【手続補正書】
【提出日】平成16年3月30日(2004.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】針状ころ軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】円周方向の複数箇所にポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされ、環状部が柱部の軸方向両側部分よりも内径側に鍔状に突出した保持器と、保持器のポケットに収容された複数の針状ころとを備えた針状ころ軸受において、
前記環状部の内径（直径）Ｄ１が、針状ころの内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有することを特徴とする針状ころ軸受。
【請求項２】円周方向の複数箇所にポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされた保持器と、保持器のポケットに収容された複数の針状ころとを備えた針状ころ軸受において、
前記ポケットの壁面の内径側部分と前記環状部との繋ぎアールＲ（曲率半径）が、針状ころの直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有することを特徴とする針状ころ軸受。
【請求項３】エンジンのコネクティングロッドの支持用に用いられる請求項１又は２記載の針状ころ軸受。
【請求項４】円周方向の複数箇所に針状ころを収容するためのポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされ、環状部が柱部の軸方向両側部分よりも内径側に鍔状に突出した針状ころ軸受用保持器において、
前記環状部の内径（直径）Ｄ１が、針状ころの内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有することを特徴とする針状ころ軸受用保持器。
【請求項５】円周方向の複数箇所に針状ころを収容するためのポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされた針状ころ軸受用保持器において、
前記ポケットの壁面の内径側部分と前記環状部との繋ぎアールＲ（曲率半径）が、収容される針状ころの直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有することを特徴とする針状ころ軸受用保持器。
【請求項６】コネクティングロッドの一端の大径ボス部をクランク軸のクランクピンに軸受を介して嵌合し、他端の小径ボス部をピストンのピストンピンに軸受を介して嵌合したエンジンのコネクティングロッドの支持構造において、  前記大径ボス部と小径ボス部のうち少なくとも一方を支持する軸受が、円周方向の複数箇所にポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされ、環状部が柱部の軸方向両側部分よりも内径側に鍔状に突出した保持器と、保持器のポケットに収容された複数の針状ころとを備え、前記環状部の内径（直径）Ｄ１が、針状ころの内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有する針状ころ軸受であることを特徴とするエンジンのコネクティングロッドの支持構造。
【請求項７】コネクティングロッドの一端の大径ボス部をクランク軸のクランクピンに軸受を介して嵌合し、他端の小径ボス部をピストンのピストンピンに軸受を介して嵌合したエンジンのコネクティングロッドの支持構造において、  前記大径ボス部と小径ボス部のうち少なくとも一方を支持する軸受が、円周方向の複数箇所にポケットが形成され、ポケットの軸方向両側が環状部、円周方向両側が環状部に連続した柱部で、かつ、柱部の軸方向中央部分が軸方向両側部分よりも小径となるように凹まされた保持器と、保持器のポケットに収容された複数の針状ころとを備え、前記ポケットの壁面の内径側部分と前記環状部との繋ぎアールＲ（曲率半径）が、針状ころの直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有する針状ころ軸受であることを特徴とするエンジンのコネクティングロッドの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、針状ころ軸受、及び、これを用いたエンジンのコネクティングロッドの支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、原動機付自動二輪車等の小型２サイクルエンジンでは、コネクティングロッドの大径ボス部とクランクピンとの嵌合部や、コネクティングロッドの小径ボス部とピストンピンとの嵌合部に、保持器と複数の針状ころとをアッセンブリした、軌道輪なしの針状ころ軸受を使用する場合が多い。