(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偏摩擦力に起因した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。【解決手段】上部クランクケース３２ｂの上部ジャーナル支持壁３４に凹部３８を設け、凹部３８に低炭素鋼からなる軸受支持体１２を嵌合し、ボルト２６で締付け固定する。次に軸受支持体１２に円筒状の保持面１７を穿設し、軸受支持体１２を取り外す。次に保持面１７を浸炭処理した後、軸受支持体１２を自然割り加工で２分割し、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とを形成する。軸受台１４の凹面１４ａとジャーナルキャップ１６の凹面１６ａとを対接配置して形成した円筒状の保持面１７にニードルベアリング２０を収容する。次に、ボルト２６で軸受台１４とジャーナル部３６を上部ジャーナル支持壁３４に締付け固定する。【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回転可能に支持する分割型転がり軸受を備え、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定してなるクランク軸用軸受装置において、
前記シリンダブロックに刻設された凹部と、該凹部に嵌合固定された軸受支持体とを備え、
該軸受支持体は低炭素鋼からなり、夫々半筒状の凹面を有した２個の分割片から構成され、該凹面が対面配置されて円筒状の保持面を形成し、該保持面に前記分割型転がり軸受を収容してなり、
該分割型転がり軸受はアウターレースがなく、転動体が該保持面に直接接触し、該保持面を該転動体の軌道面としたことを特徴とするクランク軸用軸受装置。
【請求項２】
前記保持面に浸炭処理が施されている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２個の分割片が互いに当接する合わせ面に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又は２に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項４】
前記２個の分割片が互いに当接する合わせ面の互いに対面する位置にノックピン挿入穴を穿設し、該ノックピン挿入穴にノックピンを装着し、該ノックピンにより両分割片の軸方向位置決めを行なうようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランク軸用軸受装置。
【請求項５】
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の組立方法において、
前記シリンダブロックに刻設された凹部に低炭素鋼からなる軸受支持体を嵌合し、該軸受支持体をシリンダブロックに固定する第１工程と、
該軸受支持体に前記分割型転がり軸受を収容する円筒状の保持面を穿設した後、該軸受支持体を取り外す第２工程と、
取り外した軸受支持体の保持面を浸炭処理し、その後軸受支持体を２分割し、各分割片に半筒状の凹面を形成する第３工程と、
クランク軸の周囲に前記分割型転がり軸受を配置し、該分割片を組み合わせて軸受支持体を形成し、該分割型転がり軸受を前記保持面に収容した状態で、軸受支持体をシリンダブロックに固定する第４工程と、からなり、
該分割型転がり軸受からアウターレースをなくし、該保持面に該分割型転がり軸受の転動体を直接接触させ、該保持面を該転動体の軌道面とすることを特徴とするクランク軸用軸受装置の組立方法。
【請求項６】
前記第３工程で軸受支持体を自然割り加工で２分割することを特徴とする請求項５に記載のクランク軸用軸受装置の組立方法。
【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７により説明する。図７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８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８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９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９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１０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１０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１１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、軸受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１２参照）。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軸受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、軸受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】
