JP4935447B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、軸受に関し、特に、複数の転動体が軌道輪に沿って転動自在に設けられる転がり軸受に関するものである。

従来、この種の転がり軸受では、軌道輪としての回転軸の外周面と外輪の内周面との間に潤滑油を介して複数の転動体を配置することで、この回転軸を回転自在に支持している。このような転がり軸受として、例えば、特許文献１には、複数の転動体のうち少なくとも１つの転動体の重量を他の転動体の重量と異なる重量に設定することで、軸受全体の重心を軸受中心からずらし、これにより、軸受が繰返し負荷を受けた場合でもフレッティング（接触する２面間が、相対的な繰返し微小滑りを生じて摩耗する現象をいう。）が発生しにくく、軸受の寿命を向上させることができる転がり軸受が開示されている。

特開平５−８７１３２号公報

しかしながら、このような特許文献１に記載された転がり軸受では、例えば、潤滑油の供給量が少なく、各転動体と軌道輪との摺動部の潤滑状態が良好でない場合に、この転動体が軌道輪に対して滑りやすくなり、これにより、各転動体に作用するすべり摩擦力が増大し、この転動体の転動が阻害され、この結果、フリクションが増大することがあった。

そこで本発明は、フリクションを低減することができる転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による転がり軸受は、環状の軌道輪に沿って転動可能であると共に転動中心位置と重心位置とがずれた位置に設定された転動体を備え、前記転動体は、転動体本体部と、該転動体本体部内の前記転動中心位置からずれた位置に設けられると共に該転動体本体部と異なる比重に設定される偏心部とを有し、前記偏心部は、比重が前記転動体本体部より高く設定される高比重部材と、前記転動体本体部に形成され該高比重部材を収容可能な収容部により構成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明による転がり軸受では、前記収容部は、前記転動体本体部の外周面に開口部を有して形成されることを特徴とする。

請求項３に係る発明による転がり軸受では、前記転動体は、外周面になじみ層を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明による転がり軸受では、複数の前記転動体を前記軌道輪に沿って所定の隙間をあけて保持する保持手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る転がり軸受によれば、転動中心位置と重心位置とがずれているため、転動体に回転慣性力が作用することで各転動体と軌道輪とのすべり摩擦が低減されるので、この結果、フリクションを低減することができる。

以下に、本発明に係る転がり軸受の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る軸受の径方向の概略断面図、図２は、本発明の実施例１に係る軸受の切欠斜視図、図３は、本発明の実施例１に係る軸受の軸線方向の部分断面図、図４は、本発明の実施例１に係る軸受の径方向の部分断面図、図５は、本発明の実施例１に係る軸受の偏心部の断面図、図６は、本発明の実施例１に係る軸受における回転軸回転速度と接触面圧、スリップ率との関係を示す線図、図７は、本発明の実施例１に係る軸受の変形例の径方向の部分断面図である。

図１乃至図５に示すように、実施例１に係る転がり軸受としての軸受１は、環状の軌道輪２に沿って複数の転動体３を有する転動部４が転動自在に設けられ、例えば、内燃機関のカムシャフトやクランクシャフトなどの種々の回転軸を回転自在に支持するものである。以下、本実施例の軸受１は、内燃機関のカムシャフトを回転自在に支持する転がり軸受に適用するものとして説明するが、これに限らず、種々の装置の回転軸を支持する転がり軸受にも適用可能である。

なお、以下の説明において特に断りのない限り、「軸受の軸線方向」とは軸受１が支持する回転軸の軸線方向をいい、「軸受の径方向」とは軸線方向と直交する方向をいい、「軸受の周方向」とは回転軸線を回転の中心として回転する方向をいう。

軸受１は、シリンダヘッドに取り付けられたカムジャーナル等の支持部に対して相対移動しないように設けられ、内燃機関のカムシャフトの回転軸２ａをこの支持部に回転自在に支持する。内燃機関のカムシャフトは、内燃機関の燃焼室を開閉する弁体としての吸気弁や排気弁を開閉駆動するためのもので、この回転軸２ａ周りに複数のカムを有している。そして、このカムシャフトは、内燃機関のピストンの往復運動に伴って回転可能なクランクシャフトとタイミングチェーン等を介して連動可能となっている。すなわち、カムシャフトは、クランクシャフトに同期して回転する。

