(57)【要約】【課題】  分割型ころ軸受によりカム軸を支持する際、数少ない部品で簡単、容易に作業が行えるようにする。【解決手段】  カム軸１の外周に設けられる分割型ころ軸受３と、このころ軸受３をハウジング４との間で装着固定するカムキャップ５とを備えたカム軸用分割型ころ軸受装置２であって、分割型ころ軸受３は、ころ６の外径側軌道面の周方向一部を構成する部分外輪８を有し、この部分外輪８は、樹脂製のカムキャップ５との一体成形によりカムキャップ５の円弧凹部内に固定されている。ハウジング４では、ころ６の外径側軌道面の周方向一部を構成する部材を省略してもよい。【選択図】図１
2007263267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸の外周に設けられる分割型ころ軸受と、この分割型ころ軸受をハウジングとの間で装着固定するカムキャップとを備えたカム軸用分割型ころ軸受装置において、
上記分割型ころ軸受は、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部分外輪を有し、上記カムキャップは樹脂製で、このカムキャップとの一体成形により上記部分外輪がカムキャップの円弧凹部内に固定されている、ことを特徴とするカム軸用分割型ころ軸受装置。
【請求項２】
上記カムキャップが負荷圏側にあって、上記ハウジング側では、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材が省略されている、請求項１に記載のカム軸用分割型ころ軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載のカム軸用分割型ころ軸受装置を複数備え、これらカム軸用分割型ころ軸受装置によりカム軸を回転可能に支持するカム軸支持装置であって、
上記複数のカム軸用分割型ころ軸受装置は、カム軸の支持位置に応じて所定の配列間隔で配列され、
これら複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のうち、カム軸の従動部側にある少なくとも１個のカム軸用分割型ころ軸受装置では、そのハウジングにころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材が設けられており、他のカム軸用分割型ころ軸受装置は、請求項２に記載のカム軸用分割型ころ軸受装置である、ことを特徴とするカム軸支持装置。
【請求項４】
請求項３に記載のカム軸支持装置を組み立てる組立方法であって、
複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のカムキャップを、上記カム軸用分割型ころ軸受装置の配列間隔で付属樹脂部分により互いに連結された形状に成形する成形工程と、
複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のハウジングに、部分外輪を除く分割型ころ軸受が設けられたカム軸を架設する架設工程と、
上記架設工程によりハウジングにカム軸が架設された状態で、付属樹脂部分により互いに連結されたカムキャップを、それぞれ対応するハウジング上に設置して該ハウジングに固定する固定工程と、
カムキャップのハウジングへの固定に伴い、各カムキャップから付属樹脂部分を切除する切除工程と、を含むことを特徴とするカム軸支持装置の組立方法。
【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、カム軸の軸支持部に使用される分割型ころ軸受装置とその関連技術に関し、詳しくは、カム軸用分割型ころ軸受装置と、この分割型ころ軸受装置を含むカム軸支持装置と、このカム軸支持装置の組立方法とに関する。
【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、エンジン内部の動力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、カム軸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）。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、上記動力ロスの低減に効果がある。
【０００４】
ところで、カム軸には、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】
組立式のカム軸では、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、一体式のカム軸では、軸体の軸方向各所にカムが既に存在し、軸体に転がり軸受を圧入することはできず、軌道輪や、転動体の保持器等が二つ割り構造である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】
一体式のカム軸に分割型ころ軸受を取り付けて、該カム軸を回転可能に支持する場合、カム軸の外周で、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】
また、上記の場合、ころ軸受の外輪や保持器が二つ割りである上に、外輪を固定するカムキャップが必要であるので、部品点数が多く、軸支持部を軽量化し、また工程を簡略化してコストの低減を図る上で好ましくない。
