JP2006250268A - Rolling bearing and cam shaft device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転がり軸受及びこれを用いたカムシャフト装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing and a camshaft device using the same.
例えば、シリンダヘッド内のカムシャフトを回転可能に支持するには、滑り軸受を用いる場合と(特許文献1参照)、転がり軸受を用いる場合(特許文献2参照)とがある。滑り軸受の場合、シリンダヘッドに形成されている給油用の孔から滑り軸受の外周面側へ潤滑油が供給され、その潤滑油が滑り軸受に形成された径方向の貫通孔を通じてシャフトの外周面と滑り軸受の内周面(ジャーナル面)との間に供給されている。しかし、滑り軸受はこのような給油がされていても、シャフトとの間の摩擦抵抗が、転がり軸受の場合よりも大きくなる。
従って、より摩擦抵抗を低減させるには、転がり軸受を用いることが好ましい。
For example, in order to rotatably support the camshaft in the cylinder head, there are a case where a sliding bearing is used (see Patent Document 1) and a case where a rolling bearing is used (see Patent Document 2). In the case of a slide bearing, the lubricating oil is supplied from the oil supply hole formed in the cylinder head to the outer peripheral surface side of the slide bearing, and the lubricating oil passes through the radial through hole formed in the slide bearing. And the inner peripheral surface (journal surface) of the slide bearing. However, even if the sliding bearing is supplied with such oil, the frictional resistance with the shaft becomes larger than that of the rolling bearing.
Therefore, in order to further reduce the frictional resistance, it is preferable to use a rolling bearing.
しかしながら、軸受とカムシャフトとの間の摩擦抵抗を低減させるために、転がり軸受を採用した場合、シリンダヘッド側から転がり軸受の軌道面への給油は困難である。つまり、滑り軸受の場合、滑り軸受の内周面に給油孔が開口していても性能的に問題はないが、転がり軸受の場合、その軌道面に給油孔が開口していると転動体がその孔を通過することとなり、振動、騒音が発生し、寿命を低下させてしまうという問題がある。
そこで、この発明は、転動体の転がりに影響を与えることなく、軌道面への給油を行うことが可能となる転がり軸受、及び、これを用いたカムシャフト装置を提供することを目的とする。
However, when a rolling bearing is employed to reduce the frictional resistance between the bearing and the camshaft, it is difficult to supply oil from the cylinder head side to the raceway surface of the rolling bearing. In other words, in the case of a sliding bearing, there is no problem in terms of performance even if an oil supply hole is open on the inner peripheral surface of the slide bearing, but in the case of a rolling bearing, if the oil supply hole is open on the raceway surface, the rolling element There is a problem that vibrations and noises are generated due to passing through the holes and the life is shortened.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling bearing capable of supplying oil to the raceway surface without affecting the rolling of the rolling element, and a camshaft device using the rolling bearing.
前記目的を達成するためのこの発明の転がり軸受は、外輪の外周面に溝が形成され、この溝内から前記外輪の内周面のうち転動体と接触しない面に貫通している給油孔が形成されていることを特徴としている。
これによれば、外輪の外周面に形成された溝内に供給された潤滑油を、外輪を貫通している給油孔を通じて外輪の内周面に供給することができる。給油孔は転動体と接触しない面に開口しているため転動体の転がりに影響を与えることがない。潤滑油は転動体と接触しない面、つまり軌道面以外の部分に供給されるが、その潤滑油は外輪の内周面に沿って軌道面側へ流れて軌道面への給油が可能となる。
In order to achieve the above object, the rolling bearing according to the present invention has a groove formed on the outer peripheral surface of the outer ring, and has an oil supply hole penetrating from the groove to a surface of the inner peripheral surface of the outer ring that does not contact the rolling element. It is characterized by being formed.
According to this, the lubricating oil supplied in the groove formed on the outer peripheral surface of the outer ring can be supplied to the inner peripheral surface of the outer ring through the oil supply hole penetrating the outer ring. Since the oil supply hole is opened on a surface that does not come into contact with the rolling element, it does not affect the rolling of the rolling element. The lubricating oil is supplied to a surface that does not come into contact with the rolling elements, that is, a portion other than the raceway surface. However, the lubricant oil flows toward the raceway surface along the inner peripheral surface of the outer ring and can be supplied to the raceway surface.
