(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、これら内、外輪の間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体と、これら転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、
前記保持器は、合成樹脂材によって形成されると共に、軸方向に所定間隔を隔てる第１、第２環状部と、これら第１、第２環状部を連結しかつ前記複数の転動体を保持するポケットを区画形成する複数の柱部とを一体に備え、
前記保持器の第１環状部には、前記内、外輪の一端面に跨って接離可能に対向すると共に、油圧の作用によって前記内、外輪の一端面に近接又は当接して前記環状空間の一端側を封止する円環状のシール体が一体に形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受であって、
内輪の一端面の内周部と、外輪の一端面の外周部には軸方向へ突出する端筒部がそれぞれ形成され、
シール体の内、外周面と、前記内、外輪の両端筒部との間にはラビリンスを構成する微小な隙間が設定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、
シール体には、内、外輪の一端面にそれぞれ接触可能な内側環状凸部と外側環状凸部が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、
保持器の第２環状部には、内、外輪の両他端面のうち、少なくとも一方の他端面に係合して前記保持器の軸方向への移動を規制する係止片が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項５】
シャフトの軸上にカムが配設されたカムシャフトのジャーナル部において、シリンダヘッドとキャップ部材との相互に形成された軸受ハウジング部に、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受が配設されたカムシャフト装置であって、
前記シャフトの一端部には、可変バルブタイミング機構が組み付けられ、
前記可変バルブタイミング機構に対し油を供給するために、前記キャップ部材には油圧源に通じる油孔が形成され、前記シャフトには前記油孔を通して供給される油を前記可変バルブタイミング機構に導く油路が形成され、
前記可変バルブタイミング機構に対する油が前記油孔及び油路を通して供給される際の油圧の作用によって、保持器のシール体が内、外輪の一端面に近接又は当接して前記内、外輪の間の環状空間の一端側を封止する構成にしてあることを特徴とするカムシャフト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受と、その転がり軸受が用いられるカムシャフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カムシャフトのジャーナル部において、シリンダヘッドとキャップ部材との間に配設される滑り軸受に換えて転がり軸受が用いられことが知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、カムシャフトのジャーナル部に転がり軸受が用いられることによって、カムシャフトの回転時のトルク損失が軽減される。
また、カムシャフトの一端部に可変バルブタイミング機構が組み付けられている場合、可変バルブタイミング機構に対し油を供給するために、キャップ部材には油圧源に通じる油孔が形成され、シャフトには油孔を通して供給される油を可変バルブタイミング機構に導く油路が形成される。
前記したような構造をもつカムシャフト装置において、図８に示すように、キャップ部材５０５の油孔５０７に干渉することがないように、キャップ部材５０５とシリンダヘッド５０２との相互に軸受ハウジング部５０４、５０８を形成し、この軸受ハウジング部５０４、５０８に、内、外輪５５０、５６０、転動体５７０及び保持器５８０を備えた転がり軸受５４０を配設することが同一出願人によって提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５０２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図８に示すようなカムシャフト装置においては、油圧源から供給される油がキャップ部材５０５の油孔５０７及びシャフト５１２の油路５２０を通して可変バルブタイミング機構５３１に供給される際、キャップ部材５０５の油孔５０７の吐出口からシャフト５１２の油路５２０の入口に向けて吐出される油の一部が転がり軸受５４０内に向けて過剰に流れることが想定される。この場合、転がり軸受５４０内の過剰な油によって粘性抵抗が大きくなり、トルク損失となる。
