クランク軸等用軸受
【課題】エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができるクランク軸等用軸受を提供すること。
【解決手段】支持する軸の外周面に面する軸受側面４を有する半円状の二つの分割要素（アッパベアリング２・ロワベアリング３）を備えるクランク軸等用軸受１であって、前記各分割要素を、多数のボール６と、これらのボール６を、軸受側面４から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、軸受側面４に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７と、を備える構成とした。
【解決手段】支持する軸の外周面に面する軸受側面４を有する半円状の二つの分割要素（アッパベアリング２・ロワベアリング３）を備えるクランク軸等用軸受１であって、前記各分割要素を、多数のボール６と、これらのボール６を、軸受側面４から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、軸受側面４に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７と、を備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおけるクランク軸の支持に用いて好適な軸受の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンにおけるクランク軸の支持に際しては、軸受としてメタルベアリング（軸受メタル等とも称される。）が用いられている。かかるメタルベアリングとしては、クランク軸の構造上、組付けが考慮され、それぞれ半円状のアッパベアリング及びロワベアリングの組合わせからなる上下二分割構成のものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなメタルベアリングは、クランク軸側に対して面接触となるため、点接触や線接触となる一般的なボールベアリングやニードルベアリング等の転がり軸受と比較して摩擦抵抗（摩擦力）が大きい。
しかし、ボールベアリング等の転がり軸受は、一般にリング状の構成となるため、クランク軸の構造上使用することができない。つまり、例えば多気筒エンジンのクランク軸が気筒間で支持される構成においては、その軸方向中途部分に位置する支持部（軸受部）に対し、リング状の軸受をクランク軸の両端側から装入することができない。
【０００４】
そこで、クランク軸の中途部分等のようなリング状の軸受が軸端側から装入することができない部分の支持に際し、摩擦抵抗の比較的小さい転がり軸受を用いるための技術として、例えば、特許文献２に示されているような分割形の転がり軸受がある。
特許文献２には、分割形の転がり軸受として、半円状の二つの部分に分割形成された外輪と、この外輪の内周面とクランク軸のジャーナル部との間に介装される多数のニードルとを有するニードル軸受が示されている。つまり、本文献に開示されているニードル軸受は、分割形成された外輪の内周面を外側の軌道面とし、クランク軸のジャーナル部の外周面を内側の軌道面とし、これら軌道面の間に多数のニードルを介装している。そして、この介装される多数のニードルは、径方向に分割形成された二つの保持器によって保持される。
【０００５】
しかし、特許文献２に示されている分割形のニードル軸受は、その構成上、クランク軸の軸受部に対する組付け性が良くない。
すなわち、特許文献２に示されている構成のニードル軸受は、その組付けに際し、クランク軸のジャーナル部に対して前述した保持器によって保持された多数のニードルが、分割形成された外輪の各半部によって挟持される。つまり、このニードル軸受の組付けに際しては、分割された状態の外輪に対して、多数のニードルをクランク軸のジャーナル部に保持しておく必要があり、良好な組付け性を得ることができない。
【０００６】
他方、エンジンにおいてクランク軸の軸受部における摩擦力の軽減を図ることは、燃費の向上やＣＯ２排出の削減につながる。
【特許文献１】特開２００５−６９２８４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができるクランク軸等用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、前記各分割要素は、多数のボールと、これらのボールを、前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、前記各分割要素は、前記軸受側面に設けられボールを前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態とする溝部と、該溝部とともに環状の経路を形成しボールを前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とする孔部と、を有するボール保持部を備え、該ボール保持部により、多数のボールを循環可能に保持するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記各分割要素は、前記ボール保持部を複数備え、これらのボール保持部が、前記支持する軸の軸方向に対称となるように設けられるものである。
【００１２】
請求項４においては、前記複数のボール保持部のうち少なくとも対称配置される一対は、前記接触状態となるボールが、前記軸方向端部に配されるように設けられるものである。
【００１３】
請求項５においては、前記軸受側面に開口するとともに前記ボール保持部に連通する潤滑油供給溝を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る軸受は、エンジンにおけるクランク軸の支持に際して使用されるいわゆるクランクベアリングとして好適に用いられるものであり、半円状の二つの分割要素を備える。
すなわち、一般に、例えば自動車用の多気筒エンジンにおいては、クランク軸支持構造として、クランクキャップ（ベアリングキャップ等とも称される）によってシリンダブロックとの間に軸受部が構成され、この軸受部にてクランクベアリングを介してクランク軸が支持される。具体的には、シリンダブロックにおいて気筒間に設けられる隔壁（バルクヘッド等と称される）に対してクランクキャップがボルト等により固定されることで、隔壁及びクランクキャップそれぞれに形成される半円状の軸受面同士によって軸受部としての軸孔が形成される。この軸孔に、軸受面に沿う形状つまり半円状の二つの分割要素からなるクランクベアリングを介して、クランク軸のジャーナル部（クランクジャーナル）が支持される。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る軸受１は、支持する軸の外周面（以下「軸側外周面」という。）に面する軸受側面４を有する半円状の二つの分割要素として、アッパベアリング２と、ロワベアリング３とを備える。
すなわち、本実施形態に係る軸受１が用いられてクランク軸のジャーナル部が支持される場合は、ジャーナル部の上側、つまりシリンダブロック側に形成される半円状の軸受面とジャーナル部との間にアッパベアリング２が介装され、ジャーナル部の下側、つまりクランクキャップ側に形成される半円状の軸受面とジャーナル部との間にロワベアリング３が介装される。
なお、アッパベアリング２とロワベアリング３とは互いに略同じ構成を備えるため、以下においては、共通する内容の説明に際しては、アッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれを「分割要素」と称することとする。
【００１７】
図１に示すように、分割要素は、鉄等の金属素材等により構成される厚板（例えば厚さ５〜６ｍｍ程度）がＵ字状に湾曲されることにより形成される、半円状（半円筒状）の形状を有する板状部材を本体５とする。
したがって、本体５においては、半円状についてその円の径方向内側の面が、軸側外周面に面する軸受側面４となり、同じく径方向外側の面（背面）となる外周面５ａが、アッパベアリング２についてはシリンダブロック、ロワベアリング３についてはクランクキャップ等にそれぞれ形成される半円状の軸受面に接する面となる。
