(57)【要約】【課題】周方向に並んで配置された複数の内輪部材からなる内輪を有するころ軸受のＮＶを抑制する。【解決手段】一方向に回転するクランクシャフト２を複数のころ４の転走によって回転可能に支持するころ軸受１に用いられ、周方向に並ぶ第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂからなる内輪３は、その外周面３ａに、ころ４が転走する転走領域Ａ１と、ころ４が接しない空走領域Ａ２と含み、第１の内輪部材３Ａと第２の内輪部材３Ｂとの継ぎ目部３０が空走領域Ａ２に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に回転する回転部材を複数のころの転走によって回転可能に支持するころ軸受に用いられ、周方向に並ぶ複数の内輪部材からなる内輪であって、
前記複数の内輪部材の外周面は、前記ころが転走する転走領域と、前記ころが接しない空走領域と含み、
前記複数の内輪部材の継ぎ目部が前記空走領域に設けられている、
内輪。
【請求項２】
前記ころが前記空走領域から前記転走領域に進入するときに当該ころが当接する当接部位及び前記転走領域が、軸方向視において鋭角部や鈍角部のない円滑面により形成されている、
請求項１に記載の内輪。
【請求項３】
前記複数の内輪部材は、第１の内輪部材と、前記複数のころが前記第１の内輪部材に対して相対的に公転する方向の後方側に配置される第２の内輪部材とを含み、前記第２の内輪部材における始端部の厚みが、当該始端部に隣り合う前記第１の内輪部材の終端部の厚みよりも薄い、
請求項１又は２に記載の内輪。
【請求項４】
前記第１の内輪部材の前記終端部には、前記転走領域における前記外周面との間に鈍角をなす傾斜面により面取りが施されている、
請求項３に記載の内輪。
【請求項５】
一方向に回転する回転部材を回転可能に支持するころ軸受であって、
複数のころと、周方向に並ぶ複数の内輪部材からなる内輪とを備え、
前記複数の内輪部材の外周面は、前記ころが転走する転走領域と、前記ころが接しない空走領域と含み、
前記複数の内輪部材の継ぎ目部が前記空走領域に設けられている、
ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受に用いられる内輪、及びころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンのクランクシャフトは、軸受を介してエンジンブロックに支持されている。この軸受としては、一般的に滑り軸受が用いられているが、クランクシャフトの回転抵抗を低減して燃費性能を向上させるために、内輪の周囲に複数の転動体としてのころが配置されたころ軸受を用いることが提案されている。
【０００３】
クランクシャフトには、クランクアームやクランクジャーナル及びクランクピン等の複数の部品を組み立てて構成された組立式のものと、全体が鋳造により一体に成形された一体型のものがある。一体型のクランクシャフトでは、クランクジャーナルに軸方向から円筒状の内輪を組み付けることができないので、例えば特許文献１に記載されているように、二つ割りの内輪が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１７０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二つ割りの内輪を有するころ軸受によってクランクシャフトのような回転部材を支持する場合、ころが内輪の継ぎ目を乗り越える際に騒音（ノイズ）や振動（バイブレーション）が発生する場合がある。このような騒音や振動（以下、「ＮＶ」という。）は、特に回転部材の回転速度が高くなると顕著になる。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の内輪部材からなる内輪を有するころ軸受のＮＶを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の目的を達成するため、一方向に回転する回転部材を複数のころの転走によって回転可能に支持するころ軸受に用いられ、周方向に並ぶ複数の内輪部材からなる内輪であって、前記複数の内輪部材の外周面は、前記ころが転走する転走領域と、前記ころが接しない空走領域と含み、前記複数の内輪部材の継ぎ目部が前記空走領域に設けられている、内輪を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、一方向に回転する回転部材を回転可能に支持するころ軸受であって、複数のころと、周方向に並ぶ複数の内輪部材からなる内輪とを備え、前記複数の内輪部材の外周面は、前記ころが転走する転走領域と、前記ころが接しない空走領域と含み、前記複数の内輪部材の継ぎ目部が前記空走領域に設けられている、ころ軸受を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の内輪部材からなる内輪を有するころ軸受のＮＶを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るころ軸受によりシリンダブロックに支持されたクランクシャフトを含むエンジンの構成例を示す断面図である。
