专利名称：轴承装置以及轴承装置用支撑轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承装置以及轴承装置用支撑轴，尤其是涉及一种附设在机动车等的发动机的气门机构上对气门进行开闭动作的摇臂以及该摇臂上所使用的摇臂用支撑轴，以及涉及一种构成机动车用自动变速器(AT)的行星齿轮装置以及该行星齿轮装置所使用的齿轮用支撑轴；更详细地说，涉及一种将支撑轴的两端部插入到一对对置侧壁的轴端通孔中的摇臂及该摇臂所使用的摇臂用支撑轴和行星齿轮装置及该行星齿轮装置所使用的齿轮用支撑轴，其中该支撑轴的中间部分具有滚子进行转动的轨道面。
背景技术：
摇臂附设在机动车发动机的气门机构上，随着气门凸轮的旋转，其主体以间隙调节器支承(枢轴轴承)为中心进行摆动，使机动车发动机的气门进行开闭动作。参照图9和图10说明这种摇臂的现有例，图9是同一摇臂的侧视图，图10是沿图9的A-A线的剖视图。在上述图示的现有的摇臂中，具有由一对对置侧壁14a构成的摇臂主体12a。两对置侧壁14a分别由连接部连接在其长度方向两侧，各个连接部分别形成间隙调节器支承16和阀杆支承18。在两对置侧壁14a的长度方向中间沿着同轴上形成贯通的轴端通孔20。支撑轴22的轴两端部嵌入贯通在轴端通孔20上，其中间部分架设在两对置侧壁14a之间。支撑轴22的中间部分，通过多个针状滚子24将辊26支撑在其外周面上作为转动体，并可以自由旋转。凸轮28与该辊26的外周面抵接。支撑轴22，两端部的端面的外径侧通过适当的冲孔工具等将两端部的端面的外径侧铆接在轴端通孔20的内径侧端边上，并且使轴两端部的端面的外径侧扩张以防止从轴端通孔20松脱，换言之，将其铆接固定在轴端通孔20上(参照专利文献1)。
在具有上述结构的摇臂中，支撑轴22的中间部分构成针状滚子24转动的轨道面，由于考虑到因为该轨道面上的异物的咬入和该轨道面的磨损、或摇臂的尺寸减小和轴承负载的增加而引起的轴承寿命减少的对策，进一步加大碳浓度而使表面变硬的高浓度渗碳或使活性碳渗透到钢的表面而使表面变硬的氮化处理等，组装入硬度更高、耐磨损性和寿命提高的支撑轴22组装入的要求度逐渐增大。另外，支撑轴22的轴两端部为了进行上述铆接硬度必须较低。因此，为了优先考虑上述要求，例如通过如上所述进行高浓度渗碳等将整个支撑轴22形成高硬度且耐磨损性极高的轴结构时，例如，即使对于支撑轴22的轴两端部实行防碳(渗碳前不对轴两端部进行渗碳的处理)等软化处理，也无法获得充分的效果。此外，当不实行渗碳而在支撑轴22的中间部分实行高频淬火等局部淬火时，成本提高。并且，当不仅在中间部分还在包括轴两端部在内的整体对支撑轴22实行淬火而降低成本时，由于在完全淬火之后将支撑轴22的轴两端部压入到轴端通孔中，所以其轴两端部和对置侧壁的轴端通孔上容易产生裂痕或裂缝。因此，由于在完全淬火之后对支撑轴22的轴两端部实行回火，所以成本提高。
另外，使上述针状滚子介于中间部并且由轴两端插通在对置的轴端通孔的支撑轴构成的结构(图10所示的现有例)，与构成自动变速器(AT)的行星齿轮装置相同(参照专利文献2)，对于该支撑轴，针状滚子转动的轨道面，除了高硬度、寿命长的轴结构之外，轴端部还必须采用相反的结构，以满足铆接时所需的低硬度。
专利文献1特开2004-156688号公报专利文献2实开平07-22159号公报发明内容因此，通过本发明要解决的问题是提供一种轴承装置以及该轴承装置所使用的轴承装置用支撑轴，通过完全淬火等廉价的热处理或渗碳及氮化处理等提高支撑轴的硬度、耐磨性和寿命，同时可以确保支撑轴的轴两端部在通孔的内径侧端边的机械强度，易于进行铆接并可以防松，例如提供一种摇臂及该摇臂所使用的摇臂用支撑轴和行星齿轮装置及该行星齿轮装置所使用的齿轮用支撑轴。