また、この発明の転がり軸受は、外輪の外周面に、周方向の溝と、この周方向の溝内から前記外輪の側面に開口する軸方向の溝とが形成されていることを特徴としている。
これによれば、外輪の外周面の周方向の溝内に供給された潤滑油を、軸方向の溝を通じて外輪の側面に供給することができる。そして、外輪の側面に供給された潤滑油は外輪の側面及び外輪の内周面に沿って回り込むよう流れて軌道面への給油が可能となる。
The rolling bearing according to the present invention is characterized in that a circumferential groove and an axial groove that opens from the circumferential groove to the side surface of the outer ring are formed on the outer circumferential surface of the outer ring. .
According to this, the lubricating oil supplied in the circumferential groove on the outer peripheral surface of the outer ring can be supplied to the side surface of the outer ring through the axial groove. The lubricating oil supplied to the side surface of the outer ring flows so as to wrap around the side surface of the outer ring and the inner peripheral surface of the outer ring, and oil supply to the raceway surface becomes possible.
また、前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記外輪の両側面を直線的に貫通するように前記周方向の溝の軸方向両側に形成されているのが好ましい。これにより、転がり軸受の軸方向両側へ均等に潤滑油の供給が可能となる。転がり軸受の左右両側の環境(例えば、周辺部材の形状)が同じ場合に有効となる。
または、前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記周方向の溝の軸方向両側に、相互が周方向に位置ずれして夫々形成されているのが好ましい。これによれば、転がり軸受の左右両側の環境の違いにより潤滑油の流れ易さが左右で異なる場合に有効となる。
Further, the circumferential groove is formed at an axial center portion on the outer peripheral surface of the outer ring, and the axial groove is a circumferential groove so as to linearly penetrate both side surfaces of the outer ring. It is preferable to be formed on both sides in the axial direction. As a result, the lubricating oil can be evenly supplied to both axial sides of the rolling bearing. This is effective when the environments on the left and right sides of the rolling bearing (for example, the shape of the peripheral members) are the same.
Alternatively, the circumferential groove is formed at an axial center portion on the outer circumferential surface of the outer ring, and the axial groove is displaced in the circumferential direction on both sides in the axial direction of the circumferential groove. Each of them is preferably formed. According to this, it becomes effective when the ease of flow of the lubricating oil differs between the left and right due to the difference in environment between the left and right sides of the rolling bearing.
また、前記軸方向の溝は、前記外輪の外周面において中心軸に平行な直線に対して傾斜するよう形成されているのが好ましい。これによれば、周方向の溝内に供給された潤滑油が外輪の側面へ回り込むのを容易とさせることができる。 The axial groove is preferably formed to be inclined with respect to a straight line parallel to the central axis on the outer peripheral surface of the outer ring. According to this, it is possible to make it easy for the lubricating oil supplied into the circumferential groove to wrap around the side surface of the outer ring.
さらに、この発明のカムシャフト装置は、前記転がり軸受と、この転がり軸受により回転自在に支持されているシャフトと、このシャフトと別体であって貫通孔を有して当該シャフトに外嵌状に取り付けられているカムとを備え、前記転がり軸受は、環状の一体物からなる軌道輪を有して前記シャフトに外嵌状として取り付けられていることを特徴としている。
このような構成によれば、転がり軸受によりシャフトを支持させることで、軸受における摩擦抵抗を小さくして回転の際の摩擦損失を低減できる。特に回転始動時、低速回転時における摩擦抵抗を小さくすることができる。さらに、カムがシャフトと別体とされていることにより、カムをシャフトに取り付ける前に、先に転がり軸受をシャフトの端部からシャフトを挿入状として所定位置まで移動させて取り付けることができる。従って、転がり軸受の軌道輪を分割構造とする必要がなく、軌道面につなぎ目を生じさせない。なお、軌道輪が分割構造とされて軌道面につなぎ目が存在すると、そのつなぎ目を転動体が通過する際に振動や騒音が発生し、軸受の寿命を低下させてしまう。さらに、カムをシャフトの端部からシャフトを挿入状として移動させ、所定位置に取り付けることができる。
Furthermore, the camshaft device of the present invention includes the rolling bearing, a shaft rotatably supported by the rolling bearing, a separate body from the shaft, and having a through-hole so as to be fitted on the shaft. The rolling bearing has a bearing ring made of a ring-shaped integral member and is attached to the shaft as an outer fitting shape.
