(57)【要約】【課題】誤組みを防止しつつ、回転中の外輪の位置ずれを防止するクランクシャフトなどの回転軸の支持構造を提供する。【解決手段】回転軸１と、回転軸１を回転自在に支持する針状ころ軸受１０と、針状ころ軸受１０が組み込まれるハウジング２と、を備えた回転軸支持構造において、針状ころ軸受１０は、２つ割り外輪１１を組み合わせることでなる外輪を有し、２つ割り外輪１１には、径方向外向きに突出する突出部材１３が嵌合していて、突出部材１３がハウジング２に設けられた挿し込み穴３に挿し込まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する針状ころ軸受と、前記針状ころ軸受が組み込まれるハウジングと、を備えた回転軸支持構造において、
前記針状ころ軸受は、複数の分割外輪部材を組み合わせることでなる外輪を有し、
前記分割外輪部材には、径方向外向きに突出する突出部材が嵌合していて、
前記突出部材は、前記ハウジングに設けられた挿し込み穴に挿し込まれていることを特徴とする回転軸支持構造。
【請求項２】
前記分割外輪部材は、その外周面に前記突出部材が嵌合する嵌合穴を含む嵌合基部を有している請求項１に記載の回転軸支持構造。
【請求項３】
前記嵌合基部が、前記外周面から径方向外向きに突出して前記挿し込み穴に前記突出部材と共に挿し込まれるフランジ部を更に含んでいる請求項２に記載の回転軸支持構造。
【請求項４】
前記フランジ部は、その先端から基端に向かって凹む複数の嵌合凹部を含み、
前記突出部材は、前記嵌合穴に嵌合するピンと、前記ピンの外周に設けられて前記嵌合凹部に嵌合する複数の嵌合凸部を含む請求項３に記載の回転軸支持構造。
【請求項５】
前記フランジ部は、その外径側先端部で開口するＬ字形のキー溝を含み、
前記突出部材に、前記キー溝に嵌合するキー部を含んでいる請求項３に記載の回転軸支持構造。
【請求項６】
前記突出部材は、前記フランジ部に当接する大径部と前記大径部よりも小径で前記大径部から径方向外側に向けて延びる小径部とを有し、
前記小径部が、前記嵌合穴から径方向外向きに突出している請求項３に記載の回転軸支持構造。
【請求項７】
前記突出部材の先端部は、前記分割外輪部材の外周面を起点にして当該分割外輪部材の板厚の３倍よりも大きい位置にある請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６に示す自動車用または二輪車用エンジンのカムシャフト、クランクシャフトなどの回転軸１を支持する針状ころ軸受２０において、分割した外輪を採用することがある。
【０００３】
上記の針状ころ軸受として、例えば特許文献１に示す構成のものがある。特許文献１に示す針状ころ軸受は、円弧形状の複数の外輪部材を円周方向に連ねて形成された外輪を備えており、クランクケースに載置された後にベアリングキャップが被せられることで、クランクシャフト支持構造が構成されている。
【０００４】
このようなクランクシャフト支持構造では、クランクシャフトの回転力が軸受に作用して、外輪がクランクシャフトと共回りする問題を生じることがある。そこで、例えば特許文献２に示す構成においては、分割した外輪部材に、ハウジングに対して位置決めするための位置決め突部を形成した構成を採用している。例えば図１７に示すように、この位置決め突部２１は、ハウジング２２に設けられた凹状のハウジング係合部２３と係合して、外輪部材２４がハウジング２２に対して回転するのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４０７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、外輪部材２４に形成した位置決め突部２１は、ハウジング係合部２３への組み込み性を高めるために、両者の間の遊びをやや多めとしている。また、この位置決め突部２１は、板状の部材に開けられた孔の縁を立ち上げてフランジ状とするバーリング加工によって形成されており、素材の塑性変形量との関係で縁の立ち上げ量は限定され、あまり大きな立ち上げ量を得ることはできない。このため、外輪の寸法精度のばらつきや、外輪のバックラッシュなどに起因して、位置決め突部２１がハウジング係合部２３から外れて、位置ずれを生じる虞がある。
