(57)【要約】【課題】  カムシャフト等の軸体を回転可能に支持させる場合のころ軸受等の取り付け作業を簡単、容易に行えるようにする。【解決手段】  本発明の分割型ころ軸受装置２は、少なくとも外輪が複数の分割体８Ａ、８Ｂに分割されているころ軸受３と、該ころ軸受３の外輪をハウジング４との間で固定するキャップ部材５とを備えており、外輪の分割体の一つ８Ａが、キャップ部材５の円弧凹部内に固定して設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外輪が複数の分割体に分割されているころ軸受と、該ころ軸受の外輪の外周の半部を覆い該外輪をハウジングとの間で固定するキャップ部材とを備えた分割型ころ軸受装置において、
上記外輪の分割体の一つが、上記キャップ部材の円弧凹部内に固定して設けられている、ことを特徴とする分割型ころ軸受装置。
【請求項２】
外輪分割体の周方向端部をキャップ部材の一部で受け止め係止することで、外輪分割体がキャップ部材に固定されている、請求項１に記載の分割型ころ軸受装置。
【請求項３】
キャップ部材が樹脂製で、このキャップ部材との一体成形により外輪分割体がキャップ部材に固定されている、請求項１に記載の分割型ころ軸受装置。
【請求項４】
保持器付きころを備え、上記保持器は、周方向の一個所にのみ割れ目を有する形状である、請求項１ないし３のいずれかに記載の分割型ころ軸受装置。
【請求項５】
外輪分割体は鋼板製で、この鋼板製の外輪分割体は、負荷圏であるキャップ部材の側に少なくとも９０度の範囲にわたって設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の分割型ころ軸受装置。
【請求項６】
キャップ部材側の外輪分割体に円環状に連設される他方の外輪分割体を備え、キャップ部材側および他方の両外輪分割体の連設端部の内周面は、両外輪分割体の他の部分の軌道面より外径側に後退した逃げ面となっている、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の分割型ころ軸受装置。
【請求項７】
ころ軸受の軸方向両側に、キャップ部材もしくはこれに固定された外輪分割体と軸体との間にラビリンスが形成され、これらラビリンスの内側には潤滑剤が封入されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の分割型ころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンにおいて、カムシャフトやクランクシャフト等の軸支持部に使用される分割型ころ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンについては、近年、一層の低燃費化が要求されている。その低燃費化のためには、エンジン内部の機械的部分のエネルギーロスを低減する必要がある。
【０００３】
従来、自動車のエンジンでは、多くの場合、カムシャフトはすべり軸受により支持されている（例えば、特許文献１参照）ので、この軸支持部に、すべり軸受に替えて転がり軸受を適用すると、上記エネルギーロスの低減に効果がある。試算によれば、すべり軸受を適用したものと、転がり軸受を適用したものとを一定の条件（油温４０℃、回転数３０００ｒｐｍ）で使用したとすると、転がり軸受を適用したものでは、すべり軸受を適用したものよりトルクが１８％低減する。
【０００４】
ところで、カムシャフトには、軸体に別に製作したカムを組み付ける組立式のものと、軸体とカムとが一体に造られる一体式のものとがある。
【０００５】
組立式のカムシャフトでは、軸体にカムを組み付ける際に、軸体に転がり軸受を圧入すればよいが、一体式のカムシャフトでは、軸体の軸方向各所にカムが既に存在するので、軌道輪や、転動体の保持器等が二つ割り構造であるころ軸受等の分割型転がり軸受が使用される。
【特許文献１】特開平１１−１４８４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一体式のカムシャフトに分割型ころ軸受を取り付けて、該カムシャフトを回転可能に支持する場合、カムシャフトの軸体の所要部の外周で、ころ軸受の二つ割りの保持器や二つ割りの外輪をそれぞれ環状に結合するとともに、このころ軸受の外輪を、ハウジングとカムキャップとの間に固定する必要があり、取り付けに多くの工数がかかり、作業が面倒である。
【０００７】
