JP2013002452A - ニードル保持具 - Google Patents

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Abstract

【課題】品質の良好なニードル保持具11aを安定して造れる構造を実現する。
【解決手段】高分子材料を射出成形して成り、円筒状部14aと補強板部15aとを備える。この円筒状部14aの内周面に径方向に突出する突条部が存在せず、しかも、前記高分子材料を射出成形する為の金型を引き引き抜く事に対する抵抗が、前記円筒状部14aのうち前記補強板部15aよりも軸方向一端寄り部分よりも他端寄り部分で大きい。
【選択図】図1

Description

この発明は、例えば自動車用エンジンの燃料消費率の低減を目的としてエンジンの動弁機構中に組み込むカムフォロア装置を構成するカムフォロアの輸送時乃至組み立て作業時に使用する、ニードル保持具の改良に関する。
自動車の駆動用等に使用するエンジンの動弁機構部分で発生する摩擦抵抗を低減して、このエンジンの燃費性能を向上させる為に、この動弁機構を構成するカムフォロア(円筒状ローラ)を、ロッカーアームに設けた支持軸に対し、ラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持する事が、例えば特許文献1〜3等に記載されており、且つ、広く行われている。図9は、このうちの特許文献2に記載された、従来構造の1例を示している。図示の例では、ロッカーアーム1は、カムシャフト2の回転に伴ってラッシュアジャスタ3の先端部を中心として往復揺動し、弁杆4を軸方向に変位させる。前記ロッカーアーム1の中間部にその両端部を支持固定した支持軸5の周囲に、特許請求の範囲に記載した外径側部材である、円筒状のカムフォロア6を、ラジアルニードル軸受7により回転自在に支持している。そして、このカムフォロア6の外周面と、前記カムシャフト2に固設したカム8の外周面とを転がり接触させている。
上述の様なラジアルニードル軸受7を備えた動弁機構を構成するカムフォロア6を、軸受メーカーから出荷する際には、このカムフォロア6の内周面に複数本のニードル9、9を、グリースにより貼着しておく。尚、このカムフォロア6の中心孔が、特許請求の範囲に記載した、外径側部材に設けた断面形状が円形の孔に対応する。更に、前記各ニードル9、9の内径側には、図10に示す様に、ニードル保持具11を、軽い締り嵌めで嵌合しておく。この理由は、互いに組み合わせた前記カムフォロア6の内周面に貼着した前記各ニードル9、9が、軸受メーカーからカムフォロアユニットの組立工場への輸送中や、前記動弁機構の組み立て作業時に脱落する事を防止する為である。
前記動弁機構を組み立てるには、上述の様な、前記カムフォロア6と前記各ニードル9、9と前記ニードル保持具11とを組み合わせて成るカムフォロアユニット12を、図10に示す様に、前記ロッカーアーム1を構成する1対の側板部10、10同士の間に配置すると共に、これら両側板部10、10に形成した支持孔13、13と、前記各ニードル9、9の内径側部分に存在する円柱状空間の両端開口とを整合させる。そして、これら両支持孔13、13及び円柱状空間に、前記支持軸5を挿通する。前記ニードル保持具11は、この支持軸5の挿通作業の進行に伴って、挿通方向前方(図10の右方)に存在する支持孔13から前記ロッカーアーム1外に押し出す。その後、前記支持軸5の両端部を前記両支持孔13、13に内嵌すると共に、かしめ等により前記両側板部10、10に対し固定する。
特許文献2に記載された、前記ニードル保持具11は、合成樹脂等の弾性材料を射出成形する事により一体に形成したもので、円筒状部14と補強板部15とを備える。このうちの円筒状部14は、前記各ニードル9、9の内径側部分に存在する円柱状空間に押し込み可能である。又、前記補強板部15は、前記円筒状部14の内周面の軸方向中間部に、この円筒状部14の内径側を塞ぐ状態で設けられている。又、この円筒状部14の内周面のうちで、前記補強板部15の片側部分には、突条部16を形成している。
