(57)【要約】【課題】高速回転域、高荷重下における転動体の負担を軽減して、耐久性の向上を図った転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１０は、内周に外輪軌道１５を有する外輪１４と、外輪軌道１５を転動する複数のころ１６とを備え、この複数のころ１６の内周側にシャフト２２が嵌合される。外輪１４には、ころ１６の軸方向に隣接して、シャフト２２の外周面に油膜を介して摺接するすべり軸受部４０が一体的に形成され、すべり軸受部４０とシャフト２２との間の径方向の隙間ｂが、ころ１６とシャフト２２との間の径方向の隙間ａよりも大きく設定される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に外輪軌道を有する外輪と、前記外輪軌道を転動する複数の転動体とを備え、この複数の転動体の内周側に内輪部材が嵌合される転がり軸受であって、
前記外輪には、前記転動体の軸方向に隣接して、前記内輪部材の外周面に油膜を介して摺接するすべり軸受部が一体的に設けられ、
前記すべり軸受部と前記内輪部材との間の径方向の隙間が、前記転動体と前記内輪部材との間の径方向の隙間よりも大きく設定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記すべり軸受部の内周面に周方向の油溝が形成され、前記外輪に、前記油溝に潤滑油を供給するための油路が形成されている請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記すべり軸受部が軸方向に複数備えられ、前記油路が、複数に分岐して各すべり軸受部の油溝にそれぞれ接続されている請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記すべり軸受部が軸方向に複数設けられ、各すべり軸受部の軸方向の間に前記外輪軌道及び前記転動体が配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記転動体が、軸方向に複数列配置され、各列の転動体の軸方向の間に前記すべり軸受部が設けられている請求項１〜３のいずれか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、例えばエンジンのクランクシャフトを支持するために用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や船舶などのエンジンにおいて、ピストンの往復動を回転運動に変換するクランクシャフトを支持する軸受は、クランクアーム間に配置されることから、円周方向に２分割可能な二つ割り軸受が使用されている。
【０００３】
このような二つ割り軸受としては、従来、すべり軸受が使用されてきたが、近年、より燃料消費量の少ないエンジンに対する要求が益々高まっていることから、摩擦抵抗を少なくして回転損失を低減させるために、すべり軸受に代えて周方向に分割された転がり軸受を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、すべり軸受は、クランクシャフトとの間の潤滑油の油膜圧力によって高い耐荷重性能を備え、さらに摩耗も極めて少ないことから非常に高い耐久性を有しているのに対して、転がり軸受は、特に高速回転域、高荷重下で軌道面や転動体に付与される繰り返し応力が疲労破壊の原因となり、耐久性が低下するという欠点がある。したがって、従来、すべり軸受を使用していた箇所に転がり軸受を適用する場合には、耐久性を充分に考慮する必要がある。
【０００６】
このような実情に鑑み、本発明は、特に、高速回転域、高荷重下における転動体の負担を軽減して、耐久性の向上を図った転がり軸受を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内周に外輪軌道を有する外輪と、前記外輪軌道を転動する複数の転動体とを備え、この複数の転動体の内周側に内輪部材が嵌合される転がり軸受であって、
前記外輪には、前記転動体の軸方向に隣接して、前記内輪部材の外周面に油膜を介して摺接するすべり軸受部が一体的に形成され、
前記すべり軸受部と前記内輪部材との間の径方向の隙間が、前記転動体と前記内輪部材との間の径方向の隙間よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、外輪には、内輪部材の外周面に油膜を介して摺接するすべり軸受部が形成されているので、転動体だけでなくすべり軸受部によっても内輪部材からの荷重を支持することができる。この際、転動体と内輪部材との間の径方向の隙間よりも、すべり軸受部と内輪部材との間の径方向の隙間のほうが大きく設定されているため、当該隙間に充分な油膜が形成されるまでに時間を要し、内輪部材の回転速度がある程度高まってからでないと内輪部材からの荷重をすべり軸受部によって支持することができない。
【０００９】
そのため、内輪部材が回転を開始した当初は、専ら転動体によって内輪部材からの荷重が支持され、内輪部材の回転が高まってすべり軸受部と内輪部材との間の隙間に油膜が充分に形成されたあとに、転動体だけでなくすべり軸受部によっても内輪部材からの荷重が支持されることになる。したがって、内輪部材の回転開始時における低荷重下においては、転動体によって小さい摩擦抵抗で内輪部材を支持することにより回転損失を低減することができ、内輪部材の回転速度がある程度高まって荷重が増大したあとは、内輪部材からの荷重をすべり軸受部が分担して支持することにより転動体にかかる負担を軽減することができる。これにより、転動体や外輪軌道の疲労破壊を抑制し、耐久性を高めることができる。
