JP2001065313A - ロッカーアーム及びその製造方法 - Google Patents
ロッカーアーム及びその製造方法Info
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/20—Making machine elements valve parts
- B21K1/205—Making machine elements valve parts rocker arms
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
化と、高強度化と、高精度化とを、コストを高くする事
なく可能にする。 【解決手段】 厚肉部25と薄肉部26、26とを有す
る金属板24を打ち抜いて素板とし、この素板に必要な
曲げ加工等を施して、ロッカーアームとする。各部の厚
さを最適にして、上記課題を解決できる。
Description
機構に組み込み、カムシャフトの回転を弁体(吸気弁及
び排気弁)の往復運動に変換する為のロッカーアームの
うち、金属板にプレス加工を施す事により造る板金製の
ロッカーアーム及びその製造方法の改良に関する。
ン)には、一部の2サイクルエンジンを除き、クランク
シャフトの回転と同期して開閉する吸気弁及び排気弁を
設けている。この様なレシプロエンジンでは、上記クラ
ンクシャフトの回転と同期して(4サイクルエンジンの
場合には1/2の回転速度で)回転するカムシャフトの
動きを、図12に示す様なロッカーアーム1により、上
記吸気弁及び排気弁に伝達し、これら吸気弁及び排気弁
を軸方向に亙り往復運動させる。
は、鉄、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属
をダイキャスト成形する事で一体に造られており、長さ
方向(図12の左右方向)中間部に設けたローラ収納部
2内にローラ3を、枢軸4により回転自在に支持した状
態で設けている。又、上記ロッカーアーム1の長さ方向
一端部(図12の左端部)はバルブ係合部5とし、他端
部(図12の右端部)にはねじ孔6を形成している。
等をエンジンに組み込んだ状態では、上記ねじ孔6にア
ジャストねじ7を螺合させ、このアジャストねじ7の基
端部(図12の下端部)を、図示しない球面受に突き当
てる。一方、上記バルブ係合部5の片面(図12の下
面)には、吸気弁或は排気弁である弁体8の基端面(図
12の上端面)を突き当てている。この弁体8は、バル
ブスプリング9により閉鎖方向(図12の上方向)に付
勢しており、上記ロッカーアーム1の揺動変位に伴っ
て、上記バルブスプリング9の弾力に抗して、開放方向
に変位する。更に、上記ローラ3の外周面にはカム10
を、上記球面受及び弁体8と反対側で対向させている。
エンジンの運転時には、上記カム10の回転に伴って上
記ロッカーアーム1が、上記アジャストねじ7と球面受
との突き当て部を中心として揺動変位し、上記弁体8を
往復移動させる。上記アジャストねじ7は、この様に機
能するロッカーアーム1と球面受との位置関係を正規な
ものにする為に使用する。
た、金属を鋳造して成るロッカーアーム1は、重量が嵩
んだり(鋳鉄品の場合)、或は十分な強度を確保する為
には容積が嵩張ったり(アルミニウムダイキャスト品の
場合)、或は高価(マグネシウム合金のダイキャスト品
の場合)であった。又、一般的にはロストワックス法に
より造る為、何れの場合も製造コストが嵩む事も避けら
れない。この為に近年、鋼板等の金属板にプレス加工を
施す事により上記ロッカーアームを造る事が考えられ、
一部で実施されている。この様な板金製で、しかもアジ
ャストねじを組み付け自在とした構造が、例えば特開平
7−150909号公報に記載されている様に、従来か
ら知られている。
公報に記載されている、従来構造の第2例を示してい
る。このロッカーアーム1aは、金属板にプレス加工を
施す事により造られ、互いにほぼ平行な1対の側壁部1
1と、これら両側壁部11の長さ方向一端部(図13の
右端部)で幅方向一端縁(図13の上端縁)同士を連結
するねじ板部12とを備える。又、上記両側壁部11の
長さ方向他端部(図13の左端部)同士の間に、金属板
製のバルブ係合部5aを掛け渡し、このバルブ係合部5
