JP6043667B2

JP6043667B2 - ロッカアーム

Info

Publication number: JP6043667B2
Application number: JP2013064818A
Authority: JP
Inventors: 川原　和周; 和周川原
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP2014190200A

Description

本発明は、ロッカアームに関する。

特許文献１に開示されたロッカアームは、金属板を曲げ加工して成形され、相対向する一対の側壁と、両側壁の長さ方向一端部を連結する第１連結壁と、両側壁の長さ方向途中を連結する第２連結壁とを有している。両側壁の長さ方向他端部には、貫通孔が同軸で形成され、貫通孔に挿通された支軸にローラが回転可能に支持され、ローラにはカムが当接している。第１連結壁には、バルブの上端部に当接するアジャストスクリューが螺着されている。

また、両側壁の長さ方向途中における第１、第２連結壁の間には、側面視Ｕ字形の凹部が上方に開放して形成されている。さらに、両側壁間には、第１、第２連結壁同士を架け渡す側面視逆Ｕ字形のアーチ部が膨出して形成されている。そして、両凹部とアーチ部とによりロッカシャフトを挿通可能な挿通孔が区画して形成されている。挿通孔は、側面視円形に開口する形態とされ、ロッカシャフトの外径よりも若干大きい内径を有している。かかるロッカシャフトは、カムによってロッカシャフトを支点として揺動され、これによってバルブの開閉を行うようになっている。

特許第４０３９９３６号公報

ところで、ロッカアームには、通常、耐摩耗性を向上させるべく、焼き入れ処理が施される。この場合、熱処理時の変形量を加味して加工されるが、いきおい挿通孔の内径が狙った値より大きくなりがちとなる。その結果、ロッカシャフトが挿通孔内で長さ方向にがたつき、安定したアーム比を確保しにくいという事情がある。これに対し、挿通孔の内径を修正するための修正加工が施されると、その分、手間がかかり、コストも上昇するという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ロッカシャフトを受ける部分の厳密な寸法管理を要せず、熱処理時の変形等に対するロバスト性の向上を図ったロッカアームを提供することを目的とする。

本発明は、ロッカシャフトを支点として揺動され、バルブの開閉を行うロッカアームであって、前記ロッカシャフトの荷重を受ける円弧状の軸受部を有し、前記軸受部の曲率半径が、前記ロッカシャフトの半径よりも大きく、且つ、前記軸受部の曲率中心が、前記ロッカシャフトの軸中心とは異なる位置に設けられていて、前記軸受部が、前記ロッカシャフトの外周面の周方向に離れた２箇所に当接するようになっており、底壁及び前記底壁の両側から立ち上がる一対の側壁を備え、前記軸受部が前記底壁に湾曲して形成され、前記側壁には、側面視において前記軸受部と周方向に連続する相手側受部が開口しており、前記相手側受部が前記ロッカシャフトの外周面との間に隙間が形成されるように配置されることにより、前記軸受部が、前記ロッカシャフトの荷重を専ら受けつつ前記ロッカシャフトの外周面に摺接するところに特徴を有する。

上記構成によれば、ロッカシャフトの外径に軸受部の曲率半径を厳密に対応させる必要がないから、寸法管理が容易となり、熱処理時の変形量に対応することができる。一方、そうした比較的ラフな寸法設定であっても、ロッカシャフトの外周面の周方向に離れた２箇所に軸受部が当接することにより、軸受部に対するロッカシャフトのアーム比方向の位置決めがなされるため、安定したアーム比を確保することができる。また、相手側受部もロッカアームとの間に隙間を形成可能な寸法精度で構成されるため、厳密な寸法管理を要せず、製造容易となる。

本発明の実施例１のロッカアームの断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。ロッカアームの展開図である。ロッカアームの使用状態を示す全体図である。実施例２のロッカアームの展開図である。図２相当図である。

本発明の好ましい形態を以下に示す。

前記底壁の長さ方向一端部が、前記バルブの上端に当接し、前記底壁の長さ方向他端部が、カムの動きに応じて上下動するものであり、前記両側壁には、前記ロッカシャフトを挿通可能な挿通孔が同軸に形成され、前記挿通孔の孔縁を、前記軸受部と前記相手側受部とが区画し、前記軸受部は、前記底壁の長さ方向途中に湾曲して形成されている。このような構成であれば、ロッカアームが一枚の板材から容易に製造される。

＜実施例１＞
本発明の実施例１を図１〜図４によって説明する。実施例１のロッカアーム１０は、ロッカシャフト６０に支持された状態で、カム７０により揺動されて、バルブ７１の開閉を行うものである。

