(57)【要約】【課題】カムフォロアの荷重の負荷圏となる領域のころと固定軸との間の接触面圧を低減することにより、固定軸の損傷を防止して寿命を延ばすことのできるカムフォロアを提供する。【解決手段】ロッカアーム１に固定された固定軸１３を内輪とし、外輪１１との間にころ１２が配設されたカムフォロア１０を有し、このカムフォロア１０の外輪１１に摺接するカム２３によってロッカアーム１を揺動させてバルブを開閉するカムフォロアにおいて、固定軸１３の負荷圏領域を、固定軸１３の曲率半径ｒ1より大きい曲率半径ｒ2で形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸を内輪とし、回転軸である外輪との間に多数のころが配設されたカムフォロアにおいて、
前記固定軸の負荷圏領域を、該固定軸の曲率半径ｒ1より大きい曲率半径ｒ2で形成したことを特徴とするカムフォロア。
【請求項２】
ロッカアームに固定された固定軸を内輪とし、回転軸である外輪との間に多数のころが配設され、該外輪に摺接するカムにより前記ロッカアームを揺動させてバルブを開閉するカムフォロアにおいて、
前記固定軸の負荷圏領域を、該固定軸の半径ｒ1より大きい曲率半径ｒ2で形成したことを特徴とするカムフォロア。
【請求項３】
前記固定軸の負荷圏領域の曲率半径ｒ2の円弧範囲を１８０°以下、好ましくは１２°〜１２０°としたことを特徴とする請求項１又は２記載のカムフォロア。
【請求項４】
前記回転軸の負荷圏領域の曲率半径ｒ2をｒ1＜ｒ2＜２×ｒ1に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載のカムフォロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内輪を固定軸とし外輪を回転輪とするカムフォロアに係り、特に、エンジンのバルブ開閉装置において、ロッカアームに固定された固定軸を内輪とし、回転輪である外輪との間に多数のころが配設され、外輪に接するカムによりロッカアームを揺動させてバルブを開閉するカムフォロアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７はロッカアーム用のカムフォロアの一般的な構造を示すもので、両側壁２と底部とにより断面ほぼＵ字状に形成され、底部のほぼ中央部が方形に開口された開口部３を有するロッカアーム１には、開口部３に臨んでカムフォロア１０ａが両側壁２に固定されて内輪となる固定軸１３ａに回転自在に装着されている。１１はカムフォロア１０ａの外輪、１２は外輪１１と固定軸１３ａとの間に配設されたころである。
【０００３】
ロッカアーム１の底部の一方の側には、ピボット２０の先端部が当接する半球状のピボット係合部４が設けられており、他方の側には、バルブ（図示せず）のバルブステム２１の先端部が当接するバルブ係合部５が設けられている。２３はカム軸２２に設けられたカムで、カムフォロア１０ａの外輪１１に摺接する。
【０００４】
上記のようなロッカアーム１は、カム軸２２（したがってカム２３）の回転に伴って外輪１１が回転すると、ロッカアーム１はピボット２０を支点として揺動し、バルブ係合部５に当接するバルブステム２１を介してバルブを開閉する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３０６４７８号公報（第１−２頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カムフォロア１０ａの内輪となる固定軸１３ａは、ロッカアーム１の両側壁２に固定されており、軸受への荷重の入力は、カム２３の回転及びバルブのスプリング２１ａより発生するラジアル荷重であることから、固定軸１３ａのころ１２の軌道面の一部位相（カム２３の摺動部に対応する位置の付近）が荷重の負荷圏となる。そのため、この部分が集中荷重を受けて固定軸１３ａに損傷を受けることが多かった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、カムフォロアの荷重の負荷圏となる領域のころと固定軸との間の接触面圧を低減することにより、固定軸の損傷を防止して寿命を延ばすことのできるカムフォロアを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ロッカアームに固定された固定軸を内輪とし、外輪との間に多数のころが配設され、該外輪に摺接するカムによって前記ロッカアームを揺動させてバルブを開閉するカムフォロアにおいて、前記固定軸の負荷圏領域を、該固定軸の曲率半径ｒ1より大きい曲率半径ｒ2で形成したものである。
【０００９】
上記の回転軸の負荷圏領域の曲率半径ｒ2の円弧範囲を１８０°以下、好ましくは１２°〜１２０°とした。