【図２】クランクシャフトをシリンダブロックの下端部及び複数のクランクキャップ等と共に示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、ころ軸受及びその周辺部を軸方向に対して垂直な断面で示す断面図であり、（ｂ）は、軸方向から見たころ軸受の内輪の側面図である。
【図４】内輪の一部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１２】
（エンジンの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るころ軸受によりシリンダブロックに支持されたクランクシャフトを含むエンジンの構成例を示す断面図である。図２は、クランクシャフトをシリンダブロックの下端部及び複数のクランクキャップ等と共に示す斜視図である。
【００１３】
エンジン１０は、自動車の駆動源として用いられ、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上方に取り付けられたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下方に取り付けられたオイルパン１３と、回転部材としてのクランクシャフト２とを有している。
【００１４】
シリンダヘッド１２には、図略のカムシャフトが収容されている。シリンダブロック１１は、ピストン１４を収容する複数のシリンダ１１０が隔壁１１１によって区画され、ピストン１４がコンロッド（コネクティングロッド）１５によってクランクシャフト２に連結されている。クランクシャフト２は、シリンダ１１０に供給される混合気の爆発による燃焼圧力をピストン１４及びコンロッド１５を介して受け、シリンダブロック１１とオイルパン１３との間に支持されて回転軸線Ｏを中心として回転する。以下、回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向といい、回転軸線Ｏに対して垂直な方向を径方向という。
【００１５】
クランクシャフト２は、複数のクランクアーム２１と、複数のクランクアーム２１のうち一部のクランクアーム２１に設けられたバランスウエイト２２と、回転軸線Ｏを中心軸とするクランクジャーナル２３と、回転軸線Ｏに対して偏心したクランクピン２４とを一体に有し、シリンダブロック１１に対して一方向に回転する。クランクシャフト２の一端部には、補機類を駆動するためのベルトが掛け回されるクランクプーリ１６が取り付けられている。クランクシャフト２は、鋳造により各部が一体成形され、クランクジャーナル２３及びクランクピン２４の外周面は研削加工されている。
【００１６】
本実施の形態では、クランクシャフト２が、８つのクランクアーム２１、５つのクランクジャーナル２３、及び４つのクランクピン２４を有している。５つのクランクジャーナル２３のうち、両端の２つのクランクジャーナル２３は、シリンダブロック１１の側壁１１２とオイルパン１３の縁壁１３１との間に支持されている。他の３つのクランクジャーナル２３は、シリンダブロック１１の隔壁１１１と、隔壁１１１に固定された複数のクランクキャップ１７との間に支持されている。クランクキャップ１７は、ボルト１８により隔壁１１１の下端部に固定されている。
【００１７】
図２に示すように、シリンダブロック１１の隔壁１１１及び側壁１１２の下端部には、軸方向視において半円状の切り欠き１１１ａ，１１２ａがそれぞれ形成されている。クランクキャップ１７には、隔壁１１１の切り欠き１１１ａと組み合わされる半円状の切り欠き１７ａが形成されている。隔壁１１１の切り欠き１１１ａとクランクキャップ１７の切り欠き１７ａとは、組み合わされて円形となる。次に、シリンダブロック１１の隔壁１１１とクランクキャップ１７との間でクランクジャーナル２３を支持する、本実施の形態のころ軸受１の構成について説明する。
【００１８】
（クランクシャフトの軸受構造）
図３（ａ）は、ころ軸受１及びその周辺部を軸方向に対して垂直な断面で示す断面図であり、図３（ｂ）は、軸方向から見たころ軸受１の内輪３の側面図である。図４は、内輪３の一部を示す拡大図である。
