JP2006194139A - カムフォロア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 タペットローラ６の厚さ寸法を大きくする事なく、支持軸５に対してこのタペットローラ６を支持するラジアルニードル軸受７ｃの回転抵抗の低減を図る。
【解決手段】 このラジアルニードル軸受７ｃとして、保持器１０ｂを備えたものを使用する。この保持器１０ｂを構成する各柱部１２、１２を、各ニードル８、８のピッチ円よりも内径側に配置する。そして、円周方向に隣り合うニードル８、８同士を近づけ、このニードル８、８の数を確保できる様にする。この結果、上記タペットローラ６の肉厚を特に大きくしなくても、このタペットローラ６に大きな曲げ応力が作用しない様になって、上記課題を解決できる。
【選択図】 図１

Description

この発明に係るカムフォロア装置は、カムシャフトの回転をロッカーアームの往復揺動運動に変換する、エンジンの吸排気弁用駆動装置の構成部品として使用する。

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６〜８は、特許文献１に記載された、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置の１例を示している。

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に対向して、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（中間部の場合もある）には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、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。

上述の様なカムフォロア装置に組み込むラジアルニードル軸受７として従来は、図９〜１０に示す様に、支持軸５の外周面とタペットローラ６の内周面との間にニードル８、８のみを配置した（保持器やセパレータを配置していない）、所謂総ニードル型のものを使用していた。ところが、この様な総ニードル型のラジアルニードル軸受７は、図１０に記載した、上記各ニードル８、８の回転方向を表す矢印から明らかな通り、運転時に円周方向に隣り合うニードル８、８の転動面同士が、大きな相対速度で摩擦し合う事が避けられない。この結果、上記ラジアルニードル軸受７の回転抵抗（動トルク）が大きくなり、上記タペットローラ６の回転抵抗を必ずしも十分に低くできない。

上述の様な原因による、ラジアルニードル軸受の回転抵抗の増大を抑える為には、このラジアルニードル軸受として、保持器或いはセパレータを備えたものを使用する事が考えられる。支持軸の周囲にタペットローラの如きローラ状部材を回転自在に支持する為に、保持器付のラジアルニードル軸受を設ける構造として従来から、特許文献２、３に記載されたものが知られている。
図１１は、このうちの特許文献２に記載された構造を示している。この図１１に示した構造は、事務機等のカム機構部分に組み込むもので、支持軸５ａの先端部周囲に円筒状のローラ９を、含油合成樹脂製の保持器１０を備えたラジアルニードル軸受７ａにより、回転自在に支持している。
又、図１２は、上記特許文献３に記載された構造を示している。この図１２に示した構造は、電動自動車や電動車椅子等に組み込む摩擦ローラ式変速機を構成するローラ９ａを支持軸５ｂの周囲に、保持器１０ａを備えたラジアルニードル軸受７ｂにより、回転自在に支持している。

上述した図１１、１２に示した従来構造の場合、ラジアルニードル軸受７ａ、７ｂの回転抵抗（動トルク）の低減を図れる反面、負荷容量の確保に就いては特に考慮していない。即ち、上記従来構造に組み込むラジアルニードル軸受７ａ、７ｂの場合、単に複数本のニードル８、８を保持器１０、１０ａにより保持する事のみを考慮している為、上記ラジアルニードル軸受７ａ、７ｂを構成するニードル８、８の本数が過度に少なくなる。例えば、一般的な乗用車用エンジンに組み込むカムフォロア装置を考えた場合、前述の図１０に示した総ニードル型のラジアルニードル軸受７によれば、ニードル８、８の本数を、１５本程度確保できる。従って、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔も短く抑えられる。これに対して、上記従来構造の保持器付ラジアルニードル軸受７ａ、７ｂの場合、図１３に示す様に、ニードル８、８の本数が、１０本程度にまで、大幅に少なくなる。この結果、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔も大幅に広くなる。

