(57)【要約】  【課題】ころ軸受を自動車用のクランクシャフトやカムシャフト等の支持に使用するとき、ころ軸受で生ずる振動がころ軸受の外輪が取付けられる部品へ伝播するのを抑止して、騒音の発生を抑止することができるころ軸受を提供する。【解決手段】円筒形の外輪１２と円筒形の内輪４４の間で転動体４０が回転するころ軸受１０であって、外輪１２はインナ外輪１４とアウタ外輪１６からなる２重構造とされており、インナ外輪１４の外周面とアウタ外輪１６の内周面の間に、インナ外輪１４に生ずる振動がアウタ外輪１６に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層の役割を果たす樹脂コート１８が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の外輪と円筒形の内輪の間で転動体が回転するころ軸受であって、
外輪はインナ外輪とアウタ外輪からなる２重構造とされており、インナ外輪の外周面とアウタ外輪の内周面の間に、インナ外輪に生ずる振動がアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層が形成されていることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のころ軸受であって、
前記外輪は前記インナ外輪を前記アウタ外輪に圧入して一体化され形成されることを特徴とするころ軸受。
【請求項３】
請求項２に記載のころ軸受であって、
前記振動伝播抑止層が樹脂コートであることを特徴とするころ軸受。
【請求項４】
請求項２に記載のころ軸受であって、
前記振動伝播抑止層が非鉄金属により形成されたメッキ層であることを特徴とするころ軸受。
【請求項５】
請求項２に記載のころ軸受であって、
前記振動伝播抑止層が樹脂シート又はゴムシート又は金属シートであることを特徴とするころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はころ軸受に関する。さらに詳しくは、自動車用のクランクシャフトやカムシャフトの支持に使用するころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のクランクシャフトを支持する軸受には、従来から、主として図９に示すような滑り軸受６０が使用されてきた。特開２００１−８２４４４号公報（特許文献１）には滑り軸受を使用したエンジンブロックが記載されている（特許文献１の図１参照）。滑り軸受は運転が静かで構造が簡単であるという利点がある。しかし、滑り軸受では高速回転時での摩擦抵抗が、ころ軸受の摩擦抵抗よりも大きい。
【０００３】
そこで、クランクシャフトを支持する軸受で生じる摩擦抵抗によるトルクの損失を低減させるために、クランクシャフトを支持する軸受にころ軸受を使用することが考えられる。しかし、ころ軸受をクランクシャフトを支持する軸受に使用すると、ころ軸受の転動体の転がり音がエンジンブロックを伝搬することにより、運転中の騒音が大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
ころ軸受で生じる騒音を低減する方法として、特開２００５−６９４１２号公報（特許文献２）には、ころ軸受の外側にダンパを設けてころ軸受の振動を吸収し、騒音を低減する方法が記載されている。また、特開２００７−１９２３１５号公報（特許文献３）には、内輪及び外輪が周方向に対して分割されたころ軸受で分割部近傍に剛性の高いころを配置して振動の発生を抑える方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−８２４４４号公報
【特許文献２】特開２００５−６９４１２号公報
【特許文献３】特開２００７−１９２３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２又は特許文献３に記載された方法では、クランクシャフトを支持する軸受にころ軸受を使用した場合、振動抑止が十分期待できないか、または、実用上適用が困難であるという以下の問題点がある。
たしかに、特許文献２に記載の方法では、ころ軸受の回りに設けたダンパによってころ軸受及び軸の振動による変位を吸収することで騒音を抑止することは可能である。しかし、自動車のクランクシャフトの支持部では、クランクシャフトの変位は許容されない。よって、この方法によるときにはダンパによってクランクシャフトの支持状態に変位が生じることがあり、実用上特許文献２に記載の方法は適用することができないという問題がある。