本発明は、カムシャフトに分割型ころ軸受を取り付けて、該カムシャフトを回転可能に支持するような場合、ころ軸受等の取り付け作業を簡単、容易に行える分割型ころ軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による分割型ころ軸受装置は、少なくとも外輪が複数の分割体に分割されているころ軸受と、該ころ軸受の外輪の外周の半部を覆い該外輪をハウジングとの間で固定するキャップ部材とを備えた分割型ころ軸受装置において、上記外輪の分割体の一つが、上記キャップ部材の円弧凹部内に固定して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
従来、カムシャフト等の軸体に分割型のころ軸受を取り付けて軸体を回転可能に支持する場合、外輪分割体とキャップ部材とを別個に組み付ける必要があったが、上記本発明の分割型ころ軸受装置では、外輪分割体とキャップ部材とを一つの部材として扱うことができ、両者の組み付けが単一の工程で済み、取り付けが簡単、容易に行える。
【００１０】
なお、キャップ部材に外輪分割体を固定して設けるには種々の手段が採用可能であり、例えば、外輪分割体の周方向端部をキャップ部材の一部で受け止め係止することで、外輪分割体をキャップ部材に固定するようにしてもよい。この固定構造では、キャップ部材の円弧凹部内に、外輪分割体を押し込むだけで、外輪分割体の周方向端部がキャップ部材の一部に係止されることになり、キャップ部材に外輪分割体を固定するための作業が容易である。
【００１１】
また、キャップ部材が樹脂製である場合、このキャップ部材との一体成形により外輪分割体をキャップ部材に固定してもよい。この固定構造では、樹脂製のキャップ部材を使用することで、軽量化と低コスト化とが図れる。
【００１２】
上記構成の分割型ころ軸受装置において、ころ用の保持器は、二つ割り構造でもよいが、好ましい実施形態として、上記保持器は、周方向の一個所にのみ割れ目を有する形状であることが望ましい。上記構造の保持器では、その割れ目を広げて軸体の外周に装着すればよく、二つ割り構造である保持器の二つの分割体を周方向２個所で結合して装着するよりも、装着が容易であり、キャップ部材と外輪分割体とが一体に扱えることと相俟って、一層組み付けに手数がかからなくなる。
【００１３】
また、上記構成の分割型ころ軸受装置において、外輪分割体は鋼板製であることが望ましい。外輪分割体が鋼板製であると、キャップ部材等、外輪分割体の外周に設ける部材を、鋼板より硬度が低く軽量で、安価な材料により造ることができる。
【００１４】
ところで、カムシャフトでは、そのカムがカムフォロアを下方に押し下げるようになっているのが普通で、カムシャフトに設けられた分割型ころ軸受装置では、負荷は下方からキャップ部材の側に作用し、キャップ部材の円弧凹部が負荷圏に含まれるようになっている。このような分割型ころ軸受装置では、鋼板製の外輪分割体は、負荷圏であるキャップ部材の側に少なくとも９０度の範囲にわたって設けられていればよい。その場合、外輪の他の配置個所には、特に鋼板製の外輪分割体を設ける必要はなく、外輪の他の部分を、キャップ部材やハウジングの円弧凹部の内周部分で構成するようにしてもよい。
【００１５】
負荷がカムシャフトから下方に作用する場合、鋼板製の外輪分割体は、下側に配置したキャップ部材の側に設けるか、あるいは、下側にハウジングが位置していれば、そのハウジングの側に設けるか、すればよい。
【００１６】
上記のように、負荷圏がほぼ一定である場合、この負荷圏に応じて、鋼板製の外輪分割体は、キャップ部材の側か、このキャップ部材に対応する他方の部材（例えばハウジング）の側に設けられていればよい。
【００１７】
さらに、上記構成の分割型ころ軸受装置において、キャップ部材側の外輪分割体のほかに、ハウジング側にも外輪分割体がある場合、キャップ部材側の外輪分割体とハウジング側の外輪分割体とは、円環状に連設されることになるが、その連設部分をころが転動通過する際に、ころの乗り上げにより騒音が発生する、という問題がある。
【００１８】
上記の場合、すなわち、キャップ部材側の外輪分割体に円環状に連設される他方の外輪分割体を備えている場合、キャップ部材側および他方の両外輪分割体の連設端部の内周面は、両外輪分割体の他の部分の軌道面より外径側に後退した逃げ面となっていることが望ましい。
【００１９】
上記のように、各外輪分割体の連設端部の内周面が逃げ面となっていると、ころの転動通過時、ころは外輪分割体の連設端部に接触しないか、あるいは軽く接触する程度であるから、ころの乗り上げによる騒音の発生は大幅に抑制される。
【００２０】
さらにまた、上記構成の分割型ころ軸受装置においては、ころ軸受を用いていることで、すべり軸受を用いているものより、回転接触部分の面圧が高く、ここに、カーボンスーツ（煤）や金属摩耗粉、スラッジ等を含むエンジンオイルが流入すると、早期に摩耗が発生するおそれがある。
【００２１】
