JP5576283B2 - ローラ軸受アセンブリ、及びローラ軸受取付け配置機構 - Google Patents

Description

関連出願に関する相互参照
本出願は、２００７年１０月３日に出願された米国仮特許出願第６０／９７７，１１１号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は言及したことにより本明細書中に援用される。
本発明は、内燃エンジンのカムシャフトを軸心回りにおける回転のために支持すべく使用され得るローラ軸受に関する。より詳細には本発明は、ローラ軸受の確定的な軸心方向位置を維持する手段、および、その構成要素に関する。

なし

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先行技術のカムシャフト用ローラ軸受アセンブリの斜視図である。 図１の２−２線に沿う先行技術のローラ軸受アセンブリの断面図であり、誤整列位置におけるローラ軸受を示している。 本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受ケージの斜視図である。 外側レースと共に組立てられた図３のニードル・ローラ軸受ケージを含むニードル・ローラ軸受アセンブリの斜視図である。 図４Ａの４−４線に沿うニードル・ローラ軸受アセンブリの断面図である。 カムシャフト上に組み付けられた図４Ａおよび図４Ｂのニードル・ローラ軸受アセンブリの断面図である。 本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受アセンブリの斜視図である。 図６Ａの６−６線に沿うニードル・ローラ軸受アセンブリの断面図である。 本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受アセンブリの端面図である。 本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受ケージの斜視図である。 図８Ａのニードル・ローラ軸受ケージを逆向きにした斜視図である。 カム・ローブ間に大きな軸心方向間隔を有するカムシャフト上に組み付けられた本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受アセンブリの斜視図である。 図９Ａの９−９線に沿うニードル・ローラ軸受アセンブリおよびカムシャフトの断面図である。 カムシャフト上に組み付けられた本発明の一実施例のニードル・ローラ軸受アセンブリの斜視図である。 図１０Ａの１０−１０線に沿うニードル・ローラ軸受アセンブリの断面図である。

本発明の一切の実施例が詳細に説明される前に、本発明はその適用性において、以下の記述中に示された又は添付図面に示された構成要素の構成および配置の詳細に限定されないことを理解すべきである。本発明は他の実施例が可能であると共に、種々の様式で実用化または実施され得る。また本明細書中で使用される表現および語句は記述を目的としており、限定的と解釈されてはならないことも理解されるべきである。本明細書中における“含む”、“から成る”または“有する”という語句およびそれらの変化形が使用されたときには、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに付加的な項目を包含することが意味される。また、別様に特定または限定されなければ、“取付けられた”、“接続された”、“支持された”および“連結された”という語句およびその変化形は広範囲に使用されると共に、直接的および間接的な取付け、接続、支持および連結の両方を包含する。更に、“接続された”および“連結された”という語句は、物理的または機械的な接続または連結に限定されるものでない。

図１および図２は、カムシャフト２４の２つのローブ２８、３０であって軸心方向に隣り合う２つのローブ２８、３０間において該カムシャフト２４を支持する先行技術のニードル・ローラ軸受アセンブリ２０を示している。ニードル・ローラ軸受アセンブリ２０は、ケージ３４、外側レース３８、および、複数のニードル・ローラ要素４０を含む。一般的に、ニードル・ローラ要素４０がカムシャフト２４に対して直接的に接触しないように、内側レースも配備され得る。図１および図２において、ニードル・ローラ軸受アセンブリ２０は二部材締着式ブロック４２内に保持される。ブロック４２は、ニードル・ローラ軸受アセンブリ２０がカムシャフト２４に対して低摩擦拘束機構を提供して該カムシャフトを所定位置にて（すなわち内燃エンジンのシリンダ・ヘッド内にて）回転させる如く、カムシャフト２４と同軸的な所定位置にニードル・ローラ軸受アセンブリ２０を維持する。

