JP2010065822A - 転がり軸受の給油構造 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受に効率良く潤滑油を供給することができ、しかも、給油手段選択の自由度が高く、転がり抵抗の増大を招くことがない転がり軸受の給油構造を提供する。
【解決手段】転がり軸受１３のコロ１２を保持する保持器１３に軸受部からはみ出す延長部２０を設け、その延長部２０の外周面に、外部の給油部からシャワー状に供給されたオイルを回収してコロ１２側に誘導する溝２１を設ける。溝２１は、回収したオイルを保持器１３の回転に伴って保持できるよう、回転方向遅れ側に溜め２２を有し、且つ、保持器１３の回転に伴ってオイルにコロ１２側に送る力が働くよう回転方向の遅れ側に傾斜して延びるようにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンのカム軸等を支持する転がり軸受の給油構造に関する。

例えばエンジンのシリンダヘッドおよび該シリンダヘッドに結合される軸受キャップの軸受部に保持されてカム軸を回転自在に支持する転がり軸受の給油構造として、コロを保持する保持器の軸方向両側方にリムを設けて保持器内を略油密状態とし、軸受部側から保持器内に導いた潤滑油（オイル）を側方へ逃がさずにカム軸内へ流出させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−１０１７１４号公報

転がり軸受では、コロ等の転動体を保持する保持器が側方に開いているのが普通で、軸受部側からの内部給油で潤滑油を供給すると、供給された潤滑油が保持器の側方から多量に流れ出てしまう。そのため、カム軸等の回転軸とその外周を転動するコロとの間に油膜を確保するための給油量がむやみに多くなる。

それに対し、上記のように保持器の軸方向両側方にリムを設けて保持器内を略油密状態にすると、側方への潤滑油の流出（オイル抜け）をなくすることができ、給油量を抑制できる。しかしながら、このように保持器の軸方向両側方にリムを設けて保持器内を略油密状態にし、内部給油によって潤滑油を供給すると、保持器内に潤滑油が充満することによって、転がり抵抗（撹拌抵抗）が増大してしまう。また、そのように保持器の軸方向両側方にリムを設けたのでは、内部給油でしか潤滑油を供給できず、給油手段選択の自由度が低い。

本発明は、転がり軸受に効率良く潤滑油を供給することができ、しかも、給油手段選択の自由度が高く、転がり抵抗の増大を招くことがない転がり軸受の給油構造を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受の給油構造は、固定側部材の軸受部に保持されて回転軸を回転自在に支持する転がり軸受の給油構造であって、転がり軸受が、回転軸のジャーナル部の外周に接し軸線方向が回転軸軸線方向と略平行で固定側部材の軸受部の回転軸軸線方向の幅内に収まる多数のコロと、これらのコロをジャーナル部の外周に沿って周方向に間隔をおいて保持する保持器を備え、保持器は、各コロを保持する保持窓を有する保持部と、該保持部の回転軸軸線方向の少なくとも一側に軸受部から回転軸軸線方向にはみ出して延びる延長部とを有し、該延長部には、軸受部の外部に配置された給油部から供給される潤滑油をコロ側に誘導する油誘導部が設けられていることを特徴とする。

この場合、保持器の延長部に設けられた油誘導部に対して、外部の給油部からの潤滑油が確実に供給され、転がり軸受に効率良く潤滑油を供給することができ、しかも、給油手段選択の自由度が高く、転がり抵抗の増大を招くことがない。

また、この転がり軸受の給油構造は、油誘導部が、給油部からの潤滑油を保持器の回転力によりコロ側に誘導するようにするのがよい。

この場合、回転軸が回転し、コロが転動すると、保持器もコロの転動に連れて回転軸と同じ方向に回転する。そして、外部の給油部から供給された潤滑油は、保持器の回転力の利用により、保持器の延長部に設けられた油誘導部によってコロ側に誘導され、軸受内を潤滑して外部に流れ出る。そのため、転がり抵抗の増大を招くことなく、回転軸とコロとの間に油膜を確保するよう転がり軸受に円滑に効率良く潤滑油を供給することができる。しかも、外部からの給油（外部給油）であるため、給油手段の自由度が高くなる。

そして、この転がり軸受の給油構造は、保持器が、弾性力を有する樹脂製であり、略円筒状で周方向の一部に合せ目を有する欠円状に形成され、拡開可能であるのがよい。

このように、保持器を、弾性力を有する樹脂製で、略円筒状で周方向の一部に合せ目を有する欠円状に形成された拡開可能なものとすることにより、回転軸への保持器の組付け性が向上する。

