(57)【要約】【課題】後加工を行うことなく、バルブ受け部に対してバルブが片当たりとならないようにできる板金プレス製のロッカーアームを提供する。【解決手段】カム２により揺動駆動されて内燃機関のバルブ３を動作させるロッカーアーム１である。アーム本体４は、一対の対向側壁５とこれら対向側壁５を繋ぐ連結壁６とでなる略Ｕ字状の横断面形状に１枚の板材から折り曲げられたプレス加工品である。このアーム本体４は、長手方向の一端および中間のいずれか一方で揺動自在に支持され、かつ他方で上記カム２に転接するローラ１０が取付けられる。アーム本体４の長手方向の他端における上記連結壁６の部分は、上記バルブ３に当接するバルブ受け部８とされる。このバルブ受け部８のバルブ当接面の横断面形状を凸曲線とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、
一対の対向側壁とこれら対向側壁を繋ぐ連結壁とでなる略Ｕ字状の横断面形状に１枚の板材から折り曲げられたアーム本体を有し、このアーム本体は、長手方向の一端および中間のいずれか一方で揺動自在に支持され、かつ他方で上記カムに転接するローラが取付けられ、上記アーム本体の長手方向の他端における上記連結壁の部分が、上記バルブに当接するバルブ受け部となり、このバルブ受け部のバルブ当接面の横断面形状が、凸曲線であることを特徴とするロッカーアーム。
【請求項２】
請求項１において、上記バルブ当接面の横断面形状となる凸曲線が、上記連結壁の両縁部付近を除く範囲で円弧状であるロッカーアーム。
【請求項３】
請求項１において、上記バルブ当接面の横断面形状となる凸曲線が、上記連結壁の両縁部付近を除く範囲で対数関数曲線であるロッカーアーム。
【請求項４】
請求項２において、上記凸曲線となる円弧の曲率半径が３０〜３００ｍｍの範囲であるロッカーアーム。
【請求項５】
請求項３において、上記凸曲線となる対数関数曲線は、頂点からこの対数関数曲線の部分の端部までのドロップ量が０．０３ｍｍ以下であるロッカーアーム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、アーム本体は材料に浸炭鋼を使用し、かつ熱処理として浸炭熱処理を施したロッカーアーム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、バルブ受け部の板厚を、アーム本体の他の部分の板厚よりも厚くしたロッカーアーム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、上記アーム本体の他端の上記連結壁の部分に、ピボット部品が雄ねじ部で取付けられるねじ孔を有し、このねじ孔近傍の対向側壁の対向面に、上記ピボット部品の上記雄ねじ部に螺合する部分ねじを、上記ねじ孔に続けて形成したロッカーアーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関において、シリンダヘッドに設けられたバルブをカムの揺動によって開閉させるロッカーアームに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
この種の従来のロッカーアームとして、精密鋳造品や、プレス加工により安価で軽量化したもの等が開発されており、特に、略Ｕ字状のプレス加工製のロッカーアームが主流となっている。ロッカーアームには揺動支点の部位によってエンドピボットタイプとセンターピボットタイプとがあり、両タイプとも他端にはバルブ受け部が存在する。エンドピボットタイプは、アーム本体の一端にピボット部が形成され、中間にカムと転接するローラが設けられ、他端にバルブ受け部が設けられる。センターピボットタイプは、アーム本体の中間で揺動自在に支持され、一端にカムと転接するローラが設けられ、他端にバルブ受け部が設けられる。
【０００３】
ロッカーアームの機能として、揺動中心とバルブ受け部の平行度の精度が重要である。精度が悪いと、バルブ受け部に対してバルブが片当たりになり、早期破損や早期摩耗を発生する等の問題がある。
鍛造や鋳造のロッカーアーム製品は、寸法精度や粗さ精度が悪く、そのため研磨等の後加工を施て所定の精度を確保している。
プレス加工製のロッカーアームは、安価で軽量化が図れる利点があるが、プレス加工により上記平行度を満足する精度を確保することは困難である。その対策してと、鋳造品や鍛造品と同じように後加工を施すと、折角、プレス加工製として低コストを狙ったにもかかわらず、コスト増になってしまう。