軸受１は、上述の環状の軌道輪２と、この軌道輪２に沿って転動可能な複数の転動体３を有する転動部４と、複数の転動体３を軌道輪２に沿って所定の隙間をあけて保持する保持手段としての保持器５を備える。

軌道輪２は、回転軸２ａと、この回転軸２ａの外方に設けられる外輪２ｂとによって構成される。回転軸２ａは、円柱状に形成され上述のカムシャフトの軸をなす。外輪２ｂは、円環状に形成されこの回転軸２ａの外周面に沿って設けられると共に、その中心軸線が回転軸２ａの中心軸線と一致するように設けられる。すなわち、回転軸２ａと外輪２ｂとは、同軸に設けられる。

さらに具体的には、回転軸２ａは、その外周面に周方向に沿って内側軌道面２ｃが形成される一方、外輪２ｂは、その内周面に周方向に沿って外側軌道面２ｄが形成される。そして、回転軸２ａと外輪２ｂとは、内側軌道面２ｃと外側軌道面２ｄとの間に環状空間を画成し、この環状空間に転動部４が設けられる。また、外側軌道面２ｄの軸線方向両側方には、径方向内方に突出するツバ２ｅが形成されている。言い換えれば、外側軌道面２ｄは、外輪２ｂの内周面に凹部状に形成されている。

転動部４は、複数の転動体３を有する。本実施例の各転動体３は、細径の円筒形の針状（ニードル状）ころが用いられる。複数の転動体３は、内側軌道面２ｃと外側軌道面２ｄとの間の環状空間に、その軸線（転動中心）の方向が軸受１の軸線方向と平行となるように設けられる。また、複数の転動体３は、この環状空間に保持器５により内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄの周方向に沿って所定間隔、ここでは等間隔で配置される。そして、各転動体３は、この保持器５によりその外周面としての転動面３ａが内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに接触可能に配置されると共にその両端面が外輪２ｂのツバ２ｅに当接可能に配置される。したがって、複数の転動体３は、転動面３ａが内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに接触することでこの内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに沿って環状空間を転動することができると共に、その両端面が外輪２ｂのツバ２ｅに当接することで軸線方向に脱落することが防止される。

保持器５は、上述したように複数の転動体３を軌道輪２に沿って等間隔で保持する。さらに、保持器５は、一対の環状部５ａと、複数の柱状のセパレート部５ｂと、複数のスリット状の転動体保持部５ｃとを有する。

一対の環状部５ａは、軸線方向に沿って対をなすと共に互いに軌道輪２の軸線と同軸に設けられる。すなわち、各環状部５ａは、内側軌道面２ｃと外側軌道面２ｄとの間の環状空間において、回転軸２ａ、外輪２ｂの中心軸線と同軸に配置される。そして、各環状部５ａは、その外周面が外側軌道面２ｄ両側の各ツバ２ｅに対向して当接可能に周方向に連続すると共にその内周面が内側軌道面２ｃに対向して当接可能に配置され、保持器５全体を複数の転動体３と共に内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに沿って案内支持する。

各セパレート部５ｂは、一対の環状部５ａ間に軸線方向に沿って掛け渡されるように架設される。セパレート部５ｂは、両端が環状部５ａに固定されることで転動不能に設けられる。そして、セパレート部５ｂは、隣接する転動体３の間に位置すると共に周方向に所定の間隔（保持する転動体３の外径に応じた間隔）で等間隔に複数設けられる。

各転動体保持部５ｃは、軸線方向に対して対向する一対の環状部５ａと、周方向対して隣接する一対のセパレート部５ｂにより区画された空間である。各転動体保持部５ｃは、転動体３の軸線（転動中心）方向が軸受１の軸線方向と平行となるようにそれぞれ１つの転動体３を個別に収容し、各転動体３を内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄの周方向に沿って転動自在に保持する。なお、保持器５は、金属や合成樹脂により全体を一体で形成してもよいし、各部を別体に形成してもよい。

