JP2015137762A

JP2015137762A - ケージ＆ローラ

Info

Publication number: JP2015137762A
Application number: JP2014011789A
Authority: JP
Inventors: 創松本; So Matsumoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-07-30

Abstract

【課題】軸方向位置が位置決めされた状態でケージ＆ローラをロッカーアームに組み付けてユニット化することができ、且つ、ロッカーアームへの組付けが容易なケージ＆ローラを提供する。【解決手段】ケージ＆ローラ３０の保持器４０は、該保持器４０を縮径可能なように保持器４０を周方向において分割するスリット４４と、リム部４１の外周面４１ａから径方向外方に突出して形成され、ロッカーアーム４に係合してロッカーアーム４に対して保持器４０の軸方向位置を位置決めする係合突起部４６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ケージ＆ローラに関し、より詳細には、例えば、エンジン用ロッカーアームの回転支持部に装着されるケージ＆ローラに関する。

従来、燃費向上のため、エンジン用ロッカーアームの支持部にニードル軸受を採用して作動トルクを低減すると共に、カムフォロアの外径をニードル軸受の外径と同等かそれ以下としたロッカーアームの構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１６３０５７号公報

しかしながら、特許文献１のロッカーアームの構造によると、ロッカーアームを回転自在に支持するニードル軸受は、シェル外輪、保持器、及びニードルから構成されている。従って、ニードル軸受の径方向厚みは、シェル外輪の板厚とニードルの直径とで決定されるため、ニードル軸受の径方向厚みの低減、ひいては、ロッカーアームの小型化が制限される。また、ロッカーアームの内径面を軌道面として、保持器とローラとから成るケージ＆ローラを用いる場合、ロッカーアームとケージ＆ローラとの軸方向の位置決めが難しいという課題がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向位置が位置決めされた状態でケージ＆ローラをロッカーアームに組み付けてユニット化することができ、且つ、ロッカーアームへの組付けが容易なケージ＆ローラを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）転動体である複数のニードルと、
軸方向に間隔を開けて設けられた円環状の１対のリム部と、該両リム部間に円周方向に間隔を開けて配置された複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部と両リム部とによりそれぞれ画成される複数のポケットで複数のニードルを回動自在に保持する樹脂製の保持器と、
を備え、内周面にニードルの軌道面を構成する支持孔を有する外輪相当部材に装着可能なケージ＆ローラであって、
保持器には、該保持器を縮径可能なように、保持器を周方向において分割するスリットが形成され、且つ、保持器は、リム部の外周面から径方向外方に突出して形成され、外輪相当部材に係合して、外輪相当部材に対して保持器の軸方向位置を位置決めする係合突起部を備えることを特徴とするケージ＆ローラ。
（２）スリットを形成する保持器の周方向両端部は、保持器の中心を通り径方向に延びる直線に対して傾斜したテーパ形状を有することを特徴とする（１）に記載のケージ＆ローラ。
（３）係合突起部の外径面は、周方向においてスリット側の縁部が反スリット側の縁部よりも径方向外側に位置するように形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のケージ＆ローラ。
（４）スリットを形成する保持器の周方向両端部は、軸方向から見たとき互いにオーバーラップするように形成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のケージ＆ローラ。
（５）外輪相当部材としてのエンジン用ロッカーアームの回転支持部に装着されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のケージ＆ローラ。

本発明のケージ＆ローラによれば、保持器には、該保持器を縮径可能なように、保持器を周方向において分割するスリットが形成され、且つ、保持器は、リム部の外周面から径方向外方に突出して形成され、外輪相当部材に係合して、外輪相当部材に対して保持器の軸方向位置を位置決めする係合突起部を備えるため、保持器を径方向に押圧して縮径させた状態で、外輪相当部材の支持孔に軸方向から容易に装着することができる。また、装着された保持器は、係合突起部が外輪相当部材に係合して軸方向位置が位置決めされる。

本発明に係るケージ＆ローラが組み込まれたカムフォロア装置の側面図である。本発明に係るケージ＆ローラの斜視図である。図２に示すケージ＆ローラの側面図である。外輪相当部材に組み付けられたケージ＆ローラの図３に示すＡ−Ａ線相当断面図である。保持器のポケット形状を示す要部拡大断面図である。保持器の他のポケット形状を示す要部拡大断面図である。変形例のスリット形状を示す保持器を径方向外側から見た要部拡大図である。