【００１０】
また、すべり軸受部は、外輪に対して一体的に形成されているので、当該すべり軸受部を備えることに伴って部品点数が増えることはなく、ハウジングに対する組み付け性が低下することはほとんどない。
【００１１】
前記すべり軸受部の内周面には周方向の油溝が形成され、前記外輪には、前記油溝に潤滑油を供給するための油路が形成されていることが好ましい。
これによって、すべり軸受部と内輪部材との間に適切に油膜を形成することができる。
【００１２】
前記すべり軸受部は、軸方向に複数備えられていてもよく、この場合、前記油路は、複数に分岐して各すべり軸受部の油溝にそれぞれ接続されていることが好ましい。これにより、各油溝に対して適切に潤滑油を供給することができる。
【００１３】
前記すべり軸受部は軸方向に複数設けられていてもよく、この場合、各すべり軸受部の軸方向の間に前記転動体が配置されていてもよい。これにより、特に、高荷重下において、複数のすべり軸受部によって内輪部材からの荷重を十分に支持し、転動体にかかる負担をより軽減することができる。
【００１４】
また、前記転動体は軸方向に複数列に配置されていてもよく、この場合、各列の転動体の軸方向の間に前記すべり軸受部が設けられていてもよい。これにより、複数列の転がり軸受によって、特に高速回転域における回転損失の低減能力をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の転がり軸受によれば、内輪部材の低速回転域などの低荷重下においては主として転がり軸受の転動体により荷重を支持して回転損失の低減を図り、高荷重下においてはすべり軸受部にも荷重を分担させて転動体の負担を軽減し、耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の横断面図である。
【図２】同転がり軸受の縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受１０の横断面図である。
この転がり軸受１０は、例えば、エンジンのクランクシャフト２２を支持するために使用されるものであり、外輪１４と、外輪１４の内周面に形成された外輪軌道１５を転動し得るように配設される複数個の転動体としてのころ１６と、各ころ１６を円周方向略等間隔に配置するように保持する保持器１７とを有している。
【００１８】
外輪１４は、二つ一組の半円弧状に形成された分割片１９ａ，１９ｂから構成された二つ割り外輪とされ、ハウジング１１に形成された支持孔３１に嵌合されている。ハウジング１１は、アッパーブロック２８と、ボルト２９によってアッパーブロック２８と一体に結合されるロアブロック３０とからなる分割構造とされている。また、ハウジング１１に形成された支持孔３１は、アッパーブロック２８に形成された半円弧状の部分３２ａと、ロアブロック３０に形成された半円弧状の部分３２ｂとからなっている。
【００１９】
シャフト（ジャーナル）２２は、複数個のころ１６によって支持されることにより転がり軸受１０に内嵌されている。したがって、このシャフト２２は内輪部材としても機能している。
保持器１７は、二つ一組の半円弧状に形成された分割片２０ａ，２０ｂから構成されている。ただし、保持器１７は、二つ割り構造に限らず、周方向の１箇所で分断されたリング構造とし、この分断された箇所を拡げてシャフト２２の外周側に取り付けるように構成してもよい。
【００２０】
図２は、同転がり軸受の縦断面図である。
外輪１４には、外輪軌道１５の軸方向両側において径方向内方に突出する断面略矩形状の突条部４０が一体形成されており、ころ１６及び保持器１７は、軸方向両側の突条部４０の間に形成された空間に配置されている。そして、この突条部４０の内周面は、シャフト２２の外周面との間に僅かな隙間ｂをもって配置されており、これによって突条部４０は、シャフト２２の外周面に摺接するすべり軸受部を構成している。したがって、本実施形態の転がり軸受１０は、その軸方向中央部に、外輪軌道１５及びころ１６を有する転がり軸受部４２が設けられ、軸方向両側にすべり軸受部４０が設けられた構成となっている。
【００２１】
各すべり軸受部４０の内周面には油溝４４が周方向全周に形成されている。この油溝４４は、すべり軸受部４０を径方向に貫通する縦孔４５ａと、外輪１４の外周面において軸方向に沿って形成された横溝４５ｂとからなる油路４５に連通している。また、ハウジング１１には、油路４５の横溝４５ｂに連通する油孔４６が形成されている。
【００２２】
油孔４６には、図示しない潤滑油供給装置から潤滑油が供給され、この潤滑油は、油孔４６から横溝４５ｂ内で軸方向両外側へ分岐して流れ、各縦孔４５ａを経て各油溝４４に供給される。そして、シャフト２２の外周面とすべり軸受部４０の内周面との間に形成される隙間ｂには、シャフト２２の回転により潤滑油の油膜が形成される。
【００２３】
