滾針軸承和滾針軸承裝置的製作方法
2023-05-18 13:19:31 1
專利名稱：滾針軸承和滾針軸承裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及滾針軸承以及使用它的汽車發動機的支撐曲軸、凸輪軸等的滾針軸承裝置，特別涉及潤滑性能的改善。
背景技術：
一直以來，作為汽車發動機的支持曲軸的軸承一般使用滑動軸承。該情況下的供油結構為發動機內的潤滑油從主通道被分配到曲軸的滑動軸承的外徑一側，經由該滑動軸承被導向曲軸內的油孔，並向連杆大端軸承供給(參照專利文獻1)。此外，支撐凸輪軸的軸承的情況的供油結構為從某一個位置的滑動軸承的外徑側供給潤滑油，使得凸輪軸的中空部分為潤滑油通道，潤滑油經由該潤滑油通道被供給到其他的滑動軸承部分(參照專利文獻2)。支撐平衡軸的軸承的情況的供油結構構成為從設置於殼體的供油通道經由一個平衡軸的上遊一側的滑動軸承之後，到達下遊一側的另一個平衡軸的滑動軸承(參照專利文獻3)。如上所述，在組裝用於支撐曲軸等的滑動軸承時，為了避免與曲軸的配重幹涉，能夠從外徑側裝入，而使用由包含軸承中心線的面分成兩部分的分割型滑動軸承。另一方，作為用於曲軸的支撐的軸承，使用平分型的滾針軸承(參照專利文獻4)。滾針軸承由滾針、其保持器以及外圈構成。該軸承為滾針和外圈線接觸的結構，因此，軸承投影面積較小且具有高負載容量以及高剛性。著眼於滾針軸承的這種特性，作為上述的曲軸等的支撐用軸承，考慮使用分割型的滾針軸承替代現有的滑動軸承。現有技術文獻專利文件1 日本特開平7-27126號公報專利文件2 日本特開2000-213323號公報專利文件3 日本特開2006-2852號公報專利文獻4 美國專利第1921488號說明書以及附圖
發明內容
基於圖8，以在曲軸的滾針軸承裝置20中使用分割型滾針軸承5的情況為例進行說明。在圖8中，1為曲軸，2為軸頸，3為配重，4為曲柄臂。作為支持滑動軸承2的軸頸軸承使用分割型滾針軸承5。該滾針軸承5包括外圈6、滾針7以及引導滾針7的保持器8。 並從外徑一側被裝入上述配重3和曲柄臂4之間，嵌合支撐在殼體的軸支撐部9上。在各曲柄臂4的反對面設置有曲柄銷15。上述軸承裝置20的供油結構構成為發動機內的潤滑油從主通道經由殼體的軸支撐部9被分配到設置於滾針軸承5的外圈6的油孔13。並且，滾針軸承5內的潤滑油經由從軸頸2的供油通道11的中間點分支的分支通道10到達下遊一側的連杆大端側的連杆軸承12。另外，符號14為構成曲柄臂4的根部的臂軸套部。
在上述的供油結構中，潤滑油潤滑上遊一側的滾針軸承5，然後，潤滑下遊一側的連杆軸承12。但是，當觀察上述滾針軸承5的部分時，被供給到其內部的潤滑油，如箭頭a所示， 從保持器8與外圈6之間的間隙、保持器8與軸頸2之間的間隙向外部洩漏。因此，到達下遊一側的連杆軸承12的油量減少，存在潤滑不足的問題。雖然省略圖示，但即使在凸輪軸、平衡軸中，作為其軸頸軸承也能夠使用分割型滾針軸承5。該情況也與上述情況同樣地在上遊一側的軸承產生潤滑油的洩漏，因此，存在下遊一側的軸承的潤滑油不足的問題。下面表示與成為上述的使用分割型滾針軸承5的軸承裝置中的潤滑油的洩漏的原因的間隙有關的數值的一個例子(參照圖9)。
軸頸2的外徑d2 44mm 保持器8的內徑d3 46mm 保持器8的外徑d5 50mm
