JP2542006Y2 - 内燃機関のロッカアームのピボット軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、内燃機関のロッカアームのピボット軸受に
関するものである。

（従来の技術） 第８図に示すように、内燃機関１には、その一部にピ
ボット軸受２を設けたものがある。すなわち、１は４サ
イクル方式の内燃機関であって、３は吸気弁、４は排気
弁である。吸気弁３はロッカアーム５を介してカムシャ
フト６に駆動されて開閉し、排気弁４はロッカアーム７
を介してカムシャフト６に駆動され開閉する。ロッカア
ーム５は軸5Aによって回動自在に支持され、ロッカアー
ム７はピボット軸受２を介して揺動自在に支持される。
ピボット軸受２は、一方の部材である軸受部材８に、他
方の部材であるロッカアーム７に一体のボール部９を嵌
合した構造のものである。

この種のピボット軸受の従来技術としては、実公昭40
−16482号公報等に開示されたものがある。これらの公
報のものは、一方の部材に設けられた他方の部材のボー
ル部を揺動可能に嵌合する軸受部を備えたピボット軸受
であって、いずれも、軸受部の口縁部をかしめるだけ
で、ボール部の抜止め防止を図っている。

これらのものは、組立工程または製造工程等で、かし
め加工あるいは絞り加工等を行なうため、軸受部とボー
ル部との適正なクラアランスや密着精度を得ることが困
難な場合が多い。このことは、軸受部とボール部の寸法
公差にも一因がある。

このような問題を解決するものとしては、たとえば特
開昭49−97155号公報に開示されているボールジョイン
トがある。このボールジョイントは、第７図に断面図で
示すように、一方の部材である軸受部材８の軸受部10
に、他方の部材であるロッカアーム７側のボール部９を
回動自在に嵌合し、これによって、軸受部材８に対して
ロッカアーム７を揺動自在に結合したものである。この
ボールジョイントにおいては、軸受部10にリング保持溝
11が形成され、このリング保持溝11に抜止リング12が嵌
合している。そして、前記リング保持溝11の内壁13が、
その開口側に向かって次第に小径となるテーパ面に形成
されている。

また、実開昭61−91003号公報に示すバルブロッカア
ームのエンドピボット取付構造のようなものもある。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、前記特開昭49−97155号公報のボール
ジョイントにあっては、第７図においてリング保持溝11
の内壁13が、ボール部９を軸受部10の開口側に引き寄せ
たときに抜止リング12の断面中心点P_bと、ボール部９の
中心点P_aを通る直線L₁よりも内側に寄る位置（接点Ｐ）
で、内壁13に接触させることにより、ボール部９の抜止
めを果している。

しかし、このピボット軸受は、内壁13に接触する抜止
リング12の接点Ｐが、軸受部10の反開口側にあるととも
に、抜止リング12がリング保持溝11の開口端に位置した
ところで設定された構成となっている。

このため、ロッカアーム７及び軸受部材８の相対的な
揺動によって、抜止リング12が傾くような場合には、内
壁（斜面）13とボール部９との間隙は開口部に向けて拡
大しているので、抜止リング12は縮まろうとする弾性が
あるかぎり上方へ移動し、図示の状態には安定せず、そ
の水平保持性もなく抜止リング12がリング保持溝11から
脱落してしまうおそれがある。

なお、従来のものには、リング保持溝11の開口端に段
差状の突部14（記述にはなく図示だけしてある。）が形
成されているため、抜止リング12の傾きによる脱落は一
応防止されるが、突部14をリング保持溝11の内壁13に形
成する必要があり、作業に煩雑さを招くことになる。

また、実開昭61−91003号公報のものは、リングのバ
ネ力だけに頼っているので、球体の抜止めとしての働き
は極めて弱い。

一方、ピボット軸受には、これとは別の問題として、
良好な潤滑性を長期間に亘って、いかに保持させるかと
いう問題がある。すなわち、従来におけるボール部９の
潤滑は、リング保持溝11内にグリスを充填し、抜止リン
グ12によって外部に漏出しないようにし、このグリスに
よって、軸受部10とボール部９間の潤滑を行なってい
た。このように、リング保持溝11内にグリスを充填して
潤滑を行なうようにした構造では、ボール部９に高サイ
クルの荷重を受けたとき、潤滑がこれに追付かず、潤滑
性が低下すると共に、振動ならびに騒音が発生する問題
があった。また、定期的にグリス補給を行なわなければ
ならないという問題もあった。

