JP2000104508A

JP2000104508A - ロッカアーム

Info

Publication number: JP2000104508A
Application number: JP10276015A
Authority: JP
Inventors: Takao Suzuki; 孝男鈴木; Keiichi Abe; 桂一阿部; Isamu Yamamoto; 勇山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、カムとの摺動部のローラ外周面上に
均一に必要十分な潤滑油を供給し得るロッカアームを提
供することを課題とする。【解決手段】ロッカアーム１０は、アーム本体１２とロ
ーラ１４とを備える。ローラ１４に当接するカム２８の
回転に伴って、ロッカアーム１０が揺動することで、ア
ーム本体１２の一端に接続されたバルブ１８が開閉動作
をする。アーム本体１２において、ローラ１４の外周面
のカム２８に向けて回転する部分と対向する部位には、
ローラ１４に向けて突出する凸部１１が設けられてい
る。潤滑油噴出孔２６から噴出された潤滑油は凸部１１
上面に滞留し、ローラ１４の回転に伴いローラ１４の外
周面上に潤滑油膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロッカアームに係
り、特に内燃機関において、カムの回転運動を往復運動
に変換して吸気弁又は排気弁に伝達するロッカアームに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関において吸気弁、及
び、排気弁を駆動する動弁機構として、カム駆動による
機構が広く用いられている。そして、かかる機構におい
ては、カムの回転運動を往復運動に変換する部材とし
て、一般にロッカアームが用いられている。

【０００３】ロッカアームのローラとカムとの摺動摩擦
が大きいと、ローラ及びカムの磨耗によるロッカアーム
の耐久性の低下や内燃機関の燃費の低下及び騒音の増大
等の原因となる。そこで、従来よりローラとカム間に潤
滑油を供給する構成にして、ローラとカム間の摺動摩擦
を低減させるようにしている。例えば、特開平８−４９
５１６号に開示されているロッカアームでは、ロッカア
ームのアーム本体とローラの外周面との隙間に、潤滑油
の供給を行う油溜まり部を形成している。このようなロ
ッカアームでは、潤滑油が潤滑油ポンプからロッカアー
ム内に形成された潤滑油通路を介して油溜まり部に供給
される。そして、ローラの回転に伴って、ローラの外周
面が順次油溜まり部内に貯留された潤滑油に浸漬され、
その後にカムと接触することによりカムとローラ間に潤
滑油が供給される。また、油溜まり部は、ローラとアー
ム本体との隙間に設けられており、外部空間には、ロー
ラとアーム本体との間に形成されるクリアランス分が開
口しているに過ぎないため、内燃機関が高回転領域で運
転し、当該ロッカアームが激しく揺動しても、油溜まり
部から潤滑油が飛散せずにローラとカム間に供給され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ッカアームにおける油溜まり部と、ローラとカムとの摺
動部とは、ローラを隔てて互いに反対側にある。従っ
て、ローラの外周面が油溜まり部内の潤滑油に浸漬され
た後、ローラの回転に伴いカムとの摺動部に達するまで
にローラの外周面から潤滑油が剥離してしまい、カムと
の摺動部ではローラ外周面上に十分な膜厚の潤滑油を確
保できないという問題があった。特に、内燃機関の運転
状態が低回転であって、潤滑油圧が低いためローラに十
分な量の潤滑油が供給されない時やローラとカムとの接
触圧が大きくローラ外周面上の潤滑油がローラとカムと
の摺動部で排除されてしまう時は、ローラ外周面上の潤
滑油不足がより顕著である。そして、ローラの外周面上
における潤滑油不足によりローラとカムとが直接接触
し、いわゆる境界潤滑になってしまう。ローラとカムが
境界潤滑になると、ローラとカムの摺動部では互いの相
対速度が変化するので滑り摩擦が発生し、そのため、ロ
ーラとカム間の摺動摩擦が増加してしまう。

【０００５】また、ローラ外周面は、ローラの回転に伴
って油溜まり部内を通過する時のみ潤滑油に浸漬される
構成なので、ローラ外周面上の潤滑油の膜厚が均一にな
らないという問題があった。そして、ローラ外周面上の
潤滑油の膜厚不足や膜厚の不均一は、ローラとカムとの
摺動摩擦の増加の原因となっていた。上記問題点を鑑み
て、本発明は、カムとの摺動部のローラ外周面上に均一
に必要十分な潤滑油を供給し得るロッカアームを提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、以下の各手段を講じたことを特徴とす
るものである。請求項１記載の発明では、カムに当接す
るローラと、該ローラを回転可能に保持するアーム本体
とを備えるロッカアームにおいて、前記アーム本体の、
前記ローラの外周面の前記カムに向けて回転する部分と
対向する部位に、前記ローラに向けて突出する凸部を設
けたことを特徴とするものである。

