JP2009127807A - 軸受付きカムシャフト装置と組付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの外周面の軸方向に、カム駒と、ころ軸受とを容易に組み付けることができ、コスト低減を図ることができる軸受付きカムシャフト装置と組付構造を提供する。
【解決手段】シャフト１２と、このシャフト１２の外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒１６と、ころ軸受３０とを備える。ころ軸受３０は、シャフト１２の外周面に嵌合される内輪３２と、外輪５０と、これら内・外輪３２、５０の間に転動可能に配設された複数のころ４０と、ころ４０を保持する保持器４５とを備える。外輪５０は、ころ４０に対応する軌道面５２を有する第１の外輪体５１と、第１の外輪体５１の外周面に嵌合される第２の外輪体５５とを有する。第１の外輪体５１の一端部と、第２の外輪体５５の他端部には、内輪３２の両端部に対向する位置まで突出し、かつ内輪３２の端部に接して軸方向への移動を阻止する規制フランジ５４、５７が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、シャフトと、カム駒と、ころ軸受とを備えた軸受付きカムシャフト装置と組付構造に関する。

内燃機関のシリンダヘッドに回転可能に組み付けられる軸受付きカムシャフト装置においては、シャフトと、複数のカム駒と、シャフトの外周面の一部を内輪軌道面とするころ軸受がそれぞれ個別に製作された後、シャフトの外周面の軸方向に、カム駒ところ軸受とが所定の間隔を保って所定順に嵌合（圧入）されて配置される。
また、特許文献１に開示されているように、シャフトの外周面の軸方向に複数のカム駒が配置された状態において、分割構成されたころ軸受がシャフトの外周面の半径方向外側から組み付けられる構造の軸受付きカムシャフト装置が知られている。
特開２００７−１９２３１５号公報

ところで、常温の状態で、シャフトの外周面の軸方向に、その外周面の一部を内輪軌道面とするころ軸受と、カム駒とを所定の間隔を保って嵌合すると、シャフトの外周面にカム駒による圧入傷が発生し、ころ軸受としての機能が悪化される。このため、シャフトの外周面を熱処理等によって所望する硬度に表面処理した後、冷し嵌めによってころ軸受と、カム駒とを所定の間隔を保って嵌合する必要があり、コスト高なる。
また、特許文献１においては、ころ軸受を分割構成してシャフトの外周面の半径方向外側から組み付けなければならず、ころ軸受の製作や、組み付けが厄介となる。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、シャフトの外周面の軸方向に、カム駒と、ころ軸受とを容易に組み付けることができ、コスト低減を図ることができる軸受付きカムシャフト装置と組付構造を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る軸受付きカムシャフト装置は、シャフトと、このシャフトの外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒と、ころ軸受とを備えた軸受付きカムシャフト装置であって、
前記ころ軸受は、前記シャフトの外周面に嵌合されて固定される内輪と、外輪と、これら内・外輪の間に転動可能に配設された複数のころと、これらころを保持する保持器とを備え、
前記外輪は、内周面に前記ころに対応する軌道面を有する第１の外輪体と、この第１の外輪体の外周面に嵌合される第２の外輪体とを有し、
前記第１の外輪体の一端部と、前記第２の外輪体の他端部には、前記内輪の両端部に対向する位置まで突出し、かつ前記内輪の端部に接して軸方向への移動を阻止する規制フランジがそれぞれ形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、シャフトの外周面の軸方向にカム駒と、ころ軸受の内輪とを所定の締め代をもって嵌合（圧入）することによって軸受付きカムシャフト装置を構成することができる。
このように、シャフトとは別体のころ軸受の内輪をシャフトの外周面に所定の締め代をもって嵌合（圧入）する構造上、シャフトの外周面の一部を内輪軌道面とするころ軸受と異なり、内輪軌道面にカム駒による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。
このため、従来と異なり、シャフトの外周面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌合めによってころ軸受と、カム駒とを嵌合する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。
また、ころ軸受は、玉軸受と比較して内輪に対し外輪が軸方向に不測に移動して外れやすいが、第１、第２の外輪体の端部に形成した規制リングによって第１、第２の外輪体の軸方向への移動を規制することができるため、内輪に対し第１、第２の外輪体が軸方向に不測に移動して外れる不具合を防止することができる。
このため、軸受付きカムシャフト装置の運搬、保管等の管理がしやすく、また、軸受付きカムシャフト装置を所定位置に組み付ける作業もしやすくなる。