そして、本体５の湾曲方向両端部側の面が合わせ面５ｂとなり、アッパベアリング２とロワベアリング３とは、互いの合わせ面５ｂ同士をそれぞれ衝合させた状態で、対向する軸受側面４同士により、支持する軸の支持部分を貫通させる円筒状の軸孔を形成する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、各分割要素は、多数のボール６と、これらのボール６を、軸受側面４から一部突出させて軸側外周面に接する接触状態（以下単に「接触状態」という。）と、軸受側面４に対して埋没させて軸側外周面に接しない非接触状態（以下単に「非接触状態」という。）とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７とを備える。
【００１９】
ボール６は、鉄等の金属素材等により構成される球体であり、その大きさ（径）は、本体５の大きさや厚さ（板厚）等により適宜設定される。
ボール保持部７は、軸受側面４に設けられボール６を接触状態（図中６ｘ参照）とする溝部８と、この溝部８とともに環状の経路を形成しボール６を非接触状態（図中６ｙ参照）とする孔部９とを有する。
そして、本実施形態に係る軸受１は、ボール保持部７により、多数のボール６を循環可能に保持する。
【００２０】
本実施形態に係る分割要素は、一対のボール保持部７を備え、各ボール保持部７を構成する溝部８及び孔部９は、互いの接続部分を除くその大部分が、いずれも本体５の湾曲形状に沿うように円弧状に（円周方向に）形成される。
【００２１】
溝部８は、その断面形状（溝断面形状）が、ボール６の外形である円形状と略同じ大きさの円形状の一部形状となるように、軸受側面４に開口するように形成される。溝部８は、ボール６をその一部が軸受側面４から突出した状態（図中６ｘ参照）で保持するように形成される。つまり、図２に示すように、溝部８は、その軸受側面４に対する開口について所定の幅Ｄ１を有し、その開口の幅Ｄ１が、ボール６の直径Ｄ２よりも小さくなるように形成される。これにより、溝部８により保持されるボール６は、軸受側面４から所定の量突出した状態となる。言い換えると、溝部８により保持されるボール６は、その所定の量の部分を突出させた状態で、軸受側面４の形状に沿うように配される。
【００２２】
孔部９は、その断面形状（孔断面形状）が、ボール６の外形である円形状と略同じ大きさの円形状となるように、外周面５ａ側付近において本体５内を貫通するトンネル状に形成される。孔部９は、ボール６を軸受側面４に対して埋没した状態（軸受側面４から突出しない状態）（図中６ｙ参照）で保持するように形成される。
【００２３】
これら溝部８と孔部９とが環状に接続され、ボール６を接触状態と非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７が構成される。
すなわち、本体５内を貫通するトンネル状に形成される孔部９は、その両端側が軸受側面４に開口するとともに、その両端開口部が溝部８と連続する。これにより、溝部８と孔部９とが環状に接続されたボール保持部７が形成される。そして、ボール保持部７においては、溝部８に保持されるボール６が接触状態のボール６ｘとなり、孔部９に保持されるボール６が非接触状態のボール６ｙとなる。これら各状態となるボール６が、ボール保持部７全体において滑らかに移動可能となるように、溝部８と孔部９とが形成される。つまり、溝部８及び孔部９は、その断面形状や互いの接続部の形状等が、ボール保持部７におけるボール６の循環の妨げにならないように形成される。
【００２４】
このように、環状の経路として構成されるボール保持部７においては、ボール６が、隣り合うボール６同士が接する状態となるように保持される。
ボール保持部７に対しては、本体５の外周面５ａ側からボール６が装入される。すなわち、ボール保持部７を構成する孔部９には、少なくともボール６一個が通過可能な開口部となる装入口１０が、外周面５ａ側に開口するように設けられている（図２参照）。つまり、装入口１０は、孔部９と連通するとともに本体５の外周面５ａ側に開口し、この装入口１０からボール６が装入されることにより、ボール保持部７内に多数のボール６が互いに隣接する状態となるように詰め込まれる。
【００２５】
本体５の外周面５ａ側には、装入口１０を塞ぐための蓋部材１１が装着される。外周面５ａには、蓋部材１１を装着するための凹部５ｃが形成される（図２参照）。つまり、蓋部材１１は外周面５ａに沿う湾曲形状を有する板状部材により構成される一方、凹部５ｃはその蓋部材１１が嵌合可能な大きさ及び形状に形成され、蓋部材１１が、凹部５ｃに対して嵌合した状態で本体５に装着される。
凹部５ｃの深さ及び蓋部材１１の厚さ（板厚）は、蓋部材１１の本体５に装着された状態で外側となる外側面１１ａが、本体５の外周面５ａと同一面を形成するようにあるいは外周面５ａより内側に位置するように設定される。
【００２６】
蓋部材１１の本体５に対する固定方法は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、蓋部材１１は、本体５に対してボルト等の締結具１２が用いられて固定される。
すなわち、本体５の外周面５ａの所定の位置には、締結具１２が螺挿される締結穴５ｄが形成される一方、蓋部材１１における前記締結穴５ｄに対応する位置には、貫通孔１１ｂが形成される。そして、蓋部材１１が本体５に装着された状態で、締結具１２が貫通孔１１ｂを介して締結穴５ｄに螺挿されることで、蓋部材１１が本体５に固定される。ここで、締結穴５ｄに螺挿された状態の締結具１２が、外周面５ａから突出することのないように、貫通孔１１ｂの形状の設定及び締結具１２の選定が行われる。
なお、蓋部材１１の本体５に対する他の固定方法としては、凹部５ｃに対する蓋部材１１の圧入や溶接等が考えられる。
【００２７】
このように、蓋部材１１が本体５に装着されることにより、ボール保持部７を構成する孔部９に設けられる装入口１０が、蓋部材１１の本体５に装着された状態で内側となる内側面１１ｃにより覆われた状態となる。
なお、ボール６がボール保持部７に装入されるための装入口１０については、孔部９に対して略全体にわたって外周面５ａ側に開口するように形成されてもよい。つまりこの場合、ボール保持部７を構成する孔部９の大部分は、本体５側において外周面５ａ側に開口するように形成される溝部と、蓋部材１１の内側面１１ｃとにより形成されることとなる。
【００２８】
以上の構成を備える軸受１により、アッパベアリング２及びロワベアリング３が互いの合わせ面５ｂ同士が衝合した状態で、クランク軸等の軸が支持された状態となる。この軸受１による軸支持状態においては、アッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれにおいて保持されるボール６（接触状態のボール６ｘ）が、軸側外周面に接触した状態となる。
そして、軸受１により支持される軸の回転にともない、ボール６の転動及びボール保持部７内における接触状態・非接触状態の循環（ボール保持部７内の移動）が行われる。
【００２９】
このように、軸受１を構成する半円状の分割要素となるアッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれを、多数のボール６とこれらのボール６を接触状態と非接触状態とに循環可能に保持するボール保持部７とを備える構成とすることにより、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができる。
【００３０】
すなわち、軸側外周面に対する軸受１の接触が、ボール６を介する点接触となるので、軸側外周面に対して面接触となる従来のメタルベアリングと比較して、通常のボールベアリング等の転がり軸受並の低摩擦が実現できる。このように摩擦力の軽減が図れることにより、エンジンにおける燃費の向上やＣＯ２排出の削減が期待できる。
また、軸受１の組付けに際しては、その組付け前の半割り状態、つまりアッパベアリング２及びロワベアリング３の各分割要素において、ボール６が保持された状態となるので、ボール６を保持するための部材等を別途用いる必要がなく、軸受１は組付け性に優れたものとなる。
【００３１】
なお、以上説明した本実施形態に係る軸受１においては、ボール保持部７を構成する溝部８が、軸受１の支持する軸の軸方向（以下単に「軸方向」という。）外側に配され、同じく孔部９が、軸方向内側に配されるように、各分割要素が有する一対のボール保持部７が配設されているが、これに限定されるものではない。
