(57)【要約】【課題】ロッカアームのバルブ嵌入部の天井面において、偏摩耗を抑制するとともに、耐焼付き性を向上させること。【解決手段】ロッカアーム１のバルブ嵌入部１１において、バルブ２１のステムエンドの端面に対して接触する天井面１１ａが、胴体２の長手方向でバルブ２１側へ膨らむように湾曲されている。このバルブ嵌入部１１の天井面１１ａの幅方向両端に、バルブ２１に対する胴体２の傾きを許容するための窪み１１ｂが胴体２の長手方向に沿って設けられており、この窪み１１ｂと天井面１１ａとが滑らかな曲面で連接されている。これにより、ミスアライメントがない場合に、天井面１１ａの幅方向両端における接触応力が軽減されるとともに、天井面１１ａの接触面圧の増大が抑制される。しかも、ミスアライメントがある場合に天井面１１ａの幅方向一端側に対する接触応力の集中が緩和される。【選択図】　　　図５
2004036486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムにより傾動させられてシリンダヘッドに設けられるバルブを開閉動作させるロッカアームであって、
一対の対向する側壁を有する金属製の胴体と、この胴体の一対の側壁間に架け渡される支軸に対して回転自在に外装されかつカムが当接されるローラと、前記胴体の長手方向一端側で一対の側壁を連接する状態に架設されかつ前記バルブのステムエンドが嵌入されるバルブ嵌入部とを有し、
前記バルブ嵌入部において前記バルブのステムエンドの端面に対して接触される天井面が、前記胴体の長手方向で前記バルブ側へ膨らむように湾曲されており、
前記バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端に、前記バルブに対する前記胴体の傾きを許容するための窪みが前記胴体の長手方向に沿って設けられており、この窪みと前記天井面とが滑らかな曲面で接続されている、ロッカアーム。
【請求項２】
カムにより傾動させられてシリンダヘッドに設けられるバルブを開閉動作させるロッカアームであって、
一対の対向する側壁を有する金属製の胴体と、この胴体の一対の側壁間に架け渡される支軸に対して回転自在に外装されかつカムが当接されるローラと、前記胴体の長手方向一端側で一対の側壁を連接する状態に架設されかつ前記バルブのステムエンドが嵌入されるバルブ嵌入部とを有し、
前記バルブ嵌入部において前記バルブのステムエンドの端面に対して接触される天井面が、前記胴体の長手方向で前記バルブ側へ膨らむように湾曲されており、
前記バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端に、前記バルブに対する前記胴体の傾きを許容するための窪みが前記胴体の長手方向に沿って設けられており、
前記天井面の前記窪みを除く領域が、前記胴体の幅方向で前記ステムエンド側へ膨らむような球面とされており、前記窪みと前記球面とが滑らかな曲面で接続されている、ロッカアーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁機構に用いられるロッカアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロッカアームの１つとして、図１３に示すようなものがある。図例のロッカアーム８１は、胴体８２、支軸８３、ローラ８４、複数の針状ころ８５を有している。
【０００３】
胴体８２は、一対の側壁８６，８７と、ラッシュアジャスタ９０が当接されるピボット部８８と、バルブ９１のステムエンドが嵌入されるバルブ嵌入部８９とを有している。一対の側壁８６，８７間に支軸８３が架け渡され、この支軸８３の外周に複数の針状ころ８５を介してカム９２が当接されるローラ８４が回転自在に支持される。
【０００４】
バルブ嵌入部８９は、端面から見ると上下逆さ向きの凹形状に形成されており、その天井面８９ａに対してバルブ９１のステムエンドの端面が当接されるようになっている。
【０００５】
上記バルブ嵌入部８９の天井面８９ａは、胴体８２の傾動動作に伴いバルブ９１を滑らかに上下動させるために、胴体８２の長手方向で下向きに膨らむように湾曲されている。この天井面８９ａの長手方向に関する湾曲形状は、単一の曲率半径からなる球面とされている。但し、天井面８９ａは、胴体８２の幅方向で平坦に形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、バルブ嵌入部８９の天井面８９ａと、バルブ９１のステムエンドの端面とが、平面どうしの接触になるために、天井面８９ａにおいて幅方向の両端における接触応力が増大し、摩耗しやすくなる。
【０００７】
