(57)【要約】【課題】バルブステムの作動に伴う部材の局所的な偏摩耗を防止したロッカーアームを提供する。【解決手段】揺動軸１４を有し、この揺動軸１４周りに揺動可能なロッカーアーム本体部１２と、ロッカーアーム本体部１２に軸周りに回転自在に設けられ、バルブステム１８の端部に当接して、ロッカーアーム本体部１２の揺動に伴ってバルブステム１８をその軸方向に作動させるバルブローラ１３と、を備え、バルブローラ１３に併設されたカム機構１１の回転力をバルブローラ１３に伝達して、このバルブローラ１３を軸周りに回転させるロッカーアームを構成する。【選択図】図１
2019052559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動軸を有し、この揺動軸周りに揺動可能なロッカーアーム本体部と、
前記ロッカーアーム本体部に軸周りに回転自在に設けられ、バルブステムの端部に当接して、前記ロッカーアーム本体部の揺動に伴って前記バルブステムをその軸方向に作動させるバルブローラと、
を備え、前記バルブローラに併設されたカム機構の回転力を前記バルブローラに伝達して、このバルブローラを軸周りに回転させる
ロッカーアーム。
【請求項２】
前記ロッカーアーム本体部に軸周りに回転自在に、かつ、前記カム機構と前記バルブローラとの間に介在するように設けられ、前記カム機構の回転力を前記バルブローラに伝達するカムローラをさらに備えた
請求項１に記載のロッカーアーム。
【請求項３】
前記バルブローラに、前記バルブステムの端部が嵌合するバルブ側嵌合溝が形成されている
請求項１または２に記載のロッカーアーム。
【請求項４】
前記バルブ側嵌合溝と前記バルブステムの端部との嵌合部における前記バルブ側嵌合溝の摩擦力が、このバルブ側嵌合溝の前記バルブローラの軸方向一方側と、前記一方側とは反対側の軸方向他方側で異なっている
請求項３に記載のロッカーアーム。
【請求項５】
前記バルブローラに、前記カム機構側の回転部材が嵌合するカム側嵌合溝が形成されている
請求項３または４に記載のロッカーアーム。
【請求項６】
前記バルブ側嵌合溝は、前記カム側嵌合溝の溝幅と比較して、溝幅が狭くなっている
請求項５に記載のロッカーアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のロッカーアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のロッカーアーム１００として、図５に例示するように、ラッシュアジャスタ１０１で支持される揺動軸１０２を有し、この揺動軸１０２周りに揺動可能な本体部１０３と、この本体部１０３に軸周りに回転自在に設けられ、カム機構１０４によって軸周りに回転するカムローラ１０５と、バルブステム１０６の上端部側と摺動しつつ、本体部１０３の揺動に伴ってバルブステム１０６をその軸方向に作動させる摺動部１０７とを有するものが一般的である。
【０００３】
このロッカーアーム１００の動作時においては、摺動部１０７がバルブステム１０６側との間で摺動しながら、バルブステム１０６を軸方向に押し込む。このとき、摺動部１０７のほぼ同じ箇所がバルブステム１０６の上端部側と摺動するため、この摺動部１０７が局所的に摩耗し、ロッカーアーム１００の動作に不具合が生じることがある。この摺動部１０７の摩耗を防止すべく、その表面にダイヤモンドライクカーボンなどの硬質被膜を形成したり、熱処理を行って硬度を高めたりすることもあるが、これらの処理に伴ってコスト高となる問題がある。
【０００４】
また、摺動部１０７とバルブステム１０６の上端部との間の相対移動量が小さいため、この間にカーボン粒などの異物が、摺動部１０７とバルブステム１０６の端部との間に一旦挟まると、その摺動によっては異物が除去されにくい。このため、この異物による摩耗促進やピッチングが問題となることがある。
【０００５】