本发明的轴承装置，具有构成轴承保持部件的一对对置侧壁、两轴端部插通在同轴设置于两对置侧壁上的轴端通孔上的支撑轴、以及通过滚子支撑在支撑轴的上述两对置侧壁之间的中间部分的辊，其中，该支撑轴具有轴主体部，由经过热处理之后的钢材构成，并且形成至少一侧轴端部的外径小于其中间部分的外径的阶梯形状；和轴承盖，与上述轴主体部分体嵌装在其小径轴端部上，并且具有可以与端面铆接的硬度；该支撑轴，以将轴承盖嵌装在上述小径轴端部上的状态插通上述轴端通孔，并且其轴承盖端面的外径侧端边铆接在上述轴端通孔的内径端边上，从而固定在对置侧壁上。
轴主体部的“热处理”中最好包括完全淬火等廉价的热处理，可以通过热处理使支撑轴的中间部分的外径面达到作为滚子的轨道面所需的硬度。
虽然可以通过铆接或压入将轴承盖“嵌装”在小径轴端部上，但是最好将轴承盖的端面的内径侧端边铆接在小径轴端部的外径侧端边上以嵌装轴承盖，提高轴向拔出力，从而更为有效地防止产生摩擦、防止产生蠕变。
为了进行热处理以达到所需要的高硬度并提高耐磨损性和寿命，作为支撑轴的钢材，例如从耐磨损性这一点最好采用轴承钢，并对轴承钢进行完全淬火的热处理。作为支撑轴的其他材料，例如可以采用渗碳钢并进行渗碳淬火的热处理。作为其他钢材，例如可以采用不锈钢或工具钢，可以进行氮化处理的热处理。
上述轴承盖，为了可以与其端面进行铆接，其端面硬度最好为100～400Hv的硬度(维氏硬度)，更优选150～350Hv的硬度。如果不到100Hv则不满足铆接强度，如果超过400Hv则难以进行铆接。
如果轴承盖可以确保上述硬度，则虽然不对其材料、热处理条件进行特别限定，但是作为轴承盖的具体材料，例如优选调质钢、软钢、铝、黄铜等。在上述轴承盖中，例如可以采用调质钢作为轴承盖的材料，对轴主体部实施淬火处理，将轴承盖安装在轴主体部的小径轴端部，对轴承盖的端面进行铆接以防止从小径轴端部滑脱。
上述支撑轴，在将轴承盖压入安装到轴主体部的小径轴端部上之后，最好进行各种无心研磨(有各种方式，例如将轴承盖送入研磨磨石和调整磨石之间，从而对其外径面进行研磨等)。
在进行无心研磨之后，可以对轴承盖的外径面进行滚轧加工，提高圆度。或者，在仅对轴主体部进行无心研磨之后，可以将轴承盖压入安装到轴主体部的小径轴端部。
另外，不必特别对轴主体部的小径轴端部进行研磨，预先通过控制进行车削加工时的车削圈数使小径轴端部粗一些，从而可以使轴承盖与其小径轴端部进行间隙配合。这时，预先通过控制进行车削加工时的车削圈数使轴承盖的内径面粗一些，从而可以进行间隙配合。可以不对轴承盖的外径面进行研磨，而直接进行车削。这是因为，由于对对置侧壁的轴端通孔进行冲压加工，其孔精度不一定高，因此也不一定非要对轴承盖的外径面进行研磨。总之，对支撑轴的轴主体部的中间部分的外径面(滚子的轨道面)进行研磨即可。
另外，轴承盖不仅可以进行车削加工，也可以进行锻造或冲压加工。也可以不研磨轴承盖的内外径面，而进行车削或锻造等。这是因为，轴承盖的端面在铆接时增厚，因而填埋了轴端通孔的内径面与轴承盖的外径面之间的间隙。
上述轴承盖，可以采用过盈配合、过渡配合或间隙配合的方式来组装在上述小径轴端部上。例如，上述轴承盖也可以压入上述小径轴端部而进行稍弱的配合。
虽然必须将上述轴承盖的端面的外径侧铆接在轴端通孔的内周侧端边上，但是不必将其内径侧铆接在轴主体部的小径周端部的外径侧端边上。