図１１、１２に示した従来構造の場合、ラジアルニードル軸受７ａ、７ｂにより支承されたローラ９、９ａの外周面に、局部的に大きなラジアル荷重が加わる事はない。この為、上述の様に円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔が広くても、耐久性確保の面から特に問題を生じる事はない。これに対して、本発明が対象とするカムフォロア装置の場合、カムシャフトの回転をロッカーアームの往復揺動運動に変換する、エンジンの吸排気弁用駆動装置の構成部品として使用する為、エンジンの運転時にはタペットローラの外周面に、局部的に大きなラジアル荷重が加わる。この為、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔が広いと、上記タペットローラに、繰り返し大きな曲げ応力が加わり易くなって、このタペットローラの軽量化と耐久性確保との両立が難しくなる。

即ち、このタペットローラの耐久性を、上記曲げ応力に拘らず確保する為には、このタペットローラの径方向に関する厚さ寸法を大きくせざるを得なくなる。このタペットローラは、エンジンの運転時に高速で往復移動する部材であり、エンジンの性能向上の為には、少しでも軽量化をする必要がある。この為、ラジアルニードル軸受の回転抵抗の低減の為とは言え、上記タペットローラの厚さ寸法を大きくする事は好ましくない。

特開平３−７８５０７号公報 特開２０００−１４５７９１号公報 特開２００２−７０９７２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、タペットローラの厚さ寸法を大きくする事なく、支持軸に対してこのタペットローラを支持するラジアルニードル軸受の回転抵抗の低減を図るベく発明したものである。

本発明のカムフォロア装置は、前述した従来のカムフォロア装置と同様に、揺動部材と、支持軸と、タペットローラとを備える。
このうちの揺動部材は、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に固定されたカムに対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位する。
又、上記支持軸は、上記揺動部材にその端部を支持されている。
更に、上記タペットローラは、上記支持軸の周囲に、ラジアルニードル軸受を介して、回転自在に支持されている。

特に、本発明のカムフォロア装置に於いては、上記ラジアルニードル軸受を構成する複数本のニードルは、円周方向に隣り合うニードル同士の間に上記支持軸の中心軸と平行に配置された、合成樹脂製の離隔素子により互いの転動面同士が接触しない状態に離隔されている。又、上記支持軸及びタペットローラの径方向に関する、上記各離隔素子の厚さ寸法は、上記各ニードルの直径よりも小さい。且つ、これら各離隔素子の内外両側面のうちの一方の側面が上記タペットローラの内周面と上記支持軸の外周面とのうちの一方の周面に摺接若しくは近接対向して上記径方向に関する位置決めを図られている。そして、上記各離隔素子の内外両側面のうちの他方の側面と上記タペットローラの内周面と上記支持軸の外周面とのうちの他方の周面との間には、上記一方の側面と上記一方の周面との間に存在する隙間よりも大きな隙間が存在する。

上述の様に構成する本発明のカムフォロア装置の場合、円周方向に隣り合うニードルの転動面同士が擦れ合う事がない。これら各ニードルの転動面と各離隔素子の円周方向側面とは擦れ合うが、擦れ合い速度は円周方向に隣り合うニードルの転動面同士が擦れ合う場合に比べて遅い（１／２に抑えられる）。又、合成樹脂製の各離隔素子の円周方向側面と、金属製或いはセラミック製（一般的には軸受鋼等の鋼製）のニードルの転動面との摺接部の摩擦係数は、ニードルの転動面同士が擦れ合った場合の摩擦係数に比べて低く抑えられる。この為、ラジアルニードル軸受の動トルクを低く抑えて、タペットローラの回転抵抗を低く抑えられる。

