(57)【要約】【課題】分割可能な外輪を有しながらも、騒音やフレーキング等を抑制できる転がり軸受を提供する。【解決手段】ころ３ｃの最大突出量Δが、保持器３ｄと下半部３ａ２の端部とのスキマλより小さくなっている。かかる関係より、外輪３ａの分割面Ｐの位置において、ころ３ｃは、保持器３ｄにより制限されることにより、外輪３ａの内周面（凹部３ｄ５）に対して非接触状態となるので、外輪３ａの分割面Ｐに段差が生じていたような場合でも、この段差に衝接することが回避されるので、ころの騒音を効果的に抑制できる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、両輪間を転動する転動体と、前記転動体を保持する保持器とを有する転がり軸受において、
前記保持器は、前記転動体の半径方向変位を制限するようになっており、
前記外輪は半径方向に分割可能となっていて、前記外輪の分割位置において、前記転動体は、前記保持器により制限されることにより、前記外輪の内周面に対して非接触状態となることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪を合わせたときに、前記分割位置に凹部が形成され、前記凹部は前記外輪の内周面に滑らかに接続することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体又は前記保持器の少なくとも一方に、耐摩耗性又は耐焼付性に優れた表面処理を施したことを特徴とする請求項１又は２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、例えば内燃機関のコンロッドやクランクシャフト等に組み込むことができる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両の内燃機関のシリンダブロックに対して、クランクシャフトを回転自在に支持する際に、そのジャーナルは滑り軸受によって支持されている。又、クランクシャフトのピンに対して、コンロッドを回転自在に支持する場合にも、その大端部は滑り軸受によって支持されている。ここで、滑り軸受は、比較的大荷重を支持できるが、摩耗を抑制するためには適量の潤滑剤を外部から圧送する必要があり、また引きずりトルクが大きいという問題がある。近年においては、車両の燃費向上が重要な課題となっており、従って滑り軸受を転がり軸受に置き換えることで、燃費向上を図れないかという要求がある。
【０００３】
しかるに、コンロッドやクランクシャフトに転がり軸受を組み込む上での一つの問題は、転がり軸受の外輪を分割しなければならないということである。ところが、内周が真円である外輪を機械加工によって切断すると、切断代があるために、切断した外輪を組み合わせたときに内周が真円にならないという問題がある。そこで、特許文献１に開示された割り型軸受では、内周を真円とした外輪に応力を与えて破断させ、切断代を設けないことで、切断した外輪を組み合わせたときに内周が真円に近づくようにしている。
【特許文献１】特開平６−８１８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、破断させた外輪を組み合わせた場合でも、ミクロン単位での内周のズレ即ち段差は避けることができず、更に外輪が装着されるハウジングが分割形式の場合には、部品誤差に起因する組み合わせ時のズレにより外輪の分割面での段差も増大し、外輪内周を転動するころが、その段差を乗り越える際に騒音が発生したり、段差を起点としてフレーキングなどの不具合が発生する恐れがある。特に、分割形式のハウジングにおいて、組み合わせ時のズレが転がり軸受のラジアルスキマを超えている場合、外輪と内輪との間の距離がころ径より小さくなって、ころが拘束され、ころの回転不良を生じさせる恐れもある。
【０００５】