【０００７】このようなロッカアームでは、ローラ及び
カム側に供給された潤滑油が凸部上に滞留する。そし
て、ローラの回転に伴い凸部上からローラ外周面に潤滑
油が均一に供給され、ローラ外周面上に潤滑油膜を形成
する。このため、ローラとカム間がこの潤滑油膜を介し
て流体潤滑となり、ローラとカム間の摺動部における摺
動摩擦が低減する。また、内燃機関の運転状態が低回転
であって、潤滑油圧が低い場合でも凸部上に潤滑油を滞
留させ、順次ローラ外周面上に必要十分な潤滑油を供給
する構成なので、ローラ及びカムが十分に潤滑され、か
つ、潤滑油が効率よく利用される。更に、内燃機関の運
転状態が高回転であってローラに供給される潤滑油量が
多い場合でも、不必要な潤滑油はローラとアーム本体と
の隙間から流れ落ち、必要以上の潤滑油が凸部上に滞留
することがない。従って、ローラ回転の際に不必要に多
量の潤滑油を引きずることによる摩擦増加を抑制でき
る。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、カムに当
接するローラと、該ローラを回転可能に保持するアーム
本体とを備えるロッカアームにおいて、前記ローラの外
周面に潤滑油を滞留させる潤滑油溝を設けたことを特徴
とするものである。このようなロッカアームでは、ロー
ラ及びカム側に供給された潤滑油がローラ外周面中央部
に設けられた潤滑油溝に滞留する。そして、ローラの回
転に伴い潤滑油が潤滑油溝からローラ外周面全体に均一
に供給され、ローラ外周面上に潤滑油膜を形成する。こ
のため、ローラとカム間がこの潤滑油膜を介して流体潤
滑となり、ローラとカム間の摺動部における摺動摩擦が
低減する。また、内燃機関の運転状態が低回転であっ
て、潤滑油圧が低い場合でも潤滑油溝内に潤滑油を滞留
させ、順次ローラ外周面上に必要十分な潤滑油を供給す
る構成なので、ローラ及びカムが十分に潤滑され、か
つ、潤滑油が効率よく利用される。更に、内燃機関の運
転状態が高回転であってローラに供給される潤滑油量が
多い場合でも、不必要な潤滑油はローラとアーム本体と
の隙間から流れ落ち、必要以上の潤滑油が潤滑油溝内に
滞留することがない。従って、ローラ回転の際に不必要
に多量の潤滑油を引きずることによる摩擦増加を抑制で
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１２を用いて本発
明のロッカアームの実施の形態について説明する。図１
は、本発明の第１実施例であるロッカアーム１０を備え
るＯＨＣ式動弁機構の概略図である。図１に示すよう
に、ロッカアーム１０は、アーム本体１２とアーム本体
１２の中央部に設けられたローラ１４とを有する。この
ローラ１４は、アーム本体１２を貫通する支軸１６を中
心に回転可能である。ロッカアーム１０の一端には、内
燃機関の吸気弁又は排気弁であるバルブ１８が設けられ
ている。また、ロッカアーム１０の他端には、バルブゼ
ロラッシュ機構の一種であるバルブラッシュアジャスタ
２０が設けられている。バルブラッシュアジャスタ２０
は、ロッカアーム１０を図示しないピボット軸により支
持している。このピボット軸を支点にロッカアーム１０
は揺動可能である。バルブラッシュアジャスタ２０内部
には潤滑油通路２２が貫設されている。また、バルブラ
ッシュアジャスタ２０の上部にはピボット上部２４が設
けられている。ピボット上部２４内部には、潤滑油通路
２２と連通する潤滑油噴出孔２６が設けられている。こ
の潤滑油噴出孔２６は、ローラ１４に向かって開口して
いる。

【００１０】ローラ１４の上部には、ローラ１４と当接
するようにカム２８が設けられている。内燃機関の運転
時に図示しないカムシャフトの回転によりカム２８がロ
ーラ１４を押圧しながら回転すると、ロッカアーム１０
は、バルブラッシュアジャスタ２０のピボット軸を支点
にカム２８の回転に同期した揺動運動をする。そして、
ロッカアーム１０が揺動運動をすることにより、ロッカ
アーム１０と接続されたバルブ１８が軸方向に往復運動
を行う。このように、ロッカアーム１０は、内燃機関の
運転中にカム２８の回転運動をバルブ１８の直線往復運
動に変換してバルブ１８の開閉を行う部材である。

