JPH07102913A

JPH07102913A - ローラー

Info

Publication number: JPH07102913A
Application number: JP27612993A
Authority: JP
Inventors: Masahito Taniguchi; 雅人谷口; Osamu Suzuki; 治鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】金属製ローラーに比べ、摺動性能がよく、軽
量で、かつ部品点数の少ないものとする。全セラミック
製ローラーより低コストにする。【構成】金属製の外輪２の内側に、セラミック製で、
軸孔３ｂを備えてなる内輪３を嵌合する。滑り接触する
軸Ｊが嵌まる内輪２をセラミック製としたので、摺動性
能が高く、軽量化を図ることができ、ニードルベアリン
グを不要とできる。全セラミック製ローラーに比べて、
摺動性能は同じで、コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジンの動作
弁を作動させるロッカーアーム用のカムフォロアなどに
使用されるローラーに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、自動車エンジン用の動作弁は、ハイパーワー化のニ
ーズに応えるために、バルブのハイリフト化やマルチバ
ルブ化が進んでおり、摺動面圧は高まる一方である。ま
た、排気ガス規制対策のため、ＥＧＲ（排気再循環）の
採用が進み、油質の低下も著しい。こうした中、この種
の動作弁を作動させるロッカーアーム用のカムフォロア
も、これまでのスベリを主体としたものから、コロガリ
によるローラーフォロアへ移行してきている。しかし、
ローラーフォロアによる場合でも、軸との接触部は外部
にさらされないためにオイルがとぎれやすい、また、軸
はスベリ摺動（接触）のため、接触荷重が高くなるにつ
れてに磨耗しやすい、などといった問題があった。

【０００３】この対策として、図４に示したカム（ロー
ラー）フォロアが挙げられる。このものは、ＳＵＪ（軸
受鋼）製ローラー４１の内側と金属製軸４２との間にニ
ードルベアリング（針状コロ）４３を介在させて、軸４
２との回転を転がり接触としたもので、軸４２の両端部
をホルダーＨに固着、保持させるようになっている。ま
た、構造の簡易化を図ったものとして、ニードルベアリ
ング４３の代わりに銅合金等よりなるブッシュを介在さ
せたものも知られている。これら、ローラー４１が金属
製のものは加工し易いなどより、コストが低いといった
メリットのある反面、いずれも耐摩耗性が劣るし、軽量
化の要請に反する。また、ニードルベアリング４３を要
するなどによる部品点数の増加や構造の複雑化を招いて
いるといった問題があった。とりわけ、ロッカーアーム
のように、過酷な条件下で使用されるものにおいては、
耐久性の点で不十分であった。

【０００４】そこで近時は、ローラー全体を、金属との
相性がよく、かつ耐摩耗性に優れるセラミックとし、ニ
ードルベアリングを不要としたセラミック製ローラーが
一部実用化されている。しかし、このものにあっては次
のような解決すべき課題がある。すなわち、セラミック
は原材料が高価な上に、焼成後の加工はダイヤモンド砥
石による研磨によらざるを得ない。その上に、ロッカー
アーム用のカムフォロアに使用されるローラーは、例え
ば軸（ピン）と滑り接触となる軸孔の内面などに、構造
や機能上、極めて高い精度が要求されるために研磨コス
トが非常に高くつく。また、この種のローラーのように
外周面にクラウニングを設けるものにあっては、カップ
形の砥石でもって特殊の研磨法により研磨した後、表面
粗さを高めるためにさらにラッピング処理をする必要が
あるなどより、その製造コストは著しく高くつく。しか
も、ホルダーの幅方向（スラスト方向）のクリアランス
も高精度で保持する必要があるために、ローラーの幅も
高精度に保持する必要があり、したがって側面（軸端
側）も研磨仕上げしないといけない。このように、ロー
ラー全体がセラミックの場合には、耐摩耗性等の向上が
図れる反面、原材料コストや加工手間の多さなどから製
造コストの大幅なアップを招き、これが普及を妨げる要
因となっていた。

【０００５】本発明は、上記従来の金属製ローラーおよ
び全セラミック製ローラーのもつメリットを生かし、か
つデメリットを解消したローラーを提供することを目的
とする。すなわち、金属製ローラーに対しては、摺動性
能の向上および軽量化を図るとともに部品点数の減少化
などを図り、また全セラミック製ローラーに対しては同
等の摺動性能で、かつ低コスト化を実現したローラーを
提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、カムフォロアなどに使用され、軸孔を備
えてなるローラーであって、金属製の外輪の内側に対
し、セラミック製で、前記軸孔を備えてなる内輪を嵌合
したものである。

