(57)【要約】【課題】製造コストを抑えつつ、ころがスムーズに回転可能なころ軸受を採用することにより、信頼性の高いカムシャフト支持構造を提供する。【解決手段】カムシャフト支持構造は、カムシャフト１９と、カムシャフト１９を収容するハウジングとしてのシリンダヘッド１３およびベアリングキャップ１３ｃと、カムシャフト１９をハウジングに対して回転自在に支持するころ軸受としての針状ころ軸受２１とを備える。針状ころ軸受２１に注目すると、円弧形状の外輪部材２２と、複数のころとしての針状ころ２３とを備える。そして、複数の針状ころ２３の径方向外側に位置する軌道面は、ハウジングのカムシャフト１９を収容する領域に嵌まり込む外輪部材２２の内径面と、外輪部材２２の円周方向端部に連なる前記ハウジングの内周面とに形成されている。【選択図】図１
2008057505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトと、
前記カムシャフトを収容するハウジングと、
前記カムシャフトを前記ハウジングに対して回転自在に支持するころ軸受とを備えるカムシャフト支持構造であって、
前記ころ軸受は、円弧形状の外輪部材と、複数のころとを備え、
前記複数のころの径方向外側に位置する軌道面は、前記ハウジングの前記カムシャフトを収容する領域に嵌まり込む前記外輪部材の内径面と、前記外輪部材の円周方向端部に連なる前記ハウジングの内周面とに形成されている、カムシャフト支持構造。
【請求項２】
前記外輪部材は、前記カムシャフトの負荷領域を含む位置に配置される、請求項１に記載のカムシャフト支持構造。
【請求項３】
ハウジングと、
前記ハウジング内に設けられたシリンダと、
前記シリンダに連通する吸気路および排気路を開閉する弁と、
前記弁の開閉のタイミングを制御するカムシャフトと、
前記カムシャフトを回転自在に支持するころ軸受とを備える内燃機関であって、
前記ころ軸受は、円弧形状の外輪部材と、複数のころとを備え、
前記複数のころの径方向外側に位置する軌道面は、前記ハウジングの前記カムシャフトを収容する領域に嵌まり込む前記外輪部材の内径面と、前記外輪部材の円周方向端部に連なる前記ハウジングの内周面とに形成されている、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車および自動二輪車用の内燃機関、およびこれらの内燃機関に採用されるカムシャフト支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車および自動二輪車用内燃機関に採用されるカムシャフト支持構造が、例えば、特開２００５−９０６９６号公報（特許文献１）に記載されている。図１２を参照して、同公報に記載されているカムシャフト支持構造は、カムローブ１０１ａ、ころ軸受１０２により支持される円筒状のジャーナル部１０１ｂ、および端部大径部１０１ｃを有するカムシャフト１０１と、シリンダヘッド１０８およびキャップ１０９で構成されるハウジングと、複数のころ１０３、略半円筒状の保持体１０４，１０５、および略半円筒状のレース板１０６，１０７とを有し、カムシャフト１０１をハウジングに対して回転自在に支持するころ軸受１０２とを備える。
【０００３】
上記構成のレース板１０６，１０７は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）等の鋼板をプレス加工して製造されるのが一般的である。また、硬度等の所定の機械的性質を得るために熱処理が施されると共に、ころ１０３の軌道面となる内径面に研削加工を施してころ１０３がスムーズに回転できるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−９０６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成のカムシャフト支持構造において、カムシャフト１０１は、回転時に所定の方向に偏った荷重が作用するので、その円周方向において、相対的に大きな荷重が負荷される領域（以下、「負荷領域」という）と、相対的に小さな荷重しか負荷されない領域（以下、「非負荷領域」という）とに区分される。
【０００５】
