(57)【要約】【課題】支持軸とローラとの当接部分の接触面圧を抑えて、耐摩耗性に優れ、焼き付きを防止したタペットローラ軸受を提供する。【解決手段】タペットローラ軸受１１は、円筒形状の部材であって、その内周面には、軸方向中央部に支持軸６に嵌合する円筒部１３ａと、軸方向両端部に端部に向かって内径寸法が大きくなるように形成された面取り部１３ｂと、円筒部１３ａの端部を接点として接する仮想円の円周の一部を構成し、接点から仮想円の円周上を径方向外側に延びて面取り部１３ｂに連なる湾曲部１３ｃとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の部材であって、
その内周面には、
軸方向中央部に軸に嵌合する円筒部と、
軸方向両端部に端部に向かって内径寸法が大きくなるように形成された面取り部と、
前記円筒部の端部を接点として接する仮想円の円周の一部を構成し、前記接点から前記仮想円の円周上を径方向外側に延びて前記面取り部に連なる湾曲部とを備える、タペットローラ軸受。
【請求項２】
前記湾曲部は、研磨、超仕上げ、またはバレル加工のいずれかによって形成される、請求項１に記載のタペットローラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タペットローラ軸受、特に内燃機関の可動弁機構に使用されるタペットローラ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の可動弁機構には、ロッカーアームとカムとの当接部分のフリクションロスの低減を目的として、例えば、特開２００５−３２６０２３号公報（特許文献１）や特開平１１−２４７８４５号公報（特許文献２）に記載されているタペットローラ軸受が使用されている。
【０００３】
図８を参照して、上記の各公報に記載されているタペットローラ軸受１０１は、ロッカーアーム１０２の端部に設けられた一対の支持壁部１０２ａ，１０２ｂの間に掛け渡した支持軸１０３に嵌合する内径側ローラ１０４と、内径側ローラ１０４の外周面に嵌合する外径側ローラ１０５とを備える。
【０００４】
このタペットローラ軸受１０１の内径側ローラ１０４および外径側ローラ１０５の内周面には、それぞれ軸方向中央部に円筒面部１０４ａ，１０５ａと、この円筒面部１０４ａ，１０５ａを挟む位置に、一対の傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂとが設けられている。そして、この傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂは、だらし加工と呼ばれる塑性加工により形成することができると記載されている。
【０００５】
上記構成のタペットローラ軸受１０１は、内径側ローラ１０４と外径側ローラ１０５との当接部分、および外径側ローラ１０５とカム（図示省略）との当接部分の接触面積を広くして面圧の上昇を抑えることにより、各当接部にかじりや異常磨耗等の損傷が発生するのを防止することができると記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３２６０２３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４７８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成のタペットローラ軸受１０１において、傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂをだらし加工によって形成した場合、円筒面部１０４ａ，１０５ａと傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂとの境界部分を滑らかに仕上げるのは困難であり、多くの場合、境界部分にエッジが形成される。
【０００７】