According to such a configuration, by supporting the shaft by the rolling bearing, the frictional resistance in the bearing can be reduced and the friction loss during rotation can be reduced. In particular, the frictional resistance at the time of starting rotation and during low-speed rotation can be reduced. Further, since the cam is separated from the shaft, before the cam is attached to the shaft, the rolling bearing can be attached by moving the shaft from the end of the shaft to a predetermined position. Therefore, it is not necessary to make the bearing ring of the rolling bearing have a divided structure, and no joint is formed on the raceway surface. In addition, if the raceway has a split structure and a joint exists on the raceway surface, vibration and noise are generated when the rolling element passes through, and the life of the bearing is reduced. Furthermore, the cam can be moved from the end of the shaft as an insertion shape of the shaft, and attached to a predetermined position.
本発明によれば、転動体の転がりに影響を与えることなく、転がり軸受の軌道面に潤滑油を効果的に供給させることができる。 According to the present invention, the lubricating oil can be effectively supplied to the raceway surface of the rolling bearing without affecting the rolling of the rolling elements.
本発明を図1に示すような、カム2を有するシャフト1を回転可能としているカムシャフト装置において説明する。このカムシャフト装置は、自動車用エンジンの給排気弁を作動させるものである。
The present invention will be described in a camshaft device in which a
カムシャフト装置の全体について説明すると、このカムシャフト装置は、アルミ製ブロックからなるハウジングH(シリンダヘッド)に収容されており、直線状のシャフト1と、このシャフト1と別体であってシャフト1に外嵌状に取り付けられている複数の略卵形のカム2と、シャフト1を回転可能に支持している複数の転がり軸受3とを備えている。そして、シャフト1にカム2及び転がり軸受3が、シャフト1の軸方向の所定位置に配設されている。また、一対で1組とされているカム2の間に、1つの転がり軸受3が設けられている。
The entire camshaft device will be described. This camshaft device is accommodated in a housing H (cylinder head) made of an aluminum block. The camshaft device is separate from the
転がり軸受3は、シャフト1に外嵌状として取り付けられてシャフト1を回転可能に支持しており、深溝玉軸受とされている。図2に示すように、この転がり軸受3は、内輪4と、内輪4の径方向外方に設けられている外輪5とを有しており、内輪4の軌道面(軌道溝)6と外輪5の軌道面(軌道溝)12との間に複数の玉7からなる転動体が介在している。これら玉7は保持器13により保持されている。
そして、転がり軸受3は、内輪4がシャフト1の外周面1aに外嵌して固定されており、外輪5がハウジングHの収容室内面に嵌め込まれて固定されている。
The rolling
In the rolling
