(57)【要約】【課題】２分割型転がり軸受を用いたクランク軸用軸受装置に発生する過摩耗部分の発生を防止して、軸受装置の耐久性を向上させる。また、軸受装置の組付けを容易にする。【解決手段】ジャーナルキャップ１２をシリンダブロック３０の下部ジャーナル支持壁３４にボルト１４で締付け固定する。ジャーナルキャップ１２に設けられた半筒状凹面１２ａと下部ジャーナル支持壁３４に設けられた半筒状凹面３４ａを対接して円筒状の保持面１６を形成する。保持面１６にクランク軸のジャーナル部３６を囲繞したニードルベアリング２４を収容する。ニードルベアリング２４のアウターレース２２を長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとで２分割し、両分割片２２ａ〜ｂの合わせ面２６ａ〜ｂをジャーナル部３６の中心Ｏを通る平面Ｃに対して傾斜すると共に、垂線Ｐ１に対して短辺分割片２２ｂ側に傾斜した平面とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸を分割型転がり軸受で回転可能に支持させ、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定するクランク軸用軸受装置において、
前記分割型転がり軸受のアウターレースを周方向に長い長辺分割片と周方向に短い短辺分割片とで構成し、長辺分割片と短辺分割片とが接する合わせ面をアウターレースを囲むシリンダブロックとキャップ部材との接触面から離れた位置に配置すると共に、該長辺分割片が該短辺分割片を外側から囲むようにクランク軸の中心を通る平面に対して傾斜させるように構成したことを特徴とするクランク軸用軸受装置。
【請求項２】
前記合わせ面を前記接触面に対して共にシリンダブロック側に配置するか又は共にキャップ部材側に配置したことを特徴とする請求項１に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項３】
前記長辺分割片を組付け時にクランク軸の上方に配置すると共に、前記短辺分割片をクランク軸の下方に配置し、前記合わせ面を垂直方向より短辺分割片側に傾斜させ、長辺分割片で短辺分割片を支持させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項４】
前記長辺分割片を組付け時にクランク軸の下方に配置すると共に、前記短辺分割片をクランク軸の上方に配置し、前記合わせ面を垂直方向より短辺分割片側に傾斜させ、長辺分割片で短辺分割片を支持させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項５】
前記長辺分割片又は短辺分割片とシリンダブロックとが接する面に、一方に位置決め用ノックピンを突設すると共に、他方に該位置決め用ノックピンの挿入穴を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項６】
前記長辺分割片及び短辺分割片を円筒状のアウターレース素材から自然割り加工で分割形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項７】
前記長辺分割片及び短辺分割片の合わせ面に、アウターレースの軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸面を形成させたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のクランク軸用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に装備された内燃機関（エンジン）のクランク軸を転がり軸受を用いて支持するクランク軸用軸受装置及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載された内燃機関のクランク軸は、クランクアームやバランスウェイトが径方向外側に張り出し、端部にはフライホィール等の大径部が装着されている。このため、クランク軸を支持する軸受は、これらの張出部や大径部を通過させて内側軸受部やジャーナル部に装着できないため、２分割されてクランク軸に装着される。
【０００３】
従来、かかるクランク軸の軸受にはすべり軸受が用いられていた。しかし、すべり軸受は、回転時の摩擦抵抗が大きく、かつ境界面に油膜を形成する必要があり、始動時にこの油膜形成に時間がかかる等の問題があった。
そこで、最近では、摩擦抵抗が少なく、始動のための準備時間を要しない転がり軸受を用い、これによって、車両の低燃費化を図ることが提案されている。
【０００４】
特許文献１（特開２００８−２３２２７９号公報）に、内燃機関のクランク軸を回転可能に支持する軸受装置として、２分割されたニードルベアリングを用いた例が開示されている。この軸受装置を図６により説明する。図６において、ニードルベアリング１０８は、シリンダブロック１０２の固定部１０４及びその固定部１０４に対応するジャーナルキャップ１０６と、クランク軸１００のジャーナル部１００ａとの間に介装される。クランク軸１００は、クランクピン１００ｂやカウンターウェイト１００ｃ等を備えている。