【０００７】
また、クランクシャフト支持構造の組立時に、図１８に示すように誤組みがあったとしても、ハウジング２２からの外輪部材２４の突出量が小さいため（図１８中の符号ｈ参照）、作業者がその誤組み状態に気付きにくいという問題もある。
【０００８】
そこで、この発明は、誤組みを防止しつつ、回転中の外輪の位置ずれを防止する回転軸支持構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明においては、回転軸と、回転軸を回転自在に支持する針状ころ軸受と、針状ころ軸受が組み込まれるハウジングと、を備えた回転軸支持構造において、針状ころ軸受は、複数の分割外輪部材を組み合わせることでなる外輪を有し、分割外輪部材には、径方向外向きに突出する突出部材が嵌合していて、突出部材がハウジングに設けられた挿し込み穴に挿し込まれている構成を採用した。このようにすると、分割外輪部材に嵌合された突出部材の形状を変えることにより、分割外輪部材からの径方向外向きの突出量を適宜調節することができ、回転軸支持構造の誤組みを防止しつつ、回転中の外輪の位置ずれを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明により、誤組みを防止しつつ、回転中の外輪の位置ずれを防止する好適な回転軸支持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係る回転軸支持構造を示す断面図
【図２】図１に示す回転軸支持構造の要部の第一実施形態を示す分解斜視図
【図３】図２に示す要部の断面図
【図４】図２に示す要部の組み立て状態を示す一部を切り欠いた側面図
【図５】図２に示す要部のハウジングへの取付け中の状態を示す断面図
【図６】図２に示す要部のハウジングへの取付け状態を示す断面図
【図７】図２に示す要部の誤組み状態を示す断面図
【図８】この発明に係る回転軸支持構造の要部の第二実施形態を示す分解斜視図
【図９】図８に示す要部の断面図
【図１０】この発明に係る回転軸支持構造の要部の第三実施形態を示す分解斜視図
【図１１】図１０に示す要部の断面図
【図１２】この発明に係る回転軸支持構造の要部の第四実施形態を示す分解斜視図
【図１３】図１２に示す要部の断面図
【図１４】この発明に係る回転軸支持構造の要部の第五実施形態を示す分解斜視図
【図１５】図１４に示す要部の断面図
【図１６】この発明に係る軸受のクランクシャフトへの取付け状態を示す側面図
【図１７】従来技術に係る分割外輪部材のハウジングへの取付け状態を示す断面図
【図１８】図１７に示す分割外輪部材の誤組み状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明に係る回転軸支持構造を図１に、この回転軸支持構造の要部を図２〜図７に示す。回転軸支持構造は、回転軸（本実施形態ではクランクシャフト）１と、回転軸１を支持する針状ころ軸受１０と、針状ころ軸受１０が組み込まれるハウジング２とを備える。なお、以下においては、針状ころ軸受１０の回転軸と平行な方向を軸方向、軸受１０の回転軸に対し直交する方向を径方向、軸受１０の回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。
【００１３】
針状ころ軸受１０は、一対の二つ割り外輪１１（分割外輪部材）と、当該二つ割り外輪１１の内周面１１ａを転動する複数の針状ころ１７と、複数のころ１７を保持する保持器１８とを備える。二つ割り外輪１１は、所定肉厚の円筒状の部材を、その軸心を含む面で２等分した略半円筒状をなした分割外輪部材である。二つ割り外輪１１は、同一形状のものを一対組み合わせることにより、一つの環状の外輪を構成する。二つ割り外輪１１には、その外周面１１ｂから径方向外向きに嵌合基部１２が突出している。嵌合基部１２には、突出部材１３が嵌合している。針状ころ１７の内径側に、クランクシャフトが挿通される。保持器１８は、２分割した分割保持器１８ａ、１８ｂをその周方向端部で連結して円環状としたものである。
【００１４】
