(57)【要約】【課題】第１の端部および第２の端部を有する長手梁と、カムローブと係合する前記長手梁に回動可能に取り付けられたカムローラと、前記長手梁の前記第２の端部に回動可能に取り付けられて前記バルブステムと係合するバルブステムローラとを含むダブルローラカムフォロワを提供する。【解決手段】カムローラは、その側面においてカムローブと係合する大径、および、カムローラとバルブステムローラとの間に隙間を与えるために大径の両側面の中央部に位置する小径、をもつ段付き外周を含む。
2007507669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム機構であって、
第１の端部および第２の端部を有する長手梁と、
カムローブと係合する前記長手梁に回動可能に取り付けられ、前記カムローブと係合する少なくとも一つの大径部をもつ外周を含むカムローラと、
前記長手梁の前記第２の端部に回動可能に取り付けられ、バルブステムを作動させるために前記バルブステムと係合する外周部をもつバルブステムローラとを備え、
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計よりも小さいカム機構。
【請求項２】
前記カムローラは、少なくとも一つの大径部および少なくとも一つの小径部をもつ段付き外周を含み、前記小径部は前記カムローラと前記バルブステムローラとの間に隙間を与える請求項１に記載のカム機構。
【請求項３】
前記カムローラは、前記小径部の側部に配される二つの大径部を含み、前記小径部は前記二つの大径部の間における、前記小径部に隣接して前記二つの大径部の間に位置する前記バルブステムローラの前記外周部に配される請求項２に記載のカム機構。
【請求項４】
前記カムローラは、前記長手梁に取り付けられた少なくとも一つの回転軸に回動可能に取り付けられ、前記バルブステムローラは、前記長手梁に取り付けられた少なくとも一つの回転軸に回動可能に取り付けられる請求項３に記載のカム機構。
【請求項５】
前記カム機構はカムフォロワである請求項４に記載のカム機構。
【請求項６】
前記カムフォロワおよびシリンダヘッドに取り付けられたバルブステムを有するシリンダヘッドアセンブリを含む請求項５に記載のカム機構。
【請求項７】
前記カム機構はロッカーアームである請求項４に記載のカム機構。
【請求項８】
前記ロッカーアームおよびシリンダヘッドに取り付けられたバルブステムを有するシリンダヘッドアセンブリを含む請求項７に記載のカム機構。
【請求項９】
前記カム機構はロッカーアームである請求項１に記載のカム機構。
【請求項１０】
前記カムローラは、二つの別個の大径部を含み、前記二つの大径部の間に位置する前記バルブステムローラの前記外周部に配される請求項１に記載のカム機構。
【請求項１１】
前記カムローラの前記少なくとも一つの回転軸は、バルブステムローラにさらなる隙間を与えるために切り欠きを有する請求項４に記載のカム機構。
【請求項１２】
前記長手梁の前記第１の端部は、ラッシュアジャストメント機構に係合する部分を含む請求項５に記載のカム機構。
【請求項１３】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の７５〜９９％の範囲内である請求項５に記載のカム機構。
【請求項１４】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の９０〜９３％の範囲内である請求項１３に記載のカム機構。
【請求項１５】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の７５〜９９％の範囲内である請求項１に記載のカム機構。
【請求項１６】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の９０〜９３％の範囲内である請求項１５に記載のカム機構。
【請求項１７】
前記長手梁の前記第１の端部は、ラッシュアジャストメント機構に係合する部分を含む請求項１に記載のカム機構。
【請求項１８】
カム機構であって、
第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部は概して静的なサポート機構と係合する部分を含む長手梁と、
前記長手梁に取り付けられるカムローラの回転軸と、