【０００５】
ニードルベアリング１０８は、周方向に２分割されて半筒状をなす一対の分割片１１０ａ及び１１０ｂで形成される２分割型のアウターレース１１０と、該アウターレース１１０の内周面を軌道面とする複数のころ（ニードル）１１２と、複数のころ１１２を周方向に所定間隔で保持すると共に、周方向に分離されて半環状をなす一対の分離片１１４ａ及び１１４ｂで形成される保持器１１４とを備えている。保持器１１４には、半径方向の内外に貫通する複数のポケット部Ｐが周方向に沿って等間隔で設けられ、この各ポケット部Ｐ内にころ１１２が収容されている。ころ１１２は、アウターレース１１０の内周面及びジャーナル部１００ａの外周面に夫々形成された軌道面間で転動する。
【０００６】
ニードルベアリング１０８は、固定部１０４に設けられた半筒状を呈する凹面１０４ａと、ジャーナルキャップ１０６に設けられた半筒状を呈する凹面１０６ａとが対面配置して形成される円筒状保持面に保持される。即ち、一対の分割片１１０ａ、１１０ｂで構成されるアウターレース１１０が固定部１０４及びキャップ１０６に一体的に固定され、ジャーナル部１００ａが内輪として相対回転可能に連結される。固定部１０４にボルト１１６に対応する雌ネジ穴１０４ｈが形成されており、ジャーナルキャップ１０６に形成された挿通孔１０６ｈを介してボルト１１６が締結される。
【０００７】
特許文献２（特開２００３−２１４４４２号公報）には、ニードルベアリングを用いた２分割型クランク軸用軸受装置が開示されている。転がり軸受の中でも、ニードルベアリングは、断面高さが小さいので、軸受スペースを節約でき、クランク室の小形軽量化を可能すると共に、負荷容量や最大許容荷重等が大きい等の長所をもっている。
【０００８】
特許文献２には、背景技術として、「分割型転がり軸受は、クランク軸等の被装着部材に組み付けた状態で軌道面の真円度が低下したり、軌道面の分割線部分に微小な段差が生じることがある。これによって、転動体が強く擦り付けられる部分が軌道面に生じ、長期間に亘って使用することにより、軌道面及び転動体の転動面がうろこ状に剥離するフレーキング現象が発生しやすくなって、軸受の耐久性が著しく低下してしまう。軌道面の真円度が低下したり、軌道面の分割線部分に微小な段差が生じる原因は、軌道面の硬度を向上させるために熱処理を行なったときの残留応力が分割時に開放され、分割された軌道輪半部の形状が僅かに歪むためと考えられる。」と記述されている。
【０００９】
そこで特許文献２に開示された軸受は、軌道輪を夫々半円筒形状の分割体に２分割し、クランク軸への装着時に２個の軌道輪半部の合わせ面に段差部を形成し、この段差部を利用して軌道輪半部を互いに嵌合させ位置決めさせることにより、ころ軌道面の真円度を確保し、分割部分を段差のない滑らかな面に形成できるようにしている。以下、図７により、特許文献２に開示された軸受のアウターレースの合わせ面の構成を説明する。
【００１０】
図７において、アウターレース１２０を構成する一対の分割片１２０ａ及び１２０ｂの合わせ面１２２は、アウターレース１２０の内周面１２４から径方向外側へ延びる第１の分割面１２６ａ及び１２６ｂと、この第１の分割面１２６ａ、１２６ｂの先端から周方向へ延びる第２の分割面１２８ａ及び１２８ｂと、この第２の分割面１２８ａ、１２８ｂの先端から径方向外側へ延びる第３の分割面１３０ａ及び１３０ｂとで形成されている。
【００１１】
分割片１２０ａ及び１２０ｂをクランク軸のジャーナル部１００ａに組み付けた状態で、第１の分割面１２６ａ、１２６ｂは、互いに押圧し合うように形成されている。第２の分割面１２８ａ及び１２８ｂは、前記組み付け状態で互いに接触し、径方向に対する分割片１２０ａと分割片１２０ｂとの相対的な移動を規制している。第３の分割面１３０ａ及び１３０ｂは、隙間ｓを隔てて対向しており、分割片１２０ａ、１２０ｂの周方向への相対的な移動を許容するように形成されている。
【００１２】
このように、第３の分割面１３０ａ、１３０ｂ間に隙間ｓを形成することによって、分割片１２０ａ、１２０ｂを互いに嵌合させたときに、第１の分割面１２６ａ、１２６ｂ同士を確実に対接できるようにすると共に、前記組み付け状態で、分割片１２０ａ、１２０ｂ間に生じる押圧力を第１の分割面１２６ａ、１２６ｂのみに作用させるようにしている。
【００１３】
かかる構成によって、実際にクランク軸に組み付けていない仮組付けの状態でも、合わせ面１２２を周方向と径方向の両方向で位置決めできるので、クランク軸に組み付けた状態と同一の状態に位置決めできる。このため、仮組付けの状態で軌道面に熱処理や研磨などを施してアウターレース１２０の内周面を最終仕上げ形成した後、軌道輪半部を互いに分離させて被装着部材に装着する。これによって、ころ軌道面の真円度を確保し、分割部分を段差のない滑らかな面に形成できるので、クランク軸が回転するときの抵抗を軽減し、クランク軸の高速回転を可能にしている。なお、転がり軸受を構成するアウターレースは、一般に、アルミ製のシリンダブロックに対して高い硬度を有する鋼製とすることにより、転がり軸受の強度を確保している。
