WO2015178043A1 - カムフォロア装置 - Google Patents
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
Definitions
- the present invention relates to a cam follower device that constitutes a part of a valve operating device of an internal combustion engine, and more particularly to a cam follower device that rolls into contact with a cam.
- a system is employed in which a roller is pivotally supported on an installed roller shaft, and this roller is brought into rolling contact with a cam.
- the cam follower is generally made of an aluminum alloy.
- the outer ring of the roller and the needle can be in contact with the roller support wall of the cam follower device, when the cam follower device made of aluminum alloy is adopted, the roller having a lower hardness than the roller when the cam follower device is swung by the cam.
- Patent Document 1 discloses a structure in which washer-like spacers are arranged at both ends of the roller outer ring so as not to contact the roller support wall.
- Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for preventing wear of the roller support wall by providing an engagement portion between the spacer and the roller support wall to prevent the spacer from rotating together.
- a clearance (see C in FIG. 2B described later) is provided between the roller and the roller support wall to absorb manufacturing errors and guide lubricating oil.
- the engagement portion see D in FIG. 2B to be described later
- the engagement portion is in a state where the cam rotates at a high speed.
- the force generated in the roller is increased, the engaging portion is disengaged, and the roller support wall may eventually be worn.
- a clearance is provided in the engaging portion between the spacer and the rocker arm to absorb a manufacturing error, and the engaging portion between the spacer and the rocker arm slides within the clearance. Although this sliding does not cause a problem when the rotational speed of the cam is low, there is a possibility that the engaging portion of the rocker arm having low hardness may be worn at a high rotational speed. If this clearance is to be reduced, it is necessary to process the spacer and the rocker arm with high precision, which increases the manufacturing cost.
- the present invention has been improved in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cam follower device having a structure for improving wear resistance without increasing the manufacturing cost. .
- the present invention provides a cam follower device having a roller supported by a roller shaft provided between a pair of roller support walls provided at a cam facing portion, and an axial end portion of the roller.
- a protective plate is formed by connecting one end of a pair of plates provided between surfaces facing the roller support wall by a connecting plate portion, and the pair of plates is pressed against the roller support wall by its elastic force.
- the distance between the two opposing surfaces of the pair of plates is such that the distance between the other open ends of the pair of plates before assembly is wider than the distance between the opposing roller support walls. It is characterized by gradually increasing from one end to the other end.
- Engagement comprising a protrusion provided on a pair of plates so as to protrude in the axial direction of the roller to restrict the rotation of the protective plate, and a recess provided on a roller support wall for receiving the protrusion It is preferable to provide a part.
- a connecting plate portion that connects one end portions of the pair of plates protrudes in a radial direction from the outer ring of the roller to restrict the rotation of the protective plate, and the cam follower device is recessed to receive the protruding portion. It is preferable.
- the angle formed by two opposing surfaces of the pair of plates is 2 ⁇ , 2 ⁇ is preferably 4 ° to 20 °, and the thickness of the protective plate is preferably 0.1 to 0.5 mm.
- the height of the protrusion in the roller axial direction is preferably larger than the clearance between the roller and the roller support wall.
- the material of the protective plate is preferably a spring steel plate, a carbon steel plate or a stainless steel plate.
- the pair of plates constituting the protection plate are assembled in a state of being pressed against the roller support wall by the elastic force, a frictional force is generated between the pair of plates and the roller support wall for protection.
- the plate is prevented from co-rotating with the roller. Even if the interval between the opposing roller support walls varies due to manufacturing errors or the like, the pair of plates are assembled in a state of being pressed against the roller support walls by the elastic force, so that the co-rotation is prevented. In this way, it is possible to prevent wear due to contact with the roller support wall while the protective plate rotates.
- Engagement comprising a protrusion provided on the pair of plates so as to protrude in the axial direction of the roller to restrict the rotation of the protective plate, and a recess provided on the roller support wall for receiving the protrusion
- a connecting plate portion that connects one end portions of the pair of plates protrudes in a radial direction from the outer ring of the roller to restrict the rotation of the protection plate, and the cam follower device is recessed to receive the protruding portion. Therefore, since the connecting plate portion has a function as the engaging portion, it is possible to further enhance the corotation preventing effect of preventing the protective plate from corotating with the roller. Further, since the connecting plate portion is on the opposite side of the pair of protrusions, when the protective plate is assembled to the cam follower device, the protective plate is simply inserted into the cam follower device in the vertical direction. Each engagement can be easily performed.
- the angle between the two opposing surfaces of the pair of plates is 2 ⁇
- 2 ⁇ is 4 ° to 20 °
- the thickness of the protective plate is 0.1 to 0.5 mm. It can be assembled while being pressed against the roller support wall by force.
- the height of the projection in the roller axis direction is larger than the clearance between the roller and the roller support wall, preventing the projection from coming out of the recess against the elastic force of the protection plate and preventing the protection plate from co-rotating with the roller. can do.
- the oil reservoir is provided at the bottom of the depression provided in the roller support wall, lubrication can be performed between the roller and the protective plate and between the roller and the roller support wall, so that the wear resistance can be improved.
- the material of the protective plate is a spring steel plate, carbon steel plate or stainless steel plate, so that the elastic force of the protective plate can be secured.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylinder head portion of an engine.
- 2A is a cross-sectional view taken along the line 2-2 in FIG. 1
- FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing the clearance C between the roller and the roller support wall, and the engagement allowance D of the engaging portion including the protrusion and the depression.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 3-3 in FIG.
- FIG. 4 is a perspective view of the rocker arm.
- FIG. 5 is a perspective view of the roller.
- FIG. 6 is another perspective view of the rocker arm.
- FIG. 7 is a perspective view of the protective plate.
- FIG. 8 is a side view of the protective plate.