したがって、負荷領域を含む位置に配置されるレース板には大きな荷重が負荷されるので、ころ１０３のスムーズな回転を維持するためには高い加工精度が要求される。一方、レース板の製造には上記の通り多くの工程が必要となるので、レース板の製造コストはころ軸受１０２全体の製造コストの中で大きなウェイトを占めている。この傾向は、高精度の加工が必要となる場合には特に顕著となる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、製造コストを抑えつつころがスムーズに回転可能なころ軸受を採用することにより、信頼性の高いカムシャフト支持構造、およびこのようなカムシャフト支持構造を備えた内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るカムシャフト支持構造は、カムシャフトと、カムシャフトを収容するハウジングと、カムシャフトをハウジングに対して回転自在に支持するころ軸受とを備える。ころ軸受に注目すると、円弧形状の外輪部材と、複数のころとを備え、複数のころの径方向外側に位置する軌道面は、ハウジングのカムシャフトを収容する領域に嵌まり込む外輪部材の内径面と、外輪部材の円周方向端部に連なるハウジングの内周面とに形成されている。
【０００８】
上記構成のように、ころの軌道面の一部をハウジングの内周面とすることにより、ころ軸受の部品点数が削減できるので、全体としての製造コストを抑えることが可能となる。その結果、低コストで信頼性の高いカムシャフト支持構造を得ることができる。
【０００９】
好ましくは、外輪部材はカムシャフトの負荷領域を含む位置に配置される。特に、外輪部材をカムシャフトの負荷領域を含む位置に配置することによって、ころのスムーズな回転を維持することができる。
【００１０】
この発明に係る内燃機関は、ハウジングと、ハウジング内に設けられたシリンダと、シリンダに連通する吸気路および排気路を開閉する弁と、弁の開閉のタイミングを制御するカムシャフトと、カムシャフトを回転自在に支持するころ軸受とを備える。ころ軸受に注目すると、円弧形状の外輪部材と、複数のころとを備え、複数のころの径方向外側に位置する軌道面は、ハウジングのカムシャフトを収容する領域に嵌まり込む外輪部材の内径面と、外輪部材の円周方向端部に連なるハウジングの内周面とに形成されている。
【００１１】
上記構成のカムシャフト支持構造を採用することにより、信頼性の高い内燃機関を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ころの軌道面のうち高い精度が必要な部分（負荷領域）にのみ外輪部材を配置し、その他の部分をハウジングの内周面で構成することにより、製造コストを抑えつつ、ころのスムーズな回転を維持することできる。その結果、低コストで信頼性の高いカムシャフト支持構造および内燃機関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９〜図１１を参照して、この発明の一実施形態に係る内燃機関１１を説明する。なお、図９はこの発明の一実施形態に係る内燃機関１１のシリンダの１つを示す断面図、図１０は内燃機関１１に使用されるクランクシャフト１５を示す図、図１１は内燃機関１１に使用されるカムシャフト１９を示す図である。
【００１４】
まず、図９を参照して、内燃機関１１は、ハウジングとしてのシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３と、往復運動を回転運動に変換する運動変換機構と、混合気の吸気および燃焼ガスの排気を行う給排気機構と、点火装置としてのスパークプラグ２０とを備えるレシプロエンジンである。
【００１５】
運動変換機構は、シリンダブロック１２に収容され、シリンダブロック１２内に設けられたシリンダ１２ａの内部を往復運動するピストン１４と、フライホイール（図示省略）やクラッチ（図示省略）を介してトランスミッション（図示省略）に接続されるクランクシャフト１５と、一端がピストン１４に接続され他端がクランクシャフト１５に接続されて、ピストン１４の往復運動をクランクシャフト１５の回転運動に変換するコンロッド１６とを備える。
【００１６】
給排気機構は、シリンダヘッド１３に形成され、シリンダ１２ａに連通する吸気路１３ａおよび排気路１３ｂと、シリンダ１２ａおよび吸気路１３ａの間に配置される弁としての吸気バルブ１７と、シリンダ１２ａおよび排気路１３ｂの間に配置される弁としての排気バルブ１８と、吸気バルブ１７および排気バルブ１８の開閉のタイミングを制御するカムシャフト１９とを備える。
【００１７】
