(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪を構成する外輪が第１の軌道輪半部と第２の軌道輪半部とに径方向に分割形成され、前記第１の軌道輪半部と第２の軌道輪半部とが分割部で互いに嵌合する転がり軸受において、
前記分割部を、前記外輪の内周面から径方向の外側に延びる第１の分割面と、
この第１の分割面の先端から嵌合方向に延びる第２の分割面と、
この第２の分割面の先端から径方向の外側に延びて外輪の外面に至る第３の分割面とによって形成し、
前記第１の軌道輪半部の両端部における内周面側の部位に嵌合突起を形成し、
前記第２の軌道輪半部の両端部における外周面側の部位に嵌合突起を形成し、
前記外輪が被装着部材に装着された状態において、第１、第２の軌道輪半部の第１の分割面どうしおよび第２の分割面どうしがそれぞれ互いに接触し、かつ第３の分割面どうしの間に隙間が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１記載の転がり軸受において、第１、第２の軌道輪半部どうしを組合わせた状態で前記外輪の内周面に仕上げ加工を施してなる転がり軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の転がり軸受の外輪をクランクケースに取付け、クランク軸に軌道面を形成し、このクランク軸を前記外輪に転動体を介して支持させてなるクランク軸用軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば外輪が径方向に分割形成された転がり軸受およびクランク軸用軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸の中途部分を回転自在に支持するためには、径方向に分割できるように形成された軸受を使用している。例えば多気筒エンジンのクランク軸を気筒間で支持する場合には、分割形のすべり軸受を用いている。このクランク軸支持用のすべり軸受は、外輪が第１の半部と第２の半部とに分割形成されてシリンダボディとクランクケースとに固着されており、これらの半部どうしによってクランク軸のジャーナル部分を回転自在に挾持している。
【０００３】
すべり軸受は、回転時の摩擦抵抗が転がり軸受より大きいから、エンジンがより一層高速で回転できるようにするためには、クランク軸の中途部分を支持する前記すべり軸受を転がり軸受に換えることが望ましい。
【０００４】
分割形の転がり軸受としては、例えば特開平１０−１８４６７４号公報に開示されたものがある。この公報に示された軸受は、軌道輪を円筒状に形成し、この軌道輪の軌道面に硬度を高めるための熱処理を施すとともに、最終的な状態になるように仕上げ加工を施した後に、いわゆる自然割りによって軌道輪が分割されている。この自然割りとは、例えば外輪の軸端面に刃を当てて外輪を径方向に分割されるように叩き割る方法のことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように形成された従来の分割形転がり軸受は、被装着部材に組付けた状態で軌道面の真円度が低下したり、軌道面の分割線部分に微小な段差が生じることがある。このように軌道面の真円度が低下したり、軌道面に段差が形成されてしまうと、転動体が強く擦り付けられる部分が軌道面に生じ、長期間にわたって使用することにより、この部分の表面が剥離するフレーキング現象が発生し易くなって軸受の耐久性が著しく低下してしまう。
上述したように軌道面の真円度が低下したり段差が形成されるのは、軌道面の硬度を向上させるために熱処理を行ったときの残留応力が分割時に解放され、軌道輪半部の形状が僅かに歪むためと考えられる。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、軌道面の真円度を高めるとともに、軌道面に段差が形成されることのない分割形転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る転がり軸受は、軌道輪を構成する外輪が第１の軌道輪半部と第２の軌道輪半部とに径方向に分割形成され、前記第１の軌道輪半部と第２の軌道輪半部とが分割部で互いに嵌合する転がり軸受において、前記分割部を、前記外輪の内周面から径方向の外側に延びる第１の分割面と、この第１の分割面の先端から嵌合方向に延びる第２の分割面と、この第２の分割面の先端から径方向の外側に延びて外輪の外面に至る第３の分割面とによって形成し、前記第１の軌道輪半部の両端部における内周面側の部位に嵌合突起を形成し、前記第２の軌道輪半部の両端部における外周面側の部位に嵌合突起を形成し、前記外輪が被装着部材に装着された状態において、第１、第２の軌道輪半部の第１の分割面どうしおよび第２の分割面どうしがそれぞれ互いに接触し、かつ第３の分割面どうしの間に隙間が形成されているものである。
【０００８】
