(57)【要約】【課題】ハウジングが熱膨張して軸受内部の隙間が大きくなっても該ハウジングの軸孔に組み込む軸受にがたつきやこれによる振動、騒音が発生することを効果的に抑制すること。【解決手段】本転がり軸受が備える保持器１０は、ポケット孔１３に弾性材からなりかつ転動体径以上のダンパー径を有する振動ダンパー材２０を備えた構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体を保持する複数のポケット孔を備えた保持器から構成される転がり軸受において、上記保持器が、上記複数のポケット孔のうちの１箇所ないしは数箇所に、転動体に代えて弾性材からなりかつ転動体径以上のダンパー径を有する振動ダンパー材を保持した、ことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
上記振動ダンパー材に、転動体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数の弾性材を用いた、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
上記振動ダンパー材は、弾性材の表面に潤滑膜を被覆してなる、ことを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの軸孔に軸部材を支持する転がり軸受に係り、特に、軸受の内部隙間の増大に伴うハウジングや軸受等の振動や騒音の発生を抑制することに効果のある保持器から構成される転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両においては信号待ち等で停車中にはエンジンを自動停止してアイドリングを停止させ、発車時にエンジンを再始動させるようにして車両停車中の燃費の低減と排出ガス発生の抑制とを同時に達成するＳＴＯＰ＆ＧＯシステムが開発されてきている。
【０００３】
図５で示すようにエンジン本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とを備える。シリンダブロック２はクランクシャフト４を備える。クランクシャフト４の前端はシリンダブロック２外に突出しクランクシャフトプーリ５が取り付けられる。シリンダヘッド３はシリンダブロック２上に取り付けられ、カムシャフト６を備える。カムシャフト６はシリンダヘッド３外に突出し、カムシャフトプーリ７がその前端に取り付けられる。クランクシャフトプーリ５とカムシャフトプーリ７はタイミングベルト８で連結される。以上の構成は、クランクシャフト４の回転力をタイミングベルト８からカムシャフト６に伝達する動弁系を構成している。このようなエンジンブロック１においては、クランクシャフト（軸部材）４をシリンダブロック（ハウジング）２の軸孔に、また、カムシャフト（軸部材）６をシリンダヘッド（ハウジング）３の軸孔にそれぞれ取り付けるが、従来はクランクシャフト４やカムシャフト６をその軸孔に支持する軸受としては、滑り軸受（メタル）８が一般に用いられる。この滑り軸受８は、静摩擦力が大きいのでエンジン始動時など低速回転域での回転トルクが大きいため、エンジンの停止・始動の回数が増大する上記ＳＴＯＰ＆ＧＯシステムでは燃費向上には不都合である。そのため、本出願人は上記システムの開発において、滑り軸受に代えて静摩擦力が小さくエンジン始動時の回転トルクが小さい転がり軸受をクランクシャフトやカムシャフト等を支持する軸受に採用してエンジンの燃費向上を図ることを検討している。
【０００４】
近年、エンジンのシリンダブロックは燃費向上を目的としてその軽量化を図るため、その素材に、アルミニウム合金等の軽合金が用いられてきている。しかしながら、このような軽合金は熱膨張係数が転がり軸受の素材であるＳＵＪ２等の軸受鋼よりも大きいため、クランクシャフトやカムシャフト等の軸部材をシリンダブロックに支持するために軸受鋼製の転がり軸受を用いた場合、シリンダブロックがエンジン運転時の高温により熱膨張したとき、転がり軸受の内部隙間が大きくなって軸受のがたつきやこれによる振動、騒音が発生し易くなる、という課題がある。
【０００５】
上記課題に対しては、例えば、ハウジングがアルミニウム合金製であり、温度上昇による軸受の内部隙間を調整するため、軸受外輪の外周面の凹条溝内に内部隙間調整用の樹脂バンドを設けた従来技術が提案されており、この従来技術を上記課題に適用することが考えられる（特許文献１参照）。しかしながら、この従来技術の場合、軸受外輪の外周面に凹条溝を加工したり樹脂バンドを製作するためのコストが高くつくうえ、凹条溝の加工精度が低かったり、あるいは樹脂バンドの円周方向の肉厚の均等性が低くなると、エンジン運転時の高温により熱膨張したときの転がり軸受の内部隙間を調節できなくなったり、クリープが発生し易くなる上に、外輪無しで軸孔に直接、保持器に保持した転動体を配置するタイプには適用することができない。
