(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの対向する支持体と、両支持体にわたって架橋状に取り付けられる支軸と、支軸に対して回転自在に所要の空間を設けて外嵌装着されてカムに当接されるローラとを備え、前記ローラの外周面の軸方向両端に断面形状が直線となるテーパ状の面取りが設けられているとともに、この両側の面取りを除く有効転送面領域に複合クラウニング面が形成されており、前記複合クラウニング面が、前記有効転送面領域における軸方向中間領域に形成される曲率半径の大きい大径クラウニング面と、前記有効転送面領域における軸方向両端領域に形成される曲率半径の小さい小径クラウニング面とを有し、前記小径クラウニング面が、前記大径クラウニング面に対して内接されており、前記大径クラウニング面の曲率半径Ｒ１と前記小径クラウニング面の曲率半径Ｒ２とが、Ｒ２≦Ｒ１／６の関係に設定されているとともに、大径クラウニング面の曲率中心が、その曲率半径に応じてローラの軸方向中心点を通って径方向に延びる第１直線上に、また、小径クラウニング面の曲率中心が、大径クラウニング面の曲率中心と軸方向中間領域の端縁位置とを結ぶ第２直線上にそれぞれ配置されている、ことを特徴とするカムフォロワ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの動弁機構に利用されるカムフォロワに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、カムフォロワとしては、例えば図６に示すＯＨＶ型式エンジンに用いられるタイプや、図７に示すＯＨＣ型式エンジンに用いるタイプなどがある。
【０００３】
図中、１はカム軸、１ａはカム、２はプッシュロッド、３はロッカアーム、４はバルブ、５はラッシュアジャスタ、６はカムフォロワである。図６では、カムフォロワ６がラッシュアジャスタ５の下端に設けられており、図７では、カムフォロワ６がロッカアーム３の一端に設けられている。
【０００４】
これらのカムフォロワ６は、図８に示すように、互いに平行に対向する二つ一対の支持壁７、７を備え、これらの支持壁７、７の間に架橋状に取り付けられる支軸８に対して鋼製のローラ９が回転可能なように所要隙間を介して外嵌されている。
【０００５】
そして、前述したローラ９の外周面には、一律の曲面形状のフルクラウニング面が形成されている。このフルクラウニング面は、図面において誇張して表してある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に示したローラ９では、クラウニングを施していない場合に比べて優れているものの、カム１ａに対する接触面積を可及的に大きくする目的で、フルクラウニング面の曲率半径を大きく設定していると、使用条件やローラ９の外形サイズ（外径寸法および幅寸法）などのミスアライメントによってローラ９が傾いたときに、ローラ９の外周面の軸方向一端側におけるカム１ａとの接触面圧が局部的に増大するエッジロードが発生し、ローラ９およびカム１ａが早期段階で偏摩耗しやすいと言える。
【０００７】
これに対して、フルクラウニング面の曲率半径を小さくすれば、上記エッジロードを防止できるが、その場合には、カム１ａに対する接触面積が小さくなってしまい、ミスアライメントがない状況において、ローラ９の軸方向中央付近での接触面圧が増大し、ここが早期段階で摩耗することになり、好ましくない。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、カムフォロワにおいて、ローラが適正な姿勢のときの接触面積を拡大したうえで、ローラが傾いたときのエッジロードの発生を防止し、ローラおよびカムの耐摩耗性を向上することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明第１のカムフォロワは、２つの対向する支持体と、両支持体にわたって架橋状に取り付けられる支軸と、支軸に対して回転自在に所要の空間を設けて外嵌装着されてカムに当接されるローラとを備え、前記ローラの外周面の軸方向両端に断面形状が直線となるテーパ状の面取りが設けられているとともに、この両側の面取りを除く有効転送面領域に複合クラウニング面が形成されており、前記複合クラウニング面が、前記有効転送面領域における軸方向中間領域に形成される曲率半径の大きい大径クラウニング面と、前記有効転送面領域における軸方向両端領域に形成される曲率半径の小さい小径クラウニング面とを有し、前記小径クラウニング面が、前記大径クラウニング面に対して内接されており、前記大径クラウニング面の曲率半径Ｒ１と前記小径クラウニング面の曲率半径Ｒ２とが、Ｒ２≦Ｒ１／６の関係に設定されているとともに、大径クラウニング面の曲率中心が、その曲率半径に応じてローラの軸方向中心点を通って径方向に延びる第１直線上に、また、小径クラウニング面の曲率中心が、大径クラウニング面の曲率中心と軸方向中間領域の端縁位置とを結ぶ第２直線上にそれぞれ配置されている。