したがって、ローラ１０４，１０５がミスアライメントによって傾いた場合には、当接部分の接触面圧が急激に上昇するおそれがある。これは、支持軸１０３と内径側ローラ１０４との当接部分、および内径側ローラ１０４と外径側ローラ１０５との当接部分にかじりや異常磨耗等が生じる原因となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、支持軸とローラとの当接部分、およびダブルローラタイプのタペットローラ軸受においては、さらに内径側および外径側ローラの当接部分の接触面圧を抑えて、耐摩耗性に優れ、焼き付きを防止したタペットローラ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るタペットローラ軸受は、円筒形状の部材であって、その内周面には、軸方向中央部に軸に嵌合する円筒部と、軸方向両端部に端部に向かって内径寸法が大きくなるように形成された面取り部と、円筒部の端部を接点として接する仮想円の円周の一部を構成し、接点から仮想円の円周上を径方向外側に延びて面取り部に連なる湾曲部とを備える。
【００１０】
上記構成のように、円筒部と湾曲部との境界部分のエッジを除去し、両者を滑らかに接続することにより、タペットローラ軸受がミスアライメントによって傾いた場合でも、支持軸とローラとの間の接触面圧の急激な上昇を抑えることが可能となる。これにより、耐摩耗性に優れたタペットローラ軸受を得ることができる。
【００１１】
好ましくは、湾曲部は、研磨、超仕上げ、またはバレル加工のいずれかによって形成される。これにより、高精度の加工が可能となるので、円筒部と湾曲部との境界部分のエッジを完全に除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、支持軸と当接するローラ内周面のエッジを除去して接触面圧の急激な上昇を抑えることにより、耐摩耗性に優れたタペットローラ軸受を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜図４を参照して、この発明の一実施形態に係るタペットローラ軸受１１を説明する。なお、図１はタペットローラ軸受１１の断面図、図２は図１のＰ部の部分拡大図、図３はタペットローラ軸受１１がミスアライメントを生じたときの様子を示す図、図４はタペットローラ軸受１１を組み込んだ可動弁機構１を示す図である。
【００１４】
まず、図４を参照して、自動車の内燃機関等の可動弁機構１は、軸５に揺動可能に支持されたロッカーアーム２と、ロッカーアーム２の一端に連結され、エンジン内部の吸排気を行う弁３と、ロッカーアーム２の他端の左右一対の支持壁２ａ，２ｂの間に配置される支持軸６と、支持軸６に嵌合するタペットローラ軸受１１と、カムシャフト（図示省略）に固定され偏心部４ａを有するカム４とを備える。また、図１を参照して、タペットローラ軸受１１は、カム４に当接する外周面１２と、支持軸６に嵌合する内周面１３とを有する円筒形状のローラを有する。
【００１５】
上記構成の可動弁機構１は、内燃機関のクランクシャフト（図示省略）の回転がタイミングベルト（図示省略）を経由してカムシャフト（図示省略）に伝達され、カム４を回転させる。そして、カム４の偏心部４ａがタペットローラ軸受１１に当接したときに、ロッカーアーム２が軸５を中心として揺動して弁３を押し下げる。これにより、内燃機関内の給排気を行うことができる。
【００１６】
このとき、タペットローラ軸受１１はカム４の回転に伴って回転するので、タペットローラ軸受１１とカム４との当接部分のフリクションロスを低減することが可能となる。一方、このタペットローラ軸受１１にはカム４との当接部分にラジアル方向の間歇荷重が負荷されるので、タペットローラ軸受１１と支持軸６との間に磨耗や焼き付きを生じるおそれがある。特に、タペットローラ軸受１１にミスアライメントが生じた場合には、タペットローラ軸受１１と支持軸６との間の接触面圧が急激に上昇する。
【００１７】
図２を参照して、このような動弁機構１に採用されるタペットローラ軸受１１は、パイプ材等の円筒形状の部材で形成されたローラであって、その内周面１３には、円筒部１３ａと、面取り部１３ｂと、湾曲部１３ｃとが形成されている。
【００１８】
円筒部１３ａは、内周面１３の軸方向中央部に形成された断面の輪郭線が直線の部分であって、支持軸６に対して回転自在に保持されている。また、タペットローラ１１が支持軸６に対して滑らかに回転するために、円筒部１３ａの内径寸法は支持軸６の外径寸法より僅かに大きく設定されており、円筒部１３ａと支持軸６の外径面との間にはラジアル隙間が形成されている。
【００１９】
面取り部１３ｂは、内周面１３の軸方向両端部の２箇所に形成されており、タペットローラ軸受１１の端部に向かって内径寸法が大きくなるように形成されている。具体的には、内径寸法が端部に向かって直線的に大きくなる円錐面である。
