WO2006095777A1

WO2006095777A1 - 転がり軸受、カムシャフト装置、及び、カムシャフト支持装置

Info

Publication number: WO2006095777A1
Application number: PCT/JP2006/304486
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Ueno; Kazuyoshi Yamakawa; Tomoya Hattori
Original assignee: Jtekt Corporation
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US7707983B2; EP2317083A1; US20080170816A1; KR20070116834A; EP1860338A4; EP1860338A1; EP2317083B1

Abstract

　軌道面への給油を効果的に行うことが可能となる転がり軸受けを備えたカムシャフト装置を提供する。シャフト（１）と、このシャフト（１）を回転可能に支持している転がり軸受（３）と、シャフト（１）に外嵌状に取り付けられているカム（２）とを備えている。転がり軸受（３）の外輪（５）の外周面に、周方向の溝と、この周方向の溝内から外輪（５）の側面に開口する軸方向の溝とが形成されている。

Description

明細書

転がり軸受、カムシャフト装置、及び、カムシャフト支持装置

技術分野

[0001] この発明は、転がり軸受、及び、これを用いたカムシャフト装置、並びに、エンジンの給排気弁を開閉動作させるためのカムシャフトを支持するカムシャフト支持装置に関する。

背景技術

[0002] 自動車等の車両に用いられるエンジンは、給排気弁を開閉動作させるためのカムシャフトを有している。このカムシャフトは、軸方向に複数のカムが配列された軸体であり、エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとによって囲まれた動弁室内に配置されている。カムシャフトは、軸方向に所定の間隔で複数個配置された滑り軸受を有するカムシャフト支持装置によって、前記シリンダヘッドに対して回転可能に支持されている。

しかし、このカムシャフト支持装置の滑り軸受は、エンジンの回転数が低い状態において比較的摩擦抵抗が高く回転トルクが増大する場合があり、エンジンの燃費性能を低下させる要因の一つとなっていた。そこで、エンジンの燃費性能を向上させるベぐ実開平 6— 8704号公報、特開平 4— 12102号公報に示しているように、力ムシャフトを転がり軸受によって支持する構造がある。これにより、摩擦抵抗が低減され、その回転トルクを低下させる試みがなされて、る。

[0003] このように、従来、シリンダヘッド内のカムシャフトを回転可能に支持するには、特開平 8— 218817号公報に示しているように、滑り軸受を用いる場合と、実開平 5— 610 4号公報に示しているように、転がり軸受を用いる場合とがある。滑り軸受の場合、シリンダヘッドに形成されている給油用の孔から滑り軸受の外周面側へ潤滑油が供給され、その潤滑油が滑り軸受に形成された径方向の貫通孔を通じてシャフトの外周面と滑り軸受の内周面 (ジャーナル面）との間に供給されている。しかし、滑り軸受はこのような給油がされていても、シャフトとの間の摩擦抵抗が、転がり軸受の場合よりも大きくなる。したがって、より摩擦抵抗を低減させるには、転がり軸受を用いることが好ましい。発明の開示

[0004] 上記従来例のカムシャフト支持装置の転がり軸受は、エンジン内を循環する潤滑油によって潤滑されていた。このエンジン内を循環する潤滑油には、燃焼ガスによる力一ポンスラッジや、エンジン内部の金属摩擦により発生する摩耗粉などの異物が含まれている。このような異物を含んだ潤滑油によって転がり軸受が潤滑されると、前記転がり軸受の内部にこれら異物が侵入し、振動や騒音を発生させたり、異常摩耗を発生させて当該カムシャフト支持装置の寿命を低下させる、といった問題を誘引していた。

[0005] また、軸受とカムシャフトとの間の摩擦抵抗を低減させるために、転がり軸受を採用した場合、シリンダヘッド側力も転がり軸受の軌道面への給油は困難である。つまり、滑り軸受の場合、滑り軸受の内周面に給油孔が開口していても性能的に問題はない力転がり軸受の場合、その軌道面に給油孔が開口していると転動体がその孔を通過することとなり、振動、騒音が発生し、寿命を低下させてしまうという問題がある。

[0006] そこで、この発明は、低トルク化を図るべく転がり軸受を用いたとしても、振動や騒音の発生、及び寿命低下を抑制することができるカムシャフト支持装置を提供することを目的とする。また、この発明は、転動体の転がりに影響を与えることなぐ軌道面への給油を行うことが可能となる転がり軸受、及び、これを用いたカムシャフト装置を提供することを目的とする。

[0007] 前記目的を達成するためのこの発明の転がり軸受は、外輪の外周面に溝が形成され、この溝内から前記外輪の内周面のうち転動体と接触しない面に貫通している給油孔が形成されてヽることを特徴としてヽる。

これによれば、外輪の外周面に形成された溝内に供給された潤滑油を、外輪を貫通している給油孔を通じて外輪の内周面に供給することができる。給油孔は転動体と接触しない面に開口しているため転動体の転がりに影響を与えることがない。潤滑油は転動体と接触しない面、つまり軌道面以外の部分に供給されるが、その潤滑油は外輪の内周面に沿つて軌道面側へ流れて軌道面への給油が可能となる。