しかも、胴体８２の支軸８３とバルブ嵌入部８９の天井面８９ａとの平行度が狂う、ミスアライメントが発生すると、このバルブ嵌入部８９の天井面８９ａがバルブ９１のステムエンドの端面に対して片当たりする状態になる。そのため、天井面８９ａの幅方向一端側が激しく摩耗しやすくなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のロッカアームは、カムにより傾動させられてシリンダヘッドに設けられるバルブを開閉動作させるもので、一対の対向する側壁を有する金属製の胴体と、この胴体の一対の側壁間に架け渡される支軸に対して回転自在に外装されかつカムが当接されるローラと、前記胴体の長手方向一端側で一対の側壁を連接する状態に架設されかつ前記バルブのステムエンドが嵌入されるバルブ嵌入部とを有する。前記バルブ嵌入部において前記バルブのステムエンドの端面に対して接触される天井面が、前記胴体の長手方向で前記バルブ側へ膨らむように湾曲されている。前記バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端に、前記バルブに対する前記胴体の傾きを許容するための窪み（逃げ）が前記胴体の長手方向に沿って設けられている。この窪みと前記天井面とが滑らかな曲面で接続されている。
【０００９】
なお、上記天井面とは、バルブ嵌入部においてバルブ側に向いている面のことである。また、窪みは、バルブ嵌入部において反バルブ側に入り込む部分のことである。
【００１０】
上記構成では、ミスアライメントが発生していない場合、バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端における接触応力が軽減される。但し、バルブのステムエンドの端面に対する天井面の接触部分において胴体の幅方向に沿う接触長さが、天井面全体を平面とする従来例に比べて若干小さくなるものの、天井面の接触面圧が必要以上に増大せずに済む。しかも、ミスアライメントが発生した場合、バルブのステムエンドの端縁が前記片側の窪みに入り込み、バルブのステムエンドの端面が前記窪みと前記天井面とを接続する滑らかな曲面に対して接触することになる。これにより、前記天井面の幅方向一端側に対する接触応力の集中が緩和されるので、ここの摩耗が軽減される。
【００１１】
また、本発明のロッカアームは、カムにより傾動させられてシリンダヘッドに設けられるバルブを開閉動作させるもので、一対の対向する側壁を有する金属製の胴体と、この胴体の一対の側壁間に架け渡される支軸に対して回転自在に外装されかつカムが当接されるローラと、前記胴体の長手方向一端側で一対の側壁を連接する状態に架設されかつ前記バルブのステムエンドが嵌入されるバルブ嵌入部とを有する。前記バルブ嵌入部において前記バルブのステムエンドの端面に対して接触される天井面が、前記胴体の長手方向で前記バルブ側へ膨らむように湾曲されている。前記バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端に、前記バルブに対する前記胴体の傾きを許容するための窪みが前記胴体の長手方向に沿って設けられている。前記天井面の前記窪みを除く領域が、前記胴体の幅方向で前記ステムエンド側へ膨らむような球面とされている。前記窪みと前記球面とが滑らかな曲面で接続されている。
【００１２】
この構成では、ミスアライメントが発生していない場合に、天井面の幅方向での接触応力分布を均等化できるようになって、しかも、ミスアライメントが発生したときの接触応力の局部集中を緩和できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図５に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、エンドピボッドタイプのロッカアームを例に挙げている。
【００１４】
図１に示すエンドピボッドタイプのロッカアーム１は、胴体２と、支軸３と、ローラ４と、複数の針状ころ５とを有している。
【００１５】
胴体２は、一対の側壁６，７と、それらの長手方向一端側および他端側を一体に連接する連接壁８，９とを有する形状のプレス加工品とされている。
【００１６】
なお、上記一方の連接壁８には、ピボット部１０が、また、上記他方の連接壁９には、バルブ嵌入部１１がそれぞれ設けられている。ピボット部１０は、上向きに半球形に膨出するものとされている。バルブ嵌入部１１は、端面から見ると上下逆さ向きの凹形状に形成されている。
【００１７】
また、上記一対の側壁６，７の長手方向中間には、同軸状となる貫通孔１２Ａ，１２Ｂが設けられており、この貫通孔１２Ａ，１２Ｂに対して支軸３の両端が嵌入されることにより、支軸３が一対の側壁６，７間に架設された状態で取り付けられている。この支軸３において一対の側壁６，７間の領域の外周に対してローラ４が複数の針状ころ５を介して回転自在に支持されている。なお、上記支軸３は、その両端面の外径側が打刻かしめされることによって、側壁６，７の貫通孔１２Ａ，１２Ｂに対して抜け止め固定されている。
【００１８】
