(57)【要約】【課題】軽量でしかも低トルクのカムフォロア装置を低コストで実現して、エンジンの高性能化並びに低コスト化を可能にする。【解決手段】ロッカーアーム３に設けた１対の支持壁部４、４同士の間に支持軸５を掛け渡し、この支持軸５の周囲にタペットローラ６ａを、ラジアルニードル軸受７ａにより、回転自在に支持する。このタペットローラ６ａとして、円筒部１０の両端を径方向内方に折り曲げて１対の内向鍔部１１ａ、１１ｂを形成したシェル型外輪状のものを使用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに固定されたカムに対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位する揺動部材と、この揺動部材にその両端部を支持固定された支持軸と、この支持軸の中間部周囲にラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持されたタペットローラとを備えたカムフォロア装置に於いて、このタペットローラは、円筒部の両端を径方向内方に折り曲げて１対の内向鍔部を形成したシェル型外輪状である事を特徴とするカムフォロア装置。
【請求項２】
ラジアルニードル軸受は、タペットローラの中間部内周面と支持軸の中間部外周面との間に複数本のニードルのみを設けて保持器を設けていない、総ニードル型である、請求項１に記載したカムフォロア装置。
【請求項３】
タペットローラは、炭素鋼板を曲げ形成して成るものであり、少なくともこのタペットローラの外周面でカムの外周面と接触する部分、及び、このタペットローラの内周面で各ニードルの転動面と接触する部分を焼き入れ硬化している、請求項１〜２の何れかに記載したカムフォロア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るカムフォロア装置は、エンジンの燃料噴射装置や吸排気弁等の被駆動部品として使用し、カムシャフトの回転をロッカーアームの往復揺動運動に変換する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン内部での摩擦低減を図り、燃料消費率を低減する事を目的として、クランクシャフトと同期したカムシャフトの回転を給気弁及び排気弁の往復運動に変換する部分に、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置を利用する事が一般的に行われている。図３〜５は、特許文献１に記載された、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置の１例を示している。
【０００３】
エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフト１に固定された（一般的には一体に形成された）カム２に対向して、このカム２の動きを受けて往復揺動する揺動部材であるロッカーアーム３が設けられている。このロッカーアーム３の端部には１対の支持壁部４、４が、互いに間隔を開けて設けられている。これら両支持壁部４、４には、鋼製で中空又は中実の支持軸５の両端部を固定し、この支持軸５の中間部周囲にタペットローラ６を、ラジアルニードル軸受７を介して回転自在に支承している。そして、このタペットローラ６の外周面を、上記カム２の外周面に当接させている。この様に構成されるタペットローラを組み込んだエンジンの動弁機構によれば、ロッカーアーム３とカム２との間に働く摩擦力を低減し、エンジン運転時に於ける燃料消費率の低減を図れる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−７８５０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年に於けるエンジンの高性能化により、動弁機構を含むエンジン各部の軽量化に対する要求が増している。例えば、図３〜５に示す様な動弁機構の場合、上記ロッカーアーム３の往復揺動運動に関する慣性質量を少なくする事が、エンジンの高回転化による高性能化の為に重要になる。この為には、揺動中心である枢軸８から遠い位置にあるタペットローラ６の軽量化が重要になる。
【０００６】
これに対して従来構造の場合には、このタペットローラ６として、軸受鋼等の硬質金属製の素材に鍛造加工或は削り出し加工を施して成り、径方向に関する厚さが比較的大きな、円筒状のものを使用していた。この為、上記慣性質量を必ずしも少なくできず、エンジンの高回転化を図る面からは不利であった。しかも、軽量化の為に上記ロッカーアーム３をアルミニウム合金製とした場合、このロッカーアーム３の摩耗防止の為の対策も必要になる。具体的には、ラジアルニードル軸受７を構成する、軸受鋼等の硬質金属製のニードル９、９の軸方向端面により支持壁部４、４の内側面が削り取られる事を防止する為に、これら両支持壁部４、４の内側面と上記ラジアルニードル軸受７の両端部との間に、硬質金属製のワッシャを設ける必要がある。この様なワッシャを設ける事は、コスト並びに慣性質量の増大に結び付く為、好ましくない。
本発明のカムフォロア装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムフォロア装置は、揺動部材と、支持軸と、タペットローラとを備える。