また、図8は、カムシャフト装置の他の実施の形態を示す一部断面の側面図であり、この装置が備えている転がり軸受3は、カムシャフト1の外周面1aに転がり軸受3の内輪軌道面6が形成されている。つまり、図1のカムシャフト装置における内輪4を省略して、カムシャフト1を内輪としている。これにより、部品点数を削減できると共に、負荷容量を大きくさせることができる。
FIG. 8 is a partially sectional side view showing another embodiment of the camshaft device. The rolling
図2は、転がり軸受3の第1の実施の形態を示す断面図であり、この転がり軸受3は、外輪5の外周面5aに周方向の溝31(以下、周方向溝31という)が形成されており、この周方向溝31内から外輪5の内周面5bに貫通している給油孔33が形成されている。周方向溝31は外輪5を径方向に貫通しない凹溝であり、周方向に連続して形成されている。
そして、給油孔33は、外輪5の内周面5bのうち転動体としての玉7と接触しない面で開口するよう形成されている。具体的に説明すると、給油孔33は、外輪5の内周面5bにおいて所定の曲率半径で形成された軌道面12以外の面、つまり、軌道面12の軸方向側方にあって中心軸Cに平行な方向に直線状の非軌道面34に開口している。これにより、給油孔33が玉7の転がりに影響を与えることがない。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the rolling bearing 3. In the rolling
And the
給油孔33は少なくとも1本形成されればよいが、複数箇所に同時に給油させるために周方向に等間隔で複数本設けるのが好ましい。給油孔33は、断面矩形とされた周方向溝31の底面を含む位置において開口しており、図2においては、周方向溝31の底面と側面との間の隅部において開口している。これにより、隅部に潤滑油は滞留しやすいが、このような潤滑油を給油孔33へ供給でき、潤滑油の滞留を防止できる。
さらに、周方向溝31は、外輪5の外周面5aにおいて軸方向中央部に形成されており、給油孔33は、この周方向溝31から軸方向側方へ向かいながら径方向内方へ延びる直線状として形成されている。なお、図示しないが、周方向溝31を外周面5aにおいて、軸方向の縁部(側方)に形成して、給油孔33を、この周方向溝31から軸方向中央(軸方向中央の軌道面12)へ向かわせながら径方向内方へ延びる直線状として形成してもよい。
At least one
Further, the
この転がり軸受3によれば、潤滑油がハウジングHに形成された潤滑油用の孔35を通じて転がり軸受3の外輪5の周方向溝31内に供給され、この潤滑油は、給油孔33を通じて、外輪5の内周面5bのうち非軌道面34に供給される。そして、非軌道面34部分に供給された潤滑油は、外輪5の内周面5bに沿って軌道面12側へ流れて軌道面12への給油が可能となる。
According to the rolling
図3は、転がり軸受3の第2の実施の形態を示す側面図であり、この転がり軸受3は、外輪5の外周面5aに、周方向の溝31(以下、周方向溝31という)と、この周方向溝31内から外輪5の側面5cに開口する軸方向の溝32(以下、軸方向溝32という)とが形成されている。周方向溝31は外輪5を径方向に貫通しない凹溝であり、周方向に連続して形成されている。周方向溝31は、外輪5の外周面5aにおいて軸方向中央部に形成されている。つまり、周方向溝31は、外輪5の外周面5aを軸方向に2等分する周方向に連続の仮想中心線上に形成されている。
FIG. 3 is a side view showing a second embodiment of the rolling
軸方向溝32は、周方向溝31を横断して外輪5の両側面5cを直線的に貫通するように形成されている。つまり、軸方向溝32は、周方向溝31の軸方向両側(左右両側)に並んで夫々形成されており、この両側の軸方向溝32により、周方向溝31を挟んで軸方向に直線状となる連続した溝を形成している。また、軸方向溝32は、周方向に少なくとも1条形成すればよいが、図3に示すように、周方向に等間隔で複数条形成するのが好ましい。また、図4は外輪5の外周縁部の一部を軸方向から見た図であり、軸方向溝32と周方向溝31とは同じ深さで形成されている。この実施形態によれば、周方向溝31を中心として軸方向溝32を左右対称に形成しているため、軸方向両側から均等に潤滑油の供給が可能となる。
The axial direction groove |
図5は、転がり軸受3の第3の実施の形態を示す側面図であり、この転がり軸受3は、第2の実施形態と同様に、外輪5の外周面5aに、周方向溝31と、軸方向溝32とが形成され、周方向溝31は、外輪5の外周面5aにおいて軸方向中央部に形成されている。
