JP2005003060A - 回転支持装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持軸５ｃの直径が小さい場合でも、この支持軸５ｃの両端部の１対の支持壁部４ｃ、４ｃに対するかしめ固定を、低コストで安定して行なえる様にする。
【解決手段】上記支持軸５ｃの両端面に中心孔２４、２４を開口させる。これら両中心孔２４、２４の開口部内側に、かしめ治具２６、２６を構成する鋼球２８、２８を、軸方向反対側から強く押し付ける。この押し付けに基づいて、上記支持軸５ｃの両端部を径方向外方に塑性変形させ、この支持軸５ｃの両端部を上記両支持壁部４ｃ、４ｃに支持固定する。鋼球２８、２８は低コストで得られ、押し付け作業に伴って損傷しにくいので、上記課題を解決できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明の対象となる回転支持装置は、互いに間隔をあけて設けられた１対の支持板同士の間に掛け渡した支持軸の周囲に回転部材を、ラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持する構造を有する。具体的には、エンジンの燃料噴射装置や吸排気弁用駆動装置用のカムフォロア、スライドドア、スライドシート等のレール用ローラフォロア、自動車変速機のシフトレバーの操作感向上機構用ローラ、各種変速機構用遊星歯車等の回転支持部として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エンジン内部での摩擦低減を図り、燃料消費率を低減する事を目的として、クランクシャフトと同期したカムシャフトの回転を給気弁及び排気弁の往復運動に変換する部分に、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置を利用する事が一般的に行われている。図２〜４は、特許文献１に記載された、従来から知られているカムフォロア装置の第１例を示している。
【０００３】
エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフト１に固定された（一般的には一体に形成された）カム２に対向し、このカム２の動きを受けて往復揺動する揺動部材であるロッカーアーム３が設けられている。このロッカーアーム３の端部（後述する第２例の様に、中間部の場合もある）には、特許請求の範囲に記載した１対の支持板に相当する１対の支持壁部４、４が、互いに間隔を開けて設けられている。そして、この１対の支持壁部４、４同士の間に、鋼製で中空又は中実の支持軸５を掛け渡している。この支持軸５は、特許請求の範囲に記載した回転部材に相当するタペットローラ６を、ラジアルニードル軸受７を介して回転自在に支承すべく、その両端部を上記１対の支持壁部４、４に固定している。又、上記タペットローラ６の外周面を、上記カム２の外周面に当接させている。この様に構成されるタペットローラ６を組み込んだエンジンの動弁機構によれば、ロッカーアーム３とカム２との間に働く摩擦力を低減し、エンジン運転時に於ける燃料消費率の低減を図れる。
【０００４】
又、特許文献２には、図５〜８に示す様に、ロッカーアームを鋼板等の金属板にプレス加工を施す事により造る構造が記載されている。この従来の第２例のカムフォロア装置の場合、板金製のロッカーアーム３ａに、特許請求の範囲に記載した回転部材に相当するタペットローラ６ａを、支持軸５ａにより回転自在に支持している。
【０００５】
このうちのロッカーアーム３ａは、特許請求の範囲に記載した１対の支持板に相当する１対の支持壁部４ａ、４ａと、これら両支持壁部４ａ、４ａ同士を連結する第一、第二の連結部８、９とを備える。これら両連結部８、９のうちの第一の連結部８は、弁体１０の基端面を突き当ててこの弁体１０を変位させる為の押圧部として、第二の連結部９は、ラッシュアジャスタを構成し、上記ロッカーアーム３ａの揺動中心となるプランジャ１１の先端面を突き当てる為の支点部として、それぞれ機能する。
