JP2004195500A - ロッカーアームの製造方法 - Google Patents

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Masaji Hashiya
正司 橋谷
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Nakanishi Metal Works Co Ltd
中西金属工業株式会社
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Abstract

【課題】両端の平坦連結部間に高低差を有するロッカーアームを効率良く製造できる製造方法を提供する。
【解決手段】互いに略平行な一対の側壁20と、両側壁20の一端部間を連結し、かつアジャストスクリュー係合部を構成する一端側平坦連結部30と、両側壁20の他端部間を連結し、かつバルブステム当接部を構成する他端側平坦連結部40とを具備する中間製品12を製作する。中間製品12の中間部及び他端側を固定した状態で、両側壁20の一端側を、平坦連結部30の面方向に対し直交する方向に加圧して両側壁長さ方向に対し直角方向に縦曲げ成形する。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両の内燃機関における動弁機構において、シリンダヘッドに設けられたバルブをカムの回転に伴って開閉させるためのロッカーアームの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の内燃機関における動弁機構には、クランク軸に連動して回転するカムの回転運動を、吸気弁や排気弁等のバルブにおけるバルブステムの往復直線運動に変換するためのロッカーアームが設けられている。
【0003】
ロッカーアームは、互いに略平行な一対の側壁と、両側壁の一端部間及び他端部間を連結する一端側平坦連結部及び他端側平坦連結部とを具備し、ラッシャアジャスタタイプのものは、一端側平坦連結部がピボット軸に係合されるとともに、他端側平坦連結部がバルブステムに当接されるようにして、内燃機関に組み込まれる。そして、エンジンのクランク軸に連動してカムが回転すると、ロッカーアームは、一端側におけるピボット側を支点に傾動し、他端側でバブルステムを押動させて進退駆動させるものである。
【0004】
また、この種のロッカーアームにおいては、傾動支点となる一端側にねじ孔を形成して、このねじ孔にアジャストスクリューを係合させるものが周知である。
【0005】
従来、上記のようなロッカーアームは、形状が複雑である上、剛性も要求されるため、鍛造やロストワックス等の精密鋳造を用いて製作されていたが、近年、エンジンの高性能化に伴う慣性重量の低減のために、ロッカーアーム自体にも軽量化が求められ、その対策として、ロッカーアームを金属板のプレス成形により製作する技術が注目されている。
【0006】
ロッカーアームをプレス成形により製造する場合には、金属板を打ち抜いて得られた展開ブランク製品を略U字状に折曲加工して、一対の側壁の両端部間が平坦連結部によって連結された中間製品を製作し、その中間製品をロッカーアームとして使用するものが一般的である。
【0007】
一方、ロッカーアームが使用される内燃機関においては、車種等の違いによって、バルブの上端位置と、ラッシャアジャスタ取付位置との相対位置関係が異なるため、この位置関係に合わせて、ロッカーアームの一端側平坦連結部と他端側平坦連結部との間に高低差を設ける場合がある。
【0008】
しかしながら、上記のプレス加工法のように、展開ブランク製品をU字状に折曲加工した場合、両端の平坦連結部は互いに略同一平面内に配置され、両端の平坦連結部間に高低差を設けることは困難であった。
【0009】
そこで従来において、両端部間に高低差を有するロッカーアームを、プレス加工により製造する場合には、2つの別体部品を結合して製造するようにしていた。
【0010】
例えば下記特許文献1、2等に開示されるように、両側壁とその一端側を連結する平坦連結部とが一体に設けられたロッカーアーム本体と、他端側平坦連結部としてのチップ片とを別々に製作し、ロッカーアーム本体を折曲成形した後、この本体の両側壁他端側にチップ片を他端側に対し高低差を設けた状態で溶接固定することにより、両端の平坦連結部間に高低差を有するロッカーアームを製作するようにしていた。
【0011】
【特許文献1】
特開2001−234712号(第5頁、図3)
【0012】
【特許文献2】
特開2001−317311号(第3頁、図5−6)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1、2に示す従来のロッカーアームの製造方法では、ロッカーアーム本体とチップ片との2つの異なる部品を用いるものであるため、各部品ごとに、金型が必要である上、成形加工も別々に行う必要があり、更に加工数も増加して製造効率が低下し、コストの増大を招くという問題が発生する。特に、2つの部品を結合する際には、プレス工程とは異質の溶接工程を必要とするため、一段と製造効率が低下し、より一層コストの増大を招くという問題があった。
