JP5596478B2

JP5596478B2 - 軸受組立カムシャフト

Info

Publication number: JP5596478B2
Application number: JP2010206986A
Authority: JP
Inventors: 優紀夫小関; 昌美川崎; 元一村上; 賢一中岡; 義孝早稲田
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: JP2012062949A

Description

本発明は、軸受組立カムシャフト、特に、一端側又は両端側に向けて順次径が小さくなる複数段の円柱状部を有する軸受組立カムシャフトに関する。

従来から、エンジンのカムシャフトの製造工程を簡略化し製造コストを低減するための、種々の組立カムシャフトが知られている。これらの組立カムシャフトのうち、例えば、特許文献１には、カムシャフト本体が一端側又は両端側に向けて順次径が小さくなる複数段の円柱状組付け部を有するように形成され、この複数段の円柱状組付け部のそれぞれに、プーリー、カムピース、ジャーナル等の組付け部品が、径の大きい円柱状部から径の小さい円柱状部へと順次圧入等により組み付けられるようにした組立カムシャフトが開示されている。

特開２０００−３２９２１４号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の組立カムシャフトにあっては、カムシャフト本体に形成された径の異なる円柱状組付け部に対し、その径に合わせて孔が形成された組付け部品が順次圧入等により組み付けられるようにされているので、組み付けのための工数は低減されると認められる。

しかしながら、特許文献１に記載の組立カムシャフトでは、軸受けであるジャーナルも異なる径の円柱状組付け部に合わせた大きさのジャーナルを用いていることから、その大きさがカムシャフト本体の軸方向位置によって変わり、複数種の軸受けを用意する必要があった。特に、軸受けとして、一体型転がり軸受けを用いる場合には、この一体型転がり軸受けを収容する軸受けハウジングの寸法も軸受けの外形寸法に応じて変更する必要があり、製造コストの低減効果を制限するものであった。

そこで、本発明の目的は、製造コストの低減をより効果的に図ることのできる軸受組立カムシャフトを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の一形態の軸受組立カムシャフトは、一端側又は両端側に向けて順次径が小さくなる複数段の円柱状部を有するカムシャフト本体と、前記カムシャフト本体の前記複数段の円柱状部に組み付けられるカムピース及び軸受と、を備える軸受組立カムシャフトにおいて、前記軸受は、内輪及び外輪と、内輪及び外輪の両者間に配置されて保持器に保持された転動体とを含む転がり軸受であり、該転がり軸受の内輪は、前記複数段の円柱状部のそれぞれの外径に適合する内径を有するが、前記外輪及び保持器に保持された転動体は前記複数段の円柱状部のそれぞれにおいて同一であることを特徴とする。

ここで、上記本発明の一形態において、前記カムシャフト本体は、軸方向中央部に最大の第１の外径を有する第１の円柱状部と、該第１の円柱状部の両側に第１の外径よりも小さな第２の外径を有する第２の円柱状部と、該第２の円柱状部の両側に第２の外径よりも小さな第３の外径を有する第３の円柱状部と、を備え、前記第１の円柱状部に転がり軸受が圧入され、前記第２及び第３の円柱状部には、それぞれ、カムピースが焼き嵌めされると共に、転がり軸受が圧入されていることが好ましい。

上記目的を達成する本発明の一形態によれば、転がり軸受が一端側又は両端側に向けて順次径が小さくなる複数段の円柱状部を有するカムシャフト本体に組み付けられたとき、転がり軸受の内輪は、複数段の円柱状部のそれぞれの外径に適合する内径を有するが、外輪及び保持器に保持された転動体は複数段の円柱状部のそれぞれにおいて同一であるので、外輪及び保持器に保持された転動体を複数段の円柱状部にかかわらず共通化できるので、構成部品の種類が増大するのを抑制することができる。さらに、この結果、転がり軸受けの外形寸法も同じであるから、転がり軸受けを収容する軸受けハウジングの寸法も共通にすることができ、製造コストを著しく低減することができる。

