(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
を備えた軸受構造であって、
前記二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端部における合わせ面において、前記シャフトの回転方向上流側の外輪端部がラジアル方向内側に突出する段差が形成されるように、前記第１ハウジング部及び第２ハウジング部がラジアル方向にずれて組み付けられており、且つ、
前記段差の大きさが、シャフトの回転方向上流側の外輪端部が転動体から受ける転動体荷重による弾性変形量に略等しくなるように設定されていることを特徴とする軸受構造。
【請求項２】
前記合わせ面及びその近傍の外輪内周面に潤滑性被膜が形成されている請求項１に記載の軸受構造。
【請求項３】
前記潤滑性被膜が軟質の合成樹脂からなる請求項２に記載の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸受構造に関する。さらに詳しくは、分割型の転がり軸受と、この転がり軸受を支持するハウジングとからなる軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や船舶などのエンジンにおいて、ピストンの往復動を回転運動に変換するクランクシャフトを支持する軸受は、カウンターウェイト間又はカウンターウェイトとコンロッド大端部との間に配置されることから、円周方向に２分割された二つ割り軸受が使用されている。
【０００３】
前記支持軸受としては、従来、滑り軸受が使用されてきたが、近年、より燃料消費量の少ないエンジンに対する要求が益々高まっていることから、回転損失を低減させるために、前記滑り軸受に代えて周方向に分割された転がり軸受を使用することが提案されている。
【０００４】
この分割型の転がり軸受は、例えば、二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個のころと、各ころを円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器とを備えている。そして、クランクシャフトが内輪部材として転がり軸受に内嵌される。
【０００５】
ところで、前記分割型の転がり軸受では、二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端面同士が当接されて合わせ面を形成しているが、この合わせ面において、対向する外輪両端部にラジアル方向のズレが生じることがある。その結果、当該合わせ面にラジアル方向内側に突出する段差が形成され、この段差をころが通過する際に振動や騒音が発生する問題がある。
【０００６】
そこで、かかる段差による影響を排除するために、外輪の円周方向端部に傾斜面を形成するなどの加工を施すことが提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。
特許文献１には、帯状金属板を略半円形状に湾曲してなる二つ割り外輪３０が開示されており、図６の（ａ）に示されるように、この二つ割り外輪３０の少なくとも円周方向一端を、軸方向に沿う線に対して傾く傾斜部３１及び当該傾斜部３１と反対側に傾く傾斜部３２を含む凹凸形状にすることが記載されている。また、前記円周方向一端の内側面側の角部３３を丸い形状とすることが記載されている（図６の（ｂ）参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、図７に示されるように、二つ割り外輪４０の円周方向両端同士の突き合わせ部を、円周方向に関して突出するＶ字状凸部４１と、円周方向に関して凹んだＶ字状凹部４２との嵌合により構成してなる軸受が開示されている。そして、各外輪は、ころが転動する内周面の円周方向両端部を、端縁に向かう程外周面に向かう方向に傾斜させることにより、円周方向端縁に向かうにしたがって径方向の厚さ寸法を漸減させている。
そして、特許文献１又は２記載の軸受によれば、前記丸い角部又は傾斜により段差の発生を防ぐことができるものとされている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３７３５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１又は２記載の軸受では、二つ割り外輪の円周方向端部に傾斜部やＶ字状凸部などを形成する必要があり、加工が煩雑であるとともに、それに起因して製造コストが高くつくという問題がある。
【００１０】
また、外輪は転動体荷重により弾性変形することから、ころ静止時において合わせ面に段差が発生していなくても、ころが両外輪の合わせ面を通過する際に、当該転動体荷重による弾性変形によって合わせ面前後の外輪軌道面に段差が生じることがある。しかしながら、特許文献１〜２を含む従来技術では、かかるころ転動時において発生する段差に着目したものはなかった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工が簡単であり、製造コストを削減させることができ、且つ、転動体荷重による弾性変形に起因する段差の発生を防止することができる軸受構造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】
【００１２】
本発明の軸受構造は、断面略半円形状の凹部を有する第１ハウジング部と、この第１ハウジング部の凹部とで断面略円形の支持孔を形成する、断面略半円形状の凹部を有する第２ハウジング部とからなるハウジングと、