また、このバルブステム１０６は、シリンダヘッド１０８に設けられたバルブガイド１０９によって軸方向に案内されるが、摺動部１０７とバルブステム１０６の上端部との間の摺動に伴って、このバルブガイド１０９がその摺動方向に傾斜することがある。すると、バルブガイド１０９の一部とバルブステム１０６が強く摺動して、その部分が摩耗したり、シリンダヘッド１０８上部のオイルが、傾斜に伴って生じたバルブガイド１０９の内面とバルブステム１０６との間の隙間を通って吸排気ポート１１０側に流れ込むオイルダウンが生じたりする問題がある。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に示すダブルローラカムフォロワ（ロッカーアーム）においては、カムローブに当接するカムローラとは別に、バルブステムを作動させるためのバルブステムローラを設け、このバルブステムローラでバルブステムを押し込む構成を採用している（特許文献１の図６など参照）。バルブステムローラを設けると、バルブステムの押し込みの際に、このバルブステムとバルブステムローラとの間の摩擦力により、このバルブステムローラが軸周りに回転する。このため、バルブステムのバルブステムローラとの当接部の一部が、局所的に摩耗するのを回避することができる。
【０００７】
この特許文献１に係る構成においては、カムローラの外周面に小径部が形成されており、この小径部とバルブステムローラとの間には隙間が形成されている。すなわち、カムローラとバルブステムローラは、互いに動力伝達することなく独立して回転可能となっている（特許文献１の段落００１７、図５、８など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４７４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に係る構成においては、図５に示した構成と比較すると、局所的な偏摩耗は低減されるものの、バルブステムローラの所定回転範囲内でバルブステムを押圧しているため、その範囲内のみにおいて摩耗が生じやすく、局所的な偏摩耗対策として十分とは言えなかった。
【００１０】
そこで、この発明は、バルブステムの作動に伴う部材の局所的な偏摩耗を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明においては、揺動軸を有し、この揺動軸周りに揺動可能なロッカーアーム本体部と、前記ロッカーアーム本体部に軸周りに回転自在に設けられ、バルブステムの端部に当接して、前記ロッカーアーム本体部の揺動に伴って前記バルブステムをその軸方向に作動させるバルブローラと、を備え、前記バルブローラに併設されたカム機構の回転力を前記バルブローラに伝達して、このバルブローラを軸周りに回転させるロッカーアームを構成した。
【００１２】
前記構成においては、前記ロッカーアーム本体部に軸周りに回転自在に、かつ、前記カム機構と前記バルブローラとの間に介在するように設けられ、前記カム機構の回転力を前記バルブローラに伝達するカムローラをさらに備えた構成とすることができる。
【００１３】
前記各構成においては、前記バルブローラに、前記バルブステムの端部が嵌合するバルブ側嵌合溝が形成されている構成とするのが好ましい。
【００１４】
バルブ側嵌合溝を形成した構成においては、前記バルブ側嵌合溝と前記バルブステムの端部との嵌合部における前記バルブ側嵌合溝の摩擦力が、このバルブ側嵌合溝の前記バルブローラの軸方向一方側と、前記一方側とは反対側の軸方向他方側で異なっている構成とすることができる。
【００１５】
前記バルブ側嵌合溝を形成した構成においては、前記バルブローラに、前記カム機構側の回転部材が嵌合するカム側嵌合溝が形成されている構成とするのが好ましい。
【００１６】
また、前記バルブ側嵌合溝は、前記カム側嵌合溝の溝幅と比較して、溝幅が狭くなっている構成とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明では、バルブステムを作動させるバルブローラにカム機構の回転力を伝達することにより、このバルブローラを強制的に回転させる機構を採用した。このようにすると、バルブステムの軸端部が、バルブローラの外周部の全体と均等に当接することとなり、バルブステムの作動に伴う部材の局所的な偏摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係るロッカーアームの第一実施形態を示す断面図