【０００８】
本発明は、カム軸に分割型ころ軸受を取り付けて、該カム軸を回転可能に支持する場合、数少ない部品で、簡単、容易に取り付け作業が行えるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本件の第１発明によるカム軸用分割型ころ軸受装置は、カム軸の外周に設けられる分割型ころ軸受と、この分割型ころ軸受をハウジングとの間で装着固定するカムキャップとを備えたカム軸用分割型ころ軸受装置において、上記分割型ころ軸受は、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部分外輪を有し、上記カムキャップは樹脂製で、このカムキャップとの一体成形により上記部分外輪がカムキャップの円弧凹部内に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
従来、カム軸に分割型ころ軸受を取り付けて該カム軸を回転可能に支持する場合、外輪と、カムキャップとを別個に組み付ける必要があったが、上記第１発明のカム軸用分割型ころ軸受装置では、部分外輪とカムキャップ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。
【００１１】
また、第１発明では、カムキャップの成形と同時に、部分外輪をカムキャップに固定することができ、部分外輪をカムキャップに固定するための別の工程が不要となるばかりか、カムキャップに樹脂を使用することで、軽量化と低コスト化とが図ることができる。
【００１２】
ところで、カム軸では、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、負荷は下方からカム軸を介してカムキャップの側に作用し、カムキャップが負荷圏に含まれるようになっている。
【００１３】
上記のようにカムキャップが負荷圏側にあるカム軸用分割型ころ軸受装置において、そのハウジング側では、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材が省略されている、要するに、ハウジング側に外輪がない構成としてもよい。この構成では、ハウジング側の外輪がないことで、部品点数が減るとともに、組立ての手数も減少し、コスト面でも工程の面でも有利である。
【００１４】
次に、本件の第２発明によるカム軸支持装置は、上記第１発明のカム軸用分割型ころ軸受装置を複数備え、これらカム軸用分割型ころ軸受装置によりカム軸を回転可能に支持するカム軸支持装置であって、上記複数のカム軸用分割型ころ軸受装置は、カム軸の支持位置に応じて所定の配列間隔で配列され、これら複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のうち、カム軸の従動部側にある少なくとも１個のカム軸用分割型ころ軸受装置では、そのハウジングにころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材が設けられており、他のカム軸用分割型ころ軸受装置のハウジングでは、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材が省略されていることを特徴とする。
【００１５】
上記第２発明では、第１発明のカム軸用分割型ころ軸受装置を備えることで、第１発明の構成に基づく効果が得られるほか、以下に説明するように、カム軸の各部に作用する負荷に対応した支持がなされ、カム軸を支障なく支持しうる。
【００１６】
すなわち、カム軸には、通常、一端にプーリが設けられていて、このプーリは、カム軸の下位にあるクランク軸によりベルトを介して駆動される。そのため、カム軸のプーリ等の従動部側の部分には、下向きにも負荷がかかる。従動部側のカム軸用分割型ころ軸受装置では、ハウジング側にも負荷がかかることになる。この場合、第２発明では、カム軸の従動部側にあるカム軸用分割型ころ軸受装置のハウジングに、ころの外径側軌道面の周方向一部を構成する部材、例えば、外輪の一部となる部材が設けられているから、その部材により下向きの負荷を支えることができる。他のカム軸用分割型ころ軸受装置では、下向きに負荷がかからず、カムフォロアからの反力が上向きの負荷として作用するだけで、その上向きの負荷は、各カムキャップに設けられた部分外輪に支持される。このように、第２発明においては、カム軸はその各部に作用する負荷に対応した支持がなされる。
【００１７】
次いで、本件の第３発明による組立方法は、上記第２発明のカム軸支持装置を組み立てる組立方法であって、複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のカムキャップを、上記カム軸用分割型ころ軸受装置の配列間隔で付属樹脂部分により互いに連結された形状に成形する成形工程と、複数のカム軸用分割型ころ軸受装置のハウジングに、部分外輪を除く分割型ころ軸受が設けられたカム軸を架設する架設工程と、上記架設工程によりハウジングにカム軸が架設された状態で、付属樹脂部分により互いに連結されたカムキャップを、それぞれ対応するハウジング上に設置して該ハウジングに固定する固定工程と、カムキャップのハウジングへの固定に伴い、各カムキャップから付属樹脂部分を切除する切除工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