そこで、転がり軸受５４０の内輪５５０と外輪５６０との間の環状空間の一端側に、専用のシール部材を組み付けて転がり軸受５４０に対する過剰な油の流入を抑制することが考えるが、この場合には、シール部材によって部品点数や組付工数が増加し、コスト高となる。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、部品点数や組付工数を増加させることなく、転がり軸受内に対する過剰な油の流入を抑制することができる転がり軸受と、その転がり軸受が用いられるカムシャフト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、これら内、外輪の間の環状空間に転動可能に配設された複数の転動体と、これら転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、
前記保持器は、合成樹脂材によって形成されると共に、軸方向に所定間隔を隔てる第１、第２環状部と、これら第１、第２環状部を連結しかつ前記複数の転動体を保持するポケットを区画形成する複数の柱部とを一体に備え、
前記保持器の第１環状部には、前記内、外輪の一端面に跨って接離可能に対向すると共に、油圧の作用によって前記内、外輪の一端面に近接又は当接して前記環状空間の一端側を封止する円環状のシール体が一体に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
前記構成によると、保持器のシール体に油圧が作用すると、その油圧によって、シール体が内、外輪の一端面に近接又は当接し、これによって、内、外輪の間の環状空間の一端側を封止することができる。この結果、転がり軸受内（内、外輪の間の環状空間内）に対する過剰な油の流入を抑制することができる。
また、シール体は、保持器の第１環状部に一体に形成されるため、保持器とは別個に専用のシール部材を製作して組み付ける場合と比較して、部品点数や組付工数を軽減してコスト低減を図ることができる。
【０００８】
請求項２に係る転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受であって、
内輪の一端面の内周部と、外輪の一端面の外周部には軸方向へ突出する端筒部がそれぞれ形成され、
シール体の内、外周面と、前記内、外輪の両端筒部との間にはラビリンスを構成する微小な隙間が設定されていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によると、シール体の内、外周面と、内、外輪の両端筒部との間の微小な隙間によってラビリンス（非接触シール部）を構成することによって、転がり軸受内に対する油の過剰な流入をより一層良好に抑制することができる。
【００１０】
請求項３に係る転がり軸受は、請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、
シール体には、内、外輪の一端面にそれぞれ接触可能な内側環状凸部と外側環状凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成によると、シール体のシール面に形成された内側環状凸部と外側環状凸部が内、外輪の一端面にそれぞれ接触することによって、シール体の一側面が内、外輪の一端面にそれぞれ面接触する場合と比較して軸受回転時の摺動摩擦力を低減することができる。
【００１２】
請求項４に係る転がり軸受は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、
保持器の第２環状部には、内、外輪の両他端面のうち、少なくとも一方の他端面に係合して前記保持器の軸方向への移動を規制する係止片が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によると、保持器の第２環状部に形成された係止片が内、外輪の両他端面のうち、少なくとも一方の他端面に係合することによって、保持器の軸方向への移動を規制することができる。このため、例えば、転がり軸受の保管、運搬、組付等の際に、内、外輪に対し保持器と共に転動体が不測に抜け出る不具合を防止することができる。
【００１４】
請求項５に係るカムシャフト装置は、シャフトの軸上にカムが配設されたカムシャフトのジャーナル部において、シリンダヘッドとキャップ部材との相互に形成された軸受ハウジング部に、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受が配設されたカムシャフト装置であって、
前記シャフトの一端部には、可変バルブタイミング機構が組み付けられ、
前記可変バルブタイミング機構に対し油を供給するために、前記キャップ部材には油圧源に通じる油孔が形成され、前記シャフトには前記油孔を通して供給される油を前記可変バルブタイミング機構に導く油路が形成され、
前記可変バルブタイミング機構に対する油が前記油孔及び油路を通して供給される際の油圧の作用によって、保持器のシール体が内、外輪の一端面に近接又は当接して前記内、外輪の間の環状空間の一端側を封止する構成にしてあることを特徴とする。
【００１５】
前記構成によると、可変バルブタイミング機構が作動される際に、油圧源（例えば、ポンプ）から供給される油が、キャップ部材の油孔及びシャフト（カムシャフト）の油路を通して可変バルブタイミング機構に供給される。
この際、キャップ部材の油孔の吐出口からシャフトの油路の入口に向けて吐出される油の一部が、キャップ部材とシャフトとの間の微小な隙間を通して転がり軸受に向けて流れると、その油の油圧が、保持器のシール体に作用する。すると、シール体が内、外輪の一端面に近接又は当接して内、外輪の間の環状空間の一端側を封止する。
