CN102639821A - 凸轮轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凸轮轴装置，将凸轮轴(1)支承为能够旋转的多个轴承中的最接近带轮(P)的轴承设为滚动轴承(4)，将其他的轴承设为滑动轴承(3)。滚动轴承(4)由具有第1外圈滚道面(51)以及在该第1外圈滚道面(51)上转动的多个圆柱滚子(53)的滚子轴承部(5)，和相对于上述滚子轴承部(5)在轴向邻接配置并且具有第2外圈滚道面(61)以及在该第2外圈滚道面(61)上转动的多个球的球轴承部(6)构成，第1外圈滚道面(51)和第2外圈滚道面(61)形成于单一的外圈(7)的内周面(7a)。

Description

凸轮轴装置
技术领域
本发明涉及与发动机的旋转同步地旋转驱动的凸轮轴装置。
背景技术
汽车用的发动机所使用的以往的凸轮轴装置，将用于使进排气用的阀动作的具有多个凸轮的凸轮轴通过多个轴承支承为能够旋转(例如，参照专利文献1)。该支承构造如图3所示，将全部的轴承设为滑动轴承41，通过该滑动轴承41分别支承凸轮轴42的各凸轮43之间。
以往的将全部的轴承设为滑动轴承的凸轮轴装置因为使用滑动轴承所以摩擦阻力大，所以凸轮轴的旋转扭矩增大，存在发动机的油耗性能变差的问题。为了解决该问题，提出将全部的轴承设为滚动轴承(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平8-218817号公报
专利文献2：日本特开2006-226183号公报
发明内容
在将支承凸轮轴的轴承全部设为滚动轴承的凸轮轴装置中，当将各滚动轴承组装于发动机侧的气缸盖等时，若同轴度低，则由于凸轮轴不能顺畅地旋转，所以需要将各滚动轴承相互的同轴度设定得高。困此，需要提高气缸盖等的组装部的加工精度，存在组装部的制造变得困难的问题。
本发明的目的之一是鉴于以上这样的实际情况而完成的，提供一种能够减少凸轮轴的旋转扭矩，并且能够容易地制造组装支承凸轮轴的轴承的组装部的凸轮轴装置。
本发明的一方式所涉及的凸轮轴装置具备：在轴向具有多个凸轮，并且在一端安装有带轮的凸轮轴；将上述凸轮轴支承为能够相对于壳体旋转的多个轴承，上述多个轴承中的最接近上述带轮的轴承由滚动轴承构成，其他的轴承由滑动轴承构成，上述滚动轴承具备：滚子轴承部，该滚子轴承部具有第1外圈滚道面以及在该第1外圈滚道面上转动的多个滚子；以及球轴承部，该球轴承部相对于上述滚子轴承部在轴向邻接配置，并且具有第2外圈滚道面以及在该第2外圈滚道面上转动的多个球，上述第1外圈滚道面和上述第2外圈滚道面形成于单一的外圈的内周。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的凸轮轴装置的局部剖视图。
图2是表示图1的主要部分位的放大剖视图。
图3是表示以往的凸轮轴装置的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的实施方式的凸轮轴装置的局部剖视图。该凸轮轴装置C是使汽车用发动机的进排气门动作的装置，组装于由铝制块构成的壳体H(气缸盖)。凸轮轴装置C具备：具有多个凸轮2的凸轮轴1；能够旋转地支承凸轮轴1的多个(在本实施方式中为四个)的滑动轴承3；以及单一的滚动轴承4。
凸轮轴1具有：直线状的轴主体11；安装于该轴主体11的一端部(图1的左侧)的轴部件12；嵌合于轴主体11的外周的多个大致卵形的凸轮2。该轴部件12的外径例如设定为18～20mm，该轴部件12被压入轴主体11的一端部而同心地固定于轴主体11。在轴部件12的端部，经由带轮安装部13安装有用于使凸轮轴1旋转的带轮P。而且，带轮P经由皮带(未图示)与作为输出轴的曲轴(未图示)连结，与曲轴同步旋转，经由该带轮P向凸轮轴1传递动力。