更に、上記各離隔素子の厚さ寸法は、上記各ニードルの直径よりも小さく、しかも、径方向に関する位置をこれら各ニードルの径方向位置に対して偏らせている（各ニードルのピッチ円直径と各離隔素子のピッチ円直径とを異ならせている）。この為、円周方向に隣り合うニードルの転動面同士の距離を、上記各離隔素子の円周方向に関する幅寸法よりも近づける事ができて、支持軸の外周面とタペットローラの内周面との間に配置するニードルの数を確保できる。この結果、タペットローラの厚さ寸法を特に大きくしなくても、エンジンの運転時にこのタペットローラに生じる曲げ応力を小さく抑えて、このタペットローラの損傷防止を図れる。又、合成樹脂製の各離隔素子は、成形が容易で安価に得られる他、軽量である為、本発明のカムフォロア装置を組み込んだエンジンの低コスト化、高性能化の面から有利である。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、各離隔素子を、籠形保持器を構成する柱部とする。そして、これら各柱部の両端部が連結された１対のリム部を、各ニードルの軸方向両端面と、揺動部材に設けられて支持軸の両端部を支持固定した、１対の支持壁部の内側面との間に配置する。
この様に構成すれば、上記各ニードルの軸方向端面が、支持軸の端部を支持した揺動部材の一部側面に突き当たる事を防止して、この一部側面の摩耗を抑えられる。即ち、ロッカーアームの如き、高速で往復運動する上記揺動部材は、軽量化の為にアルミニウム合金等の比較的軟らかい軽金属製とする場合がある。この様な軽金属製の揺動部材の一部側面に、軸受鋼等の硬質金属製（或いはセラミック製）の各ニードルの軸方向端面が（スキューに基づく軸方向移動等により）突き当たった状態で、これら各ニードルが公転運動すると、上記一部側面に著しい摩耗が発生する可能性がある。
これに対して、上述の請求項２に記載した様な構造を採用すれば、上記一部側面に著しい摩耗が発生する事を確実に防止できる。

又、上述の請求項２に記載した様な構造を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、それぞれが円周方向に隣り合う柱部と１対のリム部とにより四周を囲まれる各ポケットの内面に、これら各ポケット内に保持されたニードルが当該ポケットから脱落する事を防止する為の係止部を設ける。
この様な係止部としては、上記各柱部の円周方向両側面から、或いは上記両リム部の互いに対向する側面から、上記各ポケットの内側に向け突出する小突起を形成する事が考えられる。これら各ポケット内に上記各ニードルを保持させる際には、上記各小突起を弾性変位させつつ、これら各ポケット内に押し込む。押し込んだ後は、互いに対向する小突起の先端同士の間隔が上記各ニードルの直径よりも小さくなるので、これら各ニードルが上記各ポケット内から不用意に脱落する事はなくなる。
この様な構造を採用すれば、上記保持器と、この保持器に保持される複数本のニードルとを不離に結合した、所謂ケージ＆ローラとして取り扱える為、部品管理の簡略化やカムフォロア装置の組立性の向上を図れる。

又、本発明を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、各離隔素子を、互いに独立した棒状のセパレータとする事もできる。
この様なセパレータを使用する構造の場合、各ニードルの軸方向端面が揺動部材の一部側面に突き当たる事を防止できないが、その代わりに、（リム部を備えた保持器を使用する場合に比べてリム部の厚さ寸法分）各ニードルの軸方向寸法を大きくできる。各ニードルの軸方向端面が揺動部材の一部側面に突き当たる事は、この揺動部材が鋼等の硬質金属製である場合、或いはこの一部側面で上記各ニードルの軸方向端面に対向する部分に硬質金属製或いは合成樹脂製のワッシャを設ける場合には、特に問題とならない。上記各ニードルの軸方向寸法を大きくする事は、ラジアルニードル軸受の負荷容量の増大に結び付き、カムフォロア装置の耐久性向上に繋がる。又、負荷容量が同じで良ければ、上記ラジアルニードル軸受及びタペットローラの軸方向寸法を（上記リム部の軸方向寸法分）小さくして、カムフォロア装置の小型・軽量化を図れる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した様に、支持軸の外周面と各ニードルの転動面とのうちの少なくとも一方の面に、浸炭窒化層を形成する。
この様な構成を採用すれば、上記支持軸の外周面及び上記各ニードルの転動面に損傷が発生する事を防止して、優れた耐久性を有するカムフォロア装置を実現できる。