軸方向溝32は、周方向溝31の軸方向両側(左右両側)に夫々形成されているが、左右の軸方向溝32は、相互が周方向に位置ずれして(位相を違えて)夫々形成されている。従って、この軸方向溝32は、第2の実施形態(図3)と異なり、外輪5の両側面5cを直線的に貫通するものではない。
また、軸方向溝32は、周方向溝31の両側夫々において、周方向に少なくとも1条形成すればよいが、図5に示すように、周方向に等間隔で複数条形成するのが好ましい。その他の構成については第2の実施形態と同様である。この実施形態によれば、転がり軸受3の左右両側におけるハウジングHの形状などの違いにより潤滑油の流れ易さが左右で異なる場合において有効となる。
FIG. 5 is a side view showing a third embodiment of the rolling
The
Further, at least one
図6は、転がり軸受3の第4の実施の形態を示す側面図であり、図7は、転がり軸受3の第5の実施の形態を示す側面図である。これらの転がり軸受3は、第2の実施形態と同様に、外輪5の外周面5aに、周方向溝31と、軸方向溝32とが形成され、周方向溝31は、外輪5の外周面5aにおいて軸方向中央部に形成されている。そして、軸方向溝32が、外輪5の外周面5aにおいて転がり軸受3の中心軸Cに平行な直線(以下、基準線eという)に対して所定の傾斜角度θで傾斜するよう形成されている。
FIG. 6 is a side view showing a fourth embodiment of the rolling
図6において、周方向溝31を挟んで隣り合う両軸方向溝32は、夫々の中心線が互いに交差する向きに形成されている。一方、図7は、周方向溝31を挟んで隣り合う両軸方向溝32は、中心線が相互に平行となるよう形成されている。図6と図7によれば、潤滑油自身の自重によって潤滑油が軸方向溝32内を下方向きへ移動することにより外輪の側面5c側へ移動できる向きとされた軸方向溝32が存在することとなり、周方向溝31内に供給された潤滑油が、外輪5の側面5cへ回り込むのを容易とさせている。
さらに、図示しないが、図6と図7では、左右の軸方向溝32が周方向溝31を挟んで並んで配置されているが、左右で周方向に位置ずれしたものであってもよく、または、傾斜角度θが異なる軸方向溝32を周方向に複数形成してもよい。
In FIG. 6, both
Furthermore, although not shown, in FIGS. 6 and 7, the left and right
このように、第2〜第5の実施形態の転がり軸受3によれば、ハウジングHに形成された孔35から潤滑油が周方向溝31内に供給され、この潤滑油が軸方向溝32を通じて外輪5の軸方向両側面5c,5cに供給される。そして、外輪5の側面5cに供給された潤滑油は外輪5の側面5c及び外輪5の内周面5bに沿って回り込むよう流れて軌道部への給油が可能となる。
As described above, according to the rolling
さらに、各実施形態の転がり軸受3の軌道輪は、分割構造とされたものではなくて環状の一体物(ワンピース構造)からなる。つまり、図1においては、内輪4と外輪5とが夫々環状の一体物からなり、図8においては外輪5が環状の一体物からなる。これにより、軌道面につなぎ目を生じさせない。この転がり軸受3は、シャフト1の端部からシャフト1を挿入状として、シャフト1に沿って軸方向に移動させ、シャフト1の軸方向所定の位置(転がり軸受取付部15)に取り付けられる。
Furthermore, the bearing ring of the rolling
このカムシャフト装置は、図1又は図8に示すように、シャフト1とカム2とが夫々別体として作製されてから組み立てられてカムシャフトとなる組み立て構造によるものである。つまり、シャフト1は直線状の部材であり、カム2にはシャフト1に外嵌状となるための貫通孔10が形成されている。これにより、このカム2は、シャフト1の端部から外嵌状となってシャフト1に沿って軸方向に移動でき、シャフト1の軸方向所定の位置(カム取付部14)に取り付けられる。シャフト1とカム2と転がり軸受3とを1つのカムシャフトユニットとして構成でき、予めこのユニットとして構成させたものをハウジングHに組み付けることができる。
As shown in FIG. 1 or FIG. 8, this camshaft device has an assembly structure in which the
シャフト1の一端部(左側)には軸部材26が取り付けられており、この軸部材26はシャフト1と同心状となるよう固定されている。軸部材26には、シャフト1を回転させるためのプーリ9と、プーリ9の近傍を支持する円筒ころ軸受11が取り付けられている。プーリ9にはラジアル方向の大きなベルト荷重が作用するが、負荷容量が大きい円筒ころ軸受11を用いることで、軸部材26及びシャフト1を安定して支持することができる。そして、図示しないが、この円筒ころ軸受11の外輪においても同様に前記給油孔33や周方向溝31、軸方向溝32が形成されている。