本考案は、これらの問題を解決するためになされたも
ので、軸受部に嵌合されたボール部を抜止めさせて、脱
落の防止を確実化させると共に、リング保持溝内の空隙
部に、エンジンの強制潤滑用のオイルを充満させること
により、潤滑性を向上させ、振動、騒音を効果的に防止
することのできる内燃機関のロッカアームのピボット軸
受を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、上記課題を解決するための手段として、内
燃機関１本体内部のばね付勢された吸気弁３または排気
弁４にロッカアーム5,7の一側を接続し、該ロッカアー
ム5,7の他側に一体に設けられたボール部９を前記内燃
機関１本体に固定された軸受部材８の軸受部10に回動可
能に嵌合させ、該軸受部10の口縁部に一体に形成したリ
ング保持溝11に抜止リング12を嵌合させたロッカアーム
5,7のピボット軸受において、 前記リング保持溝11の開口側に位置した前記抜止リン
グ12と、前記リング保持溝11の内壁13との接点Ｐを、前
記ボール部９の中心点P_aと、前記抜止リング12の断面中
心点P_bを通る直線L₁よりも開口側に位置させ、さらに、
前記リング保持溝11は前記接点Ｐを含み、前記開口側に
向かって次第に小径となる湾曲状の内壁13に形成され、
該湾曲状の内壁13は、前記接点Ｐにおける接線Ｃと、前
記接点Ｐを通り前記内壁13に沿う曲線R_xとによって囲ま
れる領域20を有するように形成され、前記軸受部材８
に、先端を前記軸受部10に連通させ、基端を前記内燃機
関１本体の潤滑用系路に連通させたオイル通路16を設け
ると共に、前記軸受部10の底面部に下方に膨出し、か
つ、前記オイル通路16に連通した油だまり用の凹部21を
設け、前記リング保持溝11の底面部に油だまり用の環状
の凹部22を設けたことを特徴とするものである。

（作用） 本考案においては、リング保持溝11を開口側に向かっ
て次第に小径となる湾曲状の内壁13に形成され、この湾
曲状の内壁13は、抜止リング12とリング保持溝11との接
点Ｐにおける接線Ｃと、前記接点Ｐを通り湾曲状の内壁
13に沿う曲線R_xとによって囲まれる領域20を有するよう
に形成させて、ボール部９が軸受部10の下に戻る際、抜
止リング12を円滑に下降させる。

前記軸受部材８に、先端を軸受部10に連通させ、基端
を内燃機関１本体の潤滑用系路に連通させたオイル通路
16を設け、このオイル通路16に連通した油だまり用の凹
部21を軸受部10の底面部に形成させ、さらに、前記リン
グ保持溝11の底面部に油だまり用の環状の凹部22を形成
させて、これら環状の凹部22と軸受部10の凹部21とに潤
滑用のオイルを保持させて、オイルによりピボット軸受
の潤滑を行うと共に、振動及び騒音を回避させる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図ないし第６図にもと
づいて説明する。内燃機関のピボット式動弁装置におけ
るピボット軸受を断面図で示した第１図において、一方
の部材である軸受部材８には軸受部10が形成されてい
る。この軸受部10には、他方の部材であるロッカアーム
７のボール部９が揺動可能に嵌合されている。なお、一
方の部材である軸受部材８は、たとえば、エンジン本体
に固定されている。

軸受部10の口縁部には、環状のリング保持溝11が形成
されている。リング保持溝11には、断面円形をなし、か
つ、縮径方向の弾性を有する抜止リング12が嵌合されて
いる。なお、この抜止リング12は、ボール部９の抜止め
にあたり、あらかじめリング保持溝11に嵌込まれ、その
リング内に弾性に抗してボール部９を挿入している。リ
ング保持溝11の図示下端部は、リング受座となってお
り、ボール部９の組立時に抜止リング12が常にボール部
９の中心より軸受部10の開口部側に位置することを保証
している。

抜止リング12は、第６図に平面図で示すように、一部
に切り口を有するＣリング状に形成されている。なお、
第１図および第６図には、抜止リング12の自由状態が一
点鎖線P₁で、また、その組付状態が実線で、さらに、ボ
ール部９の挿入時の最大拡開状態が二点鎖線P₂で、それ
ぞれ示されている。

リング保持溝11の内壁13は、前記開口側に向かって次
第に小径となる湾曲状の斜面（説明の都合上、内壁13と
同一の符号を付すことにする）に形成されている。そし
て、湾曲状の斜面13は、リング保持溝11の内壁13と、開
口側に位置した抜止リング12との後述する接点Ｐを含ん
でいる。