【0014】
この発明は、上記従来技術の問題を解消し、両端の平坦連結部間に高低差を有するロッカーアームを効率良く製造できて、コストの削減を図ることができるロッカーアームの製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のロッカーアームの製造方法は、互いに略平行な一対の側壁と、これらの両側壁の一端部間及び他端部間を連結する一端側平坦連結部及び他端側平坦連結部とを具備する中間製品を製作し、前記中間製品の中間部及び他端側を固定した状態で、前記両側壁の一端側を、前記平坦連結部に対し直交する方向に加圧して両側壁長さ方向に対し直角方向に縦曲げ成形するものを要旨としている。
【0016】
この発明のロッカーアームの製造方法においては、縦曲げ成形等のプレス加工により、両端の平坦連結部間に高低差を有するロッカーアームを効率良く製作することができる。例えば本発明においては、ロッカーアームを単一の板材のみによって構成することができ、従来のように2種類の構成部品を必要とせず、部品成形用の金型数や、成形加工数を少なくでき、効率良く低コストで製作することができる。しかも本発明においては、2つの部品を結合するための溶接加工等、プレス成形とは異質の加工を必要としないので、製造効率をより向上させることができる。
【0017】
本発明においては、前記中間製品を製作するに際し、金属板を打ち抜いてブランク製品を得た後、そのブランク製品を、略U字状に折曲成形することにより、一端側及び他端側の平坦連結部が互いに略同一高さに設定された前記中間製品を得るのが良い。
【0018】
このように本発明においては、中間製品を、ブランキング加工や折曲加工等の生産性に優れたプレス加工により製作できるため、製造効率をより一層向上させることができる。
【0019】
また本発明においては、加工性を考慮すると、アジャストスクリューを係合する側の平坦連結部を縦曲げ成形するのが良い。
【0020】
すなわち本発明においては、前記一端側平坦連結部がアジャストスクリューを係合するためのアジャストスクリュー係合部として形成されるとともに、前記他端側平坦連結部がバルブステムを当接するためのバルブステム当接部として形成されてなる構成を採用するのが好ましい。
【0021】
また本発明においては、前記中間製品における両側壁の上下両側縁部のうち、縦曲げ成形時に引張応力が加わる部分に、湾曲状の窪み部をあらかじめ形成しておくのが望ましい。
【0022】
すなわちこの場合には、縦曲げ成形時の引張応力が、窪み部の内周縁部全域に分散するので、応力の局部集中が回避されて、亀裂の発生等の製品不良の発生を有効に防止することができる。
【0023】
更に本発明においては、記中間製品における他端側から中間部の領域を固定治具により拘束した状態で、前記中間製品の一端側を回動パンチにより押し込んで縦曲げ成形するのが、より一層好ましい。
【0024】
すなわちこの場合には、曲げ成形時の加圧開始から終了までの間、回動パンチを中間製品の一端側における広い範囲に押し当てながら加圧できるので、成形用パンチの荷重が局部に集中する等の不具合を確実に防止でき、曲げ成形を安定状態でスムーズに行うことができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0026】
本実施形態の製法においては、まず図1に示すように、鋼板等の金属板の所定領域を打ち抜いて、両側縁に円弧状の突部を有する打ち抜き板を得、その打ち抜き板の中央を打ち抜いて、鼓形状の中央孔(15)を有する展開ブランク製品(11)を得る。
【0027】
次に図2に示すようにこのブランク製品(11)に対しU字状(逆U字状)に折曲加工を施して、中間製品(12)を得る。この中間製品(12)は、互いに平行な一対の側壁(20)と、両側壁(20)の一端部上端間を連結し、かつアジャストスクリュー係合部を構成する一端側平坦連結部(30)と、両側壁(20)の他端部上端間を連結し、かつバルブ当接部を構成する他端側平坦連結部(40)とを具備している。
【0028】
この中間製品(12)は、両端の平坦連結部(30)(40)は、互いに略同一の平面内に配置されて略同一の高さに設定されている。
【0029】
なお、この中間製品(12)は、上記の中央孔(15)の周縁部によって、両側壁(20)の上縁部が形成されるものであるが、この中央孔(15)は、両側壁(20)の上縁部のうち一端側と中間部との間に対応する部分が、下方に凹む湾曲状の窪み部(21)となるように形成されており、後に詳述するように、縦曲げ成形を良好に行えるようにしている。
【0030】
次に図3に示すように、この中間製品(12)における両側壁(20)の一端側を縦方向に曲げ成形する。
【0031】
ここで、中間製品(12)の縦曲げ成形を行うには、図5に示す本実施形態特有の縦曲げ成形装置(50)が用いられる。この装置(50)は、中間製品(12)における両側壁(20)の他端側から中間部にかけての領域を、上下両側から拘束する下部固定治具(51)及び上部固定治具(52)とを備えている。更に両固定治具(51)(52)により拘束された中間製品(12)における一端側の上方に対応して、加圧面(53a)を有する回動パンチ(53)が設けられている。この回動パンチ(53)は、回転支点(O)を中心に回動自在に設けられており、後述するように、中間製品(12)の一端側を縦曲げ成形する際に、回動パンチ(53)の加圧面(53a)が、中間製品(12)における一端側の曲げ方向に沿って移動するよう構成されている。