以下、本発明に係るケージ＆ローラの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本発明に係るケージ＆ローラ３０が、ロッカーアーム４の支持孔（回転支持部）４ａに装着されたカムフォロア装置１について説明する。

カムフォロア装置１は、不図示の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２に、カム３が支持されている。また、カム３に対向する位置には、カム３の動きを受けるロッカーアーム４が配置されている。このロッカーアーム４は、その長手方向（図１の左右方向）の中間部に、ケージ＆ローラ３０が装着される支持孔４ａを有し、このケージ＆ローラ３０に挿通されたロッカー軸５を介して不図示のシリンダヘッドに回転自在に支持される。

また、ロッカーアーム４の基端部（図１の左端部）には、アジャストボルト６が螺合されており、このアジャストボルト６は、ロックナット６ａにより締め付け固定されている。そして、アジャストボルト６の端部（図１の下端部）に、不図示のシリンダヘッドに往復移動可能に支持される吸気弁又は排気弁である機関弁７の端部（図１の上端部）が当接している。この機関弁７は、弁ばね８によって常に閉弁方向（アジャストボルト６に当接する方向）に付勢されており、従って、ロッカーアーム４は、常に図１の時計回り方向に付勢されている。

一方、ロッカーアーム４の先端部（図１の右端部）には、一対の支持壁部９が互いに間隔を存して設けられており、この一対の支持壁部９に、タペットローラ軸受１０が取り付けられている。

タペットローラ軸受１０は、一対の支持壁部９間に配置され、外周面にカム３の外周面が当接するタペットローラ１１と、一対の支持壁部９の軸孔９ａに両端部が支持され、タペットローラ１１を回動可能に支持する支持軸２０と、を備えている。支持軸２０は、鋼製で中空または中実の軸部材によって形成されており、その両端部が一対の支持壁部９に形成される軸孔９ａに加締められることにより固定されている。

ロッカーアーム４は、支持孔４ａにケージ＆ローラ３０が挿通されてロッカーアームユニット１５としてユニット化され、カムフォロア装置１に組み込まれる。

このように構成されたカムフォロア装置１では、タペットローラ１１を、弁ばね８の付勢力によってカム３の外周面に当接させ、この状態で、カムシャフト２の回転を、ロッカー軸５を中心とするロッカーアーム４の往復揺動運動に変換し、機関弁７のリフト量を可変としながら、機関弁７を弁ばね８の付勢力に抗して、或いは弁ばね８の付勢力によって軸方向に往復移動させる。これにより、不図示のシリンダヘッドに設けられる吸気口或は排気口の開閉動作を行なう。

次に、ロッカーアーム４の支持孔４ａに装着されるケージ＆ローラ３０について説明する。図２及び図３に示すように、本実施形態のケージ＆ローラ３０は、転動体である複数のニードル３１と、複数のニードル３１を回動自在に保持する樹脂製の保持器４０と、を備える。

保持器４０は、軸方向に間隔を開けて設けられた円環状の１対のリム部４１と、両リム部４１間に円周方向に間隔を開けて配置された複数の柱部４２とを備え、円周方向に隣り合う柱部４２と両リム部４１とによりそれぞれ画成されて複数のポケット４３が形成されている。複数のポケット４３内には、それぞれ複数のニードル３１が回動自在に保持されている。

保持器４０には、軸方向に沿って延び、保持器４０（両リム部４１及び柱部４２）を周方向において分割するスリット４４が設けられている。これにより、保持器４０は、図３に示すように、側面視で略Ｃ字形に形成されて、径方向に弾性変形可能である。スリット４４を形成する、周方向で対向する周方向両端部４５，４５は、保持器４０の中心Ｏを通り径方向に延びる直線Ｌに対してそれぞれ同方向に傾斜するテーパ形状を有する。即ち、周方向端部４５ａでは、径方向外側部分が周方向において先端となり、周方向端部４５ｂでは、径方向内側部分が周方向において先端となる。

なお、本実施形態では、周方向端部４５ａの径方向外側部分、及び周方向端部４５ｂの径方向内側部分には、径方向寸法が保持器肉厚の１／２より小さい平坦面４５ｃが形成されている。ただし、周方向端部４５ａの径方向外側部分、及び周方向端部４５ｂの径方向内側部分は、平坦面４５ｃを設ける代わりに、曲面形状に形成されてもよく、或いは、周方向端部４５ａの外周面、周方向端部４５ｂの内周面まで連続したテーパ形状に形成されてもよい。