【０００４】
この発明の目的は、このような課題を解消し、プレス加工による場合にも、後加工を行うことなく、バルブ受け部に対してバルブが片当たりとならならず、早期破損や早期摩耗の発生を防ぐことができるロッカーアームを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、一対の対向側壁とこれら対向側壁を繋ぐ連結壁とでなる略Ｕ字状の横断面形状に１枚の板材から折り曲げられたアーム本体を有する。このアーム本体を次のように構成したものである。
このアーム本体は、長手方向の一端および中間のいずれか一方で揺動自在に支持され、かつ他方で上記カムに転接するローラが取付けられる。上記アーム本体の長手方向の他端における上記連結壁の部分が、上記バルブに当接するバルブ受け部となる。このバルブ受け部のバルブ当接面の横断面形状を、凸曲線としたことを特徴とする。
このようにバルブ当接面の横断面形状が凸曲線であると、アーム本体の揺動中心とバルブ受け部の平行度に多少の誤差があっても、バルブは凸曲線のバルブ当接面に当たるために、片当たりとならない。そのため、早期破損や早期摩耗の発生を防ぐことができ、ロッカーアームの機能低下を防ぐことができる。また、バルブ受け部を後加工で精度確保する必要がないため、低コストのロッカーアームとすることができる。
【０００６】
上記バルブ当接面の横断面形状となる凸曲線は、上記連結壁の両縁部付近を除く範囲で、円弧状であっても対数関数曲線であっても良い。円弧状とする場合、その円弧の曲率半径を、例えば３０〜３００ｍｍの範囲としても良い。対数関数曲線とする場合は、例えば、その頂点からこの対数関数曲線の部分の端部までのドロップ量を０．０３ｍｍ以下としても良い。
バルブ当接面の凸曲線における曲率半径が小さい場合や、ドロップ量が大きい場合は、点接触となるため、接触面圧が高くなり、早期摩耗が発生することがある。このため、円弧状とする場合は曲率半径が３０ｍｍ以上であり、また対数関数曲線とする場合はドロップ量が０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。円弧状とする場合に、曲率半径が３００ｍｍを超えると、円弧状としたことによる片当たり防止効果が生じ難い。なお、凸曲線を円弧状または対数曲線とする範囲を、連結壁の両縁部付近を除く範囲としたのは、両端部付近はアーム本体の曲げ加工の都合上で狙い形状の加工を行うことが困難であり、また両端部付近はバルブが接することがなく、凸曲線形状とする必要がないためである。
【０００７】
アーム本体の材質は、鋼板製とすることが良く、特に材料に浸炭鋼を使用し、かつ熱処理として浸炭熱処理を施したものが良い。浸炭鋼製として浸炭熱処理を施すと、簡易な処理で摩耗等に対して必要な強度、表面硬等が得られ、耐久性に優れたロッカーアームを安価に製造できる。
【０００８】
バルブ受け部の板厚は、アーム本体の他の部分の板厚よりも厚くしても良い。バルブ受け部は、バルブと点接触に近い状態となるため、強度確保が必要であるが、バルブ受け部の板厚を他の部分よりも厚くすることで、無駄に他の部分の板厚を厚くせずに必要強度が確保でき、材料使用量の節減および軽量化の面で好ましい。
【０００９】
また、この発明において、上記アーム本体の他端の上記連結壁の部分に、ピボット部品が雄ねじ部で取付けられるねじ孔を有し、このねじ孔近傍の対向側壁の対向面に、上記ピボット部品の上記雄ねじ部に螺合する部分ねじを、上記ねじ孔に続けて形成しても良い。この場合、ピボット部品の先端回りにアーム本体が揺動自在に支持されるエンドピボットタイプとなる。ピボット部品をねじ込むようにしたのは、バルブの開閉量調整等のためである。
板金プレス製のアーム本体では、軽量化のために板厚が薄くされるため、ピボット部品の雄ねじ部を螺合させるねじ孔の深さを十分に確保することが難しい。しかし、上記のように、略Ｕ字状のアーム本体における対向側壁にも部分ねじを形成することにより、ピボット部品の雄ねじ部を、連結壁のねじ孔から部分ねじにわたって螺合させることができ、対向側壁の部分もピボット部品の取付用の雌ねじに利用できる。そのため、螺合の強度が確保され、アーム本体の軽量化を維持しながら、ピボット部品の取付強度を確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。