上述の様なニードル保持具11は、図11に示す様な金型装置17により造る。この金型装置17は、互いに突き合わされる第一、第二両金型18、19と、このうちの第一金型18の内側に挿通される第三金型20とから成る。このうちの第三金型20の先端部外周面に、凹溝21が形成されている。前記ニードル保持具11を射出成形する際には、これら各金型18〜20を図11に示した状態に組み合わせて形成したキャビティ22内に、溶融樹脂を送り込む。そして、この溶融樹脂が冷却・固化する事で、前記ニードル保持具11が形成された後、前記第一、第二両金型18、19同士を離隔させると共に、前記第三金型20を引き抜く。この第三金型20と前記ニードル保持具11とが、前記凹溝21と前記突条部16とで係合する為、このニードル保持具11が、前記第二金型19と共に移動する事はなく、このニードル保持具11の取り出しを安定して行える。
但し、上述の図10〜11に示した様なニードル保持具11の場合、前記ニードル保持具11の取り出しを安定させる為には、突条部16の高さ寸法を或る程度大きくする必要がある。但し、この高さ寸法を大きくすると、前記円筒状部14から前記第三金型20を引き抜く際に、完成直後で未だ軟らかい、前記ニードル保持具11の内周面に設けた前記突条部16が損傷する可能性がある。そして、この突条部16が損傷する結果生じた小片が、前記キャビティ22内に残留すると、後から造られるニードル保持具11の品質が悪化する可能性がある。
特開平3−92621号公報 特開2002−39201号公報 実開平5−14643号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、品質の良好なニードル保持具を安定して造れる構造を実現すべく発明したものである。
本発明のニードル保持具は、前述した従来から知られているニードル保持具と同様に、合成樹脂、ゴム、ビニル等の高分子材料を射出成形して成るもので、円筒状部と補強板部とを備える。
このうちの円筒状部は、カムフォロア等の外径側部材に設けた断面形状が円形の孔の内周面に円周方向に亙って配置された、複数本のニードルの内径側に押し込み可能である。
又、前記補強板部は、前記円筒状部の内周面の軸方向中間部に、この内周面から径方向内方に突出する状態で設けられている。
特に、本発明のニードル保持具に於いては、前記円筒状部の内周面のうちで、前記補強板部が設けられた部分から外れた部分に、径方向に突出する突条部が存在しない。
且つ、前記高分子材料を射出成形する為の金型を引き抜く事に対する抵抗が、前記円筒状部のうち前記補強板部を境として、軸方向一端側部分よりも他端側部分で大きい。
上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項2に記載した発明の様に、前記円筒状部の内周面のうち、前記補強板部よりも軸方向一端側部分を、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜した第一テーパ面とする。
これに対して、前記補強板部よりも軸方向他端側部分を、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の他端側開口に向かうに従って内径が漸次小さくなる方向に傾斜した第二テーパ面とする。
或いは、請求項3に記載した発明の様に、前記円筒状部の内周面のうち、前記補強板部よりも軸方向一端側部分を、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜したテーパ面とする。
これに対して、前記補強板部よりも軸方向他端側部分(この補強板部寄りの奥端周縁部の面取り部分を除く)を、内径が軸方向に関して変化しない円筒面とする。
或いは、請求項4に記載した発明の様に、前記円筒状部の内周面を、前記補強板部の両側部分(この補強板部の奥端周縁部の面取り部分を除く)で、何れも内径が軸方向に関して変化しない円筒面とする。
そして、前記補強板部よりも軸方向一端側部分の内周面の表面粗さの値に比べて、同じく他端側部分の内周面の表面粗さの値を大きくする。