吸気バルブ１７は、バルブステム１７ａと、バルブステム１７ａの一方側端部に設けられたバルブヘッド１７ｂと、吸気バルブ１７を吸気路１３ａを閉鎖する方向に付勢するバルブスプリング１７ｃとを含み、バルブステム１７ａの他方側端部には、カムシャフト１９が接続される。なお、排気バルブ１８は、吸気バルブ１７と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００１８】
図１０を参照して、内燃機関１１に使用されるクランクシャフト１５は、軸部１５ａと、クランクアーム１５ｂと、隣接するクランクアーム１５ｂの間にコンロッド１６を配置するためのクランクピン１５ｃとを有する。このクランクシャフト１５は、軸部１５ａが後述するこの発明の一実施形態に係る針状ころ軸受２１によって回転自在に支持されている。また、クランクピン１５ｃは内燃機関１１のシリンダ数と同数設けられている。
【００１９】
図１１を参照して、内燃機関１１に使用されるカムシャフト１９は、軸部１９ａと、複数のカム１９ｂとを含む。軸部１９ａは、後述するこの発明の一実施形態に係る針状ころ軸受２１によって回転自在に支持される。このカムシャフト１９は、クランクシャフト１５とタイミングベルト（図示省略）によって連結されて、クランクシャフト１５の回転に伴って回転する。
【００２０】
カム１９ｂは、吸気バルブ１７または排気バルブ１８それぞれと接続されているので、バルブ１７，１８と同数設けられる。また、カム１９ｂは、図９に示すように、相対的に径の大きい長径部１９ｃと相対的に径の小さい短径部１９ｄとを含み、複数のカム１９ｂは、図１１に示すように、長径部１９ｃの位置を円周方向にずらして配置される。これにより、複数のカム１９ｂそれぞれに接続されるバルブ１７，１８をタイミングをずらして開閉することが可能となる。
【００２１】
なお、内燃機関１１は、カムシャフト１９が、シリンダヘッド１３の上側に配置され、かつ、吸気バルブ１７側と排気バルブ１８側とにそれぞれ設けられるＤＯＨＣ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｃａｍｓｈａｆｔ）方式のエンジンである。
【００２２】
次に、この内燃機関の作動原理を説明する。
【００２３】
まず、この内燃機関１１は、ピストン１４がシリンダ１２ａ内で最も上昇した位置（上死点）と最も降下した位置（下死点）との間を移動する工程を１工程とすると、吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、および排気工程の４工程からなる４サイクルエンジンである。
【００２４】
吸気工程では、吸気バルブ１７が開いた状態、かつ、排気バルブ１８が閉じた状態で、ピストン１４が上死点から下死点まで移動する。これにより、シリンダ１２ａ内部（ピストン１４の上側の空間を指す、以下同じ）の容積が増加して内部の圧力が低下するので、混合気が吸気路１３ａからシリンダ１２ａ内部に流入する。なお、混合気とは、空気（酸素）と霧状にしたガソリンの混合物を指す。
【００２５】
圧縮工程では、吸気バルブ１７および排気バルブ１８が閉じた状態で、ピストン１４が下死点から上死点まで移動する。これにより、シリンダ１２ａ内部の容積が減少して内部の圧力が上昇する。
【００２６】
燃焼工程では、吸気バルブ１７および排気バルブ１８が閉じた状態で、スパークプラグ２０を点火する。これにより、圧縮状態の混合気が燃焼することによって急激に膨張してピストン１４を上死点から下死点まで押し下げる。この力をコンロッド１６を介してクランクシャフト１５に回転運動として伝達することによって、駆動力が発生する。
【００２７】
排気工程では、吸気バルブ１７が閉じた状態、かつ、排気バルブ１８が開いた状態で、ピストン１４が下死点から上死点まで移動する。これにより、シリンダ１２ａ内部の容積が減少して、燃焼ガスが排気路１３ｂに流出する。なお、この工程でピストン１４が上死点に達した後は、吸気工程に戻る。
【００２８】
なお、上記の各工程において、「吸気バルブ１７が開いた状態」とは、カム１９ｂの長径部１９ｃが吸気バルブ１７に当接して、吸気バルブ１７をバルブスプリング１７ｃに逆らって下方に押し下げられた状態を指し、「吸気バルブ１７が閉じた状態」とは、カム１９ｂの短径部１９ｄが吸気バルブ１７に当接して、吸気バルブ１７がバルブスプリング１７ｃの復元力によって上方に押し上げられた状態を指す。また、排気バルブ１８についても同様であるので、説明は省略する。
【００２９】
上記の各工程において、駆動力が発生するのは燃焼工程のみであり、その他の工程では、他のシリンダで発生した駆動力によってピストン１４が往復運動する。そのため、クランクシャフト１５の円滑な回転を維持する観点からは、複数のシリンダで燃焼行程のタイミングをずらすことが望ましい。