- FIG. 9A is an enlarged view of an example of a cross section parallel to the connecting plate portion, showing an engaging portion made up of a protrusion and a depression
- FIG. 9B is a connection showing an engaging portion made up of a protrusion and a depression
- FIG. 9C is an enlarged view of another example of a cross section parallel to the plate portion
- FIG. 9C is an enlarged view of still another example of the cross section parallel to the connecting plate portion, showing an engaging portion composed of a protrusion and a depression
- (D) is an enlarged view of still another example of a cross section parallel to the connecting plate portion, showing an engaging portion composed of a protrusion and a depression.
- 10A is a cross-sectional view taken along line 10-10 of FIG.
- FIG. 10B is a diagram showing a modification of FIG. 10A.
- FIG. 11 is a sectional view taken along line 11-11 of FIG.
- FIG. 12 is an enlarged view of an example of a cross section parallel to the connecting plate portion, showing an engaging portion composed of a protrusion and a recess having an oil reservoir.
- 13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 of FIG.
- a cylinder head 2 is coupled to the top surface of a cylinder block 1 of an internal combustion engine, and a piston 4 is slidably fitted to a cylinder 3 provided in the cylinder block 1.
- Two intake valve holes 2a, 2a and exhaust valve holes 2b, 2b are opened in the combustion chamber 5 formed on the lower surface of the cylinder head 2 so as to face the top surface of the piston 4, and the intake valve holes 2a,
- An intake port 2c connected to 2a and an exhaust port 2d connected to exhaust valve holes 2b and 2b are formed inside the cylinder head 2.
- a pair of intake valves (engine valves) 6 and 6 that open and close the intake valve holes 2a and 2a are slidably supported by valve guides 7 and 7 provided in the cylinder head 2, and are closed by intake valve springs 8 and 8, respectively. Be energized by.
- a pair of exhaust valves 9 and 9 for opening and closing the exhaust valve holes 2b and 2b are slidably supported by valve guides 10 and 10 provided in the cylinder head 2, and attached to the valve closing direction by the exhaust valve springs 11 and 11, respectively. Be forced.
- FIG. 1 shows only one intake valve 6, valve guide 7, and intake valve spring 8, but in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1, another intake valve 6, valve guide 7, and An intake valve spring 8 is provided.
- 1 shows only one exhaust valve 9, one valve guide 10 and one exhaust valve spring 11. However, another exhaust valve 9 and a valve guide are perpendicular to the plane of FIG. 10 and an exhaust valve spring 11 are provided.
- the intake camshaft 14 and the exhaust camshaft 15 are rotatably supported between the camshaft holder 12 and the camshaft cap 13 coupled to the top surface of the cylinder head 2.
- a timing chain 18 is connected to an intake sprocket 16 provided at the shaft end of the intake camshaft 14, an exhaust sprocket 17 provided at the shaft end of the exhaust camshaft 15, and a crank sprocket (not shown) provided at the shaft end of the crankshaft. Is wound, and the intake camshaft 14 and the exhaust camshaft 15 rotate in the same direction at half the number of rotations of the crankshaft.
- the intake rocker shaft 20 and the exhaust rocker shaft 21 are fixed to the camshaft holder 12.
- An intake rocker shaft (cam follower device) 22 having adjustment screws 19 and 19 that abut on the stem ends of the intake valves 6 and 6 is swingably supported on the intake rocker shaft 20 positioned below the intake camshaft 14. Yes.
- adjusting screw 19 is shown in FIG. 1, another adjusting screw 19 is provided in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1.
- an exhaust rocker arm 24 having adjustment screws 23 and 23 that are in contact with the stem ends of the exhaust valves 9 and 9 is swingably supported on the exhaust rocker shaft 21 positioned below the exhaust camshaft 15.
- an adjusting screw 23 is shown in FIG. 1, another adjusting screw 23 is provided in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
- the material of the intake rocker arm 22 and the exhaust rocker arm 24 is an aluminum alloy for weight reduction, and is manufactured by die casting.
- the intake cam 25 abuts on a roller 26 provided on the intake rocker arm 22.
- the following description is given on the intake side, and the same applies to the exhaust side. Therefore, the description on the exhaust side is omitted to avoid redundant description.
- the intake rocker arm 22 that receives the pressing force of the intake cam 25 via the roller 26 that is in contact with the intake cam 25 causes the intake rocker shaft 20 to move.
- the pair of intake valves 6, 6 is driven to open and close by swinging to the center and pressing the stem ends of the pair of intake valves 6, 6 with the adjusting screws 19, 19 provided at the tips thereof.
- the roller since the roller receives the pressing force of the cam while making rolling contact with the cam, the friction loss torque of the valve gear can be reduced.
- the roller 26 provided on the intake rocker arm 22 shown in FIG. 4 includes an outer ring 28 and a needle 29 that are supported by a roller shaft 27 shown in FIG. At positions where the intake rocker arm 22 faces the intake cam 25 (see FIG. 2 (a)), as shown in FIGS. ing.
- a roller shaft mounting hole 31 for mounting the roller shaft is formed in the opposing roller support walls 30 and 30, by press-fitting the roller shaft or caulking both end surfaces of the roller shaft.
- the roller shaft is fixed.
- the outer ring 28 and the needle 29 are made of an iron-based material having a hardness higher than that of the intake rocker arm 22.
- a protective plate 32 shown in FIG. 7 is provided between the opposed surfaces of the roller 26 shown in FIG. 4 in the axial direction and the roller support walls 30 and 30. As shown in FIG. 7, the protection plate 32 is connected by a connecting plate 33 at one end opposite to the position facing the cam.
- the protective plate 32 is an elastic material made of any one of a spring steel plate, a carbon steel plate, and a stainless steel plate, and is preferably subjected to a heat treatment necessary to increase the elastic force. Examples of the material include SUP material, SK material, SUS material, and the like, which can be selected in consideration of the number of rotations of the cam, the magnitude of the force generated in the engaging portion, press workability, and manufacturing cost.
- the protrusion 35a and the recess 36a have a V-shaped cross section, and any part of the V-shaped cross section of the protrusion 35a and the recess 36a is brought into contact with and engaged with each other.
