JP2008115988A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を低減して、振動や騒音の抑制および転動疲労寿命の延長を図ることができ、かつ保持器の軸方向移動を制限して、常にころを外輪、および内輪または軸の軌道面内に保持することができるころ軸受を提供する。
【解決手段】 ころ軸受は、円周方向複数箇所にポケット３ａを有するリング状の保持器３と、この保持器３の前記各ポケット３ａに保持された複数のころ２とを備え、これら複数のころ２が、内輪の外周面または軸６の外周面６ａ、および外輪１の内周面１ａに転接し、前記外輪１がハウジング５の内周に嵌合する。前記保持器３および外輪１の軸方向外側に、前記ハウジング５の内周に嵌合し、内周面４ａが前記軸６の外周面６ａに滑り接触して滑り軸受として機能する滑り軸受部材４を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、特に自動車用エンジンのクランク軸やカムシャフトの支持部、あるいはコンロッドとクランク軸およびピストンとの連結部等のような変動荷重を受ける箇所に使用するに適したころ軸受に関する。

図８は自動車用エンジンのクランク軸およびコンロッドを示している。クランク軸２０は、回転中心軸２０ａと、バランスウェイト２０ｂと、クランクピン２０ｃとで構成され、回転中心軸２０ａが軸受２２により回転自在に支持されている。コンロッド２１は、両端の大径端部２１ａおよび小径端部２１ｂにそれぞれピン挿入穴２１ｃが形成されており、大径端部２１ａのピン挿入穴２１ｃには前記クランクピン２０ｃがコンロッド２１に対して軸受２３を介して回転自在に挿入され、小径端部２１ｂのピン挿入穴２１ｃにはピストンピン（図示せず）が軸受（図示せず）を介してコンロッド２１に対して回転自在に挿入されている。

上記クランク軸２０の支持部に用いられる軸受２２や、コンロッド２１とクランク軸２０の連結部に用いられる軸受２３は、ピストンの爆発的な往復運動に伴う変動荷重を受ける。このため、上記軸受としてころ軸受または針状ころ軸受が使用される場合、振動や騒音が大きいという問題がある。また、軸受の長寿命化が望まれる。これらの問題は、カムシャフトを支持する軸受についても言える。

このような問題に対する従来技術として、転がり軸受のアウターレースの外周面とシャフト穴内周面との間にオイルフィルム部を形成して騒音の防止を図ったものがある（特許文献１）。

また、クランク軸の主支承装置の製造および組立を容易にするために、クランク軸支持用軸受を、外輪に当たるハーフシェルが分割され、それがスリットの設けられた弾性的リングで取り囲んだ構造とした従来技術がある（特許文献２）。
特開平６−２２９４１５号公報 特表２００２−５２５５３３号公報

特許文献１に記載の軸受は、アウターレースの外周面とシャフト孔内周面との間に均一間隔の間隙を形成し、その間隙に潤滑油を充填してオイルフィルムとしたものである。この構成は、オイルフィルムのクッション作用は得られるものの、潤滑油自体でラジアル方向の軸荷重を支持するという作用はあまり得られない。このため、クランク軸の支持部や、コンロッドとクランク軸の連結部等の変動荷重を受ける箇所に使用した場合、振動や騒音の低減を十分に達成することはできない。また、軸受の長寿命化の達成は困難である。

また、自動車用エンジンに用いられる前記軸受２２，２３は、変動荷重を受けることにより、ころが横滑りして保持器が軸方向に移動しやすい。保持器が軸方向に大きく移動すると、ころを外輪、および内輪または軸の軌道面内に保持できなくなる。

この発明の目的は、ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を低減して、振動や騒音の抑制および転動疲労寿命の延長を図ることができ、かつ保持器の軸方向移動を制限して、常にころを外輪、および内輪または軸の軌道面内に保持することができるころ軸受を提供することである。

この発明のころ軸受は、円周方向複数箇所にポケットを有するリング状の保持器と、この保持器の前記各ポケットに保持された複数のころとを備え、これら複数のころが、内輪の外周面または軸の外周面、および外輪の内周面に転接し、前記外輪がハウジングの内周に嵌合するころ軸受において、前記保持器および外輪の軸方向外側に、前記ハウジングの内周に嵌合し、内周面が前記軸の外周面に滑り接触して滑り軸受として機能する滑り軸受部材を設けたことを特徴とする。

この構成とすると、滑り軸受部材が、内輪または軸に対する滑り軸受として機能するため、滑り軸受部材により軸荷重の一部を負担することができる。そのため、ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を低減することができる。接触面圧が低下することで、ころと内輪または軸との接触部、およびころと外輪との接触部で生じる振動および騒音を低減することができ、かつ転動疲労に対する軸受寿命の延長が可能となる。