これは、軽量で断面高さが小さく、かつ、負荷容量が大きいという、この種の針状ころ軸受の利点を生かして、エンジンの小型・軽量化を図るためである。
【０００３】
図３は、コネクティングロッドの支持用に用いられる従来の針状ころ軸受Ｂを示している。この針状ころ軸受Ｂは、複数の長窓形のポケット１３ａが円周所定間隔に形成された保持器１３と、保持器１３のポケット１３ａに転動自在に収容保持された複数の針状ころ１４とで構成される。
【０００４】
保持器１３は、ポケット１３ａの軸方向両側が環状部１３ｂ、円周方向両側が環状部１３ｂに連続した柱部１３ｃになった環体である。柱部１３ｃの軸方向中央部分１３ｃ１は軸方向両側部分１３ｃ２よりも小径となるように凹み、軸方向中央部分１３ｃ１と軸方向両側部分１３ｃ２とは傾斜部分１３ｃ３を介して連続している。また、環状部１３ｂは柱部１３ｃの軸方向両側部分１３ｃ２よりも小径となるように内径側に鍔状に突出している。そのため、保持器１３の柱部１３ｃを含む縦断面形状は全体として略Ｍ字状をなす。
【０００５】
この種の針状ころ軸受は、クランク室やシリンダ室に送り込まれるガソリンと潤滑油との混合気中の潤滑油によって潤滑され、また、コンタミ（ピストンの摩耗粉等）が軸受内部に侵入しやすい環境下で運転される。そのため、保持器１３の環状部１３ｂの内径（直径）Ｄ１'を針状ころ１４の内接円直径Ｄ０よりも所定量大きく設定し、環状部１３ｂの内周面と相手側部材（クランクピン又はピストンピン）の外周面との間に環状の隙間部Ｓ'を形成することにより、潤滑油の軸受内部への流通、および、コンタミの軸受内部からの排出を確保している。
【０００６】
従来、保持器１３の環状部１３ｂの内径（直径）Ｄ１'は、針状ころ１４の内接円直径Ｄ０、針状ころ１４の直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．１５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．２０Ｄｒ）の関係を有する値に設定されていた（柱部１３ｃの軸方向中央部分１３ｃ１の内径（直径）と同レベル）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近時におけるエンジンの一層の小型・軽量化、高速・高出力化の傾向等から、この種の針状ころ軸受は、潤滑不足やコンタミ滞留がより生じ易い環境下で運転される機会が増えてきている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような事情に鑑み、この種の針状ころ軸受における、潤滑油の流通およびコンタミの排出をより一層促進することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、保持器の環状部の内径（直径）Ｄ１を、針状ころの内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有する値に設定した。これにより、保持器の環状部の内周面と相手側部材の外周面との間の隙間部が従来に比べて拡大するので、潤滑油の流通およびコンタミの排出がより一層促進される。
【００１０】
Ｄ１が（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）未満であると、本願の意図する上記効果が得られず、逆に、Ｄ１が（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）を越えると、保持器の剛性が低下し好ましくない。従って、環状部の内径（直径）Ｄ１は（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の範囲内で設定するのが、潤滑油の流通促進、コンタミの排出促進、および保持器の剛性確保の点から最良である。
