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1. (WO2007013317) NEEDLE ROLLER BEARING
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明 細書

針状ころ軸受

技術分野

[0001] この発明は、自動車エンジン用クランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、お よびロッカーシャフト等を支持する針状ころ軸受に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、図 6に示すような自動車のクランクシャフト 1等を支持する軸受としては、一般 的に分割型の滑り軸受が使用されている。滑り軸受は負荷容量が高いので、高負荷 環境下で使用される軸受として好適である。

[0003] しかし、近年では、環境への配慮力省燃費の自動車が求められるようになつたこと に伴い、滑り軸受に代えて針状ころ軸受が用いられることがある。針状ころ軸受は、 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、少ない 給油量で機能を満足させることが可能となる。

[0004] ただし、クランクシャフト 1のクランクピン 2を支持する針状ころ軸受は、軸方向に圧 入して組み込むことができない。そこで、このような場所に使用される針状ころ軸受が 、例えば、米国特許第 1921488号公報に記載されている。米国特許第 1921488号 公報に記載されている針状ころ軸受は、図 7に示すような、軸受の軸線方向に延びる 分割線によって分割した外輪部材 4a, 4bを有することにより、クランクピン 2に組み込 むことが可能となる。

[0005] 図 7に示したような外輪部材 4a, 4bの突合部分では、円周方向にある程度の隙間 を生じる。この隙間は、製造時に生じる誤差だけでなぐ嵌め合いや温度膨張等を考 慮するとある程度必要である。

[0006] しかし、針状ころが突合部分を通過する際、針状ころと外輪部材との接触長さは短 くなるので、隙間が必要以上に大きいと、針状ころの転動面の一部分に負荷が集中 し、偏摩耗を生じる等のトラブルが発生する恐れがある。

発明の開示

[0007] そこで、この発明は、複数の外輪部材の突合部の円周方向隙間を適正化した針状

ころ軸受を提供することを目的とする。

[0008] この発明に係る針状ころ軸受は、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 数の針状ころとを備える。そして、隣接する外輪部材の突合部における外輪部材と針 状ころとの非接触長さ Lと、針状ころの有効長さ wとは、 L/w< 0. 5の関係を有する

[0009] 上記構成のように、突合部上でも針状ころの有効長さの 50%以上が外輪部材と接 触していれば、荷重が転動面の一部分に集中することによる偏摩耗等のトラブルを 回避することができる。なお、本明細書中「針状ころの有効長さ」とは、ころ長さから両 端の面取り部を除いた部分の長さを指すものとする。

[0010] 好ましくは、外輪部材は、その一方端に先端が円弧である V字型凸部と、その他方 端に V字型凸部に対応する V字型凹部とを有する。そして、 V字型凸部の中心角を Θ、 V字型凸部先端の円弧の曲率半径を R、および突合部の円周方向隙間を aとし たときの針状ころの有効長さ wは、以下の関係を満たす。

[0011] [数 1]



[0012] 外輪部材の端部に設けられた V字型凸部と V字型凹部とを突合させて外輪を形成 する針状ころ軸受の場合、針状ころの有効長さ wは、上記式によって算出することが 可能である。そして、針状ころの有効長さ wが上記式を満たしていれば、針状ころ転 動面の偏摩耗等のトラブルを回避することができる。

[0013] 複数の外輪部材の突合部における円周方向隙間を適正化することにより、耐久性 に優れ、針状ころの円滑な回転を維持可能な針状ころ軸受を得ることができる。 図面の簡単な説明

[0014] [図 1]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の外輪部材の突合部を示す図であ る。

[図 2A]図 1に示した外輪部材の突合部の詳細図である。

[図 2B]図 2Aに示した外輪部材の部分拡大図である。

[図 3A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受を示す正面図である。

[図 3B]図 3Aの線 A— ΑΊこ沿って見た断面図である。

[図 4A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の外輪部材を示す縦断面図であ る。

[図 4B]図 4Aの外輪部材を矢印 B方向から見た図である。

[図 4C]図 4Aの外輪部材を矢印 C方向から見た図である。

[図 5A]この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受の保持器を示す正面図である。

[図 5B]図 5Aの線 D— D'に沿って見た断面図である。

[図 6]自動車のクランクシャフトを示す図である。

[図 7]従来の針状ころ軸受に使用する外輪であって、径方向に分割可能な外輪を示 す概略図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 図 1〜図 5Bを参照して、この発明の一実施形態に係る針状ころ軸受 11を説明する

[0016] 針状ころ軸受 11は、図 3Aおよび図 3Bに示すように、軸受の軸線方向に延びる分 割線によって分割された 2つの外輪部材 12を有する外輪 13と、外輪 13の軌道面上 に転動自在に配置される複数の針状ころ 14と、針状ころ 14を保持する保持器 15とを 備える。

[0017] 外輪部材 12は、図 4Aに示すように、その円周方向中央力ずれた位置にハウジン グと係合して位置決めを行う位置決め係合部としての突起 12aと、外輪部材 12の幅 方向端部から径方向内側に突出し、保持器 15の軸方向への移動を規制する係合爪 12bとを有する。