【０００６】
一方、上記両連結部８、９同士の間部分はローラ設置部分となっており、この部分に、上記支持軸５ａにより回転自在に支持した上記タペットローラ６ａを配置している。当該部分にこのタペットローラ６ａを支持する為に、上記１対の支持壁部４ａ、４ａの互いに整合する位置に形成した支持孔に前記支持軸５ａの両端部を内嵌し、更にこの支持軸５ａの両端面外周縁部をこれら各支持孔の周縁部に向けかしめ広げている。この構成により、この支持軸５ａの両端部を上記１対の支持壁部４ａ、４ａに、これら両支持壁部４ａ、４ａ同士の間に掛け渡した状態で固定している。上記タペットローラ６ａは、この様にしてこれら両支持壁部４ａ、４ａ同士の間に掛け渡された上記支持軸５ａの中間部周囲に、ラジアルニードル軸受７（図３〜４参照）を介して、回転自在に支持している。
【０００７】
エンジンへの組み付け状態では、図８に示す様に、前記第一の連結部８の片面（図８の下面）に前記弁体１０の基端部を、上記第二の連結部９の片面に設けた球状凹部に前記プランジャ１１の先端面を、それぞれ突き当てると共に、上記タペットローラ６ａの外周面に、カムシャフト１ａの中間部に固設したカム２ａの外周面を当接させる。エンジンの運転時には、このカム２ａの回転に伴って前記ロッカーアーム３ａが、上記プランジャ１１の先端面と上記球状凹部との当接部を中心（支点）として、図８に実線で示した状態と同じく鎖線で示した状態との間で揺動変位し、上記弁体１０を、上記第一の連結部８の押圧力とリターンスプリング１２の弾力とにより軸方向に往復移動させる。
【０００８】
何れの構造の場合でも、支持軸５、５ａの両端部は１対の支持壁部４、４ａに対し、がたつきなく、且つ、カム２、２ａからタペットローラ６、６ａを介して加えられるラジアル荷重を支承できる様に固定する必要がある。一方で、上記支持軸５、５ａの中間部外周面は、タペットローラ６、６ａを回転自在に支持する為のラジアルニードル軸受７の内輪軌道としての役目を有するので、上記中間部外周面に傷等が付く事は好ましくない。従って、上記支持軸５、５ａを、上記各支持壁部４、４ａに形成した支持孔に圧入する構造は、傷付き防止の面から採用できない。
【０００９】
この為に従来から、図９〜１０に示す様な構造により、ロッカーアーム３ｂを構成する、特許請求の範囲に記載した１対の支持板に相当する支持壁部４ｂ、４ｂに、タペットローラ６ｂを支持する為の支持軸５ｂの両端部を固定している。この従来構造で、これら両支持壁部４ｂ、４ｂに互いに同心に形成した円形の支持孔１３、１３の内径は、上記支持軸５ｂの外径よりも僅かに大きい。又、この支持軸５ｂは、中間部外周面のみを高周波焼き入れにより硬化させており、両端部は焼き入れせずに軟らかい（生の）ままとしている。この様な支持軸５ｂを上記ロッカーアーム３ｂに対し固定する場合には、この支持軸５ｂの両端部を上記両支持孔１３、１３内に位置させた状態で、この支持軸５ｂの両端部を径方向外方に塑性変形させる。即ち、この支持軸５ｂの両端面にパンチの如き治具を押し当てて、この両端面に凹溝１４を形成し、この凹溝１４の周囲部分を径方向外方に押し広げて、この部分を上記両支持孔１３、１３の内周面に押し付ける。
【００１０】
更に、特許文献４には、図１１に示す様な、遊星歯車装置に関する回転支持装置が記載されている。この構造では、キャリア１５を、１対の支持板１６ａ、１６ｂを、複数本ずつの支持軸１７及び連結軸３１で連結固定する事により構成している。これら各支持軸１７及び連結軸３１はそれぞれ、両端部に中間部よりも小径の円筒部１８ａ、１８ｂを形成して成る。そして、これら各円筒部１８ａ、１８ｂを、上記両支持板１６ａ、１６ｂに形成した支持孔１９ａ、１９ｂに内嵌し、更に径方向外方に塑性変形させて（かしめ広げて）、上記両支持板１６ａ、１６ｂを上記各支持軸１７及び連結軸３１を介して結合固定している。又、各支持軸１７の中間部周囲に遊星歯車２０を、ラジアルニードル軸受２１を介して、回転自在に支持している。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−７８５０７号公報
