(57)【要約】【課題】欠肉や亀裂及び割れの発生がなく、またバリの発生を抑えることができ、設備の縮小化が図れ、更には側壁部の形状精度が良く、且つ、金型寿命が良く、材料に無駄がないロッカーアームの製造方法を提供する。【解決手段】ロッカーアームの傾動中心となる基端部と、バルブステムを押圧する先端部と、基端部と先端部との間に連続する中間部と、中間部の両側方に連続する一対の側壁部とを、予め、所要の予備成形及び、前処理を行う。その後、中間素材に対し、全体を矩形断面に成形する据え込み成形を行う。更に、中間部を下方に圧縮することにより凹部を形成しつつ、押し広げるように、据え込成形を行い、一対の側壁部をＹ字型の展開形状に成形する。最後に仕上げ工程を行う。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッカーアームの傾動中心となる基端部と、バルブステムを押圧する先端部と、基端部と先端部との間に連続する中間部と、中間部の両側方に連続する一対の側壁部とを、予め、所要の予備成形を行った素材に対し、全体を矩形断面に成形する、据え込み成形を行い、更に、中間部を下方に圧縮することにより凹部を形成しつつ、押し広げるように、据え込み部分を拘束しながら据え込成形を行い、一対の側壁部をＹ字型の展開形状に成形する工程を含み、最後に仕上げ工程が行われるローラー付きロッカーアームの製造方法。
【請求項２】
Ｙ字型の展開形状を成形する工程を複数段階に分けて行い、その初期段階では前記側壁部が、先端にいくにつれ肉厚を増す形状であり、その後期段階にて、所要の長さ及び、肉厚を得ることを特徴とする請求項１に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法。
【請求項３】
前記一対の側壁部を、Ｙ字型の展開形状より起立するように曲げ加工して完成形状とする仕上げ工程を含む、請求項１又は２に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法。
【請求項４】
前記所要の予備成形が、円形断面線材を切断し、円形である中間部断面を増大させる鍛造加工である請求項１から３のいずれか一つに記載のローラー付きロッカーアームの製造方法。
【請求項５】
前記曲げ加工の後、前記中間部を打ち抜き加工して貫通孔を形成する工程と、前記両側壁部間及び貫通孔にカムの押圧を受けるローラーを配し、当該ローラーを両側壁部に回転可能に軸着する工程とを含む仕上げ工程が行われる請求項３又は４に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属素材から内燃機関の動弁機構に使用されるロッカーアームを製造する方法に関するものである。本発明のロッカーアームの製造方法は、特に、側壁部の高さが高いスイングアームタイプのローラー付きロッカーアームの製造に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ロッカーアーム（特にローラ付きロッカーアーム）は、バルブステムを押圧するパット部やピボットを受けるピボット受部が連結部となり、その連結部の両側  端から起立する二つの側壁部を備えたものが多い。
【０００３】
特許文献１（特開平６−１５９０１８号公報）に記載された技術は、先ず、ロッカーアームの傾動中心になる基端部と、バルブステムを押圧する先端部と、基端部と先端部との間に連続する中間部と、基端部，先端部及び中間部の両側方に連続する一対の側部とを、金属線素材から所要の展開形状に鍛造加工している。この状態で、側部となる部分は水平状に展開した形状を呈している。次に、一対の側部の周縁部を所要の周縁形状に打抜き加工し、一対の側部を起立するように曲げ加工してロッカーアームの両側壁部としている。更に、中間部を打抜き加工して貫通穴を形成し、両側壁部間及び貫通穴にカムの押圧を受けるローラーを配し、該ローラーを両側壁部に対し支軸及びベアリングにより回転可能に軸着している。
【０００４】
特許文献２（特開２００７−７７１８号公報）の技術は、金属線素材を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部と、二つの側壁部の側壁下部と、側壁下部から外側方へロッカーアーム幅を超えて水平状に突出する二つの突出部とを形成するとともに、側壁下部の先端部に連結部のパット面より下方へ突出する二つのステムガイド部を形成している。そして、二つの水平状の突出部をしごき加工することにより二つの側壁部の側壁上部を形成し、全体としてロッカーアーム幅に収まる二つの側壁部を形成するようにしている。更に、二つの側壁部を外面側からしごき加工することによりステムガイド部の下方への突出高さを増すようにしている。
