CN102132071B - 摇臂用凸轮从动件及凸轮从动件装置 - Google Patents

Abstract

摇臂用凸轮从动件具备：外周面与凸轮抵接的圆筒形状的外圈(11)；对外圈(11)进行支承的支承轴(6)；配置在所述支承轴(6)及外圈(11)之间的环状区域中的多个滚子(12)；供支承轴(6)贯通的环形状的圆盘，即，与滚子(12)的端面(15)相面对且外径Ds比外圈(11)的内径Dr小的侧板(16)，其中，侧板(16)分别配置在滚子(12)的两端，滚子(12)的轴长为Lk、外圈的轴长为Lr且侧板(16)的厚度为t时，满足Lr＜Lk+2t。

Description

摇臂用凸轮从动件及凸轮从动件装置

技术领域

本发明涉及内燃机的可动阀机构中使用的摇臂用凸轮从动件。

背景技术

发动机的摇臂受到凸轮的旋转运动而进行摆动，对吸气阀及排气阀进行开闭。已知有如下的现有技术：为了减少所述动作中的摩擦损失，通过无保持架形式的滚动轴承将摇臂的一对腿部之间的外圈支承为旋转自如，并使摇臂与凸轮进行滚动接触。

无保持架形式的滚动轴承能够在高载荷用途中使用，但存在外圈端面及滚子端面与摇臂的腿部接触而产生咬住的情况。尤其是在摇臂为轻金属制时，摇臂的磨损增大。而且由于磨损产生的金属粉会使滚动轴承损伤。

因此，以消除摇臂的磨损为目的，已知有日本实用新型注册第2508561号公报(专利文献1)，日本实用新型注册第2508562号公报(专利文献2)，日本实公平6-25606号公报(专利文献3)所记载的情况。

所述专利文献1～3所记载的滚动轴承在摇臂与滚子端面之间配置板，来防止摇臂的磨损。

专利文献1：日本实用新型注册第2508561号公报

专利文献2：日本实用新型注册第2508562号公报

专利文献3：日本实公平6-25606号公报

然而，在上述以往那样的外圈中，仍然会产生以下说明的问题。即，在板与外圈的端面接触时，由于润滑油的粘性而使板与外圈无间隙地密接，因此无法顺利地向滚动轴承的内部供给润滑油，滚动轴承的寿命变短。

发明内容

本发明的目的是鉴于上述的情况，提供一种能够容易将润滑油向轴承内部供给的摇臂用凸轮从动件及凸轮从动件装置。

为了实现该目的，本发明的摇臂用凸轮从动件具备：外周面与凸轮抵接的圆筒形状的外圈；支承外圈的支承轴；配置在所述支承轴及外圈之间的环状区域中的多个滚子；形成为供支承轴贯通的环形状的圆盘，与滚子的端面相面对，且外径比外圈的内径小的侧板。并且，侧板分别配置在滚子的两端，在滚子的轴长为Lk、外圈的轴长为Lr、侧板的厚度为t时，满足Lr＜Lk+2t。

根据所述本发明，由于具备形成为供支承轴贯通的环形状的圆盘，与滚子的端面相面对且外径比外圈的内径小的侧板，因此能够防止滚子端面的咬住引起的摇臂的磨损。而且，在侧板的外径与外圈的内径之间确保沿径向打开的环状间隙，而能够使润滑油从该环状间隙向滚子流入。并且，侧板在外圈与摇臂之间确保沿轴向打开的间隙，而能够有效地使润滑油从该间隙流入。

本发明并不局限于一种实施方式，但作为优选的实施方式，在滚子的节圆直径为PCD且侧板的外径为Ds时，满足PCD＜Ds。由此，能够可靠地防止滚子端面的咬住。

优选滚子的轴长Lk及外圈的轴长Lr满足Lk＜Lr，从而增大外圈内周面与滚子的接触长度而能够充分地确保外圈的轴承载荷。

优选侧板的表面硬度在维氏硬度下为Hv550以上。由此，能够防止侧板与滚子接触时的侧板的磨损。

优选侧板的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra0.8μm以下，由此，在侧板与轻金属制的摇臂接触时能够防止摇臂磨损的情况。