【００３０】
図１〜図６を参照して、この発明の一実施形態に係るころ軸受としての針状ころ軸受２１と、この針状ころ軸受２１を使用したカムシャフト支持構造を説明する。なお、図１、図５、および図６はこの発明の一実施形態に係るカムシャフト支持構造の組込み前後の状態を示す図、図２〜図４はこの発明の一実施形態に係る針状ころ軸受２１の各構成要素を示す図である。
【００３１】
まず、図１を参照して、この発明の一実施形態に係るカムシャフト支持構造は、カムシャフト１９と、カムシャフト１９を収容するハウジングとしてのシリンダヘッド１３およびベアリングキャップ１３ｃと、カムシャフト１９をハウジングに対して回転自在に支持する針状ころ軸受２１とを備える。
【００３２】
針状ころ軸受２１は、円弧形状の外輪部材２２と、ころとしての針状ころ２３と、円周上の一箇所に軸受の軸線方向に延びる分割線を有し、複数の針状ころ２３の間隔を保持する保持器２４とを備える。
【００３３】
なお、カムシャフト１９を支持する軸受としては、針状ころ軸受２１が採用されるのが一般的である。針状ころ軸受２１は、針状ころ２３と軌道面とが線接触するので、軸受投影面積が小さい割に高負荷容量と高剛性が得られる利点を有している。したがって、負荷容量を維持しつつ、支持部分の径方向の厚み寸法を削減することができる点で好適である。
【００３４】
図２は外輪部材２２の側面図である。図２を参照して、外輪部材２２は、中心角１８０°の半円形状であって、軸方向の両端部から径方向内側に突出して保持器２４の軸方向への移動を規制する鍔部２２ａと、外径面から内径面に貫通する油穴２２ｂとを有する。また、外輪部材２２の内径面の軸方向中央部は、針状ころ２３の軌道面として機能する。なお、油孔２２ｂは、ハウジングに設けられた油路（図示省略）に対面する位置に設けられて、潤滑油を針状ころ軸受２１内部に供給する。また、油穴２２ｂの大きさ、位置、個数は、ハウジングに設けられた油路の大きさ、位置、個数に依存する。
【００３５】
次に、図３および図４を参照して、保持器２４を説明する。なお、図３は保持器２４の側面図、図４は保持器２４の分割部分を含む部分断面図である。保持器２４は、円周上の一箇所に軸受の軸線方向に延びる分割線を有する略Ｃ型形状であって、針状ころ２３を収容するポケット２４ｃが円周方向の等間隔に設けられている。また、この保持器２４は、樹脂材料を射出成型して形成される。
【００３６】
また、分割部分の円周方向一方側の切断端面２４ａには凹部２４ｄが、他方側の切断端面２４ｂには凹部２４ｄに対応する凸部２４ｅが設けられており、凹部２４ｄおよび凸部２４ｅが係合することにより、円環形状の保持器２４を得ることができる。なお、この実施形態においては、凸部２４ｅの先端部分の幅が根元部分より大きく、凹部２４ｄは開口部分の幅が最奥部より小さく設定されている。これにより、凹部２４ｄと凸部２４ｅの係合を確実なものとしている。
【００３７】
次に、図１、図５、および図６を参照して、針状ころ軸受２１をカムシャフト１９に組み込む手順を説明する。
【００３８】
まず、保持器２４のポケット２４ｃそれぞれに針状ころ２３を組み込む。次に、保持器２４の弾性を利用して分割部分を広げ、カムシャフト１９に組み込む。さらに、凹部２４ｄと凸部２４ｅとを係合させて、保持器２４が外れないようにする。
【００３９】
次に、シリンダヘッド１３の上に、保持器２４を巻きつけて固定したカムシャフト１９、外輪部材２２、およびベアリングキャップ１３ｃの順に組込み、シリンダヘッド１３とベアリングキャップ１３ｃとをボルト等で固定する。
【００４０】
上記の組み込み手順とすることにより、カムシャフト１９と、外輪部材２２と、保持器２４と、ハウジングとが同心円状に配置され、針状ころ２３が安定して回転可能な針状ころ軸受２１を得ることができる。
【００４１】
なお、針状ころ２３の径方向外側に位置する軌道面は、外輪部材２２の内径面と、ハウジングとしてのシリンダヘッド１３の内周面とで構成されている。そこで、外輪部材２２とシリンダヘッド１３の内径面との接続部分が平滑となるように、シリンダヘッド１３の内径寸法は、ベアリングキャップ１３ｃの内径寸法より外輪部材２２の板厚分だけ小さく設定されている。また、熱膨張や製造誤差を考慮して、外輪部材２２とシリンダヘッド１３との間には僅かな隙間が設けられている。
【００４２】