【０００５】
特許文献３（特開平１０−３２８７７８号公報）の技術は、多段式の水平冷間圧造成形機を使い、断面矩形状の金属線素材を長手方向に対して垂直方向から冷間鍛造にて圧縮加工して寸法精度のやや低い連結部と側壁部とを形成している。然る後に、より寸法精度の高い連結部と側壁部とを形成して、扁平でかつ比較的細長い形状のロッカーアームを製造するようにしている。
【０００６】
特許文献４（特開２００４−３５８５３０号公報）の技術は、多段式の水平冷間圧造成形機を使い、断面円形の金属線素材を樽形状にしている。そして、径方向両側から冷間鍛造にて圧縮加工して大まかな形状及び寸法の連結部と側壁部とを形成している。然る後に、より完成品に近づいた形状及び寸法の連結部と側壁部とを  形成して、ロッカーアームを製造するようにしている。
【０００７】
更に、特許文献５（特開２００９−１６６０７２号公報）の技術は、自動車用操舵装置に組み込まれる自在継手用ヨークの製造方法に関するものである。この特許文献５は、金属線素材に所定の予備成形を行った後、Ｔ字型の中間素材を成形し、これに予備立上げ工程を施した後、更に曲げ加工を施すことで一対の起立した腕部を形成するようにしている。その工程を図示すると、図８（Ａ）〜（Ｇ）に示す通りである。先ず、図８（Ａ）に示す金属製の丸棒素材５１を径方向及び軸方向に押し潰す押圧加工等の所定の塑性加工により、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示す予備成形品５２及び５３を成形する。図８（Ｂ）は径方向押圧後の予備成形品５２であり、図８（Ｃ）は軸方向押圧後の予備成形品である。そして、次に、図８（Ｃ）に示すバリ５３ａを除去する為のトリム加工等を施す事により、図８（Ｄ）に示す第一中間素材５４を得ている。
【０００８】
更に、前記第一中間素材５４を、一方側からのみ拘束しつつ、図８（Ｅ）に示す潰しパンチ５５により圧縮し、金属材料の一部を外側に流動させている。これにより、先端部に向かう程互いに対向する内側面同士の間隔を広げる方向に傾斜した一対の傾斜腕部５６、５６を形成し、図８（Ｅ）に示す第二中間素材５７としている。続いて、立上げ工程として、図８（Ｆ）に示すような押込みパンチ５８と、腕部両側を拘束するダイスを用いて、傾斜腕部５６、５６の基部が直立するまで、曲げ加工を行い、第三の中間素材５９を得ている。
【０００９】
然る後は、図８（Ｇ）に示すパンチ６２と前記ダイスと連続した状態で設けられたダイスを用いて、曲げ加工を行い、傾斜腕部５６、５６が垂直に起立した第四の中間素材６０を得ている。そして、最後に、両腕部６１、６１の先端部に、打ち抜き加工を施して、十字軸の端部を支持する為の円孔を互いに同心に形成し、自在継手用ヨークを製造するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１５９０１８号公報
【特許文献２】特開２００７−７７１８号公報
【特許文献３】特開平１０−３２８７７８号公報
【特許文献４】特開２００４−３５８５３０号公報
【特許文献５】特開２００９−１６６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１及び２の製造方法は、先に説明した通りであるが、これを概念的に示すと図６の通りである。先ず、図６（Ａ）に示すように、水平腕部６２、６２を冷間鍛造にて圧縮加工成形し（図６（Ｂ）参照）、続いて、図６（Ｃ）に示すように、垂直に起立するまで曲げ加工を行うことで、側壁部６３、６３を形成している。そのため、曲げの中心となる側壁部の基端側連結部位に、亀裂６４、６４や割れが入りやすいという問題があった。
また図６（Ｂ）における基端部と先端部から中間の側壁部に至る四か所の部分６５は材料の体積が過多となる部分であり、バリが発生して材料の無駄となる欠点があった。更に、この成形方法では、成形荷重が高く、金型寿命が悪いという問題と、特許文献２では、しごきにより側壁部を形成する為、側部上面の精度が悪い上、しごき用金型の寿命が短いという問題点もあった。
【００１２】
また特許文献３及び特許文献４の製造方法を概念的に示すと図７の通りである。これらの先行技術は、金属線素材を長手方向に対して垂直方向から冷間鍛造にて後方押出しにて圧縮加工することで、垂直に起立した側壁部６６、６６を直接的に形成している。そのため、材料流動量が大きく且つ流動方向が急旋回になることから、高さの低い側壁部しか形成することができないという欠点があった。高さの高い側壁部を形成しようとすると、側壁部先端に欠肉が発生したり、素材が割れたりするという欠点が  あった。加えて、特許文献３では、矩形の線材を使用する為、材料費が高価な上、複雑な材料供給装置が必要となり、設備費が高価となるという問題点もあった。