【０００６】
なお、複数の転動体のうち、１個の転動体を外輪より線膨張係数が小さい材料により形成し、かつ、転動体径を高温域で適正なラジアル隙間を維持した状態で転動する値に設定するようにした転がり軸受が提案されている（特許文献２参照）。この提案に係る従来技術の場合、上記高温域よりも低温域でのラジアル隙間の規制であり、上記課題を解決することはできない。さらに、軸受の振動抑制を図るものとして特許文献３等があるが、いずれも上記課題を解決することができるものではない。
【特許文献１】特開平５−３２１９３１号公報
【特許文献２】特開２００３−７４５４４号公報
【特許文献３】特開２００５−２３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明により解決する課題は、ハウジングの軸孔に軸部材を支持する転がり軸受において、ハウジングの熱膨張により軸受の内部隙間が大きくなることに起因した転動体の挙動によるハウジングの振動や騒音の発生を効果的に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による転がり軸受は、転動体を保持する複数のポケット孔を備えた保持器から構成される転がり軸受において、上記保持器が、転動体を保持する複数のポケット孔のうちの１箇所ないしは数箇所に転動体に代えて弾性材からなりかつ転動体径以上のダンパー径を有する振動ダンパー材を保持したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の転がり軸受は、ハウジングの軸孔に補強用内壁部材として外輪部材を装着した構成に適用できるとともに、そのような外輪部材がなくハウジングの軸孔内周面に対して転動体を直接転動可能に保持する構成にも適用できる。また、軸部材の支持形態にはクランクシャフトやカムシャフト等の軸部材を直接あるいは軸部材に外嵌した内輪を介して支持する場合も含むことができる。
【００１０】
振動ダンパー材は弾性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ゴム、弾性樹脂、多孔質で弾性を有する金属等がある。また、振動ダンパー材をゴムで構成する場合、例えば、ニトリルブタジエンゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム等が適用可能である。振動ダンパー材は、単一材料からなるものであっても、複合材料（例えば、金属とゴムとの複合材料、金属と樹脂との複合材料、あるいはゴムと樹脂との複合材料等）であってもよい。振動ダンパー材の弾性変形量は、適宜に実験等で決定することができる。
【００１１】
振動ダンパー材はその形状に特に限定されないが、転動体と同形状とすることや、直方体状、その他の形状とすることができる。転動体がころの場合、ころ径以上のダンパー径（ダンパーの保持器取付状態での径方向幅）とし、転動体がボールの場合、ボール径以上のダンパー径とする。
【００１２】
本発明によると、例えばシリンダブロックやシリンダヘッド等のハウジングを軽量化のため熱膨張係数が大きい軽合金を用いた場合、そのハウジングがエンジン運転で高温に昇温して熱膨張して軸受内部の隙間が大きくなり、そのため、転動体がハウジングの軸孔内径面（軌道面）の非負荷圏領域で挙動が大きくなって衝突し、ハウジングや当該保持器に振動等が発生し易くなっても、保持器のポケット孔に転動体に代えて転動体径以上のダンパー径を有する振動ダンパー材が設けられているので、ハウジングや保持器の振動等は減衰ないしは吸収され、また、当該保持器自体も軸受のがたつきや振動、騒音の発生を抑制することができる。特に、転動体はその振動が保持器等の固有振動周波数近傍で共振する場合でも、振動ダンパー材のダンパー作用によりその共振の発生を抑制することができる。
【００１３】
特に、本発明の場合、振動ダンパー材の径方向での肉厚は転動体の径よりも大であればよく、製作精度が低くても、また、ハウジングの軸孔内径面との摺動接触で摩耗しても、振動ダンパー材の径すなわち肉厚が転動体径以上であるので長期にわたり、上記した振動や騒音等の発生を抑制することができる。さらにそのうえ、保持器のポケット孔にころに代えて振動ダンパー材を入れるだけの簡単な組み付け構造であるから、組み付けコストも安価に済むとともに、保持器の構成を特に変更する必要がなく、保持器の金型製作コストもかからずに済み、極めて安価に製作することができる。
【００１４】
