(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく、カムフォロアの低トルク化を図る。【解決手段】互いに間隔をおいて対向する一対の側壁３，４を有する胴体２と、両側壁３，４間に架設される支軸５と、この支軸５に対してころ７を介して回転自在に設けられるローラ６とを備え、ローラ６の軸方向両端部に、それぞれ径方向内方に延出する鍔部６ｃ，６ｄが一体に設けられている。鍔部６ｃ，６ｄは、ころ７の軸方向端面と側壁３，４の内面との間に介在して、前記両面が直接的に摺接することを回避することで、摩擦が低減されるようにしている。鍔部６ｃ，６ｄは、ローラ６の円筒部６ｂと一体に成形される場合もあるし、別体に構成された上で、円筒部６ｂに取着される場合もある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて対向する一対の側壁を有する胴体と、前記両側壁間に架設される支軸と、この支軸に対して所要の環状空間を存して回転自在に設けられ外周面にカムが当接するローラと、ローラと支軸との間の環状空間に介装される複数のころとを備え、
前記ローラの軸方向両端部に、それぞれ径方向内方に延出して前記ころの軸方向端面と前記側壁の内面との間に位置する鍔部が一体に設けられていることを特徴とするカムフォロア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッカアーム等に設けられるカムフォロアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カムフォロアは、例えば、自動車等のエンジンの動弁機構や、その他の各種カム機構等に用いられている。このカムフォロアは、胴体に互いに対向する一対の側壁を有しており、これら両側壁間に架設された支軸に対して、外部の部材であるカムに当接するローラが回転自在に設けられた構成となっている。従来のカムフォロアでは、支軸の外周面とローラの内周面との間に、針状ころのような複数のころを介在させているものが多い。
【０００３】
前記のように、支軸とローラとの間にころを介在させたカムフォロアでは、従来、ころの軸方向端面と側壁の内面との間に、ワッシャ状の薄板材が介装されているものがある（特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
実開平１−８５１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車関連部品において、燃費の改善を図るべく、エンジン各部の低摩擦化、低トルク化が必要となってきている。その結果、エンジンの動弁機構に用いられているカムフォロアにおいても、さらに低トルク化を進めていかなければならない。
【０００６】
従来のカムフォロアでは、低トルク化のために種々の手段が講じられているが、本件発明者がこれまで実施してきた試験の結果では、カムフォロアにおいて摺動、摩耗の激しい部分での摩擦低減の対策が充分ではなかった。
【０００７】
すなわち、支軸とローラとの間にころが介在しているタイプのカムフォロアにおいては、ころはその軸心周りに自転しながら支軸の周りを公転する。ころのスキューが発生する等して、ころの軸方向位置が一方に変位した場合、ころの軸方向端面は、自転と公転とが合成された運動をしながら、その両側にある側壁の一方の内面と擦れ合う。そのため、ころの軸方向端面と側壁の内面との間に、激しい摩擦が生じる。
【０００８】
これに対して、特許文献２に記載のカムフォロアでは、ころの軸方向端面と側壁との間に、ワッシャ状の薄板材が介在するので、ころの軸方向端面と側壁との直接的な接触は避けられる。しかし、このようにワッシャ状の薄板材が設けられた構成では、部品点数が増えてそれだけ組み立てが面倒になるほか、動作の面で種々の不具合が引き起こされるおそれがある。
【０００９】