すなわち、各分割要素が有する一対のボール保持部７は、例えば、溝部８が軸方向内側に配され、孔部９が軸方向外側に配されるような構成であったり、溝部８と孔部９とが軸方向で同じ位置に配されるような構成であったりしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態に係る軸受１においては、分割要素であるアッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれが、一対（二列）のボール保持部７を備える構成であるが、これに限定されるものではない。
すなわち、各分割要素が、ボール保持部７を一個（一列）あるいは三個（三列）以上有する構成であってもよい。また、軸受１が支持する軸から受ける荷重等によって、アッパベアリング２とロワベアリング３とで異なる個数のボール保持部７が備えられる構成であってもよい。
【００３３】
ここで、軸受１において、分割要素がボール保持部７を三個以上有する構成は、本体５の厚さ（板厚）やボール６の大きさ（径）等に応じて、適宜次のようなボール保持部７の配設方法を用いることで実現できる。
すなわち、分割要素がボール保持部７を三個以上有する構成においては、各ボール保持部７を、その孔部９が本体５の内部において本体５の厚さ方向等に互いに立体的に交差するように配設する。これにより、複数のボール保持部７を互いに干渉しないように配設することが可能となる。
【００３４】
また、軸受１においては、各分割要素が、ボール保持部７を複数（本実施形態においては二個）備え、これらのボール保持部７が、軸方向に対称となるように設けられることが好ましい。
分割要素において軸方向とは、半円筒状である分割要素について筒軸方向（筒の高さ方向）となる。この軸方向に対称となるように、分割要素が備える複数のボール保持部７が配設される。
【００３５】
具体的には、図２における左右方向が軸方向となり、図２に示すように、分割要素において軸方向中心位置における軸方向に対して垂直方向の線Ｃ１について線対称となるように、複数のボール保持部７が配設される。言い換えると、図２において線Ｃ１を中心として左右対称となるように、複数のボール保持部７が配設される。
本実施形態では、分割要素において、前述したように溝部８が軸方向外側、孔部９が軸方向内側にそれぞれ配されるように、一対のボール保持部７が軸方向に対称となるように配設される。
【００３６】
このように、分割要素においてボール保持部７を軸方向に対称となるように設けることで、各分割要素において、ボール保持部７により保持されるボール６（接触状態のボール６ｘ）が軸側外周面に接する位置が、軸方向に対称となるので、軸受１の支持する軸に対する片当たりや傾きを防止することができる。
【００３７】
また、軸受１においては、複数のボール保持部７のうち少なくとも対称配置される一対は、接触状態となるボール６（６ｘ）が、軸方向端部に配されるように設けられることが好ましい。
つまりこの場合、接触状態となるボール６を保持する溝部８が、軸方向両端部に配されるように、ボール保持部７が設けられる。
【００３８】
本実施形態では、分割要素において、前述したように溝部８が軸方向外側、孔部９が軸方向内側にそれぞれ配されるように、一対のボール保持部７が配設されることにより、溝部８が軸方向端部に設けられている。これにより、溝部８によって保持される接触状態のボール６ｘが、軸方向両端部に配される。
また、本実施形態では、軸方向端部に配される接触状態のボール６ｘ、つまり各ボール保持部７において軸方向端部に配される溝部８に保持されるボール６は、溝部８と孔部９との接続部分に位置する状態のものを除く大部分が軸方向の位置を同じくするように（円周方向に（図２において上下方向に沿うように））配されている。
【００３９】
このように、接触状態のボール６ｘが軸方向端部に配されるようにボール保持部７を配設することにより、分割要素において複数のボール保持部７が軸方向に対称配置される構成において、軸受１の支持する軸に対する片当たりや傾きを効果的に防止することができる。
【００４０】
また、軸受１は、軸受側面４に開口するとともにボール保持部７に連通する潤滑油供給溝１３を備える。
本実施形態においては、潤滑油供給溝１３は、軸受側面４の軸方向中央部において、円周方向に延設されている。つまり、前述したように、軸方向に対称配置される一対のボール保持部７の中間部において、潤滑油供給溝１３が円周方向に設けられる。本実施形態では、潤滑油供給溝１３は、円周方向中央部分から、その両端部が分割要素の高さ（図２における本体５の上下方向の長さ）に対して略半分の高さ位置となるように形成されている。
【００４１】
潤滑油供給溝１３は、各ボール保持部７に連通する。本実施形態では、潤滑油供給溝１３に開口する連通路１４を介して潤滑油供給溝１３と孔部９とが連通されることにより、潤滑油供給溝１３がボール保持部７に連通する。
つまり、連通路１４は、潤滑油供給溝１３から一対のボール保持部７における各孔部９に対して穿設されること等により設けられ、円周方向に所定の間隔を隔ててあるいは連続的に形成される。
【００４２】
なお、本実施形態に係る軸受１においては、円周方向に延設される潤滑油供給溝１３が軸受側面４の軸方向中央部に一つ設けられる構成であるが、ボール保持部７によるボール６の保持機能（ボール６の循環）が確保されれば、潤滑油供給溝１３の大きさや形状、及びその設ける個数や位置は特に限定されるものではない。
また、本実施形態に係る軸受１においては、潤滑油供給溝１３は、連通路１４を介してボール保持部７の孔部９と連通する構成であるが、例えば連通路として軸受側面４に溝部を形成すること等により、潤滑油供給溝１３をボール保持部７の溝部８と連通させる構成であってもよい。
【００４３】
このように、軸受１において、軸受側面４に開口するとともにボール保持部７に連通する潤滑油供給溝１３を設けることにより、例えばクランク軸内部に設けられた潤滑油供給ライン等のような所定の潤滑油経路を介して軸受１による軸受部に供給される潤滑油を、ボール保持部７内に効率的に供給することができる。つまり、軸受１による軸受部に供給される潤滑油に対し、潤滑油供給溝１３を潤滑油溜まりとして機能させることができるとともに、連通路１４を介して潤滑油をボール保持部７内に直接的に供給することができる。なお、本実施形態のように、潤滑油供給溝１３が連通路１４を介して孔部９に連通する構成においても、連通路１４を介して供給された潤滑油は、ボール６の循環（移動）によって引き込まれてボール保持部７に対して全体的に供給されることとなる。
これにより、軸受１における焼付き等を防止することができ、軸受１の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
続いて、本実施形態に係る軸受１の使用例について説明する。以下では、図３に示すように、本実施形態に係る軸受１が、自動車等に搭載される直列四気筒エンジンのクランク軸２０の軸受部に用いられる場合を例に説明する。
【００４５】
図３に示すように、本例に係るシリンダブロック２１は、一列に並んだ状態となる四個のシリンダボア（シリンダ）２２を有する。シリンダボア２２は、シリンダブロック２１においてシリンダヘッド（図示略）が組み付けられるシリンダヘッド取付面２１ａに開口する。シリンダボア２２には、ピストン２３が摺動可能に内装される。ピストン２３の上方であってシリンダボア２２の上側（シリンダヘッド側）には燃焼室が形成される。
【００４６】
クランク軸２０は、その軸方向（以下「クランク軸方向」という。）がシリンダボア２２の直列方向（図３における左右方向）となるように、シリンダブロック２１に対して回転可能に支持される。クランク軸２０は、そのジャーナル部２０ａが、クランク軸方向における各気筒の両端側において支承されることにより、シリンダブロック２１に対して支持される。つまり、本例に係るクランク軸２０は、五箇所のジャーナル部２０ａを有する。
【００４７】
具体的には、シリンダブロック２１におけるシリンダボア２２の下側（シリンダヘッド取付面２１ａ側と反対側）には、クランク軸方向両端側及び気筒間（クランク軸方向における各気筒の両端側）に、隔壁（バルクヘッド）２１ｂが設けられる。隔壁２１ｂの下端部には、クランク軸方向視で半円状となる軸受面２１ｃが形成される。
隔壁２１ｂには、クランクキャップ（ベアリングキャップ）２４がボルト等の締結具２５によって固定され取り付けられる。クランクキャップ２４は、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃとともに軸孔を形成する半円状の軸受面２４ｃを有する。つまり、隔壁２１ｂ及びクランクキャップ２４それぞれに形成される半円状の軸受面２１ｃ・２４ｃ同士によって形成される軸孔に、クランク軸２０のジャーナル部２０ａが支承される。