当将轴承盖的内径侧铆接在轴主体部的小径轴端部的外径侧端边上时，最好可以防止在小径轴端部的外径面上产生磨痕，并可以进一步提高轴主体部的机械强度。另外，在将轴承盖压入到小径轴端部时，可以不进行轴承盖的内径侧的上述铆接。
上述轴主体部的小径轴端部的外径面和轴承盖的内径面中至少一方的形状子圆周方向上形成非圆形形状，从而可以周向固定轴承盖。作为该非圆形形状，例如有花瓣状、多边形、键槽等。
另外，在特许3508557号公报的图4中公开了以下结构将陶瓷制的负载支承部插入采用轴承钢形成圆柱状的轴主体上，将该轴主体压入支臂，并将其两端部铆接固定。
在实开平2-110210号公报的图3中公开了以下结构将硬度与中空的辊轴相同的带凸缘的固定用保持架压入固定在辊保持部上。
在本发明的轴承装置中，与上述各公报公开的结构不同，支撑轴的至少一方的轴端部形成小径圆筒状，在该小径轴端部上可以形成覆盖与轴主体部分体并且外径与轴主体部的外径相同的盖的结构，在该结构中，整个支撑轴的外径面没有突出部，整体构成等同于圆筒体的一体化结构，操作性优良。
在具有以上结构的本发明的轴承装置中，考虑到咬入异物或磨损等，可以通过高浓度渗碳或氮化处理等使支撑轴的轴主体部形成具有更高的硬度和耐磨损性的结构。这时，虽然轴主体部的轴两端部也形成高硬度，但是在该轴两端部上覆盖有低硬度的盖，将该盖铆接在轴端通孔的孔内径侧端边上，从而可以防止支撑轴的轴主体部从轴端通孔松脱。其结果是，即使通过高浓度渗碳等处理使整个轴主体部形成高硬度且耐磨损性极高的轴结构，由于对于轴主体部的轴两端部的防碳处理的限制很少，所以进行完全淬火等廉价的热处理即可，可以大大降低成本。而且，由于在完全淬火之后不必将轴主体部的轴两端部压入到轴端通孔，所以不会因该压入而导致轴两端部上产生裂痕或裂缝，而且，由于在完全淬火之后不必对轴主体部的小径轴端部进行回火处理，所以可以降低成本。
本发明的轴承装置用支撑轴，轴两端部插通在分别设置于构成轴承保持部件的一对对置侧壁上的轴端通孔中，在上述两对置侧壁之间的中间部分通过滚子支撑辊，其中，对该支撑轴的整体进行热处理而获得高硬度，并且具有轴主体部，至少一方的轴端部形成外径小于其中间部分的外径的阶梯形状；和盖与上述轴主体部分体地嵌装在小径轴端部上，而且可以进行端面铆接；该盖的外径与轴主体部的中间部分的外径大致相同。
根据本发明的轴承装置用支撑轴，考虑到咬入异物或磨损等，可以通过高浓度渗碳或氮化处理等使支撑轴的轴主体部形成具有更高的硬度和耐磨损性的结构。这时，虽然轴主体部的轴两端部也形成高硬度，但是在该轴两端部上覆盖有低硬度的盖，并将该盖铆接在轴端通孔的孔内径侧端边上，从而可以防止支撑轴的轴主体部从轴端通孔松脱，其结果是，即使通过高浓度渗碳等处理使整个轴主体部形成高硬度且耐磨损性极高的轴结构，由于对于轴主体部的轴两端部的防碳处理的限制很少，所以进行完全淬火等廉价的热处理即可，可以大大降低成本。而且，由于在完全淬火之后不必将轴主体部的轴两端部压入到轴端通孔中，所以不会因该压入而导致轴两端部上产生裂痕或裂缝，而且，由于在完全淬火之后不必对轴主体部的小径轴端部进行回火处理，所以可以降低成本。此外，由于盖的外径与轴主体部的中间部分的外径大致相同，所以支撑轴的外径在整体上相等，由此可以将支撑轴从一方的对置侧壁的外侧插通到所述一方的对置侧壁的轴端通孔中，在插通到另一方的对置侧壁的轴端通孔时易于进行操作，轴承装置的装配性优良。
发明效果根据本发明可以提供一种轴承装置，可以通过廉价的热处理使支撑轴的轴主体部达到高硬度并且耐磨损性优良、寿命提高，同时，可以确保轴主体部的端部在通孔的内径侧端边具有机械强度以防松。