たとえば、ワッシャ状の薄板材は支軸に対して傾き、倒れが生じやすく、傾斜した姿勢で、側壁内面を傷つけたり、ころやローラの移動幅を狭くして、ローラの回転を阻害したりする。また、ワッシャ状の薄板材が支軸に対して径方向のがたつきがある場合は、その外周部が、ローラと側壁との間の隙間に入り込んで、ローラの回転を阻害することもある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題に対処したもので、部品点数を増やすことなく、ころの軸方向端面と、側壁の内面との摩擦を低減して、カムフォロアの低トルク化を図ることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を達成するために、互いに間隔をおいて対向する一対の側壁を有する胴体と、前記両側壁間に架設される支軸と、この支軸に対して所要の環状空間を存して回転自在に設けられ外周面にカムが当接するローラと、ローラと支軸との間の環状空間に介装される複数のころとを備え、前記ローラの軸方向両端部に、それぞれ径方向内方に延出して前記ころの軸方向端面と前記側壁の内面との間に位置する鍔部が一体に設けられているカムフォロアを構成している。
【００１２】
上記構成によれば、カムの回転に伴い、ローラが回転している状態のもとで、ころのスキューが発生する等して、ころの軸方向位置が一方に変位することがあっても、ころの軸方向端面と側壁との間には、ローラの鍔部が介在するので、ころの軸方向端面と側壁の内面との直接的な接触は避けられる。
【００１３】
しかも、従来であれば、ころの軸方向端面と、固定側の部材である側壁の内面との間に生じた激しい擦れ合いが、側壁内面に対する鍔部外面のローラ回転に伴う擦れ合いと、鍔部内面に対するころの自転に伴う擦れ合いとに分かれる。側壁の内面と鍔部の外面との間では、接触面積が広くて接触面圧が低いので、両面間に生じる摩擦は小さい。また、鍔部は、ローラの回転に伴いころの公転方向に回転するので、この鍔部の内面ところの軸方向端面との間では、ころの公転方向の擦れ合いは僅かしか生じない。そのため、本発明の上記構成では、従来のように激しく擦れ合う個所がなくなり、全体として摩擦抵抗が小さくなり、トルクが減少する。
【００１４】
さらに、側壁の内面は、従来のようにころの軸方向端面が直接的に擦れ合うことがないので、摩耗が少ない。そのため、側壁やこの側壁を含む胴体に、たとえばアルミニウムのような軽量の金属の使用が可能となり、カムフォロアの軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、鍔部はローラに一体に設けられるので、部品点数が増えず、組み立てが容易であり、構造が複雑化しないので、動作面の不具合が生じない。
【００１６】
上記構成において、両鍔部とローラの円筒部とは、同一の素材で一体に成形されていてもよいし、鍔部の一方もしくは両方が、円筒部とは別体に構成された上で、円筒部に一体に取着されていてもよい。両鍔部とローラの円筒部とが一体に成形されている場合、別体に構成された鍔部が円筒部に取着されている場合のように、鍔部と円筒部との継ぎ目を有しないから、ローラの外周面や、ローラの軸方向端面を含む鍔部外面をそれぞれ平滑に保つことができ、カムとの接触抵抗や、鍔部外面と側壁内面との摩擦を増大させることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明すると、図１は本発明の第１実施形態に係るカムフォロアの縦断面図である。図１において、符号１はカムフォロアの全体を示し、２はその胴体、３，４は、前記胴体２の一部である側壁、５は支軸、６はローラ、７はころである。
【００１８】
側壁３，４は、２つ一対で、互いに間隔をおいて平行に対向している。支軸５は、通常、焼き入れ、浸炭、窒化等の硬化処理を施した鋼材で構成されるもので、一対の側壁３，４間に架橋状に取り付けられる。この支軸５は、たとえば側壁３，４の取り付け孔に挿入した後、かしめにより側壁３，４に固定されるか、あるいは取り付け孔に圧入することで、側壁３，４に固定されている。