このように、針状ころ２３の軌道面を外輪部材２２の内径面と、外輪部材２２の円周方向端部に連なるシリンダヘッド１３の内周面とで構成することにより、針状ころ軸受２１の製造コストを抑えることができる。なお、外輪部材２２は、カムシャフト１９を円周方向に負荷領域と非負荷領域に区分した場合に、負荷領域を含む位置に配置するのが望ましい。外輪部材２２は、針状ころ２３の軌道面に必要とされる機械的性質や表面粗さ等を得るために、後述するように多くの加工工程を経て製造されている。そのため、大きな荷重が負荷される負荷領域を含む位置に配置した場合でも、針状ころ２３のスムーズな回転を維持することが可能となる。
【００４３】
なお、「負荷領域」とは、カムシャフト１９から針状ころ軸受２１に負荷される最大荷重の方向（図５中の仮想線ｌ１で示す方向）を中心として左右９０°の領域（図５中の円弧αで示す１８０°の領域）を指す。一方、「非負荷領域」とは、最大荷重の方向と反対側の１８０°の領域（図５中の円弧βで示す領域）であって、負荷領域と比較して相対的に小さな荷重しか作用しない領域である（荷重が０の場合を含む）。
【００４４】
また、図９に示す内燃機関１１において、カムシャフト１９から針状ころ軸受２１に負荷される最大荷重は、バルブ１７，１８をバルブスプリング１７ｃ，１８ｃに逆らって下方に押し下げる力の反作用であり、その方向は、カムシャフト１９がバルブ１７，１８を押す方向と反対の方向（図９中の矢印の方向）である。
【００４５】
さらに、シリンダヘッド１３およびベアリングキャップ１３ｃとで構成されるハウジングの油路（図示省略）と、外輪部材２２に設けられた油孔２２ｂとが一致するように組み込む。これにより、軸受内部に供給される潤滑油量が増加し、針状ころ軸受２１の潤滑性が向上する。
【００４６】
上記の実施形態におけるカムシャフト支持構造は、針状ころ２３の軌道面の一部をシリンダヘッド１３の内周面で構成した例を示したが、シリンダヘッド１３の内周面に他の部材を嵌め込んで軌道面を構成してもよい。例えば図７に示すように、円弧形状のリング部材２５を外輪部材２２の円周方向端部に連ねて配置してもよい。このリング部材は非負荷領域に配置されるので、金属を所定の曲率にプレス加工しただけのものであってもよいし、樹脂材料を射出成型して形成してもよい。なお、この実施形態において、リング部材２５はハウジングを構成する要素として捉えるべきである。
【００４７】
また、  上記の実施形態においては、カムシャフト１９を支持する軸受として針状ころ軸受２１を採用した例を示したが、この発明は、他のころ軸受、例えば、円筒ころ軸受や棒状ころ軸受にも適用することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態における外輪部材２２は、中心角を１８０°とする半円形状とした例を示したが、これに限ることなく、負荷領域全域を含むことができる大きさであれば任意の中心角の外輪部材２２を採用することができる。例えば、負荷領域が小さい環境で使用する場合には中心角の小さい外輪部材を使用し、負荷領域が大きい環境で使用する場合には中心角の大きい外輪部材を使用する等するとよい。同様に、保持器２４についても任意の形態のものを採用することができる。
【００４９】
また、上記の実施形態における保持器２４は、生産効率が高く、かつ、弾性変形能の高い樹脂製保持器の例を示したが、これに限ることなく、切削加工による削り出し保持器でもよく、または、鋼板をプレス加工したプレス保持器であってもよい。
【００５０】
また、上記の実施形態における針状ころ軸受２１は、カムシャフト１９を支持する軸受としてだけではなく、図１０に示したようなクランクシャフト１５の軸部１５ａやロッカーシャフト等を支持する軸受としても広く使用することが可能である。
【００５１】
また、この発明は、単気筒の内燃機関にも適用可能であるが、図１０に示すような多気筒エンジンに採用されるクランクシャフト１５の軸部１５ａや、図１１に示すようなカムシャフト１９の軸部１９ｂのように、軸方向から針状ころ軸受２１を挿入できない箇所を支持する軸受として好適である。
【００５２】
さらに図８を参照して、この発明の他の実施形態に係るカムシャフト支持構造を説明する。なお、このカムシャフト支持構造の基本構成は図５に示すカムシャフト支持構造と共通するので、共通点の説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００５３】