また、この転がり軸受の給油構造は、延長部が、保持部の回転軸軸線方向の両側に設けられ、それら両側の延長部に油誘導部が設けられているのがよい。

このように、延長部が、保持部の回転軸軸線方向の両側に設けられ、それら両側の延長部に油誘導部が設けられているものとすることで、給油量の安定化を図ることができる。

そして、この転がり軸受の給油構造は、給油部が、シャワー式の給油部であってよい。

このように給油部をシャワー式の給油部とすることで、潤滑油を保持器の延長部に向けて容易に潤滑油を供給でき、油誘導部により誘導してコロ側に供給できる。

また、この転がり軸受の給油構造は、エンジンのカム軸を支持する転がり軸受の給油構造であってよく、その場合、回転軸が、複数の気筒を列状に配置したエンジンの吸気弁または排気弁駆動用のカム軸であって、該カム軸には吸気弁または排気弁に対応する少なくとも一対のカム部が間隔をおいて設けられるとともに、それら一対のカム部の間に前記ジャーナル部が形成され、固定側部材が、エンジン本体の上部部材（例えばシリンダヘッド）および該上部部材に結合される軸受キャップであって、それらエンジン本体の上部部材および軸受キャップの軸受部が、一対のカム部の間のジャーナル部に対応する中間位置に、両側のカム部との間に間隔をおいて位置し、保持器の延長部が、保持部のカム軸軸線方向の両側に、軸受部からカム軸軸線方向にはみ出して各側でカム部に略当接する長さに設けられ、それら両側の延長部に油誘導部が設けられているのがよい。

この場合、コロを仮保持した保持器をカム軸のジャーナル部に先組みすることで、保持器が軸方向に規制され、カム軸に対し軸方向に安定して位置決めされる。そのため、このように保持器を先組みしたカム軸を、例えばシリンダヘッド上に配置して、シリンダヘッドおよび軸受キャップの軸受部に外輪（アウターレース）を介して組み付けることで、カム軸の組付けを円滑にできる。

そして、この場合、給油部は、カム部およびそれと接触する動弁部材に対し外部から潤滑油を供給するシャワー式の給油部であるのがよい。

このように、給油部をカム部およびそれと接触する動弁部材に対し外部から潤滑油を供給するシャワー式の給油部とすることで、動弁部材への給油を兼ねて転がり軸受へ給油することできる。そして、潤滑油を保持器の延長部に向けて容易に潤滑油を供給でき、油誘導部により誘導してコロ側に供給できる。

このように、本発明によれば、転がり軸受に効率良く潤滑油を供給することができ、しかも、給油手段選択の自由度が高く、転がり抵抗の増大を招くことがない転がり軸受の給油構造が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態の第１例）
図１〜図６は、実施形態の第１例を示している。図１はエンジン上部のカム軸軸線に沿った断面図、図２はエンジン上部のカム軸軸線に直交する断面図、図３はエンジン上部の外部給油を示す説明図、図４は転がり軸受を組み付けたカム軸のカム軸軸線に沿った要部断面図、図５は転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図、図６は転がり軸受の保持器のカム軸軸線に直交する要部断面図である。

この実施形態（第１例）は、エンジンの吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸を支持する転がり軸受の給油構造に係るものである。

この実施形態のエンジンは、図１および図２に示すように、４つの気筒を列状に配置したエンジンであって、固定側部材であるシリンダヘッド１（エンジン本体の上部部材）および該シリンダヘッド１に結合される軸受キャップ２の軸受部１ａ，２ａに、転がり軸受３を介して回転軸である吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸４が回転自在に支持されている。

このエンジンは、４つの気筒の各気筒毎に吸気用および排気用にそれぞれ２つの弁８（吸気弁または排気弁）を有するもので、ＨＬＡ（ハイドロリック・ラッシュ・アジャスタ）５を介してシリンダヘッド１上にロッカーアーム６を片持支持し、該ロッカーアーム６の中央部に支持されたコロ７を各弁８のバルブスプリング９のバネ力でカム軸４のカム部１０に当接させ、図示しない駆動機構を介しクランク軸（図示せず）によってカム軸４を回転駆動して、カム部１０が弁８を開閉作動させるよう構成された動弁系を備えている。