【図２】図１に示すロッカーアームに用いられるバルブローラを示す正面図
【図３】この発明に係るロッカーアームの第二実施形態を示す断面図
【図４】図３に示すロッカーアームに用いられるバルブローラを示す正面図
【図５】従来技術に係るロッカーアームの一実施形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明に係るロッカーアーム１０の第一実施形態を図１に示す。このロッカーアーム１０は、車両のエンジンのバルブ機構に設けられるシングルローラ式のロッカーアーム１０である。このロッカーアーム１０を作動させるカム機構（カム本体）１１は、エンジンのクランクシャフトの回転力を受けて回転するカムシャフト（図示せず）に設けられている。このロッカーアーム１０は、ロッカーアーム本体部１２およびバルブローラ１３を主要な構成要素としている。
【００２０】
ロッカーアーム本体部１２は、揺動軸１４を有し、この揺動軸１４周りに揺動可能となっている。その一端部側（図１では左端側）には、内面が球面状の凹部１５が形成されており、この凹部１５に、油圧式のラッシュアジャスタ１６の先端の球面状の凸部１７が嵌め込まれている。すなわち、このロッカーアーム本体部１２は、この球面状の凹部１５を揺動軸１４として、図１中の白抜き矢印の方向に揺動可能となっている。
【００２１】
ラッシュアジャスタ１６は、バルブステム１８の上端部とロッカーアーム１０との間のバルブクリアランスを適切に保つための部材である。このバルブクリアランスは、バルブステム１８の熱膨張を考慮して、その熱膨張量を吸収するために設けられた隙間であり、バルブクリアランスが小さすぎると、温度上昇時にバルブステム１８下端のバルブ１９が開いたままの状態となり、シリンダの気密性が保てなくなる。また、長期間の使用に伴ってバルブステム１８の各部に摩耗が生じると、バルブクリアランスが大きくなり、バルブ１９が正常動作しなくなる場合がある。このラッシュアジャスタ１６は、前記隙間が所定値からずれたときに、エンジンオイルの油圧によって前記隙間を適正な大きさとして、バルブ１９が正常動作するように作用する。
【００２２】
このラッシュアジャスタ１６はシリンダヘッド２０に固定されている。このため、このラッシュアジャスタ１６によって支持されるロッカーアーム本体部１２を、揺動軸１４周りに安定的に揺動させることができる。
【００２３】
バルブローラ１３は、ロッカーアーム本体部１２に軸周りに回転自在に設けられている。このバルブローラ１３は、バルブステム１８の上端部に当接して、ロッカーアーム本体部１２の揺動に伴ってバルブシステム１８をその軸方向に作動させる機能を有する。このバルブローラ１３は、カム機構１１に当接しており、このカム機構１１の回転力によって軸周りに回転するようになっている。
【００２４】
図２に示すように、バルブローラ１３には、バルブステム１８の上端部が嵌合するバルブ側嵌合溝２１、および、カム機構１１が嵌合するカム側嵌合溝２２が形成されている。バルブ側嵌合溝２１にはバルブステム１８の上端部側が、カム側嵌合溝２２にはカム機構１１がそれぞれ嵌合している。このように、各嵌合溝２１、２２を形成することにより、カム機構１１とバルブローラ１３との間、および、バルブローラ１３とバルブステム１８の上端部との間の接触面積を増やすことができ、これらの間の回転力の伝達をより確実に行うことができる。
【００２５】
カム側嵌合溝２２の溝幅と比較して、バルブ側嵌合溝２１の溝幅の方が狭くなっている。これは、カム機構１１とバルブローラ１３との間の回転伝達力の方が、バルブローラ１３とバルブステム１８との間の回転伝達力よりも大きいことに対応している。なお、図２に示した各嵌合溝２１、２２の溝幅および溝深さは例示に過ぎず、伝達する回転力の大きさに対応して適宜変更することができる。
【００２６】