【００１１】バルブラッシュアジャスタ２０内にてバル
ブクリアランスの調整のために使用された潤滑油は、潤
滑油通路２２を通って潤滑油噴出孔２６からローラ１４
及びカム２８に向けて噴出される。この噴出された潤滑
油がローラ１４と支軸１６との摺動部やローラ１４とカ
ム２８との摺動部等に供給され、各摺動部に潤滑油膜を
形成する。そして、潤滑油膜を介して各摺動部が摺動す
ることにより、各摺動部における摺動摩擦が低減する。

【００１２】図２は、ロッカアーム１０の平面図であ
る。また、図３は、図２に示すＡ−Ａ方向から見たロッ
カアーム１０の横断面図である。図２及び図３に示すよ
うに、ローラ１４はアーム本体１２内において、その外
外周面がアーム本体１２内部の内側面１２ａ、１２ｂと
対向し、かつ、支軸１６を中心に回転可能に設けられて
いる。また、アーム本体１２において、内側面１２ａ、
１２ｂのうちピボット上部２４に近い内側面１２ａの上
部中央には、ローラ１４の外周面側に突出した凸部１１
が設けられている。従って、アーム本体１２とローラ１
４の外周面との隙間は、凸部１１が設けられた部分で狭
くなっている。潤滑油噴出孔２６からローラ１４及びカ
ム２８方向に噴出される潤滑油の一部は、アーム本体１
２とローラ１４の外周面との隙間から下方へ流れ落ちず
にこの凸部１１上面に滞留する。

【００１３】図４は、凸部１１上に滞留する潤滑油の様
子を示すロッカアーム１０の平面図である。また、図５
は、凸部１１上に滞留する潤滑油の様子を示すロッカア
ーム１０の横断面図である。図４及び図５に示すよう
に、凸部１１を設けたことにより、アーム本体１２とロ
ーラ１４の外周面間は狭くなっているので、内燃機関の
運転時に潤滑油噴出孔２６から噴出された潤滑油の一部
は、その表面張力によりローラ１４の外周面にも接触し
ながら凸部１１上に滞留する。従って、内燃機関の運転
時にローラ１４が支軸１６を中心に図５の矢印Ｘ方向に
回転運動をすると、凸部１１上面に滞留した潤滑油が回
転するローラ１４の外周面に引きずられてローラ１４の
外周面上に十分な膜厚の潤滑油膜を形成する。このロー
ラ１４の外外周面上の潤滑油膜によりローラ１４とカム
２８の摺動部が流体潤滑となり、その摺動摩擦が低減さ
れる。

【００１４】摺動摩擦が低減するとローラ１４とカム２
８の磨耗、焼き付きが抑制されるので、ロッカアーム１
０の耐久性が向上する。また、内燃機関の運転状態が低
回転であって、潤滑油圧が低い場合でも凸部１１上に潤
滑油を滞留させることにより、ローラ１４及びカム２８
が十分に潤滑されるので、内燃機関のアイドル運転の低
回転化が達成でき、内燃機関の燃費特性が向上する。ま
た、凸部１１上に潤滑油を滞留させてローラ１４及びカ
ム２８を潤滑するので、潤滑油が効率よく利用される。
従って、潤滑油用ポンプの容量低下が達成でき、内燃機
関の燃費特性の更なる向上が実現する。更に、ローラ１
４の外周面上に十分な膜厚の潤滑油膜を形成することに
より、ローラ１４とカム２８の接触圧が低下するので、
ローラ１４とカム２８の摺動による騒音が抑制される。

【００１５】ここで、一般にローラ１４には、クラウニ
ングが形成されており、かつ、ローラ１４の外周面の中
央部はカム２８と接触するため、ローラ１４外周面の両
端部に潤滑油が滞留しやすい。特に、内燃機関の運転状
態が高回転であってローラ１４に供給される潤滑油量が
多い場合、必要以上の潤滑油がロッカアーム１０のアー
ム本体１２とローラ１４間に滞留しやすくなる。必要以
上の潤滑油がロッカアーム１０のアーム本体１２とロー
ラ１４間に滞留した場合、ローラ１４が多量の潤滑油を
引きずりながら回転することになり、ローラ１４の回転
に伴う摩擦が増加する。しかし、本発明のロッカアーム
１０では、アーム本体１２の上面に凸部１１を形成する
ことにより、摩擦低減に必要な潤滑油のみを滞留させる
構成である。かつ、凸部１１は、ローラ１４の外周面中
央部に形成してあるので、ローラ１４の外周面中央部か
ら周辺部に潤滑油が広がる構成である。従って、ローラ
１４の回転に伴いその外周面上に均一に潤滑油膜が形成
され、多量の潤滑油の引きずりによる摩擦増加を抑制で
きる。