外圈6的內徑d4 51mm此外，如上述的曲軸1的曲柄臂4那樣，從軸頸2的兩端向徑方沿延伸的部分，在凸輪軸中為凸輪，在平衡軸中為配重。如這些曲柄臂4、凸輪、配重那樣，將從軸頸2的兩端經由軸套部沿徑向延伸的部分在本發明中稱為臂，將其軸套部稱為臂軸套部14。以上對使用分割型滾針軸承的情況進行了說明，但由於上遊一側的潤滑油的洩漏引起下遊一側的軸承潤滑不足的問題，通常在使用分割型滾針軸承的情況中也發生。因此，本發明的課題在於在潤滑油通道的上遊一側中作為軸頸軸承等使用的滾針軸承以及使用滾針軸承的滾針軸承裝置中，抑制潤滑油的洩漏，由此改善在下遊一側使用的軸承的潤滑。用於解決課題的方法為了解決上述課題，本發明涉及的滾針軸承包括外圈、滾針和引導滾針的保持器，在上述保持器的兩側緣與上述外圈之間設置有抑制潤滑油洩漏的外圈側狹窄部，並在上述保持器的兩側緣設置軸頸側狹窄部形成部，上述軸頸側狹窄部形成部在上述保持器的兩側緣和成為組裝對象的軸頸之間形成抑制潤滑油的洩漏的軸頸側狹窄部。當使用上述的滾針軸承作為軸頸軸承等時，在成為潤滑油的洩漏間隙的保持器的兩側緣與外圈之間，通過軸承自身形成的外圈側狹窄部來抑制潤滑油的洩漏。此外，在另外一個洩漏間隙即保持器與軸頸之間，在保持器的兩側緣設置的軸頸側狹窄部形成部與軸頸外徑面之間形成有軸頸側狹窄部，該狹窄部分抑制潤滑油的洩漏。具體而言，上述外圈側狹窄部為通過從上述保持器的兩側緣外徑面突出至與上述外圈的端面相對的高度的凸緣部和該外圈的兩端面形成的結構，或形成於上述外圈的內徑面和在徑向上相對的上述保持器的兩側緣外徑面之間的結構等。此外，上述軸頸側狹窄部形成部被構成為，由從上述保持件的兩側緣內徑面向上述軸頸的方向突出的突條形成，或由上述軸頸外徑面和在徑向上相對的上述保持器的兩側緣內徑面形成等。
另外，也能夠構成為下上述外圈的油孔設置於位於該外圈的滾動面的軸向外側且位於上述外圈側狹窄部的軸向內側的位置，上述軸頸的供油通道的油孔設置於位於該軸頸的滾動面的軸向外側且位於上述軸頸側狹窄部形成部的軸向的內側的位置。發明效果如上所述，本發明涉及的滾針軸承以及滾針軸承裝置，通過在保持器的兩側緣與外圈之間設置外圈側狹窄部，或在保持器的兩側緣設置軸頸側狹窄部形成部，在作為軸頸軸承等使用的情況下，能夠通過保持器與外圈之間的外圈側狹窄部以及保持器與軸頸之間的軸頸側狹窄部來抑制內部的潤滑油的洩漏。此外，通過將上述的各狹窄部的大小分別設定為大於0不足0. 2mm,由此，不會造成軸承的旋轉扭矩的增大，還能夠有效地抑制潤滑油的洩漏。進而，外圈的油孔設置於位於該外圈的滾動面的軸向外側且位於上述外圈側狹窄部的軸向內側的位置，且上述軸頸的供油通道的油孔設置於位於該軸頸的滾動面的軸向外側且位於上述軸頸側狹窄部形成部的軸向的內側位置，通過這種結構，抑制負載區域的油孔附近的面壓力的上升。並且，油孔不會被滾針堵塞，能夠對下遊一側軸承供給充足的潤滑油。此外，由配置於供油通道的上遊一側和下遊一側的軸承支撐曲軸等的軸承裝置中，當作為配置於上遊一側的軸承使用上述滾針軸承時，不存在導致下遊一側的軸承的潤滑油不足的問題，能夠充分地潤滑屬於同一供油通道的軸承全體。
圖1是第一實施方式的分割型滾針軸承的使用狀態的截面圖。圖2是圖1的X-X線的放大截面圖。圖3是第二實施方式的分割型滾針軸承的使用狀態的截面圖。圖4是第三實施方式的分割型滾針軸承的使用狀態的截面圖。圖5是第四實施方式的分割型滾針軸承的使用狀態的截面圖。圖6是第五實施方式的分割型滾針軸承的使用狀態的截面圖。圖7是表示第六實施方式的軸承裝置的一部分的截面圖。圖8是表示現有例的軸承裝置的一部分的截面圖。圖9是圖8的一部分的放大截面圖。