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項5に記載した発明の様に、前記円筒状部の外周面を、軸方向中間部に存在して、外径が軸方向に関して変化しない円筒面と、この円筒面部を挟んだ軸方向両側部分に存在して、この円筒面から離れるに従って外径が漸次小さくなる方向に傾斜した、1対のガイドテーパ面とから成る複合曲面とする。
更に、前記補強板の形状に関しては、例えば請求項6に記載した発明の様に、前記円筒状部の内径側部分全体を塞ぐ円板状とするか、或いは、請求項7に記載した発明の様に、前記円筒状部の内径側部分のうちの外径寄り部分を塞ぐ円輪状とする。
上述の様に構成する本発明のニードル保持具の場合には、円筒状部の内周面に径方向に突出する突条部を設ける事なく、射出成形時に金型を引き抜く事に対する抵抗を、補強板部の両側で異ならせている。この為、品質の良好なニードル保持具を、安定して造れる。
本発明の実施の形態の第1例を示す断面図。 同じく射出成形時の状態を示す断面図。 本発明の実施の形態の第2例を示す断面図。 同じく射出成形時の状態を示す断面図。 本発明の実施の形態の第3例を示す断面図。 同じく射出成形時の状態を示す断面図。 本発明の実施の形態の第4例を示す断面図。 同じく射出成形時の状態を示す断面図。 カムフォロアを組み込んだエンジンの動弁機構の1例を示す断面図。 従来のニードル保持具を使用してロッカーアームにカムフォロアを組み付ける際の状態を示す、図9のA−A断面に相当する図。 従来のニードル保持具の射出成形時の状態を示す断面図。
[実施の形態の第1例]
図1〜2は、請求項1、2、5、6に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例のニードル保持具11aは、合成樹脂、ゴム、ビニル等の高分子材料を射出成形して成るもので、円筒状部14aと補強板部15aとを備える。
このうちの円筒状部14aの外周面は、円筒面23と1対のガイドテーパ面24、24とを、断面形状が部分円弧状である曲面により滑らかに連続させた、複合曲面としている。前記円筒面24は、前記円筒状部14aの外周面の軸方向中間部に存在して、外径が軸方向に関して変化しない。又、前記両ガイドテーパ面24、24は、前記円筒状部14aの外周面の軸方向両端寄り部分に存在して、前記円筒面23から離れるに従って外径が漸次小さくなる方向に傾斜している。この様な円筒状部14aは、外径側部材であるカムフォロア6の中心孔の内周面に円周方向に並べて配置された(この内周面にグリースにより貼着保持された)、複数本のニードル9、9(図9〜10参照)の内径側に押し込み可能である。即ち、前記円筒状部14aのうち、前記円筒面24の自由状態での外径は、前記カムフォロア6の中心孔の内周面にそれぞれの転動面を当接させた、前記各ニードル9、9の内接円の直径と同じか、これよりも僅かに大きい。
又、前記補強板部15aは、前記円筒状部14aの内周面の軸方向中間部に、この内周面から径方向内方に突出する状態で設けられている。本例の場合には、前記補強板部15aを、前記円筒状部14aの内径側部分全体を塞ぐ円板状としている。そして、前記円筒状部14aの内周面を、前記補強板部15aを境として、軸方向一端側部分(図1〜2の右側部分)と同じく他端側部分(同じく左側部分)とに2分割している。この様に、前記補強板部15aにより2分割された、前記円筒状部14aの内周面の何れの部分にも、前記図10〜11に示した従来構造の様な、軸方向に隣接する部分よりも径方向内方に大きく(テーパ面を形成する傾斜に基づく分を超えて)突出する突条部16は存在しない。
但し、本例の場合には、前記補強板部15aにより2分割された、前記円筒状部14aの内周面を、何れも軸方向に関して内径が漸次変化するテーパ面としている。但し、これら両テーパ面の傾斜方向は、前記補強板部15aを境として互いに逆方向としている。即ち、前記円筒状部14aの内周面のうち、前記補強板部15aよりも軸方向一端側部分を、図1〜2に傾斜角度を誇張して示す様に、この補強板部15a寄りの奥端側から前記円筒状部14aの一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜した、第一テーパ面25としている。これに対して、前記補強板部15aよりも軸方向他端側部分を、図1〜2に傾斜角度を誇張して示す様に、前記補強板部15a寄りの奥端側から前記円筒状部14aの他端側開口に向かうに従って内径が漸次小さくなる方向に傾斜した、第二テーパ面26としている。