上記のように構成される軸受１は、回転軸２ａの内側軌道面２ｃと外輪２ｂの外側軌道面２ｄとの間の環状空間において、複数の転動体３が潤滑油を介して内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに接触してこの内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄ上を転動（自転）しながら内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに沿って公転する。つまり、軸受１は、軌道輪２の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄと各転動体３の転動面３ａとが摺動することでこの回転軸２ａを外輪２ｂに対して回転自在に支持する。このとき、保持器５は、回転軸２ａの外輪２ｂに対する相対的な回転に伴って環状部５ａにより内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに沿って案内されると共に、各転動体保持部５ｃ内に収容した各転動体３を軌道輪２に沿って等間隔に保持しながら軌道輪２に対して相対的に回転する。そして、保持器５は、セパレート部５ｂにより隣接する転動体３同士の周方向に対する接触を規制する。この間、この軸受１は、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄと当接する転動体３の転動面３ａにより負荷荷重としてラジアル荷重（軸線方向に直角な方向、すなわち径方向の荷重）を受けることができると共に、ツバ２ｅと当接する転動体３の端面部により負荷荷重として若干のアキシアル荷重（軸線方向の荷重）も受けることができる。

ところで、この種の転がり軸受１では、例えば、潤滑油の供給量が少なく、各転動体３の転動面３ａと軌道輪２の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄとの摺動部分の潤滑状態が良好でない場合に、この転動体３が内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して滑りやすくなり、これにより、各転動体３に作用するすべり摩擦力が増大し、この転動体３の転動が阻害され、この結果、フリクションが増大するおそれがある。

そこで、本実施例の軸受１では、図１、図４、図５に示すように、各転動体３の転動の中心位置（転動中心位置Ｏ）と重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定することで、フリクションの低減を図っている。

具体的には、転動部４の各転動体３は、図４、図５に示すように、転動体本体部３１と、偏心部３２とを有する。偏心部３２は、この転動体本体部３１内の転動中心位置Ｏからずれた位置に設けられる。この偏心部３２は、高比重部材としての円柱状高比重部材３３と、収容部３４とを含んで構成される。

収容部３４は、本実施例では、転動体本体部３１の外周面としての転動面３ａに円筒凹部状に形成されると共にこの転動面３ａに開口部３４ａ（図５参照）を有する。この収容部３４は、円筒形状の中心軸線が、転動中心位置Ｏを通る転動体３の転動軸線とほぼ平行になるように形成されると共にこの転動軸線から径方向外方にずれた位置に設定される。

円柱状高比重部材３３は、円柱状に形成されると共に円柱状の中心軸線が収容部３４の中心軸線とほぼ一致するように、この収容部３４内に収容される。この円柱状高比重部材３３は、比重が転動体本体部３１より高く設定される。円柱状高比重部材３３は、例えば、転動体本体部３１が鋼材（例えば、ＳＵＪ２；高炭素クロム軸受鋼鋼材）などにより形成される場合、これより比重が大きい物質として銅材や銀材により形成すればよい。また、円柱状高比重部材３３は、例えば、転動体本体部３１が比較的比重が小さいセラミック材、Ｆｅ−Ｍｎ系焼結材又は炭素繊維系樹脂材などにより形成される場合、これより比重が大きい物質として鋼材、銅材や銀材により形成すればよい。円柱状高比重部材３３は、転動体本体部３１に形成された収容部３４に対して鋳込み、溶接、かしめなどにより埋設すればよい。これにより、偏心部３２は、転動体本体部３１と異なる比重、ここでは高比重に設定され、この結果、各転動体３は、転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とがずれた位置に設定される。

ここで、図６は軸受１における回転軸２ａの回転速度と接触面圧、スリップ率との関係を示す図である。ここで、スリップ率とは、転動体３の転動（自転）速度と、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに沿った公転速度との差を比率として表したものであり、この値が小さくなるほど、転動体３の転動（自転）速度と公転速度とが近いことを意味し、すなわち、転動体３が内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対してほとんど滑っていないことを意味する。

上記のように構成される軸受１では、上述したように、この回転軸２ａは内燃機関のカムシャフトをなすものであり、内燃機関のクランクシャフトに同期して回転する。よって、クランクシャフトの回転数、すなわち、エンジン回転数が高くなれば、回転軸２ａの回転数、言い換えれば、回転軸２ａの回転速度も高くなる。