[0008] また、この発明の転がり軸受は、外輪の外周面に、周方向の溝と、この周方向の溝内から前記外輪の側面に開口する軸方向の溝とが形成されていることを特徴としている。

これによれば、外輪の外周面の周方向の溝内に供給された潤滑油を、軸方向の溝を通じて外輪の側面に供給することができる。そして、外輪の側面に供給された潤滑油は外輪の側面及び外輪の内周面に沿って回り込むよう流れ、軌道面への給油が可能となる。

[0009] また、前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記外輪の両側面を直線的に貫通するように前記周方向の溝の軸方向両側に形成されているのが好ましい。これにより、転がり軸受の軸方向両側へ均等に潤滑油の供給が可能となる。転がり軸受の左右両側の環境 (例えば、周辺部材の形状)が同じ場合に有効となる。

または、前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記周方向の溝の軸方向両側に、相互が周方向に位置ずれして夫々形成されているのが好ましい。これによれば、転がり軸受の左右両側の環境の違いにより潤滑油の流れ易さが左右で異なる場合に有効となる。

[0010] また、前記軸方向の溝は、前記外輪の外周面において中心軸に平行な直線に対して傾斜するよう形成されているのが好ましい。これによれば、周方向の溝内に供給された潤滑油が外輪の側面へ回り込むのを容易とさせることができる。

[0011] さらに、この発明のカムシャフト装置は、前記転がり軸受と、この転がり軸受により回転自在に支持されているシャフトと、このシャフトと別体であって貫通孔を有して当該シャフトに外嵌状に取り付けられているカムとを備え、前記転がり軸受は、環状の一体物からなる軌道輪を有して前記シャフトに外嵌状として取り付けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、転がり軸受によりシャフトを支持させることで、軸受における摩擦抵抗を小さくして回転の際の摩擦損失を低減できる。特に回転始動時、低速回転時における摩擦抵抗を小さくすることができる。さらに、カムがシャフトと別体とされていることにより、カムをシャフトに取り付ける前に、先に転がり軸受をシャフトの端部からシャフトを挿入状として所定位置まで移動させて取り付けることができる。したがって、転がり軸受の軌道輪を分割構造とする必要がなぐ軌道面につなぎ目を生じさせない。なお、軌道輪が分割構造とされて軌道面につなぎ目が存在すると、そのつなぎ目を転動体が通過する際に振動や騒音が発生し、軸受の寿命を低下させてしまう。さらに、カムをシャフトの端部力シャフトを挿入状として移動させ、所定位置に取り付けることができる。

[0012] また、この発明のカムシャフト支持装置は、エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとによって囲まれた動弁室内に配置され、前記シリンダヘッドに対してカムシャフトを回転自在に支持するとともに、内部にグリースが封入された複数の転がり軸受と、ェンジンの潤滑油が前記複数の転がり軸受内部に侵入するのを遮蔽する遮蔽手段と、を備えて、ることを特徴として、る。

上記のように構成されたカムシャフト支持装置によれば、前記遮蔽手段を有してヽるので、前記一対の転がり軸受内部にエンジンの潤滑油が侵入するのを防止できる。これによつて、当該転がり軸受内部に、エンジンの潤滑油に含まれているカーボンスラッジゃ金属粉等の異物の侵入するのを抑制しつつ、これら転がり軸受は、その内部に封入されたグリースによって確実に潤滑することができる。

[0013] 上記カムシャフト支持装置において、前記複数の転がり軸受は、前記カムシャフトの両端のみを支持することが好まし、。

この場合、例えば、前記カムシャフトをより多数の軸受で支持した場合と比較して、前記カムシャフト周辺のシリンダヘッド等の構成を簡略ィ匕できる。また、前記カムシャフトは、当該転がり軸受以外の軸受で支持されないので、前記カムシャフトをより多数の軸受で支持した場合と比較して、このカムシャフトの回転トルクをより低下させることができる。

[0014] 上記カムシャフト支持装置にお!、て、前記遮蔽手段は、前記シリンダヘッド及びへッドカバーの少なくとも一方に形成されるとともに、前記動弁室内を仕切ることでェンジンの潤滑油の侵入を遮蔽しつつ前記複数の転がり軸受が配置される軸受室を前記動弁室内に形成する遮蔽板であることが好ましい。

この場合、シリンダヘッド及びシリンダカバーの少なくとも一方に前記軸受室を形成する前記遮蔽板が設けられてヽるので、特に潤滑油を遮蔽するための部材を別途組み込むことなく、容易に前記複数の転がり軸受をエンジンの潤滑油から遮蔽することができる。

[0015] また、本発明のカムシャフト支持装置は、エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとによって囲まれた動弁室の外部に配置され、前記シリンダヘッドもしくはヘッドカバー力両端部が突出した状態で動弁室内を通るカムシャフトの両端部に取り付けられて前記カムシャフトを前記シリンダヘッドに対して回転自在に支持する一対の転がり軸受を備えてヽることを特徴とするものである。