さらに、内壁13すなわち斜面13を第３図および第４図
により詳述する。斜面13において、開口側に位置したと
きの抜止リング12の接点Ｐは、ボール部９の中心点P_aと
抜止リング12の断面中心点P_bを結ぶ線L₁より開口部側に
位置されている。

すなわち、斜面13のうち、少なくとも接点Ｐよりも開
口側部分は、ボール部９の半径R₀と抜止リング12の径ｄ
との合計半径による曲線L_oより開口側が内方へ位置し
（斜線19参照）、かつ、接点Ｐを通り、斜面13に沿う曲
線（又は接線）R_xと曲線L_oとは、接点Ｐより外側で交差
する（交点P_d）ように形成されている。なお、第３図お
よび第４図中、P_cは直線L₁と曲線L_oとの交点を示してい
る。

すなわち、ボール部９と抜止リング12との接点P_pにけ
る接線Ａと、リング保持溝11の軸線Ｌに平行な直線Ｂと
のなす角度αと、リング保持溝11の斜面13と抜止リング
12との接点Ｐにおける接線Ｃと、リング保持溝11の軸線
Ｌと平行な直線Ｄとなす角度βとは、 α＜β の関係をもつことになる。

さらに、この湾曲状の内壁13は、第３図及び第４図に
示すように、接点Ｐにおける接線Ｃと、接点Ｐを通り内
壁13に沿う曲線R_xとによって囲まれる領域（斜線で表
示）20を有するように形成されている。

次に、第１図および第６図により各部の寸法関係につ
いて説明する。抜止リング12の自由状態（第１図および
第６図中、一点鎖線P₁参照）における内径半径をR₁、ボ
ール部９の半径をR₀とすると、ボール部組付時の抜止リ
ング12の拡開量C₁は C₁＝２πR₀−２πR₁ ……（１） となる。なお、拡開量C₁は、半径R₀が5mmのとき、約0.5
〜1.0mmである。

従って、抜止リング12の自由状態の内径２R₁は、式
（１）より ２R₁＝２R₀−C₁／π となる。なお、その自由状態の抜止リング12の外径半径
をR₁₀、その抜止リング12の線径をｄとすると、抜止リ
ング12の自由状態の外径２R₁₀は、 ２R₁₀＝２R₁＋2d となる。

また、抜止リング12のボール部９の挿入時の最大拡開
状態（第１図および第６図中、二点鎖線P₂参照）におけ
る内径半径をR₂とすると、その内径２R₂は、 ２R₂＝２R₀ となる。なお、この拡開状態の抜止リング12の外径半径
をR₂₀とすると、その外径２R₂₀は、 ２R₂₀＝２R₂＋2d となる。

また、抜止リング12の組付状態（第１図および第６図
中の実線参照）における内径半径をR₃とすると、その内
径２R₃は、 ２R₃＝２R₁＋C₁ となる。なお、この組付状態の抜止リング12の外径半径
をR₃₀とすると、その外径２R₃₀は、 ２R₃₀＝２R₃＋2d となる。

また、第１図に示すようにリング保持溝11の開口端半
径をR₄、ボール部９の挿入時のボール部９と開口端との
最小クリアランスをC₂とすると、リング保持溝11の開口
径２R₄は、R₀ ２R₄＝２R₀＋C₂ となる。

また、リング保持溝11の最大内径半径をR₅、ボール部
９の挿入時のボール部９とそのリング保持溝11との最小
クリアランスをC₃とすると、リング保持溝11の最大内径
２R₅は、 ２R₅＝２R₀＋2d＋C₂ となる。

次に、前記ピボット軸受２の組付手順について述べ
る。まず、一方の部材である軸受部材８のリング保持溝
11に抜止リング12が嵌込まれる。このとき、抜止リング
12はリング保持溝11の開口端においてその弾性に抗し
て、縮径されたのち、そのリング保持溝11内に嵌り込む
ことにより、自由状態となって、リング保持溝11の底
部、すなわち、リング受座に着座する。その後、他方の
部材であるロッカアーム７のボール部９が、抜止リング
12内を通して押込まれることにより組付けられる。

このとき、抜止リング12はボール部９によって一旦拡
開された後、ボール部９の最大径（２R₀）を通過するこ
とによりその自閉力（弾性力）をもって縮径し、ボール
部９の基端側に移動して自由状態に戻ろうとするが、リ
ング保持溝11の内壁13に制限され、その開口側に位置す
る。このようにして、ピボット軸受２の組付が完了す
る。

このようなピボット軸受２によると、軸受部10、ボー
ル部９および抜止リング12の各々の寸法公差があって
も、常に安定した圧力の範囲で軸受部10とボール部９の
密着度（あるいは密封度）が得られる。