- the protection plate 32 since the protection plate 32 is assembled while being pressed against the roller support walls 30 and 30 by its elastic force, the clearance at the engaging portion between the projections 35a and 35b and the recesses 36a and 36b is substantially eliminated. Thus, the protective plate 32 does not slide, and the occurrence of wear at the engaging portion can be prevented.
- the protective plate 32 can be manufactured at a relatively low cost by pressing, but the protrusions 35a and 35b having a V-shaped cross section can be molded with a lower load than a spherical protrusion. Therefore, the mold is less worn and the projection shape is simple, so that the mold manufacturing cost can be kept low. Further, since the recesses 36a and 36b can be formed only by a simple shape change of the aluminum die-casting mold, it can be manufactured at a low cost.
- a connecting plate portion 33 that connects one end portions of the protection plate 32 protrudes in a radial direction from the outer ring of the roller 26 in order to restrict the rotation of the protection plate 32, and the rocker arm 22.
- the connecting plate portion 33 has a function as an engaging portion, so that the protective plate 32 rotates together with the roller 26. The effect of preventing co-rotation can be further enhanced.
- the V-shaped cross sections do not necessarily need to be in full contact with each other, the height of the protrusion in the roller axial direction or the depth of the recess in the roller axial direction is the tip of the protrusion of the contact portion of both V-shaped cross sections. It refers to the height or depth to the point 37 closest to the side. (See Figure 13)
- the pair of protrusions 35a and 35b are on the opposite side of the connecting plate portion 33 via the roller axis, and the connecting plate portion 33 is divided equally between the pair of plates 34a and 34b.
- the pair of protrusions 35a and 35b are in a plane-symmetrical position with respect to a surface (see reference numeral 33a in FIG. 8) that cuts the substrate vertically. Assuming that the projections 35a and 35b and the depressions 36a and 36b are cut in a plane parallel to the connecting plate portion 33, the projection 35a and the depression 36a have a V-shaped cut surface as shown in FIG.
- the protrusion 35a is pressed against the depression 36a through the V-shaped cut surface by an elastic force.
- the projection 35b and the depression 36b are not shown, but the projection 35b and the depression 36b also have a V-shaped cut surface like the projection 35a and the depression 36a. It is pressed against the depression 36b side through the V-shaped cut surface.
- the depth h2 of the V-shaped cut surface in the roller axis direction is gradually shortened from the surface side to the inside, so that the protrusions are pressed against the recesses, The position is also restricted, and wear due to sliding at the engaging portion is less likely to occur.
- V-shaped cut surface means that when the cut surface is viewed from above, it looks like the shape of the letter “V”, or is close to the shape of the letter “V”, or has the characteristics of the shape of the letter “V”. Say what you have.
- the characteristic of the shape of the letter “V” can be expressed as “the two sides facing each other through a certain gap at the top gradually narrow the gap and eventually both sides coincide at the bottom”.
- the protrusion 35a and the recess 36a are in contact with each other with a V-shaped cross section.
- the character “V” is characterized by “the two sides facing each other through a certain gap at the top. Can be expressed by gradually narrowing the gap and eventually matching both sides at the bottom. "
- the protrusion 35a and the recess 36a are in full contact with each other with a V-shaped cross section
- the protrusion 35a-1 and the recess 36a-1 have a V-shaped cross section. It has the part which has touched and the part which has not touched.
- the projection 35a-1 and the recess 36a-1 are in full contact with the bottom of the V-shape so that the contact area is larger and the wear is less likely to occur.
- the effect of being difficult to rotate can be obtained in the same manner in both FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b).
- the contact portion between the protrusion and the depression may be a straight portion or a curved portion as shown in FIG. 9A, or only a straight portion as shown in FIG. 9B. From the viewpoint of processing, processing of the linear portion is easier than processing of the curved portion.
- the structure in which the protrusion and the recess are in contact with each other with a V-shaped cross section is not limited to this, and a structure as shown in FIGS. 9C and 9D can also be adopted.
- FIG. 9C also shows that the character “V” is shaped according to the above description. “The two sides facing each other through a certain gap at the top gradually narrow the gap, and eventually both sides coincide at the bottom. It can be expressed.
- the protrusion 35a-2 is in contact with only the corner of the recess 36a-2, but may be in contact with the entire surface.
- the effect that the projection 35a-2 is in full contact with the recess 36a-2 has a larger contact area and less wear than contact with only the corner, but the protective plate is less likely to rotate with the roller.
- 35a-2 and depression 36a-2 are in full contact with each other in a V-shaped cross section and when projection 35a-2 is in contact with only the corner of depression 36a-2 as shown in FIG. 9C Either can be obtained in the same way.
- FIG. 9D is a modification of FIG. 9B.
- the protrusion 35a-3 and the recess 36a-3 shown in FIG. 9D are straight at the portion in contact with the V-shaped cross section, and further have flat portions f1 and f2.
- the length L1 of the flat part f1 is longer than or the same as the length L2 of the flat part f2.
- the contact area is larger and wears less when L1 and L2 are the same length, but the effect that the protective plate is difficult to rotate with the roller is that L1 is longer than L2. It can be obtained in the same way whether L1 and L2 are equal in length.
- the depth h2 of the V-shaped cut surface in the roller axis direction is gradually shortened from the surface side to the inside, and the V-shaped cross sections are in full contact with each other.
- a part of the V-shaped cross section may be in contact.
- the structure of FIG. 10A in which the V-shaped cross-sections are in full contact with each other has a larger contact area than the structure of FIG. 10B in which a part of the V-shaped cross-section is in contact.
- the height h1 in the roller axial direction of the protrusion 35a is equal to or higher than the depth h2 in the roller axial direction of the recess 36a so that any one of the recesses 36a and 36b is brought into contact with and engaged with each other. Since it is set (because the height h1 of the protrusion 35b in the roller axial direction is set to be the same as or higher than the depth h2 of the recess 36b in the roller axial direction), the protective plate 32 slides. There is no.