そして、例えば、内燃機関の低負荷・低回転時で回転軸２ａの回転速度が極めて低い場合、回転軸２ａの回転が遅いことから、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄと転動面３ａとが接する摺動面においていわゆる境界潤滑となる。さらに、軸受１に供給される潤滑油の量も回転が遅いほど少なくなるため、図６上段に示すように、接触面圧（摩擦力）が増加し、相対的に高荷重状態となる。このとき、軸受温度、潤滑油の油膜の温度は、回転軸２ａの回転が遅く摺動抵抗が少ないため相対的に低温（常温）となっている。そして、このような高荷重状態においては、図６下段に点線で示すように、従来の軸受では、各転動体が軌道輪に対して公転する際に、この軌道輪に対するすべり量が大きくなり、スリップ率が高くなる。

これに対し、本実施例の軸受１では、各転動体３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定し、偏心部３２により各転動体３の重心を偏心させたことで、転動時の円柱状高比重部材３３における遠心力（慣性モーメント）が相対的に大きくなり、各転動体３にそれぞれ設けられた偏心部３２が当該転動体３に回転慣性力を作用させるため、個々の転動体３に大きな回転力を与えることができる。このため、各転動体３がより転がり易く、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して転動し易くなる。すなわち、各転動体３に対して少しの回転力が作用しただけで、この偏心部３２が、その回転慣性力により転動体３全体の転がりを補助する。この結果、図６下段に実線で示すように、各転動体３が軌道輪２に対して公転する際に、各転動体３の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対するすべり量が小さくなり、スリップ率が低くなる。よって、例えば、上記のように潤滑油の供給量が少なく、各転動体３の転動面３ａと軌道輪２の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄとの摺動部分の潤滑状態が良好でない場合でも、この転動体３が転動し易いことから、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して滑りにくくなり、これにより、各転動体３に作用するすべり摩擦力も低減し、この転動体３の転動が阻害されることが防止される。この結果、フリクションが低減される。

また、フリクションが低減されることで、転動体３、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄなどの摩耗が低減されると共に転動体３のスリップ音などの騒音も低減される。さらに、転動体３と内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄとの摩擦力が低減され、転動体３、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄなどの摩耗が低減されることから、この転動体３に作用する接触面圧自体も低減され、転動体３に作用する負荷荷重も低減されることから、転動体３の径を縮小することが可能となり、これにより、この転動体３の外形を小さくすることができ、その搭載性も向上することができる。

さらに、転動体３の回転力が向上すると共に転動体３と内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄとに作用する接触面圧が低減されることから、転動体３の転動に伴う各転動体３による潤滑油の巻き込み性が向上し、このことからも、転動体３と内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄとの摺動部分における潤滑状態が良好となり、各摺動部分の摩耗が低減される。よって、回転軸２ａ、外輪２ｂの硬度を低くしても十分な耐摩耗性を確保することができ、この結果、低コストな軸受１とすることも可能となる。また、同様に、各転動体３と保持器５のセパレート部５ｂとの摺動部分における潤滑状態も良好となり、各摺動部分の摩耗が低減され、よって、保持器５の硬度を低くしても十分な耐摩耗性を確保することができる。この結果、この保持器５を、例えば、相対的に比重の低い樹脂性部材により形成することも可能となり、軸受１の軽量化も促進することができる。さらには、転動体３の転動に伴う各転動体３による潤滑油の巻き込み性が向上し潤滑状態が良好となることから、軸受１全体における潤滑油量を低減することができ、この結果、オイルポンプの容量を減らしてフリクションを低減することも可能となる。

また、この軸受１は、収容部３４が転動体本体部３１の転動面３ａに開口部３４ａを有して形成されることから、転動面３ａに対して窪んだこの収容部３４の開口部３４ａ内に潤滑油の一部が滞留、保持される。そして、この収容部３４内に潤滑油の一部が滞留されることで、この軸受１の摺動部分における潤滑油の滞留性を向上することができ、このため、潤滑油切れを防止することができ、摺動部分の摩耗をさらに低減することができ、焼き付きを防止することができる。さらに、この軸受１が支持する回転軸２ａの回転が長時間停止状態にあった後に、その回転が始動した場合でも、この収容部３４内に滞留する潤滑油により円滑に回転軸２ａを回転支持することができる。