【００１４】
アウターレースを構成する分割片の加工は、自然割り加工と機械割り加工とがある。このうち自然割り加工は、焼入れ、焼鈍しされた部材の片面又は両面にノッチ部を形成し、該ノッチ部にくさびの打ち込み等で集中応力を発生させ、破断させるものである。機械割り加工は、ワイヤーカット等を用いて切断する加工である。自然割り加工は、破断面に結晶粒の境界に沿う微細な凹凸が形成されるので、破断された分割片の合わせ面の位置決めが容易になるという利点がある。自然割り加工は、例えば特許文献３（実公昭６３−４６７２５号公報）及び特許文献４（特開平１０−１８４６７４号公報）に開示されている。
【００１５】
クランク軸用軸受装置では、シリンダブロック１０２の固定部１０４に設けられる半筒状の凹面１０４ａと、ジャーナルキャップ１０６に設けられる半筒状の凹面１０６ａが形成する円筒形状の保持面の真円度を維持するために、ジャーナルキャップ１０６をボルト１１６でシリンダブロック１０２に締付け固定した状態で、該凹面１０４ａ及び１０６ａを加工する方法が採用されている。また、破断後の分割片の合わせ面の位置決めを容易にするため、アウターレース１１０を自然割り加工で２分割している。
【００１６】
図８に、前記凹面１０４ａ及び１０６ａを加工した後、ニードルベアリング１０８をクランク軸のジャーナル部１００ａに装着した状態を示す。図８において、ジャーナルキャップ１０６とシリンダブロックの固定部１０４との接触面１１７ａ〜ｂは、水平面Ｈ上に位置し、分割片１１０ａ〜ｂが互いに当接する合わせ面１１８ａ〜ｂは、水平面Ｈから周方向にずらした位置に配置されている。即ち、該合わせ面及び中心Ｏを通る平面Ｃは、クランク軸のジャーナル部１００ａの中心Ｏを中心として水平面Ｈから時計方向に角度α（例えば５〜１０°）だけ傾けた位置にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−２３２２７９号公報（図４）
【特許文献２】特開２００３−２１４４４２号公報
【特許文献３】実公昭６３−４６７２５号公報
【特許文献４】特開平１０−１８４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図９は、ニードルベアリング１０８をボルト１１６でシリンダブロックに締付け固定する前後の凹面１０４ａ及び１０６ａの形状変化を示す。図９中、Ｐは中心Ｏを通る垂線であり、Ｄは締付け固定前、Ｅは締付け固定後の凹面１０４ａ、１０６ａの形状を示す。図示のように、締付け固定前の凹面形状Ｄは、上下方向に伸びた瓢箪形をし、その後、ボルト１１６による締付けにより、上下方向から締付け力（図１０中の力Ｆ）が付加されることにより、締付け固定後の凹面形状Ｅは、凹面１０４ａ、１０６ａの真円度が戻る形状となる。このように、凹面１０４ａ、１０６ａは、ニードルベアリング１０８を締付け固定した後真円となるように加工してあるため、締付け固定前は、瓢箪形となる。
【００１９】
そのため、締付け固定前に分割片１１０ａ〜ｂを凹面１０４ａ、１０６ａに装着しようとすると、該分割片に水平方向両側から挟み込む力が加わる。この挟み込み力が分割片１１０ａ〜ｂに作用する影響を避けるため、アウターレース１１０の合わせ面１１８ａ〜ｂは、接触面１１７ａ〜ｂから角度αだけずらした位置に配置している。
【００２０】
合わせ面１１８ａ〜ｂを水平面Ｈより時計方向に角度αだけずらしてあるため、分割片１１０ａの一方の端部１１０ａ１が分割片１１０ｂ側に先に進入する。このとき、凹面１０４ａ、１０６ａの挟み込み力の影響及び分割片自体の残留応力により、該端部１１０ａ１が浮き上がり、分割片１１０ｂの端面との間でズレＧを生じる（図１１参照）。このズレＧにより、他方の合わせ面１１８ｂでもズレが発生する。合わせ面１１８ａ〜ｂのズレ量は、通常５〜４０μｍ（０.００５ｍｍ〜０.０４ｍｍ）（合わせ面１１８ａ及び１１８ｂにおけるズレ量Ｇの合計値）程度になる。
【００２１】
ニードルベアリング１０８をシリンダブロックに締付け固定した後、上下方向から凹面１０４ａ、１０６ａに締付け力Ｆが付加されて、凹面１０４ａ、１０６ａの真円度が戻るが、合わせ面１１８ａ〜ｂのズレが小さくならない場合がある。合わせ面１１８ａ〜ｂ間にズレを生じたままニードルベアリング１０８がジャーナル部１００ａに装着されると、軸受１０８に摩擦部分が発生する。そのため、ころ１１２等に過摩耗部分が発生し、これによって、ニードルベアリング１０８が損傷したり、その耐久性が低下するおそれが出てくる。
【００２２】
特許文献２に開示されたアウターレース分割片の合わせ面は、３つの分割面で構成された複雑な形状をしているため、隙間ｓの形成など精密な加工を要する。そのため、加工に時間と手間がかかり、高コストとなる。また、合わせ面に段差部を設けるため、合わせ面にズレが生じたときに、ズレの方向によっては該段差部が障害となってズレの解消が困難になる虞がある。
【００２３】
