(57)【要約】【課題】  針状ころが外輪の段差部分を通過するときの異常音を抑制可能な針状ころ軸受を備えたクランクシャフト支持構造を提供する。【解決手段】  クランクシャフトの軸部を支持する針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころと、複数の針状ころを収容するポケットを有する保持器とを備える。そして、外輪内径面の真円度は、０μｍ〜２０μｍの範囲内に設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと、
前記クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備えたクランクシャフト支持構造であって、
前記針状ころ軸受は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、前記外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころとを備え、
前記外輪の真円度は、０〜２０μｍの範囲内にある、クランクシャフト支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等のエンジンに使用するクランクシャフトの支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフト１は、図９に示すように、軸部２と、クランクアーム３と、隣接するクランクアーム３の間にコンロッドを配置するためのクランクピン４とを有する。
【０００３】
軸部２を支持する軸受５としては、例えば図１０に示すような、外輪６と、外輪６の内径面に沿って配置される針状ころ７と、隣接する針状ころ７の間隔を保持する保持器８とを備える針状ころ軸受５が用いられることがある。
【０００４】
このような針状ころ軸受５は、針状ころ７と軌道面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有しており、自動車や二輪エンジン等、あらゆる分野に広く利用されている。また、針状ころ軸受５は、滑り軸受と比較すると負荷容量は低いが、回転時の摩擦抵抗が小さいので、回転トルクの低減や支持部分の給油量を減らすことが可能となる。
【０００５】
ただし、軸部２の両端には、図９のＰ部のようにクランクアーム３が配置されており、針状ころ軸受５を軸方向に挿入することができない。そこで、このような場所に使用可能な軸受が、例えば、米国特許第１９２１４８８号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００６】
同公報に記載されている針状ころ軸受は、図１１に示すような、外輪９を軸受の軸線方向に延びる分割線９ｃによって分割した外輪部材９ａ，９ｂと、同様に分割した保持器（図示せず）とを備える。
【特許文献１】米国特許第１９２１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記公報に記載されている針状ころ軸受は、クランクシャフト１のクランクアーム３に挟まれた軸部２に組込む場合、針状ころを収容した保持器および外輪部材９ａ，９ｂをそれぞれ径方向から組込むことができる。
【０００８】
このときの軸部２に嵌合する外輪９を軸方向から見た図を図１２に示す。なお、針状ころの図示は省略している。図１２（ａ）は軸受組込み後の理想的な状態であって、外輪９が真円となっている。この場合、軸部２と外輪９の内径面との間にできる針状ころの転動する空間（以下、「転動空間」という）は円周上で常に一定となるので、針状ころの回転は安定する。
【０００９】
しかし、現実の組込み状態は、図１２（ｂ）に示すように、外輪部材９ａ，９ｂを組み合わせても真円とはならず、転動空間が円周方向で一定とはならない。この場合、転動空間の狭い外輪部材９ａ，９ｂの突合部付近を針状ころが通過する際に異常音が発生する。
この異常音は、外輪９の真円度が低いほど大きくなり、また、軸受が高速回転するほど大きくなるので、クランクシャフト１等の高速回転軸を支持する軸受にとっては大きな問題となる。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、針状ころが外輪部材の突合部付近を通過するときの異常音を抑制可能なクランクシャフト支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るクランクシャフト支持構造は、クランクシャフトと、クランクシャフトを回転自在に支持する針状ころ軸受とを備える。針状ころ軸受に注目すると、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材を有する外輪と、外輪の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころとを備え、外輪の真円度は、０〜２０μｍの範囲内にある。
【００１２】
上記構成とすることにより、外輪の円周上で転動空間がほぼ一定となるので、針状ころが外輪部材の突合部付近を通過するときの異常音を抑制することができる。その結果、騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、外輪の真円度を高めることによって、針状ころの転動による異常音を抑制した、騒音の少ないクランクシャフト支持構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２を参照して、この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造を説明する。
【００１５】
図２に示すクランクシャフト支持構造は、軸部１６、軸部１６の両端に位置するクランクアーム１７、およびクランクアーム１７の軸部１６と反対側に配置されるクランクピン１８を有するクランクシャフト１５と、クランクシャフト１５を回転自在に支持する針状ころ軸受１１と、クランクケース１９およびクランクケースキャップ２０とを備える。