また、特許文献３に記載の方法は、内輪及び外輪が周方向に対して分割されたころ軸受に適用される方法である。特許文献３に記載された方法は、内輪及び外輪を分割したことにより荷重分布の変動が生じたことに起因する振動の発生を抑止する効果が期待できるにとどまり、ころ軸受で通常生じる騒音を低減させることができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ころ軸受を自動車用のクランクシャフトやカムシャフト等の支持に使用するとき、その支持する上で実用上問題なく、かつころ軸受で生ずる振動がころ軸受の外輪が取付けられる部品へ伝播するのを抑止して、騒音の発生を抑止することができるころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、円筒形の外輪と円筒形の内輪の間で転動体が回転するころ軸受であって、外輪はインナ外輪とアウタ外輪からなる２重構造とされており、インナ外輪の外周面とアウタ外輪の内周面の間に、インナ外輪に生ずる振動がアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層が形成されていることを特徴とする。
この第１の発明によれば、内輪と外輪の間で生じる転動体の回転による振動は、外輪のインナ外輪とアウタ外輪の間に設けられた振動伝播抑止層により、インナ外輪からアウタ外輪への伝播が抑止される。よって、ころ軸受の転動体の回転による振動は、ころ軸受の内部で吸収され、外輪が取付けられた部品への振動の伝播が抑止される。
そして、ころ軸受は振動伝播抑止層を外輪の二重構造で挟み込む構成であり、アウタ外輪の外周面が外輪の外周面となるため外輪の外周面の寸法精度を確保できる。また、振動伝播抑止層が外輪の外周面に露出していないので、外輪を取付け相手部品に嵌め込むときに振動伝播抑止層がはがれる心配がない。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るころ軸受であって、前記外輪は前記インナ外輪を前記アウタ外輪に圧入して一体化され形成されることを特徴とする。
この第２の発明によれば、２重構造とされた外輪のインナ外輪とアウタ外輪は圧入により一体化されているので、ころ軸受が高温となり熱膨張した場合にも、インナ外輪とアウタ外輪の間に隙間が発生することを防ぐことができ、高温下でのインナ外輪とアウタ外輪の間での緩みの発生を抑止することができる。
【０００９】
次に本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るころ軸受であって、前記振動伝播抑止層が樹脂コートであることを特徴とする。
この第３の発明によれば、インナ外輪とアウタ外輪の間に形成された樹脂コートは、剛性が低く振動を伝えにくい性質があり、インナ外輪から伝播した振動を吸収する。よって、樹脂コートは振動がアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層の役割を果たす。また、樹脂コートは摩擦抵抗が大きく滑りにくい性質を有するため、インナ外輪とアウタ外輪の間での滑りの発生を抑止することができる。
【００１０】
次に本発明の第４の発明は、上記第２の発明に係るころ軸受であって、前記振動伝播抑止層が非鉄金属により形成されたメッキ層であることを特徴とする。
この第４の発明によれば、インナ外輪とアウタ外輪の間に形成された非鉄金属によるメッキ層は、剛性が低く振動を伝えにくい性質があり、インナ外輪から伝播した振動を吸収する。よって、非鉄金属によるメッキ層は振動がアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層の役割を果たす。
【００１１】
次に本発明の第５の発明は、上記第２の発明に係るころ軸受であって、前記振動伝播抑止層が樹脂シート又はゴムシート又は金属シートであることを特徴とする。