このように、クランク軸２０は、シリンダブロック２１に対してジャーナル部２０ａを介して五箇所の軸受部によって支持される。
【００４８】
一方、クランク軸２０とピストン２３とは、コンロッド２６を介して連結される。コンロッド２６のクランク軸２０に対する連結は、クランク軸２０においてジャーナル部２０ａの軸心に対して偏心した位置に設けられるピン部２０ｂが、コンロッド２６の一端側に支承されることにより行われる。つまり、本例に係るクランク軸２０は、四箇所のピン部２０ｂを有し、このピン部２０ｂが、コンロッド２６の一端部に形成される軸孔（軸受面）２６ｃに支承される。
このように、クランク軸２０に対しては、ピストン２３を連結するためのコンロッド２６が、ピン部２０ｂを介して四箇所の軸受部において連結される。かかる構成により、ピストン２３がシリンダボア２２内を往復摺動することでクランク軸２０が回転する。
【００４９】
以上の構成を有する本例に係るエンジンにおいて、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する五箇所の軸受部に、本実施形態に係る軸受１が用いられる。
すなわち、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃと軸側外周面（ジャーナル部２０ａの上側外周面）との間にアッパベアリング２が介装され、クランクキャップ２４の軸受面２４ｃと軸側外周面（ジャーナル部２０ａの下側外周面）との間にロワベアリング３が介装された状態となる。
【００５０】
また、クランク軸２０のコンロッド２６に対する四箇所の軸受部においても、本実施形態に係る軸受１を用いることができる。
この場合、クランク軸２０のコンロッド２６に対する軸受部においては、コンロッド２６の軸孔２６ｃを形成する上側半部の軸受面と軸側外周面（ピン部２０ｂの上側外周面）との間にアッパベアリング２が介装され、同じく軸孔２６ｃの下側半部の軸受面と軸側外周面（ピン部２０ｂの下側外周面）との間にロワベアリング３が介装された状態となる。
なお、クランク軸２０におけるジャーナル部２０ａ及びピン部２０ｂそれぞれの軸受部については、各部の大きさ（径や軸方向の長さ）に対応する大きさを有する軸受１（アッパベアリング２及びロワベアリング３）が用いられる。
【００５１】
このように、本例に係るエンジンにおいては、クランク軸２０に対し、シリンダブロック２１に対する五箇所の軸受部と、ピストン２３（コンロッド２６）に対する四箇所の軸受部との、計九箇所の軸受部に軸受１を用いることができる。
これにより、直列四気筒エンジンにおけるクランク軸２０の支持及びコンロッド２６との連結に際し、その各軸受部における摩擦力を大幅に低減することができる。
【００５２】
ここで、クランク軸２０の各軸受部において、クランク軸２０から受ける荷重等により、軸受１におけるボール保持部７の数（列）を調整することができる。ボール保持部７の数の調整は、例えば次のような態様で行われる。
【００５３】
すなわち、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する軸受部については、支持するクランク軸２０の部分を両側に有することとなる、気筒間に位置する軸受部が、支持するクランク軸２０の部分を片側に有することとなる、シリンダブロック２１のクランク軸方向両端側に位置する軸受部に対して比較的高い荷重を受けることとなる。このことに対しては、気筒間に位置する軸受部に用いられる軸受１が備えるボール保持部７の数が、クランク軸方向両端側に位置する軸受部に用いられる軸受１のそれよりも多く設定される。
【００５４】
また、シリンダボア２２内を摺動するピストン２３は、前記燃焼室における爆発によってその下がる方向（図３における下方向）に押される。このため、クランク軸２０のコンロッド２６に対する軸受部を含む各軸受においては、ロワベアリング３が、アッパベアリング２に対して比較的高い荷重を受けることとなる。このことに対しては、ロワベアリング３が備えるボール保持部７の数が、アッパベアリング２が備えるそれよりも多く設定される。
これら各軸受部において軸受１が備えることとなるボール保持部７は、例えば二〜五列の範囲で調整され設定される。
【００５５】
次に、本例に係るエンジンにおけるクランク軸２０の各軸受部における軸受１に対する潤滑油の供給について説明する。
クランク軸２０の各軸受部における軸受１に対する潤滑油の供給に際しては、クランク軸２０の内部に設けられる潤滑油供給ラインや、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ライン等が用いられる。
【００５６】
クランク軸２０の内部に設けられる潤滑油供給ラインが用いられる場合は、その潤滑油供給ラインが、クランク軸２０の軸受部となる部分（ジャーナル部２０ａやピン部２０ｂ）の外周面（軸側外周面）に開口される。この開口を介して、軸受１（各分割要素の軸受側面４）に対して潤滑油が供給される。軸受１に供給される潤滑油は、前述したように、軸受１が備える潤滑油供給溝１３等によってボール保持部７内や軸受側面４を潤滑する。
【００５７】
また、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ラインが用いられる場合は、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する軸受部において、隔壁２１ｂを介して潤滑油が供給される。つまりこの場合、潤滑油供給ラインは、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃに対して開口するように設けられる。これに対し、軸受１においては、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃに接することとなるアッパベアリング２の外周面５ａに、ボール保持部７と連通する孔部が形成され、その孔部を介すること等により、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ラインからの潤滑油が、ボール保持部７内や軸受側面４に供給されることとなる。
【００５８】
以上の実施形態においては、軸受１が、エンジンにおけるクランク軸の支持に用いられる場合について説明したが、本発明に係る軸受は、クランク軸の支持のほか、エンジンにおいてクランク軸の回転を機関バルブを開閉させる動弁機構に伝達させるためのカム軸の支持等に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係る軸受の使用例を示すクランク軸の支持状態を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 軸受
２ アッパベアリング（分割要素）
３ ロワベアリング（分割要素）
４ 軸受側面
６ ボール
７ ボール保持部
８ 溝部
９ 孔部
１３ 潤滑油供給溝
２０ クランク軸
２０ａ ジャーナル部
２０ｂ ピン部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおけるクランク軸の支持に用いて好適な軸受の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンにおけるクランク軸の支持に際しては、軸受としてメタルベアリング（軸受メタル等とも称される。）が用いられている。かかるメタルベアリングとしては、クランク軸の構造上、組付けが考慮され、それぞれ半円状のアッパベアリング及びロワベアリングの組合わせからなる上下二分割構成のものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなメタルベアリングは、クランク軸側に対して面接触となるため、点接触や線接触となる一般的なボールベアリングやニードルベアリング等の転がり軸受と比較して摩擦抵抗（摩擦力）が大きい。
しかし、ボールベアリング等の転がり軸受は、一般にリング状の構成となるため、クランク軸の構造上使用することができない。つまり、例えば多気筒エンジンのクランク軸が気筒間で支持される構成においては、その軸方向中途部分に位置する支持部（軸受部）に対し、リング状の軸受をクランク軸の両端側から装入することができない。
【０００４】