图1是本发明的第一实施方式的摇臂的侧视图；图2是沿图1中的摇臂的B-B线的剖视图；图3是本发明的轴承装置的侧视图；图4是与图3对应的支撑轴的轴主体部的侧视图；图5是以剖面表示与图3对应的支撑轴的轴承盖的侧视图；图6是将轴承盖组装在轴主体部的两端部上时的支撑轴的剖视图；图7是表示同一支撑轴的立体图；图8是表示本发明的第二实施方式中的行星齿轮装置的剖视图；图9是现有的摇臂的侧视图；图10是沿着图9中的摇臂的A-A线的剖视图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的第一实施方式的内燃机的气门机构用摇臂；图3～图7表示本发明的轴承装置以及轴承装置用支撑轴，图1和图2是表示将上述轴承装置以及轴承装置用支撑轴组装入本发明的实施方式中的摇臂时的状态。图1是本发明的第一实施方式的摇臂的侧视图；图2是沿图1中的摇臂的B-B线的剖视图；图3是本发明的轴承装置的侧视图；图4是与图3对应的支撑轴的轴主体部的侧视图；图5是以剖面表示与图3对应的支撑轴的轴承盖的侧视图；图6是将轴承盖组装在轴主体部的两端部上时的支撑轴的剖视图；图7是表示同一支撑轴的立体图。
参照上述附图，实施方式中的端枢轴类型的摇臂14a具有构成摇臂主体12a的一对对置侧壁14a。两对置侧壁14a最好彼此形状相同并且平行相对。在两对置侧壁14a的长度方向两侧分别设置间隙调节器支承(枢轴轴承部)16和阀杆支承18。在两对置侧壁14a上，在其长度方向中间同轴形成轴端通孔20。两轴端通孔20分别以相同的规定孔径沿轴向贯通对置侧壁14a。另外，本发明还可以适用于中心枢轴类型的摇臂。
支撑轴22的轴两端部插入轴端通孔20并架设在两对置侧壁14a之间，在其支撑轴22的两对置侧壁14a之间的中间部分，通过多个针状滚子24(包括圆筒滚子等滚子)在外部安装支撑辊26，并可以自由旋转。凸轮28与辊26的外周面抵接。
在上述摇臂10a中，支撑轴22由轴主体部30和轴承盖32构成。
轴主体部30，为了具有规定的高硬度例如650Hv以上并提高耐磨损性和寿命，从各种钢材中选定其材料，并实施必要的热处理。例如，如果是轴承钢则最好进行完全淬火。如果是渗碳钢则最好进行渗碳淬火。如果是不锈钢和工具钢则最好进行氮化处理。轴主体部30，其中间部分30a定位在两对置侧壁14之间，其中间部分30a的外径面成为针状滚子24转动的轨道面。轴主体部30的轴两端部30b的外径小于中间部分30a的外径，由此，轴主体部30形成轴两端的外径较小的圆柱状的阶梯形状。
轴承盖32形成具有内外径的圆筒形，以便可以采用过盈配合、过渡配合或间隙配合中的任一配合方式而组装入轴主体部30的小径轴端部30b上。轴承盖32，可以通过压入轴主体部30的小径轴端部30b进行稍弱的配合，将其端面外径侧32a铆接在轴端通孔20的内径侧端边20a上，将其端面内径侧32b铆接在轴主体部30的小径轴端部30b的外径侧端边30b1上。在图1和图2中，32a′是铆接轴承盖32的端面外径侧32a而形成的铆接部，32b′是铆接轴承盖32的端面内径侧32b而形成的铆接部。
轴承盖32，由硬度可以与端面进行铆接的材料构成，硬度最好在100～400Hv之间，更优选在150～350Hv之间，虽然并未特别限定材料和热处理条件，但是例如可以由调质钢、软钢、铝、黄铜等构成。例如采用调质钢制成轴承盖32时，不必对调质钢实施淬火即可。