【００１９】
ローラ６は、一対の側壁３，４の対向間隔内で、前記支軸５に対して所要の環状空間を存して回転自在に設けられるもので、その外周面には外部の部材であるカム８が当接するようになっている。このローラ６と前記支軸５との間の環状空間内に、ころ７が複数が設けられている。ころ７は、支軸５の外周面ともローラ６の内周面６ａとも転がり接触するもので、通常、焼き入れ、浸炭、窒化等の硬化処理を施した鋼材で構成されるが、他の金属材料、もしくはセラミック材料で構成されたものでもよい。
【００２０】
ローラ６の軸方向両端部には、それぞれ径方向内方に延出する鍔部６ｃ，６ｄが一体に設けられている。これら鍔部６ｃ，６ｄは、ころ７の軸方向端面と側壁３，４の内面との間に介在して、前記両面の直接的な接触を回避するためのものである。
【００２１】
これら鍔部６ｃ，６ｄと、ローラ６の本体部分である円筒部６ｂとは、同一の素材で一体に成形されていてもよいし、鍔部６ｃ，６ｄが、円筒部６ｂとは別体に成形された上で、円筒部６ｂの軸方向端部に一体に取着されていてもよいが、本実施形態では、両鍔部６ｃ，６ｄのうち、一方の（図１で左側の）鍔部６ｃが、ローラ６の円筒部６ｂとは別体に環状の板体として形成された上で、円筒部６ｂの軸方向端部に熱圧着、圧入、溶接等の手段により一体に取着されている。
【００２２】
この一方の鍔部６ｃは、ローラ６の円筒部６ｂの外径より小径で、円筒部６ｂの内径より大径の環状の板体である。そして、この鍔部６ｃは、円筒部６ｂの軸方向端部に形成された環状の段落部６ｅ内に嵌め込まれており、鍔部６ｃの外面と円筒部６ｂの軸方向端面とは、面一となっている。他方の（図１で右側の）鍔部６ｄは、円筒部６ｂとは同一の素材からなり、この鍔部６ｄと円筒部６ｂとは、鍛造、研削、もしくはこれらの組み合わせ等の手段により、一体に成形されていている。
【００２３】
さらに、両鍔部６ｃ，６ｄの外面は（一方の鍔部６ｃの外面では、それと面一である円筒部６ｂの軸方向端面とともに）、全面がその軸心と直交する面に沿うよう平坦に仕上げられていて、ローラ６が支軸５と同軸の状態では、鍔部６ｃ，６ｄの外面と側壁３，４の内面との対向面が全面的に接触しうるようになっている。また、各鍔部６ｃ，６ｄの内周縁と支軸５の外周面との間には隙間９が形成されていて、この隙間９を通じて潤滑油がころ７の側に流入しうるようになっている。
【００２４】
上記構成によれば、カム８の接触回転に伴い、ローラ６が回転すると、ころ７は、支軸５とローラろの円筒部６ｂとの間で、自転しながら支軸５の周りを公転する。この状態のもとで、スキュー等によりころ７の軸方向位置が一方に変位することがあっても、ころ７の軸方向端面と側壁３，４内面との間には、ローラ６の鍔部６ｃ，６ｄが介在するので、ころ７の軸方向端面と側壁３，４の内面との直接的な接触は避けられる。
【００２５】
しかも、この場合、固定側の部材である側壁３，４の内面には、鍔部６ｃ，６ｄの外面が摺接するが、両者の摺接は、広い接触面を介しての摺接であるから、接触面圧が低く、それだけ摩擦が小さい。また、鍔部６ｃ，６ｄの内面には、ころ７の軸方向端面が摺接するが、鍔部６ｃ，６ｄはローラ６と一体に回転していて、ころ７の公転方向に移動しているから、鍔部６ｃ，６ｄの内面ところ７の軸方向端面との間の摩擦は、ほとんどころ７の自転に伴う摩擦で、ころ７の公転に伴う摩擦は少ない。そのため、ころ７と鍔部６ｃ，６ｄと側壁３，４との三者間には、激しく擦れ合う個所がなく、前記の三者間に生じる摩擦は、従来、ころの軸方向端面が直接、側壁内面に摺接する場合に生じる摩擦より少なく、カムフォロア１全体のトルクが減少する。
【００２６】