上記のように構成されたカムシャフト支持装置によれば、前記一対の転がり軸受は、動弁室の外部に配置されているので、その内部にエンジンの潤滑油が流入することがない。従って、これら転がり軸受の内部に、エンジンの潤滑油に含まれる異物等が侵入するのを防止することができる。

[0016] 上記カムシャフト支持装置において、前記一対の転がり軸受の内、少なくとも一方は、玉軸受であることが好ましい。

この場合、前記カムシャフトに作用する軸方向の負荷を当該玉軸受によって支持することがでさる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明の第一の実施形態に係るカムシャフト装置を示す一部断面の側面図である。

[図 2]転がり軸受の第 1の実施の形態を示す断面図である。

[図 3]転がり軸受の第 2の実施の形態を示す側面図である。

[図 4]外輪の外周縁部の一部を軸方向から見た拡大図である

[図 5]転がり軸受の第 3の実施の形態を示す側面図である。

[図 6]転がり軸受の第 4の実施の形態を示す側面図である。

[図 7]転がり軸受の第 5の実施の形態を示す側面図である。

[図 8]カムシャフト装置の第二の実施形態を示す一部断面の側面図である。

[図 9]本発明の第一の実施形態に係るカムシャフト支持装置が組み込まれた 4サイクルエンジン上部の断面図である。

[図 10]図 9中、 Π— II線の断面図である。 [図 11]本発明の第二の実施形態に係るカムシャフト支持装置が組み込まれた 4サイクルエンジン上部の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 本発明を図 1に示すような、カム 2を有するシャフト 1を回転可能としているカムシャフト装置において説明する。このカムシャフト装置は、自動車用エンジンの給排気弁を作動させるものである。

[0019] カムシャフト装置の全体について説明する。このカムシャフト装置は、アルミ製ブロッタカもなるハウジング H (シリンダヘッド）に収容されており、直線状のシャフト 1と、このシャフト 1と別体であってシャフト 1に外嵌状に取り付けられている複数の略卵形の力ム 2と、シャフト 1を回転可能に支持している複数の転がり軸受 3とを備えている。そして、シャフト 1にカム 2及び転がり軸受 3が、シャフト 1の軸方向の所定位置に配設されている。また、一対で 1組とされているカム 2の間に、 1つの転がり軸受 3が設けられている。

[0020] 転がり軸受 3は、シャフト 1に外嵌状として取り付けられてシャフト 1を回転可能に支持しており、深溝玉軸受とされている。図 2に示すように、この転がり軸受 3は、内輪 4 と、内輪 4の径方向外方に設けられている外輪 5とを有しており、内輪 4の軌道面 (軌道溝) 6と外輪 5の軌道面 (軌道溝） 12との間に複数の玉 7からなる転動体が介在している。これら玉 7は保持器 13により保持されている。

そして、内輪 4がシャフト 1の外周面 laに外嵌して固定されており、外輪 5がハウジング Hの収容室内面に嵌め込まれて、転がり軸受 3は固定されている。

[0021] また、図 8は、カムシャフト装置の他の実施の形態を示す一部断面の側面図である。この装置が備えている転がり軸受 3は、カムシャフト 1の外周面 laに転がり軸受 3の内輪軌道面 6が形成されている。つまり、図 1のカムシャフト装置における内輪 4が省略されて、カムシャフト 1が内輪とされている。これにより、部品点数を削減できると共に、負荷容量を大きくさせることができる。

[0022] 図 2は、転がり軸受 3の第 1の実施の形態を示す断面図である。この転がり軸受 3は、外輪 5の外周面 5aに周方向の溝 31 (以下、周方向溝 31という）が形成されており、この周方向溝 31内から外輪 5の内周面 5bに貫通して、る給油孔 33が形成されて、る。周方向溝 31は外輪 5を径方向に貫通しない凹溝であり、周方向に連続して形成されている。

そして、給油孔 33は、外輪 5の内周面 5bのうち転動体としての玉 7と接触しない面で開口するよう形成されている。具体的に説明すると、給油孔 33は、外輪 5の内周面 5bにおいて所定の曲率半径で形成された軌道面 12以外の面、つまり、軌道面 12よりも軸方向側方にあって中心軸 Cに平行な方向に直線状の非軌道面 34に開口している。これにより、給油孔 33が玉 7の転がりに影響を与えることがない。

[0023] 給油孔 33は少なくとも 1本形成されればよいが、複数箇所に同時に給油させるために、周方向に等間隔で複数本設けるのが好ましい。給油孔 33は、断面矩形とされた周方向溝 31の底面を含む位置において開口しており、図 2においては、周方向溝 3 1の底面と側面との間の隅部において開口している。これにより、隅部に潤滑油は滞留しやすいが、このような潤滑油を給油孔 33へ供給でき、潤滑油の滞留を防止できる。

さらに、周方向溝 31は、外輪 5の外周面 5aにおいて軸方向中央部に形成されており、給油孔 33は、この周方向溝 31から軸方向側方へ向力、ながら径方向内方へ延びる直線状として形成されている。なお、図示しないが、周方向溝 31を、外周面 5aにおいて軸方向の縁部 (側方）に形成して、給油孔 33を、この周方向溝 31から軸方向中央 (軸方向中央の軌道面 12)へ向かわせながら径方向内方へ延びる直線状として形成してちょい。