【００１６】図６は、本発明の第２実施例のロッカアー
ム３０の平面図である。また、図７は、図６に示すＡ−
Ａ方向から見たロッカアーム３０の横断面図である。図
６及び図７に示すように、ロッカアーム３０は、アーム
本体３２とアーム本体３２の中央部に設けられたローラ
１４とを有する。アーム本体３２において、内側面３２
ａ、３２ｂのうちピボット上部２４に近い内側面３２ａ
の上部中央には、凸部３１が設けられている。この凸部
３１は、第１実施例で示したロッカアーム１０が有する
凸部１１よりも更に長くローラ１４の外周面側に突出し
ている。従って、アーム本体３２とローラ１４の外周面
との隙間は、凸部３１が設けられた部分で更に狭くなっ
ている。ロッカアーム３０の他の構成は、第１実施例の
ロッカアーム１０と同様であり、その説明を省略する。

【００１７】ロッカアーム３０において、潤滑油噴出孔
２６からローラ１４及びカム２８方向に噴出される潤滑
油の一部は、アーム本体３２とローラ１４の外周面との
隙間から下方へ流れ落ちずに凸部３１上面に滞留する。
従って、内燃機関の運転時にローラ１４が支軸１６を中
心に図７の矢印Ｘ方向に回転運動をすると、凸部３１上
面に滞留した潤滑油が回転するローラ１４の外周面に引
きずられてローラ１４の外周面上に十分な膜厚の潤滑油
膜を形成する。このローラ１４の外周面上の潤滑油膜に
よりローラ１４とカム２８の摺動部が流体潤滑となり、
その摺動摩擦が低減される。

【００１８】ここで、凸部３１は、凸部１１よりも更に
長くローラ１４の外周面側に突出した構成であるため、
ローラ１４の回転時にローラ１４の外周面上から潤滑油
が飛散することが防止される。また、凸部３１が長いた
め、ローラ１４と凸部３１上に滞留した潤滑油の接触時
間が長くなり、ローラ１４の回転に伴うその外周面上の
潤滑油の膜厚確保がより確実に行われる。従って、ロッ
カアーム３０では、摺動摩擦の低減効果や潤滑油の利用
効率等がより向上する。

【００１９】図８は、本発明の第３実施例であるロッカ
アーム４０の平面図である。図８に示すように、ロッカ
アーム４０は、アーム本体４２とローラ４４を有する。
アーム本体４２は、第１実施例のロッカアーム１０や第
２実施例のロッカアーム３０のものと異なり、上部中央
のローラ４４と対向する部分に凸部１１、３１が設けら
れていない。一方、ローラ４４の外周面中央部には、潤
滑油溝４６が設けられている。他の構成は、ロッカアー
ム１０やロッカアーム３０と同様であり、その説明を省
略する。

【００２０】図９は、図８に示すＢ−Ｂ方向から見たロ
ーラ４４の断面図である。図９に示すように、ローラ４
４の外周面の中央部には、所定の深さの潤滑油溝４６が
形成されている。この潤滑油溝４６は、潤滑油噴出孔２
６から噴出される潤滑油を滞留させる溝である。このよ
うなロッカアーム４０において、供給される潤滑油量が
少ない場合やローラ４４とカム２８との接触圧によりロ
ーラ４４の外周面上の潤滑油が摺動部で排除される場合
でも潤滑油溝４６から潤滑油がローラ４４の外周面上に
順次供給される。そして、ローラ４４の外周面全体に必
要十分な膜厚の潤滑油膜が形成される。従って、ローラ
１４とカム２８の摺動部が流体潤滑となり、その摺動摩
擦が低減され、ロッカアーム４０の耐久性や内燃機関の
燃費特性の向上等が実現する。また、潤滑油溝４６をロ
ーラ４４の外周面の中央部に設けてその深さを最適に設
定することにより、潤滑油が外周面上に均一に供給さ
れ、かつ、必要以上の潤滑油がローラ４４の外周面上や
クラウニング部に滞留することがない。従って、ローラ
４４の回転に伴う多量の潤滑油の引きずりによる摩擦増
加も抑制される。

【００２１】図１０は、ロッカアーム４０において、潤
滑油溝４６の無いローラ１４と潤滑溝４６を有するロー
ラ４４を用いた場合のそれぞれのローラ回転に伴う摩擦
力を示す図である。図１０に示すように、内燃機関の１
分間当たりの回転数が１００（ｒｐｍ）の時、ロッカア
ーム４０において、潤滑油溝４６を有するローラ４４を
用いた場合、潤滑油溝４６の無いローラ１４を用いた場
合よりも３〜１０％程度摩擦力が小さくなる。