この第５の発明によれば、インナ外輪とアウタ外輪の間に形成された樹脂シート又はゴムシート又は金属シートは、いずれも剛性が低く振動を伝えにくい性質があり、インナ外輪から伝播した振動を吸収する。よって、樹脂シート又はゴムシート又は金属シートは振動がアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層の役割を果たす。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、内輪と外輪の間で生じる転動体の回転による振動は、外輪のインナ外輪とアウタ外輪の間に設けられた振動伝播抑止層により、インナ外輪からアウタ外輪への伝播が抑止される。よって、ころ軸受の転動体の回転による振動は、ころ軸受の内部で吸収され、アウタ外輪に外接する部品への振動の伝播が抑止される。
そして、ころ軸受は振動伝播抑止層を外輪の二重構造で挟み込む構成であり、アウタ外輪の外周面が外輪の外周面となるため外輪の外周面の寸法精度を確保できる。また、振動伝播抑止層が外輪の外周面に露出していないので、外輪を取付け相手部品に嵌め込むときに振動伝播抑止層がはがれる心配がない。
次に上述の第２の発明によれば、２重構造とされた外輪のインナ外輪とアウタ外輪は圧入により一体化されているので、ころ軸受が高温となり熱膨張した場合にも、インナ外輪とアウタ外輪の間に隙間が発生することを防ぐことができ、高温下でのインナ外輪とアウタ外輪の間での緩みの発生を抑止することができる。
次に上述の第３の発明によれば、インナ外輪とアウタ外輪の間に形成された樹脂コートは、剛性が低く振動を伝えにくい性質があり、振動がインナ外輪からアウタ外輪に伝播するのを抑止する振動伝播抑止層の役割を果たす。また、樹脂コートは摩擦抵抗が大きく滑りにくい性質を有するため、インナ外輪とアウタ外輪の間での滑りの発生を抑止することができる。
次に上述の第４の発明及び第５の発明によれば、非鉄金属によるメッキ層、樹脂シート、ゴムシート、金属シートは、いずれも剛性が低く振動を伝えにくい性質を有するため、振動伝播抑止層としての役割を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１に本発明の第一実施例であるころ軸受１０の一部断面による外観斜視図、図２にころ軸受１０の軸平行断面図の上半分を示す。図１及び図２に示すとおり、ころ軸受１０は、円筒形の外輪１２と円筒形の内輪４４の間で保持器４２に保持された複数個の円柱形の転動体４０が回転するころ軸受であって、外輪１２はインナ外輪１４とアウタ外輪１６からなる２重構造となっている。そして、インナ外輪１４の外周面とアウタ外輪１６の内周面の間には、振動伝播抑止層として、ふっ素系のＰＴＦＥ樹脂の層である樹脂コート１８が形成されている。
【００１４】
ここで、第一実施例の特徴である外輪１２について、その形成方法を説明する。まずインナ外輪１４とアウタ外輪１６をそれぞれ別体で形成する。次にインナ外輪１４の外周面にふっ素系のＰＴＦＥ樹脂をスプレーで吹き付けて、図３に示すように、インナ外輪１４の外周面に樹脂コート１８を形成する。そして、インナ外輪１４をアウタ外輪１６に圧入して、外輪１２を形成する。なお、樹脂コート１８の厚みは１０ミクロン〜３０ミクロン程度とすることが好ましい。使用する樹脂はナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）やポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。
ころ軸受１０は振動伝播抑止層である樹脂コート１８を外輪１２の二重構造で挟み込む構成であり、アウタ外輪１６の外周面が外輪１２の外周面となるため外輪１２の外周面の寸法精度を確保できる。また、樹脂コート１８が外輪１２の外周面に露出していないので、外輪１２を取付け相手部品に嵌め込むときに樹脂コート１８がはがれる心配がない。
【００１５】
図４にころ軸受１０をクランクシャフト５０の支持に用いた状態の断面図を示す。ころ軸受１０の外輪１２がハウジング５２に嵌め込まれて、クランクシャフト５０が支持される。ころ軸受１０は前述の通り外輪１２の寸法精度を確保できるので、ハウジング５２との嵌め合い精度の確保が容易である。
コンロッド５４の上下運動によりクランクシャフト５０が回転すると、ころ軸受１０では転動体４０で生じた振動によりインナ外輪１４に振動が生ずる。しかし、インナ外輪１４の外周面に形成された樹脂コート１８は剛性が低く振動を伝えにくい性質を有するので、インナ外輪１４に生じた振動が樹脂コート１８により吸収され、インナ外輪１４からアウタ外輪１６への振動の伝播が抑止される。そのため、アウタ外輪１６に外接するハウジング５２へは、転動体４０で生じた振動の伝播が抑止される。よって、運転中の騒音を低減させることができる。