図１〜２は、請求項１、２に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、支持軸５の周囲にタペットローラ６を回転自在に支持する為のラジアルニードル軸受７ｃの構造に関する。上記支持軸５の両端部をロッカーアーム３の支持壁部４、４（図６〜８参照）に支持固定する部分等、上記ラジアルニードル軸受７ｃ以外の部分の構造及び作用は、前述の図６〜８に示した従来構造の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合、上記ラジアルニードル軸受７ｃを構成する１２本のニードル８、８を、籠形の保持器１０ｂにより、転動自在に保持している。この保持器１０ｂは、合成樹脂を射出成形する事により一体に造られたもので、それぞれが円環状で互いに平行に且つ同心に配置された１対のリム部１１、１１と、上記支持軸５と平行に配置された状態で、これら両リム部１１、１１の内側面同士の間に掛け渡された、保持すべきニードル８、８と同数（１２本）の柱部１２、１２とから成る。尚、上記合成樹脂の種類に就いては特に限定しない。ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等、一般的に保持器を造る場合に使用している各種合成樹脂を採用できる。例えば、補強材としてガラス繊維を２０〜３０重量％（好ましくは２５重量％）含有するポリアミド４６は、１５０℃程度まで使用可能な耐熱性を有する為、エンジンの動弁機構に使用するカムフォロア装置に組み込むのに適している。一方、ポリアミド６６は、安価でしかも優れた成形性を有する為、低コスト化の面から有利である。但し、上記範囲のガラス繊維を補強材として含有させたとしても、１２０℃程度の耐熱性しか得られないので、使用条件を考慮する必要がある。

本実施例の場合、上記両リム部１１、１１の内径Ｒ₁₁を上記支持軸５の外径Ｄ₅ よりも僅かに大きく（Ｒ₁₁＞Ｄ₅ ）している。又、これら両リム部１１、１１の外径Ｄ₁₁を、上記タペットローラ６の内径Ｒ₆ よりも十分に小さく（Ｄ₁₁≪Ｒ₆ ）、上記各ニードル８、８のピッチ円直径Ｄ_P8と同じか、このピッチ円直径Ｄ_P8よりも僅かに大きい程度（Ｄ₁₁≧Ｄ_P8）にしている。更に、上記各柱部１２、１２の外周側面と上記両リム部１１、１１の外周縁とは単一円筒面上に、これら各柱部１２、１２の内周側面とこれら両リム部１１、１１の内周縁とは単一円筒面上に、それぞれ位置させている。従って、上記保持器１０ｂの径方向に関する、上記各柱部１２、１２厚さ寸法Ｔ₁₂は、上記両リム部１１、１１の幅寸法Ｗ₁₁と等しい（Ｔ₁₂＝Ｗ₁₁）。

又、上記各柱部１２、１２の外径側端部で、上記各ニードル８、８のピッチ円Ｐ上に位置し、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間に位置する部分の円周方向に関する幅寸法ｗ₁₂は、内径寄り部分の幅寸法Ｗ₁₂よりも小さく（ｗ₁₂＜Ｗ₁₂）している。この構成により、上記各柱部１２、１２の断面積を確保し、これら各柱部１２、１２の強度及び剛性を確保しつつ、円周方向に隣り合うニードル８、８の転動面同士を近づけられる様にしている。更に、上記両リム部１１、１１の内周縁及び上記各柱部１２、１２の内周側面を、上記支持軸５の外周面に近接対向させる事により、上記保持器１０ｂの径方向に関する位置決めを（所謂内輪案内により）図っている。

本実施例は、上述の様な構成により、円周方向に隣り合うニードル８、８の転動面同士が擦れ合う事を防止しつつ、これら各ニードル８、８の本数が過度に少なくならない様にしている。即ち、前述の図１０に示す様に総ニードル構造で１５本程度のニードル８、８を組み込める部分を考えた場合、前述の図１３に示した様に、従来から一般的に使用されている保持器１０、１０ａを使用すると、１０本程度のニードル８、８しか組み込めなかった。これに対して本実施例の場合には、上述した通り、１２本程度のニードル８、８を組み込める。又、上記両リム部１１、１１を設ける事により、前記支持壁部４、４の内側面の摩耗を抑えられる様にしている。