そして、保持器５のセパレート部５ｂにより隣接する転動体３同士の周方向に対する接触が規制されることから、保持器５が軌道輪２に沿って各転動体３を等間隔に保持しながら軌道輪２に対して相対的に回転する際に、隣接する転動体３同士が衝突、接触することを防止することができ、この結果、この各転動体３を摩耗させてしまうことを防止することができる。また、この保持器５が隣接する転動体３同士の周方向に対する接触を規制することから、この隣接する転動体３同士の関係において、一方の転動体３が他方の転動体３に衝突、接触し転動の動きを阻害することが防止され、さらに、一方の転動体３が他方の転動体３を引きずって摺動抵抗となることを防止することができ、この結果、各転動体３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定したことにより回転力が増加した各転動体３の転動を阻害することがなく、さらに効果的にフリクションが低減される。

以上で説明した本発明の実施例に係る軸受１によれば、環状の軌道輪２に沿って転動可能であると共にこの転動の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とがずれた位置に設定された転動体３を備える。

したがって、各転動体３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定することで、この各転動体３の重心が転動中心位置Ｏに対して偏心し、これにより、各転動体３における回転慣性力が大きくなり、個々の転動体３に大きな回転力を与えることができる。このため、各転動体３に対して少しの回転力が作用しただけで、その回転慣性力により転動体３全体が転がり易く、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して転動し易くなり、各転動体３の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対するすべり量が小さくなる。これにより、各転動体３に作用するすべり摩擦力が低減し、この転動体３の転動が阻害されることが防止される。この結果、フリクションを低減することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る軸受１によれば、各転動体３は、転動体本体部３１と、この転動体本体部３１内の転動中心位置Ｏからずれた位置に設けられると共にこの転動体本体部と異なる比重に設定される偏心部３２とを有する。したがって、転動体本体部３１内の転動中心位置Ｏからずれた位置に転動体本体部３１と異なる比重に設定される偏心部３２を設けたことで、各転動体３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定することができ、確実に転動体３に回転慣性力を作用させることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る軸受１によれば、偏心部３２は、比重が転動体本体部３１より高く設定される円柱状高比重部材３３と、転動体本体部３１に形成されこの円柱状高比重部材３３を収容可能な収容部３４により構成される。したがって、偏心部３２にて、転動体本体部３１に形成された収容部３４に転動体本体部３１より比重が高い円柱状高比重部材３３を設けてことで、転動体３の転動時の円柱状高比重部材３３における遠心力（慣性モーメント）が相対的に大きくなり、各転動体３にそれぞれ設けられた偏心部３２の円柱状高比重部材３３により当該転動体３に回転慣性力が作用するため、個々の転動体３に大きな回転力を与えることができる。この結果、各転動体３に対して少しの回転力が作用しただけで、この偏心部３２が、円柱状高比重部材３３の回転慣性力により転動体３全体の転がりを補助することができる。さらに、転動体３において高比重な部分の容積を比較的少なくすることができるので、転動体３全体の重量を小さく押さえることができ、転動体３の転動時の騒音も抑制することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る軸受１によれば、収容部３４は、転動体本体部３１の転動面３ａに開口部３４ａを有して形成される。したがって、収容部３４が転動面３ａに開口部３４ａを有して形成されることから、収容部３４の開口部３４ａに潤滑油の一部が滞留されることから、摺動部分における潤滑油の滞留性を向上することができる。これにより、軸受１の摩耗を効果的に低減することができると共に、潤滑油切れを防止することができる。さらに、この複数の開口部３４ａ内に滞留する潤滑油により騒音を効果的に低減することができると共に、回転軸２ａの回転始動時においても、円滑に回転軸２ａを支持することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る軸受１によれば、複数の転動体３を軌道輪２に沿って所定の隙間をあけて保持する保持器５を備える。したがって、保持器５により隣接する転動体３同士の周方向に対する接触が規制されることから、隣接する転動体３の一方が他方を引きずりながら転動することを確実に防止することができる。この結果、転動体３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定したことにより回転力が増加した各転動体３の転動を阻害することがなく、さらに効果的にフリクションを低減することができる。