かかる不具合を回避するため、分割部分での外輪内径を、それ以外の外輪内径より大きくすることで、外輪の分割部分におけるころと外輪内周面とのすきまを大きく確保し、ころへの負荷を抑えるという試みがある。しかるに、かかる試みによれば、外輪の分割部分の板厚を減少させることにより、分割面近辺のころは負荷を抑えられるので、段差衝突に起因するころのフレーキングの発生は効果的に抑制できるが、条件によっては、ころの騒音が発生する恐れがあることが判明した。より具体的には、組み合わせ時のズレにより分割面で段差が生じた場合、段差の手前では無負荷であったとしても、かかる段差にころが衝接すると、ころの通過音が大きくなる恐れがある。特に静粛性が求められる用途においては、そのような振動による騒音を生じる恐れのある軸受を使用することは困難である。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、分割可能な外輪を有しながらも、騒音やフレーキング等を抑制できる転がり軸受を提供することを目的とする、
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、両輪間を転動する転動体と、前記転動体を保持する保持器とを有する転がり軸受において、
前記保持器は、前記転動体の半径方向変位を制限するようになっており、
前記外輪は半径方向に分割可能となっていて、前記外輪の分割位置において、前記転動体は、前記保持器により制限されることにより、前記外輪の内周面に対して非接触状態となることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記外輪の分割位置において、前記転動体は、前記保持器により制限されることにより、前記外輪の内周面に対して非接触状態となるので、例え前記外輪の分割面に段差が生じていたような場合でも、この段差に衝接することが回避されるので、ころの騒音を効果的に抑制できる。
【０００９】
更に、前記外輪を合わせたときに、前記分割位置に凹部が形成され、前記凹部は前記外輪の内周面に滑らかに接続しているので、ころが前記外輪の内周面に着地する際の衝撃や騒音を緩和できる。
【００１０】
更に、前記転動体又は前記保持器の少なくとも一方に、耐摩耗性又は耐焼付性に優れた表面処理を施すと、前記転動体や前記保持器の摩擦を抑制できるので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる軸受が組み込まれた内燃機関のコンロッドの正面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。尚、図１では保持器は省略して示している。
【００１２】
本実施の形態に係るコンロッド１は、所定の金属材料を素材として鍛造等により形成された本体２と、本体２の大端部２ｂの内径部（大端軸受部）に組み付けられた軸受３によって構成されている。軸受３は、外輪３ａと、クランクシャフトＣ（図２参照）のピン部である内輪３ｂ（一点鎖線で図示）と、両輪間を転動する転動体である複数のころ３ｃと、ころ３ｃを保持する保持器３ｄとから構成されている。尚、本実施の形態では、後述するように軸受３の外輪３ａは径方向に分割可能となっており、保持器３ｄも径方向に分割可能となっている。
【００１３】
コンロッド１の本体２は、小端部２ａと、大端部２ｂと、小端部２ａと大端部２ｂとを連結する連結部２ｃとを有する。更に、半円筒状の内周を有する大端部２ｂには、同じ内径の半円筒状の内周を有するキャップ２ｃが、対向して円筒を形成するように組み付けられ、軸受３を挟んだ状態でボルト８、８により固定されるようになっている。このようなコンロッド１は、内燃機関内で、大端部２ｂ側をクランクシャフトＣに組み付けられ、小端部２ａ側を不図示のピストンピンを介してピストンに組み付けられ、ピストンからの力をクランクシャフトＣに伝達する機能を有する。このとき、ころ３ｃは、外輪３ａと内輪３ｂとの間を転動することによって、低フリクションでコンロッド１とクランクシャフトＣとの相対回転を許容する。
【００１４】
図３は、本実施の形態にかかる軸受３の保持器３ｄを分解した状態で示す斜視図である。図に示すように、保持器３ｄは、同じ形状の上半部ＵＨと下半部ＬＨとを対向するように組み合わせてなる。上半部ＵＨと下半部ＬＨは、それぞれ一対の半環状部３ｄ１を、軸線方向に延在する複数の柱部３ｄ２で連結した構成を有しており、端面はＭ字形状である。隣接する柱部３ｄ２の間が、ころ３ｃ（図１，２）を保持するポケットとなる。尚、上半部ＵＨと下半部ＬＨの分割線は、両端の柱部３ｄ２の中心を通る。
【００１５】