上述の様な本例のニードル保持具11aは、図2に示す様な金型装置17aにより造る。この金型装置17aは、互いに突き合わされる第一、第二両金型18a、19aと、このうちの第一金型18aの内側に挿通される第三金型20aとから成る。このうちの第三金型20aの先端部外周面(先端外周縁部分の面取り部分を除く)は、図2に傾斜角度を誇張して示す様に、先端面に向かうに従って外径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい状の凸曲面としている。この凸曲面には、軸方向に隣接する部分に比べて、前記外径が変化する程度を超えて径方向内方に凹む様な凹溝は設けられていない。
前記ニードル保持具11aを射出成形する際には、前記各金型18a〜20aを図2に示した状態に組み合わせて形成したキャビティ22a内に、加熱した熱可塑性の合成樹脂等の溶融樹脂を送り込む。そして、この溶融樹脂をこのキャビティ22a内で冷却・固化させる事で、前記ニードル保持具11aを形成する。形成後にこのニードル保持具11aを前記金型装置17aから取り出すには、先ず、前記第二金型19aを図2の右方に退避させる。この際、前記第三金型20aの先端部外周面と前記第二テーパ面26との係合に基づき、前記ニードル保持器11aは、前記第一、第三両金型18a、20aの側に留まる。言い換えれば、このニードル保持具11aが前記第二金型19aと共に、図2の右方に変位する事はない。
そこで、前記第一金型18aを図2の左方に退避させた後、前記ニードル保持具11aを前記第三金型20の周囲から軸方向に抜き取る。この状態で、前記第二テーパ面26をその内周面に有する、前記円筒状部14aの軸方向他端側部分の周囲には、前記第一金型18aは存在しない。又、前記第二テーパ面26の傾斜角度は、例えば1〜2度程度、大きくても5度程度の僅かな値でも十分であり、図1〜2に誇張して示す程に大きな傾斜角度を持たせる必要はない。即ち、前記第一テーパ面25には、前記ニードル保持具11aの内径側から前記第二金型19aを抜き取り易くする為に、例えば2〜5度程度の抜き勾配を持たせているのに対して、前記第二テーパ面26には、前記ニードル保持器11aの内径側から前記第三金型20aを抜き取る事に対する抵抗を大きくする方向の勾配を持たせている。従って、前記第二テーパ面26の傾斜角度を、上述の様に小さな値としても、前記ニードル保持器11aを射出成形する為の金型装置17aを構成する前記各金型18a〜20aのうち、第一、第三両金型18a、20aと前記ニードル保持具11aを分離させる事に対する抵抗を、同じく第二金型19aと分離させる事に対する抵抗に比べて、明らかに大きくできる。
以上の通りであるから、前記ニードル保持具11aを前記第三金型20の周囲から抜き取る際に、前記円筒状部14aの軸方向他端側部分の直径を弾性的に拡げる量は僅少で済む。従って、この円筒状部14aの軸方向他端側部分の直径が弾性的に拡がって、前記第三金型20が、前記円筒状部14aの軸方向他端側部分から無理なく抜き取られる。この為、前記ニードル保持具11aと前記第三金型20との分離作業は軽い力で、このニードル保持具11aの何れの部分にも無理な力を加えずに行える。この結果、射出成形直後の前記ニードル保持具11aの、前記金型装置17aからの取り出しを、このニードル保持具11aを損傷する事なく、安定して行える。
[実施の形態の第2例]
図3〜4は、請求項1、2、5、7に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、ニードル保持具11bを構成する補強板部15bを、円輪状としている。即ち、この補強板部15bにより、円筒状部14bの内径側部分のうちの外径寄り部分を塞いでいる。この様な補強板部15bを備えた、前記ニードル保持具11bを射出成形する為に、金型装置17bを構成する第三金型20bの先端面中央部に円形凸部27を設け、射出成形時にこの円形凸部27の先端面を、第二金型19aの先端面に突き当てている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
