JP2009191893A - 軸受付きシャフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの外周面に圧入固定される規制部材によってころ軸受の軸方向への不測の移動を防止することができると共に、ころ軸受との間に発生する摺動抵抗を軽減することができる軸受付きシャフト装置を提供する。
【解決手段】シャフト１１の外周面の軸方向に、駒体と、ころ軸受２０とが所定の間隔を保って配置される。ころ軸受２０は、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２とする多数のころ２５と、内周面に外輪軌道面２２を有する外輪２１とを備える。シャフト１１の外周面には、環状の規制部材３０がころ軸受２０の端部に接近して圧入固定される。規制部材３０ところ軸受２０との相対する端面のうち、少なくとも一方の端面が湾曲面に形成されて他方の端面に当接することでころ軸受２０の軸方向の移動を規制する。
【選択図】図３

Description

この発明は、シャフトと、駒体と、ころ軸受とを備えた軸受付きシャフト装置に関する。

シャフトと、駒体と、ころ軸受とを備えた軸受付きシャフト装置としては、例えば、内燃機関のシリンダヘッド部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がある。
軸受付きシャフト装置がカムシャフト装置である場合、シャフトと、複数のカム駒（駒体に相当する）と、シャフトの外周面を内輪軌道面とする多数のころを有するころ軸受と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順に嵌挿されて組み付けられるものがある。
なお、ころ軸受を分割構成してシャフトの外周方向からころ軸受を組み付け可能にした軸受付きシャフト装置しては、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００７−１９２３１５号公報

ところで、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順に嵌挿されて組み付けられた軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッド部に組み付ける際、シャフトの軸方向にころ軸受が不測に移動することがある。この場合には、シャフトの軸方向の所定位置までころ軸受を移動調整して組み付けなければならず、その作業が厄介となる。
そこで、シャフトの外周面に、ころ軸受の外輪の端部に接近して規制部材を配設してころ軸受の軸方向への不測の移動を規制することが考えられる。
しかしながら、ころ軸受の外輪の端部に接近して規制部材を配設すると、軸受回転時において、ころ軸受の外輪の端部と規制部材との間に摺動抵抗（摩擦力）が発生し、軸受性能を悪化させることが想定される。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、シャフトの外周面に圧入固定される規制部材によってころ軸受の軸方向への不測の移動を防止することができると共に、ころ軸受との間に発生する摺動抵抗を軽減することができる軸受付きシャフト装置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に係る軸受付きシャフト装置は、シャフトの外周面の軸方向に、駒体と、ころ軸受とが所定の間隔を保って配置される軸受付き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を内輪軌道面とする多数のころと、内周面に外輪軌道面を有する外輪とを備え、
前記シャフトの外周面には、環状の規制部材が前記ころ軸受の端部に接近して圧入固定され、
前記規制部材と前記ころ軸受との相対する端面のうち、少なくとも一方の端面が湾曲面に形成されて他方の端面に当接することで前記ころ軸受の軸方向の移動を規制する構成にしてあることを特徴とする。

前記構成によると、シャフトの外周面に圧入固定された規制部材の端面に、ころ軸受の端面が当接することによってころ軸受の軸方向への不測の移動を防止することができる。このため、軸受付きシャフト装置をシリンダヘッド部等のハウジングに組み付ける作業が容易となる。
また、軸受回転時において、規制部材の端面ところ軸受の端面とが湾曲面で接触するため、規制部材ところ軸受との間に発生する摺動抵抗（摩擦力）を軽減することができる。

この発明の請求項２に係る軸受付きシャフト装置は、請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
規制部材は、ころ軸受の外輪の端面に接近してシャフトの外周面に圧入固定されていることを特徴とする。

前記構成によると、シャフトの外周面に圧入固定された規制部材の端面に、ころ軸受の外輪の端面が当接することによってころ軸受の軸方向への不測の移動を防止することができる。