また、抜止リング12は軸受部10の軸線Ｌに対し常に水
平に保たれるため、規定値以上の抜け力が働かない限
り、抜止リング12の脱出が防止され、よって、ボール部
９の円滑な摺動が長期に亘って維持される。

しかして、リング保持溝11の内壁13における抜止リン
グ12との接点Ｐがボール部９の中心点P_aと抜止リング12
の断面中心点P_bとを通る直線L₁よりも開口側に位置され
ていることにより、抜止リング12の弾性に打勝って抜止
リング12の内径を押し広げつつ抜け出そうとするボール
部９を、リング保持溝11と抜止リング12の接点Ｐで受止
めることができ、接点Ｐでは抜止リング12の外径を縮め
ようとする力が加わるので、抜止リング12を常に水平に
保ち、その脱落を防止することができると共に、角度α
と角度βの値を適当に選定することにより、ボール部９
の着脱を可能にすると共に、ボール部９に対し押し込む
時より大きな抜止力を生じさせることができる。

詳しくは第５図の作用説明図において、点P_pにおける
抜力をF₀とすると、抜止リング12を押拡げる力は角度α
のクサビ理論によりF₂となり、F₀＜F₂で非常に大きい。
このため抜止リング12は弾性だけで抜止めを行なうこと
は頗る困難である。

ここで、リング保持溝11の内壁13の点Ｐにおける接線
角度βが有効に働く。点Ｐにおける外力は力F₀の反力と
してF₁が発生し、F₁＝F₀である。角度βにより力F₁の分
力としてF₃が発生し、力F₃は力F₂の負方向に働く。した
がって、F₁−F₃＝F₄が抜止リング12の自閉力（弾性力）
であればよい。

また、部品の分解力として力F₀が指定されれば、抜止
リング12の形状、弾性を認定した後、角度βを決定すれ
ばよい。勿論、実施上は摩擦力も考慮する。

また、角度αは、設計上の抜止リング12の位置により
設定され、角度βは抜止力の指定によって決定される。
実施例においては、α＝17°、ボール部９の球径8mm
φ、鋼製の抜止リング12の線径0.7mmφのとき、抜止力
Ｆはβ＝45°のとき約10kg、β＝40°のとき約20kgとな
った。

このため、仮にロッカアーム７、軸受部材８の相対的
な揺動に伴い、抜止リング12が傾動することがあって
も、抜止リング12の脱落の防止を確実化することができ
るとともに、従来必要とされた段差状の突部14の形成も
排除することができ、作業の煩雑さを回避することがで
きる。

また、仮に作動によるボール部９と抜止リング12の接
触面に摩耗が発生しても、抜止リング12の接点Ｐが摩耗
分だけ上方に移動するだけで、半永久的な摩耗保証が可
能である。

また、第１図に示すように、軸受部材８には、先端を
軸受部10に連通させ、すなわち、ロッカアーム７のボー
ル部９側に連通させ、基端を内燃機関１本体の潤滑用系
路に連通させたオイル通路16が設けられている。さら
に、軸受部10の底面部には下方に膨出され、かつ、オイ
ル通路16に連通させた油だまり用の凹部21が設けられて
いる。また、リング保持溝11の底面部には、油だまり用
の環状の凹部22が形成されている。この環状の凹部22及
び軸受部10の凹部21には、例えば、エンジンの強制潤滑
油を充満させることができる。

このように形成したことにより、第２図に示すよう
に、例えば、作動開始時或は高速運転時において、ボー
ル部９に荷重Ｐが加わった場合、ボール部９は破線で示
すように上昇し、一方、抜止リング12は破線で示すよう
に下降することになるが、このときオイル通路16を通る
オイルは、ボール部９の周辺部と軸受部10との間に摩耗
し易い場所及び油溜り用の凹部21、さらに、環状凹部22
に充填、保持されることになるので、この油膜により、
初期潤滑並びに作動時の油滑が良好に行なわれることに
なる。

この場合において、抜止リング12には、第６図に示す
ように、切り口（図における上方部分）が設けられてい
るので、オイル通路16からのオイルを、軸受部材８の外
部へ放出し、循環させることが可能である。次に、荷重
が符号Ｆで示すように反対方向に作用したときには、油
だまり用の凹部21に充満されていたオイルは圧縮される
状態になるので、ショックアブソーバの役目を果たすこ
とになり、ピボット軸受部の振動ならびに騒音を防止す
ると共に、耐摩耗性を向上させることになる。