このバルブステム１８は、シリンダヘッド２０に設けられたバルブガイド２３に挿通され、その軸方向に案内される。バルブステム１８の上端部側にはバルブスプリング２４、スプリングシート２５、および、バルブコッタ２６が設けられている。バルブステム１８の下端側は、吸排気ポート２７を開閉するバルブ１９となっている。バルブステム１８、スプリングシート２５、および、バルブコッタ２６は、バルブスプリング２４によって、バルブローラ１３に向けて付勢されている。
【００２７】
バルブスプリング２４の下端側はシリンダヘッド２０に、上端側はスプリングシート２５にそれぞれ固定されている。すなわち、このバルブスプリング２４が伸縮する際には、シリンダヘッド２０に対して、バルブステム１８（バルブ１９）、スプリングシート２５、および、バルブコッタ２６を軸周りに回転させる力が作用する。この回転によって、バルブステム１８側（ここではバルブコッタ２６）のバルブローラ１３との当接箇所が常に変化し、このバルブステム１８側（バルブコッタ２６）の偏摩耗が防止される。
【００２８】
このカム機構１１の上側からは、潤滑油（図示せず）が供給される。この潤滑油は、カム機構１１からロッカーアーム１０に到達し、バルブローラ２２とバルブステム１８の上端部との間を潤滑する。この構成においては、カム機構１１の回転力によって、バルブローラ１３を強制的に軸周りに回転させたので、バルブローラ１３とバルブステム１８の上端部との間に入り込んだ異物（カーボン粒など）が、潤滑油とともに速やかに弾き飛ばされる。このため、この異物に起因するバルブローラ１３およびバルブステム１８に係るトラブルを防止することができる。
【００２９】
また、バルブステム１８は、バルブ側嵌合溝２１に嵌合しているため、バルブローラ１３の軸方向への傾斜が抑制される。このため、バルブステム１８が軸方向から傾斜することにより、バルブガイド２３の一部とバルブステム１８が強く摺動して、その部分が局所的に偏摩耗したり、シリンダヘッド２０上部のオイルが、傾斜に伴って生じたバルブガイド２３の内面とバルブステム１８との間の隙間を通って吸排気ポート２７側に流れ込むオイルダウンが生じたりする問題は生じない。
【００３０】
バルブ側嵌合溝２１とバルブステム１８の上端部（バルブコッタ２６）との間の摩擦力は、このバルブ側嵌合溝２１のバルブローラ１３の軸方向全体に亘って均一としてもよいが、その軸方向の一方側（図２中のＡ領域）と、この一方側とは反対側の軸方向他方側（図２中のＢ領域）で異なるようにしてもよい。
【００３１】
例えば、図１の構成においては、カム機構１１が図１中の矢印ｒ１の方向に回転すると、バルブローラ１３は図１中の矢印ｒ２の方向に回転する。バルブローラ１３によるバルブステム１８の押し込みに際し、このバルブステム１８が図２中の矢印ｒ３の方向に回転する場合、図２に示すＡ領域の摩擦力を、Ｂ領域の摩擦力よりも大きくするのが好ましい。
【００３２】
このようにすると、バルブローラ１３によるバルブステム１８の押し込み時に、摩擦力の大きいＡ領域とバルブステム１８の回転方向が同方向になり、両者の間の高い摩擦力によって、このバルブステム１８の軸周りの回転を促進することができる。なお、バルブステム１８の戻り時は、バルブステム１８が図２中の矢印ｒ４の方向に回転し、摩擦力の大きいＡ領域とバルブステム１８の回転方向が相対的に逆方向になるが、この戻り時は、押し込み時と比較して両者の間の面圧が低い状態であるため、両者の間の摩擦によって、バルブステム１８の回転に問題が生じることはない。
【００３３】
Ａ領域とＢ領域の摩擦力を異ならせる方法として、例えば、Ａ領域とＢ領域の表面粗度を異ならせて、バルブローラ１３（バルブ側嵌合溝２１）とバルブステム１８（バルブコッタ２６）との間の摩擦係数（動摩擦係数、静摩擦係数）に差を設けることが考えられる。また、バルブ側嵌合溝２１の軸方向両端部に形成された肩部２８、２８のＲ形状を異ならせて、Ａ領域において、バルブ側嵌合溝２１の肩部２８とバルブステム１８（バルブコッタ２６）を強く嵌合させる一方で、Ｂ領域において、バルブ側嵌合溝２１の肩部２８とバルブステム１８（バルブコッタ２６）との間の嵌合の程度を小さくする（例えば、両者の間に僅かに隙間を設けるなど）ことも考えられる。