この発明の請求項３に係る軸受付きシャフト装置は、請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
ころ軸受は多数のころを転動可能に保持する保持器を備え、
規制部材は、前記保持器の端面に接近してシャフトの外周面に圧入固定されていることを特徴とする。

前記構成によると、シャフトの外周面に圧入固定された規制部材の端面に、ころ軸受の保持器の端面が当接することによってころ軸受の軸方向への不測の移動を防止することができる。
この場合、規制部材の外径寸法をころ軸受の外輪の端部の内径寸法よりも小さく設定して規制部材の小型・軽量化を図ることができる。
さらに、軸受付きシャフト装置を、例えばシリンダヘッド部等のハウジングに押えカバーを締め付けて組み付ける際、規制部材の外周部が押えカバーに当たることを回避することができ、軸受付きシャフト装置の組み付けに支障をきたす不具合が生じない。

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〜図３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は図１のＩＩ−ＩＩ線に基づく横断面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に基づく縦断面図である。

図１に示すように、この実施例１においては、軸受付きシャフト装置が内燃機関のシリンダヘッド部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）である場合を例示する。
軸受付きカムシャフト装置は、シャフト１１の外周面の軸方向に、駒体としての複数のカム駒１４と、複数のころ軸受（シェル形の針状ころ軸受も含む）２０と、複数対の規制部材３０とが所定間隔を保って所定順に組み付けられることでユニット化されている。

図２と図３に示すように、ころ軸受２０は、外輪２１と、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２とする多数のころ（針状ころも含む）２５と、これら多数のころ２５を保持する保持器２６とを備えている。
外輪２１の内周面には、外輪軌道面２２が形成され、外輪２１の両端部には、半径方向内方に環状に突出する鍔２３が形成されている。
そして、ころ軸受２０は、その外輪２１の外輪軌道面２２に多数のころ２５がグリース等の潤滑剤の粘性によって保持された状態でシャフト１１の一端側から嵌込まれて同シャフト１１の所定位置まで嵌挿されてることで、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２として組み付けられる。

シャフト１１の外周面には、ころ軸受２０の外輪２１の鍔２３の両端面２４に近接してころ軸受２０の軸方向の移動を規制する対の規制部材３０が圧入固定されている。
この実施例１において、規制部材３０は、鋼鉄製のシャフト１１よりも硬度が小さい合成樹脂材の射出成形によって環状に形成され、シャフト１１の外周面に圧入固定される。
また、規制部材３０の外径寸法は、ころ軸受２０の外輪２１の外径寸法よりも小さく設定されている。

規制部材３０ところ軸受２０の外輪２１との相対する端面のうち、少なくとも一方の端面が湾曲面に形成されている。
この実施例１において、規制部材３０の両端面３１が同一形状の湾曲面（円弧面も含む宇）に形成されている。
規制部材３０の両端面３１が同一形状の湾曲面に形成されることによって、規制部材３０をシャフト１１の外周面に圧入する際、規制部材３０の端面３１の向きが一方向に規制されることなく容易に圧入固定することができる。
言い換えると、規制部材３０の一方の端面３１が湾曲面に形成され、他方の端面３１が平坦面に形成された場合には、誤って、他方の平坦な端面を外輪２１の端面２４と相対する向きにしてシャフト１１の外周面に圧入することが想定されるが、規制部材３０の両端面３１を同一形状の湾曲面（円弧面も含む宇）に形成することによって前記不具合が生じない。

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１１の外周面の軸方向の一端側から他端側に向けてカム駒１４ところ軸受２０と規制部材３０とが所定順に順次に挿入あるいは圧入されて組み付けられることで軸受付きカムシャフト装置が構成される（図１参照）。
合成樹脂製の規制部材３０を鋼鉄製のシャフト１１の外周面の所定位置まで圧入する際、シャフト１１の外周面に対し規制部材３０の圧入による圧入傷が発生することを抑制することができる。このため、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２とするころ軸受２０の軸受性能を確保することができる。