なお、上述した本発明の実施例に係る転がり軸受は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

図７は、本実施例の変形例に係る転がり軸受としての軸受１Ａの径方向の部分断面図である。以上の実施例１の軸受１の説明では、収容部３４は、転動面３ａに開口部３４ａを有して形成されるものとして説明したが、軸受１Ａの収容部３４Ａは、転動面３ａに開口部を有していない。すなわち、軸受１Ａの各転動体３Ａは、転動体本体部３１Ａと、偏心部３２Ａとを有する。この偏心部３２Ａは、円柱状高比重部材３３Ａと、収容部３４Ａとを含んで構成される。そして、この収容部３４Ａは、転動体本体部３１Ａの内部に円筒状の空洞として形成される。この収容部３４Ａは、円筒形状の中心軸線が、転動中心位置Ｏを通る転動体３の転動軸線とほぼ平行になるように形成されると共にこの転動軸線から径方向外方にずれた位置に設定される。そして、円柱状高比重部材３３Ａは、この転動体本体部３１Ａの内部に空洞として形成される収容部３４Ａ内に設けられる。したがって、転動体３Ａの偏心部３２Ａをこのように構成することで、この偏心部３２Ａにより回転慣性力を増加することができると共に転動面３ａに開口部を有しないことから、この転動体３Ａの転動面３ａを凹凸のない滑らかな面に形成することができ、この結果、フリクションをさらに低減することができる。

また、以上の実施例１の説明では、偏心部は、円柱状高比重部材３３と、収容部３４とを含んで構成されるものとして説明したが、これに限らない。例えば、図７で説明した軸受１Ａの転動体３Ａ場合、転動体本体部３１Ａの内部に空洞として形成される収容部３４Ａだけで偏心部３２Ａを構成し、円柱状高比重部材３３Ａを備えない構成としてもよい。この場合でも、収容部３４Ａが空洞になることで、転動体３Ａは、この偏心部３２Ａと転動体本体部３１Ａとの比重が異なることとなり、この結果、この転動体３Ａの転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定することができ、転動体の中心部と外周部とが異なる比重に設定される。ただし、上述のように、収容部３４Ａ内に円柱状高比重部材３３Ａを備えた方が、例えば、収容部３４Ａのみで偏心部３２Ａを形成する場合と比較して、この円柱状高比重部材３３Ａにより荷重を受けることもできるので、転動体３Ａ全体での耐久性を向上さすることができる。なお、転動体本体部３１Ａを、例えば、耐久性の高いセラミック材により形成することで、円柱状高比重部材３３Ａを備えなくても、十分な強度を確保することができる。この場合、円柱状高比重部材３３Ａを備えていないことから、転動体３Ａをさらに軽量化することができる。

また、以上の説明では、偏心部３２は、円柱状高比重部材３３と収容部３４とを１つずつ備えるものとして説明したが、複数組備えるようにしてもよい。この場合、各収容部は、円筒形状の円中心と転動中心位置Ｏとを結んだ線と、隣接する収容部の円中心と転動中心位置Ｏとを結んだ線とがなす角度（中心角）が不均等な位置、又は各収容部の中心軸線の転動軸線から径方向外方へのずれ量を異ならせて設定することで、本発明の偏心部を構成することができる。これにより、複数の収容部にそれぞれ高比重部材を収容することで偏心部における回転慣性力をさらに大きくすることができる。

図８は、本発明の実施例２に係る軸受の偏心部の断面図である。実施例２に係る転がり軸受は、実施例１に係る転がり軸受と略同様の構成であるが、なじみ層を備えている点で実施例１に係る転がり軸受とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。

実施例２に係る転がり軸受としての軸受２０１では、複数の転動体２０３を備える。各転動体２０３は、転動体本体部３１と偏心部３２とを有し、偏心部３２は円柱状高比重部材３３と収容部３４とを有する。そして、この転動体２０３は、外周面になじみ層としての溶射膜２３７を有する。本実施例では、この溶射膜２３７の外周面が転動体２０３の転動面３ａとなる。溶射膜２３７は、転動体本体部３１の外周面にマンガン、樹脂、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）、鉄などを溶射することで形成され、相対的に高い比重と耐摩耗性等を有する。