ハウジング２は、針状ころ軸受１０の上部側に配置されるハウジング上部２ａと、針状ころ軸受１０の下部側に配置されるハウジング下部２ｂとを有する。ハウジング上部２ａおよびハウジング下部２ｂには、突出部材１３が挿し込まれる挿し込み穴３がそれぞれ形成されている。挿し込み穴３は、ハウジング上部２ａ及びハウジング下部２ｂの内径面を径方向外側に凹ませてなる。この実施形態では、ベアリングキャップがハウジング上部２ａ、クランクケースがハウジング下部２ｂにそれぞれ対応する。
【００１５】
二つ割り外輪１１の周方向両端部には、対となる二つ割り外輪１１（図４参照）に突き合わされる突合せ部１４が形成されている。この突合せ部１４は、周方向外向きに突出した突合せ凸部１５と、周方向内向きに凹状の突合せ凹部１６との対によって構成されている。突合せ凸部１５と突合せ凹部１６は、それぞれ周方向に対して同じ角度だけ傾斜した傾斜辺１５ａ、１６ａを有する。両傾斜辺１５ａ、１６ａは、周方向に延びる接続辺１５ｂによって接続されている。
【００１６】
突合せ凸部１５側の傾斜辺１５ａは、突合せ凹部１６側の傾斜辺１６ａよりも僅かに短くなっている。このため、図４に示すように、対の二つ割り外輪１１、１１にそれぞれ形成された突合せ凸部１５と突合せ凹部１６を突き合わせるときに、互いの接続辺１５ｂ、１５ｂ同士が干渉せず、その突合せをスムーズに行うことができる。
【００１７】
嵌合基部１２は、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂの軸方向および周方向の中央部に形成されている。この嵌合基部１２は、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂから径方向外向きに突出する突部である円筒状のフランジ部１２ａを有する。フランジ部１２ａの突出方向先端（外周面）には、突出部材１３が嵌合する嵌合穴１２ｂが形成されている。ここで、嵌合基部１２のフランジ部１２ａの突出長さ（立ち上がり高さ）は、後述する理由により、二つ割り外輪１１の板厚の３倍以下である。嵌合基部１２のフランジ部１２ａは、ハウジング２の挿し込み穴３に係合する。本実施形態では、フランジ部１２ａ及び突出部材１３が、ハウジング２に対する二つ割り外輪１１、１１の軸方向移動および周方向移動を規制して位置決めを行う位置決め突部として機能する。
【００１８】
次に、二つ割り外輪１１の製造方法について説明する。まず、所定の板厚を有する平板状の鋼材を準備する。鋼材については、本実施形態では、二つ割り外輪１１ａは、ＳＣＭ４１５等の材料によって形成される。このような鋼材を準備し、鋼材を所定形状に打ち抜く。具体的には、突合せ凸部１５及び突合せ凹部１６を形成するように、鋼材の外形形状を打ち抜く。その後、後に周方向となる方向の中央および軸方向となる方向の中央において、バーリング加工により、嵌合基部１２を形成する。
【００１９】
嵌合基部１２を形成する際には、嵌合基部１２の中央に、板厚方向に貫通する貫通孔が設けられており、当該貫通孔の縁を立ち上げてフランジ状としている。嵌合基部１２の立ち上がり高さは、素材の塑性変形量との関係から限界量がある。本実施形態では、嵌合基部１２の立ち上がり高さは、その限界量である、二つ割り外輪１１の板厚の３倍に設定されている。嵌合基部１２を形成した後、鋼材を略半円筒形状に屈曲させる。その後、浸炭窒化処理等の熱処理を行なう。こうすることにより、硬度を高めることができる。このようにして、二つ割り外輪１１を製造する。
【００２０】
突出部材１３は、略円柱状をなしており、その一端部が、嵌合穴１２ｂに挿し込まれる挿し込みピン１３ａとなっている。突出部材１３には、挿し込みピン１３ａよりも外径側にハウジング２の挿し込み穴３に挿入されて当該挿し込み穴３に係合する円柱部１３ｂが設けられている。すなわち、突出部材１３には、ハウジング２に係合する係合部分と、二つ割り外輪部材１１に嵌合する嵌合部分とが設けられている。円柱部１３ｂは、挿し込みピン１３ａよりも大径であり、ハウジング２の挿し込み穴３の略半分の長さを有している。そして、円柱部１３ｂの先端部は、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂを起点に当該二つ割り外輪１１の板厚の３倍よりも大きい位置に設けられている。回転軸支持構造において、円柱部１３ｂはフランジ部１２ａの先端と当接しており、円柱部１３ｂと挿し込み穴３の底部との間には隙間が設けられている。