これに対しては、ころ軸受の軸方向両側に、キャップ部材もしくはこれに固定された外輪分割体と軸体との間にラビリンスが形成され、これらラビリンスの内側には潤滑剤が封入されていることが望ましい。この構成では、封入した潤滑剤により、ころ軸受の内部にエンジンオイルが流入することが防止され、回転接触部分の摩耗が極めて少なくなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、軸体に分割型のころ軸受を取り付けて軸体を回転可能に支持する場合の作業を、簡単かつ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の最良の実施の形態である第１実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。第１実施形態は、本発明をカムシャフトの軸支持部に適用したもので、図１は、第１実施形態に係る分割型ころ軸受装置の縦断側面図、図２は、図１の（ii）−（ii）線に沿って断面するとともに、各部を分解して示した分解断面図、図３は、保持器付きころの斜視図である。
【００２４】
図１ないし図３において、符号１はカムシャフト、２は分割型ころ軸受装置の全体をそれぞれ示している。カムシャフト１は、軸体１１にカム１２を一体に形成したもので、回転に応じて各カム１２が、その下方に配置されたカムフォロア（図示省略）を下方に押し下げるようになっている。軸体１１の支持個所には、２段にわたって大径部（第１段大径部１１ａと、第２段大径部１１ｂ）が形成されている。
【００２５】
分割型ころ軸受装置２は、カムシャフト１の軸体１１の支持個所の外周に設けられており、ころ軸受３と、このころ軸受３をハウジング４との間で固定するカムキャップ５（特許請求の範囲でのキャップ部材）とからなる。
【００２６】
ころ軸受３は、複数のころ６と、これらのころ６を周方向等間隔に保持する保持器７と、２つの半円弧状の外輪分割体８Ａ，８Ｂからなる外輪とを含むものである。ころ６は、軸体１１の第２段大径部１１ｂの外周に接して配置されており、したがって、第２段大径部１１ｂの外周部が、ころ軸受３の内輪となっている。
【００２７】
各外輪分割体８Ａ，８Ｂは、硬度５５ＨＲＣ以上の鋼板をプレス加工により半円弧状に成形したものである。
【００２８】
カムキャップ５は、ハウジング４と同様に、軽量な金属材料、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金で造られており、図２により分かるように、円弧部５ａと、この円弧部５ａの周方向両端からそれぞれ外径側に突出した取付け部５ｂ，５ｂとを有し、円弧部５ａの軸方向両側には、径方向内側に突出する内鍔部５ｃ，５ｃが形成されている。
【００２９】
カムキャップ５の内鍔部５ｃは、同カムキャップ５の円弧部５ａの内周に配置されるころ軸受３の保持器７の軸方向両側を覆うように内径側に突出して、カムシャフト１の第１段大径部１１ａに近接しており、第１段大径部１１ａの角部との間にラビリンス９を形成している。そして、このラビリンス９の内側にはグリース等の潤滑剤（図示省略）が封入される。
【００３０】
カムキャップ５の円弧部５ａの内周には、両外輪分割体８Ａ，８Ｂのうちの一つ８Ａが固定されている。この実施形態では、図２に明示するように、カムキャップ５の円弧部５ａの周方向両端部の内周に係止部５ｄが突設され、この係止部５ｄにより、外輪分割体８Ａの周方向両端を受け止め係止することで、外輪分割体８Ａがカムキャップ５の円弧部５ａの内周に固定されている。
【００３１】
なお、他方の外輪分割体８Ｂは、ハウジング４に形成された円弧凹部４ａ内に嵌置される。ハウジング４の円弧凹部４ａの軸方向両側には、カムキャップ５と同様に、径方向内側に突出する内鍔部４ｂ，４ｂが形成されている。
【００３２】
ころ軸受３の保持器７は、樹脂のような弾性変形可能な材料からなり、図２および図３に示すように、周方向の一個所にのみ割れ目７１を有する形状である。割れ目７１に臨む一方の端部には嵌合凸部７ａが形成され、他方の端部には、上記嵌合凸部７ａに嵌合する嵌合凹部７ｂが形成されている。また、保持器７の軸方向両側には、径方向内向きに突出する内鍔部７ｃ，７ｃが形成されている。この内鍔部７ｃは、カムシャフト１の第２段大径部１１ｂに軸方向に係止されるようになっている。
【００３３】
上記構成において、カムシャフト１に対する取り付けに当たっては、カムシャフト１の第２段大径部１１ｂの外周に、保持器７付きころ６を設けるとともに、この保持器７付きころ６を、ハウジング４側の外輪分割体８Ｂとカムキャップ５側の外輪分割体８Ａとで挟む状態で、ハウジング４の上部にカムキャップ５を載置し、このカムキャップ５をねじ止め等の手段でハウジング４に固定することで、カムシャフト１がころ軸受３により回転可能に支持されることになる。
