JP2009085235A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】加工が簡単であり、製造コストを低減させることができる軸受構造を提供する。
【解決手段】断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部１３と、この第１ハウジング部１３の凹部１３ａとで断面略円形の支持孔１６を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部１４とからなるハウジングと、このハウジングの支持孔１６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂ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４と、各転動体４を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器５ａ、５ｂとからなり、シャフト１２が内嵌される二つ割り転がり軸受２とを備えた軸受構造１。前記支持孔１６の、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくした。
【選択図】 図２

Description

本発明は軸受構造に関する。さらに詳しくは、分割型の転がり軸受と、この転がり軸受を支持するハウジングとからなる軸受構造に関する。

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二つ一組の二つ割り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、この合わせ面において、外輪を収容するハウジングのはめあい面の加工状態によって、又は当該ハウジングへの外輪の組付け誤差によって、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、この段差をころが通過する際に振動や騒音が発生したり、ころや外輪のわれ、欠け、剥離などの早期損傷が発生したりする惧れがある。

そこで、かかる段差による影響を排除するために、外輪の円周方向端部に傾斜面を形成するなどの加工を施す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には、互いに組み合わされる割り面部を有する外輪と、この外輪の内周面に沿って転走される複数のころを収容し、前記外輪の内周面に配設された保持器とを備えたころ軸受が開示されており、前記外輪の各割り面部は軸方向に対して傾斜した面を有し、この各割り面部の内周面側は少なくとも径方向に傾斜して先端にいくに従い次第に肉厚が小さくなる傾斜面を有することが記載されている。そして、特許文献１記載の軸受によれば、前記傾斜面により段差の発生を防ぐことができるものとされている。

また、外輪の径方向の寸法を円周方向の位置により変えることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２には、２分割された外輪のそれぞれの外径形状が１つの真円を２分割した半円に形成されるとともに、２分割された外輪のそれぞれの内径形状が１つの真円を２分割した半円の一部に変形部分を有する部分円に形成されており、この部分円の中心が、軸受中心に対して所定量オフセットされた転がり軸受が記載されている。

特開２００６−３３６７６５号公報 特開２００６−２５８１３８号公報

しかしながら、特許文献１記載の軸受では、外輪の割り面部の内周面側に傾斜面を形成する必要があり、加工が煩雑であるとともに、それに起因して製造コストが高くつくという問題がある。
また、特許文献２記載の軸受においても、外輪に偏肉加工を施すとともに、焼き入れや研磨加工などの硬化処理を施す必要があり、加工が煩雑であるとともに、それに起因して製造コストが高くつくという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工が簡単であり、製造コストを低減させることができる軸受構造を提供することを目的としている。

本発明の軸受構造は、断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
このハウジングの支持孔内に密接して配設され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二つ一組の二つ割り保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
を備えた軸受構造であって、
前記支持孔の、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくしたことを特徴としている。

本発明の軸受構造では、第１ハウジング部の円周方向端部と、第２ハウジング部の円周方向端部との当接面（ハウジング部合わせ面。円周方向に等間隔で２箇所存在する）同士を結ぶ方向をハウジング合わせ面方向とした場合において、二つ割り転がり軸受が内嵌される支持孔の、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくしている。すなわち、前記支持孔の断面形状を真円とはせずに、ハウジング部合わせ面方向の内径の方が大きい形状としている。これにより、前記合わせ面付近において、シャフトの外周面と外輪内周面との間に転動体の径よりも大きなスペースが形成することができる。その結果、転動体は、合わせ面付近における外輪内周面に摺接することなく当該合わせ面付近を通過することができ、仮に、この合わせ面において外輪端部に段差が形成されていても、転動体通過時にこの段差によって振動や騒音が発生するのを防止することができる。また、転動体や外輪のわれ、欠け、剥離などの早期損傷が発生するのも防止することができる。
前記両ハウジング部の凹部の内径の調整は、機械加工により簡単に行なうことができ、製造コストを低減させることができる。

前記第１ハウジング部及び第２ハウジング部の各凹部の曲率中心を、前記合わせ面方向から９０°ずらした方向に沿って互いに逆方向にずらすことによって、前記ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくすることができる。これにより、前記合わせ面付近において、シャフトの外周面と外輪内周面との間に転動体の径よりも大きなスペースが形成することができ、転動体は、合わせ面付近における外輪内周面に摺接することなく当該合わせ面付近を通過することができる。

前記支持孔の形状を楕円形状にすることによって、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくすることができる。この場合も、前記合わせ面付近において、シャフトの外周面と外輪内周面との間に転動体の径よりも大きなスペースが形成することができ、転動体は、合わせ面付近における外輪内周面に摺接することなく当該合わせ面付近を通過することができる。

ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも０．０１〜１ｍｍ大きくするのが好ましい。これにより、転動体をスムーズに転動させつつ、前記振動や騒音、及び早期損傷の発生を防止することができる。

本発明の軸受構造によれば、加工が簡単であり、製造コストを低減させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の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軸受構造１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１０は、その大端部１１がクランクシャフト１２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１１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１３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１４をボルト１５で締結固定することにより断面略円形の支持孔１６を形成する構造である。この本体部１３とキャップ部１４とで形成される断面略円形の支持孔１６内に、二つ割り転がり軸受２が組み込まれる。