具體實施例方式以下，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。[第一實施方式]圖1和圖2所示的第一實施方式的分割型的滾針軸承21包括外圈22、滾針23和引導滾針23的保持器M。外圈22為金屬制，保持器M為合成樹脂制，任何一個均通過將由徑向的分割面30分成兩部分的半環狀的組件對接而形成為環狀。外圈22可以為切削金屬的實心型或加工鋼板而成的殼型，但在外圈22的兩端部不設置朝向內部的凸緣部，形成為簡單的圓筒形。在該外圈22的寬度方向的中間部分設置有貫通徑向的油孔36。
保持器M為圓筒形，沿著全周隔開固定間隔設置有長方形的凹部沈。滾針23可自轉地嵌合在各凹部26中。如圖2所示，保持器M的兩側緣25、25的端部外徑面，沿著全周設置有向外徑方向突出為L形且與軸向相對的一對凸緣部27、27。各個凸緣部27的相對內表面各自突出至外圈22的與兩端面接近的位置。凸緣部27的突出高度，在該軸承21組裝入軸頸2的狀態下，形成為在外圈22的厚度的範圍內且超過其一半的程度。在上述的凸緣部27和外圈22的相對端面間，形成有與現有的滾針軸承的情況相比明顯更小的間隙即外圈側狹窄部31、31。當將凸緣部27的內表面相互之間的間隔設為W1，將外圈22的寬度設為W2時，上述外圈側狹窄部31的大小W1-W2被設定為0 < W1-W2 < 0. 2mm。外圈側狹窄部31產生於外圈22的兩端部的2個位置，但上述的大小W1-W2為雙方的大小的和，在該大小的範圍內被分配至雙方。通過如上述的方式設定外圈側狹窄部31的大小，能夠抑制滾針軸承21的旋轉扭矩的增加，並能夠將從外圈22和保持器M之間的間隙向軸承外部洩漏的潤滑油的量抑制為較少。此外，在上述保持器M的兩側緣25、25的內徑面中，沿全周形成有與凹部沈相接且向與軸頸2接近的方向突出的突條觀、28。該突條觀為在「專利申請的範圍」中稱為「軸頸側狹窄部形成部」的部分。在將上述的分割型滾針軸承21組裝到軸頸2的外徑面的軸頸軸承裝置中，通過上述的突條觀的內徑面和軸頸2的外徑面，形成與現有的滾針軸承的情況相比明顯更小的間隙即軸頸側狹窄部32。當設突條觀的內徑為D1，設軸頸2的外徑為D2時，形成於軸頸側狹窄部32的大小D1-D2被設定為0 < D1-D2 < 0. 2mm。通過如上述的方式設定軸頸側狹窄部32的大小， 能夠抑制滾針軸承21的旋轉扭矩的增加，並能夠將從軸頸2和保持器M之間的間隙向軸承外部洩漏的潤滑油的量抑制為較少。另外，外圈22的油孔36以及軸頸2的供油通道11的油孔41各自被設置於滾針 23的外圈22 —側的滾動面38以及軸頸2 —側的滾動面39。該情況的滾針軸承裝置20的供油結構與先前關於圖8所述的結構同樣地被構成為，發動機內的潤滑油從主通道經由殼體的軸支撐部9被分配到在滾針軸承21的外圈22 設置的油孔36。還有，滾針軸承21內的潤滑油從軸頸2的供油通道11的中間點，經由分支的分支通道10到達下遊一側的連杆大端側的連杆軸承。[第二實施方式]圖3所示的第二實施方式的分割型滾針軸承21，在保持器M的兩側緣25、25的端部外徑面，全周地設置有沿外徑向突出為L形且與軸向相對的一對凸緣部27、27，在外圈22 的兩端部之間形成有外圈側狹窄部31、31，以及在其外圈22的寬度方向中間部分設置有油孔36，在這些方面與上述的情況相同，但形成軸頸側狹窄部32、32的結構不同。S卩，在該情況下，不設置上述的突條觀，而通過使得保持器M的兩側緣25的內徑比通常的滾針軸承更小，來設置與軸頸2接近的小徑內徑面34 (內徑D3)。