【００３４】
この取り付けの際、外輪分割体８Ａとカムキャップ５とを一つの部材として扱うことができるので、外輪分割体８Ａとカムキャップ５とを各別に組み付ける必要がなく、両者の組み付けが単一の工程で済む。
【００３５】
また、上記構成においては、保持器７は、その割れ目７１を広げて軸体１１の外周に装着すればよく、二つ割り構造の保持器の場合よりも容易に装着することができ、分割型ころ軸受装置の組み付けが一層容易になる。
【００３６】
さらに、上記構成では、保持器７の内鍔部７ｃがカムシャフト１の第２段大径部１１ｂに係止されることで、カムシャフト１に対して保持器７およびころ６の軸方向位置が規制されるとともに、カムキャップ５の内鍔部５ｃにより、保持器７の軸方向位置が規制されるので、保持器７およびころ６は、内輪である第２段大径部１１ｂと軸方向位置が合った状態で、カムキャップ５やハウジング４に対して軸方向位置が規制される。
【００３７】
このほか、カムキャップ５の内周側にはグリースが保持されるので、外部からカーボンスーツ等を含むエンジンオイルが流入することがなく、エンジンオイルに含まれるカーボンスーツ等の粒子による摩耗を防止することができる。
【００３８】
上記第１実施例においては、外輪分割体８Ａは図２に示した構造によりカムキャップ５に固定されるが、外輪分割体８Ａは、図４に示すように、他の手段によりカムキャップ５に固定することができる。図４は、他の実施形態に係る外輪分割体とカムキャップとの固定構造を示すもので、同図の（Ａ）は側面図、（Ｂ）は、（Ａ）の（ｂ）−（ｂ）線に沿った断面図である。
【００３９】
図４の実施形態では、カムキャップ５は樹脂製である。外輪分割体８Ａは、その周方向両端からそれぞれ外径側に突出した突出部８ｃ，８ｃが形成されており、さらに、突出部８ｃの幅方向一部を、外輪分割体８Ａの円弧に沿う向きに切り起こすことで、周方向両端に突起８ｄが形成されている。そして、この外輪分割体８Ａは、カムキャップ５との一体成形によりカムキャップ５に固定されている。この固定構造では、樹脂製のカムキャップ５を使用することで、軽量化と低コスト化とが図れる。
【００４０】
なお、外輪分割体８Ａに設けた突起８ｄは、ハウジング４側に設けられる外輪分割体８Ｂとの位置合わせのための部分であって、ハウジング４側の外輪分割体８Ｂの周方向両端に形成されている凹部（図示せず）に嵌合するようになっている。また、上記突起８ｄは、カムキャップ５を外輪分割体８Ａと一体成形する場合、外輪分割体８Ａを成型金型の内部の所要位置に位置決めする部分としても利用できる。
【００４１】
また、上記第１実施形態では、カムキャップ５側の外輪分割体８Ａとハウジング４側の外輪分割体８Ｂとは、係止部５ｄを介して円環状に連設される。上記係止部５ｄがない場合は、図５ないし図７に示すように、外輪分割体８Ａ、８Ｂの端部どうしが突き合わされて円環状に連設される。
【００４２】
ところで、２つの外輪分割体８Ａ、８Ｂが連設され部分をころが転動通過する際に、該部分へのころ６の乗り上げにより騒音が発生する、という問題がある。
【００４３】
この問題に対しては、カムキャップ５側およびハウジング４側の両外輪分割体８Ａ、８Ｂの連設端部の内周面は、両外輪分割体８Ａ、８Ｂの他の部分の軌道面より外径側に後退した逃げ面としておくことが望ましい。
【００４４】
図５は、他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示すものである。同図の実施形態では、両外輪分割体８Ａ、８Ｂの連設端部の内周面は、Ｖ字溝を形成する傾斜した逃げ面８ｅ，８ｅとなっている。
【００４５】
図６は、さらに他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示すもので、同図の実施形態では、両外輪分割体８Ａ，８Ｂの連設端部の内周面は、外輪分割体８Ａ，８Ｂの他の部分の内周面から外径側に段落的に後退して平坦に広がる逃げ面８ｆ，８ｆとなっている。
【００４６】
図７は、さらに他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示すもので、同図の実施形態では、両外輪分割体８Ａ，８Ｂの連設端部の内周面は、外輪分割体８Ａ，８Ｂの他の部分の曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２を有する円弧状の逃げ面８ｇ，８ｇとなっている。
【００４７】
上記図５ないし図７に示した逃げ面は、プレス加工により形成されるが、研削や曲げ加工により形成してもよい。
【００４８】