[0024] この転がり軸受 3によれば、潤滑油がハウジング Hに形成された潤滑油用の孔 35を通じて転がり軸受 3の外輪 5の周方向溝 31内に供給され、この潤滑油は、給油孔 33 を通じて、外輪 5の内周面 5bのうち非軌道面 34に供給される。そして、非軌道面 34 部分に供給された潤滑油は、外輪 5の内周面 5bに沿って軌道面 12側へ流れ、軌道面 12への給油が可能となる。

[0025] 図 3は、転がり軸受 3の第 2の実施の形態を示す側面図である。この転がり軸受 3は、外輪 5の外周面 5aに、周方向の溝 31 (以下、周方向溝 31という）と、この周方向溝 31内から外輪 5の側面 5cに開口する軸方向の溝 32 (以下、軸方向溝 32という）とが形成されている。周方向溝 31は外輪 5を径方向に貫通しない凹溝であり、周方向に連続して形成されている。周方向溝 31は、外輪 5の外周面 5aにおいて軸方向中央部に形成されている。つまり、周方向溝 31は、外輪 5の外周面 5aを軸方向に 2等分する周方向に連続な仮想中心線上に形成されてヽる。

[0026] 軸方向溝 32は、周方向溝 31を横断して外輪 5の両側面 5cを直線的に貫通するように形成されている。つまり、軸方向溝 32は、周方向溝 31の軸方向両側 (左右両側）に並んで夫々形成されており、この両側の軸方向溝 32は、周方向溝 31を挟んで軸方向に直線状となる連続した溝として形成されている。また、軸方向溝 32を、周方向に少なくとも 1条形成すればよいが、図 3に示すように、周方向に等間隔で複数条形成するのが好ましい。また、図 4は外輪 5の外周縁部の一部を軸方向から見た図である。軸方向溝 32と周方向溝 31とは同じ深さで形成されている。この実施形態によれば、周方向溝 31を中心として軸方向溝 32が左右対称に形成されているため、軸方向両側から均等に潤滑油の供給が可能となる。

[0027] 図 5は、転がり軸受 3の第 3の実施の形態を示す側面図である。この転がり軸受 3は、第 2の実施形態と同様に、外輪 5の外周面 5aに、周方向溝 31と、軸方向溝 32とが形成されている。周方向溝 31は、外輪 5の外周面 5aにおいて軸方向中央部に形成されている。

軸方向溝 32は、周方向溝 31の軸方向両側 (左右両側）に夫々形成されているが、左右の軸方向溝 32は、相互が周方向に位置ずれして (位相を違えて）夫々形成されている。したがって、この軸方向溝 32は、第 2の実施形態（図 3)と異なり、外輪 5の両側面 5cを直線的に貫通するものではない。

また、軸方向溝 32を、周方向溝 31の両側夫々において、周方向に少なくとも 1条形成すればよいが、図 5に示すように、周方向に等間隔で複数条形成するのが好ましい。その他の構成については第 2の実施形態と同様である。この第 3の実施形態によれば、転がり軸受 3の左右両側におけるハウジング Hの形状などの違いにより潤滑油の流れ易さが左右で異なる場合において有効となる。

[0028] 図 6は、転がり軸受 3の第 4の実施の形態を示す側面図である。図 7は、転がり軸受 3の第 5の実施の形態を示す側面図である。これらの転がり軸受 3は、第 2の実施形態と同様に、外輪 5の外周面 5aに、周方向溝 31と、軸方向溝 32とが形成され、周方向溝 31は、外輪 5の外周面 5aにおいて軸方向中央部に形成されている。そして、軸方向溝 32が、外輪 5の外周面 5aにおいて転がり軸受 3の中心軸 Cに平行な直線 (以下、基準線 eという）に対して所定の傾斜角度 Θで傾斜するよう形成されている。

[0029] 図 6において、周方向溝 31を挟んで隣り合う両軸方向溝 32は、夫々の中心線が互いに交差する向きに形成されている。一方、図 7は、周方向溝 31を挟んで隣り合う両軸方向溝 32は、中心線が相互で平行となるよう形成されている。図 6と図 7によれば、潤滑油自身の自重によって、潤滑油が軸方向溝 32内を下方向きへ移動することができる。このような外輪の側面 5c側へ潤滑油が移動できる向きとされた軸方向溝 32 が存在することとなり、周方向溝 31内に供給された潤滑油が、外輪 5の側面 5cへ回り込むのを容易としている。

図 6と図 7では、左右の軸方向溝 32が周方向溝 31を挟んで並んで配置されている力図示しないが、左右で周方向に位置ずれしたものであってもよぐまたは、傾斜角度 Θが異なる軸方向溝 32を周方向に複数形成してもよい。