上述の様に構成する本実施例のカムフォロア装置の場合、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間に、上記保持器１０ｂの柱部１２、１２が存在する為、これら各ニードル８、８の転動面同士が擦れ合う事がない。これら各ニードル８、８の転動面と各柱部１２、１２の円周方向側面とは擦れ合うが、これら各柱部１２、１２は、上記各ニードル８、８の様な自転運動をする事はない為、擦れ合い速度は、円周方向に隣り合うニードル８、８の転動面同士が擦れ合う場合に比べて遅い（１／２に抑えられる）。又、合成樹脂製の保持器１０ｂを構成する、上記各柱部１２、１２の円周方向側面と、上記各ニードル８、８の転動面との摺接部の摩擦係数は、ニードル８、８の転動面同士が擦れ合った場合の摩擦係数に比べて低く抑えられる。この為、前記ラジアルニードル軸受７ｃの動トルクを低く抑えて、前記タペットローラ６の回転抵抗を低く抑えられる。この結果、本実施例のカムフォロア装置を組み込んだエンジンの燃料消費量を低減する等、このエンジンの性能向上を図れる。

更に、上記各柱部１２、１２の厚さ寸法Ｔ₁₂は、上記各ニードル８、８の直径Ｄ₈ よりも小さく、しかも、径方向に関する位置をこれら各ニードル８、８のピッチ円直径に対して径方向内側に偏らせている為、円周方向に隣り合うニードル８、８の転動面同士の距離を、上記各柱部１２、１２の円周方向に関する幅寸法よりも近づける事ができる。そして、前記支持軸５の外周面と上記タペットローラ６の内周面との間に配置するニードル８、８の数（１２本）を確保できる。この結果、このタペットローラ６の厚さ寸法Ｔ₆ を特に大きくしなくても、エンジンの運転時にこのタペットローラ６に生じる曲げ応力を小さく抑えて、このタペットローラ６の損傷防止を図れる。又、合成樹脂製の保持器１０ｂは、成形が容易で安価に得られる他、軽量である為、本実施例のカムフォロア装置を組み込んだエンジンの低コスト化、高性能化の面から有利である。

図３〜４は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、保持器１０ｃを構成する１対のリム部１１ａ、１１ａ及びこれら両リム部１１ａ、１１ａ同士の間に設けられた柱部１２ａ、１２ａを、各ニードル８、８のピッチ円Ｐに対しし、径方向外側に配置している。これら各柱部１２ａ、１２ａの径方向外端部の幅寸法は内径寄り部分の幅寸法よりも大きくして、円周方向に隣り合う柱部１２ａ、１２ａの外径側端部の円周方向端縁同士の距離を、上記各ニードル８、８の外径よりも十分に小さくしている。そして、上記両リム部１１ａ、１１ａの外周縁及び上記各柱部１２ａ、１２ａの外周側面をタペットローラ６の内周面に近接対向させて、上記保持器１０ｃの径方向位置を（所謂外輪案内により）規制している。又、上記各柱部１２ａ、１２ａの径方向内端部を上記ピッチ円Ｐよりも少しだけ径方向内方に位置させると共に、円周方向に隣り合う柱部１２ａ、１２ａの内径側端部の円周方向端縁同士の距離を、上記各ニードル８、８の外径よりも少しだけ小さくしている。

この様な本実施例の場合、上記保持器１０ｃのポケット１３、１３内に上記各ニードル８、８を、この保持器１０ｃの径方向内側から組み込む。この際、円周方向に隣り合う上記各柱部１２ａ、１２ａを弾性変形させて、これら各柱部１２ａ、１２ａの内径側端部同士の円周方向に関する間隔を広げる。上記各ポケット１３、１３内に上記各ニードル８、８を組み込んだ後の状態では、上記各柱部１２ａ、１２ａの内径側端部同士の円周方向に関する間隔が縮まって、上記各ニードル８、８が上記各ポケット１３、１３内から不用意に脱落する事がなくなる。この為、上記保持器１０ｃと、この保持器１０ｃに保持される複数本のニードル８、８とを不離に結合した、所謂ケージ＆ローラとして取り扱える為、部品管理の簡略化やカムフォロア装置の組立性の向上を図れる。又、上記保持器１０ｃの径方向位置を外輪案内により規制している為、この保持器１０ｃの外周面と上記タペットローラ６の内周面との擦れ合い部に十分量の潤滑油を介在させる事ができる。即ち、カムフォロア装置の運転時に潤滑油は、遠心力によって上記タペットローラ６の内周面に集まる。この為、上記保持器１０ｃの外周面と上記タペットローラ６の内周面との擦れ合い部の摩擦を低減して、これら両周面の摩耗を抑えられる。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例１と同様である。