このようなロッカアーム１では、図１に示すように、胴体２のピボット部１０が、図示しないシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ２０の上端に係合され、バルブ嵌入部１１が、前記シリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ２１のステムエンドに嵌入され、さらに、ローラ４に対して前記シリンダヘッドに設置されるカム２２が当接される。
【００１９】
そして、カム２２を回転させることにより、ピボット部１０が支点となって胴体２が傾動させられるようになり、バルブ嵌入部１１が上下に所定ストロークで反復変位させられることで、バルブ２１を開閉動作させるようになる。このように、ロッカアーム１は、胴体２の長手方向一端側を支点として傾動させられる。
【００２０】
この実施形態では、上記胴体２のバルブ嵌入部１１においてバルブ２１とのすべり接触部分について工夫している。
【００２１】
バルブ嵌入部１１の天井面１１ａは、図１に示すように、胴体２の長手方向で下方へ膨らむように湾曲されている。この天井面１１ａにおける長手方向での湾曲は、単一の曲率半径からなる球面に設定されている。
【００２２】
また、バルブ嵌入部１１の天井面１１ａにおいて胴体２の幅方向両端に、上方へ凹む窪み１１ｂが胴体２の長手方向に沿って形成されている。この窪み１１ｂは、その底形状が断面で球面に形成されている。
【００２３】
さらに、上記天井面１１ａにおいて前記窪み１１ｂを除く領域は、図５に示すように、胴体２の幅方向で下方へ膨らむように湾曲されている。
【００２４】
具体的に、上記天井面１１ａにおいて窪み１１ｂを除く領域のうち、その胴体２の幅方向中間領域Ｘは曲率半径Ｒ１の大きな大球面とされており、また、幅方向両端領域Ｙ１，Ｙ２は曲率半径Ｒ２の小さな小球面とされている。この小球面によって、天井面１１ａにおいて大球面の両端と窪み１１ｂとを滑らかに接続させるようになっている。
【００２５】
なお、上記大球面の曲率半径Ｒ１は、８０〜２００ｍｍに、また、小球面の曲率半径Ｒ２は、２〜１０ｍｍにそれぞれ設定される。さらに、窪み１１ｂの底の曲率半径Ｒ３は、例えば０．２〜１．０ｍｍに設定される。
【００２６】
このようなロッカアーム１では、支軸３と天井面１１ａとの平行度が狂うミスアライメントが発生していない場合、バルブ嵌入部１１の天井面１１ａの幅方向両端における接触応力が軽減されるようになる。しかも、天井面１１ａとバルブ２１との接触部分において、幅方向に沿う接触長さが、従来例に比べて若干短くなるものの、接触面圧が必要以上に増大することを回避できる。そのため、天井面１１ａの幅方向両端の摩耗を軽減できるうえ、耐焼付き性についても従来例と遜色ない程度に発揮できるようになる。
【００２７】
また、ミスアライメントが発生した場合には、バルブ２１のステムエンドの端縁が片側の窪み１１ｂに入り込み、バルブ２１のステムエンドの端面が窪み１１ｂと天井面１１ａとを接続する滑らかな小球面に対して接触することになる。これにより、天井面１１ａの幅方向一端に対する接触応力の集中が緩和されるので、天井面１１ａの幅方向一端の摩耗を軽減できる。
【００２８】
このように、上記実施形態のロッカアーム１では、万一のミスアライメントに対応できるようにしたうえで、接触面圧の必要以上の増大を回避できるようになるので、バルブ嵌入部１１とバルブ２１との接触部分の耐摩耗性ならびに耐焼付き性を向上できるようになる。
【００２９】
参考までに、本発明者は、図１２に示すように、上記バルブ嵌入部１１の天井面１１ａについて、胴体２の幅方向で下向きに膨らむように単一の曲率半径Ｒ４からなる球面とすることを考えた。この場合、バルブ２１のステムエンドの端面と前記天井面１１ａとの接触部分において幅方向に沿う接触長さが小さくなるので、この天井面１１ａの接触面圧が増大してしまい、バルブ２１やバルブ嵌入部１１の天井面１１ａに対して、いわゆるピッチングやピーリングなどと呼ばれる微小焼き付きが発生しやすくなるおそれがある。ちなみに、本実施形態では、従来に比べて接触面圧を２０％低減できている。また、本実施形態では、軸方向両端の窪み１１ｂから天井面１１ａにかけて複合的に曲面形成したので、側壁端１３から天井面１１ａまでの深さを従来より深くでき、ロッカアーム１をシリンダヘッドに対して組み込むときの製造過程で優位となる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３１】
（１）上記天井面１１ａの幅方向中間領域Ｘを平面とし、この平面部分と窪み１１ｂとを滑らかな曲面で連接させるようにしてもよい。この場合、ミスアライメントが発生していない状態での接触面圧を低減するうえで有利となる。
【００３２】