そこで、クランク軸の中途部分等のようなリング状の軸受が軸端側から装入することができない部分の支持に際し、摩擦抵抗の比較的小さい転がり軸受を用いるための技術として、例えば、特許文献２に示されているような分割形の転がり軸受がある。
特許文献２には、分割形の転がり軸受として、半円状の二つの部分に分割形成された外輪と、この外輪の内周面とクランク軸のジャーナル部との間に介装される多数のニードルとを有するニードル軸受が示されている。つまり、本文献に開示されているニードル軸受は、分割形成された外輪の内周面を外側の軌道面とし、クランク軸のジャーナル部の外周面を内側の軌道面とし、これら軌道面の間に多数のニードルを介装している。そして、この介装される多数のニードルは、径方向に分割形成された二つの保持器によって保持される。
【０００５】
しかし、特許文献２に示されている分割形のニードル軸受は、その構成上、クランク軸の軸受部に対する組付け性が良くない。
すなわち、特許文献２に示されている構成のニードル軸受は、その組付けに際し、クランク軸のジャーナル部に対して前述した保持器によって保持された多数のニードルが、分割形成された外輪の各半部によって挟持される。つまり、このニードル軸受の組付けに際しては、分割された状態の外輪に対して、多数のニードルをクランク軸のジャーナル部に保持しておく必要があり、良好な組付け性を得ることができない。
【０００６】
他方、エンジンにおいてクランク軸の軸受部における摩擦力の軽減を図ることは、燃費の向上やＣＯ２排出の削減につながる。
【特許文献１】特開２００５−６９２８４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができるクランク軸等用軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、前記各分割要素は、多数のボールと、これらのボールを、前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、前記各分割要素は、前記軸受側面に設けられボールを前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態とする溝部と、該溝部とともに環状の経路を形成しボールを前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とする孔部と、を有するボール保持部を備え、該ボール保持部により、多数のボールを循環可能に保持するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記各分割要素は、前記ボール保持部を複数備え、これらのボール保持部が、前記支持する軸の軸方向に対称となるように設けられるものである。
【００１２】
請求項４においては、前記複数のボール保持部のうち少なくとも対称配置される一対は、前記接触状態となるボールが、前記軸方向端部に配されるように設けられるものである。
【００１３】
請求項５においては、前記軸受側面に開口するとともに前記ボール保持部に連通する潤滑油供給溝を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る軸受は、エンジンにおけるクランク軸の支持に際して使用されるいわゆるクランクベアリングとして好適に用いられるものであり、半円状の二つの分割要素を備える。
すなわち、一般に、例えば自動車用の多気筒エンジンにおいては、クランク軸支持構造として、クランクキャップ（ベアリングキャップ等とも称される）によってシリンダブロックとの間に軸受部が構成され、この軸受部にてクランクベアリングを介してクランク軸が支持される。具体的には、シリンダブロックにおいて気筒間に設けられる隔壁（バルクヘッド等と称される）に対してクランクキャップがボルト等により固定されることで、隔壁及びクランクキャップそれぞれに形成される半円状の軸受面同士によって軸受部としての軸孔が形成される。この軸孔に、軸受面に沿う形状つまり半円状の二つの分割要素からなるクランクベアリングを介して、クランク軸のジャーナル部（クランクジャーナル）が支持される。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る軸受１は、支持する軸の外周面（以下「軸側外周面」という。）に面する軸受側面４を有する半円状の二つの分割要素として、アッパベアリング２と、ロワベアリング３とを備える。
すなわち、本実施形態に係る軸受１が用いられてクランク軸のジャーナル部が支持される場合は、ジャーナル部の上側、つまりシリンダブロック側に形成される半円状の軸受面とジャーナル部との間にアッパベアリング２が介装され、ジャーナル部の下側、つまりクランクキャップ側に形成される半円状の軸受面とジャーナル部との間にロワベアリング３が介装される。
なお、アッパベアリング２とロワベアリング３とは互いに略同じ構成を備えるため、以下においては、共通する内容の説明に際しては、アッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれを「分割要素」と称することとする。
【００１７】
図１に示すように、分割要素は、鉄等の金属素材等により構成される厚板（例えば厚さ５〜６ｍｍ程度）がＵ字状に湾曲されることにより形成される、半円状（半円筒状）の形状を有する板状部材を本体５とする。
したがって、本体５においては、半円状についてその円の径方向内側の面が、軸側外周面に面する軸受側面４となり、同じく径方向外側の面（背面）となる外周面５ａが、アッパベアリング２についてはシリンダブロック、ロワベアリング３についてはクランクキャップ等にそれぞれ形成される半円状の軸受面に接する面となる。
そして、本体５の湾曲方向両端部側の面が合わせ面５ｂとなり、アッパベアリング２とロワベアリング３とは、互いの合わせ面５ｂ同士をそれぞれ衝合させた状態で、対向する軸受側面４同士により、支持する軸の支持部分を貫通させる円筒状の軸孔を形成する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、各分割要素は、多数のボール６と、これらのボール６を、軸受側面４から一部突出させて軸側外周面に接する接触状態（以下単に「接触状態」という。）と、軸受側面４に対して埋没させて軸側外周面に接しない非接触状態（以下単に「非接触状態」という。）とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７とを備える。
【００１９】
ボール６は、鉄等の金属素材等により構成される球体であり、その大きさ（径）は、本体５の大きさや厚さ（板厚）等により適宜設定される。
ボール保持部７は、軸受側面４に設けられボール６を接触状態（図中６ｘ参照）とする溝部８と、この溝部８とともに環状の経路を形成しボール６を非接触状態（図中６ｙ参照）とする孔部９とを有する。
そして、本実施形態に係る軸受１は、ボール保持部７により、多数のボール６を循環可能に保持する。
【００２０】
本実施形態に係る分割要素は、一対のボール保持部７を備え、各ボール保持部７を構成する溝部８及び孔部９は、互いの接続部分を除くその大部分が、いずれも本体５の湾曲形状に沿うように円弧状に（円周方向に）形成される。
【００２１】
溝部８は、その断面形状（溝断面形状）が、ボール６の外形である円形状と略同じ大きさの円形状の一部形状となるように、軸受側面４に開口するように形成される。溝部８は、ボール６をその一部が軸受側面４から突出した状態（図中６ｘ参照）で保持するように形成される。つまり、図２に示すように、溝部８は、その軸受側面４に対する開口について所定の幅Ｄ１を有し、その開口の幅Ｄ１が、ボール６の直径Ｄ２よりも小さくなるように形成される。これにより、溝部８により保持されるボール６は、軸受側面４から所定の量突出した状態となる。言い換えると、溝部８により保持されるボール６は、その所定の量の部分を突出させた状態で、軸受側面４の形状に沿うように配される。
【００２２】
孔部９は、その断面形状（孔断面形状）が、ボール６の外形である円形状と略同じ大きさの円形状となるように、外周面５ａ側付近において本体５内を貫通するトンネル状に形成される。孔部９は、ボール６を軸受側面４に対して埋没した状態（軸受側面４から突出しない状態）（図中６ｙ参照）で保持するように形成される。
【００２３】
これら溝部８と孔部９とが環状に接続され、ボール６を接触状態と非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部７が構成される。