[実施の形態の第3例]
図5〜6は、請求項1、3、5、6に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例のニードル保持具11cの場合には、円筒状部14cの内周面のうち、補強板部15aよりも軸方向一端側部分(図5〜6の右側部分)を、この補強板部15a寄りの奥端側から前記円筒状部14cの一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜したテーパ面28としている。これに対して、前記補強板部15aよりも軸方向他端側部分(図5〜6の左側部分で、奥端外周縁の面取り部を除く部分)を、この補強板部15a寄りの奥端側から前記円筒状部14cの他端側開口に向かうに従って内径が変化しない、円筒面29としている。
上述の様な本例のニードル保持具11cを射出成形する為の成形装置17cの構造は、第一、第二両金型18a、19aの形状に関しては、先に述べた実施の形態の第1〜2例と同様である。特に本例の場合には、第三金型20cとして、先端部まで外径寸法が変化しない(先端外周縁の面取り部を除く)、単なる円柱状のものを使用している。
この様な本例の場合、前記第二金型19aと前記テーパ面28との間に抜き勾配が存在するので、この第二金型19aと前記ニードル保持具11cとの分離を円滑に行える。これに対して、このニードル保持具11cと前記第三金型20cとの間には抜き勾配が存在しないので、これらニードル保持具11cと第三金型20cとの分離には、或る程度の抵抗を生じる。この為、本例の場合も、射出成形直後の前記ニードル保持具11cの、前記金型装置17cからの取り出しを、このニードル保持具11cを損傷する事なく、安定して(取り出し方向を一定にして)行える。
[実施の形態の第4例]
図7〜8は、請求項1、4〜6に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例のニードル保持具11dの場合には、円筒状部14dの内周面を、補強板部15aの両側部分(奥端周縁部の面取り部分を除く)で、何れもこの補強板部15a寄りの奥端側から前記円筒状部の他端側開口に向かうに従って内径が変化しない円筒面29a、29bとしている。そして、前記補強板部15aよりも軸方向一端側部分の内周面である、前記円筒面29bの表面粗さの値に比べて、同じく他端側部分の内周面である、前記円筒面29aの表面粗さの値を大きくしている。
上述の様な本例のニードル保持具11dを射出成形する為の成形装置17dの構造は、第一金型18aの形状に関しては、先に述べた実施の形態の第1〜3例と同様である。特に本例の場合には、第二金型19bのうちで前記円筒面29bを形成する為の円形凸部30部分、及び前記円筒面29aを形成する為の第三金型20dの先端部を、何れも外径寸法が変化しない(先端外周縁の面取り部を除く)形状としている。但し、前記第三金型20dの先端部外周面には、ショットブラスト等の表面粗さの値を大きくする処理を施している。これに対して、前記円形凸部30の外周面は、研磨加工により平滑面としている。
この様な本例の場合、前記円形凸部30の外周面が平滑面である為、この円形凸部30を設けた第二金型19bと前記ニードル保持具11dとの分離を円滑に行える。これに対して、前記第三金型20dの先端部外周面は、表面粗さの値が大きい粗面である為、この第三金型20dと前記ニードル保持具11dとの分離には、或る程度の抵抗を生じる。この為、本例の場合も、射出成形直後のこのニードル保持具11dの、前記金型装置17dからの取り出しを、このニードル保持具11dを損傷する事なく、安定して行える。尚、本例及び上記した実施の形態の第3例の場合、第二、第三両金型18a、20c、20dを一体とする事もできる。