[0030] このように、第 2〜第 5の実施形態の転がり軸受 3によれば、ハウジング Hに形成された孔 35から潤滑油が周方向溝 31内に供給され、この潤滑油が軸方向溝 32を通じて外輪 5の軸方向両側面 5c, 5cに供給される。そして、外輪 5の側面 5cに供給された潤滑油は外輪 5の側面 5c及び外輪 5の内周面 5bに沿って回り込むよう流れ、軌道部への給油が可能となる。

[0031] さらに、各実施形態の転がり軸受 3の軌道輪は、分割構造とされたものではなくて環状の一体物（ワンピース構造)からなる。つまり、図 1においては、内輪 4と外輪 5とが夫々環状の一体物からなり、図 8においては外輪 5が環状の一体物力もなる。これにより、軌道面につなぎ目を生じさせない。この転がり軸受 3は、シャフト 1の端部カもシャフト 1を挿入状として、シャフト 1に沿って軸方向に移動させ、シャフト 1の軸方向所定の位置 (転がり軸受取付部 15)に取り付けられる。

[0032] このカムシャフト装置は、図 1又は図 8に示すように、シャフト 1とカム 2とが夫々別体として作製されて力も組み立てられてカムシャフトとなる組み立て構造によるものである。つまり、シャフト 1は直線状の部材であり、カム 2にはシャフト 1に外嵌状となるための貫通孔 10が形成されている。これにより、このカム 2は、シャフト 1の端部力も外嵌状となってシャフト 1に沿って軸方向に移動でき、シャフト 1の軸方向所定の位置 (力ム取付部 14)に取り付けられる。シャフト 1とカム 2と転がり軸受 3とを 1つのカムシャフトユニットとして構成でき、予めこのユニットとして構成させたものをハウジング Hに組み付けることができる。

[0033] シャフト 1の一端部 (左側）には軸部材 26が取り付けられており、この軸部材 26はシャフト 1と同心状となるよう固定されている。軸部材 26には、シャフト 1を回転させるためのプーリ 9と、プーリ 9の近傍を支持する円筒ころ軸受 11が取り付けられている。プーリ 9にはラジアル方向の大きなベルト荷重が作用するが、負荷容量が大きい円筒ころ軸受 11を用いることで、軸部材 26及びシャフト 1を安定して支持することができる。そして、図示しないが、この円筒ころ軸受 11の外輪においても同様に前記給油孔 33 や周方向溝 31、軸方向溝 32が形成されている。

[0034] このシャフト 1に取り付けられるカム 2についてさらに説明すると、カム 2は図示しないキー部材などを用いてシャフト 1と一体回転するよう構成してもよいが、カム 2の貫通孔 10にお、てシャフト 1に締め代をもって嵌合して固定させるのが好まし!/、。したがつて、カム 2を例えば焼きばめによりシャフト 1に取り付ければよい。これにより、カム 2の取り付けが簡単かつ強固なものとでき、別途固定部材が不要となり、部品点数を削減できる。

[0035] シャフト 1についてさらに説明すると、シャフト 1は、カム 2及び転がり軸受 3を、端部側から軸方向に移動させることにより夫々を所定の位置に取り付け可能とさせる直線状として構成されている。つまり、カム 2及び転がり軸受 3をシャフト 1の端部力も夫々所定の位置まで軸方向移動させるため、カム取付部 14と転がり軸受取付部 15とが同じ外径とされて、かつ、これらの部分において最大外径となる円形断面を有するよう、シャフト 1は構成されている。なお、図 8において、転がり軸受取付部 15に軌道面 6が形成されており、転がり軸受取付部 15の外径は肩部における直径としている。これにより、シャフト 1のカム取付部 14及び転がり軸受取付部 15に対してセンタレスカ卩ェ (センタレス研摩）が可能となり、簡単かつ低コストで、高精度なシャフト 1の製造が可能となる。

[0036] なお、シャフト 1は、全長にわたって同一の直径とされて軸方向均一な円形状の断面となる（すなわち全長にわたって外周面 laに段差のな、）直線状としてもょ、。または、同じ外径とされている全てのカム取付部 14と全ての転がり軸受取付部 15とを最大径とし、その他の部分にぉ、てはそれよりも僅かに小径とされた部分を有して小段付きの直線状とすることもできる。

[0037] 以上のような構成によれば、潤滑油を軸受軌道部に効果的に供給させることができ、潤滑性能の優れた転がり軸受 3を備えたカムシャフト装置を得ることができる。これにより、シャフト 1とカム 2と転がり軸受 3とを備えたカムシャフトユニットは、オイル切れが起こるのを防止でき、円滑に機能することができる。

さらに、シャフト 1を支持する軸受の全てが転がり軸受 3 (深溝玉軸受及び円筒ころ軸受 11)とされていることにより、特に回転始動時、低速回転時における摩擦抵抗を小さくすることができ、シャフト装置全体において回転の際の摩擦損失を大幅に低減できる。したがって、自動車エンジンの給排気弁作動用のカムシャフト装置に、このシャフト装置を用いることにより、エンジンの燃費向上に貢献できる。