このうちの揺動部材は、エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに固定されたカムに対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位するものである。この様な揺動部材には、センターピボット式、或はエンドピボット式のロッカーアームが対応する。
又、上記支持軸は、上記揺動部材にその両端部を支持固定されている。
更に、上記タペットローラは、上記支持軸の周囲に、ラジアルニードル軸受を介して、回転自在に支持されている。
【０００８】
特に、本発明のカムフォロア装置に於いては、上記タペットローラは、円筒部の両端を径方向内方に折り曲げて１対の内向鍔部を形成したシェル型外輪状である。
又、上記ラジアルニードル軸受として好ましくは、請求項２に記載した様に、上記タペットローラの中間部内周面と上記支持軸の中間部外周面との間に複数本のニードルのみを設けて保持器を設けていない、総ニードル型のものを使用する。
更に、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記タペットローラは、炭素鋼板を曲げ形成して成るものであり、少なくともこのタペットローラの外周面でカムの外周面と接触する部分、及び、このタペットローラの内周面で各ニードルの転動面と接触する部分を焼き入れ硬化している。
【０００９】
【作用】
上述の様に本発明のカムフォロア装置の場合には、タペットローラとしてシェル型外輪状のものを使用している為、軽量化によりエンジンの高回転化を図り易くなる。又、上記タペットローラの軸方向両端部に形成した１対の鍔部が、ラジアルニードル軸受を構成する各ニードルの端面と揺動部材とが摩擦し合う事を防止する為、この揺動部材をアルミニウム合金製とした場合に、ワッシャ等を別途設けなくても、上記揺動部材の摩耗防止を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、タペットローラの形状を工夫する事により、カムフォロア装置の慣性質量の低減を図る点にある。エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフト１に固定されたカム２の動きを弁（図３参照）に伝達する部分の基本的な構造に就いては、前述の図３〜５に示した従来構造を含め、従来から知られている構造と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１１】
ロッカーアーム３の一部に互いに間隔を開けて設けた１対の支持壁部４、４に、鋼製で中空又は中実の支持軸５の両端部を固定し、この支持軸５の中間部周囲にタペットローラ６ａを、ラジアルニードル軸受７ａを介して回転自在に支承している。このタペットローラ６ａは、炭素鋼板を曲げ形成して成るもので、円筒部１０の両端を径方向内方に折り曲げて１対の内向鍔部１１ａ、１１ｂを形成したシェル型外輪状である。尚、これら両内向鍔部１１ａ、１１ｂのうち、一方（図１の右方）の内向鍔部１１ａの厚さは、上記円筒部１０と同程度としている。これに対して、他方（図１の左方）の内向鍔部１１ｂの厚さは、上記円筒部１０よりも薄くしている。この理由は、上記一方の内向鍔部１１ａを形成した後に形成する、上記他方の内向鍔部１１ｂの形成作業の容易化を図る為である。
【００１２】
又、上記タペットローラ６ａの外径Ｄ６ａは、前述の図３〜５に示し従来構造に組み込んでいたタペットローラ６の外径Ｄ６  と同程度（Ｄ６ａ≒Ｄ６  ）としている。これに対して、上記本例に組み込むタペットローラ６ａの径方向に関する厚さＴ６ａは、上記従来構造に組み込んでいたタペットローラ６の厚さＴ６  よりも小さく（Ｔ６ａ＜Ｔ６  ）している。従って、上記本例に組み込むタペットローラ６ａの内径Ｒ６ａは、上記従来構造に組み込んでいたタペットローラ６の内径Ｒ６  よりも大きい（Ｒ６ａ＞Ｒ６  ）。この様なタペットローラ６ａは、例えば炭素鋼板に絞り加工を施して円筒状の中間素材を形成した後、この中間素材の両端部を径方向内方に折り曲げる事により造る。そして、少なくとも上記タペットローラ６ａの外周面でカム２（図３、５）の外周面と接触する部分、及び、このタペットローラ６ａの内周面で次述する各ニードル９ａ、９ａの転動面と接触する部分を焼き入れ硬化している。尚、実際の場合には、上記両内向鍔部１１ａ、１１ｂを含め、上記タペットローラ６ａ全体を、浸炭窒化処理、或は、所謂ズブ焼きと呼ばれる熱処理により焼き入れ硬化する。又、上記タペットローラ６ａの軸方向長さＬ６ａは、前記従来構造に組み込んだタペットローラ６の軸方向長さＬ６  と同程度確保して（Ｌ６ａ≒Ｌ６  として）、上記タペットローラ６ａの外周面とカム２（図３、５）の外周面との転がり接触部の軸方向長さを確保している。
【００１３】
そして、前記支持軸５の中間部外周面と上記タペットローラ６ａの中間部内周面との間に、前記ラジアルニードル軸受７ａを設けている。上記支持軸５の外径は、上記従来構造に組み込んでいた支持軸５の外径と同じであるから、上記ラジアルニードル軸受７ａを設ける空間の径方向に関する寸法は、上記従来構造の場合よりも大きい。これに合わせて本例の場合には、上記ラジアルニードル軸受７ａを構成する各ニードル９ａ、９ａの直径Ｄ９ａは、上記従来構造に組み込んでいたニードル９、９の直径Ｄ９  よりも大きい（Ｄ９ａ＞Ｒ９  ）。これに対して本例に使用する各ニードル９ａ、９ａの軸方向長さＬ９ａは、上記両内向鍔部１１ａ、１１ｂとの干渉防止を図る面から、上記従来構造に組み込んでいたニードル９、９の軸方向長さＬ９  よりも小さい（Ｌ９ａ＜Ｌ９  ）。上記ラジアルニードル軸受７ａは、上述の様に直径Ｄ９ａが大きく軸方向長さＬ９ａが小さなニードル９ａ、９ａのみを、上記タペットローラ６ａの中間部内周面と上記支持軸５の中間部外周面との間に設けた、総ニードル型である。本例のラジアルニードル軸受７ａを構成するニードル９ａ、９ａの本数は、これら各ニードル９ａ、９ａの直径Ｄ９ａが大きい分だけ、上記従来構造のラジアルニードル軸受７を構成するニードル９、９の本数よりも少ない。
