JP2006200441A - 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、金属製の保持器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又は外径側に配置する。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１０〜１２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１３〜１４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１４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１５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１５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１６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１６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。
更に、ラジアルニードル軸受用の金属製保持器を造る方法として従来から、特許文献４〜６等、各種文献に記載された、各種方法が知られている。

上述の図１５、１６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１４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１７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１５、１６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 特開平８−２７０６５８号公報 特開平７−１５１１５３号公報 特開２０００−２５７６３８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、金属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）。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。

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。
又、上記各離隔素子（保持器或いはセパレータ）を、マグネシウム合金の如き軽合金等のメタルインジェクション成形により造る事も、好ましい実施の形態である。この様な、軽量な金属材料の粉末冶金により上記各離隔素子を造れば、重量軽減と、複雑な形状の各離隔素子の製造作業の能率化とを図れる。

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１０〜１２参照）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１０〜１２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、ステンレス鋼等の鉄系合金製、或いは真鍮等の銅系合金製の板材に打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られたもので、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。

本実施例の場合、上記両リム部１１、１１の内径Ｒ₁₁及び上記各柱部１２、１２の内接円の直径を上記支持軸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及び上記各柱部１２、１２の外接円の直径（＝Ｄ₁₁）を、上記タペットローラ６の内径Ｒ₆ 及び上記各ニードル８、８のピッチ円直径Ｄ_P8よりも十分に小さく（Ｄ₁₁≪Ｄ_P8≪Ｒ₆ ）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の外周面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の内周面とは単一円筒面上に、それぞれ位置させている。要するに、上記各柱部１２、１２を含む上記保持器１０ｂ全体を、上記各ニードル８、８のピッチ円Ｐよりも十分に内径寄り部分に位置させる事により、上記各柱部１２、１２の円周方向に関する幅寸法Ｗ₁₂を確保してこれら各柱部１２、１２の剛性を確保しつつ、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１４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１７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）。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 よりも十分に小さく（Ｔ₁₂≪Ｄ₈ ）、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Ｗ₁₂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。

図３〜４も、請求項１〜２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、十分に径方向外側に配置している。本実施例の保持器１０ｃも、ステンレス鋼等の鉄系合金製、或いは真鍮等の銅系合金製の板材に打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られたもので、上記各柱部１２ａ、１２ａの外周側面と上記両リム部１１ａ、１１ａの外周面とは単一円筒面上に、これら各柱部１２ａ、１２ａの内周側面とこれら両リム部１１ａ、１１ａの内周面とは単一円筒面上に、それぞれ位置させている。そして、これら両リム部１１ａ、１１ａの外周面及び上記各柱部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の内周面を上記ピッチ円Ｐよりも十分に径方向外方に位置させて、円周方向に隣り合う各ニードル８、８の転動面同士の間隔Ｄ₈ を、上記各柱部１２ａ、１２ａの円周方向に関する幅寸法Ｗ_12a よりも十分に短く（Ｄ₈ ≪Ｗ_12a ）している。

上述の様な構成を採用した場合には、前述した実施例１の場合以上に、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。即ち、本実施例の構造は、上記実施例１に対し、ニードル８、８のピッチ円Ｐに関して、上記各柱部１２ａ、１２ａ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、本実施例の様な構造は、柱部の断面積を確保しつつ円周方向に隣り合うニードル８、８同士の間隔を短くする（ニードルの数を増やす）面からは有利である。

又、本実施例の場合には、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。尚、この擦れ合い部に存在する潤滑油をより十分に確保する為には、上記各柱部１２ａ、１２ａの外周面の円周方向両端縁寄り部分に、端縁に向かう程径方向内方に向かう方向に傾斜した傾斜面を形成する事が好ましい。この様な傾斜面を形成する事により、上記各柱部１２ａ、１２ａの外周面の円周方向両端縁が上記タペットローラ６の内周面に付着した油を過度に掻き取る事を防止して、上記擦れ合い部に存在する潤滑油を確保できる。尚、この様な傾斜面を形成する技術は、前述した実施例１（径方向に関する内外が逆になる）や、次述する実施例３、４に就いても適用できる。