図１および図２の配置構成において、外側レース３８はブロック４２内に締着され、カムシャフト２４と一体的には回転しない。（図示された如く、別体的な内側レースが配備されないとき）ニードル・ローラ要素４０はカムシャフト２４の外側面と接触し、該カムシャフトに対する転動係合に遭遇する。先行技術の外側レース３８は単純な円筒状形態であることから、ニードル・ローラ要素４０とケージ３４とに対し、自由に軸心方向に移動する。ブロック４２による外側レース３８の締着によれば該外側レース３８の軸心方向移動に対して一定の抵抗は提供されるが、斯かる移動が本来的には阻止されず、且つ、ブロック４２内におけるニードル・ローラ軸受アセンブリ２０の初期設置は、ブロック４２に対してニードル・ローラ軸受アセンブリ２０を確定的に軸心方向に位置決めする一切の固有手段を欠くことから、複雑である。図２は、隣り合うカム・ローブ２８、３０間にケージ３４が実質的に挟持されているが、外側レース３８はブロック４２に対し且つニードル・ローラ軸受アセンブリ２０の残部に対して軸心方向で誤整列されているという場合を示している。

図３は、本発明の一実施例に係るローラ軸受アセンブリ、特にニードル・ローラ軸受アセンブリ６０（図４Ａ乃至図５）のケージ６４を示している。ケージ６４は、ニードル・ローラ要素７２の如き個々のローラを受容すべく構成された複数のスロット６８を含んでいる。ケージ６４は、軸心方向においてスロット６８の端部を越えた各端にて、縁部７６を含む。各縁部７６は、少なくともひとつの径方向突出部８０を含む。図示実施例において各縁部７６は、円周方向に離間された３個の径方向突出部８０を含む。ニードル・ローラ軸受アセンブリ６０はまた、ニードル・ローラ要素７２の外径方向に位置決めされた外側レース８４であって、夫々の縁部７６の径方向突出部８０同士の間で軸心方向にてケージ６４に対して中心合わせされた外側レース８４も含んでいる。

図５は、カムシャフト９０の２つの隣り合うカム・ローブ９４、９６の間にて該カムシャフト９０上に組み付けられたニードル・ローラ軸受アセンブリ６０を示している。ニードル・ローラ軸受アセンブリ６０は、二部材締着式ブロック１００内に保持される。外側レース８４の外側面は、ブロック１００内に保持され、該ブロックに対して静止的に留まる。ニードル・ローラ要素７２はカムシャフト９０の円筒状外側面に対して直接的に接触するが、幾つかの実施例において、ニードル・ローラ要素７２とカムシャフト９０との間には内側レースが配備される。図５に示された如く、ケージ６４の縁部７６上の径方向突出部８０は、外側レース８４の軸心方向変位を阻止する。故に、外側レース８４はニードル・ローラ要素７２およびケージ６４に対し、軸心方向に摺動し得ない。図５に示された取付け配置機構によれば、外側レース８４はブロック１００内に受容されるべく所望位置に自動的に配置される様に、軸受アセンブリ６０はカムシャフト９０上に事前組み付けされることから、組立ての間において組立工または機械がブロック１００に対して外側レース８４を位置決めする必要性が排除され得る。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の一実施例に係るローラ軸受アセンブリ、特に、ケージ１１４を含むニードル・ローラ軸受アセンブリ１１０を示している。ケージ１１４は、ニードル・ローラ要素１２２の如き個々のローラを受容すべく構成された複数のスロット１１８を含んでいる。ケージ１１４は、軸心方向においてスロット１１８の端部を越えた各端にて、縁部１２６を含む。各縁部１２６は、少なくともひとつの径方向突出部１３０を含む。図示実施例において各縁部１２６は、円周方向に離間された２つの径方向突出部１３０を含む。図６Ａおよび図６Ｂの図示実施例において径方向突出部１３０は、縁部１２６の区画を分割離間させて、ケージ１１４の円筒状壁部から外径方向に湾曲もしくは延在させることにより形成される。ニードル・ローラ軸受アセンブリ１１０はまた、ニードル・ローラ要素１２２の外径方向に位置決めされた外側レース１３４であって、夫々の縁部１２６の径方向突出部１３０同士の間で軸心方向にてケージ１１４に対して中心合わせされた外側レース１３４も含んでいる。