さらに、側壁３，４の内面は、従来のようにころの軸方向端面が直接的に擦れ合うことがないので、摩耗が少ない。そのため、側壁３，４やこの側壁３，４を含む胴体２に、たとえばアルミニウムのような軽量の金属を支障なく使用することができ、カムフォロア１の軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、鍔部６ｃ，６ｄはローラ６に一体に設けられているので、部品点数が増えず、組み立てが容易であり、構造が複雑化しないので、動作面での不具合が生じない。
【００２８】
なお、ローラ６の円筒部６ｂとは別体に構成された鍔部６ｃが、図１に図示のように、円筒部６ｂの端部に形成された環状の段落部６ｅ内に嵌め込まれている場合は、鍔部６ｃと円筒部６ｂとの継ぎ目がローラ６の外周面に現れない。これにより、ローラ６外周面が平滑に保たれ、カム８との接触抵抗が増大することがない。
【００２９】
このほか、一方の鍔部６ｃのみがローラ円筒部６ｂと同一の素材で一体に成形されるローラ６では、その製作が容易に、かつ精度よく行える。すなわち、ローラ６の製作に当たっては、まず、円筒部６ｂおよび一方の鍔部６ｃが一体となった、ほぼ円筒状の素体が成形され、他方の鍔部６ｄは、環状の板体として、前記素体とは別体に造られる。こののち、円筒部６ｂと一方の鍔部６ｃとを含む素体に対しては、ころ７の転動面となる円筒部内周面６ａを研削もしくは研磨する必要があるが、この場合、素体の内径は、鍔部の無い側（図１では左側）に向かって段階的に大きくなっているから、この素体の円筒内部には、鍔部が無い側から工具を挿入して研削もしくは研磨すればよく、精度のよいローラが容易に製作することができる。
【００３０】
〔他の実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。この第２実施形態のカムフォロア１２では、ローラ６２の円筒部６２ｂと両鍔部６２ｃ，６２ｄとは、同一の素材で一体に成形されている。両鍔部６２ｃ，６２ｄが連成されたローラ６２は、たとえば、鍛造等により短筒状の素体を成形した上で、その素体に、ころ７の転動面となる円筒部内周面６２ａを研削により形成することで、製作される。
【００３１】
上記のように、両鍔部６２ｃ，６２ｄが連成されたローラ６２では、円筒部６２ｂと鍔部６２ｃ，６２ｄとは連続しており、別体に構成された鍔部が円筒部に取着されている場合のように、鍔部６２ｃ，６２ｄと円筒部６２ｂとの継ぎ目がなく、このような継ぎ目により、ローラ６の外周面や、ローラ６の軸方向端面を含む鍔部６２ｃ，６２ｄ外面のそれぞれの平滑度が損なわれることがない。そのため、ローラ６外周面とカム８との接触抵抗や、鍔部６２ｃ，６２ｄ外面と側壁３，４内面との摩擦が増大しない。
【００３２】
図３は本発明の第３実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。この第３実施形態のカムフォロア１３では、ローラ６３は、シェル形針状ころ軸受の外輪のように、一枚の鋼板からプレス加工を含む工程で製作されており、ローラ６３の円筒部６３ｂと両鍔部６３ｃ，６３ｄとは、同一の鋼板で一体に成形されている。
【００３３】
この場合、円筒部６３ｂと両鍔部６３ｃ，６３ｄとは、同じ板厚でもよいが、図示のものでは、円筒部６３ｂと一方の（図３で左側の）鍔部６３ｃとがほぼ同じ板厚に形成され、他方の鍔部６３ｄの板厚は、円筒部６３ｂ等より薄い板厚となっている。複数のころ７に対しては、保持器を設けて、ころ７，７間の間隔が一定に保たれるようにしてもよい。上記の構成では、ローラ６３の外周面や、鍔部６３ｃ，６３ｄの外面は、それぞれ平滑に保たれる。なお、図３中、符号６３ａは、円筒部６３ｂの内周面である。
【００３４】
図４は本発明の第４実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。この第４実施形態のカムフォロア１４では、両鍔部６４ｃ，６４ｄが、ローラ６４の円筒部６４ｂとは別体に環状の板体として形成された上で、円筒部６４ｂの軸方向端部に熱圧着、圧入、溶接等の手段により一体に取着されている。各鍔部６４ｃ，６４ｄは、円筒部６４ｂの外径より小さく、円筒部６４ｂの内径より大径の環状の板体で、円筒部６４ｂの軸方向端部にその端面と面一となる状態で取着されている。