このハウジングの支持孔内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪と、両二つ割り外輪の各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体と、各転動体を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器とからなり、シャフトが内嵌される二つ割り転がり軸受と
を備えた軸受構造であって、
前記二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端部における合わせ面において、前記シャフトの回転方向上流側の外輪端部がラジアル方向内側に突出する段差が形成されるように、前記第１ハウジング部及び第２ハウジング部がラジアル方向にずれて組み付けられており、且つ、
前記段差の大きさが、シャフトの回転方向上流側の外輪端部が転動体から受ける転動体荷重による弾性変形量に略等しくなるように設定されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の軸受構造では、二つ一組の二つ割り外輪の円周方向端部の合わせ面に段差ができるように、第１ハウジング部及び第２ハウジング部をラジアル方向にずらして組み付けている。そして、この段差の大きさ（ラジアル方向内側への突出量）を、シャフトの回転方向上流側の外輪端部が転動体から受ける転動体荷重による弾性変形量に略等しくなるように設定している。
【００１４】
このように、予想される弾性変形に合わせて、予め二つ割りの外輪双方をラジアル方向にずらして組み付けることにより、転動体荷重による弾性変形によって軌道面が連続面となり、転動体通過時の振動や騒音の発生を抑制することができる。
また、外輪の円周方向端部に、従来技術における傾斜面や丸い角部を形成する必要がなく、軸受を支持するハウジングを構成する第１ハウジング部及び第２ハウジング部を単に所定量だけラジアル方向にずらして組み付けるだけでよいので、加工が簡単であり、製造コストを削減させることができる。
【００１５】
前記合わせ面及びその近傍の外輪内周面に潤滑性被膜が形成されているのが好ましい。この場合、合わせ面及びその近傍の外輪内周面に潤滑性被膜を形成することにより、前記合わせ面においてわずかな段差が生じた場合であっても、当該段差近傍を潤滑性被膜で覆うことで段差を滑らかにすることができ、転動体が段差を通過することにより発生する騒音や振動を抑制することができる。
【００１６】
前記潤滑性被膜が軟質の合成樹脂からなるのが好ましい。この場合、転動体が段差を通過する際に当該潤滑性被膜の角が取れ、この取れた被膜部分が段差を埋める。これにより、段差が解消されるとともに、潤滑性被膜であることから、転動体は段差部分を滑らかに通過することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の軸受構造によれば、加工が簡単であり、製造コストを削減させることができ、且つ、転動体荷重による弾性変形に起因する段差の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の軸受構造の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る軸受構造１が適用されるコンロッド大端部の断面説明図である。コンロッド１０は、その大端部１１がクランクシャフト１２に支持され、図示しない小端部側に図示しないピストンがピンを介して取り付けられる。
【００１９】
前記大端部１１は、断面略半円形状の凹部を有する、第１ハウジングである本体部１３に、断面略半円形状の凹部を有する、第２ハウジングであるキャップ部１４をボルト１５で締結固定することにより断面略円形の支持孔１６を形成する構造である。この本体部１３とキャップ部１４とで形成される断面略円形の支持孔１６内に、二つ割り転がり軸受２が組み込まれる。
【００２０】
この転がり軸受２は、支持孔１６内に密接して配設される二つ一組の二つ割り外輪３ａ、３ｂと、両二つ割り外輪３ａ、３ｂの各内側面を転動し得るように配設される複数個の転動体であるころ４と、各ころ４を円周方向略等間隔に配置するように保持する二つ一組の二つ割り保持器５ａ、５ｂとを備えており、クランクシャフト１２が転がり軸受２の内輪部材を構成している。
【００２１】
本実施の形態では、図２に模式的に示されるように、二つ割り外輪３ａ、３ｂの円周方向端部における合わせ面６において、前記クランクシャフト１２の回転方向上流側の外輪端部がラジアル方向（クランクシャフト１２の軸方向に直交する方向）内側に突出する段差７が形成されるように、前記本体部１３及びキャップ部１４がラジアル方向にずれて組み付けられている。そして、前記段差７の大きさ（ラジアル方向内側への突出量）は、クランクシャフト１２の回転方向上流側の外輪端部がころ４から受ける転動体荷重による弾性変形量に略等しくなるように設定されている。なお、図２及び後出する図３においては、分かり易くするために、二つ割り保持器５ａ、５ｂの図示は省略している。
【００２２】