【００２１】
突出部材１３の素材は、所定の強度、耐熱性、耐油性などを備える限りにおいて、鋼などの金属材料、樹脂材料などを適宜選択することができる。この突出部材１３を嵌合基部１２に嵌合することによって、嵌合基部１２（フランジ部１２ａ）の突出量に加えて、突出部材１３の分だけさらに二つ割り外輪１１の外周面１１ｂからの突出量を増大することができ、軸受動作中の二つ割り外輪１１の位置ずれ防止機能をさらに高めることができる。
【００２２】
図５および図６に示すように、二つ割り外輪１１は、ハウジング２（ここでは、クランクケース２ｂ）に取り付けられる。このとき、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂから径方向外向きに突出して形成された嵌合基部１２、および、この嵌合基部１２に嵌合された突出部材１３が、ハウジング２側に形成された挿し込み穴３に挿し込まれる。挿し込み穴３は、ハウジング２の内周面を外周面に向けて凹ませた凹部であり、フランジ部１２ａ及び突出部材１３が係合する係合部である。
【００２３】
このとき、図７に示すように、ハウジング２の挿し込み穴３に二つ割り外輪１１の嵌合基部１２および突出部材１３がきちんと挿し込まれていない誤組み状態であると、二つ割り外輪１１の周方向端部１４がハウジング２から大きく浮き上がる（図７中の符号Ｈ参照）。このため、作業者が、回転軸支持構造の組立途中において、誤組み状態であることを目視で容易に判断することができ、速やかにその誤組み状態を修正することができる。
【００２４】
上記において説明した回転軸支持構造は、図１６に示す自動車用または二輪車用エンジンの回転軸１の支持に適用することができる。回転軸１は、上述のクランクシャフトに限らず、カムシャフト又はバランスシャフトであってもよい。
【００２５】
針状ころ軸受１０は、ハウジング上部（ベアリングキャップ）２ａおよびハウジング下部（クランクケース）２ｂで構成されるハウジング２によって保持されている。ハウジング上部２ａとハウジング下部２ｂは、ボルト４で一体化されている。ハウジング上部２ａとハウジング下部２ｂにはそれぞれ、嵌合凹部３が形成されている。この嵌合凹部３に、一対の二つ割り外輪１１、１１の外周面１１ｂに形成された嵌合基部１２およびこの嵌合基部１２に嵌合された突出部材１３が挿し込まれる。この構成によると、軸受動作中におけるハウジング２に対する二つ割り外輪１１の位置ずれを防止することができるため、針状ころ軸受１０の安定動作を確保することができる。
【００２６】
この発明に係る回転軸支持構造の要部の第二実施形態を図８および図９に示す。この要部は、第一実施形態に係る回転軸支持構造の要部と嵌合基部１２と突出部材１３の形状が相違するが、その他の構成は共通している。以下（後述する第三実施形態から第五実施形態も同様）においては、相違する構成についてのみ説明し、共通する構成については説明を省略する。
【００２７】
第二実施形態に係る要部において、嵌合基部１２は、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂから径方向外向きに突出する複数のフランジ部１２ａを有している。フランジ部１２ａには、嵌合穴１２ｂの開口側よりも奥側で溝幅が広い溝状の嵌合凹部１２ｃが複数（本実施形態では４つ）形成されている。嵌合凹部１２ｃは、フランジ部１２ａの突出方向において、当該フランジ部１２ａの先端を基端に向かって凹ませることでなる。突出部材１３には、嵌合穴１２ｂに嵌合するピン１３ｂの外周に設けられて、嵌合凹部１２ｃに嵌合する複数の嵌合凸部１３ｃが形成されている。
【００２８】
第二実施形態でも第一実施形態と同様の効果が得られる。更に、突出部材１３のピン１３ｂが嵌合穴１２ｂに嵌合するのに加えて、嵌合凹部１２ｃに複数の嵌合凸部１３ｃが嵌合しているため、針状ころ軸受１０の動作中に、嵌合基部１２から突出部材１３が外れるのを確実に防止することができる。このため、軸受動作中の二つ割り外輪１１の位置ずれを防止して、この針状ころ軸受１０の安定動作を確保することができる。
