JP2010071324A - 二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体の半割り部通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる二つ割り転がり軸受を提供する。
【解決手段】円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪２ａ、２ｂと、両二つ割り外輪２ａ、２ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体３と、各転動体３を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器４とを備え、シャフト５が内嵌される二つ割り転がり軸受１。前記二つ割り外輪２ａ、２ｂの円周方向端面同士が当接する半割り部に、当該半割り部を通過する転動体３に潤滑油を供給し得る給油路６が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造に関する。

自動車や船舶などのエンジンにおいて、ピストンの往復動を回転運動に変換するクランクシャフトを支持する軸受は、カウンターウェイト間又はカウンターウェイトとコンロッド大端部との間に配置されることから、円周方向に２分割された二つ割り軸受が使用されている。

前記支持軸受としては、従来、滑り軸受が使用されてきたが、近年、より燃料消費量の少ないエンジンに対する要求が益々高まっていることから、回転損失を低減させるために、前記滑り軸受に代えて周方向に分割された転がり軸受を使用することが提案されている。

この分割型の転がり軸受は、例えば、二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体であるころと、各ころを円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器とを備えている。そして、クランクシャフトが内輪部材として転がり軸受に内嵌される。

ところで、前記分割型の転がり軸受では、二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接されて合わせ面を形成しているが、当該転がり軸受を収容する支持孔を有するハウジングへの組み付け誤差や、ハウジング嵌め合い面の加工状態により、前記合わせ面において、対向する外輪両端部にラジアル方向のズレが生じることがある。その結果、当該合わせ面にラジアル方向内側に突出する段差が形成されることがある。

そして、図９に示されるように、二つ割り外輪７２ａ、７２ｂの合わせ面Ｃにラジアル方向（図９において上下方向）に段差７５が生じると、この段差７５が生じている外輪の合わせ面Ｃ付近をころ７３が転走するときに、ころ７３の周面が前記段差７５の角７５ａに衝突し、騒音や振動が発生する惧れがある。

そこで、ころが段差を通過することに伴って発生する騒音や振動を抑制するために、前記合わせ面付近における外輪の軌道面をラジアル方向外側に逃がして「逃げ」を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の軸受では、合わせ面を形成する一方の外輪の円周方向端部にＶ字状 凸部を設けるとともに、他方の外輪の円周方向端部にＶ字状凹部を設けている。そして、両外輪の円周方向端部のうち外輪軌道面を構成する内周面側に、先端縁に向かうにしたがって径方向の厚さ寸法を漸減させる方向に傾斜した傾斜面を形成している。特許文献１記載の軸受によれば、外輪同士の合わせ面にラジアル方向のズレが生じたとしても、前記傾斜面を形成したことにより段差が生じるのを防ぐことができ、その結果、騒音や振動の発生が抑制される、とされている。

特開２００６−１２５６０６号公報

しかしながら、転がり軸受では、回転に伴って転動体に遠心力が作用するため、当該転動体は遠心力によって「逃げ」に沿って転動する。すなわち、合わせ面を通過する転動体は外輪に対して沈み込んだり（径方向外側に移動する）、乗り上がったりする（径方向内側に移動する）ので、「逃げ」を設けたとしても合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を十分には抑制できない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転動体の半割り部通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造を提供することを目的としている。

本発明の二つ割り転がり軸受は、円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、
前記二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接する半割り部に、当該半割り部を通過する転動体に潤滑油を供給し得る給油路が形成されていることを特徴としている。

本発明の二つ割り転がり軸受では、二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接する半割り部に形成した給油路から当該半割り部を通過する転動体に潤滑油を供給することができる。供給された潤滑油は、合わせ面周辺の外輪内側面に比較的厚い油膜を形成して一種のダンパーの役割を果たすので、転動体が合わせ面を通過する際の衝撃を緩和して、通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。また、給油路から供給する潤滑油の油圧によって転動体を内輪側に押し付けて当該転動体を内輪に沿って公転させることができる。これにより、転動体の公転軌跡が一定となり、合わせ面通過時における転動体の径方向の移動を防止することができる。その結果、合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

なお、本明細書において「半割り部」とは、二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接して形成される合わせ面およびその近傍を含む部分を意味する。したがって、「半割り部に形成した給油路」は、合わせ面を構成する両外輪の円周方向端面の一方または両方に形成された溝により形成されるものだけでなく、この合わせ面から離れた外輪端部を径方向に貫通する流路により形成されるものも含まれる。

前記給油路が、転がり軸受の軸方向に沿って複数個形成されているのが好ましい。この場合、軸方向に沿った複数の箇所から潤滑油を供給することができ、油膜をより均一に形成することができる。また、複数の箇所で転動体を内輪側に押圧することができ、転動体の挙動をより安定させることができる。

前記給油路の断面形状が、円周方向に沿って長い長孔形状であるのが好ましい。この場合、連続して転動体に油圧を加えることができるので、当該転動体を確実に内輪に沿って公転させることができる。