そして、このエンジンには、図３および図４に示すように、カム部１０およびそれと接触する動弁系のロッカーアーム６のコロ７とカム部１０との転動面エリアに外部からオイル（潤滑油）を供給するよう、シリンダヘッド１上方に、カム軸軸線方向に延びるシャワーパイプ（オイルデリバリパイプ）１５と、該シャワーパイプ１５から各軸受部１ａ，２ａに向けて開口するノズル１６とからなるシャワー式の給油部１７が設けられている。

図１に示すように、カム軸４には気筒毎に２つの弁８に対応する一対のカム部１０が間隔をおいて設けられるとともに、それら一対のカム部１０の間にジャーナル部１１が形成されている。そして、シリンダヘッド１および軸受キャップ２の軸受部１ａ，２ａが、気筒毎の一対のカム部１０の間のジャーナル部１１に対応する中間位置に、両側のカム部１０との間に間隔をおいて位置している。

図２〜図４に示すように、転がり軸受３は、カム軸４のジャーナル部１１の外周に接し軸線方向がカム軸軸線方向と略平行で軸受部１ａ，２ａのカム軸軸線方向の幅内に収まる多数のコロ１２と、これらのコロ１２をジャーナル部１１の外周に沿って周方向に間隔をおいて保持する保持器１３を備え、アウターレース（外輪）１４を介して軸受部１ａ，２ａに保持されている。

シリンダヘッド１および軸受キャップ２の軸受部１ａ，２ａはＡｌ合金製であい、転がり軸受３のコロ１２はスチール製、アウターレース１４はスチール製である。

アウターレース１４は半割り構造で、シリンダヘッド１と軸受キャップ２の軸受部１ａ，２ａに回転しないよう嵌合固定されている。

保持器１３は、弾性力を有する樹脂製で、略円筒状で周方向の一部に合せ目を有する欠円状に形成され、コロ１２を保持した状態で拡開してカム軸４のジャーナル部１１に組み付けることができるもので、図４および図５に示すように、コロ１２を一個ずつ保持する保持窓１８を有する保持部１９と、該保持部１９のカム軸軸線方向の両側に軸受部１ａ，２ａからカム軸軸線方向にはみ出して延びてカム部１０の側面に略当接する長さの延長部２０とを有している。

そして、保持器１３には、図５および図６に示すように、両側の延長部２０の外周面に、給油部１７から供給されるオイル（潤滑油）をカム軸軸線方向の両側から回収して、保持器１３の回転に伴いコロ１２側に誘導する油誘導部としての溝２１が、周方向に等ピッチで多数設けられている

延長部２０の溝２１は、回収したオイルを保持器１３の回転（図５に円弧矢印で示すカム軸４の回転と同じ方向への回転）に伴って保持できるように、保持器の回転方向の遅れ側（後方側）に溜め（ポケット部）２２を有する断面形状で、且つ、両側の延長部２０で回収し保持したオイルにコロ１２側に送る力（図５に棒矢印で示す）が働くように、コロ１２側へ向けカム軸軸線方向に対して遅れ側（後側）に傾斜して延びている。

給油部１７からシャワー噴射されるオイル（潤滑油）は、カム部１０およびそれと接触する動弁系のロッカーアーム６のコロ７とカム部１０との転動面エリアに向かうとともに、転がり軸受３の保持器１３の延長部２０，２０の外周エリアにも供給される。

この実施形態（第１例）では、カム軸４が回転すると、コロ１２が転動し、コロ１２の転動に連れて保持器１３もカム軸４と同じ方向に回転する。そして、外部の給油部１７から供給されたオイル（潤滑油）は、保持器１３の両側の延長部２０に設けられた溝２１に回収されてコロ１２側に誘導され、転がり軸受３内を潤滑して外部に流れ出る。

（実施形態の第２例）
図７は実施形態の第２例における転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図である。

この実施形態（第２例）は、エンジンの吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸を支持する転がり軸受の給油構造に係るものであり、先の第１例は、保持器１３の両側の延長部２０の溝２１が、給油部１７から供給されるオイル（潤滑油）をカム軸軸線方向の両側から回収してコロ１２側に誘導するように、コロ１２側へ向けていずれもカム軸軸線方向に対して遅れ側（後側）に傾斜して延びるよう形成されているのに対し、片側の延長部２０の溝２１によってオイルを回収してコロ２側へ送り込み、他側の延長部２０の溝２１によって他方向へ送り出すようにしたものである。