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、アウターレースを構成する分割片の合わせ面のズレを少なくすることによって、締付け固定の該合わせ面のズレをなくし、これによって、軸受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て、軸受の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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回転可能に支持する分割型転がり軸受を備え、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定してなるクランク軸用軸受装置において、
前記シリンダブロックに刻設された凹部に嵌合固定され、前記分割型転がり軸受が収容される円筒状の保持面を有する軸受支持体を備え、
該軸受支持体は低炭素鋼からなり、夫々半筒状の凹面を有した２個の分割片から構成され、該凹面が対面配置されて円筒状の保持面を形成し、
前記分割型転がり軸受はアウターレースがなく、転動体が該保持面に直接接触し、該保持面を該転動体の軌道面としたものである。
【００２５】
最近、内燃機関のシリンダブロックには、熱伝導性や、軽量という点で鋳鉄より優れているＡｌが使用されている。しかし、Ａｌでは強度や硬度が鋳鉄に比べて劣る。そのため、クランク軸用軸受装置に用いられる転がり軸受は、シリンダブロックに代わって強度や硬度を保持するために、鋼製のアウターレースを必要としていた。
【００２６】
本発明の軸受装置では、低炭素鋼、例えば０．１〜０．２５重量％のＣを含有する低炭素鋼からなる軸受支持体で転がり軸受を支持するようにしたものである。そして、転がり軸受のアウターレースをなくし、軸受支持体に形成された保持面に転がり軸受の転動体を直接接触させ、該保持面を転動体の軌道面としている。これによって、アウターレースが不要となり、２分割型アウターレースを用いた場合の前記問題を解消することができる。
【００２７】
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、軸受の耐久性を維持することができる。また、アウターレースをなくすことで、転がり軸受の構成を簡素化できると共に、保持面への組み付けが容易になるという利点がある。
【００２８】
なお、本発明の軸受装置に使用できる低炭素鋼として、例えば、低炭素鋼にクロム、モリブデン等を添加したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）等がある。
好ましくは、前記保持面を浸炭処理するとよい。これによって、該保持面の強度及び硬度をさらに増大でき、転動体の軌道面として耐久性を保持できるようになる。
【００２９】
本発明の軸受装置において、２個の分割片が互いに当接する合わせ面に軸方向に沿って互いに嵌合する凹凸面を形成させるとよい。これによって、２個の分割片の再組付け時に、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。
【００３０】
本発明の軸受装置において、２個の分割片が互いに当接する合わせ面の互いに対面する位置にノックピン挿入穴を穿設し、該ノックピン挿入穴にノックピンを装着し、該ノックピンにより両分割片の軸方向位置決めを行なうようにするとよい。これによって、ノックピンを用いた簡単な構成で、２個の分割片の再組付け時に、分割片の軸方向の位置決めが容易になると共に、分割片の軸方向のズレをなくすことができる。
【００３１】
また、本発明のクランク軸用軸受装置の組立方法は、
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の組立方法において、
前記シリンダブロックに刻設された凹部に低炭素鋼からなる軸受支持体を嵌合し、該軸受支持体をシリンダブロックに固定する第１工程と、
該軸受支持体に前記分割型転がり軸受を収容する円筒状の保持面を穿設した後、該軸受支持体を取り外す第２工程と、
取り外した軸受支持体の保持面を浸炭処理し、その後軸受支持体を２分割し、各分割片に半筒状の凹面を形成する第３工程と、
クランク軸の周囲に前記分割型転がり軸受を配置し、該分割片を組み合わせて軸受支持体を形成し、該分割型転がり軸受を前記保持面に収容した状態で、軸受支持体をシリンダブロックに固定する第４工程と、からなり、
該分割型転がり軸受からアウターレースをなくし、該保持面に該分割型転がり軸受の転動体を直接接触させ、該保持面を該転動体の軌道面とするものである。
【００３２】
本発明方法では、炭素鋼からなり、転がり軸受を収容する保持面を浸炭処理した高強度及び高硬度の軸受支持体で転がり軸受を支持するようにしたものである。これによって、アウターレースが不要となり、２分割型アウターレースを用いた場合の前記問題を解消することができる。
【００３３】
また、本発明方法では、軸受支持体を実際にシリンダブロックに組み付けた状態で保持面の加工を行なっているので、内燃機関の運転状態での該保持面の真円度の精度を確保できる。さらに、従来の既存のシリンダブロックを若干改造するだけで、本発明に適用可能になる。
【００３４】
本発明方法において、前記第３工程で軸受支持体を自然割り加工で２分割するとよい。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、前記第４工程で軸受装置を組み立てる際に、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。