このため、転がり軸受内（内、外輪の間の環状空間内）に対する過剰な油の流入を抑制してトルク損失を低減することができると共に、可変バルブタイミング機構に対する油の供給不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施例１に係る転がり軸受が用いられたカムシャフト装置を示す縦断面図である。
【図２】同じくカムシャフト装置の１番ジャーナル部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】同じく転がり軸受の保持器を示す斜視図である。
【図４】同じく内、外輪の間の環状空間に保持器と共に転動体を組み付ける状態を示す斜視図である。
【図５】保持器の第２環状部の内外径のうち、一方に係止片が形成された実施態様を示す縦断面図である。
【図６】同じく保持器のシール体に環状凸部が形成されない実施態様を示す縦断面図である。
【図７】同じく保持器の第２環状部に係止片が形成されない実施態様を示す縦断面図である。
【図８】同一出願人によって開発されたカムシャフト装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００１８】
この発明の実施例１を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、この発明の実施例１に係るカムシャフト装置において、シリンダヘッド２とキャップ部材５との間に構成されるカムジャーナル（１番ジャーナル部１０及びその他のジャーナル）に、シャフト１２の軸上に複数のカム１３を有するカムシャフト１１が回転可能に支承される。
また、シリンダヘッド２には、１番ジャーナル部１０及びその他のジャーナルに対応する各部分に円弧凹部３が形成され、これら円弧凹部３に対応する円弧凹部６を有するキャップ部材５がシリンダヘッド２にボルト等によって締め付けられる。
【００１９】
図１と図２に示すように、１番ジャーナル部１０に対応するキャップ部材５には、油圧源（ポンプ）に通じる油孔７が形成される。
また、シャフト１２には、油孔７を通して供給される油を可変バルブタイミング機構３１に導く油路２０が形成されている。この油路２０は、シャフト１２の半径方向に形成された縦孔２１と、軸方向に形成された横孔２２とを有している。
【００２０】
また、図１と図２に示すように、シャフト１２の一端面には、ノックピン１４が打ち込まれ、シャフト１２の一端部にはノックピン１４によって位置決めされた状態でタイミングギヤ３３、可変バルブタイミング機構（この発明の組付部品に相当する）３１が組み付けられる。そして、可変バルブタイミング機構３１には、シャフト１２側の油路２０の横孔２２の端部が連通して接続される。
【００２１】
１番ジャーナル部１０において、キャップ部材５の油孔７に干渉することがないように、キャップ部材５とシリンダヘッド２との相互に半円形の軸受ハウジング部４、８が形成されている。
１番ジャーナル部１０の軸受ハウジング部４、８に組み付けられる転がり軸受（図では針状ころ軸受）４０は、内輪５０と、外輪６０と、これら内、外輪５０、６０の間の環状空間に転動可能に配設される複数の転動体（針状ころ）７０と、これら複数の転動体７０を保持する保持器８０とを備える。
【００２２】
内輪５０は、シャフト１２の外周面に圧入されて固定される円筒状に形成され、その外周面には、複数の転動体７０に対向する内輪軌道面５１が形成されている。
また、外輪６０は、その外周面において、軸受ハウジング部４、８に嵌込まれて固定され、外輪６０の内周面には、内輪５０の内輪軌道面５１に環状空間を隔てる外輪軌道面６１が形成されている。
そして、内輪軌道面５１と外輪軌道面６１との間には、保持器８０によって保持された状態で複数の転動体７０が転動可能に組み付けられている。
【００２３】
保持器８０は、耐熱性、耐摩耗性を有する合成樹脂材によって形成されると共に、図２と図３に示すように、軸方向に所定間隔を隔てる第１、第２環状部８１、８２と、これら第１、第２環状部８１、８２を連結しかつ複数の転動体７０を保持するポケット８３を区画形成する複数の柱部８４とを一体に備える。
保持器８０の第１環状部８１には、内、外輪５０、６０の一端面に跨って接離可能に対向すると共に、油圧の作用によって内、外輪５０、６０の一端面に近接又は当接して内、外輪５０、６０の間の環状空間の一端側を封止する円環状のシール体９０が一体に形成されている。
【００２４】
また、この実施例１において、図２に示すように、内輪５０の両端面の内周部に沿って端筒部５３、５６がそれぞれ形成され、外輪６０の両端面の外周部にも、端筒部６３、６６がそれぞれ形成されている。
そして、内、外輪５０、６０の一端側（図２に向けって右側）の両端筒部５３、６３と、シール体９０の内、外周面との間にはラビリンスを構成する微小な隙間Ｓが設定されている。
【００２５】
また、この実施例１において、シール体９０のシール面（内、外輪５０、６０の一端面に対向する面）には、内、外輪５０、６０の一端面に線接触状態で接触可能な断面円弧状の内側環状凸部９１と外側環状凸部９２がそれぞれ形成されている。