また、軸受付きカムシャフト装置を運搬したり、あるいは保管する場合やシリンダヘッド部等のハウジングに軸受付きカムシャフト装置を組み付ける場合などにおいて、ころ軸受２０に外力が作用してころ軸受２０がシャフト１１の軸方向へ移動しようとすると、シャフト１１に圧入固定された規制部材３０の端面３１に、ころ軸受２０の外輪２１の鍔部２３が当接する。これによって、ころ軸受２０の軸方向への不測の移動を阻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をシリンダヘッド部等のハウジングに組み付ける作業が容易となる。

また、規制部材３０の外径寸法がころ軸受２０の外輪２１の外径寸法よりも小さく設定されているため、軸受付きカムシャフト装置をシリンダヘッド部等のハウジングに押えカバーを締め付けて組み付ける際、規制部材３０の外周部が押えカバーに当たることを回避することができ、軸受付きカムシャフト装置の組み付けに支障をきたす不具合が生じない。

また、シリンダヘッド部等のハウジングに組み付けられた軸受付きカムシャフト装置の軸受回転時において、規制部材３０の端面３１の湾曲面が外輪２１の端面２４に接触することで、規制部材３０の端面３１ところ軸受２０の外輪２１の端面２４との間に発生する摺動抵抗（摩擦力）を軽減することができる。

（実施例２）
次に、この発明の実施例２を図４にしたがって説明する。
図４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シャフトのころ軸受と規制部材とが組み付けられた状態を示す縦断面図である。
図４に示すように、この実施例２のころ軸受１２０は、外輪（シェル型外輪）１２１と、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２とする多数のころ（針状ころも含む）１２５と、これら多数のころ１２５を転動可能に保持する保持器１２６とを備えている。
外輪１２１の内周面には、外輪軌道面１２２が形成され、外輪１２１の両端部には、半径方向内方に湾曲状に折り返された鍔１２３が形成されている。
そして、ころ軸受１２０は、シャフト１１の一端側から嵌込まれて同シャフト１１の所定位置まで嵌挿されてることで、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２として組み付けられる。

シャフト１１の外周面には、ころ軸受１２０の外輪１２１の鍔１２３の両端面（湾曲状の折返し部端面）１２４に近接してころ軸受２０の軸方向の移動を規制する対の規制部材１３０が圧入固定されている。
そして、この実施例２においては、規制部材１３０の両端面１３１はそれぞれ平坦面に形成されている。
また、この実施例２において、規制部材１３０は、実施例１と同様にして鋼鉄製のシャフト１１よりも硬度が小さい合成樹脂材の射出成形によって環状に形成され、シャフト１１の外周面に圧入固定される。さらに、規制部材１３０の外径寸法は、ころ軸受１２０の外輪１２１の外径寸法よりも小さく設定されている。
この実施例２のその他の構成も実施例１と同様に構成されるため、その説明は省略する。
したがって、この実施例２においても、実施例１と同様の作用効果を奏する。

（実施例３）
次に、この発明の実施例３を図５にしたがって説明する。
図５はこの発明の実施例３に係る軸受付きカムシャフト装置のシャフトのころ軸受と規制部材とが組み付けられた状態を示す縦断面図である。
図５に示すように、この実施例３のころ軸受２２０は、実施例２と同様にして外輪２２１と、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２とする多数のころ２２５と、これら多数のころ２２５を転動可能に保持する保持器２２６とを備えている。
外輪２２１の内周面には、外輪軌道面２２２が形成され、外輪２２１の両端部には、半径方向内方に湾曲状に折り返された鍔２２３が形成されている。
そして、ころ軸受２２０は、シャフト１１の一端側から嵌込まれて同シャフト１１の所定位置まで嵌挿されてることで、シャフト１１の外周面を内輪軌道面１２として組み付けられる。