在上述实施方式的摇臂10a中，由于其支撑轴22由轴主体部30和轴承盖32构成，所以可以通过对包括小径轴端部30b在内的整个轴主体部30进行廉价的热处理来增大硬度和耐磨损性并提高寿命。而且，当将支撑轴22组装入两对置侧壁14时，即，在以被轴承盖32覆盖的状态将轴主体部30的小径轴端部30b嵌入到两对置侧壁14的轴端通孔20上的状态下，由于轴承盖32具有可以与端面进行铆接的低硬度，所以可以通过将该轴承盖32的端面外径侧32a铆接在通孔20的内径侧端边20a上，将支撑轴22铆接固定在轴端通孔20上。其结果是，本实施方式中的支撑轴22，当对整个轴主体部30实施高浓度渗碳等热处理时，由于不必对轴主体部30的小径轴端部30b实行防碳锤，所以通过完全淬火等廉价的热处理使轴主体部30达到高硬度，并可以削减成本。
在图8中表示适于本发明第二实施方式中的行星齿轮装置50的齿轮用支撑轴51的结构。
对组装入轴主体部52的小径轴端部53的轴承盖54的端面进行铆接并固定在作为对置侧壁55的行星齿轮架上，从而可以得到与上述第一实施方式相同的效果。
在图8中，56是行星齿轮，57是太阳轮，58是内齿轮，59是第一旋转轴，60是第二旋转轴，61是轴承盖54的对于对置侧壁55的铆接部，62是轴承盖54的对于轴主体部52的铆接部。
另外，本发明不限于上述实施方式，还可以在本发明技术方案的范围内进行各种变更或变形。
权利要求
1.一种轴承装置，是包含一对对置侧壁的轴承保持部件，在该一对对置侧壁上分别设有同轴的通孔；具有插通在该通孔上的支撑轴，该支撑轴具有轴主体部，由经过热处理的钢材形成，由中间部分和至少一方的轴端部的外径小于该中间部分的外径的小径端部构成；和轴承盖，与该轴主体部分体形成，并由硬度小于该轴主体部的材料形成，嵌装在该小径端部上，外径侧端边铆接在该通孔上而固定在该对置边缘壁上；并具有辊，通过滚子支撑在该中间部分上。
2.如权利要求1所述的轴承装置，其中，所述轴承盖的端面的内径侧铆接在轴主体部的小径轴端部的外径侧端边上。
3.如权利要求1所述的轴承装置，其中，所述轴承装置为摇臂。
4.如权利要求1所述的轴承装置，其中，所述轴承装置为行星齿轮。
5.如权利要求1所述的轴承装置，其中，该轴主体部由硬度在650Hv以上的钢材形成，该轴承盖由硬度在100～400Hv的材料形成。
6.如权利要求1所述的轴承装置，其中，该轴承盖的外径与该中间部分的外径大致相等。
7.一种轴承装置用支撑轴，包括轴主体部，由经过热处理的钢材形成，由中间部分和至少一方轴端部的外径小于该中间部分的外径的小径端部构成；和轴承盖，与该轴主体部分体形成，由硬度小于该轴主体部的材料形成，嵌装在该小径端部上，具有可以与端面铆接的硬度；该轴承盖，具有与轴主体部的中间部分的外径大致相等的外径。
8.如权利要求7所述的轴承装置用支撑轴，其中，所述轴承装置用支撑轴为摇臂用支撑轴。
9.如权利要求7所述的轴承装置用支撑轴，其中，所述轴承装置用支撑轴为行星齿轮用支撑轴。
10.如权利要求8所述的轴承装置用支撑轴，其中，该轴主体部由硬度在650Hv以上的钢材形成，该轴承盖由硬度在100～400Hv之间的材料形成。
全文摘要
本发明提供一种轴承装置，该轴承装置，包括一对对置侧壁、插通在设于两对置侧壁的轴端通孔上的支撑轴以及通过支撑轴支撑在所述两对置侧壁之间的辊；支撑轴由经过热处理的钢材构成，而且包括轴两端部的外径小于中间部分的外径并形成阶梯形状的轴主体部和安装在轴两端部上并可以与端面铆接的轴承盖；轴承盖的端面的外径侧端边铆接在该通孔的内径侧端边上。
文档编号F16H1/28GK1766353SQ20051011341
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月8日 优先权日2004年10月7日
发明者越智慎哉, 西内淳, 西泽千明, 早稻田义孝 申请人:光洋精工株式会社