上記組立方法において、付属樹脂部分とは、例えば、成形金型においてカムキャップが成形されるキャビティに通じるゲートや、ランナー、スプルー等の溶融樹脂の流路内で固化した樹脂の部分であって、カムキャップの樹脂に付属的に接続している部分を意味する。
【００１９】
上記組立方法では、互いに連結された形状に成形されたカムキャップを、互いに連結された状態のまま、カム軸の支持個所に運んで、それぞれ対応するハウジング上に一挙に設置することができ、従来のように各カムキャップを１個ずつ対応するハウジング上に設置する作業を繰り返す必要がなく、カムキャップのハウジングへの設置が一度の手間で済み、作業を大幅に簡略化できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるカム軸用分割型ころ軸受装置では、部分外輪とカムキャップとの組み付けが単一の工程で済み、作業が簡単、容易になり、また、カムキャップに樹脂を使用することで、軽量化と低コスト化とが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。図１は、第１実施形態に係るカム軸用分割型ころ軸受装置の縦断正面図、図２は、図１のカム軸用分割型ころ軸受装置の一部であるカムキャップの縦断正面図、図３は、図１の（iii）−（iii）線に沿った断面図である。
【００２２】
図１ないし図３において、符号１はカム軸を、２はカム軸用分割型ころ軸受装置の全体を、それぞれ示している。カム軸１は、後に図５、図６に図示するように軸体にカムを一体に形成したもので、所定の支持位置で回転することで各カムが、その下方に配置されたカムフォロア（図示せず）を下方に押し下げるようになっている。
【００２３】
カム軸用分割型ころ軸受装置２は、カム軸１の支持個所の外周に設けられており、分割型ころ軸受３と、この分割型ころ軸受３をハウジング４との間に装着固定するカムキャップ５とからなる。
【００２４】
分割型ころ軸受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、ころ６の外径側軌道面の周方向半部を構成する部分外輪８とを含むものである。ころ６は、本実施形態では、カム軸１の外周面に接して配置されており、したがって、カム軸１の外周部が分割型ころ軸受３の内輪となっている。
【００２５】
ころ６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、周方向の一個所にのみ割れ目７１を有する形状で、その割れ目７１を広げてカム軸１の外周に装着しうるようになっている。部分外輪８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。
【００２６】
カムキャップ５は、樹脂製で、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。各取付け部５ｂにはねじ挿通孔５ｄが形成されている。
【００２７】
このカムキャップ５には、カム軸１のカムがカムフォロアを押し下げるのに伴い、上向きに負荷がかかるようになっており、したがって、このカム軸用分割型ころ軸受装置２では、カムキャップ５が負荷圏側に位置する。このように負荷圏側にあるカムキャップ５には、その円弧部５ａの内周に部分外輪８が、カムキャップ５との一体成形により固定されている。
【００２８】
なお、部分外輪８の周方向端部の内周面は、部分外輪８の他の部分の軌道面の円弧面Ｒより外径側に後退した逃げ面８ａとなっている。これは、部分外輪８の周方向端部上をころ６が転動すると、騒音、振動が発生するおそれがあるので、この騒音、振動の発生を防止するためである。
【００２９】
ハウジング４には、上記カム軸１とその外周に設けられる分割型ころ軸受３とに対応して、円弧凹部４ａが形成され、この円弧凹部４ａの軸方向両側には、径方向内側に突出する内鍔部４ｂ，４ｂが形成されている。このハウジング４では、ころ６の外径側軌道面を構成する部材（例えば、部分外輪）が省略され、ころ６の転送軌跡と円弧凹部４ａの内周面との間には隙間９が形成されている。これは、ハウジング４が反負荷圏側にあって、カム軸１から負荷がかからないことに対応したものである。
【００３０】
図４は、他の実施形態に係る分割型ころ軸受装置の内輪部分の構造を示すものである。この実施形態では、分割型ころ軸受３の内輪が、２つの内輪分割体１０Ａ，１０Ｂで構成されており、両内輪分割体１０Ａ，１０Ｂは円環状に接続された状態で、カム軸１の外周面に添設固定されている。このように、カム軸１には２つ割りの内輪を設けてもよい。
【００３１】
なお、２つの内輪分割体１０Ａ、１０Ｂでは、その接続個所をころ６が転動通過する際に、騒音、振動が発生するおそれがあるので、両内輪分割体１０Ａ、１０Ｂの周方向端部の内周面は、両内輪分割体１０Ａ、１０Ｂの他の部分の軌道面より外径側に後退した逃げ面、例えば、Ｖ字溝を形成する傾斜した逃げ面１０ｃ，１０ｃに形成しておくことが望ましい。
【００３２】