本発明に係る軸受の軌道輪は、軌道輪半部どうしを互いに嵌合させることにより、嵌合方向と、嵌合方向とは直交する径方向との両方で一方の軌道輪半部に対して他方の軌道輪半部を位置決めすることができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る軸受は、請求項１に記載した発明に係る転がり軸受において、軌道輪半部どうしを組合わせた状態で前記外輪の外周面に仕上げ加工を施したものである。
【００１０】
この発明に係る軸受は、軌道輪半部を互いに嵌合させることによって、被装着部材に組付けていない状態でも、被装着部材に組付けた状態と同一の状態にすることができる。このため、上述した仮の組付け状態で軌道面に熱処理や研磨などを施して前記外輪の内周面を最終的な状態になるように形成した後に、軌道輪半部を互いに分離させて被装着部材に装着することによって、前記外輪の内周面が仕上げ加工を施したときの状態と同一の状態に復元される。
【００１１】
請求項３に記載した発明に係るクランク軸用軸受は、請求項１または請求項２記載の転がり軸受の外輪をクランクケースに取付け、クランク軸に軌道面を形成し、このクランク軸を前記外輪に転動体を介して支持させたものである。
【００１２】
この発明によれば、クランク軸の中途部分であって両端部から外輪を挿入することができない部位を転がり軸受によって回転自在に支持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸受の一実施の形態を図１ないし図４によって詳細に説明する。ここでは、単気筒エンジンのクランク軸の一端部を本発明に係るクランク軸用軸受によって支持する例について説明する。
図１は本発明に係る軸受を使用したエンジンの断面図、図２は本発明に係るクランク軸用軸受の断面図、図３は要部を拡大して示す断面図、図４は軌道面の分割部分を拡大して示す断面図である。
【００１４】
これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による４サイクルエンジンである。２はこのエンジン１のシリンダボディを示し、３はクランクケース、４はクランク軸をそれぞれ示す。
前記クランク軸４は、単気筒エンジン用のものとして一般に用いられているものと同様に、一対のクランクウェブ５，５どうしの間にクランクピン６が設けられており、両端部をシリンダボディ２とクランクケース３とに後述する軸受７，８を介して回転自在に支持されている。前記クランクピン６には、コンロッド９の大端部を回転自在に支持させている。
【００１５】
クランク軸４における図１において右側の一端部に形成されたジャーナル部１１は、本発明に係る転がり軸受７によって回転自在に支持され、他端側のジャーナル部１２は、従来からよく知られている組み合わせアンギュラ玉軸受８によって回転自在に支持されている。
【００１６】
前記転がり軸受７は、図１および図２に示すように、前記シリンダボディ２とクランクケース３とに装着された外輪１３（軌道輪）と、この外輪１３の内周面１４（軌道面）とクランク軸４のジャーナル部１１との間に介装された多数のニードル１５（転動体）とを有するニードル軸受で、外輪１３が第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７とに分割できるように形成されている。前記ニードル１５は、径方向に分割形成（分割位置は不図示）された二つの保持器１８，１８によって外輪１３とクランク軸４のジャーナル部１１との間で保持されている。
【００１７】
前記クランク軸４における転がり軸受７によって支持されるジャーナル部１１は、図１に示すように、環状溝１９内にニードル１５を転動自在に装填することによって、ニードル１５が軸線方向に移動するのを規制している。
前記環状溝１９の底面および両内側面は、熱処理によって硬度が高められるとともに、研磨後にラッピング仕上げされている。この転がり軸受７の内側の軌道面は、前記環状溝１９の底面によって形成されている。
【００１８】
前記外輪１３を構成する第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７は、それぞれ断面Ｃ字状に形成されており、図２および図３において、左側に位置する第１の軌道輪半部１６は、両端部における内周面１４側の部位に嵌合突起１６ａが形成されている。一方、第２の軌道輪半部１７は、両端部における外周面側の部位に嵌合突起１７ａが形成されている。このため、外輪１３の二箇所の分割部２１は、分割線が軸線方向から見てクランク状に形成されるとともに、第１および第２の軌道輪半部１６，１７どうしが互いに嵌合するように形成されている。
【００１９】
前記分割部２１の構造を図３によってさらに詳しく説明する。分割部２１は、外輪１３の内周面１４から径方向の外側に延びる第１の分割面２２ａ，２３ａと、この第１の分割面２２ａ，２３ａの先端から図３において左側（両半部の嵌合方向）へ延びる第２の分割面２２ｂ，２３ｂと、この第２の分割面２２ｂ，２３ｂの先端から径方向の外側へ延びる第３の分割面２２ｃ，２３ｃとによって形成されている。前記第１の分割面２２ａ，２３ａは、第１および第２の軌道輪半部１６，１７をシリンダボディ２とクランクケース３とに組付けた状態で互いに接触するように形成している。この実施の形態では、前記組付状態で第１の分割面２２ａ，２３ａが互いに押圧し合うように、第１および第２の軌道輪半部１６，１７を形成している。