上記のように、各外輪分割体８Ａ，８Ｂの連設端部の内周面が逃げ面８ｅ，８ｆ，８ｇとなっていると、ころ６の転動通過時、ころ６は外輪分割体８Ａ，８Ｂの連設端部に接触しないか、あるいは軽く接触する程度であるから、ころの乗り上げによる騒音の発生は大幅に抑制される。
【００４９】
さらに、上記第１実施形態では、カムシャフト１に、ころ軸受３の内輪となる大径部（第２段大径部１１ｂ）を形成するとともに、カムキャップ５の内鍔部５ｃとカムシャフト１の大径部（第１段大径部１１ａ）との間にラビリンス９を形成したが、内輪となる部分は必ずしも大径とする必要はなく、カムシャフト１の軸体１１の他の部分と同径であってもよいし、また、他の部分より小径であってもよい。また、ラビリンス９は、ころ軸受３の軸方向外側に形成されていればよい。
【００５０】
図８は、他の実施形態に係るラビリンス構造を示すもので、同図の実施形態では、軸体１１の他と同径の部分の外周にころ軸受３が設けられており、カムキャップ５の内鍔部５ｃが軸体１１の外周面に近接して、この外周面とカムキャップ５の内鍔部５ｃの内周との間にラビリンス９が形成されている。この実施形態では、保持器７は軸方向両側に内鍔部を有しない形状となっている。
【００５１】
図９は、さらに他の実施形態に係るラビリンス構造を示すもので、同図の実施形態では、外輪分割体８Ａの軸方向両側に内鍔部８ｈ，８ｈが形成されており、この内鍔部８ｈ，８ｈの内周と、軸体１１の外周面との間にラビリンス９が形成されている。カムキャップ５は、外輪分割体８Ａと軸方向幅が同じで、軸方向両側に内鍔部を有しない形状となっている。
【００５２】
図１０は、さらに他の実施形態に係るラビリンス構造を示すもので、同図の実施形態では、カムキャップ５の軸方向両側にある内鍔部５ｃ，５ｃの間に外輪分割体８Ａが嵌合固定されており、この外輪分割体８Ａの軸方向両側にある内鍔部８ｈ，８ｈが径方向内方に延出して、この内鍔部８ｈと、軸体１１の外周面との間にラビリンス９が形成されている。
【００５３】
上記のように、カムキャップ５もしくはこれに固定された外輪分割体８Ａと軸体１１との間にラビリンス９が形成されていると、ころ軸受３が存在する個所にグリース等の潤滑剤を充填して、カーボンスーツ等を含むエンジンオイルの流入を阻止しうることは、第１実施形態の場合と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分割型ころ軸受装置の縦断側面図。
【図２】図１の（ii）−（ii）線に沿って断面するとともに各部を分解して示した分解断面図。
【図３】本発明の第１実施形態の保持器付きころの斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る外輪分割体とカムキャップとの固定構造を示す図で、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は、（Ａ）の（ｂ）−（ｂ）線に沿った断面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示す断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示す断面図。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る外輪分割体の連設部分の構造を示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るラビリンス構造を示す断面図。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係るラビリンス構造を示す断面図。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係るラビリンス構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１      カムシャフト
１１    軸体
２      分割型ころ軸受装置
３      ころ軸受
４      ハウジング
５      カムキャップ（キャップ部材）
６      ころ
７      保持器
８Ａ、８Ｂ      外輪分割体
【図１】
2007247875.tif 000003
【図２】
2007247875.tif 000004
【図３】
2007247875.tif 000005
【図４】
2007247875.tif 000006
【図５】
2007247875.tif 000007
【図６】
2007247875.tif 000008
【図７】
2007247875.tif 000009
【図８】
2007247875.tif 000010
【図９】
2007247875.tif 000011
【図１０】
2007247875.tif 000012