优选，外圈、支承轴及滚子全部具有富氮层，支承轴及滚子的至少一方的部件中的富氮层的奥氏体晶粒被细化而超过晶粒度号码的10号，并且该部件中的富氮层的残留奥氏体量为11体积％以上且25体积％以下，且该部件中的富氮层的含氮量为0.1质量％以上且0.7质量％以下。由此，能够实现凸轮从动件的长寿命化。

优选滚子的滚动面及滚子滚动的外圈的内周面中的至少一方具有凸面加工部。由此，在外圈偏于轴向一方且滚子的另一端从外圈的内周面向另一方突出时，能够防止边缘载荷作用而损伤的情况。

另外，本发明的凸轮从动件装置具备：具有一对腿部的摆动部件；架设在一对腿部之间的支承轴；由支承轴支承为旋转自如，具有外周面、内周面及端面，且外周面与凸轮抵接的圆筒形状的外圈；配置在支承轴及外圈之间的环状区域中的多个滚子；形成为供支承轴贯通的环形状的圆盘，外径比外圈的内径小，且配置在滚子的端面与腿部之间的侧板。并且，侧板分别配置在滚子的两端，在滚子的轴长为Lk、外圈的轴长为Lr、侧板的厚度为t时，满足Lr＜Lk+2t。

根据所述本发明，由于具备形成为供支承轴贯通的环形状的圆盘，与滚子的端面相面对且外径比外圈的内径小的侧板，因此能够防止滚子端面的咬住所引起的摇臂的磨损。而且，在侧板的外径与外圈的内径之间确保沿径向打开的间隙，而能够使润滑油从该间隙向滚子流入。并且，侧板在外圈与摇臂之间确保沿轴向打开的间隙，能够高效地使润滑油从该间隙流入。

发明效果

根据本发明，由于具备形成为供支承轴贯通的环形状的圆盘，与滚子的端面相面对且外径比外圈的内径小的侧板，因此能够防止滚子端面的咬住引起的摇臂的磨损，并且在侧板的外径与外圈的内径之间确保沿径向打开的间隙，而能够使润滑油从该间隙向滚子流入。并且，滚子的轴长Lk、外圈的轴长Lr、侧板的厚度t满足Lr＜Lk+2t，因此侧板在外圈与摇臂之间确保沿轴向打开的间隙，从而能够高效地使润滑油从该间隙流入。因此，凸轮从动件的轴承寿命提高。而且，能够减少凸轮从动件的轴承转矩而实现内燃机的运转效率的提高。

附图说明

图1是表示装入有本发明的实施例的凸轮从动件的可动阀机构的主视图。

图2是表示本发明的第一实施例的剖视图。

图3是表示本发明的第二实施例的剖视图。

图4是表示本发明的第三实施例的剖视图。

图5是表示以往的比较品的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施例，详细说明本发明的实施方式。

图1是表示装入有本发明的第一实施例的凸轮从动件的可动阀机构的主视图。可动阀机构1是机动车的发动机部件，具备：由轴5支承为能够摆动的摇臂2；配置在摇臂2的一端，通过摇臂2的摆动而进行发动机燃烧室的吸排气的阀3；配置在摇臂2的另一端的支承轴6；由支承轴6的外周轴支承为旋转自如的外圈11；固定在凸轮轴(未图示)上且具有偏心部4a的凸轮4。

上述结构的可动阀机构1将发动机的曲轴(未图示)的旋转经由同步带(未图示)向凸轮轴(未图示)传递，而使凸轮4旋转。并且，在凸轮4的偏心部4a与外圈11的外周面抵接时，摇臂2以轴5为中心摆动而将阀3向下压。由此，进行发动机的吸排气。此时，外圈11伴随凸轮4的旋转而进行旋转，因此能够减少外圈11与凸轮4的抵接部分的摩擦损失。摇臂2包含从其端部突出的腿部7且为轻金属制，从而实现可动阀机构1的轻量化和燃料利用率的提高。