【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回転可能に支持する分割型転がり軸受を備え、該分割型転がり軸受をシリンダブロックに固定してなるクランク軸用軸受装置において、シリンダブロックに刻設された凹部に嵌合固定され、前記分割型転がり軸受が収容される円筒状の保持面を有する軸受支持体を備え、該軸受支持体は低炭素鋼からなり、夫々半筒状の凹面を有した２個の分割片から構成され、該凹面が対面配置されて円筒状の保持面を形成し、分割型転がり軸受はアウターレースがなく、転動体が該保持面に直接接触し、該保持面を該転動体の軌道面としたことにより、高強度及び高硬度の分割片で転がり軸受を囲繞することにより、転がり軸受を構成するアウターレースを廃することができる。アウターレースを無くすことで、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、その耐久性を維持することができる。
【００３６】
また、アウターレースをなくすことで、転がり軸受の構成を簡素化できると共に、転がり軸受の組み付けが容易になる。さらに、従来の既存のシリンダブロックを若干改造するだけで、本発明の軸受装置に適用可能になる。
【００３７】
また、本発明のクランク軸用軸受装置の組立方法によれば、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の組立方法において、シリンダブロックに刻設された凹部に低炭素鋼からなる軸受支持体を嵌合し、該軸受支持体をシリンダブロックに固定する第１工程と、該軸受支持体に前記分割型転がり軸受を収容する円筒状の保持面を穿設した後、該軸受支持体を取り外す第２工程と、取り外した軸受支持体の保持面を浸炭処理し、その後軸受支持体を２分割し、各分割片に半筒状の凹面を形成する第３工程と、クランク軸の周囲に前記分割型転がり軸受を配置し、該分割片を組み合わせて軸受支持体を形成し、該分割型転がり軸受を前記保持面に収容した状態で、軸受支持体をシリンダブロックに固定する第４工程と、からなり、該分割型転がり軸受からアウターレースをなくし、該保持面に該分割型転がり軸受の転動体を直接接触させ、該保持面を該転動体の軌道面とすることにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができるに加えて、軸受支持体を実際にシリンダブロックに組み付けた状態で保持面の加工を行なっているので、内燃機関の運転状態での該保持面の真円度の精度を確保できるという利点がある。
【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実施形態の軸受支持体１２の斜視図である。
【図３】従来のシリンダブロックを示す正面図である。
【図４】従来のシリンダブロックの加工途中を示す正面図である。
【図５】本発明の軸受装置の第２実施形態に係る軸受支持体１２を示す斜視図である。
【図６】本発明の軸受装置の第３実施形態に係る軸受支持体１２を示す斜視図である。
【図７】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８】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９】従来のクランク軸用軸受装置の正面図である。
【図１０】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１１】図９の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１２】図１１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及びその組立方法の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本実施形態のクランク軸用軸受装置１０をエンジンへの組立時の姿勢で図示している。図３及び図４も同様にエンジンへの組立時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の一部を形成するクランクケース３２は、下部クランクケース３２ａと上部クランクケース３２ｂとが合わせ面３２ｃで付き合わされて一体に結合され、密封構造をなしている。クランクケース３２の内部で、クランク軸のジャーナル部３６は、軸受装置１０に支持されている。
【００４１】
上部ジャーナル支持壁３４の下面に凹部３８が設けられ、この凹部３８に互いに別体の軸受台１４とジャーナルキャップ１６とからなる軸受支持体１２が嵌合されている。軸受台１４及びジャーナルキャップ１６には、夫々互いに対接して円筒状の保持面１７を形成する半筒状の凹面１４ａ及び凹面１６ａが設けられている。凹面１６ａに半環状の保持器２２ａが収容され、凹面１４ａに半環状の保持器２２ｂが収容されている。保持器２２ａと保持器２２ｂとは、両端で突き合わされて、環状の保持器２２を形成している。保持器２２ａ、２２ｂには、夫々小径で細長いニードル形のころ（ニードル）２４が複数個回転可能に収容されている。
【００４２】
保持器２２ａ、２２ｂところ２４とでニードルベアリング２０を構成し、ころ２４がクランク軸のジャーナル部３６に接して、ジャーナル部３６を回転可能に支持している。また、保持面１７にころ２４が直接接触し、保持面１７がころ２４の軌道面を形成している。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】
