(57)【要約】【課題】保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動を低減させる。【解決手段】保持器２０の各分割部２１における円周方向端面２２に最も近いポケット部２３にはそれぞれ、保持器２０の他のポケット部２４に転動可能に保持されたころ１１ｂより剛性の大きいころ１１ａが、転動可能に保持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころの軌道輪及び保持器を円周方向に少なくとも二分割された分割型ころ軸受において、
保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの剛性が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの剛性より大きいことを特徴とする分割型ころ軸受。
【請求項２】
前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころが、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころより、ヤング率の高い材料からなることを特徴とする請求項１記載の分割型ころ軸受。
【請求項３】
前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなることを特徴とする請求項２記載の分割型ころ軸受。
【請求項４】
前記ヤング率の高い材料が、セラミックであることを特徴とする請求項２または３記載の分割型ころ軸受。
【請求項５】
前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の分割型ころ軸受。
【請求項６】
前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法に対して、（保持器のころを円周方向に等配とした時の負荷圏のころ数／保持器の各分割部における円周方向に沿うころの不等配領域の負荷圏のころ数）倍であることを特徴とする請求項５記載の分割型ころ軸受。
【請求項７】
前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなることを特徴とする請求項５記載の分割型ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道輪及び保持器を円周方向に少なくとも二分割されており、例えば自動車用エンジンのクランクシャフトを回転自在に支持するための分割型ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車用エンジンのクランクシャフトを支持するための軸受としては、組立上の制約から、主として二分割された分割型滑り軸受が使用されていた。しかし、分割型滑り軸受では、高速回転下での摩擦抵抗が大きい。このため、近年、摩擦抵抗の小さいころ軸受を採用することにより、燃費向上等を図る動きがある。
【０００３】
ここで、ころ軸受の軌道輪及び保持器を二分割して分割型ころ軸受とする場合、軸受運転時の振動が問題となる。すなわち、分割型ころ軸受において、ころの数を多くする方が振動を低減できるので、ころ数を増やすことが望ましい。しかし一方で、ころ数を増やすと、保持器において、ころを転動自在に保持するポケット部間の柱の幅が狭くなる。
【０００４】
このため、図４に示す分割型ころ軸受１００のように、ころ１０１が円周方向に不等配となり、軸受１００運転時、保持器１０２の分割部１０３が負荷圏を通過する際、図５に示すように荷重分布の変動が生じ、変動に起因する振動が発生してしまうという問題があった。
図４は、従来の分割型ころ軸受を示す断面図であり、図５は、図４の分割型ころ軸受の保持器の回転角変化に対する回転軸の変位量変化を示すグラフである。
【０００５】
そこで、図６及び図７を参照すると、例えば特許文献１で開示されているように、ころ軸受１１０の保持器１１１を形成する板材Ｎにおいて、両端部（分割部両側）の柱部Ｎａの幅Ｐ／２を、それ以外の柱部Ｎｂの幅Ｐより狭くすることにより、ころ１１２の円周方向に沿う不等配を抑制している。
図６は、特許文献１で開示されているころ軸受を適用されたシリンダヘッドのカムシャフト周りを示す要部分解斜視図であり、図７は、図６のころ軸受の保持器を形成する板材を示す平面図である。
【特許文献１】特開２００５―１８０４５９号公報（第５〜７頁、第２図及び第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上述した特許文献１に記載の図６及び図７に示す従来のころ軸受１１０では、保持器１１１における分割部両側の柱部Ｎａの幅Ｐ／２をそれ以外の柱部Ｎｂの幅Ｐより狭くしてもなお、ころ１１２の円周方向に沿う不等配を、軸受性能に悪影響を与えないレベルにまで抑制させることはできないという問題があった。また、保持器１１１の強度を保持する観点から、柱部Ｎａの幅を狭くするにも自ずと限界があった。
【０００７】
本発明は、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動を低減させることができる分割型ころ軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  ころの軌道輪及び保持器を円周方向に少なくとも二分割された分割型ころ軸受において、
保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの剛性が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの剛性より大きいことを特徴とする分割型ころ軸受。
【０００９】
（２）  前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころが、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころより、ヤング率の高い材料からなることを特徴とする前記（１）記載の分割型ころ軸受。
【００１０】
（３）  前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなることを特徴とする請求項２記載の分割型ころ軸受。
【００１１】
（４）  前記ヤング率の高い材料が、セラミックであることを特徴とする前記（２）または（３）記載の分割型ころ軸受。
【００１２】
（５）  前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法より大きいことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか記載の分割型ころ軸受。
【００１３】