上記振動ダンパー材に、転動体の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数の弾性材を用いることができる。例えば転動体にＳＵＪ２等の鋼材、振動ダンパー材にこの鋼材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数のエラストマゴム等を用いることが好ましい。この熱膨張係数の関係は、例えば、ハウジングがアルミニウム等の軽合金材で、転動体がＳＵＪ２等の軸受鋼であれば、振動ダンパー材はエラストマー、例えばＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）またはこれらに類似の材料を用いることができる。熱膨張係数には線膨張係数と体膨張係数とがあり、線膨張係数で比較すると、アルミニウム合金の線膨張係数は１９ないし２３（×１０-6／℃）、高炭素クロム鋼のうちＳＵＪ２は１２．５（×１０-6／℃）、ステンレス鋼のうちＳＵＳ４４０Ｃは１０．５（×１０-6／℃）、セラミックスは７〜１５（×１０-6／℃）である。エラストマーは、温度依存性が大きく、約５０〜約２００（×１０-6／℃）である。
【００１５】
振動ダンパー材を構成する弾性材の表面に摺動抵抗低減用の潤滑膜を塗布等により被膜形成することができる。この潤滑膜の材料としては例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、シリコン系、テフロン（デュポン社商品名）、フッ素系樹脂、モリブデン、ピーク、ＰＰＳ等がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エンジン等の動力伝達装置の軸部材支持用軸受として転がり軸受を採用した場合、ハウジングに軽量化のためアルミニウム等の軽合金材を用いても、保持器のポケット孔に転動体に代えて弾性材からなる振動ダンパー材を備えるだけで、ハウジングや保持器の振動、騒音等の発生を抑制することができる。結果、本発明は、エンジンブロックの軸孔への軸部材支持用の軸受としてエンジンの燃費向上、回転トルク増大の抑制のため滑り軸受に代えて転がり軸受を採用した場合に課題となるがたつき、振動、騒音等の発生を効果的に抑制できる保持器を備えた転がり軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る転がり軸受を説明する。図１ないし図３は同転がり軸受が備える保持器を示し、図１はその斜視図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００１８】
これらの図を参照して、実施の形態に係る転がり軸受が備える保持器１０は、軸方向両端に半径方向内向きに鍔状に延びる円環部１１と、両円環部１１間に円周方向等間隔に設けられた複数の保持器柱１２とを備え、保持器柱１２の円周方向間の空孔を軸方向に長手のポケット孔１３として備える。保持器柱１２は両円環部１１の外径側内側面から軸方向内側に延びる一対の外径側柱部１２ａと、両外径側柱部１２ａの軸方向内端から半径方向内側へ斜めに延びる一対の傾斜柱部１２ｂと、両傾斜柱部１２ｂの内径端間を軸方向両側に延びる内径側柱部１２ｃとにより構成されている。なお、外径側柱部１２ａや内径側柱部１２ｃの円周方向内面にポケット孔１３内に突出してころ１４を抜け止めするころ止め部を設けることができる。以上の保持器１０は、平板状やパイプ状の金属製の保持器素材をプレス加工することにより製作することができる。また、樹脂材を成形して得ることもできる。図１では割り構造を示していないが、容易に組付けできるよう、二つ割保持器や、一つ割り保持器として構成してもよい。特に、樹脂製の保持器の場合、一つ割り保持器に構成することが好ましい。
【００１９】
以上の構成を備えた保持器１０において特徴とする構成は、円周方向複数のポケット孔１３のうちの１箇所ないしは数箇所にころ１４に代えてころ径Ｒａ以上のダンパー径Ｒｂ（＞Ｒａ）を有しかつころ１４よりも熱膨張係数が大きい弾性材からなる振動ダンパー材２０を収納したことにある。なお、複数の振動ダンパー材２０を保持器１０に配設する場合、周方向で均等に位置するように配置できる。図１及び図２（ｂ）に示す振動ダンパー材２０の形状は軸方向視で断面矩形であるが、断面円形でも楕円形でもその他適宜の形状でよい。ころ１４の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数の弾性材としては、例えばころ１４にＳＵＪ２等の鋼材、振動ダンパー材２０に、鋼材の熱膨張係数より大きい熱膨張係数のエラストマーゴム、フッ素系ゴム等の弾性材がある。振動ダンパー材２０の表面には摺動抵抗低減用の潤滑膜２１が塗布等により被膜されている。潤滑膜２１の材料は、例えば、シリコン系、テフロン（デュポン社商品名）、フッ素系樹脂、モリブデン、ピーク、ＰＰＳ等がある。