図８を参照して、この発明の他の実施形態に係るカムシャフト支持構造は、ハウジング１３，１３ｃと、カムシャフト１９と、カムシャフト１９をハウジング１３，１３ｃに対して回転自在に支持する針状ころ軸受３１とを備える。また、針状ころ軸受３１に採用される外輪部材３２は、中心角１８０°の半円形状であって、軸方向の両端部から径方向内側に突出して保持器３４の軸方向への移動を規制する鍔部３２ａを有する。この鍔部３２ａは、外輪部材３２の円周方向両端部から円周方向に突出する突出部３２ｃをさらに有する。
【００５４】
上記構成とすることにより、保持器３４の軸方向の位置決めをさらに確実に行うことができる。特に、複数のセグメントを円周方向に連ねて構成するセグメント保持器を採用した場合に効果が大きい。なお、この突出部３２ｃは、後述するプレス加工工程において一体形成してもよいし、外輪部材３２を形成した後で溶接等により後付けしてもよい。
【００５５】
次に、この発明の一実施形態に係る外輪部材２２の製造方法を説明する。まず、出発材料としては、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の炭素鋼を使用する。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下のＳＣＭ４１５やＳ５０Ｃ等、または、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下のＳＡＥ１０７０やＳＫ５等が考えられる。
【００５６】
なお、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼は、焼入処理によって浸炭硬化層が形成されにくく、外輪部材２２に必要な硬度を得るためには、浸炭窒化処理を行う必要がある。浸炭窒化処理は、後述する各焼入処理と比較して設備費用が高額になるので、結果として、針状ころ軸受２１の製造コストが上昇する。また、炭素含有量が０．１５ｗｔ％未満の炭素鋼では浸炭窒化処理によっても十分な浸炭硬化層が得られない場合があり、軌道面に表面起点型の剥離が早期に発生する恐れがある。一方、炭素含有量が１．１ｗｔ％を超える炭素鋼はで加工性が著しく低下するので、加工精度が低下したり、加工工数の増加による製造コストの上昇が問題となる。
【００５７】
外輪部材２２の具体的な製造工程としては、まず、鋼板を打ち抜き加工して外輪部材２２の外形を形成する。なお、順送プレスを用いる場合には、各加工工程の加工位置を決めるためのパイロット穴を形成すると共に、隣接する外輪部材との間に連結部を設けるとよい。
【００５８】
次に、曲げ加工により平板状の外輪部材２２が所定の曲率となるように折り曲げると共に、軸方向の両端部を径方向内側に折り曲げて鍔部２２ａを形成する。この工程では、材料の破損等を防止するために、複数回に分けて曲げ加工を行う。
【００５９】
上記のプレス加工工程終了後、外輪部材２２に必要とされる硬度等の所定の機械的性質を得るために、熱処理を行う。なお、軌道輪として機能する外輪部材２２の内径面の表面硬さＨｖは、６３５以上が必要となる。
【００６０】
外輪部材２２が十分な深さの硬化層を得るためには、出発材料の炭素含有量によって適切な熱処理方法を選択する必要がある。具体的には、炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下の材料の場合には浸炭焼入処理を、炭素含有量が０．５ｗｔ％以上、１．１ｗｔ％以下の材料の場合には光輝焼入処理または高周波焼入処理を施す。
【００６１】
浸炭焼入処理は、高温の鋼に炭素が固溶する現象を利用した熱処理方法であって、鋼内部は炭素量が低いまま、炭素量の多い表面層（浸炭硬化層）を得ることができる。これにより、表面は硬く、内部は軟らかく靭性の高い性質が得られる。また、浸炭窒化処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６２】
光輝焼入処理は、保護雰囲気や真空中で加熱することによって、鋼表面の酸化を防止しながら行う焼入処理を指す。また、浸炭窒化処理設備や浸炭焼入処理設備と比較して設備費用が安価である。
【００６３】
高周波焼入処理は、誘導加熱の原理を利用して、鋼表面を急速に加熱、急冷して焼入硬化層を作る方法である。他の焼入処理設備と比較して設備費用が大幅に安価であると共に、熱処理工程でガスを使用しないので環境に優しいというメリットがある。また、部分的な焼入処理が可能となる点でも有利である。
【００６４】