前記外輪の外側面に、前記給油路と連通する周溝を形成することができる。二つ割り転がり軸受では、通常、軸受に潤滑油を供給するためのオイルポンプが付設されているが、このオイルポンプからの潤滑油の供給路が半割り部から離れている場合でも、この供給路と給油路をつなぐ周溝を外輪の外側面に形成することにより、合わせ面を通過する転動体に潤滑油を供給することができる。

また、本発明の軸受構造は、前述した二つ割り転がり軸受と、この二つ割り転がり軸受を密接して支持する支持孔を有するハウジングとを備えたことを特徴としている。
本発明の軸受構造では、前述した二つ割り転がり軸受を用いているので、転動体が合わせ面を通過することに伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

本発明の二つ割り転がり軸受およびこれを備えた軸受構造によれば、転動体の半割り部通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の二つ割り転がり軸受（以下、単に「転がり軸受」ともいう）およびこれを用いた軸受構造の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受１の断面説明図である。この転がり軸受１は、円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪２ａ、２ｂと、両二つ割り外輪２ａ、２ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体であるころ３と、各ころ３を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器４とを備えている。保持器４は周方向１ヶ所に割り部が設けられており、シャフト５への組込み時に当該割り部を拡径することで保持器４が組込み可能とされる。ただし、周方向２ヶ所に割り部を設けた分割型としてもよい。シャフト５は、前記複数個のころ３によって支持されることにより前記転がり軸受１に内嵌されている。このシャフト５は内輪としても機能している。

二つ割り外輪２ａの円周方向端面と、この端面と対向する二つ割り外輪２ｂの円周方向端面とにより合わせ面Ｃが構成されており、本実施の形態では、この合わせ面Ｃを構成する二つ割り外輪２ａ、２ｂの各端面に径方向に沿った断面半円形の溝が形成されている。そして、これら２本の断面半円形の溝によって、合わせ面Ｃを通過するころ３に潤滑油を供給し得る給油路である給油孔６が形成されている。給油孔６は２箇所の合わせ面Ｃそれぞれに形成されている。

給油孔６には、転がり軸受１に付設されている図示しないオイルポンプから潤滑油が供給される。給油孔６のサイズ（径）は、油圧の大きさ、転がり軸受のサイズ、潤滑油の種類などに応じて選定されるが、概ね１〜５ｍｍ程度が目安である。

給油孔６から供給された潤滑油は転動するころ３にあたり、その一部が当該ころ３に付着して運び去られるが、残りの一部は合わせ面Ｃ周辺の二つ割り外輪２ａ、２ｂの内側面に付着して比較的厚い油膜を形成する。この油膜は一種のダンパーの役割を果たし、ころ３が合わせ面Ｃを通過する際の衝撃を緩和して、通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。また、給油孔６から供給される潤滑油の油圧によってころ３が内輪であるシャフト５側に押し付けられる（図２の（ａ）参照）。これにより、ころ３をシャフト５に沿って公転させて、当該ころ３の公転軌跡を一定にすることができる。その結果、合わせ面Ｃ通過時におけるころ３の径方向の移動を防止することができ、合わせ面Ｃ通過に伴う騒音や振動の発生を大幅に抑制することができる。図２の（ｂ）は従来例を示す図であり、給油孔６からの潤滑油の供給がない場合は、前述したようにころ３は「逃げ」に沿って転動するため、合わせ面通過に伴う騒音や振動の発生を十分には抑制できない。

図３は本発明の転がり軸受の他の実施の形態の部分説明図であり、外輪の合わせ面Ｃ付近を内側から見た図である。この実施の形態では、３つの給油孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃが転がり軸受の軸方向に沿って略等間隔に形成されている。この場合、軸方向に沿った３箇所からころ３の周面に対して潤滑油を供給することができるので、油膜をより均一に形成することができる。また、３箇所でころ３をシャフト側に押圧することができ、ころ３の挙動をより安定させることができる。なお、図３および後出する図４において、７はころ３をガイドするために外輪内側面の両側縁に沿って形成された鍔部である。

図４は本発明の転がり軸受のさらに他の実施の形態の部分説明図であり、外輪の合わせ面Ｃ付近を内側から見た図である。この実施の形態では、転がり軸受の軸方向に沿って略等間隔に形成された３つの給油孔２６ａ、２６ｂ、２６ｃの各断面形状が、円周方向に沿って長い長孔形状を呈している。この場合、図３に関連して説明した効果に加え、連続してころ３に油圧を加えることができるので、当該ころ３を確実にシャフトに沿って公転させることができる。

なお、図１〜３に係る実施の形態では、対向する外輪の各端面に形成した断面半円形の溝により給油孔を形成しているが、溝の断面形状は矩形、三角形など他の形状であってもよい。また、対向する端面のうち一方の端面だけに溝を形成することで給油孔を構成してもよい。さらに、端面に形成された溝により給油孔を形成する以外に、図５に示されるように、この端面から離れた外輪端部を貫通する流路により給油孔２７を形成することもできる。この場合は、確実に合わせ面Ｃへ潤滑油を供給するために、当該合わせ面Ｃよりも上流側（矢印で示されるころ３の公転方向を基準とした上流側）に給油孔２７を形成するのが好ましい。