このロッカーアーム１は、内燃機関に装備され、カム２により揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブ３を作動させるものである。このロッカーアーム１は、板金のプレス加工品からなり、一端でピボット受け座２６により揺動自在に支持されるエンドピボットタイプとされている。ロッカーアーム１のアーム本体４は、一端にピボット部品となるアジャストねじ７が取付けられ、アジャストねじ７は、雄ねじ部７ａの先端に、上記ピボット受け座２６に支持されるピボット部７ｂが設けられている。ピボット部７ｂは球面状とされている。アーム本体４の他端には、上記バルブ３の昇降自在な操作軸部３ａに当接するバルブ受け部８が設けられ、長さ方向の中間に、カム２に転接するローラ１０が取付けられている。バルブ３の操作軸部３ａは、下端に弁体（図示せず）が設けられたものであり、バルブスプリング３ｂにより上昇付勢されている。
【００１１】
アーム本体４は、図２に示すように、一対の平行な対向側壁５と、これら対向側壁５の上縁を繋ぐ連結壁６とでなる略Ｕ字状の横断面形状に、１枚の鋼板等の板金からプレス加工により折り曲げられて成形されたものである。連結壁６は上面側、つまりバルブ３とは反対側とされている。換言すれば、アーム本体４は略逆Ｕ字状の横断面形状とされている。アーム本体４の側面形状は、この実施形態では略直線状としてあるが、例えばへ字状の曲がり形状であっても良い。アーム本体４の連結壁６は、長手方向の中間部分を除く残り範囲に設けられ、中間部分は、ローラ１０の一部が突出する窓１１に形成されている。この窓１１よりも一端側の部分が、アジャストねじ取付部９となり、他端側の部分が上記バルブ受け部８となる。
【００１２】
連結壁６のアジャストねじ取付部９となる部分には、アジャストねじ７の取付孔であるねじ孔１２が設けられ、このねじ孔１２にアジャストねじ７の雄ねじ部７ａが、上方に突出するようにねじ込まれている。アジャストねじ７は、ねじ孔１２から突出した部分にナット１３を締め込むことでアーム本体４に固定されている。
【００１３】
図１におけるローラ１０は、アーム本体４の対向側壁５に設けたローラ支持孔１６に、支軸１９を介して回転自在に支持されている。支軸１９は、両側がローラ支持孔１６に嵌合して固定される。
ローラ１０は、例えば図３（Ａ）に示すように内側ローラ１０ａと外側ローラ１０ｂとの２重構造とされ、内側ローラ１０ａの内径面と支軸１９との接触面、および内側ローラ１０ａの外径面と外側ローラ１０ｂの内径面との摺動面が、それぞれ滑り接触する軸受面とされる。ローラ１０は、この他に、図３（Ｂ）に示すように、転がり軸受の外輪からなるものであっても良い。同図の例では、ローラ１０の内径面と支軸１９との間に、ころからなる転動体２０を介在させたころ軸受としてある。ローラ１０について、図３（Ａ）はダブルローラタイプ、同図（Ｂ）は転がりタイプであるが、滑り接触の場合に、図３（Ｃ）に示すように、ローラ１０が単一部品からなるシングルローラタイプとしても良い。
【００１４】
図１，図２におけるアーム本体４の材質例を示すと、肌焼鋼（例えばＳＣＭ４１５）等の鋼材であって、浸炭焼入後に焼き戻したものとされる。有効硬化深さは、例えば０．４〜１．５ｍｍであり、好ましくは０．４〜０．９ｍｍである。
【００１５】
図４は、図２（Ｂ）におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面の拡大図を示す。同図のように、アーム本体４の長手方向の他端における連結壁６からなるバルブ受け部８のバルブ当接面の横断面形状（アーム本体長さ方向に直交する方向の断面形状）は、凸曲線とされている。具体的には、上記バルブ当接面の横断面形状となる凸曲線は、上記連結壁６の両縁部付近を除く範囲で円弧状とされている。この円弧の曲率半径Ｒは、ロッカーアーム１の幅寸法によっても異なるが、３０〜３００ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００１６】
上記凸曲線は、この他、図５に示すように、上記連結壁６の両縁部付近を除く範囲で対数関数曲線としても良い。この対数関数曲線は、ロッカーアーム１の幅寸法によっても異なるが、頂点からこの対数関数曲線の端部までのドロップ量が０．０３ｍｍ以下となるようにすることが望ましい。
【００１７】