軸受台１４及びジャーナルキャップ１６の両側端部には、貫通孔１４ｂ及び１６ｂが互いに連通するように穿設されている。また、下部ジャーナル支持壁３４に貫通孔１４ａに連通するネジ穴４０が穿設されている。ボルト２６を貫通孔１６ｂ及び１４ｂを通してネジ穴４０に螺合させることにより、軸受台１４及びジャーナルキャップ１６を上部ジャーナル支持壁３４に締付け固定している。
【００４４】
上部ジャーナル支持壁３４の下方にはシリンダ室４２が形成されている。シリンダ室４２の周囲の隔壁には、冷却水の通路４３，４４及び４５が形成されて、通路４３から冷却水が供給されて、シリンダブロック３０を冷却している。
【００４５】
図２は、軸受支持体１２の斜視図である。図２において、軸受装置１０の組立て時、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とが互いに当接する合わせ面１８は、軸受支持体１２を自然割り加工によって２分割して形成されている。軸受台１４及びジャーナルキャップ１６の夫々の合わせ面１８の互いに対面する位置に、ノックピン挿入穴１４ｃ及び１６ｃが穿設されている。そして、ノックピン挿入穴１４ｃ及び１６ｃにノックピン２８を圧入して、軸受支持体１２とジャーナル部３６との位置合わせと互いの位置ズレ防止を可能にしている。
【００４６】
次に、本実施形態の軸受装置１０の組立方法を図３及び図４により説明する。図３は、従来の既存のシリンダブロック３０を示す。シリンダブロック３０をこれから本実施形態で使用可能なシリンダブロックに加工する。シリンダブロック３０の内部に、シリンダブロック３０と一体成形された上部ジャーナル支持壁３４がある。この上部ジャーナル支持壁３４の下面３４ａにジャーナルキャップ１６を嵌合するための凹部４６と、ジャーナル部３６を支持する転がり軸受を収容するための半筒状の凹面４８が設けられている。
本実施形態では、図４に示すように、凹部４６と凹面４８を加工して、角形状の凹部３８と該凹部３８の底面に２個のネジ穴４０を穿設する。
【００４７】
次に、凹部３８に、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とに分割される前の軸受支持体１２を嵌合する。この軸受支持体１２は、０．１〜０．２５重量％のＣを含有する低炭素鋼からなり、両側端部にボルト貫通孔を穿設してある。この軸受支持体１２を凹部３８に嵌合した状態でボルト２６を該ボルト貫通孔に通すと共に、ネジ穴４０に螺合させることにより、軸受支持体１２を上部ジャーナル支持壁３４に締付け固定する。
この状態で、該軸受支持体１２にニードルベアリング２０を収容するための円筒状の保持面１７を穿設する。
【００４８】
次に、ボルト２６を外し、軸受支持体１２を取り出す。取り出した軸受支持体１２の保持面１７に浸炭処理を施す。これによって、該保持面１７に２０〜３０μｍの浸炭膜を形成する。次に、軸受支持体１２を自然割り加工により、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とに分割する。自然割り加工は、軸受支持体１２の片面又は両面にノッチ部を形成し、この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。軸受支持体１２を２分割したことにより、夫々半筒状の凹面１４ａ、１６ａを形成した軸受台１４とジャーナルキャップ１６とが形成される。
【００４９】
次に、ジャーナルキャップ１２の凹面１２ａに半環状の保持器２２ａを収容すると共に、軸受台１４の凹面１４ａに半環状の保持器２２ｂを収容し、ジャーナルキャップ１２と軸受台１４とでジャーナル部３６を挟む。そして、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とを合わせ面１８で互いに当接する。この状態の組立体を凹部３８に嵌合した後、図１に示すように、ボルト２６でジャーナルキャップ１２を上部ジャーナル支持壁３４に締付け固定する。ころ２４でジャーナル部３６を回転可能に支持し、保持面１７でころ２４の軌道面を形成する。
【００５０】
本実施形態によれば、低炭素鋼からなる軸受支持体１２を分割したジャーナルキャップ１２と軸受台１４とでニードルベアリング２０を支持すると共に、ニードルベアリング２０を収容する保持面１７を浸炭処理して高強度及び高硬度にしているので、ニードルベアリング２０にアウターレースを不要とすることができる。これによって、アウターレースの合わせ面に生じたズレによって起こるニードルベアリング構成部品の過摩耗をなくすことができる。そのため、ニードルベアリング２０の損傷を無くし、その耐久性を向上できる。
【００５１】
また、組立時において、軸受支持体１２をボルト２６で下部ジャーナル支持壁３４に締付け固定した状態で、保持面１７を加工しているので、内燃機関の運転中の保持面１７の真円度を保持できる。
また、軸受支持体１２を自然割り加工で軸受台１４とジャーナルキャップ１６とに分割しているので、分割面に生じた結晶粒に沿う微細な凹凸が生じ、この微細な凹凸により、組立時に軸受台１４とジャーナルキャップ１６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１８のズレを抑制する作用を生む利点がある。
【００５２】