本発明のニードル保持具を使用してカムフォロアを組み付けるロッカーアームの構造は特に問わない。前述の図9に示した様な、長さ方向中間部に設置する構造の他、長さ方向端部に設置する構造を組み立てる為に適用する事もできる。
更に、請求項2、3に記載した如く、両側の傾斜角度を異ならせる発明と、請求項4に記載した如く、両側の面粗さを異ならせる発明とを組み合わせて実施する(傾斜角度の面から抜き抵抗が大きな側の面粗さを大きくして、より抜きにくくする)事もできる。
1 ロッカーアーム
2 カムシャフト
3 ラッシュアジャスタ
4 弁杆
5 支持軸
6 カムフォロア
7 ラジアルニードル軸受
8 カム
9 ニードル
10 側板部
11、11a、11b、11c、11d ニードル保持具
12 カムフォロアユニット
13 支持孔
14、14a、14b、14c、14d 円筒状部
15、15a、15b 補強板部
16 突条部
17、17a、17b、17c、17d 金型装置
18、18a 第一金型
19、19a、19b 第二金型
20、20a、20b、20c、20d 第三金型
21 凹溝
22、22a、22b キャビティ
23 円筒面
24 ガイドテーパ面
25 第一テーパ面
26 第二テーパ面
27 円形凸部
28 テーパ面
29、29a、29b 円筒面
30 円形凸部

Claims (7)

  1. 高分子材料を射出成形して成り、外径側部材に設けた断面形状が円形の孔の内周面に円周方向に亙って配置された複数本のニードルの内径側に押し込み可能な円筒状部と、この円筒状部の内周面の軸方向中間部に、この内周面から径方向内方に突出する状態で設けられた補強板部とを備えたニードル保持具に於いて、前記円筒状部の内周面のうちで、この補強板部が設けられた部分から外れた部分に、径方向に突出する突条部が存在せず、しかも、前記高分子材料を射出成形する為の金型を引き抜く事に対する抵抗が、前記円筒状部のうち前記補強板部を境として、軸方向一端側部分よりも他端側部分で大きい事を特徴とするニードル保持具。
  2. 前記円筒状部の内周面のうち、前記補強板部よりも軸方向一端側部分は、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜した第一テーパ面であり、前記補強板部よりも軸方向他端側部分は、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の他端側開口に向かうに従って内径が漸次小さくなる方向に傾斜した第二テーパ面である、請求項1に記載したニードル保持具。
  3. 前記円筒状部の内周面のうち、前記補強板部よりも軸方向一端側部分は、この補強板部寄りの奥端側から前記円筒状部の一端側開口に向かうに従って内径が漸次大きくなる方向に傾斜したテーパ面であり、前記補強板部よりも軸方向他端側部分は、内径が軸方向に関して変化しない円筒面である、請求項1に記載したニードル保持具。
  4. 前記円筒状部の内周面が、前記補強板部の両側部分で、何れも内径が軸方向に関して変化しない円筒面であり、前記補強板部よりも軸方向一端側部分の内周面の表面粗さの値に比べて、同じく他端側部分の内周面の表面粗さの値が大きい、請求項1に記載したニードル保持具。
  5. 前記円筒状部の外周面が、軸方向中間部に存在して、外径が軸方向に関して変化しない円筒面と、この円筒面を挟んだ軸方向両側部分に存在して、この円筒面から離れるに従って外径が漸次小さくなる方向に傾斜した、1対のガイドテーパ面とから成る複合曲面である、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載したニードル保持具。
  6. 前記補強板が、前記円筒状部の内径側部分全体を塞ぐ円板状である、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載したニードル保持具。
  7. 前記補強板が、前記円筒状部の内径側部分のうちの外径寄り部分を塞ぐ円輪状である、請求項1〜5のうちの何れか1項に記載したニードル保持具。
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