【０００７】

【作用】上記のように、ローラーのとりわけ摺動性能な
いし耐摩耗性が重要視されるローラーの内輪をセラミッ
ク化し、その要請が比較的低い外周部を金属製とした複
合構造としたものである。これにより、上記従来の金属
製ローラーに比べて、摺動性能が向上する。また、軸が
嵌まる内輪がセラミック製のためにニードルベアリング
などを要しないので、部品点数の削減が図れ、部品管理
がし易くなる。その上に、比重が軸受鋼などの半分以下
であるセラミックを使用している分、軽量化を図ること
ができる。さらに、オールセラミック製のローラーに対
しては、セラミックの使用量（割合）を少なくできるの
で製造コストが低減できる。

【０００８】

【実施例】本発明に係るローラーを具体化した実施例に
ついて、図１を参照して詳細に説明する。ただし、本例
におけるローラー１は、自動車エンジン（２００００ｃ
ｃ、ＯＨＣディーゼルエンジン）用のロッカーアームの
カムフォロアである。すなわち、図中、Ｈはハウジング
であって、軸Ｊを挿通してなる本例ローラー１を同軸Ｊ
両端部を固着することで保持している。本例ローラー１
は、外輪２と内輪３とからなり、外輪２は、ＪＩＳ：Ｓ
ＵＪ２（軸受鋼）製であり、所定の熱処理後、所定の内
外径をもつ円筒状に加工されたものであり、その寸法
は、本例では外径４５ｍｍ、内径２８ｍｍ、幅２５ｍｍ
とされ、また外周面２ａには、約１０μｍのクラウニン
グＣが付され、内外周の角には面取がされている。

【０００９】一方、内輪３は、本例ではＳｉ3 Ｎ4 焼結
体であって、９０％Ｓｉ3 Ｎ4 粉末にＡｌ2 Ｏ3 系焼結
助材を加えて混合して円筒状にプレス成形したものを、
Ｎ2ガス雰囲気中で焼成したもので、内外径が円筒研削
により研削仕上げされている。なお、外径は２８ｍｍ
で、外周面３ａをもって外輪２の内周面２ｂに、本例で
は締代０．０４ｍｍでもって圧入により、幅方向中央に
位置するように嵌合、一体化されている。ただし、外輪
２の内周面２ｂへの内輪３の圧入は、外輪２を加熱膨脹
した下で嵌め込む焼き嵌めとされている。なお、内径
は、１８ｍｍとされ、また幅は２０ｍｍに設定され、内
外周の角には面取がされている。一方、内輪３の内周面
（軸孔）３ｂは、僅かの隙間でもって軸Ｊが挿通される
ように研磨仕上げされており、軸Ｊを通し、その両端部
をハウジングＨの軸受孔Ｈａに挿通し、適所をカシメ或
いは点溶接するなどして固着している。なお、本例で
は、内輪３の幅が外輪２の幅より小さく、ハウジングＨ
は外輪２の端面２ｃを規制し、内輪３の端面３ｃとハウ
ジングＨの内端面との間にはニゲ（間隙）Ｎが形成され
るようになっている。

【００１０】しかして、本例のローラー１がカムフォロ
アとして使用される場合には次のような効果が有る。す
なわち、外輪２の外周面２ａは、図示しないカムとコロ
ガリ接触する一方、内輪３の内周面３ｂは軸Ｊと滑り接
触するが、この内周面３ｂがセラミック製であるため
に、ニードルベアリングなどを要せずして、優れた摺動
性能を発揮するし、耐摩耗性にも優れる。また、内輪３
をセラミック製とした分、軽量化されているので、その
分、動きの円滑化が図られる。また全セラミック製ロー
ラーに比べ、セラミックの使用量が少ない分、コストの
低減を図ることができる。とくに、本例では、内輪３を
外輪２に相対して幅狭とし幅方向の寸法精度を金属製の
外輪２の方で保持するようにしてあるので、セラミック
製の内輪３の端面３ｃの加工（研磨）精度を比較的低水
準とし得る。すなわち、セラミック使用量の削減と、加
工工程の省略化が図れる。一方、外輪２は金属製である
から、従来の金属製のローラーと同様、比較的簡易に高
精度でクラウニングを形成することができる。

【００１１】なお、より軽量化が要請される場合には、
図２に示したように、金属製の外輪１２の内周面であっ
て、セラミック製の内輪１３の外周面１３ａに接する側
に、周方向に沿って凹溝（空所）１４を設けるとよい。
また外輪１２の両端面の側に、周方向に沿って凹溝１
５，１５を設けてもよい。ぎりぎりまで重量の軽減化が
要請されるエンジン用部品などに好適である。さらに、
図３に示したように、金属製の外輪１２の端面に等角度
間隔でもって軸方向に貫通する貫通孔１６を多数設けて
もよい。一方、セラミック材の使用量の点で低コスト化
を図るためには、内輪３，１３の厚さ、および幅を、ロ
ーラーの用途などに応じて必要最小限とすればよい。