図５は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、保持器１０ｄとして、幅方向中間部の断面形状が台形に屈曲したものを使用している。即ち、長方向中央部に形成した内径側円筒部１８と、幅方向両端部に形成した外径側円筒部１９、１９とを、傾斜部２０、２０により連続させている。このうちの内径側円筒部１８は、ニードル８のピッチ円Ｐよりも内径側に、外径側円筒部１９、１９はこのピッチ円Ｐよりも外径側に、それぞれ存在する。又、上記ニードル８を転動自在に保持する為のポケットは、上記両外径側円筒部１９、１９の内半部同士の間に掛け渡す状態で設けられている。これら両外径側円筒部１９、１９の円周方向両端縁、及び、上記内径側円筒部１８の円周方向両端縁で円周方向に互いに整合する位置には、それぞれ係止突片を、上記ポケット内に突出する状態で形成している。同一のポケット内に突出する係止突片の先端縁同士の自由状態での間隔は、上記ニードル８の外径よりも僅かに小さくしている。

この様な本実施例の場合、上記保持器１０ｄのポケット内に上記ニードル８を径方向から組み込む際、上記各係止突片を弾性変形させて、円周方向に互いに対向する係止突片の先端縁同士の間隔を広げる。上記ポケット内に上記ニードル８を組み込んだ後の状態では、上記各係止突片の先端縁同士の円周方向に関する間隔が縮まって、上記ニードル８が上記ポケット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１０ｄと、この保持器１０ｄに保持される複数本のニードル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。この様な本実施例の場合、上記保持器１０ｄの径方向に関する位置決めを、上記各係止突片と上記ニードル８の転動面との係合による、所謂転動体案内により図っている。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例１、２と同様である。

図６〜９も、請求項１〜３に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例に使用する保持器１０ｅは、図７〜８に詳示する様に、軸方向（図６〜８の左右方向）に互いに間隔をあけて配置した、それぞれが円輪状である１対のリム部１１ｂ、１１ｂと、複数本の柱部１２ｂ、１２ｂとを備える。これら各柱部１２ｂ、１２ｂは、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記両リム部１１ｂ、１１ｂの互いに対向する内側面の外径寄り部分に連続させている。又、上記各柱部１２ｂ、１２ｂは、軸方向中間部が径方向内方に向け台形状に折れ曲がった形状を有する。そして、円周方向に隣り合うこれら各柱部１２ｂ、１２ｂの円周方向両側縁と上記両リム部１１ｂ、１１ｂの互いに対向する内側面とにより囲まれる空間部分を、それぞれポケット１３、１３とし、これら各ポケット１３、１３に各ニードル８、８を、転動自在に保持している。

この様に構成する上記保持器１０ｅは、前述した特許文献４等に記載されて従来から周知の様に、帯状の金属板（一般的には鋼板若しくはステンレス鋼板）を円筒状に丸めて成る。即ち、図示は省略するが、帯状の金属板にプレス加工を施す事により保持器として基本的な断面形状を有する第一段階の中間素材とした後、この第一段階の中間素材に剪断加工を施す事により上記各ニードル８、８を転動自在に保持する為のポケット１３、１３を打ち抜き成形し、第二段階の中間素材とする。更に、この第二段階の中間素材を所定長さに切断し、図９に示す様な第三段階の中間素材２１とする。

そして、この第三段階の中間素材２１を円筒状に丸め、両端部を突き合わせ溶接して、図７に示す様な保持器１０ｅとする。本実施例の場合には、上記保持器１０ｅの径方向位置を規制する為に、この保持器１０ｅの外周面をタペットローラ６（図６参照）の内周面に近接対向させている。そして、運転時には、この様に近接対向させた保持器１０ｅの外周面を上記タペットローラ６の内周面に案内（外輪案内）させる事で、この保持器１０ｅの径方向に関する位置決めを図り、振動や異音が発生する事を防止する様にしている。