图2是放大表示对外圈11进行轴支承的凸轮从动件的剖视图。支承轴6架设在从摇臂2的端部突出而彼此相面对的一对腿部7之间。相互平行的腿部7、7的平坦的壁面8、8彼此之间的区域中配设有中空圆筒形状的外圈11、以支承轴6为内圈并以外圈11为外圈的滚子12。滚子12在中空圆筒形状的外圈11的内周面13与支承轴6的外周面之间的环状区域中配置多个，并在所述内外周面上滚动。外圈11除了上述的外周面及内周面13之外，还具有端面14。

成为两端面14、14间的距离的外圈11的轴长可以与成为滚子12的两端面15、15间的距离的滚子12的轴长相同，也可以如后述的第二实施例那样不相同。

在腿部7与滚子12的端面15之间配置侧板16。侧板16是具备中心孔17的平坦的环形状的圆盘，支承轴6贯通中心孔17。侧板16与各腿部7的壁面8相面对且与滚子端面15相面对，从而避免滚子与腿部7的接触。由此，防止轻金属制的腿部7的磨损。

如图2所示，侧板16的外径Ds小于外圈11的内径Dr。因此，在侧板16的外径与外圈11的内周面13之间产生环状间隙。

优选侧板16的外径Ds大于滚子12的节圆的直径PCD。由此，侧板16的内外径差增大且能够容易成形。并且能够可靠地防止滚子端面15相对于壁面8的咬住。

根据本实施例，可动阀机构1的凸轮从动件由于具备与滚子12的端面15相面对且外径Ds比外圈11的内径Dr小的侧板16，因此能够在侧板16与外圈11之间确保环状间隙，而使润滑油从外方流入该环状间隙。因此，能够顺利地润滑滚子12、内周面13及支承轴6的外周面，从而提高凸轮从动件的轴承寿命。

优选侧板16的表面硬度在维氏硬度下为Hv550以上。由此，能够防止侧板16与滚子12接触时的侧板16的磨损。

另外优选侧板16的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra0.8μm以下。由此，在轻金属制的摇臂2的腿部7与侧板16接触时，能够防止腿部7磨损的情况。

优选外圈11、支承轴6及滚子12全部具有富氮层，支承轴6及滚子12的至少一方的部件中的富氮层的奥氏体晶粒被细化而超过晶粒度号码的10号，并且该部件中的富氮层的残留奥氏体量为11体积％以上且25体积％以下，并且该部件中的富氮层的含氮量为0.1质量％以上且0.7质量％以下。

对于本实施例的凸轮从动件和以往的凸轮从动件，使用外圈旋转型寿命试验机进行了比较试验。试验条件是以使作为试验体的外圈与施加外力并进行旋转的驱动辊相接触的方式设置凸轮从动件，对外圈施加3000[N]的外力并使外圈每分钟进行7000次旋转，利用100℃的发动机润滑油以每分钟20[ml]对外圈进行润滑。

现有例的比较品1的形状如图5的剖视图所示，外圈G的内径侧端面Gt比外径侧端面Gs凹陷形成，滚子K的端面Kt及内径侧端面Gt共同平坦，滚子两端面Kt、Kt间的轴长与外圈内径侧的两端面Gt、Gt间的轴长相等。侧板S的外径大于外圈G的内径，在滚子12未沿轴向向一侧偏移时，侧板S与外圈内径侧端面Gt及滚子端面Kt进行接触。另外比较品2的形状与图2所示的发明品全部相同。

在比较品1及比较品2中，如表1所示，对外圈、滚子、支承轴实施了标准热处理。具体来说，实施了如下的标准热处理：在RX气体氛围中，以加热温度840℃、保持时间20分钟进行加热后，进行淬火，然后以180℃进行90分钟回火。

在发明品中，如表1所示，对外圈实施渗碳氮化的热处理，对滚子及支承轴实施以下所述的热处理。具体来说，在RX气体和氨气的混合气体氛围中，以渗碳氮化处理温度850℃、保持时间150分钟进行加热后，从850℃开始进行一次淬火，接下来在比渗碳氮化处理温度低的800℃下加热20分钟而进行二次淬火，并实施了在180℃下进行90分钟回火的渗碳氮化+低温二次的热处理。