【００１２】
以上、要するに、本願発明では、ローラの外周面に形成する複合クラウニング面について大径クラウニング面の両端側に小径クラウニング面を滑らかに連続させた曲面にしているから、ローラがミスアライメントにより傾いたときにも、一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するエッジロードの発生を防止できるようになる。
【００１３】
しかも、上記エッジロード対策に伴い大径クラウニング面の曲率半径については可及的に大きくしても何ら支障なくなるから、これによって、ローラが適正な姿勢のときにおいて、カムに対する接触面積を可及的に大きく確保できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１ないし図５に本発明の一実施形態を示している。図１は、カムフォロワの断面図、図２は、ローラの形状を示す上半分の断面図、図３は、図２の要部を拡大した図、図４は、ローラの姿勢が傾いた状態を示す説明図、図５は、ローラにおける外周面各部の接触面圧を示すグラフである。
【００１６】
ここでは、本発明のカムフォロワを図６および図７に示すエンジンの動弁機構に適用した例を挙げている。図６は、ＯＨＶ型式エンジンに備えられる動弁機構の概略構成図、図７は、ＯＨＣ型式エンジンに備えられる動弁機構の概略構成図である。
【００１７】
図６の構造では、カム軸１のカム１ａによりプッシュロッド２を上下動させることによりその上端と連動するロッカアーム３を揺動させて、このロッカアーム３の揺動で吸気用あるいは排気用のバルブ４を開閉作動させるようになっており、ロッカアーム３の下端に備えられたラッシュアジャスタ５の下部にカムフォロワ６が設けられている。
【００１８】
図７の構造では、カム軸１のカム１ａにより直接的にロッカアーム３を揺動させて、このロッカアーム３の揺動でバルブ４を上下に開閉作動させるようになっており、このロッカアーム３にカムフォロワ６が設けられている。
【００１９】
これらのカムフォロワ６は、いずれも、図１に示すように、互いに平行に対向する支持体としてのアーム７，７を備え、これらアーム７，７の間に架橋状に取り付けられる支軸８に対してローラ９が相対回転可能となる状態で取り付けられている。
【００２０】
この実施形態では、図２に示すように、ローラ９の外周面における有効転走面領域Ｗに、下記する複合クラウニング面が形成されていることに特徴がある。
【００２１】
この複合クラウニング面の詳細について、図２および図３を参照して説明する。図示するように、ローラ９における有効転送面領域Ｗとは、ローラ９の軸方向両端に設けられるテーパ状の面取り１１，１１を除いた領域のことを言う。
【００２２】
複合クラウニング面は、図面において誇張して表してあるが、曲率半径Ｒ１の大きい大径クラウニング面１２と、曲率半径Ｒ２の小さい小径クラウニング面１３とを有している。
【００２３】
大径クラウニング面１２は、有効転送面領域Ｗにおける軸方向中間領域Ｌ１に、また、小径クラウニング面１３は、有効転送面領域Ｗにおける軸方向両端領域Ｌ２，Ｌ２にそれぞれ形成されており、特に図３の仮想線で示すように、小径クラウニング面１３が大径クラウニング面１２に対して内接されている。
【００２４】
この大径クラウニング面１２の曲率半径Ｒ１と小径クラウニング面１２の曲率半径Ｒ２とは、Ｒ２≦Ｒ１／６の関係に設定されている。
【００２５】
そして、大径クラウニング面１２の曲率中心Ｏ１は、その曲率半径Ｒ１に応じてローラ９の軸方向中心点を通って径方向に延びる第１直線２０上に配置されるが、小径クラウニング面１３の曲率中心Ｏ２は、大径クラウニング面１２の曲率中心Ｏ１と軸方向中間領域Ｌ１の両端位置Ｐ１とを結ぶ第２直線２１上に配置される。この曲率中心Ｏ２の位置座標（Ｘ，Ｙ）は、次式で求められる。
Ｘ＝（Ｒ１−Ｒ２）ｓｉｎθ
Ｙ＝（Ｒ１−Ｒ２）ｃｏｓθ