上記のように構成される軸受２０１では、偏心部３２により各転動体２０３の重心を偏心させたことで、転動時の円柱状高比重部材３３における遠心力（慣性モーメント）が相対的に大きくなり、個々の転動体２０３に大きな回転力を与えることができる。このため、各転動体３がより転がり易く、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して転動し易くなる。すなわち、各転動体２０３に対して少しの回転力が作用しただけで、この偏心部３２が、その回転慣性力により転動体３全体の転がりを補助する。この結果、各転動体２０３の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対するすべり量が小さくなり、各転動体２０３に作用するすべり摩擦力も低減し、この転動体２０３の転動が阻害されることが防止される。この結果、フリクションが低減される。

このとき、各転動体２０３を偏心部３２により偏心させていることで、各転動体２０３が転動して１回転する際に、その回転（転動）速度に偏りが生じても、各転動体２０３に溶射膜２３７を設けたことで、各転動体２０３が局所的に摩耗することを防止することができ、転動面３ａが不均一になることによるフリクションの増加を防止することができ、さらに、各転動体２０３が偏平な転動をすることによる騒音も防止することができる。そして、溶射膜２３７を設けたことで転動体２０３の耐摩耗性が向上すると共に、上述したように偏心部３２を設けたことで各転動体２０３の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対するすべり量も小さくなることから、この軸受２０１の摺動部に潤滑油を用いない構成とすることができる。さらに、潤滑油を用いた場合でも、超低粘度の潤滑油を用いることができ、フリクションをさらに低減することができると共に起動トルク低減効果を著しく向上させることができる。

以上で説明した本発明の実施例に係る軸受２０１によれば、環状の軌道輪２に沿って転動可能であると共にこの転動の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とがずれた位置に設定された転動体２０３を備える。したがって、各転動体２０３の転動中心位置Ｏと重心位置Ｏ’とをずれた位置に設定することで、この各転動体２０３の重心が転動中心位置Ｏに対して偏心し、これにより、各転動体２０３における回転慣性力が大きくなり、個々の転動体２０３に大きな回転力を与えることができる。このため、各転動体２０３に対して少しの回転力が作用しただけで、その回転慣性力により転動体２０３全体が転がり易く、内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対して転動し易くなり、各転動体２０３の内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに対するすべり量が小さくなる。これにより、各転動体２０３に作用するすべり摩擦力が低減し、この転動体２０３の転動が阻害されることが防止される。この結果、フリクションを低減することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る軸受２０１によれば、転動体２０３は、外周面に溶射膜２３７を有する。したがって、各転動体２０３の１回転における回転（転動）速度に偏りが生じても、各転動体２０３に溶射膜２３７を設けたことで、各転動体２０３が局所的に摩耗することを防止することができ、転動面３ａが不均一になることによるフリクションの増加を防止することができる。

なお、上述した本発明の実施例に係る転がり軸受は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、転がり軸受は、内燃機関のカムシャフトの回転軸２ａをシリンダヘッドに取り付けられたカムジャーナル等の支持部に回転自在に支持するものとして説明したが、内燃機関のクランクシャフトの回転軸をシリンダブロックに取り付けられたクランクシャフトジャーナル等の支持部に回転自在に支持してもよいし、他の装置の回転軸を支持するものであってもよい。

また、以上の説明では、軌道輪２は、回転軸２ａと、この回転軸２ａの外方に設けられる外輪２ｂとによって構成され、転動部４は、回転軸２ａ外周の内側軌道面２ｃと外輪２ｂ内周の外側軌道面２ｄとの間の環状空間に設けられるものとして説明したが、回転軸２ａの外周、外輪２ｂの内方にこの外輪２ｂと同軸の内輪を設け、回転軸２ａではなくこの内輪と外輪２ｂとによって軌道輪を構成してもよい。ここで、この内輪は、回転軸と転動体との間に物理的に介在し、回転軸と共に回転するものである。この場合、内側軌道面は、内輪の外周面に設けられ、転動部４は、この内輪外周の内側軌道面と外輪２ｂ内周の外側軌道面２ｄとの間の環状空間に設けられる。なお、この内輪と回転軸２ａとを一体に設けてもよい。また、外輪２ｂは、上述したカムジャーナル等の支持部（ハウジング）と一体に形成してもよい。