凸轮2以一对为1组，沿轴主体11的轴向每隔规定间隔配设。在凸轮2形成有用于压入嵌合于轴主体11的外周面11a的贯通孔2a。
各滑动轴承3分别配置于1组的凸轮2之间，能够旋转地支承轴主体11。各滑动轴承3形成为圆筒状，其外周面3a嵌入壳体H的收纳室内面而被固定。另外，在各滑动轴承3的内周面3b，通过油膜与轴主体11的外周面11a滑动接触。
滚动轴承4是与带轮P最接近的轴承，能够旋转地支承凸轮轴1的轴部件12。
图2是表示滚动轴承4的图1的主要部分的放大图。滚动轴承4具有单一的外圈7，滚子轴承部5以及球轴承部6在轴向分割而构成。
外圈7例如通过轴承钢、不锈钢合金等形成为圆筒状，其外周面7a嵌入壳体H的收纳室内面而被固定。
作为滚子轴承部5，通过形成于外圈7的第1外圈滚道面51、形成于轴部件12的第1内圈滚道面52、转动自如地配置于第1外圈滚道面51与第1内圈滚道面52之间的多个圆柱滚子53、以及将各圆柱滚子53沿圆周方向以规定间隔保持的第1保持器54构成圆柱滚子轴承。
第1外圈滚道面51与从外圈7的内周面7b的大致中央部到一端部侧(图2的左侧)形成的阶梯部7c一体形成。第1内圈滚道面52与和第1外圈滚道面51对置的轴部件12的外周面12a一体形成。
圆柱滚子53例如由轴承钢、不锈钢合金等形成，通过上述阶梯部7c限制向轴向的一方侧(图2的右侧)的移动。第1保持器54具有在轴向分离配置的一对的环状部54a、和连结该一对的环状部54a的多个柱部54b。通过邻接的柱部54b之间和一对的环状部54a在圆周方向形成有多个兜孔(pocket)54c。在该兜孔54c内配置有各圆柱滚子53，圆柱滚子53沿圆周方向以规定间隔被保持。
球轴承部6与滚子轴承部5在轴主体11侧的轴向邻接配置。另外，作为球轴承部6，通过形成于外圈7的第2外圈滚道面61、形成于轴部件12的第2内圈滚道面62、能够转动地配设于第2外圈滚道面61与第2内圈滚道面62之间的多个球63、以及将各球63沿圆周方向以规定间隔保持的第2保持器64构成深槽球轴承。
第2外圈滚道面61在从外圈7的内周面7b的大致中央部到另一端部侧(图2的右侧)形成为剖面圆弧状。第2内圈滚道面62在与第2外圈滚道面61对置的轴部件12的外周面12a形成为剖面圆弧状。
球63例如由轴承钢、不锈钢合金等形成。第2保持器64是由树脂成形的冠形保持器，通过沿轴向延伸的多个柱部64a在圆周方向形成多个用于收纳球63的兜孔64b。
然而，在凸轮轴1中，特别是传递动力的带轮P附近的部分由皮带张力引起的负荷载荷变大。该负荷载荷占作用于凸轮轴1整体的全部负荷载荷的大约70％。因此，在滚动轴承4中，将具有球轴承部6的大约3倍的负荷容量的滚子轴承部5接近带轮P而配置。由此，能够将凸轮轴1中的负荷载荷大的部分通过负荷容量大的滚子轴承部5稳定地支承。另外，凸轮轴1通过球轴承部6限制向轴向两侧的移动。
滚动轴承4还具备用于密封外圈7与轴部件12的间隙的密封部件8、9。密封部件8、9主要由合成橡胶等的弹性体构成，分别嵌合于外圈7的内周面7b的轴向两端部。在被密封部件8、9密封的空间S封入有润滑脂(未图示)。
由此，能够抑制包含于发动机的润滑油的炭渣、金属粉等异物侵入上述空间S，并且通过封入上述空间S的润滑脂能够可靠地润滑滚子轴承部5以及球轴承部6。另外，通过封入空间S内的润滑脂，能够减少由滚子轴承部5以及球轴承部6产生的噪声。
根据以上这样构成的本实施方式的凸轮轴装置C，由于将在支承凸轮轴1的多个轴承中的最接近带轮P的轴承设为滚动轴承4，所以凸轮轴1中经由带轮P作用的最大负荷载荷能够通过摩擦阻力小的滚动轴承4支承。因此，能够有效地减少凸轮轴1的旋转扭矩。并且，由于将支承凸轮轴1的其他轴承设为滑动轴承3，所以与以往的全部设为滚动轴承的情况相比，能够将轴承相互的同轴度设定得低。这是由于在作为支承凸轮轴1的轴承使用滑动轴承3的情况下，滑动轴承3的外周面3a与壳体H之间形成有一点间隙，所以即使各轴承相互的同轴度低，也能够使凸轮轴1无障碍地旋转的缘故。其结果，由于不需要提高组装支承凸轮轴的轴承的组装部(壳体H)的加工精度，所以能够容易地进行组装部的制造。