[0018] また、図 4Bおよび図 4Cに示すように、外輪部材 12の円周方向の一方側端部は V 字型凸部で、他方側端部は V字型凸部に対応する V字型凹部であり、 2つの外輪部 材 12の凹凸を組み合わせることによって、円筒状の外輪 13を形成する。ここで、外 輪 13の分割線は、外輪 13を径方向に分割できればよぐ厳密に軸方向と一致して いなくてもよいものとする。

[0019] 保持器 15は榭脂材料で形成され、図 5Aに示すように、円周上の複数個所に針状 ころ 14を収容するポケットを有する。また、図 5Bに示すように、保持器 15は円周上の 一箇所で軸線方向に分割されており、保持器 15を弾性変形させて軸へ組み込んだ 後、端部分の凸部 15aと凹部 15bとを係合させる。

[0020] 上記構成の針状ころ軸受 11は、外輪 13および保持器 15の一部が分割されている ので、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフト、およびロッカーシャフ ト等の軸方向に圧入できない箇所を支持する軸受として使用することができる。

[0021] また、外輪部材 12に突起 12aを設けることによって、外輪 13の円周方向への回転 を防止し、かつ、係合爪 12bを設けることによって、保持器 15の軸方向への移動を規 ff¾することができる。

[0022] 上記構成の針状ころ軸受 11は、図 1に示すように、 2つの外輪部材 12の突合部に 円周方向の隙間が設けられている。このとき、突合部上を通過する針状ころ 14およ び外輪部材 12の非接触長さ Lと、針状ころ 14の有効長さ wとは、 LZwく 0. 5の関 係を有する。これにより、針状ころ 14の転動面の一部分に荷重が集中することを防止 できるので、転動面の偏摩耗等のトラブルを回避することが可能となる。

[0023] 次に、図 2Aおよび図 2Bを参照して、最小限必要な針状ころの有効長さの算出方 法について説明する。

[0024] 図 2Aおよび図 2Bに示す針状ころ軸受 11の外輪部材 12は、その一方端に先端が 円弧である V字型凸部と、その他方端に V字型凸部に対応する V字型凹部とを有し、 この V字型の凹凸を組み合わせることにより外輪 13を形成する。

[0025] ここで、外輪部材 12の円周方向隙間を a、 V字型の中心角を Θとすると、外輪部材 12と針状ころ 14の非接触長さ Lは、以下の式で表される。

[0026] [数 2]

Q

L = 2( + )tan—

[0027] なお、 δは、 V字型凸部の先端を円弧形状としたことによって生じた円周方向隙間 であり、図 2Βに示すように、 V字型突部先端の円弧の曲率半径を Rとすると、 δは、 以下の式で表される c

[0028] [数 3]


[0029] ここで、上記の通り、偏摩耗等のトラブルを防止するためには、 LZw< 0. 5を満た す必要があるので、数式 2および数式 3を代入すると、針状ころ 14の有効長さ wを算 出することができる。

[0030] [数 4]


[0031] したがって、有効長さ wが数式 4を満たすような針状ころ 14を使用することにより、耐 久性に優れ、針状ころ 14の円滑な回転を維持可能な針状ころ軸受 11を得ることがで きる。

[0032] なお、外輪部材 12と針状ころ 14との非接触長さ Lを小さくするためには、外輪部材 12の円周方向隙間 aを小さくすること、 V字型凸部の中心角 Θを小さくすること、 V字 型凸部先端の円弧の曲率半径 Rを小さくすることが考えられる。

[0033] 次に、この発明の効果を確認するために、外輪部材と針状ころとの非接触長さ Lを 変えて、ラジアル荷重を負荷した状態で回転させたときの軸受寿命を測定する試験 を行った。試験条件を以下に示す。また、試験結果は、表 1の通りである。

[0034] 非接触長さ L : 3mm、 5mm、 6mm

ラジアル荷重: 5000 (N)

回転数 : 3000 (rpm)

[0035] [表 1]

表 1 . 非接触長さ Lと軸受寿命との関係


[0036] 表 1は、非接触長さを Ommにしたときの軸受を基準とした試験結果の寿命比 (L 50 ) を示す表である。これによると、非接触長さ Lが針状ころの有効長さ wの 50%以下の 場合には、軸受寿命の低下は見られな力つた。これにより、この発明の効果が確認さ れた。

[0037] 上記の実施形態において、外輪 13は、径方向に二分割された外輪部材 12で構成 される例を示したが、これに限ることなぐ任意の数〖こ分割することとしてもよい。

[0038] また、上記の実施形態において、外輪部材 12の突合部分は、 1つの V字型凸部と 1つの V字型凹部とを組み合わせた形状とした例を示したが、これに限ることなぐ例 えば、複数の凸部と複数の凹部とを組み合わせた形状としてもよい。

[0039] 上記の実施形態においては、各外輪部材 12に一箇所ずつ突起 12aを配置する例 を示した力これに限ることなぐ外輪 13の全周で一箇所にのみ配置してもよいし、各 外輪部材 12の複数個所に配置することとしてもよい。

[0040] さら〖こは、保持器 15は、榭脂に限らず金属材料をプレス加工等によって形成するこ ととしてもよ、し、保持器 15を必要としな、総ころ軸受であってもよ!/、。

[0041] 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明した力この発明は、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カ卩えることが可 能である。

産業上の利用可能性

[0042] この発明は、自動車のクランクシャフト、カムシャフト、バランスシャフトおよびロッカ 一シャフト等を支持する針状ころ軸受に有利に利用される。