【００２９】
この発明に係る回転軸支持構造の要部の第三実施形態を図１０および図１１に示す。この要部において、嵌合基部１２は、二つ割り外輪１１の円筒面から径方向外向きに突出するフランジ部１２ａを有する円柱状をなし、その中央部に突出部材１３を挿し込む嵌合穴１２ｂが形成されている。フランジ部１２ａには、その外径側先端部で開口する側面視Ｌ字形のキー溝１２ｄが形成されている。突出部材１３のピン１３ａには、その外面から嵌合基部１２に向かって突出してキー溝１２ｄに嵌合する円柱状のキー部１３ｃが複数形成されている。
【００３０】
第三実施形態でも第一実施形態と同様の効果が得られる。更に、キー溝１２ｄにキー部１３ｃが嵌合してロック状態となっているため、針状ころ軸受１０の動作中に、嵌合基部１２から突出部材１３が外れるのを防止することができる。このため、軸受動作中の二つ割り外輪１１の位置ずれを防止して、この針状ころ軸受１０の安定動作を確保することができる。
【００３１】
この発明に係る回転軸支持構造の要部の第四実施形態を図１２および図１３に示す。この要部において、突出部材１３は、円板状の大径部１３ｄとこの大径部１３ｄよりも小径で円柱状の小径部１３ｅとを有しており、側面視Ｔ字形をなしている。大径部１３ｄは、フランジ部１２ａの内面に当接している。小径部１３ｅは、大径部１３ｄよりも小径で大径部１３ｄから径方向外側に向けて延びる。そして、大径部１３ｄが、嵌合基部１２の内周面１２ｅに嵌合するとともに（大径部１３ｄを嵌合基部１２の内周面１２ｅに当接させるとともに）、小径部１３ｅの一部が、嵌合穴１２ｂから径方向外向きに突出している。この第四実施形態でも第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
この発明に係る回転軸支持構造の要部の第五実施形態を図１４および図１５に示す。この要部においては、上記の各実施形態に係る構成と異なり、嵌合基部１２にはフランジ部１２ａが形成されておらず、二つ割り外輪１１の外周面１１ｂに、突出部材１３を挿し込む嵌合穴１２ｂが直接形成されている。すなわち、本実施形態では、突出部材１３のみが、ハウジング２に対する二つ割り外輪１１、１１の軸方向移動および周方向移動を規制して位置決めを行う位置決め突部として機能する。本実施形態では、突出部材１３は、二つ割り外輪１１の板厚の３倍よりも大きい長さに設定されている。突出部材１３の一端部には、嵌合穴１２ｂに挿し込まれる挿し込みピン１３ａが形成されている。
【００３３】
この構成においても、第一実施形態と同様の効果が得られる。また、この構成によると、突出部材１３のみを準備して、嵌合基部１２にフランジ部１２ａを形成する必要がないため、軸受動作中の二つ割り外輪１１の位置ずれを防止して、この針状ころ軸受１０の安定動作を確保するという機能を発揮しつつ、加工コストの削減を図ることができる。
【００３４】
上記各実施形態に係る回転軸支持構造はあくまでも例示に過ぎず、針状ころ軸受１０の組み込み時の誤組みを防止するとともに、軸受動作中の外輪の位置ずれを防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置、素材などを適宜変更することが許容される。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転軸
２  ハウジング
２ａ  ハウジング上部
２ｂ  ハウジング下部
３  挿し込み穴
１０  針状ころ軸受
１１  二つ割り外輪
１２  嵌合基部
１２ａ  フランジ部
１２ｂ  嵌合穴
１２ｃ  嵌合凹部
１２ｄ  キー溝
１３  突出部材
１３ｃ  嵌合凸部
１３ｃ  キー部
１３ｄ  大径部
１３ｅ  小径部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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