シャフト２２の外周面とすべり軸受部４０の内周面との間の隙間ｂ（ラジアル隙間（直径クリアランス）の半分）の寸法は、シャフト２２の外周面ところ１６との間に形成された隙間ａ（ラジアル隙間の半分）の寸法よりも大きい寸法（ｂ＞ａ）に設定されている。例えば、シャフト２２の外周面ところ１６との間の隙間ａの寸法が約４０μｍに設定されている場合は、すべり軸受部４０とシャフト２２との間の隙間ｂの寸法は、４０μｍを超える寸法に設定される。
【００２４】
本実施形態の転がり軸受１０では、エンジンの起動時など、シャフト２２の回転が開始した当初は、シャフト２２の外周面とすべり軸受部４０との隙間ｂに充分に油膜が形成されていないため、当該すべり軸受部４０は、シャフト２２からの荷重をほとんど負担せず、専ら転がり軸受部４２が荷重を支持する。この場合、転がり軸受部４２とシャフト２２との間に発生する摩擦は非常に小さい転がり摩擦であるため、回転損失の低減を図ることができる。
【００２５】
エンジンが起動した後、シャフト２２の回転速度がある程度高まり、シャフト２２の外周面とすべり軸受部４０の内周面との間の隙間ｂに充分な油膜が形成されると、当該油膜の粘性によって生じる圧力、すなわち、シャフト２２の回転に伴うくさび油膜圧力と、シャフト２２の径方向移動に伴う絞り油膜圧力とによってすべり軸受部４０がシャフト２２からの荷重を転がり軸受部４２と共に分担して支持する。シャフト２２からの荷重は、シャフト２２の回転速度が上昇するほど増大するが、すべり軸受部４０は、回転速度の上昇に伴って荷重の負荷能力が高まるため、転がり軸受部４２の負担を相対的に低減することができる。これにより、転がり軸受部４２の疲労破損を防ぎ、耐久性を高めることが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態の転がり軸受１０は、１つの転がり軸受部４２の軸方向両側に２つのすべり軸受部４０を備えているため、より高荷重に耐えることが可能であり、また、２つのすべり軸受部４０によってシャフト２２の傾きを抑制することが可能となっている。
【００２７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受１０の縦断面図である。
本実施形態の転がり軸受１０は、外輪１４の軸方向の両側部に外輪軌道１５及びころ１６を有する転がり軸受部４２が設けられ、軸方向の中央部にすべり軸受部４０が設けられている。
また、本実施形態の転がり軸受１０は、軸方向中央部に径方向に貫通する油路４５が形成され、この油路４５が油溝４４とハウジング１１の油孔４６とに連通している。
【００２８】
したがって、本実施形態においても、エンジンの起動時など、シャフト２２の回転速度が低い場合には、専ら転がり軸受部４２が荷重を支持し、シャフト２２の回転速度が高まった場合には、転がり軸受部４２とすべり軸受部４０との双方が分担して荷重を支持する。よって、第１の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。
また、すべり軸受部４０が一つであるのに対して転がり軸受部４２が二つ備わっているため、高速回転時における摩擦抵抗を第１の実施形態よりも小さくし、回転損失の低減を図ることができる。ただし、すべり軸受部４０を一つしか備えていないので、高荷重の負荷能力に関しては第１の実施形態の方が有利である。
【００２９】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記の第１の実施形態の転がり軸受１０は、一つの転がり軸受部４２に対して二つのすべり軸受部４０を備え、第２の実施形態の転がり軸受１０は、一つのすべり軸受部４０に対して二つの転がり軸受部４２を備えているが、転がり軸受部４２とすべり軸受部４０とを同数ずつ備えて、これらを交互に配置してもよい。また、転がり軸受部４２及びすべり軸受部４０をそれぞれ三つ以上備えていてもよい。
【００３０】
上記各実施形態では、すべり軸受部４０が外輪１４に一体形成されているが、すべり軸受部４０を別部品として製造し、このすべり軸受部４０を外輪１４に固定することによって一体的に構成することができる。
【００３１】
また、上記各実施形態の転がり軸受１０は二つ割り構造の転がり軸受１０とされているが、外輪１４が周方向に連続している一体型の転がり軸受１０にも本発明を適用することができる。
【００３２】
本発明の転がり軸受１０は、例えば、エンジンのピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドの大端部をハウジングとし、クランクシャフトのクランクピンを内輪部材として回転自在に支持するものであってもよい。
また、カムシャフトなどの他のシャフトを支持するための転がり軸受１０にも本発明を適用することができる。
さらに、前述した実施形態の転がり軸受１０は、転動体としてころ１６を用いたニードル軸受として構成されているが、転動体としてボールを用いた玉軸受として構成することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：転がり軸受、１４：外輪、１５：外輪軌道、１６：ころ（転動体）、２２：シャフト（内輪部材）、４０：すべり軸受部、４２：転がり軸受部、４４：油溝、４５：油路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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