カムローブと係合する前記長手梁に取り付けられたカムローラの回転軸に回動可能に取り付けられ、前記カムローブと係合する前記二つの大径部の間に位置する小径部の側部に配される二つの大径部をもつ段付き外周を含むカムローラと、
前記長手梁の前記第２の端部に取り付けられたバルブステムローラの回転軸と、
前記バルブステムローラの回転軸に回動可能に取り付けられ、バルブステムを作動させるために該バルブステムと係合する外周部を有するバルブステムローラであって、前記外周部は前記小径部に隣接しかつ前記二つの大径部の間に位置して、該小径部と、前記隣接する外周部との間には隙間があるバルブステムローラと、
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計よりも小さいカム機構。
【請求項１９】
前記カム機構はカムフォロワである請求項１８に記載のカム機構。
【請求項２０】
前記カムフォロワおよびシリンダヘッドに取り付けられたバルブステムを有するシリンダヘッドアセンブリを含む請求項１９に記載のカム機構。
【請求項２１】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の７５〜９９％の範囲内である請求項２０に記載のカム機構。
【請求項２２】
前記カムローラの回転軸と前記バルブステムローラの回転軸との間の距離は、前記カムローラの前記大径部の直径の半分、および、前記バルブステムローラの前記外周部の直径の半分の合計の９０〜９３％の範囲内である請求項２１に記載のカム機構。
【請求項２３】
前記カムフォロワおよびシリンダヘッドに取り付けられたバルブステムを有するシリンダヘッドアセンブリを含む請求項２２に記載のカム機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の特許請求の範囲は、２００３年１０月２日に出願された以下の内容の全てを含む「ダブルローラカムフォロワ」（米国仮出願番号60/507,528,）に基づく優先権を有する。
本発明は、オーバーヘッドカムエンジンにおけるバルブとカム軸の間に配されるカムフォロワ、とりわけローラーカムフォロワに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のオーバーヘッドカムエンジンのタイプとしては、カム軸の丸い突出部がそれぞれバルブと接触してバルブを作動させるものがある。他の公知のオーバーヘッドカムエンジンにおいては、カム軸の丸い突出部は、バルブを作動させるためにバルブと直接接触しない。
むしろ、カムフォロワは、カムローブとバルブステムの間に配され、カムローブは、カムフォロワを作動させる、すなわち、バルブを作動させる。
【０００３】
ゼネラルモーターズノーススター(r)、ハイバルブV6(r)、もしくはエコテック(r)のような上記エンジンの特定のタイプのものは、図１（従来技術）に示すように、カムフォロワ１０が第１の端部１４および第２の端部１６を有する長手梁１２を備える。第１の端部１４は台座６８を介して静的油圧式ラッシュアジャスタ１８に支えられている。また、第２の端部１６は、バルブ２２を作動させるためのバルブステム２０に支えられている。従動梁１２の縦の面に垂直な回転軸２６を有するカムローラ２４は、第１の端部１４と第２の端部１６との間に回動可能に取り付けられており、カム軸３０のカムローブ２８と小さな摩擦力で係合して接触している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、カムローブ２８は、従動するカムローラ２４と反対方向に回転し、それによって、カムローラ２４およびカムフォロワ１０は作動方向に動く。従動梁１２の第１の端部１４は台座６８を介して静的油圧式ラッシュアジャスタに支えられているので、カムローブ２８およびカムローラ２４の動きは、バルブステム２０に伝えられる。従動梁１２の第２の端部２６は、概して、バルブ２２を作動させるためのバルブステム２０と係合する研磨された曲面３６（図８参照）を含む。これは、比較的大きな摩擦係合であって、特に、バルブスプリング３４の力に対しバルブ２２を作動させる力により生ずる。フィンガー７０（図１、７および８参照）は、カムフォロワ10とバルブステム２０との位置合せを維持する。
【０００５】