また、図６に示すように、２分割型転がり軸受をクランク軸に組み付ける場合に、アウターレース１１０の分割片１１０ａ〜ｂや保持器１１４の分離片１１４ａ〜ｂ、及びジャーナルキャップ１０６をシリンダブロック１０２側から順々に組み付けていく必要がある。この組み付け工程に多くの時間と労力が費やされる。また、分割片１１０ａ〜ｂや分離片１１４ａ〜ｂの合わせ面のズレや各部品の軸方向のズレを目視で確認することが困難であり、これら部品の位置ズレ防止に多大の労力を必要としていた。
【００２４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、クランク軸を支承する軸受に２分割型の転がり軸受を用いた場合、シリンダブロックに装着した後のアウターレースの合わせ面のズレをなくし、これによって、軸受構成部品に発生する偏摩擦力に起因した過摩耗部分の発生を防止し、軸受構成部品の損傷を防ぎ、軸受の耐久性を向上させることを目的とする。
また、２分割型転がり軸受をシリンダブロックに組み付ける作業を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
かかる目的を達成するため、本発明のクランク軸用軸受装置は、
内燃機関のクランク軸を分割型転がり軸受で回転可能に支持させ、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定するクランク軸用軸受装置において、
前記分割型転がり軸受のアウターレースを周方向に長い長辺分割片と周方向に短い短辺分割片とで構成し、長辺分割片と短辺分割片とが接する合わせ面をアウターレースを囲むシリンダブロックとキャップ部材との接触面から離れた位置に配置すると共に、該長辺分割片が該短辺分割片を外側から囲むようにクランク軸の中心を通る平面に対して傾斜させるように構成したものである。
【００２６】
前述のように、シリンダブロック及びキャップ部材に設けられた半筒状凹面の組立前後の形状変化により、２分割型転がり軸受には水平方向から挟み込み力が加わる。本発明の軸受装置は、長辺分割片と短辺分割片とが接する合わせ面をシリンダブロックとキャップ部材との接触面から離れた位置に配置したことにより、該挟み込み力の影響を抑えて、該合わせ面のズレを少なくすることができる。
【００２７】
また、クランク軸の中心を通る平面に対して合わせ面を傾斜させることにより、両分割片の合わせ面同士が嵌りやすくなるため、突合せ時のズレを少なくすることができる。そのため、締付け固定前の合わせ面のズレを少なくできるので、締付け固定時に付加される締付け力によって、締付け固定後の合わせ面のズレを無くすことができる。従って、転がり軸受の構成部品に偏摩擦力が発生せず、過摩耗部分が発生しないので、転がり軸受の損傷をなくし、軸受の耐久性を向上させることができる。
また、合わせ面が傾斜しているので、両分割片の突合せが互いの合わせ面を滑らすことによって、スムーズに行なうことができる。さらに、該合わせ面の加工は、自然割り加工等で簡単に加工できるので、加工費が低コストとなる。
【００２８】
また、該合わせ面を長辺分割片が該短辺分割片を外側から囲むようにクランク軸の中心を通る平面に対して傾斜させているので、長辺分割片の外側からの挟み込み力で短辺分割片をクランク軸の外周面に組み付けておくことができる。そのため、長辺分割片及びその外側に装着されるキャップ部材の挟み込み力により、クランク軸の外周面に転がり軸受及びキャップ部材を一時的に組み付けておくことが可能になる。そして、この組立体をその状態で、各部品の軸線方向のズレや長辺分割片と短辺分割片との合わせ面のズレを矯正しながらシリンダブロックに組み付けることが可能になる。これによって、シリンダブロックへの軸受装置の組み付け時間を短縮できる。
【００２９】
本発明の軸受装置において、長辺分割片と短辺分割片との合わせ面をシリンダブロックとキャップ部材との接触面に対して、共にシリンダブロック側に配置するか又は共にキャップ部材側に配置するとよい。これによって、長辺分割片の挟み込み力によって短辺分割片を安定して支持でき、クランク軸への転がり軸受の一時組付け状態を安定して維持できる。
【００３０】
前記構成に加えて、長辺分割片を組付け時にクランク軸の上方に配置すると共に、短辺分割片をクランク軸の下方に配置し、両分割片の合わせ面を垂直方向より短辺分割片側に傾斜させ、長辺分割片で短辺分割片を支持させるようにするとよい。短辺分割片をクランク軸外周面の下方に配置するときは、該合わせ面を垂直方向より短辺分割片側に傾斜させることにより、短辺分割片の重量より大きな保持力を発生できる。これによって、短辺分割片の落下を防止して、クランク軸への一時組付け状態を安定して維持できる。
【００３１】
あるいは、長辺分割片を組付け時にクランク軸の下方に配置すると共に、短辺分割片をクランク軸の上方に配置し、両分割片の合わせ面を垂直方向より短辺分割片側に傾斜させ、長辺分割片で短辺分割片を支持させるようにするとよい。短辺分割片をクランク軸の上方に配置すれば、短辺分割片をクランク軸で支えることができるので、短辺分割片を安定してクランク軸に保持できる。これによって、転がり軸受をクランク軸に安定して一時組付け状態を安定して維持できる。
【００３２】