この発明の請求項２に係る軸受付きカムシャフト装置の組付構造は、シャフトと、このシャフトの外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒と、ころ軸受とを備えた軸受付きカムシャフト装置を、合成樹脂製のカムキャップを介してシリンダヘッドに組み付ける軸受付きカムシャフト装置の組付構造であって、
前記ころ軸受は、前記シャフトの外周面に嵌合されて固定される内輪と、この内輪の外周面の軌道面に転動可能に配置される複数のころと、これら複数のころを保持する保持器と、前記複数のころに対応する半円弧状の軌道面を内面側に有する部分外輪とを備え、
前記カムキャップは、前記部分外輪を支持する半円弧状の内面を有する外輪支持部が形成される一方、
前記部分外輪は、前記カムキャップの外輪支持部の内面にインサート成形によって一体に固定されていることを特徴とする。

前記構成によると、シャフトの外周面の軸方向にカム駒と、ころ軸受の内輪とを所定の締め代をもって嵌合（圧入）することによって構成された軸受付きカムシャフト装置は、シャフトの外周面の一部を内輪軌道面とするころ軸受と異なり、内輪軌道面にカム駒による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。このため、従来と異なり、シャフトの外周面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌合めによってころ軸受と、カム駒とを嵌合する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。
また、前記した軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッドに設置し、このシリンダヘッドの取付部にボルト等によって合成樹脂製のカムキャップを取り付けることによって、ころ軸受の複数のころがカムキャップと一体状をなす部分外輪の半円弧状の軌道面に接して転動可能となる。
すなわち、カムキャップと部分外輪とを一つの部品として取り扱うことができ、取り扱いや取り付けが容易となると共に、軽量化やコスト低減においても効果が大きい。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１と図２にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係る軸受付きカムシャフト装置を示す縦断面図である。図２は軸受付きカムシャフト装置のシャフトの外周面の軸方向にカム駒ところ軸受とが配置された状態を拡大して示す縦断面図である。

図１に示すように、この実施例１においては、内燃機関のシリンダヘッドに組み付けられる軸受付きカムシャフト装置（カムシャフトユニット）は、シャフト１２と、複数のカム駒１６と、ころ軸受（針状ころ軸受も含む）３０とを一体状に備えてユニット化されている。
また、図２に示すように、ころ軸受３０は、内輪３２と、外輪５０と、これら内輪３２と、外輪５０の間に転動可能に配設された複数のころ４０と、これらころ４０を保持する保持器４５とを備えている。
また、図１に示すように、複数のカム駒１６と、ころ軸受３０の内輪３２は、シャフト１２の外周面の軸方向に順次に嵌合されて所定の間隔を保って配置されている。
また、複数のカム駒１６の内径寸法（内孔の孔径寸法）、及びころ軸受３０の内輪３２の内径寸法は、シャフト１２の軸上に所要とする締め代をもって嵌合（圧入）して固定できるようにシャフト１２の外径寸法よりも小さく設定されている。

また、この実施例１において、図２に示すように、内輪３２の外周面に形成された軌道面３３の両側部には、鍔３４が半径方向外方へ向けて環状に突出されており、これら鍔３４の対向面には、ころ４０の両端面を摺動案内するころ案内面３５が形成されている。

図２に示すように、ころ軸受３０の外輪５０は、鋼板のプレス加工品よりなる第１、第２の外輪体５１、５５によって内外二重構造をなしている。
第１の外輪体５１は、複数のころ４０の配設外周円に微小な隙間をもって挿入され内周面にころ４０に対応する軌道面５２を有する筒状部５３と、この筒状部５３の一端から中心側に向けて環状に突出され、かつ内輪３２の一端面に接近して接触可能に対向する規制フランジ５４とを一体に有している。
また、第２の外輪体５５は、第１の外輪体５１の筒状部５３の外周面に所定の締め代をもって嵌合（圧入）される筒状部５６と、この筒状部５６の他端から中心側に向けて環状に突出され、かつ内輪３２の他端面に接近して接触可能に対向する規制フランジ５７とを一体に有している。
そして、図２に示すように、第１の外輪体５１の筒状部５３の外周面に第２の外輪体５５の筒状部５６が嵌合された状態において、これら第１、第２の外輪体５１、５５の両規制フランジ５４、５７によって、内輪３２に対する外輪５０の軸方向への移動が阻止されるようになっている。