【特許文献２】
米国特許第５０４８４７５号明細書
【特許文献３】
特公平６−８１８９２号公報
【特許文献４】
特開２００２−２４３０２５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な従来構造の場合、タペットローラ、ローラフォロア、遊星歯車、その他の回転部材を中間部周囲に回転自在に支持する為の支持軸の直径が小さくなると、この支持軸の両端部を１対の支持板に対し固定する事が難しくなる。
先ず、図９に示した様に、支持軸５ｂの両端面にパンチの如き治具を押し当ててこの支持軸５ｂの両端部の外径を広げる方法は、この支持軸５ｂの端面に押し付けるべき治具の先端縁の直径が小さくなる。この様な小径の治具の製造は難しく、この治具の製造コストが嵩むだけでなく、上記支持軸５ｂの端部をかしめ広げる際にこの治具の先端部に加わる応力が相当に大きくなる為、この治具の耐久性確保が難しくなる。又、この治具により上記支持軸５ｂの端部をかしめ広げる作業は、この支持軸５ｂの両端部毎に、別々に（前後して）行なわなければならず、面倒である。これらにより、支持軸の両端部を１対の支持板に対し固定する為に要するコストが嵩む事が避けられない。
【００１３】
又、図１１に示した様に、各支持軸１７ａ、１７ｂの両端部に形成した小径の円筒部１８ａ、１８ｂをかしめ広げる構造の場合、これら各支持軸１７ａ、１７ｂの直径が小さくなると、上記各円筒部１８ａ、１８ｂの直径が更に小さくなる。この為、直径が小さい支持軸の両端部を支持板に固定する為の構造に採用する事は難しい。
尚、上述の様な、支持軸の直径が小さくなる事に伴う不都合は、この支持軸の直径が９ｍｍ以下の場合に生じ、特に５ｍｍ以下の場合に顕著になる。
本発明は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象となる回転支持装置は、例えば前述の図２〜１０に示した従来構造と同様に、１対の支持板と、支持孔と、支持軸と、回転部材と、ラジアルニードル軸受とを備える。
このうちの１対の支持板は、互いに間隔をあけた状態で設けられている。
又、上記支持孔は、これら両支持板の互いに対向する部分に、互いに同心に形成されている。
又、上記支持軸は、上記両支持孔にその両端部を内嵌固定したもので、上記１対の支持板同士の間部分と、これら両支持孔に内嵌した部分との外径が、同じである。
又、上記回転部材は、上記支持軸の周囲に設けられている。
更に、上記ラジアルニードル軸受は、上記支持軸の中間部外周面と回転部材の内周面との間に設けられている。
【００１５】
特に、請求項１に記載した回転支持装置に於いては、上記支持軸の両端面中央部に、それぞれ中心孔が開口している。又、この支持軸の両端部は、この中心孔の開口周縁部にこの中心孔の内径よりも大きな外径を有する球体を押し付けられる事で、外径を広げる方向に塑性変形している。そして、上記支持軸の両端部外周面は上記各支持孔の内周面に、この塑性変形に基づいて強く当接している。
【００１６】
又、請求項２に記載した回転支持装置の製造方法は、上記支持軸の両端面中央部にそれぞれ開口した中心孔の開口周縁部に、この中心孔の内径よりも大きな外径を有する球体を押し付ける事により、上記支持軸の両端部を外径を広げる方向に塑性変形させて、上記支持軸の両端部外周面を上記各支持孔の内周面に、この塑性変形に基づいて強く当接させる。