図７に示すように、片側（図７で左側）の延長部２０の溝２１は、回収したオイルにコロ１２側に送る力（図７に左側の棒矢印で示す）が働くように、コロ１２側へ向けカム軸軸線方向に対して遅れ側（後側）に傾斜して延びている。この溝２１は、先の第１例の図６に示すものと同様で、回収したオイルを保持器１３の回転（図７に円弧矢印で示すカム軸４の回転と同じ方向への回転）に伴って保持できるように、保持器の回転方向の遅れ側（後方側）に溜め（ポケット部）２２を有する断面形状のものである。

一方、他側（図７で右側）の延長部２０の溝２１は、コロ１２側から他側へオイルを流出させる力（図７に右側の棒矢印で示す）が働くように、コロ１２側から他側へ向けカム軸軸線方向に対して遅れ側（後側）に傾斜して延びている。この他側（図７で右側）の延長部２０の溝２１も、断面形状は、先の第１例の図６に示すものと同様である。

この実施形態（第２例）のその他の構成および作用は先の第１例と同様である。図１〜図４および図６は、この実施形態（第２例）にも対応する。

この実施形態（第２例）は、オイルを一方向に確実に流すことができるもので、特に、外部給油のオイル供給量が多すぎてオイル排出性を高める必要がある場合に有効である。

（実施形態の第３例）
図８〜図１０は、実施形態の第３例を示している。図８は転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図、図９は転がり軸受のカム軸軸線に沿った要点断面図、図１０は転がり軸受の保持器のカム軸軸線に直交する要部断面図である。また、図１１は、この実施形態の第３例の変形例における転がり軸受のカム軸軸線に沿った要点断面図である。

この実施形態（第３例）は、エンジンの吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸を支持する転がり軸受の給油構造に係るものであり、先の第１例および第２例が、保持器１３の両側の延長部２０の外周面に油誘導部として表面的な溝２１を設けたものであるのに対し、保持器１３の両側の延長部２０に、油誘導部として、径方向に完全に貫通したスリット３１を周方向に等ピッチで設けたものである。

スリット３１は、給油部１７からシャワー状に噴射されたオイル（潤滑油）を回収してコロ１２側へ送るもので、保持器１３の回転（図８に円弧矢印で示すカム軸４の回転と同じ方向への回転）に伴って遠心力によるオイルの逃げを抑制するように、回転方向の遅れ側（後側）にポケット状に窪んだオイル保持用の凹部３２を有する断面形状で、且つ、両側の延長部２０で回収し保持したオイルにコロ１２側に送る力が働くように、コロ１２側へ向けカム軸軸線方向に対して遅れ側（後側）に傾斜したものとなっている。

そして、両側の延長部２０には、内側に、スリット３１の凹部３２からコロ側へ、スリット３１と同じ方向に傾斜して延びる内溝３３が形成されている。

この実施形態（第３例）では、外部の給油部１７から供給されたオイル（潤滑油）は、図９に矢印で示すように、保持器１３の両側の延長部２０に設けられたスリット３１に回収されて、内溝３３を経てコロ１２側に誘導される。

図１１に示すように、内溝３３は省略することもできる。この場合、スリット３１に回収されたオイルは、図１１に矢印で示すように、保持器１３の内面とカム軸４との隙間を通ってコロ１２側へ誘導される。

この実施形態（第３例）および変形例のその他の構成および作用は先の第１例と同様である。図１〜図４および図６は、この実施形態（第３例）および変形例にも対応する。

（実施形態の第４例）
図１２および図１３は、実施形態の第４例を示している。図１２は転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図、図１３は転がり軸受のカム軸軸線に沿った要部断面図である。

この実施形態（第４例）は、エンジンの吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸を支持する転がり軸受の給油構造に係るもので、保持器１３の両側の延長部２０の外周側にリング状の鍔部４１を設け、この鍔部４１の軸方向内側の面を、外部の給油部１７からシャワー状に噴射されたオイル（潤滑油）を回収してコロ１２側に導く案内斜面（湾曲面）４２としたものである。

この実施形態（第４例）では、保持器１３の回転力は格別利用せず、外部の給油部１７から供給されたオイル（潤滑油）は、図１３に矢印で示すように、保持器１３の両側の延長部２０に設けられた鍔部４１の案内斜面４２によりコロ１２側に導かれる。

この実施形態（第４例）のその他の構成および作用は先の第１例と同様である。

以上説明した各実施形態は、給油部として動弁系への給油を兼ねたシャワー式の給油部を利用するものであったが、転がり軸受に外部から給油する専用の給油手段など、他の外部給油手段を利用してもよい。