この転がり軸受２は、支持孔１６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂ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４と、各ころ４を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器５ａ、５ｂとを備えており、クランクシャフト１２が転がり軸受２の内輪部材を構成している。

本実施の形態では、転がり軸受２が内嵌される前記支持孔１６の、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくしている。すなわち、図２に示される転がり軸受２の拡大説明図において、Ｄ２で表される寸法（このＤ２は外輪３ａ、３ｂの外径寸法を示しているが、外輪３ａ、３ｂはハウジング内周面に密接して配設されることから、支持孔１６の内径寸法と略同一である）をＤ１で示される寸法よりも大きくしている。これにより、外輪３ａ、３ｂの径方向の幅寸法ｗは円周方向において一定であることから、当該外輪３ａ、３ｂの、ハウジング部合わせ面方向の内径ｄ２は、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径ｄ１よりも大きくなる。なお、図２では、分かり易くするために保持器の図示は省略している。

Ｄ２＞Ｄ１（ｄ２＞ｄ１）とすることにより、ハウジングの合わせ面付近において、クランクシャフト１２の外周面と外輪３ａ、３ｂの内周面との間にころ４の径よりも大きなスペースが形成することができる。その結果、ころ４は、合わせ面付近における外輪内周面に摺接することなく当該合わせ面付近を通過することができ、仮に、この合わせ面において外輪３ａ、３ｂの周方向端部に段差が形成されていても、ころ通過時にこの段差によって振動や騒音が発生するのを防止することができる。また、ころ４や外輪３ａ、３ｂのわれ、欠け、剥離などの早期損傷が発生するのも防止することができる。

ハウジングを構成する前記本体部１３及びキャップ部１４は、アルミニウム又はアルミニウム合金などの材質で作製されており、前記支持孔１６の内径の調整は、機械加工により簡単に行なうことができる。その結果、軸受構造の製造コストを低減させることができる。

前記内径の調整は、例えば、図３に示されるように、前記本体部１３の凹部１３ａ内面を構成する半円の曲率中心Ｏを、前記合わせ面方向から９０°ずらした方向（図３において上下方向）に沿って下方に所定距離δだけずらすことによって行なうことができる。新たな曲率中心Ｏ´を中心にして半円を描くと、ハウジング部合わせ面方向の半径の方が、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の半径よりも大きくなる。この場合、図示しないキャップ部１４については、当該キャップ部１４の凹部内面を構成する半円の曲率中心を図３において上方に所定距離δだけずらす必要がある。なお、図３は、分かり易くするために曲率中心のずれ量δを誇張して描いている。

前記Ｄ２とＤ１の差は、例えば０．０１〜１ｍｍとすることができ、これにより、ころ４をスムーズに転動させつつ、前述した段差に起因する振動や騒音、及び早期損傷の発生を防止することができる。

前記内径の調整は、支持孔１６の断面形状を楕円形状にすることによっても行なうことができる。その際、楕円の長軸をハウジングの合わせ面方向と一致させ、楕円の短軸を、前記合わせ面方向から９０°ずらした方向と一致させる。この場合も、前記合わせ面付近において、クランクシャフト１２の外周面と外輪３ａ、３ｂの内周面との間にころ４の径よりも大きなスペースが形成することができ、ころ４は、合わせ面付近における外輪内周面に摺接することなく当該合わせ面付近を通過することができる。

なお、前述した実施の形態では、転動体としてころを用いているが、玉を用いた軸受であってもよい。また、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４に示されるように、クランクシャフト固定部２０の一部を構成するハウジングであるアッパーブロック２１とこのアッパーブロック２１と一体に結合されるハウジングであるロアブロック２２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４において、２３はアッパーブロック２１とロアブロック２２を一体に固定する固定ボルトであり、２４はクランクシャフトの支持軸である。
さらに、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。

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大端部の断面説明図である。 図１に示される軸受構造の部分拡大説明図である。 第１ハウジング部である本体部の拡大説明図である。 本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるエンジンのクランクシャフト固定部の断面説明図である。

符号の説明

１ 軸受構造
２ 転がり軸受
３ａ 外輪
３ｂ 外輪
４ ころ（転動体）
５ａ 保持器
５ｂ 保持器
６ 合わせ面
１０ コンロッド
１１ 大端部
１２ クランクシャフト
１３ 本体部（第１ハウジング部）
１４ キャップ部（第２ハウジング部）
１５ ボルト
１６ 支持孔

Claims (4)

1. 断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
   このハウジングの支持孔内に密接して配設され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二つ一組の二つ割り保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
   を備えた軸受構造であって、
   前記支持孔の、ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくしたことを特徴とする軸受構造。
2. 前記第１ハウジング部及び第２ハウジング部の各凹部の曲率中心を、前記合わせ面方向から９０°ずらした方向に沿って互いに逆方向にずらすことによって、前記ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくした請求項１に記載の軸受構造。
3. 前記支持孔の形状を楕円形状にすることによって、前記ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも大きくした請求項１に記載の軸受構造。
4. 前記ハウジング部合わせ面方向の内径を、当該合わせ面方向から９０°ずらした方向の内径よりも０．０１〜１ｍｍ大きくした請求項１〜３のいずれかに記載の軸受構造。

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