この様な回転支持装置の製造方法を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、上記支持孔の開口周縁部に、支持板の外側面に向かう程直径が大きくなる方向に傾斜した、摺鉢状の面取り部を形成しておく。そして、中心孔の開口周縁部への球体の押し付けに伴う支持軸端部の塑性変形に基づき、この支持軸の端部と上記面取り部とを係合させる。
更に、好ましくは、請求項４に記載した様に、上記支持軸の両端面に存在する中心孔の開口周縁部に１対の球体を、この支持軸の軸方向両端面側から互いに近づく方向に同時に押圧する。
【００１７】
【作用】
上述の様に構成する本発明の回転支持装置及びその製造方法によれば、特にコストを嵩ませる事なく、小径の支持軸の両端部を１対の支持板に形成した支持孔に対し、確実に固定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例は、本発明を、エンジンの動弁機構用のカムフォロア装置を構成するタペットローラ６ｃを、ロッカーアーム３ｃに回転自在に支持する部分に適用したものである。上記カムフォロア装置は、１対の支持壁部４ｃ、４ｃと、支持孔２２、２２と、支持軸５ｃと、上記タペットローラ６ｃと、ラジアルニードル軸受７ａとを備える。
【００１９】
このうち、それぞれが特許請求の範囲に記載した支持板に相当する１対の支持壁部４ｃ、４ｃは、ロッカーアーム３ｃの一部に、互いに間隔をあけた状態で設けられている。そして、これら両支持壁部４ｃ、４ｃの互いに整合する位置に、それぞれが円形である、上記支持孔２２、２２を、互いに同心に形成している。これら両支持孔２２、２２の両端開口縁部のうち、上記両支持壁部４ｃ、４ｃの外側面側開口周縁部には、それぞれ円すい凹面状の面取り部２９、２９を、それぞれ全周に亙って形成している。
【００２０】
又、上記支持軸５ｃは、上記両支持孔２２、２２にその両端部を内嵌固定したもので、上記１対の支持壁部４ｃ、４ｃ同士の間に位置する中間部分と、これら両支持孔２２、２２に内嵌した両端部分との外径が同じである。即ち、上記支持軸５ｃの外径は、後述する両端のかしめ変形部２３、２３を除き、全長に亙って同じである。又、特許請求の範囲に記載した回転部材に相当する、上記タペットローラ６ｃは、上記支持軸５ｃの中間部周囲に設けられている。更に、上記ラジアルニードル軸受７ａは、この支持軸５ｃの中間部外周面と、上記タペットローラ６ｃの内周面との間に設けられている。この為、上記支持軸５ｃの中間部外周面を焼き入れ硬化させて上記ラジアルニードル軸受７ａの内輪軌道とし、上記タペットローラ６ｃの内周面を同じく外輪軌道としている。
【００２１】
特に、本例の場合には、上記支持軸５ｃの両端面中央部に、それぞれ中心孔２４、２４を開口させている。これら各中心孔２４、２４は、上記支持軸５ｃの中間部外周面を焼き入れ硬化する際の位置決めの為に形成したもので、この支持軸５ｃの両端面から、上記両支持壁部４ｃ、４ｃの板厚程度の深さ位置にまで形成している。又、図示の例では、上記各中心孔２４、２４の開口部に、上記支持軸５ｃの端面に向かう程直径が大きくなる方向に傾斜した、摺鉢状の傾斜面２５、２５を形成している。上記支持軸５ｃの両端部で上記各中心孔２４、２４の周囲部分、即ち、上記各両支持孔２２、２２に内嵌した部分は、焼き入れ硬化せずに生の（比較的軟質の）ままとしている。
【００２２】
上述の様な支持軸５ｃの両端部は、上記両支持壁部４ｃ、４ｃに形成した上記両支持孔２２、２２に内嵌した状態で、径方向外方にかしめ広げている。この状態で、上記支持軸５ｃの両端部外周面が上記両支持孔２２、２２の内周面に強く押し付けられ、この支持軸５ｃの両端部が上記両支持壁部４ｃ、４ｃに対し固定される。又、上記かしめ広げに伴って形成された鍔部３０、３０を、前記各面取り部２９、２９に係合させて、これら両鍔部３０、３０により上記両支持壁部４ｃ、４ｃの外側面を、反対側から挟持した状態とし、上記支持軸５ｃの軸方向変位を阻止している。