また、上記の回転軸の負荷圏領域の曲率半径ｒ2をｒ1＜ｒ2＜２×ｒ1に設定した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態に係るカムフォロアの断面図、図２は図１の縦断面図、図３は図１の固定軸の拡大図である。なお、説明を容易にするため、図の一部を誇張して示してある。
図において、１０はカムフォロアで、１１はその外輪、１３は内輪となる固定軸、１２は外輪１１と固定軸１３との間に配設された複数のころである。
【００１１】
固定軸１３は図３に示すように曲率半径ｒ1の固定軸において、カムフォロアの負荷荷重による軸負荷圏領域の外周面の曲率半径ｒ2を曲率半径ｒ1より大きく設定し、より具体的にはｒ1＜ｒ2＜２×ｒ1とし、また曲率半径ｒ2の円弧範囲θを１８０°以下とし、より好ましくは１２°〜１２０°に設定したものである。これにより、カムフォロアの軸受ラジアルすき間ｇが増加する。
【００１２】
ここで図４に示すように固定軸１３の曲率半径ｒ2とｒ1との比率（ここでは拡径率とよぶ）と、固定軸１３ところ１２との間の接触応力の低減率を比較検討した結果、これらは比例関係にあることが分かる。
また、発明者の実験結果によれば、カムフォロアの軸受の寿命低下にほとんど影響のでない固定軸１３の軸直径（２×ｒ1）の負荷圏領域での低減量を０．０１０ｍｍまでとし、他方この軸径低減量において、固定軸１３の負荷圏領域の曲率半径ｒ2の大きさを固定軸１３の曲率半径ｒ1の２倍以上に設定し、できるだけ接触応力の低減効果を得ようとすると、曲率半径ｒ2の円弧範囲θは１２°以上必要なことがわかった。
【００１３】
他方、上記円弧範囲θが固定軸１３の負荷領域に比べてあまり小さいと、曲率半径ｒ1，ｒ2の接点に負荷荷重が付与され好ましくない。通常条件でカムフォロアで使用される負荷圏の最大条件に近い１２０°を上記円弧範囲θの上限とし、この場合は曲率半径の拡径率は大きく取れないが、上記のような曲率半径ｒ1，ｒ2の接点での問題は少なくなるメリットがある。
これらはカムフォロアの軸受使用条件により負荷条件等を考慮し最適値の曲率半径拡径率ｒ2／ｒ1を設定すればよい。
また、固定軸１３の表面にバフ研摩やバレル等の後処理を施し、曲率半径ｒ1，ｒ2の接合部をなだらかな形状とすることができる。
【００１４】
本発明によれば、カムフォロアの負荷荷重による固定軸１３の負荷圏領域を、固定軸１３の曲率半径ｒ1より大きい曲率半径ｒ2で形成したので、負荷圏領域の固定軸１３の軸直径が２×ｒ1よりわずかに小さくなり、このためカムフォロアの軸受ラジアルすき間ｇも増加することになるが、このラジアルすき間ｇの増加量（言い換えれば軸曲率半径ｒ2の大きさ）を軸受寿命低下にほとんど影響ない範囲に設定することにより、軸曲率半径ｒ2を大きく設定したことによるころ１２と固定軸１３との間の接触面圧を低減させる効果を得ることができ、これにより固定軸１３やころ１２の損傷を防止し軸受寿命を延ばすことができる。
【００１５】
このような固定軸１３の製造にあたっては、例えば、図５に示すように、固定軸１３を、固定軸１３より大径で、かつ固定軸１３の曲率半径ｒ1に対応する内径寸法の中空砥石１６内に、その中心０を中空砥石１６の回転中心０1と偏心させて挿入し、両端部をチャック１７で固定する。そして、中空砥石１６を回転させてあらかじめ決定した固定軸１３の円弧範囲を研削して製造する。
【００１６】
また、図６に示すように、固定軸１３の回転中心０1を、固定軸１３の負荷圏領域における低減量に相当する量だけ固定軸１３の中心０から偏心させて配置してその両端部をチャック１７により回転自在に支持させ、固定軸１３とその外周に沿って設けられた回転砥石１７の両者を回転させて、あらかじめ決定した固定軸１３の円弧範囲１５を研削するなど、適宜の方法で製造することができる。
なお、本発明は、上述したロッカアーム用のカムフォロアに限定するものではなく、内輪を固定軸とし、外輪を回転輪とした構成のカムフォロアに適用できるものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカムフォロアの断面図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の固定軸の拡大図である。
【図４】図１の固定軸の負荷圏領域の拡径による接触応力低減効果を示す線図である。
【図５】図１の固定軸の拡径部の製造の例を説明するための正面図及び縦断面図である。
【図６】図１の固定軸の拡径部の製造の他の例を説明するための正面図及び縦断面図である。
【図７】一般的なロッカアームの説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  カムフォロア、１１  外輪、１２  ころ、１３  内輪となる固定軸、１５  円弧範囲、１６  中空砥石、１７  回転砥石、２３  カム、ｇ  ラジアルすき間。
【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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