JP2008232309A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立性が容易で、かつ、通常使用することができない円筒形状から歪んでしまった形状の外輪をそのまま使用することができるころ軸受を提供する。
【解決手段】 内周面にころ４を受け止める軌道面を有するとともに、周方向に２分割され、それらの分割片２，３を組合せることによって円筒形状に形成される外輪２０を含むころ軸受１であって、分割片２，３は、外輪２０を構成することとなる円筒素材がアキシャル方向において切断されることにより分割されて形成されており、外輪２０は、各分割片２，３の周方向の両端に形成される分割面がそれぞれ対向配置されたその間に装填される弾性部材１０を有し、該弾性部材１０により対向する分割面が周方向にオフセットされて円筒形状に形成されていること特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ころ軸受に関する。

一般に、例えばエンジンにおけるピストンとクランクシャフトをつなぐ連接棒であるコネクティングロッド（以下、コンロッドと略称する）の大端部は、軸受を挟んでクランクシャフトに結合されている。そして、軸受は、クランクシャフトの特性上、例えば二つに分割した分割軸受輪（外輪）が使用される。

ところで、分割軸受輪は、分割した分割面が直線的に形成されると組付け時において互いに軸線方向にずれが生じ易く取り扱いがよくない。このため、軸線方向に対して例えばＳ字形状などの湾曲や屈曲させた分割面となることが望まれている。そこで、特許文献１記載の技術は、軸受輪の外周面に割りを誘因する凹所を形成し、その凹所を狙って加圧治具で軸受輪を加圧することで、凹所に沿って二つの分割片に分割する分割方法を開示している。また、特許文献２記載の技術は、端部を長さ方向に凹凸形状をなす帯状の金属板を湾曲させて半円形状の分割片を形成する方法を開示している。
特開昭５４−１６３２４７号公報 特開２００５−３３７３５２号公報

しかしながら、割り加工は、不安定であり同一の分割面をコントロールして形成することが困難であるため、例えば片方のみに不良が生じたとしても、他のもので補うこともできずコスト高となってしまう。一方、帯状の金属板の形態で端部を切断することで、その分割面を軸線方向のずれが生じにくい所望する形状で得ることができるが、その金属板を半円形状に湾曲させることは煩雑である。

そこで、軸受輪を割り加工ではなく切断加工によって、分割軸受輪を形成する方法が考えられる。しかしながら、図９（９−１）に示すように、例えば円形形状の軸受輪１００をワイヤカット放電加工などにより直線Ｕに沿って切断すると、軸受輪１００は２つの分割片１０１，１０１に分割される（図９（９−２）参照）が、このとき被切断部１０１ａがワイヤによって削り取られる（なくなる）。したがって、図９（９−３）に示すように、２つの分割片１０１，１０１を再び組合せると被切断部１０１ａがなくなっているので、分割前の軸受輪１００の形状から歪んだ楕円形状となってしまう。２つの分割片１０１，１０１を組合せた状態で保持することができないため、外周面を円形形状に研磨加工することが出来ず、この状態ではころ軸受の外輪として使用することができないというジレンマがある。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、組立性が容易で、かつ、通常使用することができない円筒形状から歪んでしまった形状の外輪をそのまま使用することができるころ軸受を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明のころ軸受は、
内周面にころを受け止める軌道面を有するとともに、周方向に２分割され、それらの分割片を組合せることによって円筒形状に形成される外輪を含むころ軸受であって、
分割片は、外輪を構成することとなる円筒素材がアキシャル方向において切断されることにより分割されて形成されており、
外輪は、各分割片の周方向の両端に形成される分割面がそれぞれ対向配置されたその間に装填される弾性部材を有し、該弾性部材により対向する分割面が周方向にオフセットされて円筒形状に形成されていること特徴とする。

上記本発明によれば、分割された一対の分割片において対向配置された分割面の間に弾性部材が装填されている。例えば上記したように切断加工により切断代がなくなり、再度組合せても切断前の円筒形状とならない場合などの、一対の分割片を組合せたときに生ずる歪みを弾性部材で補うことができる。すなわち、対向する分割面が弾性部材で周方向にオフセットされることにより、外輪を円筒形状に形成することが可能となる。ひいては、分割片の端部に弾性部材を形成するという簡単な構造で、分割手段として切断加工を施すことが可能となり、自由度ある分割面を有する２分割された外輪を含むころ軸受を得ることが可能となる。

また、弾性部材を対向する分割面の間に装填するので、例えば、所定の取付場所（ハウジング）の内側に外輪（ころ軸受）を取り付けたときに、弾性部材が分割片を広げるように付勢する予圧効果を奏し、外輪とハウジングとの間にクリアランスが形成されないように柔軟に組み付けることができる。ひいては、外輪とハウジングとの間にクリアランスがなくなるとともに弾性部材の制振効果によって、異音や振動等が発生することなくころ軸受を使用することが可能となる。