すなわち、本体５内を貫通するトンネル状に形成される孔部９は、その両端側が軸受側面４に開口するとともに、その両端開口部が溝部８と連続する。これにより、溝部８と孔部９とが環状に接続されたボール保持部７が形成される。そして、ボール保持部７においては、溝部８に保持されるボール６が接触状態のボール６ｘとなり、孔部９に保持されるボール６が非接触状態のボール６ｙとなる。これら各状態となるボール６が、ボール保持部７全体において滑らかに移動可能となるように、溝部８と孔部９とが形成される。つまり、溝部８及び孔部９は、その断面形状や互いの接続部の形状等が、ボール保持部７におけるボール６の循環の妨げにならないように形成される。
【００２４】
このように、環状の経路として構成されるボール保持部７においては、ボール６が、隣り合うボール６同士が接する状態となるように保持される。
ボール保持部７に対しては、本体５の外周面５ａ側からボール６が装入される。すなわち、ボール保持部７を構成する孔部９には、少なくともボール６一個が通過可能な開口部となる装入口１０が、外周面５ａ側に開口するように設けられている（図２参照）。つまり、装入口１０は、孔部９と連通するとともに本体５の外周面５ａ側に開口し、この装入口１０からボール６が装入されることにより、ボール保持部７内に多数のボール６が互いに隣接する状態となるように詰め込まれる。
【００２５】
本体５の外周面５ａ側には、装入口１０を塞ぐための蓋部材１１が装着される。外周面５ａには、蓋部材１１を装着するための凹部５ｃが形成される（図２参照）。つまり、蓋部材１１は外周面５ａに沿う湾曲形状を有する板状部材により構成される一方、凹部５ｃはその蓋部材１１が嵌合可能な大きさ及び形状に形成され、蓋部材１１が、凹部５ｃに対して嵌合した状態で本体５に装着される。
凹部５ｃの深さ及び蓋部材１１の厚さ（板厚）は、蓋部材１１の本体５に装着された状態で外側となる外側面１１ａが、本体５の外周面５ａと同一面を形成するようにあるいは外周面５ａより内側に位置するように設定される。
【００２６】
蓋部材１１の本体５に対する固定方法は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、蓋部材１１は、本体５に対してボルト等の締結具１２が用いられて固定される。
すなわち、本体５の外周面５ａの所定の位置には、締結具１２が螺挿される締結穴５ｄが形成される一方、蓋部材１１における前記締結穴５ｄに対応する位置には、貫通孔１１ｂが形成される。そして、蓋部材１１が本体５に装着された状態で、締結具１２が貫通孔１１ｂを介して締結穴５ｄに螺挿されることで、蓋部材１１が本体５に固定される。ここで、締結穴５ｄに螺挿された状態の締結具１２が、外周面５ａから突出することのないように、貫通孔１１ｂの形状の設定及び締結具１２の選定が行われる。
なお、蓋部材１１の本体５に対する他の固定方法としては、凹部５ｃに対する蓋部材１１の圧入や溶接等が考えられる。
【００２７】
このように、蓋部材１１が本体５に装着されることにより、ボール保持部７を構成する孔部９に設けられる装入口１０が、蓋部材１１の本体５に装着された状態で内側となる内側面１１ｃにより覆われた状態となる。
なお、ボール６がボール保持部７に装入されるための装入口１０については、孔部９に対して略全体にわたって外周面５ａ側に開口するように形成されてもよい。つまりこの場合、ボール保持部７を構成する孔部９の大部分は、本体５側において外周面５ａ側に開口するように形成される溝部と、蓋部材１１の内側面１１ｃとにより形成されることとなる。
【００２８】
以上の構成を備える軸受１により、アッパベアリング２及びロワベアリング３が互いの合わせ面５ｂ同士が衝合した状態で、クランク軸等の軸が支持された状態となる。この軸受１による軸支持状態においては、アッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれにおいて保持されるボール６（接触状態のボール６ｘ）が、軸側外周面に接触した状態となる。
そして、軸受１により支持される軸の回転にともない、ボール６の転動及びボール保持部７内における接触状態・非接触状態の循環（ボール保持部７内の移動）が行われる。
【００２９】
このように、軸受１を構成する半円状の分割要素となるアッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれを、多数のボール６とこれらのボール６を接触状態と非接触状態とに循環可能に保持するボール保持部７とを備える構成とすることにより、エンジンのクランク軸等の支持に際し、摩擦力の軽減を図ることができるとともに、良好な組付け性を得ることができる。
【００３０】
すなわち、軸側外周面に対する軸受１の接触が、ボール６を介する点接触となるので、軸側外周面に対して面接触となる従来のメタルベアリングと比較して、通常のボールベアリング等の転がり軸受並の低摩擦が実現できる。このように摩擦力の軽減が図れることにより、エンジンにおける燃費の向上やＣＯ２排出の削減が期待できる。
また、軸受１の組付けに際しては、その組付け前の半割り状態、つまりアッパベアリング２及びロワベアリング３の各分割要素において、ボール６が保持された状態となるので、ボール６を保持するための部材等を別途用いる必要がなく、軸受１は組付け性に優れたものとなる。
【００３１】
なお、以上説明した本実施形態に係る軸受１においては、ボール保持部７を構成する溝部８が、軸受１の支持する軸の軸方向（以下単に「軸方向」という。）外側に配され、同じく孔部９が、軸方向内側に配されるように、各分割要素が有する一対のボール保持部７が配設されているが、これに限定されるものではない。
すなわち、各分割要素が有する一対のボール保持部７は、例えば、溝部８が軸方向内側に配され、孔部９が軸方向外側に配されるような構成であったり、溝部８と孔部９とが軸方向で同じ位置に配されるような構成であったりしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態に係る軸受１においては、分割要素であるアッパベアリング２及びロワベアリング３それぞれが、一対（二列）のボール保持部７を備える構成であるが、これに限定されるものではない。
すなわち、各分割要素が、ボール保持部７を一個（一列）あるいは三個（三列）以上有する構成であってもよい。また、軸受１が支持する軸から受ける荷重等によって、アッパベアリング２とロワベアリング３とで異なる個数のボール保持部７が備えられる構成であってもよい。
【００３３】
ここで、軸受１において、分割要素がボール保持部７を三個以上有する構成は、本体５の厚さ（板厚）やボール６の大きさ（径）等に応じて、適宜次のようなボール保持部７の配設方法を用いることで実現できる。
すなわち、分割要素がボール保持部７を三個以上有する構成においては、各ボール保持部７を、その孔部９が本体５の内部において本体５の厚さ方向等に互いに立体的に交差するように配設する。これにより、複数のボール保持部７を互いに干渉しないように配設することが可能となる。
【００３４】
また、軸受１においては、各分割要素が、ボール保持部７を複数（本実施形態においては二個）備え、これらのボール保持部７が、軸方向に対称となるように設けられることが好ましい。
分割要素において軸方向とは、半円筒状である分割要素について筒軸方向（筒の高さ方向）となる。この軸方向に対称となるように、分割要素が備える複数のボール保持部７が配設される。
【００３５】
具体的には、図２における左右方向が軸方向となり、図２に示すように、分割要素において軸方向中心位置における軸方向に対して垂直方向の線Ｃ１について線対称となるように、複数のボール保持部７が配設される。言い換えると、図２において線Ｃ１を中心として左右対称となるように、複数のボール保持部７が配設される。
本実施形態では、分割要素において、前述したように溝部８が軸方向外側、孔部９が軸方向内側にそれぞれ配されるように、一対のボール保持部７が軸方向に対称となるように配設される。
【００３６】
このように、分割要素においてボール保持部７を軸方向に対称となるように設けることで、各分割要素において、ボール保持部７により保持されるボール６（接触状態のボール６ｘ）が軸側外周面に接する位置が、軸方向に対称となるので、軸受１の支持する軸に対する片当たりや傾きを防止することができる。
【００３７】
また、軸受１においては、複数のボール保持部７のうち少なくとも対称配置される一対は、接触状態となるボール６（６ｘ）が、軸方向端部に配されるように設けられることが好ましい。