図４は、軸受３のころ３ｃと保持器３ｄを組み合わせた状態で、軸線方向中央の位置で軸線直角方向に切断して示す図である。図４において、ころ３ｃが自重で下方に移動した場合でも、案内部３ｄ４の周方向縁部がころ３ｃの外周面に当接することで、それ以上の移動を阻止し、それによりころ３ｃの抜け止めを図っている。即ち、保持器３ｄは、ころ３ｃの半径方向変位を制限している。ころ３ｃが最大半径方向に変位した状態で、保持器３ｄの最大外径（ここでは案内部３ｄ４の外周面）位置からの突出量はΔとなっている。
【００１６】
図５（ａ）は、軸受３の外輪３ａを軸線方向に見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の外輪３ａの矢印Ｂで示す部位を拡大して示す図である。図５（ｂ）に示すように、外輪３ａは、上下に２分割できる形状であって、それぞれ半円筒状の上半部３ａ１と下半部３ａ２とからなっている。上半部３ａ１と下半部３ａ２の、それぞれ周方向の両端部は、内周面をえぐるようにして形成したテーパ状面３ａ３，３ａ４となっている。即ち、上半部３ａ１と下半部３ａ２の中央部の板厚ｔ１に対し、端部の板厚ｔ２は、ｔ１＞ｔ２の関係となっている。上半部３ａ１と下半部３ａ２を突き合わせることで、外輪３ａの内周面には分割面Ｐを中心として、両側２カ所の凹部３ａ５が形成される。凹部３ａ５は軸線方向に見て単一円弧状である。
【００１７】
次に、比較例と比較して、本実施の形態の作用効果を説明する。図６は比較例の軸受３’を軸線方向に見た図であるが、保持器は省略している。比較例３’の軸受は、外輪３ａ’の内周面が円筒になるように組み合わせた状態で、外輪３ａの内径がＤとなるように加工されており、分割面Ｐにおける内周面に凹部は形成されていない。
【００１８】
しかるに、外輪が分割可能な軸受を、図１，２に示すようにコンロッド１の大端部２ｂとキャップ２ｄ間に組み付けると、分割面にわずかなズレが生じる可能性がある。ここで、図６に示す軸受において、それぞれ外輪の分割面において水平方向のズレδ（誇張して図示）が生じたものとする。
【００１９】
しかるに、ズレδが軸受スキマを超えたとすると、図６に示す比較例の軸受３’において、外輪３ａ’の分割面Ｐの位置では軸受スキマが負となり、ころ３ｃがここで拘束され、回転不良が生じる恐れがある。又、外輪３ａ’の内周面を転動してきたころ３ｃが、分割面Ｐのズレにより生じた段部に衝接し騒音を発生したり、ここからフレーキングを発生させたりする恐れがある。
【００２０】
これに対し、本実施の形態においては、図５に示すように、上半部３ａ１と下半部３ａ２の周方向の両端部に、内周面をえぐるようにしてテーパ状面３ａ３，３ａ４を形成している。従って、外輪３ａの分割面Ｐのズレδが軸受スキマを超えたとしても、外輪３ａの分割面Ｐの位置では、凹部３ｄ５を形成しているので、ころ３ｃが拘束されることはなく、回転不良が生じる恐れは少なく、フレーキングの発生を抑制できる。
【００２１】
ところで、凹部３ｄ５を形成した場合でも、保持器３ｄからのころ３ｃの突出量が比較的大きいと、外輪３ａの分割面Ｐにズレδが生じたときに、騒音が発生することがわかった。これについて説明する。
【００２２】
図７（ａ）に示す例では、ころ３ｃの最大突出量Δ（図４参照）が、保持器３ｄと下半部３ａ２の端部とのスキマλより大きくなっている。従って、外輪３ａの内周面を転動するころ３ｃは、分割面Ｐに形成された上半部３ａ１と下半部３ａ２の段差を乗り越える際に、それに衝接して騒音を発生する恐れがある。
【００２３】
これに対し、図７（ｂ）に示す例では、ころ３ｃの最大突出量Δが、保持器３ｄと下半部３ａ２の端部とのスキマλより小さくなっている。かかる関係から明らかであるが、ころ３ｃは、保持器３ｄにより制限されることにより、外輪３ａの分割面Ｐの位置において、外輪３ａの内周面（凹部３ｄ５）に対して非接触状態となる。従って、外輪３ａの分割面Ｐに段差が生じていたような場合でも、この段差にころ３ｃが衝接することが回避されるため、ころの騒音を効果的に抑制できる。
【００２４】