（６）  前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法に対して、（保持器のころを円周方向に等配とした時の負荷圏のころ数／保持器の各分割部における円周方向に沿うころの不等配領域の負荷圏のころ数）倍であることを特徴とする前記（５）記載の分割型ころ軸受。
【００１４】
（７）  前記保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなることを特徴とする前記（５）記載の分割型ころ軸受。
【００１５】
前記（１）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの剛性が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの剛性より大きいので、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量が、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【００１６】
前記（２）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころが、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころより、ヤング率の高い材料からなるので、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量が、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【００１７】
前記（３）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころのヤング率が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなるので、保持器の各分割部及び各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量が、より均一化される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【００１８】
前記（４）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころが、セラミックからなるので、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量が、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
ヤング率の高い材料であるセラミックの具体例としては、セラミック軸受に多用される窒化珪素（ヤング率：３１０ＧＰａ）、炭化珪素（ヤング率：４２０ＧＰａ）、アルミナ（ヤング率：３５０ＧＰａ）が挙げられる（ヤング率は、「トライボロジー」山本雄二他著、理工学社、ｐ．２３５より引用）。
【００１９】
前記（５）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法より大きいので、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量が、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【００２０】
前記（６）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法より大きく、その倍率が、（保持器のころを円周方向に等配とした時の負荷圏のころ数／保持器の各分割部における円周方向に沿うころの不等配領域の負荷圏のころ数）倍であるので、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量が、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【００２１】
前記（７）記載の分割型ころ軸受では、保持器の各分割部近傍にそれぞれ設けられたポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法を最大として、保持器の他のポケット部に転動可能に保持されたころの長手方向寸法が、各分割部から離れるに従って徐々に小さくなるので、保持器の各分割部及び各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量が、より均一化される。これにより、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動が低減される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の分割型ころ軸受によれば、保持器の各分割部が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量を、保持器の各分割部以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制することができ、保持器の円周方向に沿うころの不等配に起因する軸受運転中の振動を低減させることができる。
【００２３】
本発明により得られる分割型ころ軸受は、自動車用エンジンのクランクシャフト支持用として、低振動、耐高負荷、高耐久性を要求される場合に好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図示実施形態により、本発明を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である分割型ころ軸受を示す断面図である。
【００２５】
図１を参照すると、分割型ころ軸受１０は、円周方向に多数配置されたころ１１ａ，１１ｂと、各ころ１１ａ，１１ｂの軌道面１２ａを内周に有する円環状の外輪（軌道輪）１２と、外輪１２の内周側に配置され、各ころ１１ａ，１１ｂを転動可能に保持する保持器２０とから構成されており、自動車用エンジンのクランクシャフト（図示しない）を支持する軸受として用いられる。
【００２６】
分割型ころ軸受１０は、外輪１２及び保持器２０を円周方向に均等に二分割されており、保持器２０の各分割部２１における円周方向端面２２に最も近いポケット部２３に転動可能に保持されたころ１１ａの材料に、保持器２０の他のポケット部２４に転動可能に保持されたころ１１ｂの材料（軸受鋼）より、ヤング率の高いセラミック等の材料を使用される。
【００２７】
ここで、図４に示す従来の分割側ころ軸受１００では、保持器１０２の各分割部１０３が負荷圏を通過する際における支持する回転軸（図示しない）の変位量計算値は、図５に示すように、約１μｍである。
【００２８】
図４に示す従来の分割側ころ軸受１００の保持器１０２の各分割部１０３が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量（図５）の計算条件は、下記の通りである。また、図５は、図４に示す状態での保持器１０２の回転角を０°とし、外輪固定、軸回転とした場合の保持器１０２の回転角と回転軸の上下方向変位量との関係を示す。
