凸部与凹部形成嵌合部。

在上述的实施方式中，虽然只例示出外圈13由沿径向分成二部分的外圈部件12构成的情况，但是，外圈13并不局限于此，也可以按任意数量分开。

在上述的实施方式中，虽然只例示出在各外圈部件12上分别配置一处突起12a及卡合爪12b的情况，但是，并局限于此，可以在外圈13全周上只配置一处、或者、也可在各外圈部件12上配置多处。

另外，在上述的实施方式中，虽然只例示出在外圈部件12的轴向端部的局部设置卡合爪12b的情况，但是，也可以在外圈部件12的轴向端部整个区域设置卡合爪12b。

而且，保持架15并不局限于由树脂制成，也可以对金属材料进行冲压加工等形成，也可以是无需保持架15的无保持架滚动轴承(tull typeroller bearing)。

下面，参照图4及图5对图1A所示的滚针轴承11与收入滚针轴承11的壳体20的关系进行说明。

外圈部件12的曲率半径r1与壳体20的内径的曲率半径r3满足1＜(r1/r3)＜β的关系。并且，β取表2所示的基于外圈部件12的板厚t得到的值。

[表2](外圈与壳体内径的曲率半径的关系)

板厚t	0＜t≤0.8	0.8＜t≤1.2	1.2＜t≤2.0	2.0＜t
					β	1.30	1.25	1.20	1.15

一方面，在外圈部件12的曲率半径r1比壳体20的内径的曲率半径r3小时，会在外圈13与壳体20之间产生间隙。其结果，会阻碍滚针14的顺畅旋转。因此，始终需要满足1＜(r1/r3)。

另一方面，在外圈部件12的曲率半径r1比壳体20的内径的曲率半径r3过大时，若强行组入，则有可能使外圈部件12的轨道面产生起伏甚至损坏。为此，满足(r1/r3)＜β关系的β设为表2所示那样的基于外圈部件12的板厚得到的值。这里，板厚t越小则β的值越大是因为板厚越薄弹性变形能力越高。

而且，如图5所示，在将支承旋转轴21的滚针轴承11组入壳体20中时，外圈部件12弹性变形成为沿着壳体20的形状，因此，能够获得可以维持滚针14顺畅旋转的轴承结构。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明并不局限于图示的实施方式，对于图示的实施方式是可以在与本发明相同或等同的范围内加以各种修改及变形的。

产业上的可利用性

本发明可被有效利用于对汽车的曲轴、凸轮轴、平衡轴及摇臂轴等进行支承的滚针轴承。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

按条约19条进行修改的声明

(1)对最初申请的独立权利要求1及独立权利要求4进行修改，明确限定“所述外圈部件在错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合用于定位的定位卡合部”。

虽然在文献1(特开2005-180459号公报)中也设有定位卡合部14h、14g，但是，其定位卡合部设置在座圈板的中央部两侧，因此，与修改后的权利要求1及权利要求4的发明在结构上不相同。

(2)对于最初申请的权利要求3，引用了文献2(特开昭55-107118号公报)及文献3(特开平4-357325号公报)。为了明确与这些文献公开内容的差别，修改权利要求3，明确限定卡合爪设在宽度方向端部的局部”。

文献2及文献3公开的外圈部件，在其宽度方向两端部具有在整个圆周上延伸的凸缘，与修改后的权利要求3中的发明特征不相同。

(3)删除最初申请的权利要求2，追加新的权利要求5。追加的权利要求5是引用权利要求4的从属权利要求，限定了“所述外圈部件在宽度方向端部的局部具有向径向内侧突出而限制所述保持架向轴向移动的卡合爪”。

1(修改).一种滚针轴承，其中：

包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在所述外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持所述多个滚针的保持架，

所述外圈部件的曲率半径r1与所述保持架外径的曲率半径r2存在1＜(r1/r2)＜1.30的关系，

所述外圈部件在错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合用于定位的定位卡合部。

2(删除)

3(修改).根据权利要求1所述的滚针轴承，其中：所述外圈部件在宽度方向端部的局部具有向径向内侧突出而限制所述保持架向轴向移动的卡合爪。

4(修改).一种轴承结构，具有滚针轴承和壳体，

所述滚针轴承包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在所述外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持所述多个滚针的保持架，所述壳体收入所述滚针轴承的所述外圈，其中：

所述外圈部件的曲率半径r1与所述壳体内径的曲率半径r3存在1＜(r1/r3)＜1.30的关系。

所述外圈部件在错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合用于定位的定位卡合部。

5(追加).根据权利要求4所述的轴承结构，其中：所述外圈部件在宽度方向端部的局部具有向径向内侧突出而限制所述保持架向轴向移动的卡合爪。

Claims (4)

1.一种滚针轴承，其中：

包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在所述外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持所述多个滚针的保持架，

所述外圈部件的曲率半径r1与所述保持架外径的曲率半径r2存在1＜(r1/r2)＜1.30的关系。

2.根据权利要求1所述的滚针轴承，其中：所述外圈部件在错开圆周方向中央的位置具有与壳体相卡合用于定位的定位卡合部。

3.根据权利要求1所述的滚针轴承，其中：具有保持所述多个滚针间隔的保持架，所述外圈部件在宽度方向端部具有向径向内侧突出用于限制所述保持架向轴向移动的卡合爪。

4.一种轴承结构，具有滚针轴承和壳体，

所述滚针轴承包括：具有沿轴承的轴线方向延伸的拼合线分开的多个外圈部件的外圈、配置在所述外圈的轨道面上且可自由滚动的多个滚针、保持所述多个滚针的保持架，所述壳体收入所述滚针轴承的所述外圈，其中：

所述外圈部件的曲率半径r1与所述壳体内径的曲率半径r3存在1＜(r1/r3)＜1.30的关系。

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