尚、本実施例の変形として、上記各柱部１２ａ、１２ａの内周側面位置を、図４に示した位置よりも少し径方向外側（ピッチ円Ｐよりも外径側）に位置させる事もできる。この様な構成を採用した場合には、各ポケット内に組み込んだニードル８、８が、支持軸５の組み付け前に径方向内方に抜け出る事を防止する事はできないが、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔を縮めて、上記支持軸５の外周面とタペットローラ６の内周面との間に組み込めるニードル８、８の数を増やす事が可能になる。この様な構造は、前述の実施例１に対し、ニードル８、８のピッチ円Ｐに関して、ニードル８、８及び保持器を径方向反対側に移した如き構造になる。ニードル８、８の数及びピッチ円直径が同じである場合、円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間に存在する隙間は、ピッチ円Ｐの内径側よりも外径側が大きい。従って、上述の様な構造は、柱部の断面積を確保する面からは有利である。

又、本実施例の変形として、図５に示す様に、ポケット１３の外径側開口部と内径側開口部とに係止突片１７ａ、１７ｂを、このポケット１３側に突出する状態で形成し、これら各係止突片１７ａ、１７ｂにより、このポケット１３内からのニードル８の脱落防止を図る事もできる。このポケット１３内にこのニードル８を組み込む際には、何れかの係止突片１７ａ（１７ｂ）を円周方向に弾性変形させつつ、上記ポケット１３内に上記ニードル８を押し込む。

尚、本発明を実施する場合に、支持軸５の外周面と各ニードル８、８の転動面とのうちの少なくとも一方の面に、浸炭窒化層を形成する事は、これら外周面及び転動面の損傷を防止して、カムフォロア装置の耐久性向上を図る面から有効である。図１４は、この様な浸炭窒化層を形成する事による効果を確認する為の実験に使用した装置を示している。この実験装置では、ヘッド１４に支持した支持軸５の周囲にラジアルニードル軸受７により回転自在に支持したタペットローラ６を、カムに対応するリング１５の外周面に、所望の荷重により押圧自在としている。又、このリング１５の下端部は、装置の下部に貯溜された潤滑油１６中に浸漬している。実験を行なう際には、上記タペットローラ６を上記リング１５の外周面に所定の押圧力により押圧しつつ、このリング１５を所望の回転速度で回転させる。そして、上記ラジアルニードル軸受７に、剥離に基づく損傷が発生し、その結果、著しい振動が発生する迄の時間（寿命）を測定した。

この様にして行なった実験の結果を、図１５に示す。この図１５の横軸は上記ラジアルニードル軸受７の寿命を、竪軸は複数の試料のうちで寿命に達した試料の割合を、それぞれ表している。この様な図１５にその結果を示した実験には、前述の図９〜１０に示す様な、総ニードル型のラジアルニードル軸受７を使用した。又、上記リング１５の回転速度は５０００min^-1 、付加荷重は０．３Ｃ、使用した潤滑油１６は５Ｗ−２０のエンジンオイル、この潤滑油１６の温度は１００℃とした。この様な条件で行なった実験の結果を示す図１５中、実線ａは、上記支持軸５と上記各ニードル８、８とに、標準的な熱処理（所謂ズブ焼きによる焼き入れ）を施した場合を、破線ｂは、これら支持軸５と各ニードル８、８とに、浸炭窒化処理を施した（表面及び転動面に浸炭窒化層を形成した）場合を、それぞれ示している。