該小徑內徑面 34在「專利申請的範圍」稱為「軸徑側狹窄部形成部」。通過該小徑內徑面34和軸頸2形成軸頸側狹窄部32、32。當使軸頸2的外徑為與上述的情況相同的D2時，軸頸側狹窄部32的大小D3-D2被設定為0 < D3-D2 < 0. 2mm。[第三實施方式]圖4所示的第三實施方式的情況的軸頸側狹窄部32、32，與第二實施方式的情況 (參照圖3)相同，形成於小徑內徑面34(軸頸側狹窄部形成部)和軸頸2之間，其大小也同樣地被設定為0 < D3-D2 < 0. 2mm。該情況下的各外圈側狹窄部31、31與上述第一以及第二實施方式的情況不同，保持器M的兩側緣25的外徑形成為比通常的滾針軸承的情況更大，由與外圈22的內徑面接近的大徑外徑面37 (外徑和外圈22的內徑面形成。當設外圈22的內徑面的內徑為D4時，外圈側狹窄部31的大小D4-D5被設定為0 < D4-D5 < 0. 2mm。在該情況下也同樣抑制潤滑油的洩漏。這樣，當外圈側狹窄部31形成於外圈22的內徑面和保持器M的大徑外徑面37之間時，保持器M使用金屬制保持器，不使用樹脂制保持器。因為樹脂制保持器具有由於熱膨脹導致其外徑變得比鋼製的外圈22 的內徑更大的問題。[第四實施方式]圖5所示的第四實施方式是先前所示的第二實施方式(參照圖2)或第三實施方式(參照圖3)的變形例。即，在先前的第二以及第三實施方式中，外圈22的油孔36以及軸頸2的供油通道11的油孔41各自設置於滾針23的外圈22 —側的滾動面38以及軸頸 2 一側的滾動面39，因此，當滾針23位於負載區域時，油孔36、41附件的面壓力變高，具有成為軸承破損的起點的問題。此外，油孔36、41被滾針23暫時地閉塞，因此潤滑油的流動被阻礙，對下遊一側的連杆大端的軸承12(參照圖8)存在潤滑油不足的問題。因此，在該第四實施方式中，為了解除上述的問題，採用如下結構以第三實施方式的結構為基礎，將該外圈22的油孔36設置於位於該外圈22的滾動面38的軸向外側且位於上述外圈側狹窄部31的軸向內側的位置。並且，將軸頸2的供油通道11的油孔41設置於位於該軸頸2的滾動面39的軸向外側且位於上述軸頸側狹窄部形成部(小徑內徑面)34 的軸向內側的位置。如果採用上述的結構，則油孔36、41位於滾動面38、39的外側，因此，滾針23不會堵塞該油孔36、41，所以，即使滾針23位於負載區域時，也能消除油孔36、41附近的面壓力的上升以及潤滑油的閉塞。此外，當組裝到軸頸2時，該油孔36、41位於外圈側狹窄部31 以及軸頸側狹窄部32的內側，因此也能抑制潤滑油的洩漏。另外，在保持件對的兩側的側緣25各自形成有朝向內側突出且到達滾針23的端面的凸部42。在該凸部42和上述外圈22之間形成有規定的徑向的間隙44。上述外圈22 的油孔36向間隙44的部分開放，並且，軸頸2的供油通道11的油孔41在與上述油孔36 相對的位置向間隙43的部分開放。通過將油孔36、41在這些間隙44、43開放，潤滑油順利地流入到軸承，並從軸承流出。[第五實施方式]圖6所示的第五實施方式，為了解決與先前的第四實施方式的情況同樣的課題， 以第三實施方式(參照圖4)為基礎。即，構成如下，與第四實施方式的情況相同，將外圈22 的油孔36以及軸頸2的供油通道11的油孔41各自設置於位於滾針23的滾動面38以及軸頸2的滾動面39的軸向外側且任一個均位於上述外圈側狹窄部31和軸頸側狹窄部32的內側的位置。此外，同樣在保持件M的兩側的側緣25形成有朝向內側突出且到達滾針23的端面的凸部42。在該凸部42和上述外圈22之間形成有規定的徑向的間隙44。