此外，对发明品的外圈实施了如下的渗碳氮化的热处理：在RX气体与氨气的混合气体氛围中，以加热温度850℃、保持时间150分钟进行加热后，从850℃开始进行淬火，然后在180℃下进行90分钟回火。

[表1]

试验体	比较品1	比较品2	发明品
				外圈	标准热处理	标准热处理	渗碳氮化
滚子	标准热处理	标准热处理	渗碳氮化+低温二次
				支承轴	标准热处理	标准热处理	渗碳氮化+低温二次
寿命比	1	1.3	4.7

表2表示基于上述的标准热处理、渗碳氮化的热处理、渗碳氮化+低温二次的热处理的组成。根据渗碳氮化+低温二次的热处理，奥氏体晶粒晶粒度(JIS G0551)为12号，超过晶粒度号码的10号。而且，残留奥氏体量(％)的体积比为21％，为11体积％以上且25体积％以下。而且，含氮量(％)的质量比为0.30％，为0.1质量％以上且0.7质量％以下。

[表2]

比较试验的结果如表1所示，比较品1的寿命比为1时，比较品2的寿命比为1.3，发明品的寿命比为4.7。

比较品2的寿命长于比较品1的原因考虑为：在比较品2中，由于具备形成为支承轴6贯通中心孔17的环形状的圆盘，与滚子12的端面15相面对且外径Ds比外圈11的内径Dr小的侧板16，因此润滑油能够从外方向滚子12流入，从而润滑性能提高。

根据该试验结果可知，在以上述的富氮层的组成来形成凸轮从动件的本实施例中，发明品的寿命比为4.7，具有优良的耐久性能。其原因考虑为：在发明品中，润滑油从外方向滚子12的流入、以及渗碳氮化+低温二次的热处理。

接下来，说明本发明的第二实施例的凸轮从动件。图3是放大表示第二实施例的凸轮从动件的纵向剖视图。该实施例的基本结构及作用与上述的图1及图2所示的实施例共通，因此对于同一部件，附加共通的符号而省略说明，仅对不同的结构进行说明。

如图3所示，侧板16分别配置在滚子12的两端与壁面8之间，滚子12端部与壁面8不接触。而且，滚子12的轴长为Lk、外圈11的轴长为Lr且侧板16的厚度为t时，满足Lr＜Lk+2t。由此，在相面对的一对壁面8、8之间，外圈轴长Lr短于滚子轴长Lk及两个侧板厚度2t之和，从而在壁面8与外圈端面14之间确保在轴向上打开的间隙。因此，能够高效地使润滑油从外方经由该轴向间隙向外圈11的内径侧流入。因此，能够更顺利地润滑滚子12、内周面13及支承轴6的外周面，从而凸轮从动件的轴承寿命进一步提高。

优选满足Lk＜Lr。由此，外圈轴长Lr比滚子轴长Lk长，从而能够增大外圈内周面13与滚子12的接触长度而充分确保外圈11的轴承载荷。

接下来，说明本发明的第三实施例的凸轮从动件。图4是放大表示第三实施例的凸轮从动件的纵向剖视图。该实施例的基本结构及作用与上述的图1及图3所示的实施例共通，因此对于同一部件，附加共通的符号而省略说明，仅对不同的结构进行说明。

在本实施例中，如图4所示，滚子12所滚动的外圈11的内周面13具有凸面加工部。即，内周面13在轴向中央向内径侧突出，随着朝向端部而内径逐渐增大。

在本实施例中，成为两端面14、14间的距离的外圈11的轴长长于成为两端面15、15间的距离的滚子12的轴长，因此轴承载荷不作用于内周面13的轴向端部。尤其是存在滚子12的滚动面比外圈11的内周面13沿轴向突出的情况，且存在突出的滚子12的轴向端部上作用有弯曲应力等不希望的边缘载荷的情况。