また、両リム部４１の外周面４１ａには、周方向端部４５ｂ寄りに、一対の係合突起部４６が円周方向で互いに同じ位置に形成されている。一対の係合突起部４６は、両リム部４１の外周面４１ａから径方向外方に突出し、弾性変形する前の状態では、支持孔４ａよりも径方向外側に位置している。

一対の係合突起部４６の外径面は、周方向においてスリット側の縁部４６ａが反スリット側の縁部４６ｂよりも径方向外側に位置するように円弧状に形成されている。このため、一対の係合突起部４６の外径面は、保持器４０を縮径させ、スリット４４の周方向両端部４５，４５が接触して径方向で重ね合わされた状態で、中心からの距離が周方向に亘って等しくなる傾向となる。
また、両リム部４１及び柱部４２の外周面には、円弧状凹溝４７が軸方向の全長に亘って形成されている。

上記のように構成されたケージ＆ローラ３０は、図１及び図４に示すように、エンジン用のロッカーアーム４の支持孔４ａに装着されて、ロッカーアームユニット１５として組み付けられる。

ケージ＆ローラ３０は、樹脂製の保持器４０を径方向外方から押圧して弾性変形させ、一方の係合突起部４６が支持孔４ａを通過できる程度に縮径した状態で、ロッカーアーム４の支持孔４ａに挿入される。このとき、周方向両端部４５は、保持器４０の中心Ｏを通り径方向に延びる直線Ｌに対して傾斜するテーパ形状を有するので、周方向両端部４５の内、径方向外側となる一方の周方向端部４５ａが、径方向内側となる他方の周方向端部４５ｂに接触して径方向で重ね合わされて、容易に縮径する（図３参照）。

そして、支持孔４ａへの挿入後に押圧力を解放すると、保持器４０は、弾性力によって元の状態に戻り、図４に示すように、両リム部４１の外周面４１ａに形成された一対の係合突起部４６が、ロッカーアーム４の両側面４ｃに係合して、ケージ＆ローラ３０がロッカーアーム４に対して相対的に軸方向位置が位置決めされると共に、ケージ＆ローラ３０とロッカーアーム４とが不分離となる。これにより、ロッカーアーム４に特別な加工を施すことなく、ケージ＆ローラ３０の軸方向位置を位置決めすることができ、コストを抑制することができる。

一般的に、ロッカーアーム４は、浸炭処理されているので、支持孔４ａの内周面４ｂを外輪軌道面として利用することが可能であり、外輪のないケージ＆ローラ３０を用いることができる。従って、ケージ＆ローラ３０の径方向厚みは、ニードル３１の直径で決定されるため、軸受部の径方向厚みが低減し、ひいてはロッカーアームユニット１５の小型化が可能となる。

また、ケージ＆ローラ３０とロッカーアーム４とをロッカーアームユニット１５としてユニット化し、ロッカーアームを製造するメーカーからエンジンを製造するメーカーに納入することができ、ロッカーアームユニット１５の取扱いが容易となると共に、エンジンへの組み付け作業性が向上する。

また、保持器４０のポケット４３内にニードル３１を組み込む組付け手順としては、予め、ニードル３１がポケット４３内に組み付けられた保持器４０を、ロッカーアーム４の支持孔４ａに組み付ける方法と、予め、保持器４０をロッカーアーム４の支持孔４ａに組み付けておき、この保持器４０のポケット４３内にニードル３１を組み付ける方法とがあり、組付け手順に応じてポケット４３の形状を最適形状とすることが好ましい。

図５は、保持器４０のポケット４３内にニードル３１を組み付けた後、ロッカーアーム４の支持孔４ａに組み込む場合に好適なポケット４３の形状であり、各柱部４２の内径側側面に内径側係止突部４２ａが設けられ、外径側側面に外径側係止突部４２ｂが設けられている。そして、保持器４０の柱部４２、内径側係止突部４２ａ、及び外径側係止突部４２ｂを弾性変形させつつ、ニードル３１をポケット４３内に押し込んで組付ける。そして、ポケット４３内にニードル３１が組み付けられた保持器４０を、ロッカーアーム４の支持孔４ａに組み込む。