aの両端部と上記各側壁部11とを溶接している。又、
これら両側壁部11の中間部同士の間には枢軸4を掛け
渡し、この枢軸4の中間部周囲にローラ3を、ニードル
軸受13を介して回転自在に支持している。又、上記ね
じ板部12の中央部には短円筒部14を、バーリング加
工により形成し、この短円筒部14の内周面にねじ孔6
aを形成している。この様な板金製のロッカーアーム1
aも、前述の図12に示した様な、鋳造により造られた
ロッカーアーム1と同様にエンジンに組み込んで、カム
10の回転運動を弁体8の往復運動に変換する。
は、1対の側壁部11とバルブ係合部5aとを、別々に
形成した部材同士を後から溶接により接合固定する事で
構成しているが、ロッカーアーム全体を1枚の金属板に
より造る方法も、例えば特開平3−172506号公報
に記載されている様に、従来から知られている。図14
〜17は、この公報に記載された、板金製ロッカーアー
ムの製造方法を示している。この従来方法では、先ず、
材料となる金属板(例えば厚さが2〜4mm程度の炭素鋼
板)をプレス加工で打ち抜く事により、図14(A)に
示す様な形状を有し、同図(B)に示す様にt15なる板
厚を有する素板(ブランク)15を形成する。
加工を施して、図15に示す様な第一中間素材16を形
成する。この第一中間素材16は、互いに平行な1対の
側壁部11、11と、これら両側壁部11、11の幅方
向端縁同士を連結する連結部17と、これら両側壁部1
1、11と連結部17とにより三方を囲まれる空間の中
間部に設けられたローラ収納部2aと、上記連結部17
の中間部一端寄り部分に設けられた、球状凹面であるピ
ボット部18とを有する。
成する上記連結部17の一部で上記ローラ収納部2aに
対応する部分に、図16に示す様な、上記各側壁部1
1、11と平行な側から見た場合に鼓形の透孔19を形
成して、第二中間素材20とする。この第二中間素材2
0の一部で、この透孔19を幅方向{図16(A)の上
下方向}両側から挟む位置には、それぞれ円弧状の突出
部21、21が、互いの突縁同士を対向させた状態で存
在する。又、上記透孔19は、中央部の幅W19を両端寄
り部分の幅に比較して狭くしている。
程で、上記透孔19の周囲部分に、バーリング加工及び
扱き加工を施す事により、図17に示す様な第三中間素
材22とする。この第三中間素材22は、上記透孔19
(図16)部分を、上記各側壁部11、11と平行な側
から見た場合に矩形の開口23とすると共に、上記連結
部17の他端部分の形状を整えて、吸気弁或は排気弁を
構成する弁体の基端部を突き当てる為のバルブ係合部5
bとしたものである。上述の様な第三中間素材22に
は、続く工程で、上記両側壁部11、11の互いに整合
する位置に、カムと係合するローラを回転自在に支持す
る為の支持軸の両端部を支持する為の円孔を形成し、板
金製のロッカーアームとして完成する。
アームを構成する、左右1対の側壁部11、11の厚さ
t11は、前記素板15の厚さt15{図14(B)}とほ
ぼ同じである(t11≒t15)。又、これら両側壁部1
1、11の板厚t11と、前記ピボット部18やバルブ係
合部5bを含む、上記連結部17の板厚t17{図5
(B)}も、上記素板1の厚さt1 とほぼ同じ(t15≒
t11≒t17)である。即ち、上述した従来の板金製ロッ
カーアームは、1枚の金属板からプレス加工を主体とす
る一体成形により造る為、ピボット部18の一部等、金
属板の一部がフローする部分を除くほぼ全面に亙り、ほ
ぼ均一な厚さを有する。
金製のロッカーアームの場合、軽量化と、精度確保と、
強度向上と、コスト低減とを、同時にしかも高レベルで
図る事が難しい。先ず、前述の図13に示した従来構造
の場合、ロッカーアーム1aの軽量化を図りつつ、アジ
ャストねじ7を螺合させる為のねじ孔6aの強度を確保
する事が難しい。即ち、バーリング加工により短円筒部
14を形成する場合、この短円筒部14の高さはその内
径により、その厚さは上記ロッカーアーム1aを構成す
る金属板の厚さにより、それぞれ制限を受ける。上記ね
じ孔6aとアジャストねじ7との螺合部の強度を確保す
る為には、このねじ孔6aを形成する上記短円筒部14
の高さ並びに厚さを大きくする必要があるが、上述の様