本発明の軸受装置において、長辺分割片又は短辺分割片とシリンダブロックとが接する面に、一方に位置決め用ノックピンを突設すると共に、他方に該位置決め用ノックピンの挿入穴を設けるようにするとよい。これによって、シリンダブロックに対するシリンダブロックと接する長辺分割片又は短辺分割片の位置決めが容易になるので、シリンダブロックに対する転がり軸受の周方向の位置合わせが容易になる。
【００３３】
本発明の軸受装置において、長辺分割片及び短辺分割片を円筒状のアウターレース素材から自然割り加工で分割形成するとよい。これによって、分割面に生じた結晶粒に沿う微細な凹凸が生じるので、軸受装置の組付け時に、両分割片の位置決めを容易にすると共に、この微細凹凸により合わせ面のズレを抑制する作用を生む利点がある。
【００３４】
本発明の軸受装置において、長辺分割片及び短辺分割片の合わせ面に、アウターレースの軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸面を形成するとよい。これによって、長辺分割片と短辺分割片の組付け時に、該凹凸面により分割片の軸方向の位置決めが容易になり、分割片の軸方向の位置ズレをなくすことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のクランク軸用軸受装置によれば、内燃機関のクランク軸を分割型転がり軸受で回転可能に支持させ、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定するクランク軸用軸受装置において、分割型転がり軸受のアウターレースを周方向に長い長辺分割片と周方向に短い短辺分割片とで構成し、長辺分割片と短辺分割片とが接する合わせ面をアウターレースを囲むシリンダブロックとキャップ部材との接触面から離れた位置に配置すると共に、該長辺分割片が該短辺分割片を外側から囲むようにクランク軸の中心を通る平面に対して傾斜させるように構成したことにより、シリンダブロック及びキャップ部材の形状変化により生じた挟み込み力の影響を抑えることができると共に、両分割片の合わせ面同士が嵌りやすくなるため、突合せ時の合わせ面のズレを少なくできる。従って、締付け固定時に付加される締付け力によって、締付け固定後の合わせ面のズレを無くすことができる。
【００３６】
従って、転がり軸受の構成部品に偏摩擦力が発生せず、過摩耗部分が発生しないので、転がり軸受の損傷をなくし、軸受の耐久性を向上させることができる。また、合わせ面が傾斜しているので、両分割片の突合せをスムーズに行なうことができる。さらに、該合わせ面の加工が低コストで済むという利点がある。
【００３７】
また、該合わせ面を長辺分割片が該短辺分割片を外側から囲むようにクランク軸の中心を通る平面に対して傾斜させているので、長辺分割片の挟み込み力により短辺分割片の保持が可能になる。そのため、クランク軸に軸受構成部品の一時的な仮組付けが可能になるので、このような仮組付けをした後、各部品の軸方向のズレや長辺分割片と短辺分割片との合わせ面のズレを矯正しながら、この仮組付け品をシリンダブロックに締付け固定することにより、２分割型転がり軸受のシリンダブロックへの装着時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の軸受装置の第１実施形態に係る正面図である。
【図２】前記第１実施形態の合わせ面２６ａの拡大図である。
【図３】本発明の軸受装置の第２実施形態に係る正面図である。
【図４】本発明の軸受装置の第３実施形態に係るアウターレースの斜視図である。
【図５】前記第３実施形態の変形例に係るアウターレースの斜視図である。
【図６】従来のクランク軸用軸受装置を展開して示す斜視図である。
【図７】従来のクランク軸用軸受のアウターレースの合わせ面の断面図である。
【図８】従来のクランク軸用軸受装置の正面図である。
【図９】従来のクランク軸用軸受を収容するシリンダブロック側保持面の形状変化を示す説明図である。
【図１０】図８のクランク軸用軸受装置のアウターレースの挙動を示す説明図である。
【図１１】図１０中のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００４０】
（実施形態１）
本発明のクランク軸用軸受装置の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、シリンダブロック３０に組み付けられた本実施形態のクランク軸用軸受装置１０を示し、エンジンへのクランク軸の組付け時の姿勢で図示している。図２〜５も同様の姿勢で図示している。図１において、シリンダブロック３０の一部を構成するクランクケース３２の内部で、クランクケース３２と一体成形された上部ジャーナル支持壁３４に半筒状の凹面３４ａが設けられている。上部ジャーナル支持壁３４の下面３４ｂにジャーナルキャップ１２が接触し、上部ジャーナル支持壁３４とジャーナルキャップ１２とは、ボルト１４で締付け固定されている。上部ジャーナル支持壁３４の下方にはシリンダ室３８が設けられている。
【００４１】