外側レース１３４の一端は、該外側レース１３４の全周の回りに延在する径方向内向き突出部１３８を含む。径方向内向き突出部１３８は、図６Ｂにおける軸受アセンブリ１１０の右側に示された如くニードル・ローラ要素１２２の各々の少なくとも一部分上に延在する。ケージ１１４の径方向突出部１３０は外径方向に延在し、外側レース１３４の内向き突出部１３８と径方向整列する。故に外側レース１３４は、ニードル・ローラ要素１２２とケージ１１４の径方向突出部１３０との間に挟持された内向き突出部１３８により、軸心方向に位置決めされる。外側レース１３４の内向き突出部１３８およびケージ１１４の径方向突出部１３０はまた、設置の間におけるニードル・ローラ軸受アセンブリ１１０の軸心方向整列を容易に制御する機構も提供する。図４Ａ乃至図５の軸受アセンブリ６０と同様に、図６Ａおよび図６Ｂの軸受アセンブリ１１０は、支持されるべき正しい軸心方向位置に外側レース１３４が自動的に配置される様にカムシャフト上への組立てを許容することから、組立ての間において組立工または機械が（たとえば締着式ブロックなどの）支持構造に対して外側レース１３４を位置決めする必要性が排除され得る。

図７は、本発明の一実施例に係るローラ軸受アセンブリ、特にケージ１５４を含むニードル・ローラ軸受アセンブリ１５０を示す端面図である。ケージ１５４は、ニードル・ローラ要素１５８の如き個々のローラを受容すべく構成された（不図示の）複数のスロットを含むことで、カムシャフト１６２のローラ軸受支持体を提供する。ニードル・ローラ軸受アセンブリ１５０は、ニードル・ローラ要素１５８の外径方向の外側レース１６６も含む。外側レース１６６は、ニードル・ローラ要素１５８を収容すると共に、該要素１５８が転動し得る表面を提供する。外側レース１６６の外側面に接触することにより、ニードル・ローラ軸受アセンブリ１５０を二部材締着式ブロック１７０が保持する。ブロック１７０は軸心方向において、カムシャフト１６２の２つの隣り合うカム・ローブ１７４の間に位置決めされ得、該カム・ローブの一方は図７に示される。

図７のケージ１５４は、円形ではなく、概略的に卵状または楕円形状である。但し、ケージ１５４が外側レース１６６およびカムシャフト１６２と単一の共通軸心を共有しない様に、外側レース１６６およびカムシャフト１６２は実質的に円形である。円周方向において対向するケージ１５４の２つの側部において、ケージ１５４の外側縁部と外側レース１６６の内側縁部との間には径方向間隙Ａが生成される。これらの箇所は、ケージ１５４を横断する最小距離を表している。円周方向において対向するケージ１５４の別の２つの側部において、ケージ１５４の内側縁部とカムシャフト１６２の外側面との間には径方向間隙Ｂが生成される。ケージ１５４を横断する最大距離を表すこれらの箇所は、間隙Ａを画成する上記箇所から約９０°離間されている。ケージ１５４の非円形性の故に、外側レース１６６およびカムシャフト１６２の少なくとも一方に対する締まり嵌めにより、軸心方向誤整列に対する耐性が提供される。締まり嵌めがケージ１５４と外側レース１６６との間に確立される場合、図７の軸受アセンブリ１５０は、支持されるべき正しい軸心方向位置に外側レース１６６が自動的に配置される様にカムシャフト１６２上に事前組み付けされ得ることから、組立ての間において組立工または機械がブロック１７０に対して外側レース１６６を位置決めする必要性が排除され得る。