また、保持器および外輪の軸方向外側に位置する滑り軸受部材により、保持器が軸方向に大きく移動することを防止することができる。それにより、常にころを外輪、および内輪または軸の軌道面内に保持することが可能となる。その場合、前記滑り軸受部材の軸方向内側の側面を、前記保持器の側面に当接して保持器の軸方向移動を制限する移動制限面とすると良い。

外部から供給される潤滑油を前記ころの軸方向両端近傍の空間部に導く油路を前記ハウジングおよび外輪に設けると良い。
滑り軸受部材を設けると、軸受空間が狭くなり、軸受内部の潤滑油が不足するおそれがある。これに対して、油路を介して軸受空間内に潤滑油を強制的に導入することで、軸受内部の潤滑油不足を防ぐことができる。これにより、ころと内輪または軸、およびころと外輪の潤滑を良好に行える。潤滑油が導入されるころの軸方向両端近傍は、ころと内輪または軸との接触部、ころと外輪との接触部、および滑り軸受部材と軸との接触部に近い位置にあるため、これらの接触部に潤滑油を円滑に供給することができる。

この発明において、前記保持器、外輪、および滑り軸受部材のいずれかまたは全てを、円周方向に並ぶ２個の分割体に分割することができる。
保持器や外輪、あるいは滑り軸受部材を２個の分割体に分割すると、軸受の組立が容易になる。

この発明のころ軸受は、円周方向複数箇所にポケットを有するリング状の保持器と、この保持器の前記各ポケットに保持された複数のころとを備え、これら複数のころが、内輪の外周面または軸の外周面、および外輪の内周面に転接し、前記外輪がハウジングの内周に嵌合するころ軸受において、前記保持器および外輪の軸方向外側に、前記ハウジングの内周に嵌合し、内周面が前記軸の外周面に滑り接触して滑り軸受として機能する滑り軸受部材を設けたため、ころと内輪または軸、およびころと外輪の接触面圧を低減して、振動や騒音の抑制および転動疲労寿命の延長を図ることができ、かつ保持器の軸方向移動を制限して、常にころを外輪、および内輪または軸の軌道面内に保持することができる。

この発明の実施形態を図１〜図４と共に説明する。このころ軸受は、外輪１と、この外輪１の内周面１ａに転接する複数のころ２と、リング状の保持器３と、外輪１および保持器３の軸方向両側に配置した一対の滑り軸受部材４，４とを有する。保持器３は円周方向に並ぶ複数のポケット３ａを有し、各ポケット３ａにころ２が保持されている。外輪１および滑り軸受部材４の外周には、ハウジング５が固定状態で嵌合している。内輪は無く、この軸受が支持する軸６の外周面６ａにころ２が転接している。滑り軸受部材４は、その内周面４ａが軸６の外周面６ａに滑り接触して滑り軸受として機能するようになっている。

一対の滑り軸受部材４，４は、保持器３が軸方向の中立位置にあるとき、保持器３の両側面と滑り軸受部材４の軸方向内側の側面４ｂとの間に若干の隙間ｓが生じるように配置してある。このため、保持器３は軸方向両側へそれぞれ隙間ｓの範囲内で移動可能であるが、それ以上の移動は制限されている。つまり、滑り軸受部材４の軸方向内側の側面４ｂは、保持器３の側面に当接して保持器３の軸方向移動を制限する移動制限面となっている。

潤滑油は図示しない潤滑油供給手段により供給されるが、その潤滑油を軸受空間内に導入するための油路は、外部とハウジング５の内周側とを結ぶ第１油路１１と、外輪１の外周面に軸方向に形成され、中央部で前記第１油路１１と繋がる第２油路１２と、外輪１を径方向に貫通して、前記第２油路１２の両端と軸受空間とを連通する軸方向２箇所の第３油路１３とからなる。この実施形態では、これら各油路１１，１２，１３は円周方向の２箇所に設けられている。第３油路１３の軸受空間側の出口部分には、円周溝１４が外輪１の内周に設けられている。第３油路１３の軸受空間側の出口は、ころ２の軸方向両端よりも軸方向外側で、かつ近傍とされている。

図４に示すように、軸受の組立性を向上させるために、外輪１、保持器３、および滑り軸受部材４は、それぞれ円周方向に並ぶ２個の外輪分割体１_１，１_２、保持器分割体３_１，３_２、および滑り軸受部材分割体４_１，４_２に分割されている。

このころ軸受は、例えば図８に示すクランク軸２０支持用の軸受２２や、コンロッド２１とクランク軸２０の連結部の軸受２３に適用される。軸受２２に適用する場合、軸６はクランク軸２０の回転中心軸２０ａである。また、軸受２３に適用する場合、軸６はクランク軸２０のクランクピン２０ｃであり、外輪１はコンロッド２１の大径端部２１ａである。このころ軸受は、上記軸受２２，２３の他に、コンロッド２１の小径端部２１ｂとピストンピン（図示せず）との連結部の軸受や、カムシャフト支持部の軸受にも適用することもできる。さらに、これら以外の変動荷重を受ける箇所の軸受として適用することができる。外輪１、保持器３、および滑り軸受部材４が円周方向に２分割されているため、組立性が良好である。