另外，滚动轴承4因为设置于凸轮轴1端部的轴部件12，所以除了凸轮2外嵌于轴主体11的组装式的凸轮轴1以外，也能够适用于凸轮2与轴主体11一体铸造的凸轮轴。
并且，滚动轴承4因为具有滚子轴承部5和球轴承部6，所以能够利用滚子轴承部5增大负荷容量，并且能够利用球轴承部6限制凸轮轴1的轴向的移动。因此，能够抑制起困于上述负荷载荷的凸轮轴装置C的动作性能的降低。并且，因为将滚子轴承部5的第1外圈滚道面51和球轴承部6的第2外圈滚道面61形成于单一的外圈7的内周面7b，所以能够减少部件数量，能够降低制造成本。
另外，因为在凸轮轴1的轴部件12的外周面12a形成有供滚子轴承部5的圆柱滚子53转动的第1内圈滚道面52、和供球轴承部6的球63转动的第2内圈滚道面62，所以能够将凸轮轴1兼用作滚子轴承部5以及球轴承部6的内圈，所以能够减少部件数量，能够进一步降低制造成本。另外，对于第1以及第2内圈滚道面52、53，由于能够在将轴部件12安装于轴主体11之前将各内圈滚道面52、53形成于轴部件12，所以各内圈滚道面52、53的加工变得容易。
本发明并不限定于上述的实施方式而能够进行适当的变更设计。例如，在上述实施方式中，凸轮轴1是将轴主体11与凸轮2分体而形成的，但是也可以如上述那样将轴主体11与凸轮2一体铸造。
另外，滚子轴承部5除了圆柱滚子轴承以外，也可以作为滚针轴承而构成。
并且，球轴承部6除了深槽球轴承以外，在能够确保安装空间的情况下也可以作为角接触球轴承而构成。
另外，滚子轴承部5以及球轴承部6的各内圈滚道面52、62虽然形成于轴部件12的外周面12a，但是也可以形成于另外安装于轴部件12的内圈的外周面。
符号说明：
1...凸轮轴；2...凸轮；3...滑动轴承(轴承)；4...滚动轴承(轴承)；5...滚子轴承部；6...球轴承部；7...外圈；11...轴主体；12...轴部件；51...第1外圈滚道面；52...第1内圈滚道面；53...圆柱滚子(滚子)；61...第2外圈滚道面；62...第2内圈滚道面；63...球；C...凸轮轴装置；H...壳体；P...带轮。

Claims (3)

1.一种凸轮轴装置，
该凸轮轴装置具备：凸轮轴，该凸轮轴沿着轴向每隔规定间隔具有多个凸轮，并且在该凸轮轴的一端安装有带轮；以及多个轴承，所述多个轴承将所述凸轮轴支承为能够相对于壳体旋转，
所述凸轮轴装置的特征在于，
所述多个轴承中的最接近所述带轮的轴承由滚动轴承构成，其他的轴承由滑动轴承构成，
所述滚动轴承具备：滚子轴承部，该滚子轴承部具有第1外圈滚道面以及在该第1外圈滚道面上转动的多个滚子；以及球轴承部，该球轴承部相对于所述滚子轴承部在轴向邻接配置，并且具有第2外圈滚道面以及在该第2外圈滚道面上转动的多个球，
所述第1外圈滚道面和所述第2外圈滚道面形成于单一的外圈的内周。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴装置，其特征在于，
在所述凸轮轴的外周面，形成有供所述滚子轴承都的所述滚子转动的第1内圈滚道面，并且形成有供所述球轴承部的所述球转动的第2内圈滚道面。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴装置，其特征在于，
所述凸轮轴具有：轴主体；以及轴部件，该轴部件同心地安装于该轴主体的一端，并且供所述带轮安装，
在所述轴部件的外周面形成有所述第1内圈滚道面以及所述第2内圈滚道面。
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