【００３５】
この構成では、ローラ６４の製作の際、円筒部６４ｂとなる素体は、内径側への突出部がない円筒体であるから、ころ７の転動面となる円筒部内周面６４ａを研削もしくは研磨する場合、素体のいずれかの側からも、障害なく工具を挿入することができ、精度のよいローラを容易に製作することができる。
【００３６】
なお、上記の第２以降の各実施形態において、ローラ６２（第３および第４実施形態での該当する部品番号は省略する。以下同じ）の両鍔部６２ｃ，６２ｄの外面が（第４実施形態では、円筒部６４ｂの軸方向端面とともに）、対向面である側壁３，４内面と全面的に接触しうるよう、平坦に仕上げられている点、また、鍔部６２ｃ，６２ｄの内周縁と支軸５の外周面との間には潤滑油が流通しうる程度の隙間９が形成されている点は、図１の第１実施形態のカムフォロア１と同じである。その他の部分も、第１実施形態のカムフォロア１と同じでよいので、図１と共通する部分には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００３７】
上記の第２以降の実施形態のカムフォロア１２では、ころ７の軸方向端面と側壁３，４との間に、ローラ６２の鍔部６２ｃ，６２ｄが介在することで、ころ７の軸方向端面と側壁３，４の内面との直接的な接触は避けられるほか、ころ７と鍔部６２ｃ，６２ｄと側壁３，４との三者間に生じる摩擦は、従来、ころの軸方向端面が直接、側壁内面に摺接する場合に生じる摩擦より少ないので、トルクが減少する点は、第１実施形態のカムフォロア１と同じである。
【００３８】
〔カムフォロアを含む機構の実施形態〕
次に、本発明のカムフォロアを含む機構について述べる。図５は、本発明のカムフォロアを含む機構の一実施形態の一部破断して示した側面図で、同図には、ＯＨＣ型式エンジンの動弁機構に用いられるエンドピボット型のロッカアームを例示している。図５において、符号２０は、エンドピボット型のロッカアームの全体を示し、２１はカム、２２は、傾動支持部となるラッシュアジャスタ、２３はバルブのステムである。
【００３９】
ロッカアーム２０は、互いに間隔をおいて対向する一対の側壁３，４（但し、一方の側壁４は図５に現われていない）を含む胴体２４を備えている。胴体２４の長手方向一端部には、ラッシュアジャスタ２２の上端部に嵌合するピボット部２５が設けられ、長手方向他端部には、バルブのステム２３に当接されるバルブ係合部２６が設けられている。そして、胴体２４の長手方向中間部に、図１に示したカムフォロア１が設けられており、このカムフォロア１のローラ６の外周面が、前記のカム２１に転接するようになっている。
【００４０】
このロッカアーム２０では、カム２１の回転に伴い、ピボット部２５が支点となって胴体２４が傾動されて、バルブ係合部２６がバルブのステム２３に対して上下方向に反復変位させられることで、バルブを開閉動作させる。
【００４１】
この動作中、ころ７が軸方向の一方に変位すると、このころ７の軸方向端面と変位側の側壁３（４）の内面との間には、ローラ６の一方の鍔部６ｃもしくは６ｄ（なお、一方の鍔部６ｄは、図５に図示されていない）が介在しているから、ころ７の軸方向端面は、鍔部６ｃ（６ｄ）の内面に接触し、鍔部６ｃ（６ｄ）の外面が側壁３（４）の内面に接触する。ころ７と鍔部６ｃ（６ｄ）との擦れ合い、および鍔部６ｃ（６ｄ）と側壁３（４）との擦れ合いは、ころの軸方向端面が直接的に側壁の内面に擦れ合う場合に比べ、摩擦の度合いが低いから、ころ７と鍔部６ｃ，６ｄと側壁３，４との三者間に生じる摩擦抵抗は、小さな値に抑えられる。これで、ロッカアーム２０全体の低トルク化が可能になる。
【００４２】
図６は、本発明のカムフォロアを含む機構の他の一実施形態の一部破断して示した側面図で、同図には、センタピボット型のロッカアームを例示している。図６において、符号３０は、センタピボット型のロッカアームの全体を示し、３１はカム、３２は、シリンダヘッドに設置されるバルブのステムである。