【００１３】
更に、特許文献５の技術では、図８（Ｄ）に示すＴ字型である中間素材５４を潰しパンチ５５で鍛造圧縮加工し、第二中間素材５７を得ることは前述した通りである。ところが、この方法によると、曲げ加工時の割れ防止の為、曲げ部に大きな材料流動を発生させる為、この方法をロッカーアームに用いた場合、側壁部にバリが発生したり、変形が起きるという致命的な欠点があった。
またこの特許文献５の技術では、第一及び第二の予備成形をするためのそれぞれの金型と、第一ないし第四の中間素材を成形するためのそれぞれの金型を必要とし、多くの製造金型が必要であり、設備全体が大型化すると共に設備費が高騰するという欠点があった。
【００１４】
本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、欠肉や亀裂及び割れの発生がなく、またバリの発生を抑えることができ、設備の縮小化が図れ、更には側壁部の形状精度が良く、且つ、金型寿命が良く、材料に無駄がないロッカーアームの製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために本願第一発明が採用した手段は、ロッカーアームの傾動中心となる基端部と、バルブステムを押圧する先端部と、基端部と先端部との間に連続する中間部と、中間部の両側方に連続する一対の側壁部とを、予め、所要の予備成形を行った素材に対し、全体を矩形断面に成形する、据え込み成形を行い、更に、中間部を下方に圧縮することにより凹部を形成しつつ、押し広げるように、据え込み部分を拘束しながら据え込成形を行い、一対の側壁部をＹ字型の展開形状に成形する工程を含み、最後に仕上げ工程が行われるローラー付きロッカーアームの製造方法である。
【００１６】
前記課題を解決するために本願第二発明が採用した手段は、Ｙ字型の展開形状を成形する工程を複数段階に分けて行い、その初期段階では前記側壁部が、先端にいくにつれ肉厚を増す形状であり、その後期段階にて、所要の長さ及び、肉厚を得ることを特徴とする本願第一発明に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法である。
【００１７】
前記課題を解決するために本願第三発明が採用した手段は、前記一対の側壁部を、Ｙ字型の展開形状より起立するように曲げ加工して完成形状とする仕上げ工程を含む、本願第一発明又は第二発明に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法。である。
【００１８】
前記課題を解決するために本願第四発明が採用した手段は、前記所要の予備成形が、円形断面線材を切断し、円形である中間部断面を増大させる鍛造加工である本願第一発明から第三発明のいずれか一つに記載のローラー付きロッカーアームの製造方法である。
【００１９】
前記課題を解決するために本願第五発明が採用した手段は、前記曲げ加工の後、前記中間部を打ち抜き加工して貫通孔を形成する工程と、前記両側壁部間及び貫通孔にカムの押圧を受けるローラーを配し、当該ローラーを両側壁部に回転可能に軸着する工程とを含む仕上げ工程が行われる本願第三発明又は第四発明に記載のローラー付きロッカーアームの製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
第一発明にあっては、予め、所要の予備成形及び前処理を行った素材に対し、全体を矩形断面に成形する据え込み成形を行い、続いて、中間部を下方に圧縮することにより凹部を形成しつつ、押し広げるように、据え込み部分を拘束しながら据え込成形を行っている。これにより、一対の側壁部をＹ字型の展開形状に成形した完成前の中間素材が得られる。然る後は、仕上げ工程が施される。
据込み成形であるため、材料の流動性がよく、成形初期段階において側壁部の先端を厚肉にすることができる。また、これらの成形を据え込みで行う為、成形荷重を低く抑えられ、金型寿命が低下したり、大型の成形機が必要になることがない。更には、側壁部をＹ字型に据込み成形した後、仕上げているので、例えば、据込み成形の後に行われる仕上げ工程としての曲げ加工等での曲げ角度が小さくなり、亀裂や割れが発生することはない。
【００２１】