【００２０】
湾曲部１３ｃは、円筒部１３ａと２箇所の面取り部１３ｂとの間の２箇所に位置し、所定の曲率を持って湾曲している。支持軸６の回転軸線を含む断面で見ると、湾曲部１３ｃは、円筒部１３ａの端部を接点として接する仮想円の円周の一部を構成し、接点から仮想円の円周上を径方向外側に延びて面取り部１３ｂに連なる。これにより、円筒部１３ａと湾曲部１３ｃとの境界部分を滑らかに構成することができる。
【００２１】
図３を参照して、上記構成のタペットローラ軸受１１は、円筒部１３ａと湾曲部１３ｃとの間にエッジがなく両者の境界部分が滑らかに連続しているので、タペットローラ軸受１１にミスアライメントが生じて傾いた場合でも、支持軸６との当接部分の接触面圧が急激に上昇するのを防止することができる。これにより、耐摩耗性に優れたタペットローラ軸受１１を得ることができる。
【００２２】
次に、従来のタペットローラ軸受（従来品）とこの発明の一実施形態に係るタペットローラ軸受（発明品）とについて、ミスアライメント時の支持軸との間の接触面圧をヘルツの理論を用いて算出した。算出条件として、カムからの入力荷重を９８０Ｎ、支持軸の半径を５ｍｍ、発明品の湾曲部の曲率半径を１ｍｍ、従来品の支持軸との接触部分の曲率半径を０．１ｍｍとすると、発明品の接触面圧はＰ１＝１４４１６ＭＰａ、従来品の接触面圧はＰ２＝６３２１７ＭＰａであった。したがって、Ｐ１／Ｐ２≒１／４となり、この発明により、ミスアライメント時のタペットローラ軸受の内周面と支持軸との間の接触面圧の上昇を抑えることができることが確認された。
【００２３】
次に、図５および図６を参照して、この発明の一実施形態に係るタペットローラ軸受１１の製造方法を説明する。なお、図５はタペットローラ軸受１１の製造工程を示すフロー図、図６は湾曲部１３ｃを形成する様子を示す図である。
【００２４】
まず、図５を参照して、タペットローラ軸受１１の製造工程の第１工程は、タペットローラ軸受１１の外形形状を形成する（Ｓ１）。具体的には、出発材料としてのパイプ材を所定の長さに切断し、内周面１３の軸方向両端部に面取り部１３ｂを形成する。なお、後述する研磨工程によって外径寸法、内径寸法、および軸方向長さがそれぞれ変化するので、この工程においては取代を設けておく。
【００２５】
次に、第２の工程として、硬さ等の所定の機械的性質を得るために、タペットローラ軸受１１に熱処理を施す（Ｓ２）。具体的には、例えば、焼入れによって硬度の高い硬化層を形成した後、焼戻しによって強さや靭性を向上させたりする。
【００２６】
次に、第３の工程として、研削加工によってタペットローラ軸受１１の表面を研磨する（Ｓ３）。具体的には、外周面１２、内周面１３、および両端面を研削加工する。これにより、カム４や支持軸６との接触部分に生じるフリクションロスを低減することができる。
【００２７】
最後に、第４の工程として、超仕上げによって円筒部１３ａと面取り部１３ｂとの間に湾曲部１３ｃを形成する（Ｓ４）。具体的には、図６を参照して、円筒部１３ａと面取り部１３ｂとの境界部分に対面する部分を予め湾曲部１３ｃの曲率に設定した砥石１４を用い、この砥石１４をタペットローラ軸受１１の内周面１３に低い圧力で押し付けた状態で、砥石１４を軸方向に振動させながら研磨する。ここで、砥石１４にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やダイヤモンド等の高硬度の砥粒を用い、＃２８０〜＃１５００程度の範囲で少しずつ粒度を上げながら繰り返し加工を行う。
【００２８】
なお、上記の湾曲部形成工程では、超仕上げを採用した例を示したが、これに限ることなく、円筒部１３ａと湾曲部１３ｃとの境界部分のエッジを完全に除去可能な高精度の加工方法に置き換えることができる。例えば、研磨やバレル加工であってもよい。
【００２９】
次に、図７を参照して、この発明の他の実施形態に係るタペットローラ軸受２１を説明する。なお、基本構成は図１に示すタペットローラ軸受１１と同様であるので、共通部分の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００３０】