この構成のロッカーアーム１によると、バルブ受け部８のバルブ当接面の横断面形状が凸曲線とされているので、アーム本体４の揺動中心とバルブ受け部８の平行度に多少の誤差があっても、バルブ３は凸曲線のバルブ当接面に当たるために、片当たりとならない。そのため、早期破損や早期磨耗の発生を防ぐことができ、ロッカーアーム１の機能低下を防止できる。また、バルブ受け部８を後加工により精度確保する必要がないため、板金プレス製とした特徴を活かし、低コストのロッカーアーム１とすることができる
バルブ受け部８のバルブ当接面の凸曲線は、円弧の曲率半径Ｒが小さ過ぎると、バルブ受け部８に対してバルブ３が点接触となり易く接触面圧が高くなり、早期磨耗が発生することがあるが、その曲率半径Ｒを上記の３０ｍｍ以上の範囲とすることにより、早期磨耗を防止できる。曲率半径Ｒが３００ｍｍを超えると、凸曲面としたことによる片当たり防止効果が十分に得られず、好ましくない。また、バルブ当接面を図５のように対数曲線とする場合は、ドロップ量が大き過ぎると、バルブ受け部８に対してバルブ３が点接触となりやすく接触面圧が高くなり、早期磨耗が発生することがあるが、そのドロップ量を上記の０．０３ｍｍ以下の範囲とすることにより、早期磨耗を防止できる。
【００１８】
図６は、第２の発明に対応する実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図５に示す第１の実施形態において、連結壁６の板厚を、アーム本体４の他の部分の板厚より厚くしたものである。図６（Ａ）は、バルブ受け部８のバルブ当接面の横断面形状を、図４の場合と同様に曲率半径Ｒが３０〜３００ｍｍの範囲の円弧状とした例を示す。図６（Ｂ）は、バルブ受け部８のバルブ当接面の横断面形状を、図５の場合と同様に、頂点から対数関数曲線の端部までのドロップ量が０．０３ｍｍ以下となる対数関数曲線とした例を示す。
【００１９】
バルブ受け部８は、バルブ３と点接触に近い状態となるため、強度確保が必要であるが、バルブ受け部８の板厚をこの実施形態のように他の部分よりも厚くすることで、無駄に他の部分の板厚を厚くせずに必要強度が確保でき、材料使用量の節減および軽量化の面で好ましい。
【００２０】
図７〜図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図５に示す第１の実施形態において、アーム本体４のねじ孔１２の近傍における両側の対向側壁５の対向面に、アジャストねじ７の雄ねじ部７ａを螺合する部分ねじ１２ｂを、ねじ孔１２に続けて形成したものである。アーム本体４は、少なくとも、ねじ孔１２の近傍部分における両側の対向側壁５間の寸法Ｌを、ねじ孔１２の孔径よりも狭くなる寸法としてある。この実施形態では、アーム本体４のねじ孔１２の形成側の端部を幅狭部分４ａに加工し、その幅狭部分４ａにねじ孔１２および部分ねじ１２ｂを設けている。アーム本体４は、局部的な幅狭部分４ａを形成する代わりに、全長にわたって幅狭部分４ａと同じ幅としても良い。アジャストねじ７は、アーム本体４のねじ孔１２および部分ねじ１２ｂからなる雌ねじ部にねじ込み、アーム本体４よりも上方に突出した雄ねじ部７ａに、第１の実施形態と同じく、ナット１３をねじ込んでいる。この実施形態におけるその他の構成は第１の実施形態と同じである。
【００２１】
このように部分ねじ１２ｂを対向して形成した場合、アジャストねじ７をアーム本体４の連結壁６のねじ孔１２から上記部分ねじ１２ｂにわたって螺合させることができ、対向側壁５の部分もアジャストねじ７の取付用の雌ねじに利用できるため、螺合の強度が確保される。したがって、アーム本体４の板厚を厚くすることなく、螺合の強度、およびアジャストねじ７の取付用のねじ孔１２の周辺の強度が確保される。
【００２２】
図１０，図１１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、センターピボットタイプに適用した例を示す。このロッカーアーム１Ａも、内燃機関に装備され、カム２Ａにより揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブ３Ａを動作させるものである。アーム本体４Ａは、長手方向の中間で支軸２４により揺動自在に支持され、一端にカム２Ａに転接するローラ１０Ａが取付けられ、他端がバルブ受け部８Ａとされている。バルブ受け部８Ａはバルブ３Ａの昇降自在な操作軸部３Ａａを受け止める。バルブ３Ａの操作軸部３Ａａは、下端に弁体（図示せず）が設けられたものであり、バルブスプリング３Ａｂにより上昇付勢されている。
【００２３】