- the present invention can be suitably used for a cam follower device that constitutes a part of a valve operating device of an internal combustion engine.
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Abstract
製造コストを上昇させることなく、耐摩耗性を高める構造を有するカムフォロア装置を提供する。ローラ(26)の軸線方向端部とローラ支持壁(30)との対向面間に設けられた一対のプレートの一方の端部同士を連結板部により連結してなる保護プレートを備え、前記一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁(30)に押し付けられた状態で組み付けられるように、組み付け前の一対のプレートの他方の開放端部同士の間隔が対向するローラ支持壁(30)の間隔よりも広くなるように、一対のプレートの相対する2面の間隔は一方の端部から他方の端部にかけて徐々に大きくなっている。
Description
本発明は、内燃機関の動弁装置の一部を構成するカムフォロア装置に関し、特に、カムに転がり接触するカムフォロア装置に関する。
動弁系の摩擦損失トルクを低減するために、カムのプロファイルを吸排気弁に伝達する際の摩擦損失を低減するために、カムフォロア装置のカム対向部に形成された一対のローラ支持壁間に架設されたローラ軸にローラを軸支し、このローラをカムに転がり接触させる方式が採用されている。
そして、軽量化のために、カムフォロア装置をアルミニウム合金製とすることが一般的に行われている。ところが、ローラの外輪およびニードルがカムフォロア装置のローラ支持壁に接触し得る構造であるため、アルミニウム合金製のカムフォロア装置を採用すると、カムによりカムフォロア装置が揺動する際、ローラより硬さの低いローラ支持壁が摩耗してカムフォロア装置が破損したり、その摩耗粉がローラ内に侵入して回転不良になるという不具合を起こす恐れがある。このような不具合を解消するために、ワッシャ状のスペーサをローラ外輪両端に配置し、ローラ支持壁と接触させない構造が特許文献1に開示されている。
しかし、特許文献1のスペーサは回転自由状態で組み付けられているため、ローラが回転するとスペーサが共回りするため、スペーサとローラ支持壁との接触によってローラ支持壁に摩耗が発生することが懸念される。
そこで、特許文献2と3には、スペーサとローラ支持壁に係合部を設けてスペーサの共回りを防止して、ローラ支持壁の摩耗を防止する技術が開示されている。
ところが、近年の内燃機関の高出力化により、カムがより高回転の状態でローラと摺動するようになった結果、以下の問題が懸念される。
ローラとローラ支持壁との間には、製造誤差を吸収したり、潤滑油を導いたりするためのクリアランス(後記する図2(b)のC参照)が設けられている。スペーサがこのクリアランス分だけローラ支持壁から離れるように移動すると、係合部の掛かり代(後記する図2(b)のD参照)が少なくなり、カムが高回転となる状態など、係合部に発生する力が大きくなる場合には係合部が外れ、最終的にはローラ支持壁が摩耗してしまう恐れがある。
また、スペーサとロッカーアームの係合部にも、製造誤差を吸収するためなどにより、クリアランスが設けられており、スペーサとロッカーアームの係合部はこのクリアランスの範囲内で摺動する。この摺動は、カムの回転数が低い場合は問題にならないものの、高回転においては硬さの低いロッカーアームの係合部に摩耗が生じる恐れがある。このクリアランスを少なくしようとすると、スペーサとロッカーアームを高精度で加工する必要があり、製造コストを増大させてしまう。
本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良したものであって、製造コストを増大させることなく、耐摩耗性を高める構造を有するカムフォロア装置を提供することを目的とするものである。
前記課題を解決するために本願発明は、カム対向部に設けられた一対のローラ支持壁間に架設されたローラ軸に軸支されたローラを有するカムフォロア装置において、前記ローラの軸線方向端部と前記ローラ支持壁との対向面間に設けられた一対のプレートの一方の端部同士を連結板部により連結してなる保護プレートを備え、前記一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁に押し付けられた状態で組み付けられるように、組み付け前の一対のプレートの他方の開放端部同士の間隔が対向するローラ支持壁の間隔よりも広くなるように、一対のプレートの相対する2面の間隔は一方の端部から他方の端部にかけて徐々に大きくなっていることを特徴としている。
前記保護プレートの回転を規制するために、ローラの軸線方向に突出するよう に一対のプレートに設けられた突起と、前記突起を受容するためにローラ支持壁に設けられた窪みとからなる係合部を備えることが好ましい。
前記突起および窪みがV字形の断面を有し、突起および窪みのV字形の断面のいずれかの部分同士が接触して係合されるように、突起のローラ軸方向の高さが窪みのローラ軸方向の深さと同じかまたは高くなるように設定されていることが好ましい。
尚、V字形断面同士は、必ずしも全面接触する必要はないので、突起のローラ軸方向の高さ、又は窪みのローラ軸方向の深さとは、両者のV字形断面の接触部のうち、突起の先端側に最も近い点までの高さ、又は深さを指す。(図13の番号37参照)
尚、V字形断面同士は、必ずしも全面接触する必要はないので、突起のローラ軸方向の高さ、又は窪みのローラ軸方向の深さとは、両者のV字形断面の接触部のうち、突起の先端側に最も近い点までの高さ、又は深さを指す。(図13の番号37参照)
前記一対のプレートの一方の端部同士を連結する連結板部が保護プレートの回転を規制するためにローラの外輪よりも径方向に突出しており、カムフォロア装置は前記突出部を受容するために窪んでいることが好ましい。
前記一対のプレートの相対する2面の成す角度を2θとすると、2θは4°~20°であり、保護プレートの厚みは0.1~0.5mmであることが好ましい。
前記突起のローラ軸方向の高さが、ローラとローラ支持壁とのクリアランスより大きいことが好ましい。