また、ころ軸受の外輪は、円筒素材が実質的に等しい半円筒状に分割されて形成されるとともに、周方向における２ヶ所で分割面が対向配置されたその間に弾性部材が個別に装填されており、その２ヶ所で対向配置された分割面の間隔が該弾性部材により相互に等しくなるように保持することができる。これにより、各対向する分割面の間が相互に等しく保持されているので、一対の分割片が弾性部材を通る直線に対して対称形態となり、ころによる応力集中を抑制又は防止することができる。

また、その外輪は、円筒素材がアキシャル方向において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する分割線で分割されて形成され、その分割線に沿って弾性部材を装填することができる。これにより、アキシャル方向において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する分割面を有する分割片を組合せることになるので、軸方向のずれが生じ難く、容易に弾性部材を配置することができる。ひいては、弾性部材を介して２つの分割片を一体化した状態で保持することができ、持ち運びや組み付けなどの作業性が向上する。

また、ころ軸受の外輪における弾性部材は、外輪の軌道面よりもラジアル方向内側に膨出しないように配置することができる。これにより、弾性部材がころの転がりを干渉せず、この対向する分割面の位置をころが通過するときにも滑らかに転がることができる。また、ころが弾性部材による摩擦や引っ掛かることによる異音や振動発生を抑制又は防止できる。

以下、本発明に係るころ軸受の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係るころ軸受の一例を示す側面図及び一部省略した分解斜視図、図２はころ軸受をクランクシャフト及びコンロッド大端部の間に組み込む状態を示す分解斜視図、図３は図２において組み込んだ状態を示す断面図、図４は外輪の斜視図、Ｘ−Ｘ断面図及びＹ−Ｙ断面図、図５は図４のＺ部分拡大図である。

図１に示すごとく、ころ軸受１は、周方向に二分割された略半筒形状をなす一対の分割片２，３とその分割片２，３の間に装填される弾性部材１０，１０とを有する二分割外輪２０（以下、外輪と略称する）と、その外輪２０の内側に配置され、該一対の分割片２，３の内周面を軌道面とする複数のころ４と、各ころ４を保持する半円筒形状をなす一対の保持器５，６とを備えている。保持器５，６には、ラジアル方向の内外に貫通するポケット部Ｐが周方向に沿って等間隔で複数設けられ、その各ポケット部Ｐ内にころ４がそれぞれ収容されている。

このような二つ割りされたころ軸受１は、図２に示すように、例えば自動車等の車両のエンジンにおけるクランクジャーナル７１やクランクピン７２、カウンターウエイト７３等を備えるクランクシャフト７にコンロッド９を結合する際に用いられる。すなわち、軸方向から圧入等して取付場所に配置する一体軸受を用いることができない場合に用いられる。具体的には、コンロッド９の大端部９Ｂとクランクピン７２との間に介装される（図３参照）。なお、コンロッド９は、クランクシャフト７とピストン８とを繋ぐ連接棒であり、ピストン８の往復運動をクランクシャフト７の回転運動に変換する役割を担う。

コンロッド９は、クランクピン７２（クランクシャフト７）に結合される大端部９Ｂとピストン８に連結される小端部（図示せず）とを両端に備える。コンロッド９は、小端部（図示せず）と大端部９Ｂの一部と、それらを連結するロッド９Ｒを含む本体部９１と、大端部９Ｂの残りを形成するキャップ部９２と、キャップ部９２を本体部９１に固定するナット９３とを備える。そして、本体部９１には、ナット９３に対応するボルト９１ｂが形成されており、キャップ部９２に形成されたボルト挿通孔９２ｂを介して締結される。

図３に示すように、大端部９Ｂには、本体部９１に設けられた略半円形状を呈する凹部９１ａと、キャップ部９２に設けられた略半円形状を呈する凹部９２ａとが組み合わさった状態でころ軸受１が保持されている。すなわち、一対の分割片２，３で構成される外輪２０がコンロッド９と一体的に回転するとともに、クランクピン７２が内輪として相対回転可能に連結されている。

次に、図４を用いて外輪２０について詳しく説明する。なお、図中上側の分割片を第１分割片２、下側の分割片を第２分割片３として説明する。外輪２０は、図４（ａ）に示すように、上記の如く、実質的に等しい半円筒形状をなす第１及び第２分割片２，３で形成されている。その第１及び第２分割片２，３は、外輪２０を構成することとなる軸受輪（円筒素材）１００がアキシャル方向において切断されることにより分割されて形成されている（図９参照）。