【００１１】
また、本発明では、保持器のポケットの壁面の内径側部分と環状部との繋ぎアールＲ（曲率半径）を、針状ころの直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有する値に設定した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、エンジンのクランク軸１とコネクティングロッド２を示している。クランク軸１は、図示されていないクランク室の内部に配置され、回転中心軸１ａと、バランスウェイト１ｂと、クランクピン１ｃとで構成される。クランクピン１ｃは、バランスウェイト１ｂと一体で形成される場合もあるし、別体で形成される場合もある。コネクティングロッド２は、一端に大径ボス部２ａ、他端に小径ボス部２ｂを備え、大径ボス部２ａを以下に説明する形態の針状ころ軸受Ａを介してクランクピン１ｃに嵌合される。尚、コネクティングロッド２の小径ボス部２ｂは図示されていないピストンのピストンピンに軸受を介して嵌合されるが、その軸受として以下に説明する形態の針状ころ軸受を用いることができる。
【００１４】
ガソリンと潤滑油との混合気がクランク室に送り込まれ、さらにシリンダの上下動作に応じてシリンダの燃焼室に導かれて燃焼される。そして、シリンダ室内の混合気の燃焼力によってピストンが上下運動を行い、このピストンの上下運動がコネクティングロッド２とクランクピン１ｃによって回転中心軸１ａの回転運動に変換されて、エンジンが回転する。針状ころ軸受Ａ（および、コネクティングロッド２の小径ボス部２ｂの内周面とピストンのピストンピンの外周面との間に介装される軸受）は、混合気中に含まれる潤滑油によって潤滑され、ピストンの上下運動とクランクピン１ｃの偏心回転運動に伴うコネクティングロッド２の動作を円滑に案内する役割を持つ。
【００１５】
図２（ａ）（ｂ）は、コネクティングロッド２の大径ボス部２ａの内周面とクランクピン１ｃの外周面との間に介装されるこの実施形態の針状ころ軸受Ａを示している。この針状ころ軸受Ａは、複数の長窓形のポケット３ａが円周所定間隔に形成された保持器３と、保持器３のポケット３ａに転動自在に収容保持された複数の針状ころ４とで構成される。
【００１６】
保持器３は、ポケット３ａの軸方向両側が環状部３ｂ、円周方向両側が環状部３ｂに連続した柱部３ｃになった環体である（クランクピン１ｃがバランスウェイト１ｂと一体形成される場合は、装着を可能にするため、２分割構造とされる場合がある。）。柱部３ｃの軸方向中央部分３ｃ１は軸方向両側部分３ｃ２よりも小径となるように凹み、軸方向中央部分３ｃ１と軸方向両側部分３ｃ２とは傾斜部分３ｃ３を介して連続している。また、環状部３ｂは柱部３ｃの軸方向両側部分３ｃ２よりも小径となるように内径側に鍔状に突出している。そのため、保持器３の柱部３ｃを含む縦断面形状は全体として略Ｍ字状をなす。
【００１７】
環状部３ｂの内側（ポケット側）には、針状ころ４の端面と接触するポケット壁面３ａ１が形成される。同図（ｂ）に示すように、ポケット壁面３ａ１の半径方向寸法はＹ１であり、そのうち、針状ころ４の端面と接触する領域はＹ２である。このポケット壁面３ａ１の内径側部分は、繋ぎアールＲを介して環状部３ｂの内側面３ｂ１に連続している。
【００１８】
柱部３ｃの軸方向両側部分３ｃ２の内側（ポケット側）には、針状ころ４の外径側への抜けを防止するためのポケット壁面（ころ抜け止め）３ａ２が形成される。同図（ｂ）に示すように、このポケット壁面３ａ２の一端内径側部分は、繋ぎアールＲ（ポケット壁面３ａ１の繋ぎアールＲと同じ大きさである。）を介して環状部３ｂの内側面３ｂ１に連続している。また、柱部３ｃの傾斜部分３ｃ３の内側には、針状ころ４の転動面とピッチ円（針状ころのピッチ円）上で接触するポケット壁面３ａ３が形成され、柱部３ｃの軸方向中央部分３ｃ１の内側には、針状ころ４の内径側への落ちを防止するためのポケット壁面（ころ落ち止め）３ａ４が形成される。尚、柱部３Ｃの肉厚は従来保持器と同じである。
【００１９】
この実施形態において、保持器３の環状部３ｂの内径（直径）Ｄ１は、針状ころ４の内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有する値に設定され、環状部３ｂの内周面とクランクピン１ｃの外周面との間に環状の隙間部Ｓが形成されている。環状部３ｂの内径（直径）Ｄ１を上記範囲内の値に設定することにより、隙間部Ｓが従来に比べて拡大し（Ｓ＞Ｓ'）、潤滑油の流通およびコンタミの排出がより一層促進される。