さらに、焼入によって生じた残留応力や内部ひずみを低減し、靭性の向上や寸法を安定化させるために、上記の焼入処理の後に焼戻を行うのが望ましい。
【００６５】
最後に、針状ころ２３の軌道面となる内径面を平滑な面にするために、研削加工が施される。研削方法としては、バレル研磨等が採用される。
【００６６】
なお、上記の加工工程は、この発明に係る外輪部材の製造方法の一例であって、各工程をさらに細分化してもよいし、必要な工程をさらに追加することもできる。また、加工工程の順番も任意に入れ替えることができるものとする。
【００６７】
さらに、上記の各工程は、それぞれ別々の工程として単能プレスで行ってもよいが、順送プレス、または、トランスファプレスによって行うこととしてもよい。これにより、各工程を連続的に行うことができる。また、上記の各工程の全部または一部に相当する加工部を有する外輪部材２２の製造装置を使用することにより、生産性を高めることができ、結果として針状ころ軸受２１の製品価格を抑えることができる。
【００６８】
なお、本明細書中で「順送プレス」とは、プレス内に複数の加工工程を持ち、材料をプレス入口のフィーダにより各工程を移動させることによって、材料を連続的に加工する方法を指すものとする。また、本明細書中で「トランスファプレス」とは、複数の加工工程を必要とする場合に、各工程を行うステージを必要数分設け、搬送装置によって工程品を移動させながら、各ステージで加工を行う方法を指すものとする。
【００６９】
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】
【００７０】
この発明は、自動車用エンジンのカムシャフトを支持するカムシャフト支持構造および内燃機関に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の一実施形態に係るカムシャフト支持構造の組込み前の状態を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るころ軸受の外輪部材を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るころ軸受の保持器の側面図を示す図である。
【図４】図３の保持器の分割部分を含む部分断面図である。
【図５】図１のカムシャフト支持構造の組込み後の状態を軸方向から見た断面図である。
【図６】図１のカムシャフト支持構造の組込み後の状態を径方向から見た断面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係るカムシャフト支持構造を示す図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係るカムシャフト支持構造を示す図である。
【図９】この発明の一実施形態に係る内燃機関のシリンダ１つを示す断面図である。
【図１０】図９の内燃機関に採用されるクランクシャフトを示す図である。
【図１１】図９の内燃機関に採用されるカムシャフトを示す図である。
【図１２】従来のカムシャフト支持構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１  内燃機関、１２  シリンダブロック、１２ａ  シリンダ、１３，１０８  シリンダヘッド、１３ａ  吸気路、１３ｂ  排気路、１３ｃ  ベアリングキャップ、１３ｄ  係合溝、１４  ピストン、１５  クランクシャフト、１５ａ  軸部、１５ｂ  クランクアーム、１５ｃ  クランクピン、１６  コンロッド、１７，１８  バルブ、１７ａ，１８ａ  バルブステム、１７ｂ，１８ｂ  バルブヘッド、１７ｃ，１８ｃ  バルブスプリング、１９，１０１  カムシャフト、１９ａ  軸部、１９ｂ  カム、１９ｃ  長径部、１９ｄ  短径部、１０１ａ  カムローブ、１０１ｂ  ジャーナル部、１０１ｃ  端部大径部、２０  スパークプラグ、２１，３１  針状ころ軸受、２２，３２  外輪部材、２２ａ，３２ｂ  鍔部、２２ｂ  油穴、３２ｃ  突出部、２３  針状ころ、２４  保持器、２４ａ，２４ｂ  切断端面、２４ｃ  ポケット、２５  リング部材、１０２  ころ軸受、１０３  ころ、１０４，１０５  保持体、１０６，１０７  レース板、１０９  キャップ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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