ジャーナルキャップ１２には半筒状の凹面１２ａが設けられ、凹面３４ａと凹面１２ａとは互いに対接して円筒状の保持面１６を形成している。半環状の保持器１８ａ及び１８ｂがそれらの端面で互いに突き合わされ、環状の保持器１８を形成して保持面１６に収容されている。保持器１８ａ、１８ｂには、夫々小径で細長いニードル形の多数のころ（ニードル）２０が回転可能に取り付けられている。
【００４２】
保持器１８の外周面には、長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとからなるアウターレース２２が配設されている。保持器１８、ころ２０及びアウターレース２２でニードルベアリング２４を構成している。アウターレース２２の内周面がころ２０の軌道面を形成し、クランク軸のジャーナル部３６の外周面をころ２０で回転可能に支持している。前述のように、ニードルベアリングは、断面高さが小さいので、軸受スペースを節約でき、クランク室の小形軽量化を可能すると共に、負荷容量や最大許容荷重等が大きい等の長所をもっている。
【００４３】
長辺分割片２２ａは周方向に中心角が１８０°を超えた円弧状の長辺を有し、短辺分割片１８ｂは、周方向に中心角が１８０°に満たない円弧状の短辺を有している。そして、これら分割片の両端は合わせ面２６ａ、２６ｂで対接している。合わせ面２６ａ、２６ｂは、共に凹面３４ａに収容されている。合わせ面２６ａ、２６ｂの位置は、水平面Ｈから下方にずらしており、図９中の点Iに当る位置に配置されている。点Iの位置は、軸受１０８をボルト１１６でシリンダブロックに締付け固定する前後で、凹面１０４ａ、１０６ａの形状が変わらない位置である。
【００４４】
また、合わせ面２６ａ、２６ｂは、ジャーナル部３６の中心Ｏを通る平面Ｃに対して傾斜し、かつ垂線Ｐ１に対して短辺分割片１８ｂ側に角度β（鋭角）だけ傾斜した平面をなしている。即ち、合わせ面２６ａ、２６ｂは、ジャーナル部３６の中心Ｏを通る垂線Ｐに対して、その位置及び傾きが互いに対称となるように配置されている。
【００４５】
長辺分割片１８ａ及び短辺分割片１８ｂは、円筒状の鋼製素材を合わせ面２６ａ、２６ｂで自然割り加工して分割形成している。即ち、該鋼製素材の片面又は両面の所定位置にノッチ部を形成し、該ノッチ部にくさびの打ち込み等で集中応力を発生させ、所望角度の傾斜面となるように破断させている。なお、短辺分割片２２ｂの外周面中央には、ノックピン２８が突設され、凹面３４ａには、ノックピン２８に対応する位置にノックピン挿入穴３５が穿設されている。ニードルベアリング２４をシリンダブロック３０に装着する際に、ノックピン２８をノックピン挿入穴３５に挿入することで、アウターレース２２の周方向の位置合わせが容易になる。
【００４６】
次に、軸受装置１０のシリンダブロック３０への組付け手順を説明する。まず、クランク軸のジャーナル部３６の外周面にころ２０が付いた２個の半環状の保持器１８ａ〜ｂでジャーナル部３６を囲繞する。次に、保持器１８の周囲に長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとを組み付ける。このとき、合わせ面２６ａ、２６ｂを介して長辺分割片２２ａで短辺分割片２２ｂを両側から挟むようにし、長辺分割片２２ａの残留応力により短辺分割片２２ｂに挟み込み力を付与する。長辺分割片２２ａの開口幅は保持器１８の外周面より小さいので、長辺分割片２２ａの弾性を利用し、長辺分割片２２ａの両端を広げてジャーナル部３６に嵌合する。
【００４７】
合わせ面２６ａ、２６ｂは、垂線Ｐ１に対して短辺分割片１８ｂ側に角度βだけ傾斜した平面をなしているので、短辺分割片２２ｂは合わせ面２６ａ、２６ｂで長辺分割片１８ａによって係止され、落下しない。また、長辺分割片２２ａは、加工時の残留応力により縮径方向へ変形しているので、この変形による挟み込み力を加わって短辺分割片２２ｂをジャーナル部３６の外周面に安定保持できる。
【００４８】
次に、長辺分割片２２ａの外側にジャーナルキャップ１２を装着する。ジャーナルキャップ１２は、図９に示すように、残留応力により凹面１２ａの内側方向に変形する形状変化が起きているので、ジャーナルキャップ１２を長辺分割片２２ａの外周面に配置すると、長辺分割片２２ａを挟み込む挟み込み力が生じる。従って、この状態で仮の一時組み付けが可能になる。ここで各部材の軸方向ズレや長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとの合わせ面２６ａ、２６ｂのズレが無いことを確認する。次に、この仮組み付けの状態で、ジャーナルキャップ１２を上部ジャーナル支持壁３４にボルト１４で締付け固定する。
【００４９】
本実施形態によれば、図２に示すように、長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとを保持器１８の外周面に配置するとき、短辺分割片２２ｂの先端が長辺分割片２２ａの傾斜面上を円滑に滑って突き合わされるので、両分割片の突合せ時、合わせ面２６ａ、２６ｂに生じるズレ量は少なくなる。また、合わせ面２６ａ、２６ｂが水平面Ｈから離れ、特に合わせ面２６ａ、１６ｂの位置が、ニードルベアリング２４をボルト１４でシリンダブロックに締付け固定する前後で、凹面１０４ａ、１０６ａの形状が変わらない位置に配置されているので、凹面１０４ａ、１０６ａの形状変化に起因した挟み込み力を受けない。そのため、仮組付け時の合わせ面２６ａ、２６ｂに生じるズレ量は少ない。