【００２３】
本例の場合には、上述の様に上記支持軸５ｃの両端部を径方向外方にかしめ広げる作業を、この支持軸５ｃを１対のかしめ治具２６、２６により軸方向両側から強く挟持する事により行なっている。これら両かしめ治具２６、２６はそれぞれ、押圧具２７、２７に、特許請求の範囲に記載した球体である鋼球２８、２８を保持して成る。これら各鋼球２８、２８は上記各押圧具２７、２７に、不用意に脱落しない様に保持している。この為に、これら両部材２８、２７同士を接着したり、或は一方の部材（好ましくは押圧具２７）を永久磁石製として、磁気吸着力により、これら各押圧具２７、２７に上記各鋼球２８、２８を保持する。又、これら各鋼球２８、２８の外径は、前記両中心孔２４、２４の開口部の直径（前記傾斜面２５、２５の最大内径）よりも十分に大きくしている。好ましくは、上記各鋼球２８、２８を上記各傾斜面２５、２５に突き当てた状態で、これら各鋼球２８、２８と各傾斜面２５、２５とが、これら各傾斜面２５、２５のうちで開口端寄り（最大内径寄り）部分に、全周に亙って突き当たる様にしている。
【００２４】
上記両かしめ治具２６、２６により上記支持軸５ｃの両端部をかしめ拡げ（径方向外方に塑性変形させ）て、この支持軸５ｃを上記両支持壁部４ｃ、４ｃ同士の間に掛け渡した状態で固定するには、先ず、この支持軸５ｃの両端部をこれら両支持壁部４ｃ、４ｃに形成した前記両支持孔２２、２２に緩く内嵌する。そして、この状態で、上記支持軸５ｃを上記両かしめ治具２６、２６同士の間に設置する。次いで、これら両かしめ治具２６、２６の押圧具２７、２７を、図示しないプレス装置のラム等により、互いに近付く方向に強く押圧する。
【００２５】
この押圧作業の結果、上記両かしめ治具２６、２６の鋼球２８、２８が上記両中心孔２４、２４の開口部内側に押し付けられ、上記支持軸５ｃの両端部が径方向外方にかしめ広げられる。そして、前述した様に、この支持軸５ｃの両端部外周面が上記両支持孔２２、２２の内周面に強く押し付けられると共に、前記両鍔部３０、３０が、前記各面取り部２９、２９に係合して、上記支持軸５ｃが上記両支持壁部４ｃ、４ｃ同士の間に、掛け渡された状態で固定される。
【００２６】
本例の場合、上記支持軸５ｃの両端を１対の支持壁部４ｃ、４ｃに固定する作業を同時に行なえるので、この支持軸５ｃの固定作業を容易且つ迅速に行なえる。又、上記両かしめ治具２６、２６を構成して、かしめ作業時に上記支持軸５ｃの両端部に押し付けられる鋼球２８、２８は、玉軸受用の玉を使用できてコストが安い上、かしめ作業に伴って損傷を受けにくい。しかも、多数回に及ぶかしめ作業の繰り返しによって損傷した場合でも、容易に交換できる。従って、かしめ作業により得られるかしめ変形部の品質を安定させて、上記両支持壁部４ｃ、４ｃに対する上記支持軸５ｃの支持強度を高く且つ安定させる事ができる。尚、本発明は、上記支持軸５ｃの直径が９ｍｍ以下の場合に前述した従来技術に比べて優れた効果を発揮し、特に５ｍｍ以下の場合にその効果が顕著になる。但し、上記支持軸５ｃの直径が９ｍｍを越える場合にも適用する事は自由である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、直径の小さな支持軸の両端部を１対の支持板に対し、コストを高くする事なく、確実に固定できる。この為、小型の回転支持部を備えた各種機械装置の信頼性向上とコスト低減とを両立させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】本発明の対象となる回転支持装置の一種であるカムフォロア装置を備えるエンジンの動弁機構の第１例を示す部分側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】従来のカムフォロア装置の第２例を示す斜視図。