ロッカーアームとバルブステムとの間で小さな摩擦力で係合するためのオーバーヘッドバルブエンジンのロッカーアームに配されるバルブステムローラが知られている。
【０００６】
しかしながら、上記のような典型的なローラカムフォロワ１０は、一般的に対応するロッカーアームよりも著しく小さく、ローラカムフォロワ１０の配置および大きさは、バルブステム２０と係合する従動梁１２の第２の端部１６において、バルブステムローラの動作を妨げる。それは、バルブステムローラとカムローラ２４との  干渉を避けつつ、正規の直径のバルブステムローラがバルブステム２０上の正しい位置に配されるには従動梁１２の長さが不十分であるからである。
【０００７】
本発明の目的は、カムローラおよびバルブステムローラの両方を含むローラカムフォロワを提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、従来のローラカムフォロワと比べてバルブトレインにおける摩擦を減らしたローラカムフォロワを提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の目的は、カムローラ、および、従来の従動梁と同じ長さ以内の長さのバルブステムローラの両方を含むローラカムフォロワを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の他の形態を以下の説明により明らかにする。
【００１１】
本発明は、第１の端部および第２の端部を有する長手梁を含むダブルローラカムフォロワに関し、カムローラは梁に回動可能に取り付けられており、当該梁はカムローブおよびバルブステムローラに係合しており、当該バルブステムローラはバルブステムと係合する梁の第２の端部に回動可能に取り付けられている。
【００１２】
カムローラは、その側面においてカムローブと係合する大径、および、カムローラとバルブステムローラとの間に隙間を与えるために大径の両側面の中央部に位置する小径、をもつ段付き外周を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ダブルローラカムフォロワ１１０は、第１の端部１１４および第２の端部１１６を有する長手梁１１２を含む。図２から図７に示すように、カムローラ１２４は、ローラ軸１５０に回動可能に取り付けられており、当該ローラ軸１５０は、長手梁１１２の縦の面を横切って回転軸２６に対して回動可能に長手梁１１２に取り付けられている。
【００１４】
カムローラ１２４は、ローラベアリング１７２でローラ軸１５０に回動可能に取り付けられることが好ましく、この場合にはニードルベアリングが用いられる（図４参照）。ここで、他の種類のベアリングまたはブッシュを用いてもよいが、また、カムローラ１２４は、ローラ軸１５０に直接取り付けられてもよい。
【００１５】
カムローラ１２４は、段付き外面１５２を含み、当該外面１５２は、その側面においてカムローブと係合する大径部１５４、および、カムローラ１２４における大径部１５４の両側面の中央部に位置する小径部１５８を有する。大径部１５４の直径は、その大きさを所望に変えることができるが、その構成要素間の配置が維持されるためには、従来のカムフォロワ２４の直径と同じ大きさであることが好ましい。
【００１６】
バルブステムローラ１６０は、ローラ軸１６２に回動可能に取り付けられており、当該ローラ軸１６２は、長手梁１１２の縦の面を横切って、回転の軸２６と平行な回転軸１６４に対して回動可能に長手梁１１２に取り付けられる。バルブステムローラ１６０は、ローラベアリング１７４でローラ軸１６２に回動可能に取り付けられることが好ましく、この場合にはニードルベアリングが用いられる（図４参照）。ここで、他の種類のベアリングまたはブッシュを用いてもよく、あるいは、ローラ軸１６２に直接取り付けられてもよい。バルブステムローラ１６０は、外径１６６を有する。
【００１７】
カムローラ１２４の段付き外面１５２の小径部１５８は、カムローラ１２４とバルブステムローラ１６０との間に隙間を与える。小径部１５８の直径は、バルブステムローラ１６０の直径１６６に適合するように定められるが、このとき、二つの構成要素の間に所望の隙間をもって、さらに、カムローラ１２４にベアリングまたはブッシュを収容するために十分な直径が与えられるように定められる。あるいは、２つの別個のベアリングまたはブッシュは、カムローラ１２４の大径部１５４の内部にのみ取り付けられることができる。これは、小径部１５８の最も小さい直径が、ベアリングまたはブッシュによらず、カムのローラ軸１５０の直径によってのみ制約を受けることによる。