A
このシャフト1に取り付けられるカム2についてさらに説明すると、カム2は図示しないキー部材などを用いてシャフト1と一体回転するよう構成してもよいが、カム2の貫通孔10においてシャフト1に締め代をもって嵌合して固定させるのが好ましい。従って、カム2を例えば焼きばめによりシャフト1に取り付ければよい。これにより、カム2の取り付けが簡単かつ強固なものとでき、別途固定部材が不要であり部品点数を削減できる。
The cam 2 attached to the
シャフト1についてさらに説明すると、シャフト1は、カム2及び転がり軸受3を、端部側から軸方向に移動させることにより夫々を所定の位置に取り付け可能とさせる直線状として構成されている。つまり、カム2及び転がり軸受3をシャフト1の端部から夫々所定の位置まで軸方向移動させるため、カム取付部14と転がり軸受取付部15とが同じ外径とされて、かつ、これらの部分において最大外径となる円形断面を有するよう、シャフト1は構成されている。なお、図8において、転がり軸受取付部15に軌道面6が形成されており、転がり軸受取付部15の外径は肩部における直径としている。これにより、シャフト1のカム取付部14及び転がり軸受取付部15に対してセンタレス加工(センタレス研摩)が可能となり、簡単かつ低コストで、高精度なシャフト1の製造が可能となる。
The
なお、シャフト1は、全長にわたって同一の直径とされて軸方向均一な円形状の断面となる(すなわち全長にわたって外周面1aに段差のない)直線状としてもよいが、同じ外径とされている全てのカム取付部14と全ての転がり軸受取付部15とを最大径とし、その他の部分においてはそれよりも僅かに小径とされた部分を有して小段付きの直線状とすることもできる。
The
以上のような構成によれば、潤滑油を軸受軌道部に効果的に供給させることができ、潤滑性能の優れた転がり軸受3を備えたカムシャフト装置を得ることができる。これにより、シャフト1とカム2と転がり軸受3とを備えたカムシャフトユニットは、オイル切れが起こるのを防止でき、円滑に機能することができる。
さらに、シャフト1を支持する軸受の全てが転がり軸受3(深溝玉軸受及び円筒ころ軸受11)とされていることにより、特に回転始動時、低速回転時における摩擦抵抗を小さくすることができ、シャフト装置全体において回転の際の摩擦損失を大幅に低減できる。従って、自動車エンジンの給排気弁作動用のカムシャフト装置に、このシャフト装置を用いることにより、エンジンの燃費向上に貢献できる。
According to the above configuration, the lubricating oil can be effectively supplied to the bearing track portion, and a camshaft device including the rolling
Further, since all of the bearings supporting the
また、カム2の近傍においてシャフト1を支持する転がり軸受3を深溝玉軸受とすることにより、次のような作用効果を奏することができる。シャフト1には複数のカム2が設けられており、エンジンの給排気用弁の動作の際にこれらカム2に負荷が作用して、シャフト1に周期的な波打ち(振動)が生じる。しかし、曲面とされる軌道面とこれに接触する玉7とにより、シャフト1の波打ちによる変位を逃がすことができる。
さらに、シャフト1に作用するアキシャル荷重を転がり軸受3によって受けることができ、シャフト1の軸方向の変位を規制することができる。
Further, by using the rolling
Furthermore, an axial load acting on the
また、本発明のシャフト装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、図1と図8においてはカム2を8個とし、転がり軸受3を4個としているが、これらの配置、数量はこれに制限されず変更自在である。
Further, the shaft device of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be of other forms within the scope of the present invention. In FIGS. 1 and 8, eight cams 2 are provided, and the rolling
1 シャフト
2 カム
3 転がり軸受
5 外輪
5a 外周面
5b 内周面
5c 側面
10 貫通孔
31 周方向溝
32 軸方向溝
33 給油孔
C 中心線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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