此外，在該凸部42和軸頸2之間也形成有規定的徑向的間隙43。這些間隙44、43位於滾針23的滾動面38的軸向外側且位於外圈側狹窄部31和軸頸側狹窄部32的內側。上述外圈22的油孔36向間隙44的部分開放。軸頸2的供油通道11的油孔41位於與上述油孔36相對的位置，並向間隙43的部分開放。通過使油孔36、 41向這些間隙44、43開放，由此潤滑油順利地流入到軸承，並從軸承流出。[第六實施方式]接著，基於圖7，對作為第六實施方式的曲軸1的滾針軸承裝置20進行說明。針對該情況的軸頸軸承使用先前說明的第一實施方式的分割型滾針軸承21 (參照圖1、圖2)的例子進行說明。在圖7中，與現有的情況(參照圖8)相同，1為曲軸，2為軸頸，3為配重，4為曲柄臂。在軸頸2安裝有分割型滾針軸承21。該滾針軸承21在配重3和曲柄臂4之間嵌合支撐在殼體的軸支撐部9上。該情況的供油結構與圖8所述結構相同，構成為發動機內的潤滑油從主通道經由殼體的軸支撐部9被分配到在滾針軸承21的外圈22設置的油孔36。還有，滾針軸承21 內的潤滑油經由從軸頸2的供油通道11的中間點分支的分支通道10到達下遊一側的連杆大端側的連杆軸承12。在上述的供油結構中，潤滑油潤滑上遊一側的滾針軸承21，然後，潤滑下遊一側的連杆軸承12。該情況下，在上遊一側的滾針軸承21中，由於存在外圈側狹窄部31以及軸頸側狹窄部32(參照圖幻，因此，與現有情況相比，潤滑油的洩漏被大幅度抑制。所以，不會導致下遊一側的連杆軸承12的潤滑油的不足，能夠充分地潤滑。另外，作為滾針軸承21能夠使用上述的第二至第五實施方式的組件，在任何的情況下均通過相同的作用，能夠在上遊一側抑制潤滑油的洩漏，並能夠充分地潤滑下遊一側的軸承。此外，即使在凸輪軸、平衡軸中，與上述的曲軸1的情況相同，作為安裝於供油通道的上遊一側的滾針軸承21，通過使用上述第一至第五實施方式的結構，能夠對下遊側的軸承進行充分的潤滑。作為該情況的滾針軸承21使用分割型的軸承。符號說明1 曲軸2 軸頸3 配重4曲柄臂5滾針軸承6 外圈7 滾針8保持器9軸支撐部
10分支通道
11供油通道
12連杆軸承
13油孔
14臂軸套部
15曲柄銷
20滾針軸承裝置
21滾針軸承
22外圈
M滾針
24保持器
25側緣
26凹部
27凸緣部
28突條
30分割面
31外圈側狹窄部
32軸頸側狹窄部
34小徑內徑面
36油孔
37大徑外徑面
38、39滾動面
41油孔
42凸部
43、44間隙
權利要求
1.一種滾針軸承，其包括外圈、滾針和引導滾針的保持器，該滾針軸承的特徵在於在所述保持器的兩側緣與所述外圈之間設置有抑制潤滑油洩漏的外圈側狹窄部，並在所述保持器的兩側緣設置有軸頸側狹窄部形成部，所述軸頸側狹窄部形成部在所述保持器的兩側緣與成為組裝對象的軸頸之間形成抑制潤滑油洩漏的軸頸側狹窄部。
2.如權利要求1所述的滾針軸承，其特徵在於所述外圈側狹窄部形成於從所述保持器的兩側緣外徑面突出至與所述外圈的端面相對的高度的凸緣部與該外圈的兩端面之間。
3.如權利要求2所述的滾針軸承，其特徵在於當設所述兩凸緣部相互的間隔為W1，設所述外圈的兩端面間的寬度為W2時，形成於所述兩個凸緣部和所述外圈端面之間的所述外圈側狹窄部的大小W1-W2形成為0 < W1-W2 < 0. 2mmο
4.如權利要求1至3中任一項所述的滾針軸承，其特徵在於所述保持器為合成樹脂製造。
5.如權利要求1所述的滾針軸承，其特徵在於所述外圈側狹窄部形成於所述外圈的內徑面與在徑向上相對的所述保持器的兩側緣外徑面之間。