つまりこの場合、接触状態となるボール６を保持する溝部８が、軸方向両端部に配されるように、ボール保持部７が設けられる。
【００３８】
本実施形態では、分割要素において、前述したように溝部８が軸方向外側、孔部９が軸方向内側にそれぞれ配されるように、一対のボール保持部７が配設されることにより、溝部８が軸方向端部に設けられている。これにより、溝部８によって保持される接触状態のボール６ｘが、軸方向両端部に配される。
また、本実施形態では、軸方向端部に配される接触状態のボール６ｘ、つまり各ボール保持部７において軸方向端部に配される溝部８に保持されるボール６は、溝部８と孔部９との接続部分に位置する状態のものを除く大部分が軸方向の位置を同じくするように（円周方向に（図２において上下方向に沿うように））配されている。
【００３９】
このように、接触状態のボール６ｘが軸方向端部に配されるようにボール保持部７を配設することにより、分割要素において複数のボール保持部７が軸方向に対称配置される構成において、軸受１の支持する軸に対する片当たりや傾きを効果的に防止することができる。
【００４０】
また、軸受１は、軸受側面４に開口するとともにボール保持部７に連通する潤滑油供給溝１３を備える。
本実施形態においては、潤滑油供給溝１３は、軸受側面４の軸方向中央部において、円周方向に延設されている。つまり、前述したように、軸方向に対称配置される一対のボール保持部７の中間部において、潤滑油供給溝１３が円周方向に設けられる。本実施形態では、潤滑油供給溝１３は、円周方向中央部分から、その両端部が分割要素の高さ（図２における本体５の上下方向の長さ）に対して略半分の高さ位置となるように形成されている。
【００４１】
潤滑油供給溝１３は、各ボール保持部７に連通する。本実施形態では、潤滑油供給溝１３に開口する連通路１４を介して潤滑油供給溝１３と孔部９とが連通されることにより、潤滑油供給溝１３がボール保持部７に連通する。
つまり、連通路１４は、潤滑油供給溝１３から一対のボール保持部７における各孔部９に対して穿設されること等により設けられ、円周方向に所定の間隔を隔ててあるいは連続的に形成される。
【００４２】
なお、本実施形態に係る軸受１においては、円周方向に延設される潤滑油供給溝１３が軸受側面４の軸方向中央部に一つ設けられる構成であるが、ボール保持部７によるボール６の保持機能（ボール６の循環）が確保されれば、潤滑油供給溝１３の大きさや形状、及びその設ける個数や位置は特に限定されるものではない。
また、本実施形態に係る軸受１においては、潤滑油供給溝１３は、連通路１４を介してボール保持部７の孔部９と連通する構成であるが、例えば連通路として軸受側面４に溝部を形成すること等により、潤滑油供給溝１３をボール保持部７の溝部８と連通させる構成であってもよい。
【００４３】
このように、軸受１において、軸受側面４に開口するとともにボール保持部７に連通する潤滑油供給溝１３を設けることにより、例えばクランク軸内部に設けられた潤滑油供給ライン等のような所定の潤滑油経路を介して軸受１による軸受部に供給される潤滑油を、ボール保持部７内に効率的に供給することができる。つまり、軸受１による軸受部に供給される潤滑油に対し、潤滑油供給溝１３を潤滑油溜まりとして機能させることができるとともに、連通路１４を介して潤滑油をボール保持部７内に直接的に供給することができる。なお、本実施形態のように、潤滑油供給溝１３が連通路１４を介して孔部９に連通する構成においても、連通路１４を介して供給された潤滑油は、ボール６の循環（移動）によって引き込まれてボール保持部７に対して全体的に供給されることとなる。
これにより、軸受１における焼付き等を防止することができ、軸受１の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
続いて、本実施形態に係る軸受１の使用例について説明する。以下では、図３に示すように、本実施形態に係る軸受１が、自動車等に搭載される直列四気筒エンジンのクランク軸２０の軸受部に用いられる場合を例に説明する。
【００４５】
図３に示すように、本例に係るシリンダブロック２１は、一列に並んだ状態となる四個のシリンダボア（シリンダ）２２を有する。シリンダボア２２は、シリンダブロック２１においてシリンダヘッド（図示略）が組み付けられるシリンダヘッド取付面２１ａに開口する。シリンダボア２２には、ピストン２３が摺動可能に内装される。ピストン２３の上方であってシリンダボア２２の上側（シリンダヘッド側）には燃焼室が形成される。
【００４６】
クランク軸２０は、その軸方向（以下「クランク軸方向」という。）がシリンダボア２２の直列方向（図３における左右方向）となるように、シリンダブロック２１に対して回転可能に支持される。クランク軸２０は、そのジャーナル部２０ａが、クランク軸方向における各気筒の両端側において支承されることにより、シリンダブロック２１に対して支持される。つまり、本例に係るクランク軸２０は、五箇所のジャーナル部２０ａを有する。
【００４７】
具体的には、シリンダブロック２１におけるシリンダボア２２の下側（シリンダヘッド取付面２１ａ側と反対側）には、クランク軸方向両端側及び気筒間（クランク軸方向における各気筒の両端側）に、隔壁（バルクヘッド）２１ｂが設けられる。隔壁２１ｂの下端部には、クランク軸方向視で半円状となる軸受面２１ｃが形成される。
隔壁２１ｂには、クランクキャップ（ベアリングキャップ）２４がボルト等の締結具２５によって固定され取り付けられる。クランクキャップ２４は、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃとともに軸孔を形成する半円状の軸受面２４ｃを有する。つまり、隔壁２１ｂ及びクランクキャップ２４それぞれに形成される半円状の軸受面２１ｃ・２４ｃ同士によって形成される軸孔に、クランク軸２０のジャーナル部２０ａが支承される。
このように、クランク軸２０は、シリンダブロック２１に対してジャーナル部２０ａを介して五箇所の軸受部によって支持される。
【００４８】
一方、クランク軸２０とピストン２３とは、コンロッド２６を介して連結される。コンロッド２６のクランク軸２０に対する連結は、クランク軸２０においてジャーナル部２０ａの軸心に対して偏心した位置に設けられるピン部２０ｂが、コンロッド２６の一端側に支承されることにより行われる。つまり、本例に係るクランク軸２０は、四箇所のピン部２０ｂを有し、このピン部２０ｂが、コンロッド２６の一端部に形成される軸孔（軸受面）２６ｃに支承される。
このように、クランク軸２０に対しては、ピストン２３を連結するためのコンロッド２６が、ピン部２０ｂを介して四箇所の軸受部において連結される。かかる構成により、ピストン２３がシリンダボア２２内を往復摺動することでクランク軸２０が回転する。
【００４９】
以上の構成を有する本例に係るエンジンにおいて、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する五箇所の軸受部に、本実施形態に係る軸受１が用いられる。
すなわち、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃと軸側外周面（ジャーナル部２０ａの上側外周面）との間にアッパベアリング２が介装され、クランクキャップ２４の軸受面２４ｃと軸側外周面（ジャーナル部２０ａの下側外周面）との間にロワベアリング３が介装された状態となる。
【００５０】
また、クランク軸２０のコンロッド２６に対する四箇所の軸受部においても、本実施形態に係る軸受１を用いることができる。
この場合、クランク軸２０のコンロッド２６に対する軸受部においては、コンロッド２６の軸孔２６ｃを形成する上側半部の軸受面と軸側外周面（ピン部２０ｂの上側外周面）との間にアッパベアリング２が介装され、同じく軸孔２６ｃの下側半部の軸受面と軸側外周面（ピン部２０ｂの下側外周面）との間にロワベアリング３が介装された状態となる。
なお、クランク軸２０におけるジャーナル部２０ａ及びピン部２０ｂそれぞれの軸受部については、各部の大きさ（径や軸方向の長さ）に対応する大きさを有する軸受１（アッパベアリング２及びロワベアリング３）が用いられる。
【００５１】
このように、本例に係るエンジンにおいては、クランク軸２０に対し、シリンダブロック２１に対する五箇所の軸受部と、ピストン２３（コンロッド２６）に対する四箇所の軸受部との、計九箇所の軸受部に軸受１を用いることができる。