【００２０】
第２の分割面２２ｂ，２３ｂは、前記組付状態で互いに接触し、嵌合方向とは直交する径方向（図２および図３においては上下方向）に対する第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７の相対的な移動を規制している。
第１の軌道輪半部１６の第３の分割面２２ｃと、第２の軌道輪半部１７の第３の分割面２３ｃは、隙間Ｓをおいて対向しており、両軌道輪半部１６，１７の嵌合方向への相対的な移動を許容するように形成されている。
【００２１】
このように第３の分割面２２ｃ，２３ｃどうしの間に隙間Ｓを形成することによって、第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７とを互いに嵌合させたときに第１の分割面２２ａ，２３ａどうしを確実に対接させることができるとともに、図１に示すように、両半部１６，１７をシリンダボディ２とクランクケース３に組付けた状態で、一方の半部が他方の半部を押圧する押圧力を第１の分割面２２ａ，２３ａのみに作用させることができる。
【００２２】
図１において、シリンダボディ２内で外輪１３から上方へ延びる符号２４で示すものは、潤滑油通路である。この潤滑油通路２４は、シリンダボディ２の主潤滑油通路２５に接続されており、潤滑油をシリンダボディ２の外側部であって前記外輪１３の上部近傍に吐出するように形成されている。この部分に吐出された潤滑油は、外輪１３の軸端面側からクランクケース３内の負圧によって転がり軸受７内に吸い込まれ、ニードル１５を含む軸受内部を潤滑してからクランク室Ａ内に流出する。
【００２３】
この外輪１３を製造するためには、第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７とをそれぞれ所定の形状に成形し、第１〜第３の分割面２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃにここが最終的な状態になるように仕上げ加工を施す。次に、第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７とを互いに嵌合させ、これらをエンジン１に装着したときと同様の状態に保持し、外輪１３の内周面１４に、硬度を向上させるための熱処理を施すとともに、設計上の真円度に形成されるように仕上げ加工を施す。
【００２４】
この仕上げ加工は、主にホーニング法によって内周面１４を研磨することによって行う。このように機械的な加工を施した後に、内周面１４の全域に摩擦係数を低減させたり硬度をさらに向上させるために被膜を形成してもよい。この種の被膜としては、例えばＰＶＤ（物理蒸着）法によって形成したものや、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜などがある。なお、この被膜は、クランク軸４の前記ジャーナル部１１や、前記保持器１８などにも形成することができる。この実施の形態による外輪１３の外周面には、ラッピング法などの研磨による仕上げ加工を施す。
【００２５】
上述したように外輪１３の内周面１４を最終的な状態に形成した後、第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７とを分離させ、シリンダボディ２とクランクケース３に固着させる。しかる後、ニードル１５を保持器１８に保持させてなる組立体をクランク軸４のジャーナル部１１に装着し、この組立体および前記ジャーナル部１１が第１および第２の軌道輪半部１６，１７によって挟持されるように、シリンダボディ２にクランク軸４とクランクケース３とを取付ける。なお、クランク軸４には、転がり軸受７とは反対側の端部に予め軸受８の内輪８ａ（図１参照）を嵌合させておき、上述したようにクランク軸４を装着するときに、この軸受８もシリンダボディ２とクランクケース３とに挾持させる。
【００２６】
第１の軌道輪半部１６と第２の軌道輪半部１７は、上述したように予めシリンダボディ２とクランクケース３とに装着しておく他に、クランク軸４にニードル１５を介して保持させた状態でクランク軸４とともにシリンダボディ２およびクランクケース３に装着することもできる。
クランク軸４をシリンダボディ２とクランクケース３とに装着した後、図示していない固定用ボルトによってクランクケース３をシリンダボディ２に締結させることにより、クランク軸４の組付け作業が終了する。
【００２７】
上述したように構成した転がり軸受７の外輪１３は、第１および第２の軌道輪半部１６，１７どうしを互いに嵌合させることにより、嵌合方向と、嵌合方向とは直交する径方向との両方で一方の軌道輪半部に対して他方の軌道輪半部を位置決めすることができる。