なお、本考案は、本実施例に限定されるものではな
く、本考案の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能
である。例えば抜止リング12は、金属性でなく、ナイロ
ン、テフロン等の合成樹脂でもよく、また、Ｃリング状
でなく、円環状でもよいし、そのリング断面形状も異形
状でもよいし、あるいは馬てい形等の変形リングでもよ
い。

（考案の効果） 本考案は、以上説明したように、リング保持溝を開口
側に向かって次第に小径となる湾曲状の内壁に形成し、
この湾曲状の内壁は、抜止リングとリング保持溝との接
点における接線と、前記接点を通り湾曲状の内壁に沿う
曲線とによって囲まれる領域を有するように形成されて
いるので、ボール部が軸受部の下に戻るときには、抜止
リングを円滑に下降させることができる。

また、軸受部材に、先端を前記軸受部に連通させ、基
端を前記内燃機関本体の潤滑用系路に連通させたオイル
通路を設けると共に、軸受部の底面部には下方に膨出
し、かつ、オイル通路に連通した油だまり用の凹部を設
け、また、リング保持溝11の底面部には油だまり用の環
状の凹部を設けたので、これらの環状の凹部及び軸受部
の凹部と、ボール部の周辺に潤滑用のオイルを保持させ
ることができ、この保持したオイルによってピボット軸
受の潤滑を行うことができると共に、振動及び騒音を減
少させることができる。また、定期的なグリスの補給を
回避することができ、作業性をよくすることができる。

また、本考案においては、従来のようにボール部の抜
けを防止する段差状の突部をリング保持溝内に設ける必
要がなく、作業の煩雑さを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本考案の一実施例を示すもので、
第１図はその断面図、第２図は第１図のものに荷重が加
わった状態を説明するための断面図、第３図は要部の位
置関係を説明する説明図、第４図は抜止リング近傍の拡
大断面図、第５図は作用説明図、第６図は抜止リングの
平面図、第７図は従来例を示すピボット軸受の断面図、
第８図はピボット軸受を使用した内燃機関の断面図であ
る。 １…内燃機関 ２…ピボット軸受 ３…吸気弁 ４…排気弁 ５…ロッカアーム ７…ロッカアーム ８…軸受部材 ９…ボール部 10…軸受部 11…リング保持溝 12…抜止リング 13…湾曲状の内壁 16…オイル通路 20…領域 21…凹部 22…環状の凹部 L₁…直線 Ｐ…接点 P_a…中心点 P_b…断面中心点 F₀…抜力 F₁…反力 F₃…分力 F₄…抜止リングの自閉力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 村瀬 正範 愛知県小牧市大字大草字深洞2037番地の ９ 東洋ファスナー株式会社内 (72)考案者 石原 正仁 愛知県小牧市大字大草字深洞2037番地の ９ 東洋ファスナー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−261607（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−91003（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭44−22011（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭57−1128（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関（１）本体内部のばね付勢された
   吸気弁（３）または排気弁（４）にロッカアーム（5,
   7）の一側を接続し、該ロッカアーム（5,7）の他側に一
   体に設けられたボール部（９）を前記内燃機関（１）本
   体に固定された軸受部材（８）の軸受部（10）に回動可
   能に嵌合させ、該軸受部（10）の口縁部に一体に形成し
   たリング保持溝（11）に抜止リング（12）を嵌合させた
   ロッカアーム（5,7）のピボット軸受において、 前記リング保持溝（11）の開口側に位置した前記抜止リ
   ング（12）と、前記リング保持溝（11）の内壁（13）と
   の接点（Ｐ）を、前記ボール部（９）の中心点（P_a）
   と、前記抜止リング（12）の断面中心点（P_b）を通る直
   線（L₁）よりも開口側に位置させ、さらに、前記リング
   保持溝（11）は前記接点（Ｐ）を含み、前記開口側に向
   かって次第に小径となる湾曲状の内壁（13）に形成さ
   れ、該湾曲状の内壁（13）は、前記接点（Ｐ）における
   接線（Ｃ）と、前記接点（Ｐ）を通り前記内壁（13）に
   沿う曲線（R_x）とによって囲まれる領域（20）を有する
   ように形成され、前記軸受部材（８）に、先端を前記軸
   受部（10）に連通させ、基端を前記内燃機関（１）本体
   の潤滑用系路に連通させたオイル通路（16）を設けると
   共に、前記軸受部（10）の底面部に下方に膨出し、か
   つ、前記オイル通路（16）に連通した油だまり用の凹部
   （21）を設け、前記リング保持溝（11）の底面部に油だ
   まり用の環状の凹部（22）を設けたことを特徴とする内
   燃機関のロッカアームのピボット軸受。