【００１９】
ころ軸受１は、クランクジャーナル２３の外周面２３ａを囲むように取り付けられた内輪３と、内輪３の外周に配置された複数のころ４と、複数のころ４を保持する保持器５と、隔壁１１１及びクランクキャップ１７の切り欠き１７ａ，１１１ａに取り付けられた外輪６とを備えている。ころ軸受１は、クランクシャフト２を複数のころ４の転走によって回転可能に支持する。
【００２０】
外輪６は、二つ割り構造であり、隔壁１１１の切り欠き１１１ａに取り付けられる第１外輪部材６Ａ、及びクランクキャップ１７の切り欠き１７ａに取り付けられる第２外輪部材６Ｂからなる。本実施の形態では、ころ軸受１が１２個のころ４を有している。ただし、ころ４の数は、クランクジャーナル２３の外径等に応じて、適宜選定することができる。
【００２１】
クランクシャフト２がシリンダブロック１１に対して回転すると、複数のころ４は、その中心軸線を中心として自転しながら、保持器５と共に回転軸線Ｏを中心として公転する。図３（ａ）では、クランクシャフト２がシリンダブロック１１に対して回転する際の内輪３に対する複数のころ４の相対的な公転方向を矢印Ａで示している。
【００２２】
内輪３は、周方向に並ぶ複数の内輪部材からなり、本実施の形態では、内輪３が第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂからなる二つ割り構造である。内輪３の外周面３ａは、複数のころ４に対向する。内輪３がクランクジャーナル２３に取り付けられたとき、内輪３の中心軸Ｃは、クランクシャフト２の回転軸線Ｏと一致する。第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂは、それぞれが回転軸線Ｏに沿った軸方向視において円弧状に形成され、クランクジャーナル２３の回転方向に並んで配置されている。また、第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂは、例えばＳＵＪ２等の軸受鋼や低炭素鋼からなり、互いに同一形状に形成されている。
【００２３】
第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂは、それぞれ、略半円筒状の本体部３１と、本体部３１の内周面３１ｄから径方向内方に突出して設けられた係止突起３２とを一体に有している。なお、略半円筒状とは、中心軸線を通る平面状の断面で略円筒状の部材を二分した場合の片方の部材の形状をいう。係止突起３２は、クランクジャーナル２３の外周面に形成された凹溝２３０に嵌合され、クランクジャーナル２３に対して係止される。これにより、クランクジャーナル２３に対する第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂの相対回転が規制されている。なお、係止の手段は本実施の形態に限られるものではない。すなわち、第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂはクランクジャーナル２３に対して回り止めされていればよい。
【００２４】
複数のころ４は、内輪３の外周面３ａを転走する。内輪３の外周面３ａは、第１の内輪部材３Ａの本体部３１の円弧外周面３１ａと、第２の内輪部材３Ｂの本体部３１の円弧外周面３１ａとを含む。クランクシャフト２がシリンダブロック１１に対して回転すると、複数のころ４は、その中心軸線を中心として自転しながら、保持器５と共に回転軸線Ｏを中心として公転する。図３では、クランクシャフト２が回転する際の内輪３に対する複数のころ４の相対的な公転方向を矢印Ａで示している。
【００２５】
以下の説明では、第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂのそれぞれの本体部３１において、複数のころ４の内輪３に対する相対的な公転方向の後方側及び前方側の端部をそれぞれ始端部３１１及び終端部３１２とする。複数のころ４は、第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂのそれぞれの本体部３１を始端部３１１から終端部３１２に向かって自転しながら公転する。第２の内輪部材３Ｂは、複数のころ４の内輪３に対する相対的な公転方向において、この公転方向の第１の内輪部材３Ａの後方側に並んで配置されている。
【００２６】
