(57)【要約】【課題】ラジアル荷重が加わった状態で、一般に軸受に許容される傾き角以上のミスアライメントが発生している場合においても転がり軸受の低トルク化と長寿命化を同時に満足させる転がり軸受を提供する。【解決手段】内方部材の外周面、及び外方部材の内周面に形成された各軌道面間に転動体が配置され、且つ、ラジアル荷重が負荷された状態で前記内方及び外方部材の互いの軸芯が０．１［ｄｅｇ］以上傾いた状態で使用可能な転がり軸受であって、該転がり軸受のラジアルすきま△［ｍｍ］は、ピッチ円直径をｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ×１０−３＜△＜２ｄｍ×１０−３の関係を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材の外周面、及び外方部材の内周面に形成された各軌道面間に転動体が配置され、且つ、ラジアル荷重が負荷された状態で前記内方及び外方部材の互いの軸芯が０．１［ｄｅｇ］以上傾いた状態で使用可能な転がり軸受であって、
該転がり軸受のラジアルすきま△［ｍｍ］は、ピッチ円直径をｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ×１０−３＜△＜２ｄｍ×１０−３の関係を有することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
自動車用エンジンに組み付けられることを特徴とする請求項１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、転がり軸受に関し、特に、低トルク化および長寿命化を図った自動車エンジン用転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車エンジンのクランクシャフト等を支持するための軸受として、すべり軸受に代わり転がり軸受が使用される傾向がある。転がり軸受はすべり軸受に比べて高速回転時の回転トルクが小さいことが知られている。しかしながら、クランクシャフトの支持に用いられる転がり軸受のように、ラジアル荷重が加わり、エンジンハウジングの加工精度に起因した取付け不良等でミスアライメントが転がり軸受に発生しうる場合、ミスアライメントが大きくなる（一般に軸受に許容される傾き角以上のミスアライメント）と、軸受寿命が極端に低下し、回転トルクが急激に増大することが問題となる。
【０００３】
従来の転がり軸受では、軸受内部寸法を管理することにより、高速回転における高効率化および低トルク化を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−９０７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の転がり軸受では、軸受内部寸法については管理されているものの、それだけでは上記ミスアライメントに起因した軸受寿命の低下、及び回転トルクの増大を同時に解消することはできない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、ラジアル荷重が加わった状態で、一般に軸受に許容される傾き角以上のミスアライメントが発生している場合においても転がり軸受の低トルク化と長寿命化を同時に満足させる転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）  内方部材の外周面、及び外方部材の内周面に形成された各軌道面間に転動体が配置され、且つ、ラジアル荷重が負荷された状態で前記内方及び外方部材の互いの軸芯が０．１［ｄｅｇ］以上傾いた状態で使用可能な転がり軸受であって、
該転がり軸受のラジアルすきま△［ｍｍ］は、ピッチ円直径をｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ×１０−３＜△＜２ｄｍ×１０−３の関係を有することを特徴とする転がり軸受。
（２）  自動車用エンジンに組み付けられることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の転がり軸受によれば、ラジアルすきま△［ｍｍ］が、ピッチ円直径をｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ×１０−３＜△＜２ｄｍ×１０−３の関係を有するように設定されるので、ラジアル荷重が加わった状態で取付け不良等により、一般に軸受に許容される傾き角以上のミスアライメントが発生している場合であっても、回転トルクの急激な増加を防ぎつつ、且つ寿命が極端に低下せず、低トルク化と長寿命化を同時に満足する効果が得られ、さらに、転動体通過振動に関係する、内方部材または外方部材の変位の振幅をミスアライメントがない場合と略同程度に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の転がり軸受であるころ軸受が組み付けられる自動車用エンジンのクランクシャフトの部分断面図である。クランクシャフト１は、複数のコンロッド２を連結する一体型のもので、クランクケース３にころ軸受１０を介して回転自在に支持されている。