アーム本体４Ａは、図１１に示すように、一対の平行な対向側壁５Ａと、これら対向側壁５Ａの上縁を繋ぐ連結壁６Ａとでなる略Ｕ字状の横断面形状に、１枚の鋼板等の板金からプレス加工により折り曲げて成形されたものである。連結壁６Ａは上面側、つまりバルブ３Ａとは反対側とされている。アーム本体４Ａの側面形状は、この実施形態では略直線状としてあるが、例えばへ字状の曲がり形状であっても良い。アーム本体４Ａの連結壁６Ａは、ローラ１０Ａの取付側端を除き、残りの略全長にわたって設けられている。この連結壁６Ａの他端側の部分が上記バルブ受け部８Ａとなる。アーム本体４Ａの両側の対向側壁５Ａに揺動支点孔２２が設けられ、両側の揺動支点孔２２にわたり、ブッシュ２５を介して支軸２４が嵌合する。ローラ１０Ａは、アーム本体４Ａの対向側壁６Ａに設けたローラ支持孔１６Ａに、支軸１９Ａを介して回転自在に支持されている。支軸１９Ａは、両端がローラ支持孔１６Ａに嵌合して固定される。ローラ１０Ａは、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）と共に前述した各種の構成のものを採用できる。
【００２４】
バルブ受け部８Ａのバルブ当接面の横断面形状を凸曲線とし、その凸曲線の具体例として、連結壁６Ａの両縁部付近を除く範囲で円弧状としたり、あるいは連結壁６Ａの両縁部付近を除く範囲で対数関数曲線とすることは第１の実施形態の場合と同じである。
このようにセンターピボットタイプのロッカーアームに適用した場合も、バルブ受け部８Ａのバルブ当接面の横断面形状を凸曲線としたことによる片当たり防止等の各効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明におけるロッカーアームは、一対の対向側壁とこれら対向側壁を繋ぐ連結壁とでなる略Ｕ字状の横断面形状に１枚の板材から折り曲げられたアーム本体を有し、アーム本体の長手方向の他端における上記連結壁の部分がバルブ受け部となるものにおいて、バルブ受け部のバルブ当接面の横断面形状を凸曲線としたため、後加工を行うことなく、バルブ受け部に対してバルブが片当たりとならないようにでき、早期破損や早期磨耗の発生を防ぐことができる。また、バルブ受け部を後加工により精度確保する必要がないため、プレス製のロッカーアームの特徴を活かした低コストのロッカーアームとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるロッカーアームの側面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）はそのアーム本体の概略斜視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の実施形態におけるローラの各例の説明図である。
【図４】図２（Ｂ）におけるＩＶ−ＩＶ矢視拡大断面図として示すバルブ受け部の横断面の一例である。
【図５】図２（Ｂ）におけるＩＶ−ＩＶ矢視拡大断面図として示すバルブ受け部の横断面の他の例である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれバルブ受け部のさらに他の例を示す横断面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態におけるアーム本体の斜視図である。
【図８】（Ａ）はそのロッカーアームのアジャスタねじ側の端部の正面図、（Ｂ）は同横断面図である。
【図９】（Ａ）はそのアーム本体のねじ孔形成部分の横断面図、（Ｂ）は同アーム本体のねじ孔形成側の端部付近を示す下面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態かかるロッカーアームの側面図である。
【図１１】そのアーム本体の概略斜視図である。
【符号の説明】
１…ロッカーアーム
２…カム
３…バルブ
４…アーム本体
５…対向側壁
６…連結壁
７…アジャストねじ（ピボット部品）
７ａ…雄ねじ部
８…バルブ受け部
１０…ローラ
１２…ねじ孔
１２ｂ…部分ねじ
１Ａ…ロッカーアーム
２Ａ…カム
３Ａ…バルブ
４Ａ…アーム本体
５Ａ…対向側壁
６Ａ…連結壁
８Ａ…バルブ受け部
１０Ａ…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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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