[0038] また、カム 2の近傍においてシャフト 1を支持する転がり軸受 3を深溝玉軸受とすることにより、次のような作用効果を奏することができる。シャフト 1には複数のカム 2が設けられており、エンジンの給排気用弁の動作の際にこれらカム 2に負荷が作用して、シャフト 1に周期的な波打ち（振動）が生じる。しかし、深溝玉軸受によれば、曲面とされる軌道面とこれに接触する玉 7とにより、シャフト 1の波打ちによる変位を逃がすことができる。さらに、シャフト 1に作用するアキシャル荷重を転がり軸受 3によって受けることができ、シャフト 1の軸方向の変位を規制することができる。

[0039] 以上のように、本発明によれば、転動体の転がりに影響を与えることなぐ転がり軸受の軌道面に潤滑油を効果的に供給させることができる。

また、本発明のシャフト装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、図 1と図 8においてはカム 2を 8個とし、転がり軸受 3 を 4個としている力これらの配置、数量はこれに制限されず変更自在である。

[0040] 次に、本発明のカムシャフト支持装置について説明する。図 9は、本発明の第一の実施形態に係るカムシャフト支持装置が組み込まれた 4サイクルエンジン上部の断面図である。 [0041] 図 9において、カムシャフト支持装置 51は、 4サイクルエンジン上部のシリンダヘッド 52と、このシリンダヘッド 52の上部を覆うヘッドカバー 53とによって囲まれた動弁室 E 内に配置されている。カムシャフト支持装置 51は、このシリンダヘッド 52に備えられた図示しない給排気弁を開閉動作させるためのカムシャフト 54を回転自在に支持している。

[0042] カムシャフト 54は、その一端部がシリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53に形成された動弁室 Eの内外を連通する孔 Pからヘッドカバー 53の外部に突出している。その外部に突出した先端には、カムシャフト 54を図示しないクランク軸と同期回転させるための歯付きプーリ 54aが取り付けられている。また、カムシャフト 54は、シャフト本体 54bと、図示しない給排気弁を開閉させる動弁機構を作動させるための複数のカム 5 4cと、これらカム 54cの軸方向間隔を位置決めするための円筒状の複数のスぺーサ 54dと、を有している。このカムシャフト 54は、カム 54c及びスぺーサ 54dをシャフト本体 54bに所定の配列で圧入嵌合することによって構成されている。

[0043] カムシャフト支持装置 51は、カムシャフト 54のプーリ 54a側である一端部に取り付けられた第一の転がり軸受 55と、他端部に取り付けられた第二の転がり軸受 56と、動弁室 E内を仕切ることで第一及び第二の転がり軸受が配置された軸受室 E1を動弁室 E内に形成している遮蔽板 Sと、を有している。この第一及び第二の転がり軸受 55 、 56は、カムシャフト 54の両端において、当該カムシャフト 54をシリンダヘッド 52に対して回転自在に支持して、る。

[0044] 第一の転がり軸受 55は、内輪 55aと、外輪 55bと、これら内外輪間に配置された複数の円筒ころ 55cとを備えるとともに、シールによって内外輪 55a、 55b間にグリースが封入された、グリース封入型の円筒ころ軸受を構成している。第一の転がり軸受 55 の内輪 55a内周側には、カムシャフト 54のシャフト本体 54bが圧入状態で挿入されている。そして、第一の転がり軸受 55は、スぺーサ 54dによって、カムシャフト 54の一端部側における所定位置に位置決めされている。また、第一の転がり軸受 55は、シリンダヘッド 52に形成されたブラケット 52bと、キャップ 52cとによって外輪 55b外周面が挟持されて、シリンダヘッド 52側に固定されている。

[0045] 第二の転がり軸受 56は、内輪 56aと、外輪 56bと、これら内外輪間に配置された複数の玉 56cとを備えるとともに、シールによって内外輪 56a、 56b間にグリースが封入された、グリース封入型の玉軸受を構成している。第二の転がり軸受 56の内輪 56a 内周側には、カムシャフト 54のシャフト本体 54bが圧入状態で挿入されている。そして、第一の転がり軸受 55は、スぺーサ 54dによって、カムシャフト 54の他端部側における所定位置に位置決めされている。また、第二の転がり軸受 56は、シリンダヘッド 5 2に形成されたブラケット 52dと、キャップ 52eとによってその外周面が挟持されて、シリンダヘッド 52側に固定されている。

[0046] このように第二の転がり軸受 56に玉軸受を用いることで、エンジン運転時に力ムシャフト 54に作用する軸方向の負荷をこの第二の転がり軸受 56によって支持することができる。

また、本実施形態では、第一及び第二の転がり軸受 55、 56によって、カムシャフト 5 4をその両端部のみで支持しているので、例えば、カムシャフト 54をより多数の軸受で支持した場合と比較して、カムシャフト 54周辺のシリンダヘッド 52等の構成を簡略化できる。さらに、カムシャフト 54をより多数の軸受で支持した場合と比較して、軸受の回転トルクが低減されるので、カムシャフト 54の低トルク化に有利である。