【００１４】
上述の様な本例のカムフォロア装置の場合には、軽量化と、低トルク化と、低廉化とを図れる。
このうちの軽量化は、上記タペットローラ６ａ及び上記ラジアルニードル軸受７ａを構成する上記各ニードル９ａ、９ａの容積低減により図れる。即ち、上記タペットローラ６ａは金属板から造られて薄肉である為、このタペットローラ６ａの容積を、前記従来構造に組み込まれるタペットローラ６の容積に比べて大幅に少なくできて、その分、軽量化を図れる。
【００１５】
又、上記各ニードル９ａ、９ａは、軸方向長さＬ９ａが小さい分、容積が少なくなる。又、直径Ｄ９ａが大きい事は、１本のニードル９ａのみを見た場合には容積が増大する要因となるが、上記ラジアルニードル軸受７ａ全体として見た場合には、本数が少なくなり、円周方向に隣り合うニードル９ａ、９ａ同士の間に存在する隙間の容積が多くなる分、これら各ニードル９ａ、９ａの容積が減少する要因となる。尚、これら各ニードル９ａ、９ａの軸方向長さＬ９ａが小さく、本数が少なくなる事は、上記ラジアルニードル軸受７ａの負荷容量の低減に結び付くが、カムフォロア装置用のラジアルニードル軸受は、元々負荷容量に大きな余裕があり、上記直径Ｄ９ａが大きい事が負荷容量の増大に結び付く為、上記ラジアルニードル軸受７ａの負荷容量は十分に確保される。
【００１６】
更に、上記タペットローラ６ａの軸方向両端部に形成した１対の内向鍔部１１ａ、１１ｂが、上記ラジアルニードル軸受７ａを構成する上記各ニードル９ａ、９ａの端面と、揺動部材であるロッカーアーム３に設けた１対の支持壁部４、４の内側面とが摩擦し合う事を防止する。この為、上記ロッカーアーム３をアルミニウム合金製とした場合に、ワッシャ等を別途設けなくても、このロッカーアーム３の摩耗防止を図れる。このワッシャ等を省略できる事は、コスト低減だけでなく、軽量化にも繋がる。
この様に、上記タペットローラ６ａ及び上記各ニードル９ａ、９ａの容積低減、更にはワッシャの省略により軽量化を図れる分、エンジンの高回転化を図り易くなる。
【００１７】
又、上記低トルク化、即ち、上記タペットローラ６ａが回転する事に対する抵抗の低減は、上記各ニードル９ａ、９ａの軸方向長さＬ９ａを小さくし、直径Ｄ９ａを大きくし、本数を少なくする事で図られる。そして、低トルク化により、エンジン内部での損失を低減して、このエンジンの燃費性能を初めとする性能向上を図れる。
【００１８】
更に、前記低廉化は、上記ワッシャ等の摩耗防止部材を省略できる事による他、上記タペットローラ６ａの加工コストの低減により図れる。即ち、金属板を塑性変形させる事によりこのタペットローラ６ａを造る事は、前記従来構造の様に、金属製の素材に鍛造加工或は削り加工を施してタペットローラ６を得る場合に比べて容易であり、素材のコストも安くて済む。この為、上記タペットローラ６ａの加工コストの低減、延てはこのタペットローラ６ａを組み込んだカムフォロア装置のコスト低減を図れる。
【００１９】
次に、図２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、ラジアルニードル軸受７ｂを構成するニードル９ｂ、９ｂの軸方向長さを上述した第１例の場合よりも短くし、これら各ニードル９ｂ、９ｂを保持器１２により転動自在に保持している。この様な本例の場合には、これら各ニードル９ｂ、９ｂの軸方向長さが短くなる分、上記ラジアルニードル軸受７ｂの負荷容量は小さくなるが、代わりに、このラジアルニードル軸受７ｂの回転抵抗（動トルク）の低減を図れる。又、上記各ニードル９ｂ、９ｂの軸方向端面と各内向鍔部１１ａ、１１ｂとの擦れ合いを防止して、これら各内向鍔部１１ａ、１１ｂの内側面の摩耗防止を図れる。その他の部分の構成及び作用は、上記第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、軽量でしかも低トルクのカムフォロア装置を低コストで実現して、エンジンの高性能化並びに低コスト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図３のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図２】同第２例を示す、図１と同様の図。
【図３】カムフォロア装置を備えるエンジンの動弁機構の１例を示す部分側面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】同Ｂ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
１    カムシャフト
２    カム
３    ロッカーアーム
４    支持壁部
５    支持軸
６、６ａ  タペットローラ
７、７ａ、７ｂ  ラジアルニードル軸受
８    枢軸
９、９ａ、９ｂ  ニードル
１０      円筒部
１１ａ、１１ｂ  内向鍔部
１２    保持器
【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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