な理由で、ロッカーアーム1aの軽量化を考慮した場合
には、上記螺合部の強度を確保する事が難しい。
筒部14の直径を大きくすると、上記ロッカーアーム1
aの幅並びに上記アジャストねじ7の直径が必要以上に
大きくなる。又、上記厚さを大きくすべく、上記金属板
の厚さを大きくすると、上記ロッカーアーム1a全体の
厚さが必要以上に大きくなる。何れも、このロッカーア
ーム1aの軽量化の妨げになる為、好ましくない。これ
らの事を考慮した場合、上記短円筒部14の高さH
14(ねじ孔6aの長さ)は、上記ロッカーアーム1aを
構成する金属板の板厚Tの1.5倍程度が限度(H14≦
1.5T)であり、同じく厚さT14は半分程度が限度
(T14≦0.5T)である。
を、十分な肉厚を有する別部品に形成し、この別部品を
1対の側壁部を有する主部に対し、溶接により結合固定
する事が考えられ、一部で実施されている。但し、この
様な方法による場合には、溶接工程が必要になる分コス
トが嵩むだけでなく、溶接による熱歪みが問題となる。
即ち、上記別部品と主部との結合部には、エンジンの運
転に伴って大きな力が加わるので、この様な力により溶
接部分が破損するのを防止する為には、溶接強度を十分
に大きくしなければならず、その分、溶接時に発生する
熱歪みが無視できない程の大きさになり易い。この為、
溶接後の形状矯正工程が必要になる等、コスト低減効果
が更に損なわれてしまう。しかも、上記主部と別部品と
の位置関係を厳密に規制する事が難しく、高精度のロッ
カーアームを安定して得る事が難しい。
ーアームの製造方法の場合も、各部の厚さを変える事が
できない為、軽量化と強度向上とを両立させる事は難し
い。即ち、バルブ係合部5b及びピボット部18の強度
を確保すべく、素板15の厚さT15を大きくすると、側
壁部11、11の厚さT11が必要以上に大きくなり、軽
量化を図れなくなる。反対に、軽量化を図るべくこの側
壁部11、11の厚さT11を小さくすると、上記バルブ
係合部5b及びピボット部18の強度を確保する事が難
しくなる。
号には、金属板の一部の厚さを肉寄せにより大きくする
事で、側板部の厚さに比べてバルブ係合部等の厚さを大
きくする技術が開示されている。この様な先発明によれ
ば、前述した従来技術に比べれば、板金製のロッカーア
ームの軽量化と、精度確保と、強度向上と、コスト低減
とを、同時にしかも比較的高レベルで図れる。但し、肉
寄せにより各部の肉厚を変える程度には限度があり、軽
量化と強度向上とをより高レベルで両立させる為には、
新たな技術の出現が望まれている。本発明のロッカーア
ーム及びその製造方法は、上述の様な事情に鑑みて発明
したものである。
及びその製造方法のうち、請求項1に記載したロッカー
アームは、前述の図14〜17に示した従来技術の第3
例の場合と同様に、1枚の金属板にプレス加工を施す事
により造られ、互いにほぼ平行な1対の側壁部と、これ
ら両側壁部の幅方向一端縁同士を連結する連結部とを設
けている。特に、本発明のロッカーアームに於いては、
上記金属板は部分的に厚さ寸法が異なるものである。そ
して、上記各側壁部はこの金属板のうちの厚さ寸法が小
さい部分により、上記連結部のうちの少なくとも一部
は、この金属板のうちの厚さ寸法が大きい部分により、
それぞれ構成している。
製造方法も、前述の図14〜17に示した従来技術の第
3例の場合と同様に、1枚の金属板を打ち抜き成形する
事により、所定の外形及び透孔を有する素板を形成した
後、この素板の幅方向2個所位置を同方向に折り曲げ
て、互いにほぼ平行な1対の側壁部とする。特に、本発
明のロッカーアームの製造方法に於いては、上記金属板
として部分的に厚さが異なるものを使用する。そして、
上記各側壁部をこの金属板のうちの厚さ寸法が小さい部
分を折り曲げる事により、上記連結部のうちの少なくと
も一部をこの金属板のうちの厚さ寸法が大きい部分によ
り、それぞれ構成する。
ム及びその製造方法によれば、ロッカーアームを構成す
る1対の側壁部と連結部とのうち、使用時にあまり大き
な力が加わらない側壁部の厚さ寸法を小さくし、しか
も、使用時に大きな力が加わる連結部の厚さ寸法を大き
くできる。この連結部の厚さ寸法と上記側壁部の厚さ寸