（２）上記実施形態のロッカアーム１について、連接壁９およびバルブ嵌入部１１を胴体２と別体に形成しておいて胴体２に対して溶接などで固着することができる。その場合には、図６から図９に示すように、上記胴体２の長手方向一端だけに連接壁８を設けておき、胴体２と別体のコの字形状のバルブ嵌入部材１１Ａを溶接などにより接着させるようにすればよい。このバルブ嵌入部材１１Ａについても、天井面１１ａの幅方向両端に窪み１１ｂを設けるとともに、天井面１１ａに関する形状は上記実施形態や上記（１）に示した内容と同様にされる。
【００３３】
（３）上記エンドピボットタイプのロッカアーム１では、ピボット部１０について、胴体２の連接壁８そのものを加工して得ているが、図１０に示すように、胴体２の連接壁８に対してアジャストスクリュー１７を螺合装着して、このアジャストスクリュー１７の一端をラッシュアジャスタ２０に対して当接させるようにしてもよい。この例では、アジャストスクリュー１７の螺合代を可及的に長くするために、連接壁８に対してバーリング加工を施すことにより下向きに膨出する円筒部１０Ａを設け、この円筒部１０Ａにねじ溝を形成している。この実施形態でも、天井面１１ａの形状については上記実施形態や上記（１）に示した内容と同様にされる。
【００３４】
（４）本発明は、センタピボッドタイプのロッカアームにも適用できる。図１１には、胴体２の長手方向中間を支点として傾動させられるセンタピボッドタイプのロッカアーム１を示している。具体的に、胴体２は、一対の側壁６，７とそれらを長手方向一端側で連接する連接壁８とを有している。一対の側壁６，７の長手方向一端には、同軸状の貫通孔１２Ａ，１２Ｂが設けられており、また、長手方向中間にも同軸状の貫通孔１８Ａ，１８Ｂが設けられている。この長手方向一端側の貫通孔１２Ａ，１２Ｂに対して支軸３が取り付けられ、長手方向中間の貫通孔１８Ａ，１８Ｂには円筒形のブッシュ１９が取り付けられている。このブッシュ１９に対して図示しないシリンダヘッドのロッカシャフト２３が摺動可能に挿通され、このロッカシャフト２３を支点として胴体２が傾動するようになる。この実施形態でも、天井面１１ａの形状については上記実施形態や上記（１）に示した内容と同様にされる。
【００３５】
（５）上記各実施形態では、ローラ４を支軸３に対して複数の針状ころ５を介して支持させているが、この針状ころ５を用いずに、すべり接触させる形態とすることができる。つまり、ローラ４を支軸３に対してすきま嵌めにより直接外嵌させたり、あるいは図示しないが、すべり軸受を介して嵌合したりすることができる。
【００３６】
（６）上記各実施形態では、胴体２をプレス加工品とした例を挙げているが、鉄系金属や、アルミニウムなどの軽合金などを用いて、ロストワックスやダイカスト製法などで製作される鋳造品とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明では、バルブ嵌入部の天井面の幅方向両端における接触応力が軽減されるとともに、天井面全体の接触面圧が必要以上に増大することを抑制できるようになる。しかも、ミスアライメントが発生した場合でも、天井面の幅方向一端側に対する接触応力の集中を緩和できる。これらの結果、バルブ嵌入部の天井面の耐摩耗性ならびに耐焼付き性を向上できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るロッカアームを示す側面図
【図２】図１のロッカアームの傾動動作を示す部分的な側面図
【図３】図１のロッカアームの平面図
【図４】図１のロッカアームのバルブ嵌入部を端面から見た図
【図５】図４の一部を拡大した図
【図６】本発明の実施形態２に係るロッカアームを示す側面図
【図７】図６のロッカアームの平面図
【図８】図６のロッカアームのバルブ嵌入部を端面から見た図
【図９】図８の一部を拡大した図
【図１０】本発明の実施形態３に係るロッカアームを示す側面図
【図１１】本発明の実施形態４に係るロッカアームを示す側面図
【図１２】本発明の参考例に係るロッカアームで、図５に対応する図
【図１３】従来例に係るロッカアームを示す側面図
【符号の説明】
１　　　ロッカアーム
２　　　胴体
３　　　支軸
４　　　ローラ
６　　　胴体の第１の側壁
７　　　胴体の第２の側壁
８，９　　　胴体の連接壁
１０　　　胴体のピボット部
１１　　　胴体のバルブ嵌入部
１１ａ　　バルブ嵌入部の天井面
１１ｂ　　バルブ嵌入部の窪み
【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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【図１２】
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【図１３】
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