内輪３は、第１の内輪部材３Ａの終端部３１２と第２の内輪部材３Ｂの始端部３１１とが隣り合い、また第２の内輪部材３Ｂの終端部３１２と第１の内輪部材３Ａの始端部３１１とが隣り合っている。第１の内輪部材３Ａの終端部３１２と第２の内輪部材３Ｂの始端部３１１とが隣り合う部分、及び第２の内輪部材３Ｂの終端部３１２と第１の内輪部材３Ａの始端部３１１とが隣り合う部分は、第１の内輪部材３Ａと第２の内輪部材３Ｂとの継ぎ目部３０となっている。
【００２７】
図４に拡大して示すように、第１の内輪部材３Ａの終端部３１２は、内輪３の周方向に対して垂直な先端面３１２ａと、先端面３１２ａと円弧外周面３１ａとの間に設けられた傾斜面３１２ｂとを有している。また、第２の内輪部材３Ｂの始端部３１１は、内輪３の周方向に対して垂直な先端面３１１ａと、先端面３１１ａと円弧外周面３１ａとの間に設けられた傾斜面３１１ｂとを有している。また、第１の内輪部材３Ａにおける終端部３１２の先端面３１２ａと、第２の内輪部材３Ｂにおける始端部３１１の先端面３１１ａとの間には、僅かな隙間が形成されている。この隙間により、第１の内輪部材３Ａや第２の内輪部材３Ｂあるいはクランクジャーナル２３に公差範囲内の寸法誤差があっても、本体部３１の内周面３１ｄがクランクジャーナル２３の外周面２３ａと密着するようになっている。
【００２８】
第１の内輪部材３Ａの終端部３１２は、傾斜面３１２ｂにおける先端面３１２ａとは反対側の端部で最も厚く、図４ではこの厚み（内輪３の径方向の最大の厚み）をＴ１で示している。また、図４では、第１の内輪部材３Ａの終端部３１２における先端面３１２ａの厚みをＴ２で示している。またさらに、図４では、第２の内輪部材３Ｂの始端部３１１において最も厚い部分である、傾斜面３１１ｂにおける先端面３１１ａとは反対側の端部の厚みをＴ３で示している。
【００２９】
図４に示すように、第２の内輪部材３Ｂにおける始端部３１１の厚み（最大厚み）は、第１の内輪部材３Ａの終端部３１２の厚み（最小厚み）よりも薄い。より具体的には、Ｔ２がＴ１よりも薄く、Ｔ３はＴ２よりもさらに薄く形成されている。また、詳細な図示は省略しているが、図４に示す部分と同様に、第１の内輪部材３Ａにおける始端部３１１の厚みは、第２の内輪部材３Ｂの終端部３１２の厚みよりも薄い。このように内輪３が構成されていることにより、複数のころ４が内輪３に対して図３に示す矢印Ａ方向に回転したとき、ころ４は、第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂのそれぞれの本体部３１における始端部３１１及び終端部３１２を転走することなく空走する。
【００３０】
図３（ｂ）に示すように、本体部３１の円弧外周面３１ａは、中心軸Ｃからの距離が始端部３１１側から終端部３１２側に向かって徐々に大きくなる拡径部３１ｂと、中心軸Ｃからの距離が一定の定径部３１ｃとからなり、拡径部３１ｂが定径部３１ｃよりも始端部３１１側に設けられている。第１の内輪部材３Ａの終端部３１２及び第２の内輪部材３Ｂの始端部３１１、ならびに第２の内輪部材３Ｂの終端部３１２及び第１の内輪部材３Ａの始端部３１１を空走したころ４は、拡径部３１ｂの何れかの部位に当接し、定径部３１ｃに向かって転走する。なお、図３（ｂ）では、内輪３の周方向における拡径部３１ｂの長さと定径部３１ｃの長さとが同等である場合について図示しているが、拡径部３１ｂ及び定径部３１ｃの長さの割合は適宜変更して実施することが可能である。
【００３１】
図３（ｂ）では、ころ４が拡径部３１ｂに当接する当接部位Ｐの一例を図示している。なお、当接部位Ｐは、クランクシャフト２の回転速度等の要因により変動し得る。クランクシャフト２の回転速度が速いと、ころ４の公転による遠心力が大きくなり、ころ４がより定径部３１ｃに近い位置で拡径部３１ｂに当接するようになる。また、クランクシャフト２の回転速度が遅い場合には、ころ４が始端部３１１に近い位置で拡径部３１ｂに当接しやすくなる。
【００３２】
当接部位Ｐから定径部３１ｃまでの間の拡径部３１ｂならびに定径部３１ｃは、ころ４が転走する転走領域Ａ１である。また、本体部３１における始端部３１１及び終端部３１２、ならびに始端部３１１から当接部位Ｐまでの間の拡径部３１ｂは、ころ４が空走する空走領域Ａ２である。このように、内輪３の外周面３ａは、ころ４が転走する転走領域Ａ１と、ころ４が接しない空走領域Ａ２と含んでいる。
【００３３】
第１の内輪部材３Ａと第２の内輪部材３Ｂとの継ぎ目部３０は、空走領域Ａ２に設けられている。また、ころ４が空走領域Ａ２から転走領域Ａ１に進入するときにころ４が当接する当接部位Ｐ及び転走領域Ａ１は、図３（ａ）及び（ｂ）に示す軸方向視において鋭角部や鈍角部のない、凸曲面からなる円滑面により形成されている。
【００３４】