【００２２】上記図８及び図９で示したローラ４４の代
わりに以下のようなローラ５４、６４を用いてロッカア
ーム４０を構成してもよい。図１１は、ローラ５４の構
成を示す断面図である。図１１に示すように、ローラ５
４の外周面中央部には、潤滑油溝５６が形成されてい
る。この潤滑油溝５６は、その溝側面がテーパ状とされ
ている。溝側面をテーパ状としてエッジを無くすことに
より、ローラ４４よりもカム２８との接触面積が大きく
なり、ローラ５４及びカム２８の接触部の磨耗が抑制さ
れる。また、溝側面がテーパ状になっているため、潤滑
油溝５６内に滞留した潤滑油がローラ５４の外周面に導
かれやすく、かつ、スクイーズ膜効果によりローラ５４
の外周面上に確実に潤滑油膜が形成される。従って、よ
り少量の潤滑油で効率よくローラ５４の外周面上に必要
十分な潤滑油膜を形成し、ローラ５４とカム２８間の摺
動摩擦を低減させることができる。このようなローラ５
４の潤滑油溝５６は、例えば、ローラ５４の形状加工時
に外周面中央部の研磨回数を増加させることにより簡単
に形成することができる。

【００２３】図１２は、ローラ６４の構成を示す断面図
である。図１２に示すように、ローラ６４の外周面中央
部には、潤滑油溝６６が形成されている。この潤滑油溝
６６は、その溝断面が略半円状とされている。溝断面が
略半円状とすることにより、ローラ６４の回転の影響を
受けて、潤滑油溝６６内に滞留する潤滑油内で細かい渦
が発生しやすくなる。この発生した細かい渦が潤滑油に
浮力を与えるので潤滑油が潤滑油溝６６からローラ６４
の外周面全体に広がりやすく、そのためローラ６４の外
周面上に十分な膜厚の潤滑油膜を形成することができ
る。従って、より少量の潤滑油で効率よくローラ６４の
外周面上に必要十分な潤滑油膜を形成し、摺動摩擦を低
減させることができる。このようなローラ６４の潤滑油
溝６６は、ドリルやフライスで簡単に加工形成すること
ができるので、ローラ６４は低コストで実現可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】上記の如く、請求項１及び２記載の発明
によれば、カムとの摺動部のローラ外周面上に均一に必
要十分な潤滑油を供給し、カムとローラ間の摺動摩擦の
低減させることにより、ロッカアームの耐久性や内燃機
関の燃費効率を向上させ、かつ、内燃機関の運転時の騒
音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロッカアームを備えるＯＨＣ式動弁機
構の概略図である。

【図２】第１実施例のロッカアームの平面図である。

【図３】第１実施例のロッカアームの横断面図である。

【図４】凸部上に滞留する潤滑油の様子を示すロッカア
ームの平面図である。

【図５】凸部上に滞留する潤滑油の様子を示すロッカア
ームの横断面図である。

【図６】第２実施例のロッカアームの平面図である。

【図７】第２実施例のロッカアームの横断面図である

【図８】第３実施例であるロッカアームの平面図であ
る。

【図９】ローラの断面図である。

【図１０】ローラ回転に伴う摩擦力を示す図である。

【図１１】ローラの断面図である。

【図１２】ローラの断面図である。

【符号の説明】

１０、３０、４０ロッカアーム１１、３１凸部１２、３２、４２アーム本体１４、４４、５４、６４ローラ１８バルブ２６潤滑油噴出孔２８カム４６、５６、６６潤滑油溝

フロントページの続き (72)発明者山本勇愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G013 AA05 BA02 BA06 BC12 BD16 BD35 3G016 AA06 AA19 BA46 BA49 BA50 BB18 BB22 CA06 CA13 CA36 CA59 GA00 GA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムに当接するローラと、該ローラを回
転可能に保持するアーム本体とを備えるロッカアームに
おいて、前記アーム本体の、前記ローラの外周面の前記カムに向
けて回転する部分と対向する部位に、前記ローラに向け
て突出する凸部を設けたことを特徴とするロッカアー
ム。
【請求項２】カムに当接するローラと、該ローラを回
転可能に保持するアーム本体とを備えるロッカアームに
おいて、前記ローラの外周面に潤滑油を滞留させる潤滑油溝を設
けたことを特徴とするロッカアーム。