まず、このロッカアーム１０を含む内燃機関の全体構造について簡単に説明する。なお、以下では、内燃機関としてＶ型エンジンを例示するが、勿論、これに限定されるわけではない。また、図４では片側のシリンダ列のうちの一方側の１つのみを示す。

図４に示すように、シリンダヘッド７２にはポート部７３（吸気ポート又は排気ポート）が形成され、ポート部７３にはステム孔７４が連通している。ステム孔７４には、ポート部７３の吸気口を開閉可能なバルブ７１が組み込まれている。バルブ７１のバルブステム７５はステム孔７４から突出し、突出した部分にはバルブスプリング７６が装着されてバルブ７１を閉弁方向に付勢している。

ロッカアーム１０の長さ方向の一端部は、バルブステム７５の上端に当接支持され、ロッカアーム１０の長さ方向の他端部は、ナット７７を介してアジャストスクリュー７８に螺着されている。アジャストスクリュー７８は、プッシュロッド７９の上端に当接支持され、ナット７７との螺合量を可変とすることでプッシュロッド７９との当接位置を調整可能としている。

プッシュロッド７９は、シリンダブロック８０の側方に配置され、外郭のホルダプレート８１に一体形成された筒状ホルダ８２に、油圧タペットやアジャストスクリュー（以下、油圧タペット等８３という）がスライド可能に挿入されている。油圧タペット等８３の上端はプッシュロッド７９の下端に当接し、油圧タペット等８３の下端はカムシャフト８４に設けられたカム７０の外周面に摺動可能に当接している。

続いて、ロッカアーム１０の構造について具体的に説明する。
ロッカアーム１０は、図１に示すように、アーム本体１１を備えている。アーム本体１１は、一枚の金属板を図３に示す形状に打ち抜いた後、曲げ加工して形成される。詳細には、アーム本体１１は、断面角Ｕ字形をなし、長さ方向に延びる帯板状の底壁１２と、底壁１２の両側縁から立ち上がる一対の側壁１３とからなる。

実施例１の底壁１２は、全長に亘ってほぼ一定幅で構成されている。底壁１２の長さ方向途中には、ロッカシャフト６０の荷重を受ける側面視略Ｕ字形の軸受部１４が形成されている。軸受部１４は、底壁１２の長さ方向略中間部を下方へ湾曲させてなり、上方へ向けて開放された円弧状の軸受面１５を有している。軸受部１４の下端部には、屈曲動作の起点となるアール部１６が下方へ膨出して形成されている。係るアール部１６により応力集中を防止することが可能とされている。

軸受部１４の軸受面１５は、図１に示すように、ロッカシャフト６０の軸中心Ｘ１とは異なる位置に曲率中心Ｘ２１、Ｘ２２を有している。詳細には、軸受面１５の曲率中心Ｘ２１、Ｘ２２は、ロッカシャフト６０の軸中心Ｘ１の斜め上方に位置している。より詳細には、軸受部１４の軸受面１５のうち、アール部１６を挟んで長さ方向の一端側に位置する軸受面１５Ｒは、ロッカシャフト６０の軸中心Ｘ１の図示斜め左上方に曲率中心Ｘ２１を有し、アール部１６を挟んで長さ方向の他端側に位置する軸受面１５Ｆは、ロッカシャフト６０の軸中心Ｘ１の図示斜め右上方に曲率中心Ｘ２２を有している。また、軸受部１４の軸受面１５（軸面１５Ｆ、１５Ｒのいずれも含む）は、ロッカシャフト６０の半径よりも大きい曲率半径を有している。このため、軸受部１４の内部には、ロッカシャフト６０の下半部に加えて上半部の一部をも収容可能となる。また、軸受部１４の軸受面１５には、ロッカシャフト６０の外周面の周方向に離れた２箇所に当接可能なシャフト当接部１７が形成される。シャフト当接部１７は、軸受部１４の軸受面１５のうち、アール部１６を挟んだ長さ方向の２箇所に配置され、ロッカアーム１０の揺動に伴いロッカシャフト６０の外周面に対して幅方向に略線接触状態で摺接する。ここで、アーム本体１１は、シャフト当接部１７によってロッカシャフト６０に対して長さ方向に位置決めされた状態となる。なお、軸受部１４の軸受面１５のうち、シャフト当接部１７以外の部分は、ロッカシャフト６０に実質的に接触しない領域として構成される。