この保持器４０は、内径側係止突部４２ａ及び外径側係止突部４２ｂから外れた部分におけるポケット４３の円周方向幅Ｗｐは、ニードル３１の外径Ｄｋよりも大きくなっているため（Ｗｐ＞Ｄｋ）、ニードル３１は、ポケット４３内で軽い力で転動可能である。また、一対の内径側係止突部４２ａの先端部間の間隔Ｗｉは、ニードル３１の外径Ｄｋよりも小さく（Ｄｋ＞Ｗｉ）、且つ、一対の外径側係止突部４２ｂの先端部間の間隔Ｗｏは、ニードル３１の外径Ｄｋよりも小さくなっているため（Ｄｋ＞Ｗｏ）、保持されるニードル３１がポケット４３から脱落することはない。

図６は、保持器４０をロッカーアーム４の支持孔４ａに組付けた後、ニードル３１をポケット４３内に組み込む場合に好適なポケット４３の形状であり、各柱部４２の内径側側面に内径側係止突部４２ａが設けられている。そして、ロッカーアーム４の支持孔４ａに組み込まれた保持器４０の内径側から、柱部４２及び内径側係止突部４２ａを弾性変形させつつ、ニードル３１をポケット４３内に押し込んで組付ける。

この保持器４０は、内径側係止突部４２ａから外れた部分におけるポケット４３の円周方向幅Ｗｐは、ニードル３１の外径Ｄｋよりも大きくなっているため（Ｗｐ＞Ｄｋ）、ニードル３１は、ポケット４３内で軽い力で転動可能である。また、一対の内径側係止突部４２ａの先端部間の間隔Ｗｉは、ニードル３１の外径Ｄｋよりも小さくなっているため（Ｄｋ＞Ｗｉ）、ニードル３１がポケット４３から脱落することはない。

なお、内径側係止突部４２ａ及び外径側係止突部４２ｂは、柱部４２の幅全長に亘って形成してもよいが、柱部４２の一部に形成してもよい。更に、複数に分割して設けることもできる。また、内径側係止突部４２ａ及び外径側係止突部４２ｂは、軸方向の位置が一致している必要はない。

このような保持器４０を形成する樹脂としては、芳香族ポリアミド（芳香族ＰＡ）、ポリアミド４６、ポリアミド６、ポリアミド６６などのポリアミド（ナイロン樹脂）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂などが使用できる。また、これらの樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの強化材を混合させたものも好適に使用できる。より好ましくは、ポリアミド樹脂にガラス繊維または炭素繊維を５〜３０重量％混合し、曲げ弾性率を２０００〜５０００ＭＰａとしたものがよい。この範囲のものであれば、より好適に変形部に変形能を持たせることができ、且つ、必要な剛性を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態のケージ＆ローラ３０によれば、保持器４０には、該保持器４０を縮径可能なように、保持器４０を周方向において分割するスリット４４が形成され、且つ、保持器４０は、リム部４１の外周面４１ａから径方向外方に突出して形成され、ロッカーアーム（外輪相当部材）４に係合して、ロッカーアーム４に対して保持器４０の軸方向位置を位置決めする係合突起部４６を備えるため、保持器４０を径方向に押圧して縮径させた状態で、ロッカーアーム４の支持孔４ａに軸方向から容易に装着することができる。また、装着された保持器４０の係合突起部４６が、ロッカーアーム４の両側面４ｃに係合して軸方向位置が位置決めされる。

また、スリット４４を形成する保持器４０の周方向両端部４５は、保持器４０の中心Ｏを通り径方向に延びる直線Ｌに対して傾斜したテーパ形状を有するため、周方向両端部４５が保持器４０の中心Ｏを通り径方向に延びる直線Ｌと平行に形成された場合と比較して、保持器４０を縮径する際に、保持器４０の一方の周方向端部４５ａが、他方の周方向端部４５ｂを押し下げるように作用して、容易に縮径することができる。

また、一対の係合突起部４６の外径面は、周方向においてスリット側の縁部４６ａが反スリット側の縁部４６ｂよりも径方向外側に位置するように形成されているので、ロッカーアーム４の両側面４ｃに係合した際の径方向にラップする高さを大きくとることができる一方、ロッカーアーム４の支持孔４ａに挿入するとき、保持器４０を縮径した際に、係合突起部４６と支持孔４ａとの干渉を避けて、支持孔４ａに通りやすくすることができる。