【００５０】
従って、ニードルベアリング２４をシリンダブロック３０にボルト１４で締付け固定し、ニードルベアリング２４にボルト１４の締付け力（図１０の力Ｆ）が付加された時、合わせ面２６ａ、２６ｂのズレは解消する。従って、ニードルベアリング２４の構成部品に偏摩擦力が発生せず、過摩耗部分が発生しないので、転がり軸受の損傷をなくし、かつ軸受の耐久性を維持することができる。また、合わせ面２６ａ、２６ｂを傾斜させるだけの加工で済むので、低コストで加工できる。
【００５１】
また、合わせ面２６ａ、２６ｂが共に凹面３４ａ側に配置されているので、長辺分割片２２ａによって短辺分割片２２ｂを安定支持できる。また、垂線Ｐ１に対して短辺分割片２２ｂ側に角度βだけ傾斜した平面をなしているので、仮組付けの状態で短辺分割片２２ｂを保持器１８の外周面に確実に保持できる。さらに、長辺分割片２２ａ及びジャーナルキャップ１２の残留応力により、内側部品に対する挟み込み力が生じるので、ジャーナル部３６にニードルベアリング２４及びジャーナルキャップ１２を装着した状態で、これらを同時にシリンダブロック３０に組み付けることができる。そのため、シリンダブロック３０への軸受装置１０の組み付け時間が短縮される。
【００５２】
さらに、短辺分割片２２ｂに位置決め用ノックピン２８を設け、凹面３４ａにノックピン挿入穴３５を設けたことにより、ニードルベアリング２４のシリンダブロック３０への位置決めが容易になる。また、長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとを自然割り加工により、分割したので、分割面に結晶粒に沿う微細な凹凸が生じ、この微細な凹凸により両合わせ面２６ａ〜ｂの位置合わせが容易になると共に、該合わせ面のズレをさらに抑制できる。
【００５３】
（実施形態２）
次に、本発明の軸受装置の第２実施形態を図３により説明する。図３において、本実施形態は、アウターレース２２を構成する長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂのうち、長辺分割片２２ａが上部ジャーナル支持壁３４の凹面３４ａに収容され、短辺分割片２２ｂがジャーナルキャップ１２の凹面１２ａに収容されている。即ち、長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂとの合わせ面２６ａ、２６ｂが、凹面１２ａ側に位置している。この点で、前記第２実施形態と異なる。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００５４】
合わせ面２６ａ、２６ｂは、ジャーナル部３６の中心Ｏを通る平面Ｃに対して傾斜し、かつ垂線Ｐ１に対して短辺分割片２２ｂ側に角度γだけ傾斜した平面である。本実施形態では、短辺分割片２２ｂがジャーナル部３６の上方に配置されているため、短辺分割片２２ｂの重量は、保持器１８ａ支持される。そのため、短辺分割片２２ｂの落下を防止する保持力は、前記第１実施形態と比べて低減できる。従って、傾斜角γは、第１実施形態の傾斜角βと小さくでき、γ＜βとすることができる。
【００５５】
本実施形態の軸受装置１０のシリンダブロック３０への組付け手順は、第１実施形態と同一である。本実施形態では、ジャーナルキャップ１２と長辺分割片２２ａの配置がジャーナル部３６を挟んで対面配置される。そのため、ジャーナルキャップ１２の残留応力による内側部品に対する挟み込み力と、長辺分割片２２ａの残留応力による内側部品に対する挟み込み力とがジャーナル部３６を挟んで両側から働くので、一時組付け時の組付け体の組付け力を増大できる利点がある。そのほか、本実施形態でも、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、前記組付け手順と別な組付け手順も可能であり、以下、別な組付け手順を説明する。まず、ジャーナル部３６に保持器１８ａ、１８ｂと長辺分割片２２ａとを保持器１８ａ、１８ｂから順に組み付ける。この組付け後の組付け体をクランク軸ごとシリンダブロック３０に装着する。次に、短辺分割片２２ｂを保持器１８ａの外側に配置し、さらに短辺分割片２２ｂの外側にジャーナルキャップ１２を装着し、ジャーナルキャップ１２をボルト１４で上部ジャーナル支持壁３４に締付け固定する。
【００５７】
この組付け手順によれば、短辺分割片２２ｂの装着時、合わせ面２６ａ、２６ｂのズレや長辺分割片２２ａと短辺分割片２２ｂの軸方向のズレの有無を目視で確認できるので、短辺分割片２２ｂを正しい位置に装着できる。そのため、組付け時の合わせ面２６ａ〜ｂのズレを解消するのが第１実施形態より容易になる。その他、本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
（実施形態３）