タペットローラ軸受２１は、支持軸２４に嵌合する内径側ローラ２２と、内径側ローラ２２に嵌合し、外周面がカム（図示省略）に当接する外径側ローラ２３とを備えるダブルローラタイプの軸受である。また、内径側ローラ２２および外径側ローラ２３が滑らかに回転できるように、内径側ローラ２２の内周面と支持軸２４の外周面との間、および内径側ローラ２２の外周面と外径側ローラ２３の内周面との間には、それぞれ所定のラジアル隙間が設けられている。
【００３１】
さらに、内径側ローラ２２の内周面および外径側ローラ２３の内周面には、それぞれ軸方向中央部に支持軸２４または内径側ローラ２２に嵌合する円筒部２２ａ，２３ａと、軸方向両端部に端部に向かって内径寸法が大きくなるように形成された面取り部２２ｂ，２３ｂと、円筒部２２ａ，２３ａの端部を接点として接する仮想円の円周の一部を構成し、接点から仮想円の円周上を径方向外側に延びて面取り部２２ｂ，２３ｂに連なる湾曲部２２ｃ，２３ｃとを備える。
【００３２】
図７に示した実施形態においては、内径側ローラ２２および外径側ローラ２３の内周面にのみ円筒部２２ａ，２３ａと滑らかに連続する湾曲部２２ｃ，２３ｃを形成した例を示したが、これに限ることなく、例えば、外径側ローラ２３の内周面に当接する内径側ローラ２２の外周面も同様の構成としてもよい。
【００３３】
また、上記の各実施形態における「面取り部」は、機械加工によって生じるかえり（バリ）等を除去するために内周面と端面との角部を斜めに削った部分を指し、従来技術に開示されている傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂとは異なるものである。
【００３４】
また、上記の各実施形態における「面取り部」は、内径寸法が端部方向に向かって直線的に大きくなるＣ面取りの例を示したが、これに限ることなく、他の形態であってもよい。例えば、内径寸法が端部方向に向かって所定の曲率で湾曲しながら大きくなるＲ面取りであってもよい。
【００３５】
また、上記の各実施形態における「円筒部」とは、その軸方向両端部に従来技術に開示されているような傾斜面部１０４ｂ，１０５ｂを含んでいてもよいものとする。この場合、湾曲部は傾斜面部と面取り部との間に形成される。
【００３６】
さらに、上記の各実施形態におけるタペットローラ軸受１１，２１においては、円筒部１３ａ，２２ａ，２３ａと湾曲部１３ｃ，２２ｃ，２３ｃとが滑らかに連続する例を示したが、面取り部１３ｂ，２２ｂ，２３ｂと湾曲部１３ｃ，２２ｃ，２３ｃとの境界部分についても同様の構成としてよい。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、内燃機関の可動弁機構等に採用されるタペットローラ軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態に係るタペットローラ軸受の断面図である。
【図２】図１のＰ部の部分拡大図である。
【図３】図１のタペットローラ軸受がミスアライメントによって傾いた状態を示す図である。
【図４】自動車用内燃機関の可動弁機構を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態に係るタペットローラ軸受の製造方法を示す図である。
【図６】図５の湾曲部形成工程の詳細図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係るタペットローラ軸受を示す図である。
【図８】従来のタペットローラ軸受を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  可動弁機構、２，１０２  ロッカーアーム、２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ  支持壁、３  弁、４  カム、４ａ  偏心部、５  軸、６，１０３  支持軸、１１，２１，１０１  タペットローラ軸受、１２  外周面、１３  内周面、１３ａ，２２ａ，２３ａ  円筒部、１３ｂ，２２ｂ，２３ｂ  面取り部、１３ｃ，２２ｃ，２３ｃ  湾曲部、１４  砥石、２２，１０４  内径側ローラ、２３，１０５  外径側ローラ。
【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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