ここで、上記本発明の一形態において、前記カムシャフト本体は、軸方向中央部に最大の第１の外径を有する第１の円柱状部と、該第１の円柱状部の両側に第１の外径よりも小さな第２の外径を有する第２の円柱状部と、該第２の円柱状部の両側に第２の外径よりも小さな第３の外径を有する第３の円柱状部と、を備え、前記第１の円柱状部に転がり軸受が圧入され、前記第２及び第３の円柱状部には、それぞれ、カムピースが焼き嵌めされると共に、転がり軸受が圧入されている形態によれば、焼き嵌めに比べて組み付けコストの低い圧入でもって転がり軸受が組み付けられる。そして、同一外径の第２及び第３の円柱状部に対し、カムピースが焼き嵌めされると共に、転がり軸受が圧入されていることから、カムピースがカムシャフト本体に挿入される際にカムシャフト本体の外面が損傷を受けるのが抑制され、その後に常温で圧入される転がり軸受の組み付け不良の発生が低減される。

本発明に係る軸受組立カムシャフトの一実施形態を示す側面図である。本発明に係る軸受組立カムシャフトにおけるカムシャフト本体の一実施形態を示す側面図である。本発明に係る軸受組立カムシャフトにおける転がり軸受の一実施形態を示す正面図である。本発明に係る軸受組立カムシャフトにおけるカムピースの一実施形態を示す正面図である。

以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明に係る軸受組立カムシャフトの実施形態において、その各構成部品を説明する。

１０はカムシャフト本体であり、不図示のシリンダーヘッドに転がり軸受２０を介して回転自在に支持される。３０はカムピースであり、本実施形態においては、一気筒当り２個配設されている吸気弁又は排気弁を開成駆動する。

そして、カムシャフト本体１０は、図２に示すように、軸方向中央部に最大の第１の外径Φｄ１を有する第１の円柱状部１０１と、該第１の円柱状部１０１の両側に第１の外径よりも小さな第２の外径Φｄ２を有する第２の円柱状部１０２と、該第２の円柱状部１０２の両側に第２の外径よりも小さな第３の外径Φｄ３を有する第３の円柱状部１０３とを有するように形成されている。

再度図１に戻ると、本実施形態における軸受組立カムシャフトは、カムシャフト本体１０の軸方向中央部の第１の円柱状部１０１に第１の転がり軸受２０１が配設され、第２の円柱状部１０２に２つのカムピース３０，３０と第２の転がり軸受２０２が配設され、そして、第３の円柱状部１０３に２つのカムピース３０，３０と第３の転がり軸受２０３が配設されている。

ここで、転がり軸受け２０は、図３に示すように、内輪２２及び外輪２４と、内輪２２及び外輪２４の両者間に配置されて保持器２６に保持された複数個の転動体２８とを備えて構成されている。そして、本実施形態では、外輪２４と保持器２６に保持された転動体２８、及び内輪２２の外径は一定のまま、その内径が複数段の円柱状部のそれぞれの外径に適合するように変えられている。すなわち、カムシャフト本体１０の軸方向中央部の第１の円柱状部１０１に配設される第１の転がり軸受２０１においては、その内径が第１の円柱状部１０１の第１の外径Φｄ１にほぼ等しく、第２の円柱状部１０２に配設される第２の転がり軸受２０２においては、その内径が第２の円柱状部１０２の第２の外径Φｄ２にほぼ等しく、そして、第３の円柱状部１０３に配設される第３の転がり軸受２０３においては、その内径が第３の円柱状部１０３の第３の外径Φｄ３にほぼ等しく形成されている。換言すると、第１乃至第３の円柱状部の外径をΦｄi(i＝1〜３の整数)とするとき、第１乃至第３の転がり軸受の内輪の内径もΦｄi(i＝1〜３の整数)となる。なお、上述のように第１乃至第３の転がり軸受の外輪２４の外径はΦｄ０で一定である。

また、カムピース３０においても、図４に示すように、その取付け孔３２の内径が複数段の円柱状部のそれぞれの外径に適合するように変えられている。すなわち、カムシャフト本体１０の第２の円柱状部１０２に配設されるカムピース３０においては、その取付け孔３２の内径が第２の円柱状部１０２の第２の外径Φｄ２にほぼ等しく、そして、第３の円柱状部１０３に配設されるカムピース３０においては、その取付け孔３２の内径が第３の円柱状部１０３の第３の外径Φｄ３にほぼ等しく形成されている。換言すると、第２及び第３の円柱状部の外径をΦｄi(i＝２〜３の整数)とするとき、カムピース３０の取付け孔３２の内径もΦｄi(i＝２〜３の整数)となる。