そして、ころ軸受１０では２重構造とされた外輪１２は、インナ外輪１４をアウタ外輪１６に圧入して一体化されているので、ころ軸受１０が高温となり熱膨張した場合にも、インナ外輪１４とアウタ外輪１６の間に隙間が生じて緩みが発生することを防ぐことができる。また、樹脂コート１８は摩擦抵抗が大きく滑りにくい性質を有するため、インナ外輪１４とアウタ外輪１６の間での滑りの発生を抑止できる。
【００１６】
図５に本発明の第二実施例であるころ軸受２０の軸平行断面図の上半分を示す。ころ軸受２０は、円筒形の外輪２２と円筒形の内輪４４の間で保持器４２に保持された複数個の円柱形の転動体４０が回転するころ軸受であって、外輪２２はインナ外輪２４とアウタ外輪２６からなる２重構造となっており、基本的な構成は第一実施例のころ軸受１０と似ている。第一実施例との差異は、インナ外輪２４の外周面とアウタ外輪２６の内周面の間に、振動伝播抑止層として銅によるメッキ層が形成されていることである。
【００１７】
ここで、第二実施例の特徴である外輪２２についてその形成方法を説明する。まずインナ外輪２４とアウタ外輪２６をそれぞれ別体で形成する。次にアウタ外輪２６をドブ付けして、アウタ外輪２６の表面全体に銅メッキを施す。次に図６に示すように、アウタ外輪２６の内周面のみに銅メッキ層２８を残し、外周面及び側面のメッキをはがす。そして、インナ外輪２４をアウタ外輪２６に圧入して、外輪２２を形成する。なお、銅メッキを施すときに、メッキしたくない部位には事前にテープを貼っておく等の処理をしておいても良い。
ころ軸受２０は振動伝播抑止層である銅メッキ層２８を外輪２２の二重構造で挟み込む構成のため、アウタ外輪２６の外周面が外輪２２の外周面となるため外輪２２の外周面の寸法精度を確保できる。また、銅メッキ層２８が外輪２２の外周面に露出していないので、外輪２２を取付け相手部品に嵌め込むときに銅メッキ層２８がはがれる心配がない。
【００１８】
図７にころ軸受２０をカムシャフト５６の支持に用いた状態の部分断面図を示す。ころ軸受２０の外輪２２がシリンダヘッド５８に嵌め込まれて、カムシャフト５６が支持される。ころ軸受２０は前述の通り外輪２２の寸法精度を確保できるので、シリンダヘッド５８との嵌め合い精度の確保が容易である。
カムシャフト５６が回転すると、ころ軸受２０では転動体４０で生じた振動によりインナ外輪２４に振動が生ずる。しかし、アウタ外輪２６の内周面に形成され、インナ外輪２４の外周面に接する銅メッキ層２８は剛性が低く振動を伝えにくい性質を有するので、インナ外輪２４から伝播した振動は銅メッキ層２８により吸収され、インナ外輪２４からアウタ外輪２６への振動の伝播が抑止される。そのため、アウタ外輪２６に外接するシリンダヘッド５８へは、転動体４０で生じた振動の伝播が抑止されるので、運転中の騒音を低減させることができる。
ころ軸受２０では２重構造とされた外輪２２のインナ外輪２４とアウタ外輪２６は圧入により一体化されているので、高温下でのインナ外輪２４とアウタ外輪２６の間での緩みの発生を抑止できる。
第二実施例では振動伝播抑止層として銅メッキ層２８を用いたが、銅メッキの代わりに銀メッキとしてもよく、非鉄金属であって剛性が低いアルミ、亜鉛、スズ等によるメッキとしても良い。
【００１９】
図８に本発明の第三実施例であるころ軸受３０の軸平行断面の上半分を示す。ころ軸受３０は円筒形の外輪３２と円筒形の内輪４４の間で保持器４２に保持された複数個の円柱形の転動体４０が回転するころ軸受であって、外輪３２はインナ外輪３４とアウタ外輪３６からなる２重構造となっており、基本的な構成は第一実施例のころ軸受１０と似ている。第一実施例との差異は、インナ外輪３４の外周面とアウタ外輪３６の内周面の間に、振動伝播抑止層として樹脂シート３８を介在させていることである。
【００２０】
ここで、第三実施例の特徴である外輪３２についてその形成方法を説明する。まずインナ外輪３４とアウタ外輪３６をそれぞれ別体で形成する。次にアウタ外輪３６の内周面の全周について樹脂シートを収容する凹部となるシート収容部３７を形成し、シート収容部３７に樹脂シート３８を貼付ける。そして、インナ外輪３４についても外周面の全周について樹脂シートを収容する凹部となるシート収容部３７ａを形成し、シート収容部３７ａに樹脂シート３８を貼付ける。そして、インナ外輪３４の外周面の両端には第一実施例と同様にふっ素系のＰＴＦＥ樹脂をスプレーで吹き付けて樹脂コート３５を形成する。そして、インナ外輪３４をアウタ外輪３６に圧入して外輪３２を形成する。なお、樹脂シート３８はアウタ外輪３６の内周面のみに凹部を設けてアウタ外輪３６のみに貼り付ける構成としても良く、インナ外輪３４の外周面のみに凹部を設けてインナ外輪３４のみに貼り付ける構成としても良い。