在本实施例中，由于具有凸面加工部，因此在外圈11偏于轴向一方且滚子12的另一端从外圈的内周面向另一方突出时，能够避免外圈11及滚子12的轴向端部集中有应力的情况。因此边缘载荷不会作用于两者11、12之间，从而能够防止外圈11或滚子12损伤的情况。

需要说明的是，虽然未图示，但也可以取代外圈11的内周面13而使滚子12的滚动面具有凸面加工部，或者使滚子12及内周面13这双方都具有凸面加工部。除了外圈11的轴长长于滚子12的轴长的本实施例之外，所述11、12的轴长也可以相同。

以上，参照附图说明了本发明的实施方式，但本发明并不局限于图示的实施方式。相对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内，能够施加各种修正或变形。

工业实用性

本发明利用在发动机的可动阀机构等所采用的摇臂用凸轮从动件中比较有利。

符号说明：

1可动阀机构；2摇臂；3阀；4凸轮；4a偏心部；5轴；6支承轴；7腿部；8壁面；11外圈；12滚子；13外圈内周面；14外圈端面；15滚子端面；16侧板；17中心孔。

Claims (4)

1.一种摇臂用凸轮从动件，具备：

外周面与凸轮抵接的圆筒形状的外圈；支承所述外圈的支承轴；配置在所述支承轴及外圈之间的环状区域中的多个滚子；形成为供所述支承轴贯通的平坦的环形状的圆盘，与所述滚子的端面相面对，且外径比所述外圈的内径小的侧板，

所述侧板形成为，轴向厚度小于径向厚度，表面硬度为Hv550以上，表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra0.8μm以下，且分别配置在所述滚子的两端，

在所述滚子的轴长为Lk、所述外圈的轴长为Lr、所述侧板的厚度为t时，满足Lk＜Lr＜Lk+2t，

在所述侧板的外缘与所述外圈的内周面之间还具有供润滑油从外侧经由所述外圈的端面而向所述滚子流入的环状间隙，

所述外圈、所述支承轴及所述滚子全部具有富氮层，

支承轴及滚子的至少一方的部件中的所述富氮层的奥氏体晶粒被细化而超过晶粒度号码的10号，并且所述部件中的所述富氮层的残留奥氏体量为11体积％以上且25体积％以下，且所述部件中的所述富氮层的含氮量为0.1质量％以上且0.7质量％以下。

2.根据权利要求1所述的摇臂用凸轮从动件，其中，

在所述滚子的节圆直径为PCD且所述侧板的外径为Ds时，满足PCD＜Ds。

3.根据权利要求1或2所述的摇臂用凸轮从动件，其中，

所述滚子的滚动面及所述滚子滚动的所述外圈的内周面中的至少一方具有凸面加工部。

4.一种凸轮从动件装置，具备：

具有一对腿部的摆动部件；

架设在所述一对腿部之间的支承轴；

由所述支承轴支承为旋转自如，具有外周面、内周面及端面，且所述外周面与凸轮抵接的圆筒形状的外圈；

配置在所述支承轴及外圈之间的环状区域中的多个滚子；

形成为供所述支承轴贯通的平坦的环形状的圆盘，外径比所述外圈的内径小，且配置在所述滚子的端面与所述腿部之间的侧板，

所述侧板形成为，轴向厚度小于径向厚度，表面硬度为Hv550以上，表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra0.8μm以下，且分别配置在所述滚子的两端，

在所述滚子的轴长为Lk、所述外圈的轴长为Lr、所述侧板的厚度为t时，满足Lk＜Lr＜Lk+2t，

在所述侧板的外缘与所述外圈的内周面之间还具有供润滑油从外侧经由所述腿部与所述外圈的端面之间的轴向间隙而向所述滚子流入的环状间隙，

所述外圈、所述支承轴及所述滚子全部具有富氮层，

支承轴及滚子的至少一方的部件中的所述富氮层的奥氏体晶粒被细化而超过晶粒度号码的10号，并且所述部件中的所述富氮层的残留奥氏体量为11体积％以上且25体积％以下，且所述部件中的所述富氮层的含氮量为0.1质量％以上且0.7质量％以下。