分割型ころ軸受１００の諸元：
カタログ標準品ＦＷＦ−５０５８２５ベース、ころ径４ｍｍ、ころ丈２１ｍｍ、ころ数２６（２８等配）、P.C.D５４ｍｍ、ラジアル隙間３０μｍ
分割型ころ軸受１００の運転条件：
ラジアル荷重５０００Ｎ、回転数２０００ｒｐｍ
【００２９】
第１実施形態によれば、保持器２０の各分割部２１における円周方向端面２２に最も近いポケット部２３に転動可能に保持されたころ１１ａの材料に、保持器２０の他のポケット部２４に転動可能に保持されたころ１１ｂの材料（軸受鋼）より、ヤング率の高いセラミック等の材料を使用されることにより、保持器２０の各分割部２１が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量は、保持器２０の各分割部２１以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。
【００３０】
なお、第１実施形態では、各分割部２１近傍におけるヤング率の高い材料により形成されるころ１１ａは各端面２２について１個であるが、このころ１１ａを各端面２２について複数設定してもよい。また、保持器２０の各分割部２１近傍にそれぞれ設けられたポケット部２３に転動可能に保持されたころ１１ａのヤング率を最大として、保持器２０の他のポケット部２４に転動可能に保持されたころ１１ｂのヤング率が、各分割部２１から離れるに従って徐々に小さくなるように構成してもよい。換言すれば、各分割部２１に近づくに従って徐々にヤング率の高い材料のころ１１ａ，１１ｂとしてもよい。このような構成によれば、回転軸の変位量が、より均一化される。
【００３１】
図２は、本発明の第２実施形態である分割型ころ軸受の保持器の分割部付近を展開して示す要部平面図である。
【００３２】
図２を参照すると、分割型ころ軸受５０は、保持器６０の各分割部６１における円周方向端面６２に最も近いポケット部６３及び２番目に近いポケット部６４に転動可能に保持されたころ６５ａの長手方向寸法を、保持器６０の他のポケット部６６に転動可能に保持されたころ６５ｂの長手方向寸法に対して、（保持器のころを円周方向に等配とした時の負荷圏のころ数／保持器の各分割部における円周方向に沿うころの不等配領域の負荷圏のころ数）倍とされる。なお、負荷圏のころ数は、ころ数、ころ径、軸受隙間、荷重条件により決定される。
【００３３】
すなわち、図２に示す保持器６０では、各分割部６１にころが存在しないことにより、負荷圏のころ数が各分割部６１以外における５本から４本に減少する場合を想定して、保持器６０の各分割部６１における円周方向端面６２に最も近いポケット部６３及び２番目に近いポケット部６４に転動可能に保持されたころ６５ａの長手方向寸法を、保持器６０の他のポケット部６６に転動可能に保持されたころ６５ｂの長手方向寸法の１．２５倍とされている。これにより、負荷圏のころ数が５本から４本に減少したことに起因する剛性低下がキャンセルされ、保持器６０の各分割部６１が負荷圏を通過する際における保持する回転軸の変位量は、保持器６０の各分割部６１以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００３４】
図３は、本発明の第３実施形態である分割型ころ軸受の保持器の分割部付近を展開して示す要部平面図である。
【００３５】
図３を参照すると、分割型ころ軸受７０は、保持器８０の各分割部８１における円周方向端面８２に最も近いポケット部８３に転動可能に保持されたころ８４ａの長手方向寸法を最大として、保持器８０の他のポケット部８５に転動可能に保持されたころ８４ｂの長手方向寸法を、各分割部８１から離れるに従って徐々に小さくされる。これにより、保持器８０の各分割部８１が負荷圏を通過する際における保持する回転軸の変位量は、保持器８０の各分割部８１以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制される。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００３６】
以上のように上記各実施形態によれば、分割型ころ軸受１０，５０，７０の保持器２０，６０，８０の各分割部２１，６１，８１近傍にそれぞれ設けられたポケット部２３，６３，６４，８３に転動可能に保持されたころ１１ａ，６５ａ，８４ａの剛性が、保持器２０，６０，８０の他のポケット部２４，６６，８５に転動可能に保持されたころ１１ｂ，６５ｂ，８４ｂの剛性より大きい。
【００３７】
したがって、保持器２０，６０，８０の各分割部２１，６１，８１が負荷圏を通過する際における支持する回転軸の変位量を、保持器２０，６０，８０の各分割部２１，６１，８１以外の部位が負荷圏を通過する際における回転軸の変位量と略同等に抑制することができる。これにより、保持器２０，６０，８０の円周方向に沿うころ１１ａ，１１ｂ，６５ａ，６５ｂ，８４ａ，８４ｂの不等配に起因する軸受１０，５０，７０運転中の振動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態である分割型ころ軸受を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態である分割型ころ軸受の保持器の分割部付近を展開して示す要部平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態である分割型ころ軸受の保持器の分割部付近を展開して示す要部平面図である。
【図４】従来の分割型ころ軸受を示す断面図である。
【図５】図４の分割型ころ軸受の保持器の回転角変化に対する回転軸の変位量変化を示すグラフである。
【図６】特許文献１で開示されているころ軸受を適用されたシリンダヘッドのカムシャフト周りを示す要部分解斜視図である。
【図７】図６のころ軸受の保持器を形成する板材を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  分割型ころ軸受
１１ａ  円周方向端面に最も近いポケット部に転動可能に保持されたころ
１１ｂ  他のポケット部に転動可能に保持されたころ
１２  軌道輪（外輪）
２０  保持器
２１  分割部
２２  円周方向端面
２３  円周方向端面近傍のポケット部（円周方向端面に最も近いポケット部）
２４  他のポケット部
【図１】
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【図２】
2007192315.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007192315.tif 000007
【図６】
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【図７】
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