この様な実験結果から明らかな通り、上記支持軸５と上記各ニードル８、８とに浸炭窒化処理を施す事で、標準的な熱処理を施した場合に比べて、寿命を凡そ７倍に延長できる。この様に寿命を延長できる為、仮に、保持器或いはセパレータを設けてニードルの数が少なくなる事に伴って耐久性が低下する傾向になっても、上記支持軸５と上記各ニードル８、８とに浸炭窒化処理を施す事により、この耐久性低下を十分に補える。尚、浸炭窒化処理は、上記支持軸５と上記各ニードル８、８との両方に施す事が好ましいが、片方にのみ施すだけでも、或る程度の効果を得られる。従って、コストと、必要とされる耐久性とを考慮しつつ、浸炭窒化処理を施すか否か、施すとすれば、何れの部分に施すかを決定する。尚、前記タペットローラ６に就いては、必ずしも浸炭窒化処理を施す必要はないが、より優れた耐久性を得る為に、施す事は自由である。

本発明の実施例１を示す、要部斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明の実施例２を示す、要部斜視図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 ポケットからのニードルの抜け止め構造の別例を示す部分断面図。 カムフォロア装置を備えるエンジンの動弁機構の１例を示す部分側面図。 図６のＣ−Ｃ断面図。 同Ｄ−Ｄ断面図。 ロッカーアームを省略した状態で示す斜視図。 図７のＥ−Ｅ断面図。 保持器を備えた従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 これら従来構造の２例の場合に就いて示す、図１０と同様の図。 支持軸の外周面と各ニードルの転動面とに浸炭窒化層を形成する事による効果を確認する為の実験に使用した装置の断面図。 実験結果を示す線図。

符号の説明

１ カムシャフト
２ カム
３ ロッカーアーム
４ 支持壁部
５、５ａ、５ｂ 支持軸
６ タペットローラ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ ラジアルニードル軸受
８ ニードル
９、９ａ ローラ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 保持器
１１、１１ａ リム部
１２、１２ａ 柱部
１３ ポケット
１４ ヘッド
１５ リング
１６ 潤滑油
１７ａ、１７ｂ 係止突片

Claims (5)

1. 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に固定されたカムに対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位する揺動部材と、この揺動部材にその端部を支持された支持軸と、この支持軸の周囲にラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持されたタペットローラとを備えたカムフォロア装置に於いて、このラジアルニードル軸受を構成する複数本のニードルは、円周方向に隣り合うニードル同士の間に上記支持軸の中心軸と平行に配置された、合成樹脂製の離隔素子により互いの転動面同士が接触しない状態に離隔されており、上記支持軸及びタペットローラの径方向に関する、上記各離隔素子の厚さ寸法は、上記各ニードルの直径よりも小さく、且つ、これら各離隔素子の内外両側面のうちの一方の側面が上記タペットローラの内周面と上記支持軸の外周面とのうちの一方の周面に摺接若しくは近接対向して上記径方向に関する位置決めを図られており、上記各離隔素子の内外両側面のうちの他方の側面と上記タペットローラの内周面と上記支持軸の外周面とのうちの他方の周面との間には、上記一方の側面と上記一方の周面との間に存在する隙間よりも大きな隙間が存在する事を特徴とするカムフォロア装置。
2. 各離隔素子は、籠形保持器を構成する柱部であり、これら各柱部の両端部が連結された１対のリム部が、各ニードルの軸方向両端面と、揺動部材に設けられて支持軸の両端部を支持固定した、１対の支持壁部の内側面との間に配置されている、請求項１に記載したカムフォロア装置。
3. それぞれが円周方向に隣り合う柱部と１対のリム部とにより四周を囲まれる各ポケットの内面に、これら各ポケット内に保持されたニードルが当該ポケットから脱落する事を防止する為の係止部が設けられている、請求項２に記載したカムフォロア装置。
4. 各離隔素子が、互いに独立した棒状のセパレータである、請求項１に記載したカムフォロア装置。
5. 支持軸の外周面と各ニードルの転動面とのうちの少なくとも一方の面に、浸炭窒化層を形成した、請求項１〜４の何れか１項に記載したカムフォロア装置。

Images