上記第１実施形態に示す構成において、カム軸１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が設けられたカム軸１を、上下から挟む状態で、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１１等の手段でハウジング４に固定することで、カム軸１が分割型ころ軸受３により回転可能に支持されることになる。
【００３３】
この取り付けの際、部分外輪８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、部分外輪８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。
【００３４】
次に、図５および図６を参照して、上記構成のカム軸用分割型ころ軸受装置２を含むカム軸支持装置について説明する。図５はカム軸支持装置の平面図、図６は、図５のカム軸支持装置の組み立て途中の状態を示す平面図である。
【００３５】
両図に図示のカム軸支持装置では、複数のカム軸用分割型ころ軸受装置２（２1〜２5）がカム軸１の支持位置に応じて所定の配列間隔Ｄで配列され、これらカム軸用分割型ころ軸受装置２（２1〜２5）によりカム軸１が回転可能に支持されている。
【００３６】
カム軸１は、カム１ａを一体に形成したもので、一端（図で左端）には従動部１ｂとしてプーリ、もしくはスプロケットが設けられている。従動部１ｂ寄りの１番目のカム軸用分割型ころ軸受装置２1を除き、２番目以降のカム軸用分割型ころ軸受装置２2〜２5は、第１実施形態で説明した構成を有している。１番目のカム軸用分割型ころ軸受装置２1は、図６に示すように、ハウジング４1の円弧凹部内に部分外輪１２が設けられている点で、２番目以降のカム軸用分割型ころ軸受装置２2〜２5と異なるが、その他の構成は、第１実施形態のカム軸用分割型ころ軸受装置２と同じである。
【００３７】
１番目のカム軸用分割型ころ軸受装置２1には、カム軸１の従動部１ｂに近接していることで、下向きにも負荷が作用するが、該装置２1のハウジング４1には、部分外輪１２が設けられているので、この部分外輪１２により下向きの負荷を支えることができる。
【００３８】
上記カム軸支持装置において、１番目および２番目以降のカム軸用分割型ころ軸受装置２1〜２5によりカム軸１を支持するに当たっては、カム軸１の各支持位置の外周にそれぞれ保持器７付きころ６を設ける（なお、図６では、保持器７付きころ６の図示を省略している）。そして、保持器７付きころ６が装着されたカム軸１を、複数のハウジング４1〜４5の円弧凹部内に架橋状にセットし、このカム軸１を上下から挟む状態で、各ハウジング４1〜４5の上部に対応するカムキャップ５1〜５5を載置するのであるが、これに先立って、各カムキャップ５1〜５5は、図６に示すように、カム軸１の支持位置に応じて複数のカム軸用分割型ころ軸受装置２1〜２5が配列される配列間隔Ｄと同じ配列間隔Ｅで、付属樹脂部分１３により互いに連結された形状に成形しておく。
【００３９】
すなわち、成形金型には、各カムキャップ５1〜５5に対応するキャビティを、複数のカム軸用分割型ころ軸受装置２1〜２5がカム軸１に沿って配列されるのと同じ配列間隔Ｅで形成しておいて、これらのキャビティ内でカムキャップ５1〜５5を成形する。そして、キャビティに通じるゲートや、ランナー、スプルー等の溶融樹脂の流路内で固化した樹脂を、付属樹脂部分１３として、各カムキャップ５1〜５5の樹脂に接続している状態のままで残し、その付属樹脂部分１３により、カムキャップ５1〜５5を互いに連結した形状とする。
【００４０】
次に、複数のカムキャップ５1〜５5を、互いに連結された状態のまま、カム軸１の支持個所に運んで、各カムキャップ５1〜５5を対応するハウジング４1〜４5上に載置する。この場合、カムキャップ５1〜５5どうしの配列間隔Ｅと、ハウジング４1〜４5どうしの配列間隔Ｄとは同じであるから、複数のカムキャップ５1〜５5を一度に対応するハウジング４1〜４5上に載置することができる。
【００４１】
こののち、カムキャップ５1〜５5をねじ等の手段でハウジング４1〜４5に固定し、この固定と前後して、各カムキャップ５1〜５5から付属樹脂部分１３を切除する。これにより、カム軸１の全体が回転可能に支持されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカム軸用分割型ころ軸受装置の縦断正面図。
【図２】図１のカム軸用分割型ころ軸受装置の一部であるカムキャップの縦断正面図。
【図３】図１の（iii）−（iii）線に沿った断面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る分割型ころ軸受の内輪部分の断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係るカム軸支持装置の平面図。
【図６】図５のカム軸支持装置の組み立て途中の状態を示す平面図。
【符号の説明】
【００４３】
１      カム軸
２      カム軸用分割型ころ軸受装置
３      分割型ころ軸受
４      ハウジング
５      カムキャップ
６      ころ
７      保持器
８      部分外輪
【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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