【００２０】
さらに、この実施形態では、保持器３のポケット壁面３ａ１の内径側部分と環状部３ｂの内側面３ｂ１との繋ぎアールＲ（曲率半径）、および、ポケット壁面３ａ２の内径側部分と環状部３ｂの内側面３ｂ１との繋ぎアールＲ（曲率半径）は、針状ころ４の直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５、好ましくは、０．３≦Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有する値に設定されている。これは次の理由による。すなわち、この種の保持器は、通常、鋼管素材等から削旋加工によって同図に示すような略Ｍ字状の基本形状を削り出した後、ポケットを抜き加工（プレス加工）によって形成するが、従来は、ポケットを抜き加工する際の加工性に配慮して、図３（ｂ）に示す環状部１３ｂとの繋ぎアールＲ'（略Ｍ字状の基本形状を削り出す時点で形成される。）を可能な限り小さく設定していた（針状ころ１４の直径をＤｒとしてＲ'／Ｄｒ≦０．２）。そのため、抜き加工によって形成されるポケット１３ａの環状部１３ｂ側のポケット壁面１３ａ１の半径方向寸法Ｙ３（および針状ころ１４の端面と接触する領域はＹ４）が小さくなり、針状ころ１４の端面との接触部における接触面圧、柱部１３ｃと環状部１３ｂとの繋ぎ部分の強度（応力集中）、およびコンタミの排出性の点で不利であった。これに対して、この実施形態では、繋ぎアールＲを上記のような値に設定しているため（従来の繋ぎアールＲ'に対してＲ＞Ｒ'）、ポケット壁面３ａ１の半径方向寸法Ｙ１（および針状ころ４の端面との接触領域Ｙ２）が従来よりも大きくなる。そのため、ポケット壁面３ａ１と針状ころ４の端面との接触領域Ｙ２における接触面圧が従来に比べて低減し、保持器３の耐久性向上が図られる。また、繋ぎアールＲが大きくなることにより、柱部３ｃの軸方向両側部分３ｃ２と環状部３ｂとの繋ぎ部分への応力集中が緩和されるので、保持器３の強度が向上する。さらに、上記繋ぎ部分にコンタミが滞留しにくくなるので、コンタミの排出性が良好になる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、保持器の環状部の内径（直径）Ｄ１を、針状ころの内接円直径Ｄ０、針状ころの直径Ｄｒに対して、（Ｄ０＋０．３５Ｄｒ）≦Ｄ１≦（Ｄ０＋０．４５Ｄｒ）の関係を有する値に設定したので、保持器の環状部の内周面と相手側部材の外周面との間の隙間が従来に比べて拡大し、潤滑油の流通およびコンタミの排出がより一層促進される。
【００２２】
また、本発明では、保持器のポケットの壁面の内径側部分と環状部との繋ぎアールＲ（曲率半径）を、針状ころの直径Ｄｒに対して０．２＜Ｒ／Ｄｒ≦０．５の関係を有する値に設定したので、ポケット壁面と針状ころの端面との接触領域における接触面圧が従来に比べて低減し、保持器の耐久性向上が図られる。また、繋ぎアールＲが大きくなることにより、柱部の軸方向両側部分と環状部との繋ぎ部分への応力集中が緩和されるので、保持器の強度が向上する。さらに、上記繋ぎ部分にコンタミが滞留しにくくなるので、コンタミの排出性が良好になる。
【００２３】
上記効果により、軽量で断面高さが小さく、かつ、負荷容量が大きいという、この種の針状ころ軸受の利点を維持しつつ、その耐久性を向上させることができ、特に、エンジンのコネクティングロッドの支持軸受として、高い耐久性と信頼性を確保することができる。また、本発明の針状ころ軸受を用いたコネクティングロッドの支持構造は、コンパクトでかつ耐久性に優れており、エンジンの一層の小型・軽量化、高速・高出力化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンのコネクティングロッドの支持構造の一例を示す図である。
【図２】実施形態に係わる針状ころ軸受Ａの一部断面図である。
【図３】従来形態に係わる針状ころ軸受Ｂの一部断面図である。
【符号の説明】
１    クランク軸
１ｃ  クランクピン
２    コネクティングロッド
２ａ  大径ボス部
２ｂ  小径ボス部
３    保持器
３ａ  ポケット
３ａ１  ポケット壁面
３ａ２  ポケット壁面
３ｂ  環状部
３ｃ  柱部
４    針状ころ