又、上記保持器１０ｅは、上記各柱部１２ｂ、１２ｂの両端部両側縁のうちの円周方向に関して互いに整合する位置に係止突部２２、２２を、これら各側面から円周方向に突出する状態で設けている。これら各係止突部２２、２２は、上記各ポケット１３、１３内に転動自在に保持する上記各ニードル８、８が、当該ポケット１３、１３から径方向外方に抜け出る事を防止する為のものである。即ち、上記各ニードル８、８を上記保持器１０ｅと共に、支持軸５の外周面と上記タペットローラ６の内周面との間に組み付ける際に、これら各ニードル８、８を上記各ポケット１３、１３内に、径方向に抜け出るのを阻止した状態で保持する為に設けている。

この為に、上記各ポケット１３、１３の開口部で上記各ニードル８、８のピッチ円よりも外径側部分に上記各係止突部２２、２２を、互いに対向する状態で設けると共に、これら各係止突部２２、２２の先端縁同士の間隔Ｄ₂₂（図７参照）を、上記各ニードル８、８の外径Ｄ₈ （図６参照）よりも小さくしている（Ｄ₈ ＞Ｄ₂₂）。又、これと共に、上記各柱部１２ｂ、１２ｂの中間部で上記各ニードル８、８のピッチ円よりも内径側に位置する内径側係止部２３、２３の互いに対向する側縁同士の間隔Ｄ₂₃（図７参照）も、上記各ニードル８、８の外径Ｄ₈ よりも小さくしている（Ｄ₈ ＞Ｄ₂₃）。

上記各ニードル８、８を上記各ポケット１３、１３に保持するには、これら各ニードル８、８をこれら各ポケット１３、１３に、上記保持器１０ｅの内径側から押し込む。この際、上記各ニードル８、８により上記内径側係止部２３、２３の側縁同士の間隔Ｄ₂₃を弾性的に広げて、これら各ニードル８、８をこれら側縁同士の間を通過させる。この様にしてこれら各ニードル８、８を上記各ポケット１３、１３に保持した状態で、これら各ニードル８、８は、上記各係止突部２２、２２により前記保持器１０ｅの径方向外方に、上記各柱部１２ｂ、１２ｂの内径側係止部２３、２３の側縁により同じく径方向内方に、それぞれ抜け出る事を防止される。この点で本実施例の構造は、前述の実施例３の場合と同様である。本実施例の場合、前記両リム部１１ｂ、１１ｂを円輪状にした事に伴い、これら両リム部１１ｂ、１１ｂの軸方向寸法を小さく抑えつつ、上記保持器１０ｅの剛性を確保している。従って本実施例の場合には、前述の実施例３の場合と保持器１０ｅの剛性を同じとした場合に、上記各ポケット１３、１３の軸方向長さを大きくして、これら各ポケット１３、１３内に保持する上記各ニードル８、８の長さ寸法を大きくできる。その他の構成及び作用は、上記実施例３の場合と同様である。

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１８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１９に示す。この図１９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１９にその結果を示した実験には、前述の図１３〜１４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１９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。 本発明の実施例３を示す要部断面図。 本発明の実施例４を示す要部断面図。 保持器を取り出して示す斜視図。 図７のＣ−Ｃ断面図。 中間素材を示す平面図。 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１０のＤ−Ｄ断面図。 同Ｅ−Ｅ断面図。 ロッカーアームを省略した状態で示す斜視図。 図１１のＦ−Ｆ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１４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、１０ｄ、１０ｅ 保持器
１１、１１ａ、１１ｂ リム部
１２、１２ａ、１２ｂ 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
１８ 内径側円筒部
１９ 外径側円筒部
２０ 傾斜部
２１ 中間素材
２２ 係止突部
２３ 内径側係止部

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、金属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。

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