図６は本発明の転がり軸受のさらに他の実施の形態の合わせ面付近の説明図である。この実施の形態では、一方の外輪３２ｂの外側面に、給油孔３６と連通する周溝３０が形成されている。この周溝３０は、また、両外輪３２ａ、３２ｂを支持するハウジング３１に形成された供給路３３に連通しており、図示しないオイルポンプから供給される潤滑油は、前記供給路３３および周溝３０を経て給油孔３６から軸受内部に供給される。前述した実施の形態では、外輪の半割り部に設けられる給油孔の位置に対応する箇所に供給路が形成されているが、本実施の形態によれば、ハウジング３１に形成される供給路３３が半割り部から離れている場合でも、前記周溝３０を経由して、合わせ面を通過するころ３に潤滑油を供給することができる。

つぎに本発明の軸受構造の実施の形態を説明する。図７は本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるコンロッド（コネクティングロッド）大端部の断面説明図である。コンロッド４０は、その大端部４１がクランクシャフト４２に支持され、図示しない小端部側に図示しないピストンがピンを介して取り付けられる。

前記大端部４１は、断面略半円形状の凹部を有する、第１ハウジング部である本体部４３に、断面略半円形状の凹部を有する、第２ハウジング部であるキャップ部４４をボルト４５で締結固定することにより断面略円形の支持孔４６を形成する構造である。この本体部４３とキャップ部４４とで形成される断面略円形の支持孔４６内に、二つ割り転がり軸受５１が組み込まれる。

この転がり軸受５１は、支持孔４６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪５２ａ、５２ｂと、両二つ割り外輪５２ａ、５２ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体であるころ５３と、各ころ５３を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器５４とを備えており、クランクシャフト４２が転がり軸受５１の内輪部材を構成している。そして、両二つ割り外輪５２ａ、５２ｂの円周方向端面同士が当接する半割り部に、当該半割り部を通過するころ５３に潤滑油を供給し得る給油孔５６が形成されている。

なお、図７に示される実施の形態では、軸受構造をコネクティングロッドの大端部に適用しているが、図８に示されるように、クランクシャフト固定部６０の一部を構成するハウジングであるアッパーブロック６１とこのアッパーブロック６１と一体に結合されるハウジングであるロアブロック６２により形成される支持孔内に配置される、クランクシャフト支持用の軸受として用いることもできる。なお、図８において、６３はアッパーブロック６１とロアブロック６２を一体に固定する固定ボルトであり、６４はクランクシャフトの支持軸である。

また、前述した実施の形態では、軸受に内嵌されるシャフトとして、クランクシャフトを例示したが、カムシャフトなど他のシャフトにも、本発明の軸受構造を適用することができる。
さらに、前述した実施の形態は、転動体としてころを用いたニードル軸受を備えているが、転動体としてボールを用いた玉軸受を採用することもできる。

本発明の転がり軸受の一実施の形態の断面説明図である。 （ａ）は図１に示される転がり軸受の合わせ面付近の説明図であり、（ｂ）は従来の転がり軸受の合わせ面付近の説明図である。 本発明の転がり軸受の他の実施の形態の部分説明図である。 本発明の転がり軸受のさらに他の実施の形態の部分説明図である。 本発明の転がり軸受の他の実施の形態の合わせ面付近の説明図である。 本発明の転がり軸受のさらに他の実施の形態の合わせ面付近の説明図である。 本発明の軸受構造の一実施の形態の断面説明図である。 本発明の軸受構造の他の実施の形態の断面説明図である。 従来の二つ割り外輪の合わせ面付近の断面説明図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ａ、２ｂ 二つ割り外輪
３ ころ（転動体）
４ 保持器
５ シャフト
６ 給油孔（給油路）
１６ａ、１６ｂ、
１６ｃ 給油孔
２６ａ、２６ｂ、
２６ｃ 給油孔
３０ 周溝
３１ ハウジング
３２ａ、３２ｂ 二つ割り外輪
３３ 供給路
３６ 給油孔
５１ 転がり軸受
５２ａ、５２ｂ 二つ割り外輪
５３ ころ
５４ 保持器

Claims (5)

1. 円周方向に二つ割りになっている二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器とを備え、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受であって、
   前記二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接する半割り部に、当該半割り部を通過する転動体に潤滑油を供給し得る給油路が形成されていることを特徴とする二つ割り転がり軸受。
2. 前記給油路が、二つ割り転がり軸受の軸方向に沿って複数個形成されている請求項１に記載の二つ割り転がり軸受。
3. 前記給油路の断面形状が、円周方向に沿って長い長孔形状である請求項１または２に記載の二つ割り転がり軸受。
4. 前記外輪の外側面に、前記給油路と連通する周溝が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の二つ割り転がり軸受。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の二つ割り転がり軸受と、
   この二つ割り転がり軸受を密接して支持する支持孔を有するハウジングと
   を備えたことを特徴とする軸受構造。

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