そして、このように構成された軸受組立カムシャフトは、シリンダーヘッドに一体に形成されるか、又は別体に形成されてシリンダーヘッドに組み付けられる不図示のカムハウジングと、該カムハウジングに固定される不図示のキャップとから構成される軸受ハウジングの収容部にそれぞれ第１乃至第３の転がり軸受が収容されて、カムシャフト本体１０を回転自在に支持する。

次に、上記の構成になる軸受組立カムシャフトの組み付け手順について説明する。まず、本実施形態においては、カムシャフト本体１０のいずれかの端部から第１の転がり軸受２０１が挿入されて、カムシャフト本体１０の軸方向中央部の第１の円柱状部１０１に圧入により組み付けられる。次いで、比較的高温（約２００℃程度）に加熱され、内径Φｄiが第２の円柱状部１０２の外径Φｄiに対して十分に拡大されたカムピース３０が２つづつカムシャフト本体１０の両端部から挿入されて、第２の円柱状部１０２に焼き嵌めされる。その後、冷却を待って、カムシャフト本体１０の両端部から第２の転がり軸受２０２が常温で挿入されて、カムシャフト本体１０の第２の円柱状部１０２に圧入により組み付けられる。さらに、第３の円柱状部１０２に対しても第２の円柱状部１０２に対する場合と同じようにして、２つのカムピース３０が焼き嵌めされると共に、第３の転がり軸受２０３が圧入され、軸受組立カムシャフトが完成される。

このように、本実施形態の軸受組立カムシャフトによれば、第１乃至第３の転がり軸受２０１，２０２、２０３の外輪２４と保持器２６に保持された転動体２８とは共通であり、外輪２４の外径Φｄ０が一定、すなわち、外形寸法が同じであるから、第１乃至第３の転がり軸受けを収容する軸受けハウジングの寸法も共通にすることができ、製造コストを著しく低減することができる。

また、第１の円柱状部１０１に第１の転がり軸受２０１が圧入され、第２及び第３の円柱状部１０２及び１０３には、それぞれ、２つのカムピース３０，３０が焼き嵌めされると共に、第２及び第３の転がり軸受２０２及び２０３が圧入されているので、焼き嵌めに比べて組み付けコストの低い圧入でもって第２及び第３の転がり軸受２０２及び２０３が組み付けられる。そして、同一外径の第２及び第３の円柱状部１０２及び１０３に対し、カムピースが焼き嵌めされると共に、第２及び第３の転がり軸受２０２及び２０３が圧入されていることから、カムピース３０，３０がカムシャフト本体１０に挿入される際に、カムシャフト本体１０の外面が損傷を受けるのが抑制され、その後に常温で圧入される第２及び第３の転がり軸受２０２及び２０３の組み付け不良の発生が低減される。

１０カムシャフト本体
１０１カムシャフト本体の第１の円柱状部
１０２カムシャフト本体の第２の円柱状部
１０３カムシャフト本体の第３の円柱状部
２０転がり軸受け
２０１第１の転がり軸受け
２０２第２の転がり軸受け
２０３第３の転がり軸受け
２２内輪
２４外輪
２６保持器
２８転動体
３０カムピース
３２カムピースの取付け孔
Φｄ０転がり軸受け外輪の外径
Φｄi カムシャフト本体円柱状部の外径、及び転がり軸受け内輪及びカムピース取付け孔の内径

Claims

一端側又は両端側に向けて順次径が小さくなる複数段の円柱状部を有するカムシャフト本体と、前記カムシャフト本体の前記複数段の円柱状部に組み付けられるカムピース及び軸受と、を備える軸受組立カムシャフトにおいて、
前記軸受は、内輪及び外輪と、内輪及び外輪の両者間に配置されて保持器に保持された転動体とを含む転がり軸受であり、該転がり軸受の内輪は、前記複数段の円柱状部のそれぞれの外径に適合する内径を有するが、外径は一定であり、かつ、前記外輪及び前記転動体は、前記複数段の円柱状部のそれぞれにおいて同一であることを特徴とする軸受組立カムシャフト。
前記カムシャフト本体は、軸方向中央部に最大の第１の外径を有する第１の円柱状部と、該第１の円柱状部の両側に第１の外径よりも小さな第２の外径を有する第２の円柱状部と、該第２の円柱状部の両側に第２の外径よりも小さな第３の外径を有する第３の円柱状部と、を備え、前記第１の円柱状部に転がり軸受が圧入され、前記第２及び第３の円柱状部には、それぞれ、カムピースが焼き嵌めされると共に、転がり軸受が圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受組立カムシャフト。