また、外輪２０は、図４（ｂ）に示すように、各分割片２，３の周方向の両端に形成される分割面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂがそれぞれ対向配置されたその間に装填される弾性部材１０，１０を有する。そして、外輪２０は、該弾性部材１０，１０により対向する分割面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが周方向にオフセットされて全体として円筒形状に形成されている。つまり、外輪２０は、第１及び第２分割片２，３が相互の周方向の両端面、具体的には第１分割片２における分割面２ａ，２ｂと第２分割片３の分割面３ｂ，３ａとが合掌状態に対向配置されて組合わされ、円筒形状に形成されている。

ここで、第１及び第２分割片２，３は、図４（ａ）に示すように、アキシャル方向（軸線Ｏ１）において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する非直線形状の分割線（第１分割線Ｌ１及び第２分割線Ｌ２）で分割されて形成されている。これにより、組み付ける際の軸線方向に対してのずれを効果的に抑制又は防止することができる。本実施例では、図４（ｃ）に示すように、第２分割線Ｌ２は、Ｙ方向から見たときに、軸線Ｏ１の上下に一つずつ頂点Ｐ，Ｑを含む逆Ｎ字形状（Ｓ字形状）に形成されている。一方、第１分割線Ｌ１は、第２分割線Ｌ２と外輪２０の中心で点対称となるように形成されている。これにより、２つを共用することができる。なお、分割線Ｌ１，Ｌ２はこれに限定するものではなく、例えば各分割線がＶ字形状となるように一方が周方向に突出し、もう一方が凹むように形成することができる。そして、その分割線に沿って弾性部材１０，１０がその分割された分割面の間に装填されることになる。

外輪２０は、図４（ｂ）に示すように、直線Ｏ２に平行な直径Ｄの長さが、直線Ｏ３に平行な直径ｄに対して長く形成されている（例えば、弾性部材１０，１０の厚み幅ｗが切断時に削り取られる切断代よりも大きく設定されている）。したがって、外輪２０は、コンロッド大端部９Ｂに対して弾性部材１０，１０の作用により予圧された状態で取り付けられる。すなわち、外輪２０（ころ軸受１）は、コンロッド大端部９Ｂ等に取り付けられたときに（図３参照）、対向する分割面が直線Ｏ２方向に弾性部材１０，１０を相対的に押圧して圧縮し、直径Ｄと直径ｄとが同等の長さの円筒形状（側面視で真円形状）となる。ひいては、外輪２０の外周面がコンロッド大端部９Ｂの内側にクリアランスなく面接触して取り付けることができる。

また、弾性部材１０は、外輪２０の周方向に２ヶ所個別に装填されている。そして、その各弾性部材１０，１０は、各厚み幅ｗで相互に等しいものが使用されている。したがって、対向配置された分割面の間隔が相互に等しく保持されている。これにより、コンロッド大端部９Ｂ等に取り付ける際にも均等に予圧がかかり安定する。

弾性部材１０，１０は、図５に示すように、第１及び第２分割片２，３（外輪２０）の内周面２ｃ，３ｃ（軌道面）よりもラジアル方向内側に膨出しないように配置されている。すなわち、弾性部材１０の内周面１０ａが、軌道面よりもラジアル方向外側に奥まった位置に配置され、かつ、上記した圧縮された状態においても軌道面よりもラジアル方向内側に膨出しないように配置されている。これにより、ころが転動する際、強度的に劣る弾性部材１０に接触することなく弾性部材１０の破損を防止できる。なお、弾性部材１０の内周面１０ａが軌道面から奥まった位置となるので、軌道面に対向する分割面の間に対応する隙間（段差）が形成される場合には、その内周面と分割面との連結部に面取りを施してもよい。これにより、ころ４がその隙間上を滑らかに転がることができる。

図７は図５に対応した別の例を示す図であり、図７に示すように、第１及び第２分割片２，３の各分割面近傍部２ｄ，３ｄがころ４の軌道面（内周面２ｃ，３ｃ）よりもラジアル方向外側に奥まるように薄肉形態で形成することができる。この場合にも、ころ４が滑らかに転がるとともに、弾性部材１０の破損を防止することができる。

弾性部材１０は、ゴム、エラストマー等の弾性体からなり、その形状は軸受輪が切断される分割線Ｌ１，Ｌ２に沿って形成され、特に外輪２０の周方向の弾性に富む弾性体が好適である。本実施例においては、２つの頂点を含むＮ字形状（Ｓ字形状）をなして形成されている（図１（ｂ）参照）。