シャフト１１の外周面には、ころ軸受２２０の保持器２２６の両端面２２７に近接してころ軸受２０の軸方向の移動を規制する対の規制部材２３０が圧入固定されている。
この実施例３において、規制部材２３０の外径寸法は、ころ軸受２２０の外輪２２１の鍔２２３の内径寸法よりも小さく、保持器２２６の外径寸法とほぼ同じ大きさに設定されている。

規制部材２３０ところ軸受２２０の保持器２２６との相対する端面のうち、少なくとも一方の端面が湾曲面に形成されている。
この実施例３において、保持器２２６の両端面２２７が湾曲面（円弧面も含む）に形成され、規制部材２３０の両端面２３１はそれぞれ平坦面に形成されている。
また、規制部材２３０は、実施例１又は２と同様にして鋼鉄製のシャフト１１よりも硬度が小さい合成樹脂材の射出成形によって環状に形成され、シャフト１１の外周面に圧入固定される。
この実施例３のその他の構成は実施例１又は２と同様に構成されるため、その説明は省略する。
したがって、この実施例３においても、実施例１又は２と同様の作用効果を奏する。

但し、この実施例３においては、規制部材２３０の外径寸法をころ軸受２２０の外輪２２１の鍔２２３の内径寸法よりも小さく設定して規制部材２３０の小型・軽量化を図ることができる。
さらに、軸受付きカムシャフト装置を、例えばシリンダヘッド部等のハウジングに押えカバーを締め付けて組み付ける際、規制部材２３０の外周部が押えカバーに当たることを実施例１又は２と比べても容易に回避することができ、軸受付きカムシャフト装置の組み付けに支障をきたす不具合が生じない。

なお、この発明は、前記実施例１〜３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。
例えば、前記実施例１〜３においては、規制部材３０（１３０、２３０）が合成樹脂材によって形成される場合を例示したが、鋼鉄製のシャフト１１よりも硬度が小さい材料であればよく、例えば、アルミ材等の軟質の金属材によって規制部材３０（１３０、２３０）を形成してもよい。
また、前記実施例１〜３においては、軸受付きシャフト装置が軸受付きカムシャフト装置である場合を例示したが、例えば、駒体としてウエート体を有する軸受付きバランサーシャフト装置でもよく、クランクシャフト装置等でもよい。

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。 同じく図１のＩＩ−ＩＩ線に基づく横断面図である。 同じく図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に基づく縦断面図である。 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シャフトのころ軸受と規制部材とが組み付けられた状態を示す縦断面図である。 この発明の実施例３に係る軸受付きカムシャフト装置のシャフトのころ軸受と規制部材とが組み付けられた状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１１ シャフト
１２ 内輪軌道面
１４ カム駒（駒体）
２０、１２０、２２０ ころ軸受
２１、１２１、２２１ 外輪
２２ １２２、２２２ 外輪軌道面
２５、１２５、２２５ ころ
３０、１３０、２３０ 規制部材
３１、１３１、２３１ 端面

Claims (3)

1. シャフトの外周面の軸方向に、駒体と、ころ軸受とが所定の間隔を保って配置される軸受付き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を内輪軌道面とする多数のころと、内周面に外輪軌道面を有する外輪とを備え、
   前記シャフトの外周面には、環状の規制部材が前記ころ軸受の端部に接近して圧入固定され、
   前記規制部材と前記ころ軸受との相対する端面のうち、少なくとも一方の端面が湾曲面に形成されて他方の端面に当接することで前記ころ軸受の軸方向の移動を規制する構成にしてあることを特徴とする軸受付きシャフト装置。
2. 請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
   規制部材は、ころ軸受の外輪の端面に接近してシャフトの外周面に圧入固定されていることを特徴とする軸受付きシャフト装置。
3. 請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
   規制部材は、ころ軸受の多数のころを保持する保持器の端面に接近してシャフトの外周面に圧入固定されていることを特徴とする軸受付きシャフト装置。

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