6.如權利要求5所述的滾針軸承，其特徵在於當設所述外圈的內徑為D4，設所述保持器的兩側緣外徑面的外徑為D5時，所述外圈側狹窄部的大小D4-D5形成為0 < D4-D5 < 0. 2mm。
7.如權利要求1至6中任一項所述的滾針軸承，其特徵在於所述軸頸側狹窄部形成部由在所述保持器的兩側緣內徑面向所述軸頸的方向突出的突條形成。
8.如權利要求7所述的滾針軸承，其特徵在於當設所述保持器的突條的內徑為D1，設所述軸頸的外徑為D2時，形成於所述突條內徑面和軸頸外徑面之間的軸頸側狹窄部的大小D1-D2形成為0 < D1-D2 < 0. 2mm。
9.如權利要求1至6中任一項所述的滾針軸承，其特徵在於所述軸頸側狹窄部形成部由所述軸頸外徑面與在徑向上相對的所述保持器的兩側緣內徑面形成。
10.如權利要求9所述的滾針軸承，其特徵在於當設所述保持器兩側緣的內徑面的內徑為D3，設成為組裝對象的軸頸的外徑為D2時， 所述軸頸側狹窄部的大小D3-D2形成為0 < D3-D2 < 0. 2_。
11.如權利要求1至10中任一項所述的滾針軸承，其特徵在於所述外圈和保持器為由通過該軸承的中心的分割面分成兩部分的分割型。
12.一種滾針軸承裝置，其包括具有在兩端形成有臂的軸頸的軸和安裝於所述軸頸的滾針軸承的組合，其特徵在於作為所述滾針軸承使用權利要求1至11中任一項所述的滾針軸承，在所述滾針軸承的保持器和兩側緣與外圈之間設置有抑制潤滑油洩漏的外圈側狹窄部，在所述保持器和兩側緣與所述軸頸之間形成有抑制潤滑油洩漏的軸頸側狹窄部。
13.如權利要求12所述的滾針軸承裝置，其特徵在於所述外圈的油孔被設置在位於該外圈的滾動面的軸向外側且位於所述外圈側狹窄部的軸向內側的位置，所述軸頸的供油通道的油孔被設置在位於該軸頸的滾動面的軸向外側且位於所述軸頸側狹窄部形成部的軸向的內側的位置。
14.如權利要求13所述的滾針軸承裝置，其特徵在於在所述保持器的側緣形成有與所述外圈側狹窄部和軸頸側狹窄部形成部相比更向內側突出且與所述滾針軸承的端面相接的凸部，在該凸部與所述外圈之間和該凸部與所述軸頸之間分別形成有徑向的間隙，所述外圈的油孔向所述凸部與外圈之間的間隙開放，軸頸側的油孔向所述凸部與軸頸之間的間隙開放。
15.如權利要求12至14中任一項所述的滾針軸承裝置，其特徵在於在存在配置於供油通道的中途多個位置的軸承裝置的情況下，所述滾針軸承裝置相對配置於上遊一側。
16.如權利要求12至15中任一項所述的滾針軸承裝置，其特徵在於所述軸為發動機的曲軸、凸輪軸或平衡軸中的任何一個。
全文摘要
本發明提供一種在潤滑油通道的上遊一側使用的滾針軸承，其以抑制潤滑油的洩漏，由此改善在下遊一側使用的軸承的潤滑成為課題。在具有外圈(22)和滾針(23)以及引導滾針(23)的保持器(24)的滾針軸承(21)中，設置有以與上述外輪(22)的端面接近的方式向所述保持器(24)的兩側緣(25)的外徑面突出的凸緣部(27)；和以與軸頸接近的方式向所述保持器(24)的兩側緣(25)的內徑面突出的突條(28)，由凸緣部(27)形成外輪側狹窄部(31)，由突條(28)形成軸頸側狹窄部(32)，在各狹窄部(31)、(32)抑制潤滑油的洩漏。
文檔編號F16C33/66GK102414460SQ20108001761
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月8日 優先權日2009年4月22日
發明者寺田貴則, 片山昭彥, 西川誠 申請人:Ntn株式會社