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の一実施例に係るローラ軸受アセンブリ、特に（不図示の）ニードル・ローラ軸受アセンブリに対するケージ１８０を示している。ケージ１８０は、図３乃至図５に示されたケージ６４と実質的に類似している。ケージ１８０は、（不図示の）ニードル・ローラ要素の如き個々のローラを保持する複数のスロット１８４を含む。ケージ１８０はまた２つの縁部１８８も含み、該縁部の各々は、カムシャフト上に事前組み付けされたときに支持体に対する外側レースの正確な自動的位置決めを可能とする（図３乃至図５のケージ６４に関して上述された径方向突出部８０と類似する）ひとつ以上の径方向突出部１９２を含んでいる。径方向突出部１９２に加えてケージ１８０は、一方の縁部１８８から軸心方向外方に延在するスプリング部分１９６を含む。ケージ１８０は、円周方向に離間された２つのスプリング部分１９６を含むが、他の配置構成が企図される。ケージ１８０は更に、縁部１８８の軸心方向表面であってスプリング部分１９６の逆側となる軸心方向表面上にスタッドもしくは隆起部の形態の摩滅部分２００を含む。摩滅部分２００は図８Ａにおいて、円周方向に離間されて丸み付けされた３個のスタッドを含んで示されるが、他の構造および配置構成が企図される。摩滅部分２００は、カム・ローブの側面の如き隣接構造との摩擦係合により摩滅されるべく構成された材料で構成される。

図８Ａおよび図８Ｂのケージ１８０は一端上のスプリング部分１９６および逆端部上の摩滅部分２００を含むが、両端部上にスプリング部分１９６を、または代替的に、両端部上に摩滅部分２００を含む他の構成が想定される。スプリング部分１９６によればケージ１８０は、僅かな量の軸心方向干渉を以て一対のカム・ローブの中間に圧力嵌めされ得る。摩滅部分２００は、上記干渉が略々もしくは完全に排除され且つ／又は微小な軸心方向隙間が生成されるまで、カムシャフトが回転するにつれて摩滅すべく構成される。この故に、隣り合うカム・ローブの側面に対してケージ１８０が軸心方向に当接してカムシャフト回転に対する不当な抵抗が生成されることが阻止される。故に、厳密な軸心方向許容差を以て各構成要素を設計かつ製造する作業が軽減される。スプリング部分１９６は、カムシャフトに対する軸心方向の干渉および抗力を低減するために該スプリング部分もまた摩擦接触により摩滅すべく構成される様に、隆起部２００と同様の材料で構成されて良く、されなくても良い。

図９Ａおよび図９Ｂは、ローラ軸受アセンブリ、特に、二部材締着式ブロック２１８によりカムシャフト２１４上に組み付けられたニードル・ローラ軸受アセンブリ２１０を示している。ニードル・ローラ軸受アセンブリ２１０は、カムシャフト２１４の２つの隣り合うカム・ローブ２２２、２２４間において、該カムシャフト２１４を回転のために支持する。ニードル・ローラ軸受アセンブリ２１０は、ケージ２２８、ニードル・ローラ要素２３２の如き複数のローラ、および、外側レース２３６を含んでいる。先行実施例に関して上記で論じられた如く、幾つかの実施例においては内側レースが付加的に配備され得る。