第二発明にあっては、Ｙ字型の展開形状を成形する工程を複数段階に分けて行い、その初期段階では前記側壁部が、先端にいくにつれ肉厚を増す形状にしている。そして、後期段階にて、所要の長さ及び、肉厚を得るようにしている。初期段階で、先端に行くにつれ肉厚を増す形状にすることで、欠肉の発生し易い側壁先端部付近に予め材料体積を確保することが可能である。また後期段階では、先端の肉厚が増した状態で側壁部が更に押し広げられる為、材料が側壁先端まで過不足なく行き渡り、目的とする長さ、肉厚が正確に得られえる上、バリや、駄肉が発生すると言うことがない。
【００２２】
第三発明にあっては、前記一対の側壁部を、Ｙ字型の展開形状より起立するように曲げ加工して完成形状としており、曲げ角度が小さいので、亀裂や割れが発生するということがなく、又、金属材料の流動が少ない為、バリが発生したり変形が起きることもない。
【００２３】
第四発明にあっては、一般的な円形断面形状の線材を用いる為、材料費が安価である上、汎用機にて加工できる。又、円形状態で断面を増大させる鍛造を実施する為、周方向の位相決めをする事なく次工程設備への材料投入を行う事が可能となる。この結果、高価な付加装置を設ける必要がない上、工程分割により一設備当りの工程数が少なくなり、汎用設備を用いる事ができるので、設備費を安く抑えられる。
【００２４】
第五発明にあっては、仕上げ工程として、中間部にローラー取付用の貫通孔を形成する工程と、ローラーを一対の両側壁部に回転可能に軸着する工程とを行っている。これにより、ローラー付きロッカーアームが製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロッカーアームを示すものであり、図１（Ａ）は図１（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図、図１（Ｂ）は縦断面側面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る予備成形後の中間素材を示すものであり、図２（Ａ）は図２（Ｂ）のＺ−Ｚ線断面図、図２（Ｂ）は中間素材の側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る本体据込み後の中間素材を示すものであり、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のＲ−Ｒ線断面図、図３（Ｂ）は中間素材の縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る仮据込み後の中間素材を示すものであり、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＳ−Ｓ線断面図、図４（Ｂ）は中間素材の平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る据込み後の中間素材を示すものであり、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のＴ−Ｔ線断面図、図５（Ｂ）は中間素材の平面図である。
【図６】特許文献１及び２の製造方法を概念的に示すものであり、図６（Ａ）は図６（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図６（Ｂ）は中間素材の平面図、図６（Ｃ）は曲げ加工を施す場合の図６（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図に相当する図面である。
【図７】特許文献３及び４の製造方法を概念的に示すものであり、図７（Ａ）は図７（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図７（Ｂ）は中間素材の平面図である。
【図８】特許文献５の製造方法を示すものであり、図８（Ａ）〜図８（Ｇ）は各工程後の中間素材を示す斜視図又は縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の構成を図１〜図５に示す一実施の形態に基づいて説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は本発明方法で製造したロッカーアーム１を示すものである。同図に示す如く、このロッカーアーム１は、下面側にお椀状の凹部が形成されたピポット受部２を有する基端部３と、バルブステムと係合する湾曲曲面を有するパッド面４が形成された先端部５と、基端部３と先端部５を連結する中間部６とで構成されている。中間部６は、中央にローラーを装着するための貫通孔７が形成され、その両側の起立した側壁部８、８にはローラー軸を取り付けるためのローラー軸取付孔９が穿設されている。前記ローラーを装着するための貫通孔７は、平面視で矩形状を呈しており、またローラー軸取付孔９は円形状を呈している。なお、パッド面４の両側には、案内壁としてのステムガイド１０が形成されている。