【００１０】
ころ軸受１０は、図１及び図２に示すように、内方部材をクランクシャフト１によって構成し、クランクケース３に内嵌され、内周面に軌道面１１ａを有する外方部材である外輪１１と、クランクシャフト１の外周面に形成された軌道面１ａと外輪１１の軌道面１１ａとの間に配置された転動体であるころ１２と、ころ１２を円周方向に略等間隔に保持する保持器１３と、を有する。
【００１１】
ここで、自動車用エンジンでは、ラジアル荷重が加わった状態で取付け不良等により、一般に軸受に許容される傾き角（０．００１２ｒａｄ）以上、例えば、図３に示すように、クランクシャフト１と外輪１１の互いの軸芯ｘ１，ｘ２が０．１［ｄｅｇ］以上傾いたミスアライメントが発生する場合が存在する。
【００１２】
このため、本実施形態では、計算により求めた回転トルクに及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響、寿命に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響、及び内輪（または外輪）変位の振幅に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響の関係から、ころ軸受１０のラジアルすきま△［ｍｍ］を、ピッチ円直径をｄｍ［ｍｍ］とすると、ｄｍ×１０−３＜△＜２ｄｍ×１０−３の関係を有するように設定する。これにより、回転トルクの急激な増加を防ぎつつ、且つ寿命が極端に低下しないとともに、内輪または外輪変位に起因した転動体通過振動がミスアライメントなしの場合とほぼ同程度となるように製作することができ、低トルク化と長寿命化を同時に満足する効果が得られる。ラジアルすきま△がｄｍ×１０−３以下であると回転トルクの低減及び寿命増加の効果を得ることができず、また、ラジアルすきま△が２ｄｍ×１０−３以上であると、高速回転時の振動が急激に増大する。
【００１３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形又は改良等が可能である。
上記実施形態では、内方部材であるクランクシャフトに対して外方部材である外輪が０．１ｄｅｇ以上傾いた場合を示したが、外輪に対してクランクシャフトが０．１ｄｅｇ以上傾いた場合にも、上記ラジアルすきまに設定することで本発明の効果を奏することができる。
また、上記実施形態では、内方部材をクランクシャフトとしているが、内方部材をクランクシャフトに外嵌された内輪によって構成してもよい。また、外方部材は外輪を設けずに、クランクケース３に軌道面を構成してもよい。
【００１４】
さらに、上記実施形態では、内輪、外輪、及び保持器が一体型のころ軸受について説明したが、本発明は、内輪、外輪、及び保持器が２分割（又は３分割以上）されたころ軸受に対しても適用可能である。また、分割されたころ軸受は、軸に組み付けた際に、本発明のラジアルすきまに設定されるように構成される。
例えば、２分割されるころ軸受の場合、図４（ａ）に示すように、分割されていない環状の外輪２０を製造後、放電等の手段で分割してもよいし、或は、図４（ｂ）に示すように、２枚の板材２１をそれぞれプレス成形によって湾曲形成し、これらを組み合わせて外輪１１を構成してもよい。なお、内輪や保持器も同様に構成することができる。
【実施例】
【００１５】
以下、図２に示すようなころ軸受１０を用いて、ミスアライメントの大きさ（０ｄｅｇ〜０．３ｄｅｇ）とラジアルすきまの大きさを変化させたときの軸受内の転がり摩擦、すべり摩擦及び潤滑剤の抵抗等に起因した回転トルクの計算、内部応力を考慮した寿命の計算、及び内輪変位の振幅の計算を行った。
【００１６】
実施例１では、ピッチ円直径が２８ｍｍ（穴径３１ｍｍ、軸径２５ｍｍ、幅２０ｍｍ、ころ径３ｍｍ、ころ長さ１５．８ｍｍ、ころ数１８個のケージアンドローラ）のころ軸受１０を使用し、ラジアル荷重を２０００Ｎ（定格荷重の１０％）、軸の回転速度を３０００ｒｐｍとして、回転トルク、寿命の計算、及び内輪変位の振幅の計算を行なった。その結果を図５〜図７に示す。
【００１７】
実施例２は、ピッチ円直径が４５．５ｍｍ（穴径４８ｍｍ、軸径４３ｍｍ、幅１７ｍｍ、ころ径２．５ｍｍ、ころ長さ１５．０ｍｍ、ころ数３４個のケージアンドローラ）のころ軸受１０を使用し、ラジアル荷重２０００Ｎ（定格荷重の１０％）、軸の回転速度３０００ｒｐｍとして、回転トルク、寿命の計算、及び内輪変位の振幅の計算を行なった。その結果を図８〜図１０に示す。