[0047] 遮蔽板 Sは、ヘッドカバー 53の内側に形成された上部遮蔽板 S1と、シリンダヘッド 52に形成された下部遮蔽板 S2とを有している。図 10は、図 9中、 Π— II線の断面図である。図のように、上部及び下部遮蔽板 Sl、 S2は、シリンダヘッド 52の上面を覆うベくヘッドカバー 53をシリンダヘッド 52に取り付けたときに、上部及び下部遮蔽板 S1 、 S2の端面が一致するようにされている。また、上部及び下部遮蔽板 Sl、 S2には、それぞれ半円状の切り欠き部 Sla、 S2aが形成されている。この切り欠き部 Sla、 S2 aによって、上部及び下部遮蔽板 Sl、 S2の端面を一致させたときに、互いに組み合わされてカムシャフト 54が揷通する孔 S3が構成されるようにされて!、る。この孔 S3の直径は、カムシャフト 54の外周径に対して、エンジンの潤滑油が容易に通過できな Vヽ程度の隙間となるように設定されて!、る。

[0048] 図 9に戻って、このような遮蔽板 Sは、動弁室 E内の長手方向両端部を仕切ることで、第一及び第二の転がり軸受 55、 56が配置された軸受室 E1と、カム 54cや図示しない動弁機構が配置されたカム室 E2とを動弁室 E内に形成している。カム室 E2内は、カム 54cや図示しない動弁機構を潤滑するために、エンジンの潤滑油が供給されるようになつている。一方、軸受室 E1は、遮蔽板 Sによってエンジンの潤滑油が容易に侵入できないようにされている。これによつて、カム室 E2内のエンジンの潤滑油が、第一及び第二の転がり軸受 55、 56にかからないようにされており、第一及び第二の転がり軸受 55、 56の内部にエンジンの潤滑油が侵入するのを防止している。すなわち、遮蔽板 Sは、第一及び第二の転がり軸受 55、 56の内部にエンジンの潤滑油が侵入するのを遮蔽する遮蔽手段を構成して!/ヽる。

[0049] このように構成された本実施形態のカムシャフト支持装置 51によれば、第一及び第二の転がり軸受 55、 56に対して動弁室 E内のエンジンの潤滑油を遮蔽する遮蔽板 S を有しているので、第一及び第二の転がり軸受 55、 56にエンジンの潤滑油が流れ込むのを防止できる。よって、第一及び第二の転がり軸受 55、 56の内部に、エンジンの潤滑油に含まれているカーボンスラッジゃ金属粉等の異物が侵入するのを抑制するとともに、第一及び第二の転がり軸受 55、 56は、その内部に封入されたグリースによって確実に潤滑される。従って、当該カムシャフト支持装置 51の低トルク化を図るベくカムシャフト 54を第一及び第二の転がり軸受 55、 56で支持したとしても、前記異物等に起因するこれら転がり軸受 55、 56の振動や騒音の発生、及び寿命低下を抑 ff¾することができる。

[0050] また、本実施形態では、シリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53に遮蔽板 Sが設けられて、るため、特にエンジンの潤滑油を遮蔽するための部材を別途組み込むことなく、容易に第一及び第二の転がり軸受 55、 56をエンジンの潤滑油から遮蔽することができる。

また本実施形態では、カムシャフト 54の両端のみを第一及び第二の転がり軸受 55 、 56で支持したが、多気筒の比較的長尺のカムシャフトを支持する場合等には、必要に応じて複数のカム 54c間に滑り軸受等を配置してもよい。

[0051] 図 11は、本発明の第二の実施形態に係るカムシャフト支持装置が組み込まれた 4 サイクルエンジン上部の断面図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、第一及び第二の転がり軸受 55、 56が動弁室 Eの外部に配置されるとともに、動弁室 E内を通りシリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53から両端が突出しているカムシャフト 54の両端部が支持されている点と、シリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53に遮蔽板 Sが形成されて、な、点と、第一の転がり軸受 55に玉軸受を用いて、る点である。その他の点については、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。

[0052] 図 11中、シリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53のエンジン長手方向側面には、動弁室 Eの内外を連通する孔!³、 Qが形成されている。カムシャフト 54は、これら孔!³、 Q を揷通していることによって、その両端部がシリンダヘッド 52及びヘッドカバー 53から突出した状態で動弁室 E内を通って配置されている。

カムシャフト 54を支持している第一及び第二の転がり軸受 55、 56は、それぞれシリンダヘッド 52の動弁室 E外咅に形成されたブラケット 52b、 52dと、キャップ 52c、 52e とによって外周が挟持され、シリンダヘッド 52側に固定されている。

[0053] このように構成された本実施形態のカムシャフト支持装置 51によれば、第一及び第二の転がり軸受 55、 56は、動弁室 Eの外部に配置されているので、第一及び第二の転がり軸受 55、 56の内部にエンジンの潤滑油が流入することがなぐエンジンの潤滑油内に含まれる異物等が侵入するのを防止できる。従って、前記異物等に起因する第一及び第二の転がり軸受 55、 56の振動や騒音の発生、及び寿命低下を抑制することがでさる。