また、底壁１２の長さ方向の他端部には、アジャストスクリュー７８を挿通可能な貫通孔１８が形成され、貫通孔１８の下側の開口縁部に、円筒状のボス部１９が突出して形成されている。ボス部１９の内周面には、アジャストスクリュー７８に螺合可能なねじ部２１が形成されている。このため、ボス部１９に螺挿されたアジャストスクリュー７８の先端部に上方からナット７７がねじ込まれることにより、アジャストスクリュー７８がアーム本体１１に固定されるようになっている。そして、カム７０の駆動によりプッシュロッド７９が上下動すると、それに応じてアジャストスクリュー７８も上下動し、言い換えれば、底壁１２の長さ方向の他端部も上下動するようになっている。

また、底壁１２の長さ方向の一端部には、バルブステム７５の上端に当接可能なバルブ当接部２２が下方へ緩く湾曲して形成されている。なお、底壁１２は、軸受部１４からバルブ当接部２２にかけてやや上り勾配で傾斜している。ここで、アジャストスクリュー７８が上昇すると、ロッカアーム１０がロッカシャフト６０を支点として揺動して、バルブ当接部２２が下降し、バルブ７１がバルブスプリング７６のバネ力に抗して押し下げられて、バルブ７１が開状態となる。一方、アジャストスクリュー７８が下降すると、ロッカアーム１０がロッカシャフト６０を支点として揺動して、バルブ当接部２２が上昇し、バルブ７１がバルブスプリング７６のバネ力により引き上げられて、バルブ７１が閉状態となる。

両側壁１３は、アーム本体１１の全長に亘る範囲に形成され、長さ方向に沿って互いにほぼ平行に対向して配置されている。アジャストスクリュー７８の先端部分及びナット７７は、両側壁１３の長さ方向の他端部に両側方から覆われるようになっている。

両側壁１３には、長さ方向に関して軸受部１４と同じ位置（長さ方向略中間部）に、挿通孔２３が同軸に貫通して形成されている。図１に示すように、挿通孔２３の孔縁には、軸受部１４とともにロッカシャフト６０の外周を取り囲む相手側受部２４が形成されている。相手側受部２４は、軸受部１４の長さ方向の両端で且つ幅方向の両端から立ち上がる一対の対向縁２５と、両対向縁２５間を結ぶ長さ方向に沿った上縁２６とを有し、側面視門型に開口する形態とされている。相手側受部２４は、ロッカシャフト６０に実質的に接触しない状態とされ、ロッカシャフト６０の外周面との間には隙間Ｓが確保されている。

また、相手側受部２４と軸受部１４とが側面視して周方向に連続することにより、ロッカシャフト６０を挿通可能な側面視非円形の挿通部２７が形成されることになる。この場合、挿通部２７の下部において、ロッカシャフト６０の重力方向に位置する軸受部１４が専ら荷重を受けることにより、挿通部２７の上部において、ロッカシャフト６０の外周上部と相手側受部２４との間に形成される隙間Ｓが許容されることになる。

次に、アーム本体１１の製造手順を簡単に説明する。
まず、一枚の金属板を打ち抜いて図３に示すブランク材を製造する。ブランク材には、底壁１２を挟んだ幅方向両側に一対の側壁１３が連成され、両側壁１３の長さ方向略中間部に、長さ方向に細長い長円形の挿通孔２３が開設されている。続いて、底壁１２の長さ方向の他端部にバーリング加工を施してボス部１９を形成し、且つ、ボス部１９の内周面にねじ部２１を螺刻する。そして、図３の点線で示す折れ線２８に沿って折り曲げることにより、両側壁１３を立ち上げ、さらに、底壁１２の長さ方向略中間部を下方へ湾曲させて、軸受部１４を形成する。すると、両側壁１３と底壁１２との間に挿通部２７が形成される。なお、両側壁１３と軸受部１４とは同時に形成されるものであってもよい。また、挿通部２７の形成後、従来であれば、ロッカシャフト６０に対して挿通部２７に相当する部分を厳密に芯出しする必要があったが、実施例１の場合、挿通部２７とロッカシャフト６０のそれぞれの中心が位置ずれしているため、ロッカシャフト６０に対する挿通部２７の芯出しが実質的に不要となり、作業性が大幅に改善されることになる。

その後、アーム本体１１には、耐摩耗性を向上させるべく、軟窒化、浸炭窒化、浸炭等の熱処理が施される。熱処理に起因して挿通部２７の径寸法が変化するものの、実施例１の場合、軸受部１４の２箇所にシャフト当接部１７が確保されていれば、ロッカシャフト６０に対する位置決めを果たすことができるため、挿通部２７の径寸法の変化に対する許容範囲を大きくとることができ、熱処理に対するロバスト性を向上させることができる。