【００２０】
図３を参照して実施の形態に係る転がり軸受が備える保持器１０を、アルミニウム等の軽合金で構成されて熱膨張係数が大きいハウジングとしてのシリンダブロックの軸孔にクランクシャフトを支持する軸受として組み込む場合を説明する。３０はシリンダブロック、３０ａはシリンダブロック３０の軸孔内径面（以下、外径側軌道面）、４０はクランクシャフト、４０ａはクランクシャフトの外径面（内径側軌道面）である。
【００２１】
両軌道面３０ａ，４０ａ間に介装された保持器１０においては、ラジアル荷重による荷重を受ける負荷圏において軸受隙間が小さくなるとき、振動ダンパー材２０はその弾性により容易に圧縮し、ころ１４はクランクシャフト４０の回転に伴ない両軌道面３０ａ，４０ａに転動接触する。この場合、振動ダンパー材２０には弾性復元力が作用して両軌道面３０ａ，４０ａに比較的強めに接触するが、その表面の潤滑膜２１により摺動接触するので、その摺動ないしは摩擦抵抗は小さく、回転トルクが増大することが抑制されている。一方、ラジアル荷重を受けず軸受隙間が大きい非負荷圏においては、振動ダンパー材２０は多少弾性復元するがダンパー径が大きいので依然として弾性圧縮された状態で両軌道面３０ａ，４０ａに摺動接触している一方で、ころ１４は高速回転による回転遠心力で転動接触する。
【００２２】
以上のように動作する実施の形態に係る転がり軸受が備える保持器１０においては、エンジン運転によりシリンダブロック３０のブロック壁が高温に昇温してきて熱膨張すると、シリンダブロック３０の軸孔内径面３０ａが外径側に拡径して軸受内部隙間が増大してくる。この場合、シリンダブロック３０の材質が熱膨張係数が大きいアルミニウム合金であるために軸受鋼製のころ１４との熱膨張の差により非負荷圏での軸受内部隙間は特に大きくなる。このような状況下においては、非負荷圏にあるころ１４は、両軌道面３０ａ，４０ａの隙間の増大に加えてエンジンの回転変動により軸受内部隙間で内外径側へ挙動してシリンダブロック３０の軸孔３０ａ内径面に衝突が繰り返されているような転走音を発生したり、その衝突によりシリンダブロック３０が振動したり、保持器１０が、がたついたりし易くなる。この場合、実施形態では、振動ダンパー材２０が軸受内部隙間の増大に伴ない弾性復元するが、振動ダンパー材２０はころ径より大きいダンパー径を有するので、軸受内部隙間が増大してもシリンダブロック３０の軸孔３０ａ内径面に弾性圧縮された状態で摺動接触することになるから、ころの衝突音は振動ダンパー材２０により大きく緩和され、また、シリンダブロック３０の振動や保持器１０のがたつき等も振動ダンパー材２０により減衰ないしは吸収されるようになる。この場合、振動ダンパー材２０の熱膨張係数が大きいのでシリンダブロック３０の軸孔３０ａの熱膨張に容易に追随することができ、該軸孔３０ａ内径面に常時滑りないしは摺動接触して上記振動、騒音の発生を確実かつ効果的に抑制することができる。
【００２３】
なお、上記図３に示した実施形態では、シリンダブロック３０の軸孔３０ａの内周面を転がり軸受の転動面とするものを示したが、図４に示すように、シリンダブロック３０の軸孔３０ａに内周面を転動面として成る外輪部材５０を軸孔３０ａに嵌合装着した構成としてもよい。
【００２４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る転がり軸受が備える保持器の斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図３】シリンダブロックの軸孔とクランクシャフトとの間に組み込んだ実施の形態に係る転がり軸受が備える保持器を示す断面図である。
【図４】シリンダブロックの軸孔とクランクシャフトとの間に組み込んだ他の実施の形態に係る転がり軸受が備える保持器を示す断面図である。
【図５】従来におけるエンジンブロックの軸孔近傍でのクランクシャフトとカムシャフトとの支持構成を概略的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  保持器
１１  円環部
１２  保持器柱
１３  ポケット孔
１４  ころ（転動体）
２０  振動ダンパー材
【図１】
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【図２】
2006329312.tif 000004
【図３】
2006329312.tif 000005
【図４】
2006329312.tif 000006
【図５】
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