上述したように構成されるこの実施例１に係る軸受付きカムシャフト装置において、シャフト１２の外周面の軸方向に複数のカム駒１６ところ軸受３０の内輪３２とを所定順に所定の間隔を保ち、かつ所定の締め代をもって嵌合（圧入）して配置（固定）することによって軸受付きカムシャフト装置が構成される。
前記したように、シャフト１２とは別体のころ軸受３０の内輪３２をシャフト１２の外周面に所定の締め代をもって嵌合し固定する構造上、シャフトの外周面の一部を内輪軌道面とする従来のころ軸受と異なり、内輪３２の外周面の軌道面３３にカム駒１６による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。
このため、従来と異なり、シャフト１２の外周面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌合めによってころ軸受３０と、カム駒１６とを嵌合する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。

また、前記したように構成される軸受付きカムシャフト装置において、ころ軸受３０は、玉軸受と比較して内輪に対し外輪５０が軸方向に不測に移動して外れやすいが、外輪５０を構成している第１、第２の外輪体５１、５５の端部にそれぞれ形成した規制リング５４、５７によって、内輪３２に対する外輪５０の軸方向への移動を規制することができる。このため、内輪３２に対し外輪５０が軸方向に不測に移動して外れる不具合を防止することができる。
この結果、軸受付きカムシャフト装置の運搬、保管等の管理がしやすく、また、軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッドに組み付ける作業もしやすくなる。

（実施例２）
次に、この発明の実施例２を図３〜図７にしたがって説明する。
図３はこの発明の実施例２に係る軸受付きカムシャフト装置の縦断面図である。図４はシャフトの外周面の軸方向にころ軸受が配置された状態を拡大して示す縦断面図である。図５は部分外輪を一体に有するカムキャップを示す横断面図である。図６は軸受付きカムシャフト装置をカムキャップを介してシリンダヘッドの取付部に取り付けた状態を示す横断面図である。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に基づく縦断面図である。

この実施例２においては、軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッドの取付部に組み付けるための組付構造を例示するものであり、図３に示すように、この実施例２に用いられる軸受付きカムシャフト装置において、外輪以外の部分は実施例１の軸受付きカムシャフト装置と略同様にして構成される。
すなわち、この実施例２に用いられる軸受付きカムシャフト装置は、シャフト１２と、このシャフト１２の外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒１６と、ころ軸受１３０とを備えている。

図４に示すように、ころ軸受１３０は、シャフト１２の外周面に所定の締め代をもって嵌合（圧入）されて固定される内輪１３２と、この内輪１３２の外周面の軌道面１３３に転動可能に配置される複数のころ１４０と、これら複数のころ１４０を保持する保持器１４５と、複数のころ１４０に対応する部分外輪１６５とを備えている（図５参照）。また、内輪１３２の外周面に形成された軌道面１３３の両側部には、実施例１と同様にして鍔１３４が半径方向外方へ向けて環状に突出されており、これら鍔１３４の対向面には、ころ１４０の両端面を摺動案内するころ案内面１３５が形成されている。

図５に示すように、部分外輪１６５は、鋼板のプレス加工によって半円弧状に形成され、その内面には半円弧状の軌道面１６６が形成されている。そして、部分外輪１６５は、次に述べる合成樹脂製のカムキャップ１６０の外輪支持部１６１の内面に一体に固定されている。

図５〜図７に示すように、カムキャップ１６０は、部分外輪１６５を支持する半円弧状の内面を有する外輪支持部１６１と、この外輪支持部１６１の円弧の両端から張り出されてシリンダヘッド１７０の取付部１７０ａにボルト１７５によって締め付けられる取付部１６２と、部分外輪１６５の両側部から中心側に向けて円弧状に張り出され、内輪１３２の両端面に接近する規制フランジ１６３とを一体に備えている。
そして、カムキャップ１６５の外輪支持部１６１の内面にインサート成形によって部分外輪１６５が一体に固定されている。
すなわち、カムキャップ１６０に対応する射出成形型内に部分外輪１６５がセットされた状態で、溶融樹脂材料が射出成形型内に射出充填されることによって、カムキャップ１６０が形成されると同時に、カムキャップ１６０の外輪支持部１６１の内面に部分外輪１６５が一体に固定されている。