【００１８】
実施例３は、ピッチ円直径が５２．５ｍｍ（穴径５５ｍｍ、軸径５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、ころ径２．５ｍｍ、ころ長さ２５．８ｍｍ、ころ数３７個のケージアンドローラ）のころ軸受１０を使用し、ラジアル荷重４０００Ｎ（定格荷重の１０％）、軸の回転速度３０００ｒｐｍとして、回転トルク、寿命の計算、及び内輪変位の振幅の計算を行なった。その結果を図１１〜図１３に示す。
【００１９】
図５、図８、及び図１１に示すように、いずれの実施例においても、回転トルクはラジアルすきまの減少と共に増加する傾向にあるが、ミスアライメントが比較的大きい場合（０．３ｄｅｇ程度以上）、ラジアルすきまが０に近付くと回転トルクは急激に変化していることがわかる。一方、図６、図９、及び図１２に示すように、いずれの実施例においても、計算寿命はミスアライメントが比較的小さい場合（０．１ｄｅｇ程度以下）、ラジアルすきまの増加と共に徐々に減少する傾向にあるが、ミスアライメントが比較的大きい場合、ラジアルすきまが０に近づくと著しく低下することがわかる。さらに、図７、図１０、及び図１３に示すように、いずれの実施例においても、転動体通過振動の大小に関係する内輪変位の振幅は、ラジアルすきまの増加と共に徐々に増加する傾向にあることがわかる。また、図中の実線、一点鎖線、破線はそれぞれミスアライメントなし、０．１ｄｅｇ及び０．３ｄｅｇの計算値に対して最小二乗法によりプロットした直線であるが、いずれの条件においても、ラジアルすきまの値２ｄｍ×１０−３を境にその直線の傾きが大きく異なることがわかる。すなわち、ラジアルすきまの値が２ｄｍ×１０−３よりも大きい場合、内輪変位の振幅はラジアルすきまの増加とともに急激に増加（転動体通過振動も急激に大となる）することがわかる。一方、ラジアルすきまの値が２ｄｍ×１０−３よりも小さい場合、内輪変位の振幅はラジアルすきまの増加に対して緩やかに増加するものの、その変化量はミスアライメントなしとミスアライメントあり（０．１ｄｅｇ及び０．３ｄｅｇ）でほぼ同程度となることがわかる。なお、以上のことは軸の回転速度１０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍにおいても同様の傾向となることを確認している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の転がり軸受が組み付けられたクランクシャフトを示す部分断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の側面図である。
【図３】本発明の転がり軸受にミスアライメントが作用した状態を誇張して示す部分断面図である。
【図４】分割型の転がり軸受の製造方法を示し、（ａ）は環状に形成後、分割して製造する方法を、（ｂ）は板材をそれぞれ湾曲して製造する方法を示す。
【図５】実施例１における回転トルクに及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図６】実施例１における寿命に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図７】実施例１における内輪変位の振幅に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図８】実施例２における回転トルクに及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図９】実施例２における寿命に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図１０】実施例２における内輪変位の振幅に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図１１】実施例３における回転トルクに及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図１２】実施例３における寿命に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【図１３】実施例３における内輪変位の振幅に及ぼすラジアルすきまとミスアライメントの影響を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１  クランクシャフト（内方部材）
１０  転がり軸受
１１  外輪（外方部材）
１２  ころ（転動体）
１３  保持器
【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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