法との差は、十分に大きくできるので、軽量化と強度向
上とを高レベルで両立させる事ができる。
の第1例を示している。本例の場合、図1に示す様な金
属板24を、プレス加工で打ち抜き成形する事により、
図2に示す様な素板15aを形成する。上記金属板24
は、幅方向(図1の左右方向)中央部を厚肉部25と
し、幅方向両端部を薄肉部26、26としている。この
様な金属板24は、例えば厚さ寸法が一様な金属板(炭
素鋼板)を圧延ロールを通過させる事により連続して、
或はプレスによるバッチ加工により、容易に造れる。更
には、多少コストが嵩んでも構わなければ、フライス盤
等を使用した切削加工により造る事もできる。
部にプレスによる打ち抜き加工を施す事により、図2に
示す様な素板15aとする。この素板15aは、その幅
方向(図2の左右方向)中央部に上記厚肉部25を位置
させると共に、この厚肉部25を横切る状態で透孔19
aを形成している。又、これら厚肉部25及び透孔19
aの両側に、上記各薄肉部26、26を配置している。
6、26のうちで上記厚肉部25に近い基端部、即ち、
図2の破線α、αで示した素板15aの幅方向2個所位
置を同方向(例えば図2の手前方向)に向け直角に折り
曲げて、図3に示す様に、互いにほぼ平行な1対の側壁
部11a、11aを有する中間素材27とする。そし
て、この中間素材27に、次に述べる様な所定の加工を
施す事により、板金製のロッカーアームとして完成す
る。
長さ方向(図2の上下方向、図3の表裏方向)中間部の
互いに整合する位置に、ローラ3を支持する為の枢軸4
(図12〜13参照)の両端部を支持する為の円孔を形
成する。又、上記透孔19aを長さ方向両側から挟む状
態で設けた1対の連結部17a、17bのうち、一方の
連結部17aに、図4に示す様なバルブ係合部5cを形
成する。更に、他方の連結部17bを、図5に示す様な
ねじ板部12a又は図6に示す様なピボット部18aに
加工する。
を、バルブ係合部5c、ねじ板部12a、ピボット部1
8aに加工する作業は、何れも鍛造加工により行なえ
る。上記連結部17a、17bは、何れも上記厚肉部2
5により構成しているので、鍛造加工により造られる、
上記バルブ係合部5c、ねじ板部12a、ピボット部1
8aの厚さも十分に確保できる。即ち、これらバルブ係
合部5c、ねじ板部12a、ピボット部18aは、鍛造
加工により上記厚肉部25を塑性変形させる事により造
るが、この厚肉部25は十分な容積を有する為、上記バ
ルブ係合部5c、ねじ板部12a、ピボット部18aの
厚さ寸法を十分に確保して、これらバルブ係合部5c、
ねじ板部12a、ピボット部18aの強度を十分に確保
できる。尚、上記ねじ板部12aの中央部にはねじ孔6
aを、周知のタップ加工により形成する。
アーム及びその製造方法によれば、ロッカーアームを構
成する1対の側壁部11a、11aと連結部17a、1
7bとのうち、使用時にあまり大きな力が加わらない側
壁部11a、11aの厚さ寸法を小さくし、しかも、使
用時に大きな力が加わる連結部17a、17bの厚さ寸
法を大きくできる。しかも、これら両連結部17a、1
7bの厚さ寸法T17と、上記各側壁部11a、11aの
厚さ寸法T11との差は、十分に大きくできるので、軽量
化と強度向上とを高レベルで両立させる事ができる。即
ち、面積が大きいが使用時に加わる力が比較的小さな、
上記各側壁部11a、11aの厚さ寸法T11を、これら
各側壁部11a、11aの強度を確保できる範囲で十分
に小さくして、十分な軽量化を図れる。これに対し、使
用時に大きな力が加わる上記各連結部17a、17aの
厚さ寸法T17を、上記各側壁部11a、11aの厚さ寸
法T11に関係なく十分に大きくして、上記各連結部17
a、17aに形成した上記バルブ係合部5c、ねじ板部
12a、ピボット部18aの強度を十分に確保できる。
又、このうちのねじ板部12aの場合には、ねじ孔6a
の有効長さを確保して、このねじ孔6aとアジャストね
じ7(図12〜13)との螺合部の強度向上を図れる。
第2例を示している。本例の場合には、金属板24aの
幅方向中央部に厚肉部25aを形成する為に、この金属
板24aの片面(図7〜8の上面)側のみを突出させて
いる。この様な金属板24aは、図8に示す様に、幅方