【００２６】
また、この実施例１において、保持器８０の第２環状部８２の内周面及び外周面には、、内、外輪５０、６０の他端面にそれぞれ係合して保持器８０の軸方向への移動を規制する内径側係止片９５と外径側係止片９６とが形成されている。
また、図４に示すように、内、外輪５０、６０の間の環状空間の一端側開口部から保持器８０と共に転動体７０を挿入して組み付ける際、内径側係止片９５及び外径側係止片９６は弾性変形されて挿入される。そして、図４の二点鎖線に示すように、所定位置まで挿入されると、内径側係止片９５及び外径側係止片９６は元の形状に弾性復帰し、これによって、内、外輪５０、６０の他端面にそれぞれ係合するようになっている。
【００２７】
上述したように構成されるこの実施例１に係るカムシャフト装置において、油圧源から供給される油は、１番ジャーナル部１０のキャップ部材５の油孔７を通してシャフト１２の油路２０に流れる。そして、油路２０から可変バルブタイミング機構３１に供給される油によってタイミングギヤ３３とシャフト１２とが相対的に回転制御（進角制御あるいは遅角制御）される。
【００２８】
この際、キャップ部材５の油孔７の吐出口からシャフト１２の油路２０の入口に向けて吐出される油の一部が、キャップ部材５とシャフト１２との間の僅かな隙間を通して転がり軸受４０に向けて流れ、その油の油圧が、保持器８０のシール体９０に作用する。すると、シール体９０の内側環状凸部９１及び外側環状凸部９２が、内、外輪５０、６０の一端面に当接して内、外輪５０、６０の間の環状空間の一端側を封止する。
これによって、転がり軸受４０内（内、外輪５０、６０の間の環状空間内）に対する過剰な油の流入を抑制することができ、トルク損失を低減することができる。
さらに、転がり軸受４０内への過剰な油の流入を抑制することによって、可変バルブタイミング機構３１に対する油の供給不足を防止することができる。
この結果、可変バルブタイミング機構３１に油を不足なく良好に供給することができる。
また、シール体９０に対する油圧が低い状態では、少量の油が内、外輪５０、６０の一端面とシール体９０との間を通して転がり軸受４０内に流入し、転がり軸受４０の潤滑油として働くする。
【００２９】
また、この実施例１において、シール体９０の内、外周面と、内、外輪５０、６０の両端筒部５３、６３との間の微小な隙間によってラビリンス（非接触シール部）を構成することによって、転がり軸受４０内に対する油の過剰な流入をより一層良好に抑制することができる。
【００３０】
また、この実施例１において、シール体９０のシール面に形成された内側環状凸部９１と外側環状凸部９２が、内、外輪５０、６０の一端面にそれぞれ接触するようになっている。このため、シール体９０のシール面が内、外輪５０、６０の一端面にそれぞれ面接触する場合と比較して軸受回転時の摺動摩擦力を低減することができる。
【００３１】
また、この実施例１において、保持器８０の第２環状部８２の内径側係止片９５と外径側係止片９６とが、内、外輪５０、６０の他端面にそれぞれ係合することによって、保持器８０の軸方向への移動を規制することができる。この結果、例えば、転がり軸受４０の保管、運搬、組付等の際に、内、外輪５０、６０に対し、保持器８０と共に転動体７０が軸方向へ不測に移動して抜け出る不具合を防止することができる。
【００３２】
なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。
例えば、前記実施例１においては、カムシャフト装置の１番ジャーナル部１０に転がり軸受４０が組み付けられる場合を例示したが、カムシャフト装置以外の動力伝達装置に対してもこの発明の転がり軸受４０を用いることが可能である。
また、図５に示すように、保持器８０の第２環状部８２の内周面（又は外周面）のみに、内径側係止片９５（又は外径側係止片９６）が形成される場合においても保持器８０の軸方向への移動を規制することが可能である。
また、図６に示すように、シール体９０のシール面を、内、外輪５０、６０の一端面にそれぞれ面接触させて封止する構成にしてもよい。
また、図７に示すように、シール体９０のシール面を、内、外輪５０、６０の一端面にそれぞれ面接触させて封止する構成にすると共に、保持器８０の第２環状部８２に係止片が形成されない構造にしてもよい。
この場合には、内輪５０の両端部の端筒部や外輪６０の両端部の端筒部が不要となる。
【符号の説明】
【００３３】
１  カムシャフト装置
２  シリンダヘッド
５  キャップ部材
７  油孔
１１  カムシャフト
１２  シャフト
１３  カム
２０  油路
３１  可変バルブタイミング機構
４０  転がり軸受
５０  内輪
５３  端筒部
６０  外輪
６３  端筒部
７０  転動体
８０  保持器
８１  第１環状部
８２  第２環状部
８４  柱部
９０  シール体
９１  内側環状凸部
９２  外側環状凸部
９５  内径側係止片（係止片）
９６  外径側係止片（係止片）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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