ローラ支持壁に設けられた窪みの底部に油溜まりを有することが好ましい。
前記保護プレートの材質は、バネ鋼板、炭素鋼板またはステンレス鋼板であることが好ましい。
本願発明によれば、保護プレートを構成する一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁に押し付けられた状態で組み付けられるので、一対のプレートとローラ支持壁との間に摩擦力が発生して保護プレートがローラと共回りすることが防止される。対向するローラ支持壁の間隔が製造誤差等によりばらついたとしても、一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁に押し付けられた状態で組み付けられるので、前記共回りは防止される。このようにして、保護プレートが回転しながらローラ支持壁と接触することによる摩耗を防止することができる。
前記保護プレートの回転を規制するために、ローラの軸線方向に突出するように一対のプレートに設けられた突起と、前記突起を受容するためにローラ支持壁に設けられた窪みとからなる係合部を備えることで、カムが高回転となる状態など、係合部に発生する力が大となる場合に、係合部が外れて保護プレートがローラと共回りすることを防止することができる。
前記突起および窪みがV字形の断面を有し、突起および窪みのV字形の断面のいずれかの部分同士が接触して係合されるように、突起のローラ軸方向の高さが窪みのローラ軸方向の深さと同じかまたは高くなるように設定されていることで、突起と窪みとからなる係合部の周方向のクリアランスを殆どなくすことができる。尚、V字形断面同士は、必ずしも全面接触する必要はないので、突起のローラ軸方向の高さ、又は窪みのローラ軸方向の深さとは、両者のV字形断面の接触部のうち、突起の先端側に最も近い点までの高さ、又は深さを指す。(図13の番号37参照)。このようにすることで、保護プレートとローラ支持壁との係合部に摺動が発生せず、カムが高回転してもローラ支持壁が摩耗することがない。その結果、係合部のクリアランスを少なくしようとするために、保護プレートとカムフォロア装置をより高精度で加工する必要がなくなり、製造コストが増大することがない。さらに、V字型の断面をプレス加工にて成型する際、金型形状がシンプルであることに加えて、成型荷重も低く抑えられるという効果がある。
前記一対のプレートの一方の端部同士を連結する連結板部が保護プレートの回転を規制するためにローラの外輪よりも径方向に突出しており、カムフォロア装置が前記突出部を受容するために窪んでいることで、連結板部が係合部としての機能を備えることで、保護プレートがローラと共回りすることを防止する共回り防止効果を一層高めることができる。さらに、連結板部は前記一対の突起と反対側にあるので、前記保護プレートをカムフォロア装置に組み付ける際、前記保護プレートをカムフォロア装置に対して垂直方向に差し込むだけで、前記突起および連結板部におけるそれぞれの係合を容易に行うことができる。
前記一対のプレートの相対する2面の成す角度を2θとすると、2θは4°~20°であり、保護プレートの厚みは0.1~0.5mmであることで、一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁に押し付けられた状態で組み付けることができる。
前記突起のローラ軸方向の高さが、ローラとローラ支持壁とのクリアランスより大きいことで、保護プレートの弾性力に抗して突起が窪みから外れ、保護プレートがローラと共回りすることを防止することができる。
ローラ支持壁に設けられた窪みの底部に油溜まりを有することで、ローラと保護プレート間およびローラとローラ支持壁間の潤滑を行うことができるため、耐摩耗性を向上することができる。
前記保護プレートの材質は、バネ鋼板、炭素鋼板またはステンレス鋼板とすることで、保護プレートの弾性力を確保することができる。
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、様々な変形や修正が可能である。図1に示すように、内燃機関のシリンダブロック1の頂面にシリンダヘッド2が結合されており、シリンダブロック1に設けたシリンダ3にピストン4が摺動自在に嵌合する。ピストン4の頂面に臨むようにシリンダヘッド2の下面に形成された燃焼室5に各2個の吸気弁孔2a、2aおよび排気弁孔2b、2bが開口しており、吸気弁孔2a、2aに連なる吸気ポート2cおよび排気弁孔2b、2bに連なる排気ポート2dがシリンダヘッド2の内部に形成されている。図1には吸気弁孔2aと排気弁孔2bは1つしか示されていないが、図1の紙面に対して垂直方向には、もう一つの吸気弁孔2aと排気弁孔2bが設けられている。
吸気弁孔2a、2aを開閉する一対の吸気弁(エンジンバルブ)6、6がシリンダヘッド2に設けたバルブガイド7、7に摺動自在に支持され、吸気弁スプリング8、8で閉弁方向に付勢される。また、排気弁孔2b、2bを開閉する一対の排気弁9、9がシリンダヘッド2に設けたバルブガイド10、10に摺動自在に支持され、排気弁スプリング11、11で閉弁方向に付勢される。図1には吸気弁6とバルブガイド7と吸気弁スプリング8はそれぞれ1つしか示されていないが、図1の紙面に対して垂直方向には、もう一つの吸気弁6とバルブガイド7と吸気弁スプリング8が設けられている。また、図1には排気弁9とバルブガイド10と排気弁スプリング11はそれぞれ1つしか示されていないが、図1の紙面に対して垂直方向には、もう一つの排気弁9とバルブガイド10と排気弁スプリング11が設けられている。
シリンダヘッド2の頂面に結合されたカムシャフトホルダ12およびカムシャフトキャップ13間に、吸気カムシャフト14および排気カムシャフト15が回転自在に支持される。吸気カムシャフト14の軸端に設けた吸気スプロケット16と、排気カムシャフト15の軸端に設けた排気スプロケット17と、クランクシャフトの軸端に設けたクランクスプロケット(図示せず)とにタイミングチェーン18が巻き掛けられており、吸気カムシャフト14および排気カムシャフト15はクランクシャフトの2分の1の回転数で同方向に回転する。
カムシャフトホルダ12に吸気ロッカーシャフト20および排気ロッカーシャフト21が固定されている。吸気カムシャフト14の下方に位置する吸気ロッカーシャフト20には、吸気弁6、6のステムエンドに当接するアジャストスクリュー19、19を有する吸気ロッカーアーム(カムフォロア装置)22が揺動自在に支持されている。図1にはアジャストスクリュー19は1つしか示されていないが、図1の紙面に対して垂直方向には、もう一つのアジャストスクリュー19が設けられている。