また、上記実施形態は、エンジンの吸気弁（または排気弁）駆動用のカム軸を支持する転がり軸受の給油構造に係るものであるが、本発明は、カム軸以外の回転軸を支持する転がり軸受の給油構造にも適用できる。

本発明の実施形態の第１例に係るエンジン上部のカム軸軸線に沿った断面図である。 本発明の実施形態の第１例に係るエンジン上部のカム軸軸線に直交する断面図である。 本発明の実施形態の第１例に係るエンジン上部の外部給油を示す説明図である。 本発明の実施形態の第１例における転がり軸受を組み付けたカム軸のカム軸軸線に沿った要部断面図である。 本発明の実施形態の第１例における転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図である。 本発明の実施形態の第１例における転がり軸受の保持器のカム軸軸線に直交する要部断面図である。 本発明の実施形態の第２例における転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図である。 本発明の実施形態の第３例における転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図である。 本発明の実施形態の第３例における転がり軸受のカム軸軸線に沿った要点断面図である。 本発明の実施形態の第３例における転がり軸受の保持器のカム軸軸線に直交する要部断面図である。 本発明の実施形態の第３例の変形例における転がり軸受のカム軸軸線に沿った要点断面図である。 本発明の実施形態の第４例における転がり軸受の保持器をカム軸に組み付けた状態で示す斜視図である。 本発明の実施形態の第４例における転がり軸受のカム軸軸線に沿った要部断面図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
１ａ 軸受部
２ 軸受キャップ
２ａ 軸受部
３ 転がり軸受
４ カム軸
１０ カム部
１１ ジャーナル部
１５ シャワーパイプ（オイルデリバリパイプ）
１６ ノズル
１７ 給油部
１２ コロ
１３ 保持器
１４ アウターレース（外輪）
２０ 延長部
２１ 溝
２２ 溜め
３１ スリット
３２ 凹部
３３ 内溝
４１ 鍔部
４２ 案内斜面

Claims (7)

1. 固定側部材の軸受部に保持されて回転軸を回転自在に支持する転がり軸受の給油構造であって、
   前記転がり軸受が、前記回転軸のジャーナル部の外周に接し軸線方向が回転軸軸線方向と略平行で前記固定側部材の軸受部の回転軸軸線方向の幅内に収まる多数のコロと、これらのコロを前記ジャーナル部の外周に沿って周方向に間隔をおいて保持する保持器を備え、
   前記保持器は、各コロを保持する保持窓を有する保持部と、該保持部の回転軸軸線方向の少なくとも一側に前記軸受部から回転軸軸線方向にはみ出して延びる延長部とを有し、該延長部には、前記軸受部の外部に配置された給油部から供給される潤滑油をコロ側に誘導する油誘導部が設けられていることを特徴とする転がり軸受の給油構造。
2. 前記油誘導部が、前記給油部からの潤滑油を前記保持器の回転力によりコロ側に誘導することを特徴とする請求項１記載の転がり軸受の給油構造。
3. 前記保持器が、弾性力を有する樹脂製であり、略円筒状で周方向の一部に合せ目を有する欠円状に形成され、拡開可能であることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受の給油構造。
4. 前記延長部が、前記保持部の回転軸軸線方向の両側に設けられ、それら両側の延長部に前記油誘導部が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の転がり軸受の給油構造。
5. 前記給油部が、シャワー式の給油部であることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の転がり軸受の給油構造。
6. 前記回転軸が、複数の気筒を列状に配置したエンジンの吸気弁または排気弁駆動用のカム軸であって、該カム軸には吸気弁または排気弁に対応する少なくとも一対のカム部が間隔をおいて設けられるとともに、それら一対のカム部の間に前記ジャーナル部が形成され、
   前記固定側部材が、エンジン本体の上部部材および該上部部材に結合される軸受キャップであって、それらエンジン本体の上部部材および軸受キャップの軸受部が、前記一対のカム部の間のジャーナル部に対応する中間位置に、両側のカム部との間に間隔をおいて位置し、
   前記保持器の延長部が、前記保持部のカム軸軸線方向の両側に、前記軸受部からカム軸軸線方向にはみ出して各側でカム部に略当接する長さに設けられ、それら両側の延長部に前記油誘導部が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の転がり軸受の給油構造。
7. 前記給油部が、前記カム部およびそれと接触する動弁部材に対し外部から潤滑油を供給するシャワー式の給油部であることを特徴とする請求項６記載の転がり軸受の給油構造。

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