【００１８】
発明のある極端な形態として、２つの大径部１５４は、中間の小径部１５８なしに構成要素と分離して別個に配されてもよい。これは、バルブステムローラ１６０の直径が、カムのローラ軸１５０の直径によってのみ制約を受けるためであり、当該ローラ軸１５０は、それ自体がさらなる隙間を与えるための段差または切欠きを備え得るからである。かかる実施形態によれば、大径部１５４は、例えば長手梁１２の延長部、第１の端部の側に支持される他のローラ、および、軸１５０上の段、等のような隔てられた構成要素によって左右に拘束されてもよい。小径部１５８の幅は、バルブステムローラ１６０の幅に適合するように定められるが、このとき、二つの構成要素の間に所望の隙間をもって定められる。段付き外面１５２の形状および大きさは、所望に変更することができる。
【００１９】
換言すれば、回転軸２６と回転軸１６４との間の距離は、外径１６６の半分、および、大径部１５４の直径の半分の合計よりも小さいか、あるいは、外径１６６および大径部１５４の直径の合計が回転軸２６と回転軸１６４との間の距離の２倍よりも大きい。
【００２０】
例えば、代表的な効果を得るための大きさ（そのような大きさを限定するものではないが）としては、カムローラ１２４の大径部１５４の直径は０．７００インチ、小径部１５８の直径は０．５８インチ、そして、バルブステムローラ１６０の外径１６６は０．５２インチである。
回転軸２６と回転軸１６４との間の距離は０．５５７インチである。したがって、回転軸２６と回転軸１６４との間の距離（０．５５７インチ）は、外径１６６の半分、および、大径部１５４の直径の半分の合計（．５×（０．５２０＋０．７００）＝．５×（１．２２０）＝０．６１０インチ）よりも小さい。
【００２１】
つまり、上記の例によれば、回転軸２６と回転軸１６４との間の距離は、外径１６６の半分、および、大径部１５４の直径の半分の合計のおよそ９１％にすぎない（０．５５７／０．６１０＝９１．３１％）。この割合は、理論上は５０％よりも大きく１００％よりも小さい範囲にあるが、実際には、むしろ７５〜９９％のより小さな範囲内で定められる。つまり、外径１６６および大径部１５４の直径の合計（０．５２０＋０．０７００＝１．２２０インチ）が回転軸２６と回転軸１６４との間の距離の２倍（２×０．５５７＝１．１１４インチ）よりも大きい。
【００２２】
つまり、上記の例によれば、外径１６６および大径部１５４の直径の合計は、回転軸２６と回転軸１６４との間の距離のおよそ２１９％である（１．２２０／０．５５７＝２１９％）。この割合は、理論上は２００％よりも大きく４００％よりも小さい範囲にあるが、実際には、むしろ２０１〜３００％のより小さな範囲内で定められる。
【００２３】
上記例による小径部１５８の直径と大径部１５４との比率は、およそ８２．９％となる。この割合は、理論上は０％よりも大きく１００％よりも小さい範囲にあるが、実際には、むしろ５０〜９９％のより小さな範囲内で定められる。
【００２４】
本発明は、上記で与えられる範囲内における特定の範囲を定めることができる。本発明の範囲は、上記所定の範囲すべてを含む特定の範囲内において有効である。
【００２５】
このような構造によれば、バルブステムローラ１６０の直径およびカムローラ１２４の大径部１５４は、回転軸２６と回転軸１６４との間の距離の２倍よりも小さい上記直径の合計によらずに、ダブルローラカムフォロワ１１０の適切な動作が得られるように所望に定められる。さもなければ、上記の種々のローラは、適正に動作し、かつ、かかる負荷に耐えうるほどに小さくされなければならない。小さすぎて適切に駆動せず、負荷を支えることができない。
【００２６】
本発明では、カムローラ１２４とカムローブ２８との接触する領域は小さくなるが、それでも、このシステムにおいて加えられ得る負荷を支えるための適切な条件に維持される。また、ダブルローラカムフォロワ１１０は、静的油圧式ラッシュアジャスタ１８に係合する長手梁１１２に配される台座１６８を含む。図４〜６および８参照。
【００２７】