さらに、以上の説明では、複数の転動体３は、細い円筒形の針状（ニードル状）ころを用いるものとして説明したが、球、円筒状ころ、円錐ころなど各種の転動体が使用可能である。すなわち、本発明において、転がり軸受とは、回転軸と外輪との間に介在させた転動体を転動させることにより、回転軸を外輪に対して相対的に回転可能に支持するものであり、上記で説明したような、いわゆる針状ころ軸受の他にも、例えば、深溝玉軸受などの玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などを含む概念である。例えば、本発明の転がり軸受を玉軸受に適用し、転動体を球体により形成した場合、転動体をニードルにより形成した場合と比較して、一般に、球状の転動体の方がその径が大きくなるので、上述した偏心部や重量部を転動中心位置Ｏから径方向外方により離れた位置に設けることができる。よって、偏心部や重量部に作用する遠心力の大きさをより大きくすることができることから、より効果的である。

また、外輪２ｂや保持器５は、軸への取り付けを容易にするため、周方向に対して分割された複数の分割輪を円弧状に組み合わせて形成してもよい。また、以上の説明では、ツバ２ｅは、外側軌道面２ｄの軸線方向両側方において径方向内方に突出するものとして説明したが、内側軌道面２ｃの軸線方向両側方において径方向外方に突出するようにしてもよいし、内側軌道面２ｃ及び外側軌道面２ｄの両方の軸線方向両側方に設けてもよい。

複数の転動体３は、それぞれ転動面３ａが潤滑剤を介して内側軌道面２ｃ、外側軌道面２ｄに接触可能であるものとして説明した。ここで用いられる潤滑剤は、転がり軸受における焼き付き防止、フリクション低減など、軸受の性能向上、劣化防止に資する限りにおいてその材質（例えば、基油として鉱油、ジエステル油、多価エステル油、あるいはシリコン油などを使用したリチウム系グリースなど）及び態様（例えば、気体、液体、固体、又は半固体など）は限定されない。

以上のように、本発明に係る転がり軸受は、フリクションの低減を図ったものであり、内燃機関に用いる転がり軸受以外にも種々の転がり軸受に適用して好適である。

本発明の実施例１に係る軸受の径方向の概略断面図である。 本発明の実施例１に係る軸受の切欠斜視図である。 本発明の実施例１に係る軸受の軸線方向の部分断面図である。 本発明の実施例１に係る軸受の径方向の部分断面図である。 本発明の実施例１に係る軸受の偏心部の断面図である。 本発明の実施例１に係る軸受における回転軸回転速度と接触面圧、スリップ率との関係を示す線図である。 本発明の実施例１に係る軸受の変形例の径方向の部分断面図である。 本発明の実施例２に係る軸受の偏心部の断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、２０１ 軸受（転がり軸受）
２ 軌道輪
２ａ 回転軸
２ｂ 外輪
２ｃ 内側軌道面
２ｄ 外側軌道面
２ｅ ツバ
３、３Ａ、２０３ 転動体
３ａ 転動面
４ 転動部
５ 保持器（保持手段）
５ａ 環状部
５ｂ セパレート部
５ｃ 転動体保持部
３１、３１Ａ 転動体本体部
３２、３２Ａ 偏心部
３３、３３Ａ 円柱状高比重部材（高比重部材）
３４、３４Ａ 収容部
３４ａ 開口部
２３７ 溶射膜

Claims (4)

1. 環状の軌道輪に沿って転動可能であると共に転動中心位置と重心位置とがずれた位置に設定された転動体を備え、前記転動体は、転動体本体部と、該転動体本体部内の前記転動中心位置からずれた位置に設けられると共に該転動体本体部と異なる比重に設定される偏心部とを有し、前記偏心部は、比重が前記転動体本体部より高く設定される高比重部材と、前記転動体本体部に形成され該高比重部材を収容可能な収容部により構成されることを特徴とする、
   転がり軸受。
2. 前記収容部は、前記転動体本体部の外周面に開口部を有して形成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記転動体は、外周面になじみ層を有することを特徴とする、
   請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
4. 複数の前記転動体を前記軌道輪に沿って所定の隙間をあけて保持する保持手段を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

Images