【００１６】
針状ころ軸受１１は、軸受の軸線方向に延びる分割線によって分割された複数の外輪部材１２ａを有する外輪１２と、外輪１２の軌道面上に転動自在に配置される複数の針状ころ１３と、複数の針状ころを収容するポケットを有する保持器１４とを備える。
【００１７】
外輪部材１２ａは、図３（ａ）に示すような切削加工によって形成した円筒形状の外輪１２に衝撃を加えて円周方向に２分割することにより得られる（図３（ｂ）参照）。このとき、分割部分の端面には研削加工等を施さないので、図３（ｃ）に示すように割れたときの凹凸が残っている。軸受使用時には、対応する端面を突合させることにより円筒形状の外輪１２を得る。なお、このような製造方法を「自然割り」という。
【００１８】
一方、保持器４４は、図４（ａ）に示すように、切断部４４ｂで円周方向に２分割された分割保持器４４ａを２つ組み合わせて形成する。また、図４（ｂ）に示すように、針状ころ４３を収容するポケット４４ｃを有する。
【００１９】
ここで、上記構成の針状ころ軸受１１を軸部１６に組込んだときの２つの外輪部材１２の内径面の真円度は、図１に示すように、３μｍ程度に設定する。上記構成とすることにより、外輪１２の円周上で転動空間がほぼ同じとなるので、針状ころの転動による異常音を抑制することができる。その結果、騒音の少ないクランクシャフト支持構造１５を得ることができる。なお、図中の一点鎖線は真円を示し、実線は外輪内径面の真円とのずれを示す線である。
【００２０】
異常音の発生を抑える観点からは、外輪内径面が限りなく真円に近いほうがよいが、真円度を０μｍにするのは、製造上および組立ての観点から非常に困難である。また、真円度が高いほど製造コストが上昇することとなる。
【００２１】
そこで、以下の試験を実施することにより、実用上、外輪内径面にどの程度の真円度が求められるのかを確認する。なお、試験には、図１に示す真円度が３μｍの外輪部材、図５に示す真円度が２０μｍの外輪部材、図６に示す真円度が２６μｍの外輪部材、および図７に示す真円度が４０μｍの外輪部材をそれぞれ用意し、軸受回転数を１０００ｒｐｍ，５０００ｒｐｍとして試験を実施した。試験結果を表１および図８に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１および図８を参照して、真円度が３μｍと２０μｍの軸受については、音の大きさが同程度であったのに対し、それ以下の範囲では、真円度に比例して音が大きくなることが確認された。これにより、騒音の観点からは外輪内径面の真円度を０μｍ〜２０μｍとするのが望ましい。ただし、製造上の観点を考慮すると外輪内径面の真円度は、３μｍ〜２０μｍの範囲内であればいいと考えられる。
【００２４】
次に、上記構成の針状ころ軸受１１をクランクシャフト１５に組込む方法を説明する。
【００２５】
まず、保持器１４の各ポケットに針状ころ１３を組込む。次に、一方側の外輪部材１２ａをクランクケース１９に組込み、その上に一方側の分割保持器１４ａ、クランクシャフト１５、他方側の保持器１４ａ、他方側の外輪部材１２ａを置く。最後にクランクケースキャップ２０を組み込み固定する。上記の組込み手順とすることにより、両端をクランクアームで挟まれた軸部にも組込みが可能となる。
【００２６】
なお、外輪１２は、２つの外輪部材１２ａからなる例を示したが、これに限ることなく、３つ以上の外輪部材１２ａを組み合わせるものであってもよい。
【００２７】
さらに、この発明に係るクランクシャフト支持構造は、自動車や二輪車等のあらゆるエンジンのクランクシャフトに適用可能である。また、エンジンの気筒数は単気筒であっても多気筒であってもよいが、図７のＰ部に示すような両端をクランクアームで挟まれた軸部を有する多気筒エンジンに使用されるクランクシャフトに適用することにより、より大きな効果が期待できる。
【００２８】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、エンジンのクランクシャフト支持構造に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図２に使用される針状ころ軸受の外輪真円度の測定結果を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るクランクシャフト支持構造を示す図である。
【図３】図２の針状ころ軸受の外輪部材を示す図であって、（ａ）分割前の正面図、（ｂ）は（ａ）を２箇所で分割した状態を示す図、（ｃ）は（ｂ）の分割部分の拡大図である。
【図４】図２の針状ころ軸受の保持器を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。
【図５】真円度が２０μｍである外輪の真円度測定結果である。
【図６】真円度が２６μｍである外輪の真円度測定結果である。
【図７】真円度が４０μｍである外輪の真円度測定結果である。
【図８】この発明の効果を確認するための試験結果を示す図である。
【図９】従来のクランクシャフトを示す図である。
【図１０】図７の軸部を支持する従来の針状ころ軸受を示す図である。
【図１１】図８の針状ころ軸受に使用する従来の外輪を示す図である。
【図１２】図９の外輪部材を組み合わせたときの状態を示す図であって、（ａ）は内径面が真円である例、（ｂ）は内径面が真円ではない例を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１，１５  クランクシャフト、２，１６  軸部、３，１７  クランクアーム、４，１８  クランクピン、５，１１  針状ころ軸受、６，９，１２  外輪、９ａ，９ｂ，１２ａ  外輪部材、９ｃ  分割線、７，１３  針状ころ、８，１４  保持器、１４ａ  分割保持器、１４ｂ  切断部、１４ｃ  ポケット。
【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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