【図６】同じく平面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】従来の第２例のカムフォロア装置の組み付け状態を示す断面図。
【図９】従来のカムフォロア装置の第３例を示す側面図。
【図１０】同じく平面図。
【図１１】本発明の対象となる回転支持装置の一種である遊星歯車用回転支持装置の従来構造の１例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ カムシャフト
２、２ａ カム
３、３ａ、３ｂ、３ｃ ロッカーアーム
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 支持壁部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 支持軸
６、６ａ、６ｂ、６ｃ タペットローラ
７、７ａ ラジアルニードル軸受
８ 第一の連結部
９ 第二の連結部
１０ 弁体
１１ プランジャ
１２ リターンスプリング
１３ 支持孔
１４ 凹溝
１５ キャリア
１６ａ、１６ｂ 支持板
１７ 支持軸
１８ａ、１８ｂ 円筒部
１９ａ、１９ｂ 支持孔
２０ 遊星歯車
２１ ラジアルニードル軸受
２２ 支持孔
２３ かしめ変形部
２４ 中心孔
２５ 傾斜面
２６ かしめ治具
２７ 押圧具
２８ 鋼球
２９ 面取り部
３０ 鍔部
３１ 連結軸

Claims (4)

1. 互いに間隔をあけた状態で設けられた１対の支持板と、これら両支持板の互いに対向する部分に形成された互いに同心の支持孔と、これら両支持孔にその両端部を内嵌固定した、上記１対の支持板同士の間部分とこれら両支持孔に内嵌した部分との外径が同じである支持軸と、この支持軸の周囲に設けられた回転部材と、これら支持軸の中間部外周面と回転部材の内周面との間に設けられたラジアルニードル軸受とを備えた回転支持装置に於いて、上記支持軸の両端面中央部にそれぞれ中心孔が開口しており、この支持軸の両端部は、この中心孔の開口周縁部にこの中心孔の内径よりも大きな外径を有する球体を押し付けられる事で、外径を広げる方向に塑性変形しており、上記支持軸の両端部外周面は上記各支持孔の内周面に、この塑性変形に基づいて強く当接している事を特徴とする回転支持装置。
2. 互いに間隔をあけた状態で設けられた１対の支持板と、これら両支持板の互いに対向する部分に形成された互いに同心の支持孔と、これら両支持孔にその両端部を内嵌固定した、上記１対の支持板同士の間部分とこれら両支持孔に内嵌した部分との外径が同じである支持軸と、この支持軸の周囲に設けられた回転部材と、これら支持軸の中間部外周面と回転部材の内周面との間に設けられたラジアルニードル軸受とを備えた回転支持装置の製造方法であって、上記支持軸の両端面中央部にそれぞれ開口した中心孔の開口周縁部にこの中心孔の内径よりも大きな外径を有する球体を押し付ける事により、上記支持軸の両端部を外径を広げる方向に塑性変形させて、上記支持軸の両端部外周面を上記各支持孔の内周面に、この塑性変形に基づいて強く当接させる、回転支持装置の製造方法。
3. 支持孔の開口周縁部に、支持板の外側面に向かう程直径が大きくなる方向に傾斜した、摺鉢状の面取り部を形成し、中心孔の開口周縁部への球体の押し付けに伴う支持軸端部の塑性変形に基づき、この支持軸の端部と上記面取り部とを係合させる、請求項２に記載した回転支持装置の製造方法。
4. 支持軸の両端面に存在する中心孔に開口周縁部に１対の球体を、この支持軸の軸方向両端面側から互いに近づく方向に同時に押圧する、請求項２〜３の何れかに記載した回転支持装置の製造方法。

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