また、排気カムシャフト15の下方に位置する排気ロッカーシャフト21には、排気弁9、9のステムエンドに当接するアジャストスクリュー23、23を有する排気ロッカーアーム24が揺動自在に支持されている。図1にはアジャストスクリュー23は1つしか示されていないが、図1の紙面に対して垂直方向には、もう一つのアジャストスクリュー23が設けられている。
これら吸気ロッカーアーム22および排気ロッカーアーム24の材質は軽量化のためにアルミニウム合金が使用され、ダイキャスト成型にて製造される。
図2(a)および図3に示すように、吸気カム25は吸気ロッカーアーム22に設けられたローラ26に当接する。以下の説明は吸気側について行い、排気側も同様であるため、重複説明を避けるため排気側についての説明は省略する。
図1および図3に示すように、吸気カムシャフト14が回転すると、吸気カム25に当接しているローラ26を介して吸気カム25の押圧力を受けた吸気ロッカーアーム22が吸気ロッカーシャフト20を中心に揺動し、その先端に設けたアジャストスクリュー19、19で一対の吸気弁6、6のステムエンドを押圧することで、一対の吸気弁6、6は開閉駆動される。
このように、ローラはカムと転動接触しながらカムの押圧力を受けるため、動弁装置の摩擦損失トルクの低減を図ることができる。
図4に示す吸気ロッカーアーム22に設けられたローラ26は、図5に示すローラ軸27に軸支された外輪28とニードル29からなる。吸気ロッカーアーム22が吸気カム25(図2(a)参照)と対峙する位置には、図4および図6に示すように、ローラを収納する凹部によって対向するローラ支持壁30、30が形成されている。図6に示すように、対向するローラ支持壁30、30にはローラ軸を取り付けるためのローラ軸取り付け孔31が穿設されており、ローラ軸を圧入またはローラ軸の両端面をかしめることによってローラ軸は固着される。なお、外輪28およびニードル29の材質は吸気ロッカーアーム22より高い硬度の鉄系材料が使用されている。
図4に示す前記ローラ26の軸線方向端部と前記ローラ支持壁30、30との対向面間には図7に示す保護プレート32が設けられる。図7に示すように、保護プレート32は、カムと対峙する位置とは反対側の一方の端部同士を連結板部33により連結されている。この保護プレート32は、ばね鋼板、炭素鋼板またはステンレス鋼板のいずれかの材料からなる弾性素材であり、弾性力を増すために必要な熱処理が施されていることが好ましい。材質の例としてSUP材、SK材、SUS材などが挙げられるが、カムの回転数や、係合部に発生する力の大きさ、プレス加工性、製造コストを考慮し選択することができる。
そして、図8に示すように、保護プレート32がその弾性力によりローラ支持壁30、30に押し付けられた状態で組み付けられるように、組み付け前の一対のプレート34aと34bの他方の開放端部同士の間隔D1は図2(a)に示す対向するローラ支持壁30、30の間隔D0よりも広くなるように、一対のプレート34aと34bの相対する2面の間隔は連結板部によって連結されている一方の端部から他方の端部にかけて徐々に大きくなっている。図8に示すように、保護プレート32を構成する一対のプレート34aと34bの相対する2面の成す角度を2θとすると、2θは4°~20°であり、保護プレート32の厚みは0.1~0.5mmである。
すなわち、図7において、前記連結板部33を垂直方向に切断する面の中で前記一対のプレート34aと34bの間隔を均等に分ける面を均等面とした場合、図8に示すように、前記一対のプレート34aと34bをカムフォロア装置に組み付ける前の前記一対のプレート34aと34bの相対する一方の面と均等面33aとの成す角度をθとすると、θは2°~10°であり、保護プレートの厚みは0.1~0.5mmであることで、一対のプレート34a、34bがその弾性力によりローラ支持壁30に押し付けられた状態で組み付けることができる。
その結果、保護プレート32とローラ支持壁30との間に摩擦力が発生して、保護プレート32がローラ26と共回りすることが防止される。また、対向するローラ支持壁30と30の間隔が製造誤差等により変動したとしても、一対のプレート34a、34bがその弾性力によりローラ支持壁30、30に押し付けられた状態で組み付けられるので、保護プレート32の共回りは確実に防止される。このようにして、保護プレート32とローラ支持壁30との接触による摩耗を防止することができる。
上記のように、保護プレート32がその弾性力によりローラ支持壁30、30に押し付けられた状態で組み付けられていることに加えて、図7に示すように、保護プレート32の回転を規制するために、ローラの軸線方向に平行に突出するように一対のプレートに34a、34bに設けられた突起35a、35bと、両突起を受容するために、図6に示すように、ローラ支持壁30に設けられた窪み36a、36bとからなる係合部を備えることで、図2(a)に示すローラ26の外輪28およびニードル29とローラ支持壁30との間に、図2(b)に示すクリアランスCが存在しても、保護プレート32に設けられた突起35a、35bがそれぞれ窪み36a、36bと係合することによる係合部(図6および図7参照)の掛かり代D(後記する窪み36aのローラ軸方向の深さに相当するもの、図2(b)参照)がクリアランスCより大きいことで、吸気カム25が高回転となっても、突起35aと35bはそれぞれ窪み36aと36bに食い込むように受容されているので、その係合部は脱離しにくく、保護プレート32の共回りは確実に防止される。
図9(a)に示すように、突起35aおよび窪み36aはV字形の断面を有しており、突起35aおよび窪み36aのV字形の断面のいずれかの部分同士が接触して係合されるように、図10(a)に示すように、突起35aのローラ軸方向の高さh1が窪み36aのローラ軸方向の深さh2と同じかまたは高くなるように設定されている。
この時、保護プレート32がその弾性力によりローラ支持壁30、30に押し付けられた状態で組み付けられているので、突起35a、35bと窪み36a、36bとの係合部におけるクリアランスを実質的になくすことができ、保護プレート32が摺動することはなく、その係合部における摩耗の発生を防止することができる。