これにより、直列四気筒エンジンにおけるクランク軸２０の支持及びコンロッド２６との連結に際し、その各軸受部における摩擦力を大幅に低減することができる。
【００５２】
ここで、クランク軸２０の各軸受部において、クランク軸２０から受ける荷重等により、軸受１におけるボール保持部７の数（列）を調整することができる。ボール保持部７の数の調整は、例えば次のような態様で行われる。
【００５３】
すなわち、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する軸受部については、支持するクランク軸２０の部分を両側に有することとなる、気筒間に位置する軸受部が、支持するクランク軸２０の部分を片側に有することとなる、シリンダブロック２１のクランク軸方向両端側に位置する軸受部に対して比較的高い荷重を受けることとなる。このことに対しては、気筒間に位置する軸受部に用いられる軸受１が備えるボール保持部７の数が、クランク軸方向両端側に位置する軸受部に用いられる軸受１のそれよりも多く設定される。
【００５４】
また、シリンダボア２２内を摺動するピストン２３は、前記燃焼室における爆発によってその下がる方向（図３における下方向）に押される。このため、クランク軸２０のコンロッド２６に対する軸受部を含む各軸受においては、ロワベアリング３が、アッパベアリング２に対して比較的高い荷重を受けることとなる。このことに対しては、ロワベアリング３が備えるボール保持部７の数が、アッパベアリング２が備えるそれよりも多く設定される。
これら各軸受部において軸受１が備えることとなるボール保持部７は、例えば二〜五列の範囲で調整され設定される。
【００５５】
次に、本例に係るエンジンにおけるクランク軸２０の各軸受部における軸受１に対する潤滑油の供給について説明する。
クランク軸２０の各軸受部における軸受１に対する潤滑油の供給に際しては、クランク軸２０の内部に設けられる潤滑油供給ラインや、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ライン等が用いられる。
【００５６】
クランク軸２０の内部に設けられる潤滑油供給ラインが用いられる場合は、その潤滑油供給ラインが、クランク軸２０の軸受部となる部分（ジャーナル部２０ａやピン部２０ｂ）の外周面（軸側外周面）に開口される。この開口を介して、軸受１（各分割要素の軸受側面４）に対して潤滑油が供給される。軸受１に供給される潤滑油は、前述したように、軸受１が備える潤滑油供給溝１３等によってボール保持部７内や軸受側面４を潤滑する。
【００５７】
また、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ラインが用いられる場合は、クランク軸２０のシリンダブロック２１に対する軸受部において、隔壁２１ｂを介して潤滑油が供給される。つまりこの場合、潤滑油供給ラインは、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃに対して開口するように設けられる。これに対し、軸受１においては、隔壁２１ｂの軸受面２１ｃに接することとなるアッパベアリング２の外周面５ａに、ボール保持部７と連通する孔部が形成され、その孔部を介すること等により、シリンダブロック２１に形成される潤滑油供給ラインからの潤滑油が、ボール保持部７内や軸受側面４に供給されることとなる。
【００５８】
以上の実施形態においては、軸受１が、エンジンにおけるクランク軸の支持に用いられる場合について説明したが、本発明に係る軸受は、クランク軸の支持のほか、エンジンにおいてクランク軸の回転を機関バルブを開閉させる動弁機構に伝達させるためのカム軸の支持等に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明に係る軸受の使用例を示すクランク軸の支持状態を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 軸受
２ アッパベアリング（分割要素）
３ ロワベアリング（分割要素）
４ 軸受側面
６ ボール
７ ボール保持部
８ 溝部
９ 孔部
１３ 潤滑油供給溝
２０ クランク軸
２０ａ ジャーナル部
２０ｂ ピン部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、
前記各分割要素は、
多数のボールと、
これらのボールを、前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部と、
を備えることを特徴とするクランク軸等用軸受。
【請求項２】
支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、
前記各分割要素は、
前記軸受側面に設けられボールを前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態とする溝部と、
該溝部とともに環状の経路を形成しボールを前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とする孔部と、を有するボール保持部を備え、
該ボール保持部により、多数のボールを循環可能に保持することを特徴とするクランク軸等用軸受。
【請求項３】
前記各分割要素は、前記ボール保持部を複数備え、
これらのボール保持部が、前記支持する軸の軸方向に対称となるように設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランク軸等用軸受。
【請求項４】
前記複数のボール保持部のうち少なくとも対称配置される一対は、前記接触状態となるボールが、前記軸方向端部に配されるように設けられることを特徴とする請求項３に記載のクランク軸等用軸受。
【請求項５】
前記軸受側面に開口するとともに前記ボール保持部に連通する潤滑油供給溝を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のクランク軸等用軸受。
【請求項１】
支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、
前記各分割要素は、
多数のボールと、
これらのボールを、前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態と、前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とに循環可能に保持する環状の経路であるボール保持部と、
を備えることを特徴とするクランク軸等用軸受。
【請求項２】
支持する軸の外周面に面する軸受側面を有する半円状の二つの分割要素を備えるクランク軸等用軸受であって、
前記各分割要素は、
前記軸受側面に設けられボールを前記軸受側面から一部突出させて前記外周面に接する接触状態とする溝部と、
該溝部とともに環状の経路を形成しボールを前記軸受側面に対して埋没させて前記外周面に接しない非接触状態とする孔部と、を有するボール保持部を備え、
該ボール保持部により、多数のボールを循環可能に保持することを特徴とするクランク軸等用軸受。
【請求項３】
前記各分割要素は、前記ボール保持部を複数備え、
これらのボール保持部が、前記支持する軸の軸方向に対称となるように設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランク軸等用軸受。
【請求項４】
前記複数のボール保持部のうち少なくとも対称配置される一対は、前記接触状態となるボールが、前記軸方向端部に配されるように設けられることを特徴とする請求項３に記載のクランク軸等用軸受。
【請求項５】
前記軸受側面に開口するとともに前記ボール保持部に連通する潤滑油供給溝を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のクランク軸等用軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１２１７４７（Ｐ２００８−１２１７４７Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０４３８６（Ｐ２００６−３０４３８６）
【出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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