なお、角度θは、前記した第１直線２０と第２直線２１とでなすものであり、次式で求められる。
θ＝ｓｉｎ-1｛（Ｌ１／２）／Ｒ１｝
また、ローラ９の最大外径位置と大径クラウニング面１２の両端位置Ｐ１との落差Ｄ１および、ローラ９の最大外径位置から小径クラウニング面１３の両端位置Ｐ２までの落差Ｄ２は、次式で求められる。
Ｄ１＝Ｒ１−√｛Ｒ１2−（Ｌ１／２）2｝
Ｄ２＝Ｒ１−Ｙ−√｛Ｒ２2−（Ｗ／２−Ｘ）2｝
上述したような構成において、ローラ９の全長寸法を６．５ｍｍ、有効転送面領域Ｗを６ｍｍ、軸方向中間領域Ｌ１を５．５ｍｍとする場合、曲率半径Ｒ１を３００ｍｍ、曲率半径Ｒ２を５０ｍｍ、落差Ｄ１を０．０１３ｍｍ、落差Ｄ２を０．０１６ｍｍに設定することができる。
【００２６】
このような複合クラウニング面は、例えばＮＣ加工装置により一度の連続した研削加工により形成することができる。但し、最後に表面仕上げ処理を施す。
【００２７】
以上説明したように、ローラ９の外周面に形成する複合クラウニング面について、大径クラウニング面１２に対して小径クラウニング面１３を内接させることで滑らかに連続する曲面にしている。これにより、ローラ９がミスアライメントにより傾いたときにも、一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するエッジロードの発生を防止できて、ローラ９およびカム１ａの双方が偏摩耗することを長期にわたって防止できるようになるなど、耐久性の向上に貢献できるようになる。
【００２８】
具体的に、図４に示すように、ローラ９がミスアライメントにより傾いた状態におけるカム１ａに対するローラ９の軸方向各部の接触面圧を調べたので、説明する。結果的に、図５に示すように、カム１ａに対するローラ９の軸方向各部における接触面圧は、緩やかな曲線を描く傾向となり、従来例のようなエッジロードは発生していない。
【００２９】
この他、上述したエッジロード対策によって、大径クラウニング面１２の曲率半径Ｒ１を大きく設定することが可能になるから、そうすることによって、ローラ９が適正な姿勢のときに、カム１ａに対する接触面積を可及的に大きく確保できて、軸方向中心から軸方向両端までの接触面圧の偏差を少なく抑制できるようになるので、ローラ９の転がり特性や耐摩耗性の向上に貢献できるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明のカムフォロワでは、ローラの外周面に形成する複合クラウニング面について大径クラウニング面の両端側に小径クラウニング面を滑らかに連続させた曲面にしているから、ローラがミスアライメントにより傾いたときにも一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するようになるなど、耐久性の向上に貢献できるようになる。
【００３１】
しかも、上記のように大径クラウニング面と小径クラウニング面との境界面を滑らかにすることによってエッジロードを防止していて、大径クラウニング面の曲率半径については可及的に大きくしても何ら支障ないから、これによって、ローラが適正な姿勢のときにおいて、カムに対する接触面積を可及的に大きく確保できるようになり、結果として、軸方向中心から軸方向両端までの接触面圧の偏差を少なく抑制できて、ローラの転がり特性や耐摩耗性の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカムフォロワを示す断面図
【図２】ローラの複合クラウニングを示す上半分の断面図
【図３】図２の要部を拡大した図
【図４】ローラの姿勢が傾いた状態を示す説明図
【図５】ローラにおける外周面各部の接触面圧を示すグラフ
【図６】図１のカムフォロワの利用例を示す説明図
【図７】図１のカムフォロワの他利用例を示す説明図
【図８】従来例に係るカムフォロワを示す縦断面図
【符号の説明】
６      カムフォロワ
７      支持体
８      支軸
９      ローラ
１２      大径クラウニング面
１３      小径クラウニング面
Ｗ      有効転送面領域
Ｌ１      軸方向中間領域
Ｌ２      軸方向両端領域
Ｒ１      大径クラウニング面１２の曲率半径
Ｒ２      小径クラウニング面１３の曲率半径
【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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