上記構成のころ軸受は、滑り軸受部材４が軸６に対して滑り軸受として機能してラジアル方向の荷重を支持するため、ころ２と軸６との接触面圧、およびころ２と外輪１との接触面圧を低減することができる。接触面圧が低下することで、転動疲労に対する軸受寿命の延長が可能となる。また、ころ２と軸６との接触部、およびころ２と外輪１との接触部で生じる振動や騒音を低減することができる。

また、滑り軸受部材４の軸方向内側の側面である移動制限面４ｂにより保持器３の軸方向移動が制限されているため、変動荷重を受けた場合でも、ころ２の横滑りにより保持器３が軸方向に大きく移動することを防止できる。このため、常にころ２を外輪１および軸６の軌道面内に保持できる。

このころ軸受の使用時には、潤滑油供給手段（図示せず）により軸受空間内に潤滑油が供給される。潤滑油は、第１油路１１、第２油路１２、および第３油路１３を順に通り、ころ２の軸方向両端の近傍に位置する円周溝１４に導かれる。潤滑油は、この円周溝１４を通って円周方向に均一に供給される。そして、ころ２と軸６との接触部、ころ２と外輪１との接触部、および滑り軸受部材４と軸６との接触部に送られて、これら接触部を潤滑する。潤滑油が導入されるころ２の軸方向両端近傍は、上記各接触部に近いため、各接触部に潤滑油を円滑に供給することができる。

この実施形態では、第３油路１３の軸受空間側の出口部分に円周溝１４を設けているが、この円周溝１４は、第３油路１３の加工を容易にすることを主目的として設けたものであり、機能上は無くてもよい。
また、この実施形態では、第１〜第３油路１１，１２，１３を円周方向２箇所に設けているが、これらの油路を円周方向１箇所または３箇所以上に設けてもよい。

図５〜図７は異なる実施形態を示す。この実施形態は、外部とハウジング５の内周面とを結ぶ第１油路１１を軸方向２箇所に設け、各第１油路１１と、外輪１を径方向に貫通する軸方向２箇所の第３油路１３とをそれぞれ直接に連通させたものである。この構成とすると、前記実施形態に設けられている第２油路１２を省略することができる。他は前記実施形態と同じ構成であり、同一構成箇所には同一符号を付して示してある。

上記各実施形態では、内輪が無く、ころ２が軸６に直接に接触する構成のころ軸受を例示しているが、この発明は、内輪を有するころ軸受にも適用できる。その場合も、上記各実施形態と同様な作用効果が得られる。

この発明の実施形態にかかるころ軸受の一部を省略した断面図で、図２のＩ−Ｏ−Ｉ断面を示す。 図１のII−II断面図である。 図１のIII−III断面図である。 同ころ軸受の外輪、保持器、および滑り軸受部材を示す正面図である。 異なる実施形態にかかるころ軸受部材の一部を省略した断面図で、図６のＶ−Ｏ−Ｖ断面を示す。 図５のVI−VI断面図である。 図５のVII−VII断面図である。 自動車用エンジンのクランク軸およびコンロッドを示す説明図である。

符号の説明

１…外輪
１_１，１_２…外輪分割体
１ａ…外輪の内周面
２…ころ
３…保持器
３_１，３_２…保持器分割体
３ａ…ポケット
４…滑り軸受部材
４_１，４_２…滑り軸受部材分割体
４ａ…滑り軸受部材の内周面
４ｂ…移動制限面
５…ハウジング
６…軸
６ａ…軸の外周面
１１…第１油路
１２…第２油路
１３…第３油路

Claims (4)

1. 円周方向複数箇所にポケットを有するリング状の保持器と、この保持器の前記各ポケットに保持された複数のころとを備え、これら複数のころが、内輪の外周面または軸の外周面、および外輪の内周面に転接し、前記外輪がハウジングの内周に嵌合するころ軸受において、
   前記保持器および外輪の軸方向外側に、前記ハウジングの内周に嵌合し、内周面が前記軸の外周面に滑り接触して滑り軸受として機能する滑り軸受部材を設けたことを特徴とするころ軸受。
2. 請求項１において、前記滑り軸受部材の軸方向内側の側面を、前記保持器の側面に当接して保持器の軸方向移動を制限する移動制限面としたころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、外部から供給される潤滑油を前記ころの軸方向両端近傍の空間部に導く油路を前記ハウジングおよび外輪に設けたころ軸受。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、前記保持器、外輪、および滑り軸受部材のいずれかまたは全てを、円周方向に並ぶ２個の分割体に分割したころ軸受。

Images