ケージ２２８は、ニードル・ローラ要素２３２の各々を位置決めするスロットを含む。ケージ２２８は、図３乃至図５のケージ６４と同様に、該ケージ２２８を外側レース２３６に対して軸心方向に位置決めする径方向突出部２４０も含んでいる。故に図９Ａおよび図９Ｂの軸受アセンブリ２１０は、ブロック２１８に対する正しい軸心方向位置に外側レース２３６が自動的に配置される様にカムシャフト２１４上に事前組み付けされ得ることから、組立ての間において組立工または機械がブロック２１８に対して外側レース２３６を位置決めする必要性が排除され得る。ケージ２２８は延長された軸心方向長さを有することにより図３乃至図５のケージ６４から変更されていることから、該ケージ２２８は隣り合うカム・ローブ２２２、２２４間の空間を実質的に満たしている。故に、ケージ２２８はカム・ローブ２２２、２２４の存在により軸心方向移動が抑制され、且つ、外側レース２３６はケージ２２８の径方向突出部２４０により軸心方向移動が抑制される。故に、使用の間における軸受誤整列は引き起こされず、且つ、ニードル・ローラ軸受アセンブリ２１０の組立ては、ケージ２２８および外側レース２３６を相互に関して軸心方向に位置決めする固有機構を配備することにより簡素化される。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、ローラ軸受アセンブリ、特に、二部材締着式ブロック２６８によりカムシャフト２６４上に組み付けられたニードル・ローラ軸受アセンブリ２６０を示している。ニードル・ローラ軸受アセンブリ２６０は、カムシャフト２６４の２つの隣り合うカム・ローブ２７２、２７４間において、該カムシャフト２６４を回転のために支持する。ニードル・ローラ軸受アセンブリ２６０は、ケージ２７８、ニードル・ローラ要素２８２の如き複数のローラ、および、外側レース２８６を含んでいる。先行実施例に関して上記で論じられた如く、幾つかの実施例においては内側レースが付加的に配備され得る。

ケージ２７８は、ニードル・ローラ要素２８２の各々を位置決めするスロットを含む。ケージ２７８は、図９Ａおよび図９Ｂのケージ２２８と同様に、延長された軸心方向長さを有することから、該ケージ２７８は隣り合うカム・ローブ２７２、２７４間の空間を実質的に満たしている。故にケージ２７８は、カム・ローブ２７２、２７４の存在により軸心方向移動が抑制される。相対的な軸心方向移動を阻止する直接的機構をケージ２７８と外側レース２８６との間に配備するのでは無く、外側レース２８６は、各端にて該外側レース２８６の軸心方向端面から径方向に延在してブロック２６８に係合する周縁壁部２９０により、軸心方向に位置決めされる。故に、使用の間における軸受誤整列は引き起こされず、且つ、ニードル・ローラ軸受アセンブリ２６０の組立ては、カムシャフト２６４およびブロック２６８の軸心方向に静止的な要素に関してケージ２７８および外側レース２８６を軸心方向に位置決めする固有機構を配備することにより簡素化される。

上記に記述され且つ図面中に示された各実施例は、例示的にのみ示されており、本発明の概念および原理に対する限定として意図されてはいない。たとえば本発明は概略的に、カムシャフトとの協働的な、または、内燃エンジンとの協働的な使用に限られるものではない。

本発明の種々の特徴は、以下の各請求項に示される。

Ａ、Ｂ 径方向間隙
２０ 先行技術のニードル・ローラ軸受アセンブリ
２４ カムシャフト
２８、３０ カム・ローブ
３４ ケージ
３８ 外側レース
４０ ニードル・ローラ要素
４２ 二部材締着式ブロック
６０ ニードル・ローラ軸受アセンブリ
６４ ケージ
６８ スロット
７２ ニードル・ローラ要素
７６ 縁部
８０ 径方向突出部
８４ 外側レース
９０ カムシャフト
９４、９６ カム・ローブ
１００ 二部材締着式ブロック
１１０ ニードル・ローラ軸受アセンブリ
１１４ ケージ
１１８ スロット
１２２ ニードル・ローラ要素
１２６ 縁部
１３０ 径方向突出部
１３４ 外側レース
１３８ 径方向内向き突出部
１５０ ニードル・ローラ軸受アセンブリ
１５４ ケージ
１５８ ニードル・ローラ要素
１６２ カムシャフト
１６６ 外側レース
１７０ 二部材締着式ブロック
１７４ カム・ローブ
１８０ ケージ
１８４ スロット
１８８ 縁部
１９２ 径方向突出部
１９６ スプリング部分
２００ 摩滅部分／隆起部
２１０ ニードル・ローラ軸受アセンブリ
２１４ カムシャフト
２１８ 二部材締着式ブロック
２２２、２２４ カム・ローブ
２２８ ケージ
２３２ ニードル・ローラ要素
２３６ 外側レース
２４０ 径方向突出部
２６０ ニードル・ローラ軸受アセンブリ
２６４ カムシャフト
２６８ 二部材締着式ブロック
２７２、２７４ カム・ローブ
２７８ ケージ
２８２ ニードル・ローラ要素
２８６ 外側レース
２９０ 周縁壁部