向中間部2個所位置を、平坦面側に向け直角に折り曲げ
て、中間素材27aとする。そして、この様な中間素材
27aに、上述した第1例の場合と同様に、所定の加工
を施す事により、板金製のロッカーアームとして完成す
る。
の第3例を示している。本例の場合には、金属板24b
の幅方向一端部(図9の右端部)にのみ、厚肉部25b
を形成している。この様な金属板24bは、その一部に
プレスによる打ち抜き加工を施す事により、図10に示
す様な素板15bとする。この打ち抜き方向は、前述し
た第1例及び上述した第2例の場合に対して直角方向で
ある。従って、上記素板15bには、その長さ方向一端
部(図10の上端部)に上記厚肉部25bが位置する。
そして、上記素板15bの幅方向両端部及び長さ方向他
端部(図10の下端部)には、薄肉部26aを配置して
いる。言い換えれば、上記素板15bの中央部に形成し
た透孔19aの四周のうち、長さ方向一端部側にのみ上
記厚肉部25bが存在し、他の三方には上記薄肉部26
aが存在する。
βで示した素板15bの幅方向2個所位置を同方向(例
えば図10の手前方向)に向け直角に折り曲げて、図示
しない中間素材とする。そして、この中間素材に、前述
した第1例の場合と同様に、所定の加工を施す事によ
り、板金製のロッカーアームとして完成する。この様な
本例は、長さ方向両端部に設けた1対の連結部17a、
17bのうち、使用時に特に大きな力が加わる連結部
(一般的にはバルブ係合部を設ける連結部17a)の厚
さ寸法を大きくする場合に有効である。
4例を示している。本例の場合には、金属板24cの幅
方向一端部に厚肉部25cを形成する為に、この金属板
24cの片面(図11の上面)側のみを突出させてい
る。その他の構成及び作用は、上述した第3例の場合と
同様である。
法は、以上に述べた通り構成され作用するので、精度を
確保したまま、軽量化と強度確保とを高レベルで両立さ
せる事ができて、コストを高くする事なく、ロッカーア
ームを組み込んだエンジンの性能向上に寄与できる。
斜視図。
面図。
図。
示す断面図。
斜視図。
図。
斜視図。
平面図。
の斜視図。
おり、(A)は平面図、(B)は(A)のa−a断面
図。
を示しており、(A)は平面図、(B)は(A)のa−
a断面図。
を示しており、(A)は平面図、(B)は(A)のa−
a断面図。
を示しており、(A)は平面図、(B)は(A)のa−
a断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 1枚の金属板にプレス加工を施す事によ
り造られ、互いにほぼ平行な1対の側壁部と、これら両
側壁部の幅方向一端縁同士を連結する連結部とを設けた
ロッカーアームに於いて、上記金属板は部分的に厚さ寸
法が異なるものであり、上記各側壁部はこの金属板のう
ちの厚さ寸法が小さい部分により、上記連結部のうちの
少なくとも一部は、この金属板のうちの厚さ寸法が大き
い部分により、それぞれ構成している事を特徴とするロ
ッカーアーム。 - 【請求項2】 1枚の金属板を打ち抜き成形する事によ
り、所定の外形及び透孔を有する素板を形成した後、こ
の素板の幅方向2個所位置を同方向に折り曲げて、互い
にほぼ平行な1対の側壁部とするロッカーアームの製造
方法に於いて、上記金属板として部分的に厚さ寸法が異
なるものを使用し、上記各側壁部をこの金属板のうちの
厚さ寸法が小さい部分を折り曲げる事により、上記連結
部のうちの少なくとも一部をこの金属板のうちの厚さ寸
法が大きい部分により、それぞれ構成する事を特徴とす
るロッカーアームの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24098399A JP2001065313A (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | ロッカーアーム及びその製造方法 |
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JP (1) | JP2001065313A (ja) |
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