図８は、本実施の形態の変形例にかかる図５（ｂ）と同様な拡大図である。図８の変形例においては、図５に示す実施の形態に対して、上半部３ａ１と下半部３ａ２の端部に形成された曲率半径Ｒ１のテーパ状面３ａ３，３ａ４と、外輪３ａの内周面との間を、曲率半径Ｒ２の曲面３ａ６，３ａ７で滑らかに連結している点が異なっている。このように、テーパ状面３ａ３，３ａ４と、外輪３ａの内周面とを滑らかに連結すると、凹部３ａ５内の分割面Ｐ近傍で外輪３ａの内周面から一旦離れたころ３ｃが再度着地する際に、その転動面における面圧の立ち上がりが穏やかとなるため、異常摩耗や騒音を低減できる。
【００２５】
図９は、本実施の形態の別な変形例にかかる図５（ｂ）と同様な拡大図である。図９の変形例においては、図５に示す実施の形態に対して、上半部３ａ１と下半部３ａ２の端部に形成されたテーパ状面３ａ３，３ａ４が、曲率半径Ｒ３の内凸形状となっており、外輪３ａの内周面に対して滑らかに連結している点が異なっている。このように、テーパ状面３ａ３，３ａ４と、外輪３ａの内周面とを滑らかに連結すると、凹部３ａ５で外輪３ａの内周面から離れたころ３ｃが再度着地する際に、その転動面における面圧の立ち上がりが穏やかとなるため、異常摩耗や騒音を低減できる。尚、凹部３ａ５の表面は、分割面Ｐで滑らかに連続しないこととなるが、分割面Ｐの近傍の表面をころ３ｃは転動しないので、特に問題は生じない。
【００２６】
尚、以上の実施の形態において、分割面Ｐを通過する際、ころ３ｃは保持器３ｄによって外輪３ａに接触することを抑制されるため、遠心力により突っ張るような状態となり、ころ３ｃと保持器３ｄの摩擦力は、分割面Ｐの近傍においては、それ以外の部分よりも大きくなり、回転数が高い用途であると、ころ３ｃと保持器３ｄとの接触によって生じる摩耗が増大する恐れがある。そこで、摩擦を低減するために、ころ３ｃまたは保持器３ｄの少なくとも一方に、耐摩耗性、耐焼付性に優れた表面処理を施すと好ましい。かかる表面処理の効果により、高回転時においても、軸受３の耐摩耗、耐焼付性を保持することができる。このような表面処理としては、例えば燐酸マンガン被膜などがあげられるが、それに限られない。
【００２７】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その発明の範囲内で変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本発明はコンロッドに限らず、クランクシャフトのジャーナル部を支持する軸受等にも適用可能である。特に、クランクシャフトのジャーナル部においては、アルミと鋳鉄というように、異なる素材により軸受を挟む場合があり、かかる場合、素材の線膨張係数の違いにより温度変化によって分割面にズレが生じやすく、本発明の効果がより期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態にかかる軸受が組み込まれた内燃機関のコンロッドの正面図である。
【図２】図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】本実施の形態にかかる軸受３の保持器３ｄを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】軸受３のころ３ｃと保持器３ｄを組み合わせた状態で、下側の案内部３ｄ４の位置で軸線直角方向に切断して示す図である。
【図５】図５（ａ）は、軸受３の外輪３ａを軸線方向に見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の外輪３ａの矢印Ｂで示す部位を拡大して示す図である。
【図６】比較例の軸受３’を軸線方向に見た図である
【図７】本実施の形態にかかるころ３ｃ及び保持器３ｄを軸線方向に見た図である。
【図８】本実施の形態の変形例にかかる図５（ｂ）と同様な拡大図である。
【図９】本実施の形態の別な変形例にかかる図５（ｂ）と同様な拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ コンロッド
２ 本体
２ａ 小端部
２ｂ 大端部
２ｃ キャップ
２ｃ 連結部
３ 軸受
３ａ 外輪
３ｂ 内輪
３ｃ  ころ
３ｄ  保持器
８ ボルト
Ｃ クランクシャフト
Ｐ 分割面
【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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