Claims (12)

1. 複数のローラと、
   前記複数のローラを位置決めするための複数のスロットと、前記複数のスロットの軸心方向外方における２つの縁部であって、少なくとも一方の前記縁部は分割離間部分を含む縁部とを含むケージと、
   前記複数のローラおよび前記ケージの径方向外側に位置された外側レースと、
   少なくとも一方の前記縁部に配置された軸心方向に弾性的に変形可能なスプリング部分と、を備え、
   前記分割離間部分は、前記外側レースの軸心方向端部と係合すべく構成され、それにより、前記ケージと前記外側レースとの間の軸心方向整列を保持する、
   ローラ軸受アセンブリ。
2. 前記ケージは、少なくとも一方の軸方向端部に、少なくとも一つの摩滅隆起部が形成される軸心方向端部を更に含む、請求項１記載のローラ軸受アセンブリ。
3. 前記ケージは非円形であり、且つ、
   前記ケージの非円形性により、前記外側レースと、当該ローラ軸受アセンブリ内に支持されたシャフトと、の内の少なくとも一方に対する締まり嵌めが生成される、請求項１記載のローラ軸受アセンブリ。
4. 当該ローラ軸受アセンブリは、第１カム・ローブと、隣り合う第２カム・ローブとの間でカムシャフトを支持すべく構成され、
   前記ケージは前記第１カム・ローブから前記第２カム・ローブまで軸心方向に延在すべく構成される、請求項１記載のローラ軸受アセンブリ。
5. カムシャフトを軸心回りにおける回転のために支持すべくローラ軸受を所定位置に取付けるローラ軸受取付け配置機構であって、
   該ローラ軸受取付け配置機構は、
   軸受支持体と、
   前記カムシャフト上に事前組み付けされると共に引き続き前記軸受支持体に取付けられるべく構成されたローラ軸受であって、外側レースと、複数のローラと、前記複数のローラを位置決めするためのケージとを含むというローラ軸受とを備え、
   前記ケージは、前記外側レースの一端面に係合する前記ケージの分割離間部分である第１の径方向延在突出部と、該ケージの少なくとも一方の端部から延在する軸心方向に変形可能なスプリング部分であって、軸方向の締まり嵌めを確立するために前記カムシャフトの２つの隣り合うローブ間で圧縮されるべく構成された軸心方向に変形可能なスプリング部分とを含み、
   前記ローラ軸受が前記カムシャフト上に事前組み付けされたときに前記外側レースが前記軸受支持体に取付けられるべく自動的に軸心方向に位置決めされる如く、前記ローラ軸受の前記外側レースおよび前記ケージは相互に係合される、ローラ軸受取付け配置機構。
6. 前記外側レースは、径方向内方に延在する突出部を含む、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。
7. 前記第１の径方向延在突出部は、前記ケージの縁部の円周の回りに離間された複数の径方向延在突出部の内のひとつである、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。
8. 前記ケージは、前記外側レースの他端面に係合する第２の径方向延在突出部を含む、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。
9. 前記外側レースおよび前記ケージは締まり嵌めにより係合される、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。
10. 前記外側レースは円形であり且つ前記ケージは非円形とされることにより前記締まり嵌めを提供する、請求項９記載のローラ軸受取付け配置機構。
11. 前記ケージは、前記カムシャフトの隣り合うローブ間の長さ以上の長さに亙り軸心方向に延在する、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。
12. 前記ケージの少なくとも一部分は、前記隣り合うカムシャフト・ローブに対する摩擦係合により摩滅して軸心方向干渉の量を減少すべく構成される、請求項５記載のローラ軸受取付け配置機構。

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