【００４３】
このロッカアーム３０では、一対の側壁３，４（図６には、一方の側壁４は現れていない）を有する胴体３３を備え、この胴体３３の長手方向一端に、図１に示したカムフォロア１が設けられ、長手方向中間に傾動支点となるロッカシャフト３４が貫通され、長手方向他端にアジャストスクリュー３５が螺合装着されている。アジャストスクリュー３５には、前記したバルブのステム３２の端部が当接される。
【００４４】
このロッカアーム３０では、カム３１の回転に伴い、ロッカシャフト３４が支点となって胴体３３が傾動されて、アジャストスクリュー３５が上下方向に反復変位させられることで、バルブを開閉動作させる。
【００４５】
この動作中、カムフォロア１ではローラ６が回転するが、ころ７（図６では図示省略）が軸方向の一方に変位すると、変位側の側壁３，４の内面との間には、鍔部６ｃもしくは６ｄ（一方の鍔部６ｄは図６に図示されていない）が介在しているから、この鍔部６ｃ（６ｄ）の作用により、ころ７と鍔部６ｃ，６ｄと側壁３，４との三者間に生じる摩擦抵抗は、ころの軸方向端面が直接的に側壁の内面に擦れ合う場合に比べ、小さな値に抑えられる。これで、ロッカアーム３０全体の低トルク化が可能になる。
【００４６】
なお、図５および図６に示したロッカアームに、第２ないし第４実施形態のいずれかのカムフォロア１２，１３，１４を用いてもよいことは、言うまでもない。このほか、本発明のカムフォロアは、ＯＨＶ型式エンジンの動弁機構において、ロッカアームの傾動により上下するプッシュロッドの先端のラッシュアジャスタに設けてもよく、使用個所は、上記実施形態のものに限定されない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ローラに設けられた鍔部により、ころの軸方向端面と側壁の内面との直接的な接触が避けられるばかりでなく、ころと鍔部と側壁との三者間に生じる摩擦抵抗を、ころの軸方向端面が直接的に側壁の内面に擦れ合う場合に比べ、小さな値に抑えることができ、カムフォロア全体の低トルク化が可能になる。
【００４８】
さらに、側壁の内面は、従来のようにころの軸方向端面が直接的に擦れ合うことがないので、側壁の摩耗が少なく、側壁やこの側壁を含む胴体に、たとえばアルミニウムのような軽量の金属を支障なく使用することができ、カムフォロアの軽量化を図ることができる。
【００４９】
また、鍔部はローラに一体に設けられているので、部品点数が増えず、組み立てが容易であり、構造が複雑化しないので、動作面での不具合が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカムフォロアの縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るカムフォロアの半部の縦断面図である。
【図５】本発明のカムフォロアを含む機構の一実施形態の一部破断して示した側面図で、エンドピボット型のロッカアームを示している。
【図６】本発明のカムフォロアを含む機構の他の一実施形態の一部破断して示した側面図で、センタピボット型のロッカアームを示している。
【符号の説明】
１    カムフォロア
２    胴体
３，４  側壁
５    支軸
６    ローラ
６ｂ  円筒部
６ｃ，６ｄ  鍔部
７    ころ
８    カム
【図１】
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【図２】
2004308828.tif 000004
【図３】
2004308828.tif 000005
【図４】
2004308828.tif 000006
【図５】
2004308828.tif 000007
【図６】
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