そこで、係合部におけるクリアランスを少なくするために、保護プレート32や吸気ロッカーアーム22を高精度で加工する必要がなくなり、製造コストの増加を抑えることができる。保護プレート32はプレス加工により比較的安価に製造することができるが、V字形の断面を有する突起35aと35bは球状の突起よりも低荷重で成型できる。従って、金型の摩耗は少なく、突起形状もシンプルであるから、金型製作費を低く抑えることができる。また、窪み36aと36bは、アルミダイキャスト成型金型の簡単な形状変更のみで成形する事ができるので、安価に製造することが可能である。
図11に示すように、保護プレート32の一方の端部同士を連結する連結板部33が保護プレート32の回転を規制するためにローラ26の外輪よりも径方向に突出しており、ロッカーアーム22はこの突出している連結板部33を受容するために窪んでいる窪み部22aを有している。このようにして、突起35a、35bと窪み36a、36bとの係合部に加えて、連結板部33が係合部としての機能を備えることで、保護プレート32がローラ26と共回りすることを防止する共回り防止効果を一層高めることができる。また、この窪みはアルミダイキャスト成形金型の簡単な形状変更のみで成形する事ができるので、安価に製造することが可能である。
尚、V字形断面同士は必ずしも全面接触する必要はないので、突起のローラ軸方向の高さ、又は窪みのローラ軸方向の深さとは、両者のV字形断面の接触部のうち、突起の先端側に最も近い点37までの高さ、又は深さを指す。(図13参照)
尚、V字形断面同士は必ずしも全面接触する必要はないので、突起のローラ軸方向の高さ、又は窪みのローラ軸方向の深さとは、両者のV字形断面の接触部のうち、突起の先端側に最も近い点37までの高さ、又は深さを指す。(図13参照)
図7に示すように、前記一対の突起35a、35bはローラ軸線を介して連結板部33とは反対側にあり且つ前記一対のプレート34aと34bの間隔を均等に分けて前記連結板部33を垂直方向に切断する面(図8の番号33a参照)に対して前記一対の突起35a、35bは面対称の位置にある。前記連結板部33に平行な平面で前記突起35a、35bと窪み36a、36bを切断したと仮定した場合、図9(a)に示すように、前記突起35aおよび窪み36aがV字形の切断面を有し、突起35aは弾性力により前記V字形の切断面を介して窪み36a側に押し付けられる。図9(a)には、突起35bと窪み36bは示されていないが、突起35bおよび窪み36bも突起35aおよび窪み36aと同じようにV字形の切断面を有し、突起35bは弾性力により前記V字形の切断面を介して窪み36b側に押し付けられる。図10(a)に示すように、前記V字形の切断面のローラ軸方向の深さh2は表面側から内側にかけて徐々に短くなっているので、突起が窪みに押し付けられることにより、径方向の位置も規制されることになり、係合部での摺動による摩耗が発生しづらくなる。
V字形の切断面を有するとは、その切断面を上方から見た場合、文字“V”の形状に見えるもの、もしくは文字“V”の形状に近いもの又は文字“V”の形状の特徴を備えたものをいう。文字“V”の形状の特徴は、「頂部において一定の間隙を介して対峙する両辺が徐々にその間隙を狭めて、やがて底部において両辺が一致することである」と表現することができる。
図9(a)に示すように、突起35aと窪み36aはV字形の断面で接しており、この場合の文字“V”の形状の特徴は、「頂部において一定の間隙を介して対峙する両辺が徐々にその間隙を狭めて、やがて底部において両辺が一致することである」と表現することができる。図9(a)においては、突起35aと窪み36aはV字形の断面で全面的に接しているが、図9(b)においては、突起35a-1と窪み36a-1はV字形の断面で接している部分と接していない部分とを有している。図9(b)においては、突起35a-1と窪み36a-1とがV字形の底部まで全面的に接触していた方が接触面積は広く、より摩耗しにくいが、保護プレートがローラと共回りしにくいという効果は、図9(a)および図9(b)のどちらでも同じように得ることができる。なお、突起と窪みの接触部分は図9(a)の様に直線状と曲線状の部分があってもよいし、又、図9(b)の様に直線状部分のみでもよい。加工の観点からは、直線状部分の加工は曲線状部分の加工よりも容易である。しかし、突起と窪みがV字形の断面で接する構造はこれに限られず、図9(c)、図9(d)に示すような構造を採ることもできる。
図9(c)も、上記した説明に従って、文字“V”の形状の特徴は、「頂部において一定の間隙を介して対峙する両辺が徐々にその間隙を狭めて、やがて底部において両辺が一致することである」と表現することができる。図9(c)においては、突起35a-2は窪み36a-2の角部のみで接しているが、全面的に接していてもよい。突起35a-2は窪み36a-2と全面的に接している方が、角部のみで接するより接触面積が広く、より摩耗しにくいが、保護プレートがローラと共回りしにくいという効果は、突起35a-2と窪み36a-2とがV字形の断面で全面的に接している場合および図9(c)に示すように突起35a-2が窪み36a-2の角部のみで接している場合のどちらでも同じように得ることができる。
図9(d)は、は、図9(b)の変形例である。図9(d)の突起35a-3と窪み36a-3は、V字形の断面で接する部分が直線状であり、さらに、平坦部f1とf2を有している。平坦部f1の長さL1は平坦部f2の長さL2より長いか同じである。L1がL2より長い場合に比べて、L1とL2の長さが同じ方が接触面積は広く、より摩耗しにくいが、保護プレートがローラと共回りしにくいという効果は、L1がL2より長い場合およびL1とL2の長さが等しい場合のどちらでも同じように得ることができる。
図10(a)に示すように、V字形の切断面のローラ軸方向の深さh2は表面側から内側にかけて徐々に短くなっており、V字形の断面同士は全面的に接触している。この変形例として、図10(b)に示すように、V字形の断面の一部が接触するようにすることもできる。V字形の断面同士が全面的に接触している図10(a)の構造の方が、V字形の断面の一部が接触している図10(b)の構造より接触面積が広く、より摩耗しにくい構造であるが、保護プレートがローラと共回りしにくいという効果は、図10(b)の構造でも図10(a)の構造と同じように得ることができる。