[0054] また、本実施形態では、第一及び第二の転がり軸受 55、 56は、エンジンの外部に配置されているので、動弁室 E内部に配置したものと比較してこれら転がり軸受 55、 56の周囲温度をより低く抑えることができる。したがって、より粘度の低いグリースを封入することができ、カムシャフト 54の回転トルクをより低下させることができる。また、これら転がり軸受 55、 56の周囲温度が抑えられることで、これら転がり軸受 55、 56のシールの材質やグリース封入形態の自由度が高まる。

[0055] また、本実施形態では、第一及び第二の転がり軸受 55、 56として玉軸受を用いた力第一の実施形態のように、いずれか一方のみが玉軸受であってもよぐこの場合、上述したようにエンジン運転時にカムシャフト 54に作用する軸方向の負荷を玉軸受によって支持することができる。また、本実施形態では、カムシャフト 54の両端部のみを支持するようにされているが、多気筒の比較的長尺のカムシャフトを支持する場合等には、必要に応じて複数のカム 54c間に滑り軸受等を配置してもよい。 [0056] なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第一の実施形態では、動弁室 Eの両端に軸受室 E1が設けられるように遮蔽板 Sをシリンダへッド 52及びヘッドカバー 53に形成した力遮蔽板 Sは別部材で構成してもよいし、当該転がり軸受を箱体で覆うようにして潤滑油から遮蔽してもよい。また、例えば、力ムシャフト 54の中央付近に配置された転がり軸受を遮蔽する場合には、この転がり軸受の両側に遮蔽板 Sを設けて軸受室を設けることもできる。

[0057] また、上記実施形態において、カムシャフト 54は、カム 54cとシャフト本体 54bとスぺーサ 54dとを組み立てたものを用いた力カム及びシャフトが一体成形された力ムシャフトを用いることもできる。また、このカムシャフト 54を支持する第一及び第二の転力 Sり軸受には、内外輪を有する転がり軸受を用いた力カムシャフト 54の外周面に軌道を形成し、内輪を廃した転がり軸受としてもよい。

[0058] 以上のように本発明のカムシャフト支持装置によれば、低トルク化を図るべく転がり軸受を用いたとしても、エンジンの潤滑油に含まれる異物等が当該転がり軸受内部に侵入するのを抑制することができるので、当該転がり軸受における振動や騒音の発生、及び寿命低下を抑制することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 外輪の外周面に溝が形成され、この溝内から前記外輪の内周面のうち転動体と接触しなヽ面に貫通してヽる給油孔が形成されてヽることを特徴とする転がり軸受。

[2] 外輪の外周面に、周方向の溝と、この周方向の溝内力前記外輪の側面に開口する軸方向の溝と、が形成されていることを特徴とする転がり軸受。

[3] 前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記外輪の両側面を直線的に貫通するように前記周方向の溝の軸方向両側に形成されている請求項 2に記載の転がり軸受。

[4] 前記周方向の溝は、前記外輪の外周面において軸方向中央部に形成されており、前記軸方向の溝は、前記周方向の溝の軸方向両側に、相互が周方向に位置ずれして夫々形成されている請求項 2に記載の転がり軸受。

[5] 前記軸方向の溝は、前記外輪の外周面において中心軸に平行な直線に対して傾斜するよう形成されている請求項 2に記載の転がり軸受。

[6] 請求項 1〜5のいずれか一項に記載の転がり軸受と、この転がり軸受により回転自在に支持されているシャフトと、このシャフトと別体であって貫通孔を有して当該シャフトに外嵌状に取り付けられているカムと、を備え、前記転がり軸受は、環状の一体物からなる軌道輪を有して前記シャフトに外嵌状として取り付けられていることを特徴とするカムシャフト装置。

[7] エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとによって囲まれた動弁室内に配置され、前記シリンダヘッドに対してカムシャフトを回転自在に支持するとともに、内部にダリースが封入された複数の転がり軸受と、

前記複数の転がり軸受内部にエンジンの潤滑油が侵入するのを遮蔽する遮蔽手段と、を備えていることを特徴とするカムシャフト支持装置。

[8] 前記複数の転がり軸受は、前記カムシャフトの両端のみを支持する請求項 7記載のカムシャフト支持装置。

[9] 前記遮蔽手段は、前記シリンダヘッド及びヘッドカバーの少なくとも一方に形成されるとともに、前記動弁室内を仕切ることでエンジンの潤滑油の侵入を遮蔽しつつ前記複数の転がり軸受が配置される軸受室を前記動弁室内に形成する遮蔽板である請求項 7又は 8に記載のカムシャフト支持装置。

[10] 前記一対の転がり軸受の内、少なくとも一方は、玉軸受である請求項 7に記載の力ムシャフト支持装置。

[11] エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとによって囲まれた動弁室の外部に配置され、前記シリンダヘッドもしくはヘッドカバーから両端部が突出した状態で動弁室内を通るカムシャフトの両端部に取り付けられて前記カムシャフトを前記シリンダヘッドに対して回転自在に支持する一対の転がり軸受を備えて、ることを特徴とするカムシャフト支持装置。

[12] 前記一対の転がり軸受の内、少なくとも一方は、玉軸受である請求項 11記載の力ムシャフト支持装置。