この内輪３の構成により、ころ４が内輪３を転走する際に、ころ４が内輪３の継ぎ目部３０及び段差部や角部に当たることがないので、ＮＶの発生が抑制される。また、ころ４の外周面が継ぎ目部３０及び段差部や角部に当たることによる損傷の発生も抑制することができる。
【００３５】
またさらに、本実施の形態では、本体部３１の終端部３１２に、転走領域Ａ１における内輪３の外周面３ａ（定径部３１ｃ）との間に鈍角をなす傾斜面３１２ｂにより面取りが施されているので、ころ４が転走領域Ａ１から空走領域Ａ２に進入する際に定径部３１ｃと傾斜面３１２ｂとの間の角部に接触しても、ころ４が損傷することが抑制されている。定径部３１ｃと傾斜面３１２ｂがなす角度θ１は、始端部３１１の傾斜面３１１ｂが拡径部３１ｂにおける内輪３の外周面３ａとなす角度θ２よりも大きい。角度θ１は、１２０度よりも大きいことが望ましく、１５０度よりも大きいことがより望ましい。また、角度θ１及びθ２を形成する面の交線は角部のないＲ形状であってもよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態では、ころ４が第１の内輪部材３Ａと第２の内輪部材３Ｂとの継ぎ目部３０に接することなく内輪３に対して公転する。このため、二つ割りの内輪３を用いながらも、ＮＶの発生や、ころ４の損傷の発生を抑制することができる。
【００３７】
なお、クランクジャーナル２３の外周面２３ａの周方向における内輪３の取り付け位置は、クランクジャーナル２３がコンロッド１５からクランクピン２４及びクランクアーム２１を介して受ける最大負荷荷重が作用する角度位置から外れた範囲に拡径部３１ｂや始端部３１１及び終端部３１２が位置するように設定することが望ましい。シリンダブロック１１に対するクランクシャフト２の回転位置と、シリンダ１１０に供給される混合気が着火されて燃焼圧力が発生するタイミングとの間には所定の関係があるので、シリンダ１１０内の燃焼圧力によってクランクシャフト２のクランクジャーナル２３に作用する最大負荷荷重の角度を規定することができ、この角度から外れた範囲に拡径部３１ｂや始端部３１１及び終端部３１２が位置するように内輪３をクランクジャーナル２３に取り付けることにより、最大負荷荷重を内輪３の定径部３１ｃで受けることが可能となる。これにより、クランクシャフト２の支持剛性を高めることができる。
【００３８】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００３９】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ころ軸受１をクランクシャフト２のクランクジャーナル２３の外周に配置した場合について説明したが、これに限らず、ころ軸受１をクランクピン２４とコンロッド１５との間に配置してもよい。また、クランクシャフト２以外の回転部材を支持するために、ころ軸受１を用いてもよい。
【００４０】
また、上記の実施の形態では、内輪３が２つの部材（第１の内輪部材３Ａ及び第２の内輪部材３Ｂ）からなる場合について説明したが、内輪３を３つ以上の部材によって構成してもよい。またさらに、上記の実施の形態では、ころ軸受１が外輪６を有する場合について説明したが、外輪６を省略してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…ころ軸受                              ２…クランクシャフト（回転部材）
３…内輪                                  ４…ころ
３０…継ぎ目部                            ３１１…始端部
３１２…終端部                            ３１２ｂ…傾斜面
３１ａ…円弧外周面                        ３１ｂ…拡径部
３１ｃ…定径部                            ３１ｄ…内周面
３２…係止突起                            ３ａ…外周面
３Ａ…第１の内輪部材                      ３Ｂ…第２の内輪部材
５…保持器                                ６…外輪
６Ａ…第１外輪部材                        ６Ｂ…第２外輪部材
Ａ１…転走領域                             Ａ２…空走領域
Ｐ…当接部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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