また、合わせ面１８にノックピン挿入穴１４ｃ、１６ｃを穿設し、このノックピン挿入穴にノックピン２８を挿入しているので、軸受台１４とジャーナルキャップ１６との軸線方向の位置決めが容易になる。
また、ニードルベアリング２０のアウターレースをなくしているので、ニードルベアリング２０の組み付けが容易になるという利点がある。さらに、既存のシリンダブロックを若干加工するだけで本実施形態のシリンダブロックとして利用可能になる。
【００５３】
また、シリンダブロック３０に組み付ける前に、保持器２２ａ、２２ｂとジャーナルキャップ１２、軸受台１４を一旦ジャーナル部３６に挟み込み、この状態でこれら部品を位置合わせできるので、これら部品の位置合わせが容易になる。
【００５４】
（実施形態２）
次に、本発明の軸受装置の第２実施形態を図５により説明する。図５において、本実施形態の軸受台１４は、その底面に長手方向に断面が台形状の凸部５０を設けている。そして、上部ジャーナル支持壁３４の対向面に、凸部５０に嵌合する形状の凹部（図示省略）を設けている。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００５５】
本実施形態によれば、軸受台１４を上部ジャーナル支持壁３４に固定するときに、凸部５０を上部ジャーナル支持壁３４の該凹部に嵌合するので、軸受台１４の位置決めが容易になると共に、軸受台１４をより安定して据付け固定できる。
従って、前記第１実施形態のように、保持器２２ａ、２２ｂとジャーナルキャップ１２、軸受台１４を一旦ジャーナル部３６に挟み込み、この状態の組立体を凹部３８に嵌合するやり方も可能であるが、軸受台１４に凸部５０を設けたために、軸受台１４を凹部３８に安定して固定できるため、まず、凹部３８に軸受台１４を固定した後、保持器２２ｂ、ジャーナル部３６、保持器２２ａ及びジャーナルキャップ１２の順に順々に各部品を組み付けていく方法も可能である。
【００５６】
（実施形態３）
次に、本発明の軸受装置の第３実施形態を図６により説明する。図６において、本実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態のノックピン挿入穴１４ｃ、１６ｃ及びノックピン２８を廃し、代わりに、軸受台１４の上端に形成した合わせ面５２を、中央側に向かって上昇する２平面５４ａ及び５４ｂからなり、中央に頂上線５４ｃを有する三角形断面の山形凸面５４に形成したものである。ジャーナルキャップ１６の合わせ面５２は、軸受台１４に形成された山形凸面５４に嵌合するように、平面５６ａ及び５６ｂと中央の谷線５６ｃとからなる三角形断面の山形凹面５６を形成している。その他の構成は、前記第１実施形態と同一である。
【００５７】
本実施形態では、軸受台１４とジャーナルキャップ１６との合わせ面５２を凹凸面としたので、軸受台１４とジャーナルキャップ１６との分割方法は、自然割り加工を採用できず、機械割り加工を行なっている。
本実施形態によれば、軸受台１４とジャーナルキャップ１６との合わせ面５２を山形形状としたので、軸受台１４とジャーナルキャップ１６との位置決めが容易になると共に、軸受台１４とジャーナルキャップ１６とを結合を強固にできる利点がある。
【００５８】
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内に設けられた下部ジャーナル支持壁３４の上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、下部ジャーナル支持壁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】
【００５９】
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、転がり軸受の構成を簡素化できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０                クランク軸用軸受装置
１２                軸受支持体
１４                軸受台
１４ａ、１６ａ      凹面
１６，１０６        ジャーナルキャップ（キャップ部材）
１７                保持面
１８，５２          合わせ面
２０，１０８        ニードルベアリング
２２、２２ａ、２２ｂ、１１４ａ、１１４ｂ    保持器
２４，１１２        ころ（転動体）
２６，１１６        ボルト
２８                ノックピン
３０，１０２        シリンダブロック
３２                クランクケース
３２ａ              下部クランクケース
３２ｂ              上部クランクケース
３４                上部ジャーナル支持壁
３６                ジャーナル部
４０                ネジ穴
４２                シリンダ室
５０                凸部
５４                山形凸面
５６                山形凹面
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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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