この弾性変形量は、二つ割り外輪３ａ、３ｂや、ハウジングである本体部１３及びキャップ部１４（外輪３ａ、３ｂが肉薄である場合、転動体荷重により、転がり軸受２を保持しているハウジング内周部も弾性変形することがある）を構成する材質や、クランクシャフト１２の回転数、ころ４の数などにより異なり、予め実験したり、計算したりすることにより求めることができる。例えば、二つ割り外輪３ａ、３ｂを軸受鋼で作製し、本体部１３及びキャップ部１４をアルミニウム合金で作製する場合に、クランクシャフト１２の回転数が２０００〜３０００ｒｐｍのときの負荷に合わせて、前記段差７を１／１００〜３／１００ｍｍに設定することができる。そして、この段差７ができるように、前記本体部１３及びキャップ部１４をラジアル方向にずらして組み付ける。このずれ量は、例えば、本体部１３とキャップ部１４を固定するボルト１５のボルト孔の形成位置をラジアル方向に変えることにより調整することができる。
【００２３】
図３は、ころ４が二つ割り外輪３ａ、３ｂの合わせ面６付近を通過する際の説明図であり、クランクシャフト１２の回転方向上流側の二つ割り外輪３ｂの円周方向端部における段差７は、ころ４から受ける転動体荷重によって弾性変形し、その結果、二つ割り外輪３ａ、３ｂの合わせ面６付近における軌道面はころ通過時に平坦な連続面となる（図３（ｂ）参照）。
【００２４】
このように、予想される弾性変形に合わせて、予め二つ割りの外輪３ａ、３ｂ双方をラジアル方向にずらして組み付けることにより、転動体荷重による弾性変形によって軌道面が連続面となり、ころ通過時の振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、二つ割り外輪３ａ、３ｂの円周方向端部に、従来技術における傾斜面や丸い角部を形成する必要がなく、転がり軸受２を支持する本体部１３及びキャップ部１を単に所定量だけラジアル方向にずらして組み付けるだけでよいので、加工が簡単であり、製造コストを削減させることができる。
【００２６】
図４は、本発明の軸受構造の他の実施の形態における二つ割り外輪２３を示しており、この二つ割り外輪２３は、円周方向端部における合わせ面２６及びその近傍の外輪内周面２７に潤滑性に優れた表面処理が施されている（図４において、斜線で示す部分に表面処理が施されている）。具体的には、例えば、前記合わせ面２６及びその近傍の外輪内周面に二硫化モリブデンの被膜を形成している。合わせ面２６及びその近傍の内周面に潤滑性に優れた表面処理を施すことにより、前記合わせ面２６においてわずかな段差が生じた場合であっても、当該段差近傍を潤滑成分で覆うことで段差を滑らかにすることができ、ころが段差を通過することにより発生する騒音や振動を抑制することができる。
【００２７】
本発明では、予想される弾性変形に合わせて段差の大きさを設定しているが、シャフトの回転数が設定範囲を超えた場合などでは、弾性変形の大きさが予想よりも大きくなったり、小さくなったりすることがある。その結果、合わせ面２６においてわずかな段差が生じ、この段差に起因して騒音や振動が発生することも考えられるが、前述した潤滑性に優れた表面処理を施すことにより、当該段差を滑らかにすることができるので、前記騒音や振動の発生を抑制することができる。
また、わずかであれば段差が発生したとしても、この段差を滑らかにすることができることから、加工や組み付け時における寸法公差を大きくすることができる。
【００２８】
図５は、本発明の軸受構造のさらに他の実施の形態における外輪合わせ面付近の説明図である。この実施の形態では、二つ割り外輪３３ａ、３３ｂの円周方向端部における合わせ面３６及びその近傍の内周面に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオルエチレン）などの合成樹脂からなる軟らかい潤滑性被膜が形成されている。この場合、潤滑性被膜が軟らかい合成樹脂からなっているので、ころ４が段差を通過する際に当該潤滑性被膜の角が取れ、この取れた被膜部分２０が段差を埋める。これにより、段差が解消されるとともに、潤滑性被膜であることから、ころ４は段差部分を滑らかに通過することができる。
【００２９】
なお、前述した実施の形態では、転動体としてころを用いているが、玉を用いた軸受であってもよい。また、軸受に内嵌されるシャフトとして、クランクシャフトを例示したが、カムシャフトなど他のシャフトにも、本発明の軸受構造を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る軸受構造が適用されるコンロッド大端部の断面説明図である。
【図２】図１に示される軸受構造の拡大説明図である。
【図３】ころが外輪合わせ面付近を通過する際の説明図である。
【図４】本発明の軸受構造の他の実施の形態における二つ割り外輪の説明図である。
【図５】本発明の軸受構造のさらに他の実施の形態における外輪合わせ面付近の説明図である。
【図６】従来の分割型軸受における二つ割り外輪の説明図である。
【図７】従来の分割型軸受における二つ割り外輪の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      軸受構造
２      転がり軸受
３ａ    外輪
３ｂ    外輪
４      ころ（転動体）
５ａ    保持器
５ｂ    保持器
６      合わせ面
７      段差
１０      コンロッド
１１      大端部
１２      クランクシャフト
１３      本体部
１４      キャップ部
１５      ボルト
１６      支持孔
【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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