したがって、外輪１３の内周面１４を設計上の真円度を有するように形成することができるとともに、軌道面の分割部分を段差のない滑らかな面に形成することができるから、この転がり軸受７は、長期間使用したとしてもフレーキング現象が発生することはない。
【００２８】
内周面１４の分割部分は、第１および第２の軌道輪半部１６，１７の先端に位置しており、他の部材に接触してこれを傷付けることがないように、図４に示すように面取りを施すことができる。面取り面を図４中に符号２６で示す。面取りを施すに当たっては、フレーキング現象が発生するのを阻止できるように、面取り部分によって形成される段差δを５μｍ以下に形成しなければならない。この条件を満たす面取りの寸法Ｃは、Ｃ＝｛ｒ2−（ｒ−δ）2｝1/2として求めることができる。ここで、ｒは外輪１３の軌道面の半径である。
【００２９】
上記の数式によれば、例えば、ｒ＝２０mmで、δ＝５μｍである場合には、Ｃ＝０．４４７mmになる。
すなわち、通常の面取りでは、Ｃ＝０．２mm近辺で加工することができるから、段差δが５μｍより小さくなるように面取りを施すことは可能である。このため、この転がり軸受７は、第１および第２の軌道輪半部１６，１７の前記角部分に約０．２mm程度の面取りによる隙間が形成されたとしても、耐久性が低下することはないと言える。
【００３０】
また、この転がり軸受７は、第１および第２の軌道輪半部１６，１７を互いに嵌合させることによって、シリンダボディ２およびクランクケース３に組付けていない状態でも、これらに組付けた状態と同一の状態を仮に実現することができる。このため、この実施の形態で示したように、上述した仮の組付状態で内周面１４に熱処理や研磨などを施して内周面１４を最終的な状態になるように形成した後に、第１および第２の軌道輪半部１６，１７を互いに分離させてシリンダボディ２およびクランクケース３に装着することによって、内周面１４が仕上げ加工を施したときの状態と同一の状態に復元される。この結果、内周面１４をより一層精度が高くなるように形成することができる。
【００３１】
上述した実施の形態では、単気筒エンジン１のクランク軸４を本発明に係る転がり軸受７によって支持する例を示したが、この転がり軸受７は、例えば多気筒エンジンのクランク軸のように、軸線方向の途中に両端から軸受外輪を嵌合させることができないようなクランク軸に用いることができる。この構成を採ることにより、クランク軸の前記中途部分をすべり軸受によって支持する場合に較べて、回転時の抵抗を低減することができ、クランク軸をより一層高速で回転させることができるようになる。
【００３２】
また、上述した実施の形態では、ニードル軸受に本発明を適用した例を示したが、本発明は、他の種類の転がり軸受にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る転がり軸受は、軌道輪半部どうしを互いに嵌合させることにより、嵌合方向と、嵌合方向とは直交する径方向との両方で一方の軌道輪半部に対して他方の軌道輪半部を位置決めすることができる。このため、軌道面を設計上の真円度を有するように形成することができるとともに、軌道面の分割部分を段差のない滑らかな面に形成することができる。
したがって、この転がり軸受でエンジンのクランク軸の中途部分を軸支することにより、回転時の抵抗が低減されるから、より一層高速回転が可能なエンジンを実現することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、軌道輪半部どうしを仮に組合わせて仕上げ加工を行った後に、軌道輪半部を互いに分離させて被装着部材に装着することによって、軌道面が仕上げ加工を施したときの状態と同一の状態に復元される。このため、軌道面をより一層精度が高くなるように形成することができる。
【００３５】
請求項３記載の発明によれば、クランク軸の中途部分であって両端部から軸受外輪を挿入することができない部位を転がり軸受によって回転自在に支持することができるから、前記中途部分をすべり軸受によって支持する場合に較べて、クランク軸の回転時の抵抗を低減することができ、クランク軸をより一層高速で回転させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る軸受を使用したエンジンの断面図である。
【図２】  本発明に係るクランク軸用軸受の断面図である。
【図３】  要部を拡大して示す断面図である。
【図４】  軌道面の分割部分を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダボディ、３…クランクケース、４…クランク軸、７…転がり軸受、１３…外輪、１４…内周面、１５…ニードル、１６…第１の軌道輪半部、１７…第２の軌道輪半部、２１…分割部。
【図１】
0004002108.tif 000002
【図２】
0004002108.tif 000003
【図３】
0004002108.tif 000004
【図４】
0004002108.tif 000005