図８は図１（ｂ）に対応した外輪の別の例を示す図であり、図８（ａ）に示すように、弾性部材１０は、対向する分割面２ａ，３ｂとの間に対して、単に配置するだけでもよいが、分割片２，３の分割面２ａ，３ｂのどちらか一方に加硫接着などの方法によりに一体的に形成して配置することができる。弾性部材を外輪の分割片と一体とした場合は、軸受組立て時の取扱性が向上する。また、図８（ｂ）に示すように、弾性部材１０を例えば厚みが同等となるように分割して、それぞれを分割片２，３の分割面２ａ，３ｂの両側に加硫接着などの方法により一体的に形成して分離した弾性部材を相対的に押圧するように配置することもできる。このように、分割片の端部（分割面）に弾性部材を形成することで、組付けなどの作業性が向上する。

なお、本実施例においてはころ軸受のハウジングをコンロッドで説明したが、例えば、ハウジングの材料としてアルミニウム等が使用され、外輪（ころ軸受）の材料として鉄が使用される場合において、両者の熱膨張率が大きく異なるときに対向する分割面の間に弾性部材を装填（介装）するとその熱膨張や熱収縮を差を吸収できるため特に有効である。すなわち、使用温度−４０度から１２０度の範囲ではアルミニウムと鉄との熱膨張率が大幅に異なることから、その熱膨張或いは熱収縮に起因してころ軸受とハウジングとの間にラジアルクリアランスが発生し異音や振動を引き起こしてしまう恐れがあるが、弾性部材の弾性力によりラジアルクリアランスの変化（発生）を抑制することができる。

次に、図６用いて上記説明した実施形態のころ軸受の変形例について説明する。なお、図６は図４（ｃ）に対応しており、以下の説明では、上述した実施形態と異なる部分について主に述べ、重複する部分については同番号を付して説明を省略又は簡略する。図６（ａ）に示すように、外輪２００は、アキシャル方向（軸線Ｏ１）において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する分割線Ｌ２に対して幅広く離間して分割面２０ｂ，３０ａが対向配置されている。この場合にも、その対向する分割面２０ｂ，３０ａの間には弾性部材１１が装填されているので、外輪２００は、全体として円筒形状に形成することができる。

また、図６（ｂ）に示すように、外輪３００は、アキシャル方向（軸線Ｏ１）において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する分割線Ｌ２に沿って切断され、かつ一方の分割面２１ｂの一部が周方向に向かって切り欠かれている。そして、その切欠き以外の分割面２１ｂとその分割面２１ｂに対向する分割面３１ａとの間に弾性部材１２，１２が装填されている。この場合にも、外輪３００は、全体として円筒形状に形成することができる。すなわち、弾性部材は、分割面の形状に依存せず自由に設定することが可能である。

なお、本発明において、上記実施例に限定されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることもできる。

本発明の実施形態に係るころ軸受の一例を示す側面図及び一部省略した分解斜視図。 ころ軸受をクランクシャフト及びコンロッド大端部の間に組み込む状態を示す分解斜視図。 図２において組み込んだ状態を示す断面図。 外輪の斜視図、Ｘ−Ｘ断面図及びＹ−Ｙ断面図。 図４におけるＺ部分断面図。 図４（ｃ）に対応する変形例に係る外輪を示す断面図。 図５に対応した別の例を示す図。 図１（ｂ）に対応した外輪の別の例を示す図。 軸受輪の切断工程を示す図。

符号の説明

１ ころ軸受
２ 第１分割片
３ 第２分割片
４ ころ
５，６ 保持器
１０ 弾性部材
２０ 二分割外輪（外輪）
Ｏ１ 軸線

Claims (4)

1. 内周面にころを受け止める軌道面を有するとともに、周方向に２分割され、それらの分割片を組合せることによって円筒形状に形成される外輪を含むころ軸受であって、
   前記分割片は、前記外輪を構成することとなる円筒素材がアキシャル方向において切断されることにより分割されて形成されており、
   前記外輪は、各分割片の周方向の両端に形成される分割面がそれぞれ対向配置されたその間に装填された弾性部材を有し、該弾性部材により対向する分割面が周方向にオフセットされて円筒形状に形成されていること特徴とするころ軸受。
2. 前記外輪は、前記円筒素材が実質的に等しい半円筒状に分割されて形成されるとともに、周方向における２ヶ所で前記分割面が対向配置されたその間に前記弾性部材が個別に装填されており、その２ヶ所で対向配置された前記分割面の間隔が該弾性部材により相互に等しくなるように保持される請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記外輪は、前記円筒素材がアキシャル方向において所定の振れ幅で蛇行又は屈曲する分割線で分割されて形成され、その分割線に沿って前記弾性部材が装填されている請求項１又は２に記載のころ軸受。
4. 前記弾性部材は、前記外輪の前記軌道面よりもラジアル方向内側に膨出しないように配置されている請求項１ないし３のいずれか1項に記載のころ軸受。

Images