以上説明したように、実施例１のロッカアーム１０によれば、軸受部１４の曲率半径がロッカシャフト６０の半径よりも大きく、軸受部１４の曲率中心Ｘ２１、Ｘ２２がロッカシャフト６０の軸中心Ｘ１とは異なる位置に設けられており、これによって、軸受部１４がロッカシャフト６０の外周面の周方向に離れた２箇所に当接するシャフト当接部１７を有するようになるため、ロッカアーム１０を製造するに際し、ロッカシャフト６０の外径に軸受部１４の曲率半径を厳密に対応させる必要がない。その結果、寸法管理が容易となり、熱処理時の変形量に柔軟に対応することができる。一方、そうした比較的ラフな寸法設定をしていても、軸受部１４の２箇所にシャフト当接部１７が確保されていれば、軸受部１４に対するロッカシャフト６０のアーム比方向（ロッカアーム１０の長さ方向）の位置決めがなされるため、所定のアーム比を得ることができる。

＜実施例２＞
図５及び図６は、本発明の実施例２のロッカアーム１０Ａを示す。実施例２では、軸受部１４Ａが幅広に形成されており、ロッカシャフト６０に対する軸受部１４Ａの面圧を低下させた構造になっている。

実施例２の場合、軸受部１４Ａは、図６に示すように、底壁１２の他の部分よりも幅広となり、幅方向に関して両側壁１３の外側面とほぼ同じ位置に、幅方向の両端縁が位置するようになっている。図５に示すように、展開形状によれば、両側壁１３の挿通孔２３が門型のスリットとして開設されており、両挿通孔２３が底壁１２の幅方向中央を挟んで対称に配置されている。そして、両挿通孔２３のスリットの両端間を通る折れ線２８に沿って両側壁１３が立ち上げ形成されることにより、スリット内に突出する突片２９が底壁１２側に残って軸受部１４Ａの幅広部分を形成するようになっている。

実施例２によれば、ロッカシャフト６０に対する軸受部１４Ａの面圧を低下させることができるため、軸受部１４Ａの耐久性を向上させることができる。また、かかる面圧の低い軸受部１４Ａを実施例１と同様に簡単に製造することができる。なお、実施例２は、軸受部１４Ａ以外は、実施例１と同様の構造であるため、図面には、実施例１と同様の部分に同一符号を付してある。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）底壁の長さ方向他端部にローラが軸支され、ローラにカムが当接する構成であってもよい。
（２）両側壁は、少なくとも相手側受部を有していればよく、アーム本体の全長に亘って形成されている必要はない。
（３）アジャストスクリューに代えて、ラッシュアジャスタが設けられるものであってもよい。
（４）ボス部に代えて、別体のナット部材を底壁に溶接等して固定するものであってもよい。
（５）軸受部の軸受面のうち、アール部を挟んで長さ方向両側に位置する軸受面が、互いに同じ曲率中心を有するものであってもよい。

Ｓ…隙間
Ｘ１…軸中心
Ｘ２１、Ｘ２２…曲率中心
１０、１０Ａ…ロッカアーム
１１…アーム本体
１２…底壁
１３…側壁
１４、１４Ａ…軸受部
１５…軸受面
１７…シャフト当接部
２３…挿通孔
２４…相手側受部
６０…ロッカシャフト
７１…バルブ

Claims

ロッカシャフトを支点として揺動され、バルブの開閉を行うロッカアームであって、
前記ロッカシャフトの荷重を受ける円弧状の軸受部を有し、前記軸受部の曲率半径が、前記ロッカシャフトの半径よりも大きく、且つ、前記軸受部の曲率中心が、前記ロッカシャフトの軸中心とは異なる位置に設けられていて、前記軸受部が、前記ロッカシャフトの外周面の周方向に離れた２箇所に当接するようになっており、
底壁及び前記底壁の両側から立ち上がる一対の側壁を備え、前記軸受部が前記底壁に湾曲して形成され、前記側壁には、側面視において前記軸受部と周方向に連続する相手側受部が開口しており、前記相手側受部が前記ロッカシャフトの外周面との間に隙間が形成されるように配置されることにより、前記軸受部が、前記ロッカシャフトの荷重を専ら受けつつ前記ロッカシャフトの外周面に摺接することを特徴とするロッカアーム。
前記底壁の長さ方向一端部が、前記バルブの上端に当接し、前記底壁の長さ方向他端部が、カムの動きに応じて上下動するものであり、前記両側壁には、前記ロッカシャフトを挿通可能な挿通孔が同軸に形成され、前記挿通孔の孔縁を、前記軸受部と前記相手側受部とが区画し、前記軸受部は、前記底壁の長さ方向途中に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１記載のロッカアーム。