図12および図13に示すように、ローラ支持壁に設けられた窪み36aの底部に油溜まり38となる凹部を有することで、ローラ26と保護プレート32の間およびローラ26とローラ支持壁30の間の潤滑を行うことができるため、これらの部材の摩耗を防止することができる。この場合、V溝の断面は例えば図13に示す様な形状である為、部分的な接触となるが、この場合もV字形の断面を有する突起35a、35bと、同じくV字形の断面を有する窪み36a、36bのいずれかの部分同士が接触して係合されるように、突起35aのローラ軸方向の高さh1が窪み36aのローラ軸方向の深さh2と同じかまたは高くなるように設定されているので(突起35bのローラ軸方向の高さh1も窪み36bのローラ軸方向の深さh2と同じかまたは高くなるように設定されているので)、保護プレート32が摺動することはない。
本発明は、内燃機関の動弁装置の一部を構成するカムフォロア装置に好適に用いることができる。
1…シリンダブロック
2…シリンダヘッド
2a…吸気弁孔
2b…排気弁孔
2c…吸気ポート
2d…排気ポート
3…シリンダ
4…ピストン
5…燃焼室
6…吸気弁
7…バルブガイド
8…吸気弁スプリング
9…排気弁
10…バルブガイド
11…排気弁スプリング
12…カムシャフトホルダ
13…カムシャフトキャップ
14…吸気カムシャフト
15…排気カムシャフト
16…吸気スプロケット
17…排気スプロケット
18…タイミングチェーン
19…アジャストスクリュー
20…吸気ロッカーシャフト
21…排気ロッカーシャフト
22…吸気ロッカーアーム
22a…窪み部
23…アジャストスクリュー
24…排気ロッカーアーム
25…吸気カム
26…ローラ
27…ローラ軸
28…外輪
29…ニードル
30…ローラ支持壁
31…ローラ軸取付け孔
32…保護プレート
33…連結板部
33a…均等面
34a、34b…一対のプレート
35a、35b、35a-1、35a-2、35a-3…突起
36a、36b、36a-1、36a-2、36a-3…窪み
37…突起と窪みの接触部のうち、突起の先端側に最も近い点
38…油溜まり
2…シリンダヘッド
2a…吸気弁孔
2b…排気弁孔
2c…吸気ポート
2d…排気ポート
3…シリンダ
4…ピストン
5…燃焼室
6…吸気弁
7…バルブガイド
8…吸気弁スプリング
9…排気弁
10…バルブガイド
11…排気弁スプリング
12…カムシャフトホルダ
13…カムシャフトキャップ
14…吸気カムシャフト
15…排気カムシャフト
16…吸気スプロケット
17…排気スプロケット
18…タイミングチェーン
19…アジャストスクリュー
20…吸気ロッカーシャフト
21…排気ロッカーシャフト
22…吸気ロッカーアーム
22a…窪み部
23…アジャストスクリュー
24…排気ロッカーアーム
25…吸気カム
26…ローラ
27…ローラ軸
28…外輪
29…ニードル
30…ローラ支持壁
31…ローラ軸取付け孔
32…保護プレート
33…連結板部
33a…均等面
34a、34b…一対のプレート
35a、35b、35a-1、35a-2、35a-3…突起
36a、36b、36a-1、36a-2、36a-3…窪み
37…突起と窪みの接触部のうち、突起の先端側に最も近い点
38…油溜まり
Claims (8)
- カム対向部に設けられた一対のローラ支持壁間に架設されたローラ軸に軸支されたローラを有するカムフォロア装置において、前記ローラの軸線方向端部と前記ローラ支持壁との対向面間に設けられた一対のプレートの一方の端部同士を連結板部により連結してなる保護プレートを備え、前記一対のプレートがその弾性力によりローラ支持壁に押し付けられた状態で組み付けられるように、組み付け前の一対のプレートの他方の開放端部同士の間隔が対向するローラ支持壁の間隔よりも広くなるように、一対のプレートの相対する2面の間隔は一方の端部から他方の端部にかけて徐々に大きくなっていることを特徴とするカムフォロア装置。
- 前記保護プレートの回転を規制するために、ローラの軸線方向に突出するように一対のプレートに設けられた突起と、前記突起を受容するためにローラ支持壁に設けられた窪みとからなる係合部を備えることを特徴とする請求項1に記載のカムフォロア装置。
- 前記突起および窪みがV字形の断面を有し、突起および窪みのV字形の断面のいずれかの部分同士が接触して係合されるように、突起のローラ軸方向の高さが窪みのローラ軸方向の深さと同じかまたは高くなるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載のカムフォロア装置。
- 前記一対のプレートの一方の端部同士を連結する連結板部が保護プレートの回転を規制するためにローラの外輪よりも径方向に突出しており、カムフォロア装置は前記突出部を受容するために窪んでいることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカムフォロア装置。
- 前記一対のプレートの相対する2面の成す角度を2θとすると、2θは4°~20°であり、保護プレートの厚みは0.1~0.5mmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のカムフォロア装置。
- 前記突起のローラ軸方向の高さが、ローラとローラ支持壁とのクリアランスより大きいことを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載のカムフォロア装置。
- ローラ支持壁に設けられた窪みの底部に油溜まりを有することを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載のカムフォロア装置。
- 前記保護プレートの材質は、バネ鋼板、炭素鋼板またはステンレス鋼板であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のカムフォロア装置。
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15796253 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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