ころ軸受３０は樹脂シート３８及び樹脂コート３５を外輪３２の二重構造で挟み込む構成であり、アウタ外輪３６の外周面が外輪３２の外周面となるため外輪３２の外周面の寸法精度を確保できる。また、樹脂シート３８及び樹脂コート３５が外輪３２の外周面に露出していないので、外輪３２を取付け相手部品に嵌め込むときに樹脂シート３８や樹脂コート３５がはがれる心配がない。
【００２１】
第三実施例によれば、転動体４０で生じた振動によりインナ外輪３４に振動が生ずる。しかし、アウタ外輪３６の内周面とインナ外輪３４の外周面との間に埋め込まれ、インナ外輪３４の外周面に接する樹脂シート３８は剛性が低く振動を伝えにくい性質を有するので、インナ外輪３４から伝搬した振動は樹脂シート３８によって吸収され、インナ外輪３４からアウタ外輪３６への振動の伝播が抑止される。外輪３２の周辺部でインナ外輪３４とアウタ外輪３６の間の樹脂シート３８が挟まれていない部分では、インナ外輪３４の外周面に形成された樹脂コート３５が振動の吸収して、アウタ外輪３６への振動の伝播が抑止される。
よって、ころ軸受３０の転動体４０に生じた振動が、アウタ外輪３６から外輪３２が嵌め込まれた外側の部品に伝播することが抑止され、ころ軸受３０を使用することによる騒音の発生を抑えることができる。
第三実施例では振動伝播抑止に樹脂シートを使用したが、樹脂シートに代えてゴムシート又はアルミ等の非鉄金属で形成された金属シートを使用することもできる。
【００２２】
上述の実施例では、本発明に係るころ軸受のクランクシャフト及びカムシャフトへの使用例を示したが、本発明のころ軸受はバランサシャフトにも使用できる。
そして、本発明のころ軸受は振動伝播抑止の構造をころ軸受の内部で実現しているため、一般のころ軸受が用いられるところに使用することができ、適用できる範囲はシャフト類に限られず、その用途は広い。
なお、内輪と外輪の材質を異ならせることで、例えば外輪を鉄で、内輪をアルミで構成することにより、制振効果を向上させても良い。
その他、本発明はその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施例におけるころ軸受の一部断面による外観斜視図である。
【図２】第一実施例におけるころ軸受の軸平行断面図の上半分を示す図である。
【図３】第一実施例におけるインナ外輪の外観斜視図である。
【図４】第一実施例のころ軸受をクランクシャフトの支持に用いた状態の断面図である。
【図５】第二実施例におけるころ軸受の軸平行断面図の上半分を示す図である。
【図６】第二実施例におけるアウタ外輪の外観斜視図を示す。
【図７】第二実施例のころ軸受をカムシャフトの支持に用いた状態の部分断面図である。
【図８】第三実施例におけるころ軸受の軸平行断面図の上半分を示す図である。
【図９】従来からクランクシャフトの支持に用いられてきた滑り軸受を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０、２０，３０     ころ軸受
１２、２２，３２     外輪
１４、２４，３４     インナ外輪
１６、２６，３６     アウタ外輪
１８   樹脂コート
２８   銅メッキ層
３５   樹脂コート
３７、３７ａ  シート収容部
３８   樹脂シート
４０   転動体
４２   保持器
４４   内輪
５０   クランクシャフト
５２   ハウジング
５４   コンロッド
５６   カムシャフト
５７   カム
５８   シリンダヘッド
【図１】
2010151295.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010151295.tif 000008
【図７】
2010151295.tif 000009
【図８】
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【図９】
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