【００１２】上記実施例では、ロッカーアーム用カムフ
ォロアとして、外輪の外周面にクラウニングを設けた
が、一般機械などにおいてローラーが接する相手の接触
面の硬さが低い場合のカムフォロアのローラーとして使
用する場合にはこれがなくともよい。また、用途によ
り、外輪の外周面をクラウニング以上の積極的な球面と
しておいてもよい。こうしておけば取り付け誤差などが
あってもそれを有効に吸収できるからである。また、上
記実施例では、内輪の内周面（軸孔）に軸を挿入し、軸
をハウジングに保持させた場合を例示するが、本発明は
ローラーであり、前記保持構造に限定されるものではな
い。軸孔付きローラーとして、一般のカム機構のカムフ
ォロアに、さらには産業用ロボットや工作機械、或いは
事務機器などにおける、回転用や揺動用のローラーとし
て種々の機構において使用できる。

【００１３】また上記実施例では、内輪と外輪との嵌合
は焼き嵌めによる圧入としたが、本発明においては、当
然のことながら逆に内輪を冷やして収縮させておいて嵌
合する冷やし嵌めとすることもできるし、所定の締代で
もって単に軸孔方向に圧入することでも具体化できる。
また、内、外輪の両者を微細な間隙の隙間嵌めで嵌合す
るように形成しておき、内輪と外輪との嵌合面、つまり
内輪の外周面と外輪の内周面（界面）をロー付けや接着
により接合することでも具体化できる。さらに、外輪に
対してその半径方向にねじ穴を貫通、形成しておく一
方、内輪の外周面であってそのねじ穴に対向する部位を
部分的に平面に形成しておくか凹ましておくなどし、外
輪に内輪を隙間嵌めで嵌合した下で外輪の外周面から半
径方向に止めねじを捩じ込んで両者を一体化することで
も具体化できる。ローラーの用途や内輪と外輪との嵌合
に要求される強度等に応じて適宜の嵌合手段とすればよ
い。また上記実施例では、内輪と外輪をテーパー０（ゼ
ロ）でもって圧入（嵌合）したが、ローラーによって
は、内輪の外周面と外輪の内周面又はその一方に適宜の
テーパーをつけておき、くさび効果ないし食い付きが発
揮されるテーパー嵌合としておいてもよい。さらに、上
記実施例では内輪と外輪との嵌合面を側面視で円とした
が、共に多角形として嵌合、一体化する技術も例示でき
る。

【００１４】なお、本発明における内輪のセラミック
材、外輪の金属材としては、適宜のものを用いればよい
が、上記実施例のような過酷な条件下で使用されるもの
では、金属材料も高耐摩耗性、高強度のものがよいのは
いうまでもない。またセラミックは、窒化けい素、炭化
けい素、サイアロン、ジルコニアなどから用途などに応
じた適宜の材質を選択すればよい。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るローラーは、従来の金属製ローラーと比較して、
軸が嵌まる内輪をセラミック製としたので、ニードルベ
アリングなどを要せずして、優れた摺動特性を発揮す
る。しかもセラミックを使用している分、軽量化を図る
ことができる。また、ニードルベアリングを不要とする
など、部品点数の削減が図れる分、部品管理がし易くな
るので、その分、低コスト化が期待される。また、全セ
ラミック製ローラーに比べて、セラミックの使用量（比
率）が少ない分、コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るローラーをエンジン用カムフォロ
アに具体化した実施例で、（Ａ）はローラーに軸を挿通
してハウジングに取着した状態を示した断面図であり、
（Ｂ）はローラーの側面（端面）図である。

【図２】本発明に係るローラーを具体化した別の実施例
を示す断面図である。

【図３】本発明に係るローラーを具体化した、さらに別
の実施例を示す側面（端面）図である。

【図４】従来のニードルベアリングを備えた金属製ロー
ラーを説明する図であり、（Ａ）は断面図であり、
（Ｂ）は（Ａ）における中央縦断面図である。

【符号の説明】

１ローラー２金属製の外輪３セラミック製の内輪３ｂ軸孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムフォロアなどに使用され、軸孔を備
えてなるローラーであって、金属製の外輪の内側に対
し、セラミック製で、前記軸孔を備えてなる内輪を嵌合
してなることを特徴とするローラー。