【００２７】
次に、このような構成のロッカーアーム１の製造方法について説明する。先ず、所定寸法に切断した金属線材を片側の軸の押出し成形により、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すような、中間部分が膨径大部１１とされた予備成形品１２を得る。膨径大部１１を設けたのは、膨径大部１１はロッカーアーム１の側壁部８、８を形成する部分であり、当該部分において側壁部８、８を形成するのに必要な材料体積を集めるためである。そして、中央部分の据込み成形を行う。然る後は、次工程である本成形の前処理として、必要に応じて無酸化焼鈍と潤滑処理を行う。
【００２８】
無酸化焼鈍と潤滑処理の後は、本成形として多段式トランスファープレス等を用いて、例えば五段階の冷間鍛造を行う。先ず、第一ステージとして、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、全体を矩形状にする本体据込み成形を行い、本体据込み成形品１３を得る。
【００２９】
次に、第二ステージとして、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、仮据込み成形を行う。この仮据込み成形は、側壁部８、８と、ピポット受部２と、パッド面４と、ステムガイド１０の原型となる部分がそれぞれ形成される。而して、この仮据込み成形は、本体据込み成形品１３の中間部を金型１４で圧縮し、凹形状に成形しつつ、押し広げるように据込み成形を行い、Ｙ字型の側壁部１５、１５を成形する。本体据込み成形品１３の外側は、拘束金型（図示せず）により拘束されている。これらの金型により、側壁部１５、１５は、先端に近づくほどにその肉厚が厚くなるようになされている。
つまり、図４（Ａ）における寸法Ｌ１＞Ｌ２の関係が成立する。このような寸法関係にした理由は、側壁部１５、１５の先端部は欠肉が発生し易いので、予め先端部を形成するための材料体積を十分に確保し、欠肉が発生しないようにするためである。
【００３０】
仮据込み成形の後は、第三ステージとして、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、据込み成形を行う。この据込み成形は、上記第二ステージの冷間鍛造により得た仮据込み成形品（図４（Ａ）参照）を金型１６と拘束金型（図示省略）により拘束して側壁部１５、１５を押し広げるようにしながら、所要の長さ寸法になるまで側壁部１５、１５を伸ばすように行う。
【００３１】
側壁部１５、１５が所要の長さ寸法になった後は、第四ステージとして、Ｙ字型の側壁部１５、１５を曲げ加工し、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す、垂直に起立した側壁部８、８を成形する。このように、本発明では側壁部の成形がＹ字状の状態からの曲げ加工であるため、曲げ角度が小さく、従来技術のように亀裂や割れ等が発生することはない。
【００３２】
冷間鍛造工程の最終である第五ステージは、中間部に形成した凹部を打ち抜き加工し、ローラー装着用の貫通孔７を成形すればよい。
【００３３】
そして、最後に専用のプレス機を用いて、対向する一対の側壁部８、８にローラー軸を取り付けるための孔９を打ち抜き加工し、ローラー及びローラー軸の取り付けを行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
ところで、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、側壁部をＹ字型に成形する工程は、複数の工程に分けて段階的に行い、素材の大きな流動をなくし、円滑且つ安定した流動が行われるようにしてもよいし、逆にローラー穴を取り付ける孔の打ち抜き加工までを一貫加工とする、工程の統合を行っても良い。また冷間鍛造だけでなく、温間鍛造、板金プレス加工に置き換えて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１…ロッカーアーム
２…ピポット受部
３…基端部
４…パッド面
５…先端部
６…中間部
７…ローラー装着用貫通孔
８…側壁部
９…ローラー軸取付用孔
１０…ステムガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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