【００３４】
この発明に係るロッカーアーム１０の第二実施形態を図３に示す。このロッカーアーム１０は、車両のエンジンのバルブ機構に設けられるダブルローラ式のロッカーアーム１０である。このロッカーアーム１０は、ロッカーアーム本体部１２およびバルブローラ１３を主要な構成要素としている点において第一実施形態に係るロッカーアーム１０と共通するが、カムローラ２９をさらに備えた点で相違している。
【００３５】
カムローラ２９は、ロッカーアーム本体部１２に回転自在に、かつ、カム機構１１とバルブローラ１３との間に介在するように設けられている。そして、このカムローラ２９によって、カム機構１１の回転力がバルブローラ１３に伝達される。
【００３６】
バルブローラ１３には、バルブステム１８の上端部が嵌合するバルブ側嵌合溝２１、および、カムローラ２９が嵌合するカム側嵌合溝２２が形成されている。バルブ側嵌合溝２１にはバルブステム１８の上端部側が、カム側嵌合溝２２にはカムローラ２９がそれぞれ嵌合している。
【００３７】
第二実施形態に係るロッカーアーム１０のバルブローラ１３においても、バルブ側嵌合溝２１とバルブステム１８の上端部（バルブコッタ２６）との間の摩擦力は、第一実施形態に係るロッカーアーム１０において説明したように、バルブローラ１３の軸方向の一方側（図４中のＡ領域）と、この一方側とは反対側の軸方向他方側（図４中のＢ領域）で異なるようにしてもよい。
【００３８】
例えば、図３の構成においては、カム機構１１が図３中の矢印ｒ１の方向に回転すると、カムローラ２９は図３中の矢印ｒ５の方向に回転し、さらに、バルブローラ１３は図３中の矢印ｒ６の方向に回転する。バルブローラ１３によるバルブステム１８の押し込みに際し、このバルブステム１８が図４中の矢印ｒ７の方向に回転する場合、図４に示すＢ領域の摩擦力を、Ａ領域の摩擦力よりも大きくするのが好ましい。
【００３９】
このようにすると、バルブローラ１３によるバルブステム１８の押し込み時に、摩擦力の大きいＢ領域とバルブステム１８の回転方向が同方向になり、両者の間の高い摩擦力によって、このバルブステム１８の軸周りの回転を促進することができる。なお、バルブステム１８の戻り時は、バルブステム１８が図４中の矢印ｒ８の方向に回転し、摩擦力の大きいＢ領域とバルブステム１８の回転方向が相対的に逆方向になるが、この戻り時は、押し込み時と比較して両者の間の面圧が低い状態であるため、両者の間の摩擦によって、バルブステム１８の回転に問題が生じることはない。
【００４０】
上記の各実施形態において説明したロッカーアーム１０は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの全てのレシプロエンジンに適用することができ、量産性や実用性にも優れている。さらに、ロッカーアーム１０の簡単な形状変更だけで、既存エンジンにも容易に対応することができる。
【００４１】
なお、上記の各実施形態において説明したロッカーアーム１０は、この発明を説明するための単なる例示に過ぎず、バルブステム１８の作動に伴う部材の局所的な偏摩耗を防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、構成要素の形状などに適宜変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ロッカーアーム
１１  カム機構
１２  ロッカーアーム本体部
１３  バルブローラ
１４  揺動軸
１５  凹部
１６  ラッシュアジャスタ
１７  凸部
１８  バルブステム
１９  バルブ
２０  シリンダヘッド
２１  バルブ側嵌合溝
２２  カム側嵌合溝
２３  バルブガイド
２４  バルブスプリング
２５  スプリングシート
２６  バルブコッタ
２７  吸排気ポート
２８  肩部
２９  カムローラ
【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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