ローラ軸１５０およびローラ軸１６２は、棒状の部材やリテーナなどの公知の部材を用いて長手梁１１２に取り付けられる。また、ダブルローラカムフォロワ１１０は、第２の端部１１６に配されて下方に延伸してカムローブ２８およびバルブステム２０についてダブルローラカムフォロワ１１０の横に位置した状態を維持するバルブステム２０の一部をまたぐフィンガー１７０を含む。図４〜８参照。
【００２８】
図７は、エンジンに取り付けられた本発明のダブルローラカムフォロワ１１０と従来のローラカムフォロワ１０とを比較する斜視図である。ダブルローラカムフォロワ１１０は図７の右側である。図７に示すように、本発明のカムローラ１２４は、従来技術のカムローラ２４よりも幅が広いことが好ましい。これは、より幅広のバルブステムローラ１６０を収容するために小径部の幅がより広くなることを考慮することによる。より幅広のカムローラ１２４は、カムローブ２８と係合している状態において、図８に示すように、カムローブ２８が実際に従来技術のカムローラ２４よりも広くなっても、問題の原因とならない。できれば、バルブステムローラ１６０はバルブステム２０と同じ幅であることが好ましい。他の形態として、カムローラ１２４は、一般にカムフォロワにかかる力が傾くので望ましくないが、カムローブと係合してバルブステムローラ１６０の片側にずれた大径部１５４をひとつだけ備えてもよい。このような形態において、傾いた力は、カムフォロワを支持するさらなる構成によって調整されることができる。
【００２９】
図８は、左側の本発明のダブルローラカムフォロワと右側の従来のローラカムフォロワとを比較する斜視図である。本発明のカム機構が取り付けられるシリンダヘッドアセンブリの一部を、図１、図６および図７に示す。
【００３０】
他の形態として、ダブルローラカムフォロワ１１０とラッシュアジャスタ１１８との間の係合は、回転軸およびベアリング装置を介し、上記の種々のローラがカムフォロアに取り付けられて用いられる形態に類似してよい。
【００３１】
好ましい形態としては、長手梁１１２は、通常は鋼またはアルミニウムの金属の固体片から機械加工されるが、異なる方法および異なる金属によって作られてもよい。ダブルローラカムフォロワ１１０は、異なるモデルのエンジンに用いるために所望に変更して設計されてもよい。
【００３２】
さらに、本発明は、ロッカーアームに限定されずに、他の構成要素に応用することができるが、ダブルローラシステムにおいて、二つの適切なサイズのローラのためのスペースが限定されないことが望ましい。このような場合において、ローラの一つは、カムシャフトの係合と対照的に、ロッカーアームの旋回軸での回転のためにある。当該カムシャフトの係合は、むしろ別のやり方でダブルローラ機構に応用することが論ぜられるような原理と同じではない。このような状況において、カムローラの1つは、カムシャフトとの係合とは対照的に、ロッカーアームの軸回転用としてよいが、この場合であってもそれ以外は上述したものと同じ原理がダブルカムローラ機構にも当てはまる。ここで述べた異なる特徴は、新しい形態を生み出すための様々な方法において組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（従来技術）エンジンに取り付けられた従来のローラカムフォロワを示す斜視図である。
【図２】本発明のダブルローラカムフォロワの上部側の斜視図である。
【図３】図２のダブルローラカムフォロワの底部側の斜視図である。
【図４】図２のダブルローラカムフォロワの概略側面図である。
【図５】図２のダブルローラカムフォロワの概略底面図である。
【図６】エンジンに取り付けられた図２のダブルローラカムフォロワの斜視側面図である。
【図７】エンジンに取り付けられた本発明のダブルローラカムフォロワ（右側）と従来のローラカムフォロワ（左側）とを比較するバルブ側から見た斜視図である。
【図８】本発明のダブルローラカムフォロワ（右側）と従来のローラカムフォロワ（左側）とを比較する斜視底面図である。
【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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【国際調査報告】
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