更に外輪相当部材としてのエンジン用ロッカーアーム４の支持孔４ａに装着されるため、ロッカーアーム４の作動トルクを低減することができる。

（変形例）
図７は本実施形態の変形例の保持器のスリット形状を示す図である。変形例の保持器４０のスリット４４は、周方向にずれた３つのスリット４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃを備える。軸方向中央に形成されたスリット４４Ｂは、両側のスリット４４Ａ，４４Ｃに対してスリット４４Ａ，４４Ｃの幅Ｃより大きい距離、周方向にずれて形成されている。

具体的には、スリット４４Ｂを形成する保持器４０の周方向端部４５ａ２、４５ｂ２は、スリット４４Ａ，４４Ｃを形成する保持器４０の周方向端部４５ａ１、４５ｂ１、４５ａ３、４５ｂ３よりも円周方向に突出する、あるいは凹んで形成される凸部５１及び凹溝５２の端部として形成されている。凸部５１は凹溝５２に嵌合しており、３つのスリット４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃを形成する保持器４０の周方向両端部４５ａ１〜４５ａ３、４５ｂ１〜４５ｂ３は、軸方向から見たときオーバーラップし、交互に入り組んだ状態となっている。これにより、スリット４４における軸方向ズレが抑制される。

以上説明したように、スリット４４を形成する保持器４０の周方向両端部４５ａ１〜４５ａ３、４５ｂ１〜４５ｂ３は、軸方向から見たとき互いにオーバーラップするように形成されるため、保持器４０を縮径する際に、軸方向へのズレ発生を抑制することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記実施形態と同様である。例えば、保持器４０の周方向両端部４５ａ１〜４５ａ３、４５ｂ１〜４５ｂ３の形状は、上記実施形態と同様に平坦面やテーパ形状を有する形状であってもよい。

尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、ケージ＆ローラ３０を組み込む外輪相当部材は、ロッカーアーム４に限定されず、ケージ＆ローラ３０の軸方向位置を規制するための案内部を有しない外輪やハウジングなどに対しても同様に適用することができる。また、上記の実施形態では、一対の係合突起部４６が、両リム部４１の外周面４１ａから径方向外方に突出して形成され、ロッカーアーム４の両側面４ｃに係合した例について説明したが、係合突起部４６は、いずれか一方のリム部４１に設けられてもよい。この場合、外輪相当部材であるロッカーアーム４には、係合突起部４６と係合するための凹部が加工される。

４ロッカーアーム（外輪相当部材）
４ａ支持孔（回転支持部）
４ｂ内周面（軌道面）
３０ケージ＆ローラ
３１ニードル（転動体）
４０保持器
４１リム部
４１ａ外周面
４２柱部
４３ポケット
４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃスリット
４５，４５ａ，４５ｂ，４５ａ１〜４５ａ３，４５ｂ１〜４５ｂ３周方向端部
４６係合突起部
４６ａスリット側の縁部
４６ｂ反スリット側の縁部
Ｌ径方向に延びる直線
Ｏ保持器の中心

Claims

転動体である複数のニードルと、
軸方向に間隔を開けて設けられた円環状の１対のリム部と、該両リム部間に円周方向に間隔を開けて配置された複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う前記柱部と前記両リム部とによりそれぞれ画成される複数のポケットで前記複数のニードルを回動自在に保持する樹脂製の保持器と、
を備え、内周面に前記ニードルの軌道面を構成する支持孔を有する外輪相当部材に装着可能なケージ＆ローラであって、
前記保持器には、該保持器を縮径可能なように、前記保持器を周方向において分割するスリットが形成され、且つ、
前記保持器は、前記リム部の外周面から径方向外方に突出して形成され、前記外輪相当部材に係合して、前記外輪相当部材に対して前記保持器の軸方向位置を位置決めする係合突起部を備えることを特徴とするケージ＆ローラ。
前記スリットを形成する前記保持器の周方向両端部は、前記保持器の中心を通り径方向に延びる直線に対して傾斜したテーパ形状を有することを特徴とする請求項１に記載のケージ＆ローラ。
前記係合突起部の外径面は、周方向において前記スリット側の縁部が反スリット側の縁部よりも径方向外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のケージ＆ローラ。
前記スリットを形成する前記保持器の周方向両端部は、軸方向から見たとき互いにオーバーラップするように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケージ＆ローラ。
前記外輪相当部材としてのエンジン用ロッカーアームの回転支持部に装着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のケージ＆ローラ。