上述したように構成されるこの実施例２に係る軸受付きカムシャフト装置の組付構造において、シャフト１２の外周面の軸方向に複数のカム駒１６と、ころ軸受１３０の内輪１３２とを所定の締め代をもって嵌合（圧入）することによって軸受付きカムシャフト装置が構成される。
このように軸受付きカムシャフト装置を構成することによって、シャフトの外周面の一部を内輪軌道面とするころ軸受と異なり、内輪軌道面にカム駒による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。このため、従来と異なり、シャフトの外周面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌合めによってころ軸受と、カム駒とを嵌合する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。

また、前記した軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッド１７０にカムキャップ１６０を介して組み付ける場合、まず、シリンダヘッド１７０の所定位置に軸受付きカムシャフト装置を設置し、次に、シリンダヘッド１７０の取付部１７０ａにカムキャップ１６０をその取付部１６２においてボルト１７５によって締め付けることによって、シリンダヘッド１７０に軸受付きカムシャフト装置を組み付けることができる。
シリンダヘッド１７０の取付部１７０ａにカムキャップ１６０を固定した状態において、ころ軸受１３０の複数のころ１４０がカムキャップ１６０と一体状をなす部分外輪１６５の半円弧状の軌道面１６６に接して転動可能となる。
また、カムキャップ１６０と部分外輪１６５とを一つの部品として取り扱うことができ、取り扱いや取り付けが容易となると共に、軽量化やコスト低減においても効果が大きい。
なお、図６に示すように、シリンダヘッド１７０の取付部１７０ａにカムキャップ１６０を固定した状態において、シャフト１２の回転に伴なってカム駒１６がカムフォロアを押し下げる際、上向きの反力が部分外輪１６５によって良好に受けられる一方、シリンダヘッド１７０側への下向きの半力は作用しないため、シリンダヘッド１７０側に外輪軌道面がない構造であっても支障をきたさない。

なお、この発明は、前記実施例１及び２に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施可能である。

この発明の実施例１に係る軸受付きカムシャフト装置を示す縦断面図である。 同じく軸受付きカムシャフト装置のシャフトの外周面の軸方向にころ軸受が配置された状態を拡大して示す縦断面図である。 この発明の実施例２に係る軸受付きカムシャフト装置の縦断面図である。 同じくシャフトの外周面の軸方向にころ軸受が配置された状態を拡大して示す縦断面図である。 同じく部分外輪を一体に有するカムキャップを示す横断面図である。 同じく軸受付きカムシャフト装置をカムキャップを介してシリンダヘッドの取付部に取り付けた状態を示す横断面図である。 同じく図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に基づく縦断面図である。

符号の説明

１２ シャフト
１６ カム駒
３０、１３０ ころ軸受
４０、１４０ ころ
４５、１４５ 保持器
５０ 外輪
５１ 第１の外輪体
５４ 規制フランジ
５５ 第２の外輪体
５７ 規制フランジ
１６０ カムキャップ
１６５ 部分外輪
１７０ シリンダヘッド
１７０ａ 取付部

Claims (2)

1. シャフトと、このシャフトの外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒と、ころ軸受とを備えた軸受付きカムシャフト装置であって、
   前記ころ軸受は、前記シャフトの外周面に嵌合されて固定される内輪と、外輪と、これら内・外輪の間に転動可能に配設された複数のころと、これらころを保持する保持器とを備え、
   前記外輪は、内周面に前記ころに対応する軌道面を有する第１の外輪体と、この第１の外輪体の外周面に嵌合される第２の外輪体とを有し、
   前記第１の外輪体の一端部と、前記第２の外輪体の他端部には、前記内輪の両端部に対向する位置まで突出し、かつ前記内輪の端部に接して軸方向への移動を阻止する規制フランジがそれぞれ形成されていることを特徴とする軸受付きカムシャフト装置。
2. シャフトと、このシャフトの外周面の軸方向に所定の間隔を保って嵌合されたカム駒と、ころ軸受とを備えた軸受付きカムシャフト装置を、合成樹脂製のカムキャップを介してシリンダヘッドに組み付ける軸受付きカムシャフト装置の組付構造であって、
   前記ころ軸受は、前記シャフトの外周面に嵌合されて固定される内輪と、この内輪の外周面の軌道面に転動可能に配置される複数のころと、これら複数のころを保持する保持器と、前記複数のころに対応する半円弧状の軌道面を内面側に有する部分外輪とを備え、
   前記カムキャップは、前記部分外輪を支持する半円弧状の内面を有する外輪支持部が形成される一方、
   前記部分外輪は、前記カムキャップの外輪支持部の内面にインサート成形によって一体に固定されていることを特徴とする軸受付きカムシャフト装置の組付構造。

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