次に、本発明の軸受装置の第３実施形態を図４により説明する。図４は、ニードルベアリングのアウターレースの斜視図である。図４において、アウターレース４０は、ジャーナルキャップ側に配置された長辺分割片４２ａと、シリンダブロック側に配置された短辺分割片４２ｂとからなる。長辺分割片４２ａと短辺分割片４２ｂとが接する合わせ面４４ａ〜ｂは、アウターレース４０の中心Ｏを通る平面Ｃに対して傾斜しており、かつ垂線Ｐ１に対して短辺分割片４２ｂ側に角度βだけ傾斜した平面をなしている。この合わせ面の構成は、前記第１実施形態と同一である。
【００５９】
本実施形態では、合わせ面４４ａ〜ｂを、アウターレース４０の軸線Ａの方向に沿って、長辺分割片２２ａに形成された山形凹面４６ａと、短辺分割片２２ｂに形成された山形凸面４６ｂとを形成している。山形凹凸面４６ａ、４６ｂは互いに嵌合する形状をなしている。そのため、長辺分割片４２ａと短辺分割片４２ｂとは、円筒状のアウターレース素材を機械割り加工で長辺分割片４２ａと短辺分割片４２ｂとに分割したものである。
【００６０】
本実施形態では、軸受装置１０の組付け時に、該山形凹凸面４６ａ〜ｂを互いに嵌合させることにより、合わせ面４４ａ、４４ｂの位置決めが、自然割り加工したときよりさらに容易になる利点がある。
【００６１】
図５は、前記第３実施形態の変形例を示している。図５において、本変形例は、前記第３実施形態と同様に、長辺分割片４２ａと短辺分割片４２ｂとを機械割り加工で分割したものである、そして、長辺分割片４２ａと短辺分割片４２ｂとの合わせ面４４ａ、４４ｂに、アウターレース４０の軸方向に沿って、長辺分割片２２ａに段差状凹面４８ａを形成し、短辺分割片２２ｂに段差状凸面４８ｂを形成したものである。段差状凹凸面４８ａ、４８ｂは互いに嵌合する形状をなしている。その他、合わせ面４４ａ〜ｂの配置又は傾斜角等の構成は、第３実施形態と同一である。
【００６２】
本変形例では、軸受装置１０の組付け時に、該段差状凹凸面４８ａ、４８ｂを互いに嵌合させることにより、合わせ面２６ａ、２６ｂの位置決めが、自然割り加工したときよりさらに容易になる利点がある。
【００６３】
なお、前記第１〜３実施形態は、いずれもシリンダブロック３０内に設けられた上部ジャーナル支持壁３４の下面にジャーナルキャップ１２を装着する例であるが、本発明は、シリンダブロック３０内に設けられた下部ジャーナル支持壁の下面にジャーナルキャップ１２を装着した場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、内燃機関のクランク軸の軸受として、２分割型転がり軸受を用いた場合に、軸受構成部品の偏摩耗をなくし、該部品の損傷を防止して、軸受の耐久性を向上できると共に、転がり軸受のシリンダブロックへの組付けを容易にすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０                クランク軸用軸受装置
１２，１０６        ジャーナルキャップ（キャップ部材）
１２ａ、３４ａ      凹面
１４，１１６        ボルト
１６                保持面
１８，１８ａ、１８ｂ、１１４ａ、１１４ｂ    保持器
２０，１１２        ころ
２２，４０          アウターレース
２２ａ、４２ａ      長辺分割片
２２ｂ、４２ｂ      短辺分割片
２４，１０８        ニードルベアリング
２６ａ、２６ｂ      合わせ面
２８                ノックピン
３０，１０２        シリンダブロック
３２                クランクケース
３４                上部ジャーナル支持壁
３５                ノックピン挿入穴
３６                ジャーナル部
３８                シリンダ室
４４ａ、４４ｂ      合わせ面
４６ａ              山形凹面
４６ｂ              山形凸面
４８ａ              段差状凹面
４８ｂ              段差状凸面
１００              クランク軸
１００ａ            ジャーナル部
１１０ａ、１１０ｂ  アウターレース
Ａ                  軸線
Ｃ                  平面
Ｈ                  水平面
Ｏ                  ジャーナル部中心
Ｇ                  ズレ
【図１】
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【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】
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【図７】
2011038572.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011038572.tif 000012
【図１１】
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