【0032】
また回動パンチ(53)の上方には、回動パンチ(53)を下方向に押し込んで回転させるための押し下げパンチ(54)が昇降駆動自在に設けられている。
【0033】
本実施形態においては、この縦曲げ成形装置(50)の上下両固定治具(51)(52)によって中間製品(12)を上下から挟圧状態に拘束固定する。その状態で、押し下げパンチ(54)を下降させて、回動パンチ(53)を下方(図5の時計方向)に回転させる。これにより、中間製品(12)の両側壁一端側が、回動パンチ(53)の加圧面(53a)によって下方に押し込まれ、両側壁一端側が、その中間部寄りの部分を支点にして、両側壁長さ方向に対し直角方向(一端側平坦連結部(30)の面方向に対し直交方向)に曲げ成形される。
【0034】
この縦曲げ成形によって、中間製品(12)の一端側平坦連結部(30)が他端側平坦連結部(40)に対し、異なる平面内に配置されて、他端側平坦連結部(40)よりも低い位置に配置される。
【0035】
ここで本実施形態においては、既述したように、中間製品(12)における両側壁(20)の上縁部のうち、一端側と中間部との間の部分、すなわち縦曲げ成形時に引張応力が生じる部分に、湾曲状の窪み部(21)を形成するものであるため、縦曲げ成形時の引張応力が、窪み部(21)の内周縁部全域に分散するので、応力の局部集中が回避されて、亀裂の発生等の製品不良の発生を有効に防止することができる。
【0036】
また湾曲状の窪み部(21)は、ブランク製品(11)に中央孔(15)を形成する際に形成するものであるが、この窪み部(21)を適切な形状に形成するには、中央孔(15)を形成する際に、図1に示すように、中央孔(15)の一端側端縁の幅(W1)よりも、その一端側端縁の内側の幅(W2)が大きく、かつ最大となるように中央孔(15)を形成するのが良い。これにより、なだらかな湾曲状の窪み部(21)を形成することができ、上記の縦曲げ成形時の引張応力による悪影響を確実に回避することができる。
【0037】
なお図3に示すように、本実施形態において、縦曲げ成形時の変形量(X)は、中間製品(12)の板厚の2倍程度に設定されているが、この変形量(X)は、製造するロッカーアームの種類等に応じて適宜変更することができる。
【0038】
上記の縦曲げ成形を行った後は、図4に示すように、中間製品(12)における両端の平坦連結部(30)(40)に成形押し加工を行って、一端側平坦連結部(30)としてのアジャスタスクリュー係合部を所定形状に仕上げるとともに、他端側平坦連結部(40)としてのバルブステム当接部の溝付けや溝底面の曲率を確保する。
【0039】
その後、両側壁(20)の中間部に軸孔(25)を形成するとともに、一端側平坦連結部(30)に設けられた孔(31)に、仕上げ加工やねじ切り加工を施して、アジャスタスクリュー螺合用のねじ孔(31)を形成する。
【0040】
このロッカーアーム(10)は、図6に示すように、自動車の内燃機関に組み込まれる。この組込状態において、ロッカーアーム(10)のねじ孔(31)にアジャストスクリュー(1)が螺着状態に係合されるとともに、他端側平坦連結部(40)に対応してバルブステム(2)の先端が当接配置され、更に中間部の軸孔(25)に支軸(5)介して回転自在に取り付けられたローラ(6)がカム(3)に対応して配置される。
【0041】
そしてこの組込状態で、エンジンのクランク軸に連動してカム(3)が回転すると、ロッカーアーム(10)は、一端側平坦連結部(30)におけるアジャストスクリュー係合部を支点に傾動し、他端側平坦連結部(40)を介してバブルステム(2)を押動させて、そのバルブステム(2)を上下に進退駆動させるものである。
【0042】
本実施形態のロッカーアーム(10)においては、ブランキング加工によって得られたブランク製品(11)を、折曲加工、縦曲げ加工及び仕上げ加工等のプレス成形によって製作するものである。このように生産性の良いプレス成形のみで製作できるため、効率良く製造できるとともに、コストを削減することができる。更にこのロッカーアーム(10)は、1枚の単独板からなる展開ブランク製品(11)を、プレス加工して製作するものであるため、例えば従来のように2種類の構成部品を必要とせず、部品成形用の金型数や、成形加工数を少なくでき、一層効率良く低コストで製作することができる。
【0043】
特に本実施形態では、従来のように2つの部品を結合するための溶接加工等、プレス成形とは異質の加工を必要としないので、より一層、製造効率を向上させることができ、一段とコストを削減することができる。
【0044】
また本実施形態においては、U字状に折曲加工を行った中間製品(12)の一端側を縦曲げ成形するものであるため、両端の平坦連結部(30)(40)間に高低差を簡単かつ精度良く設けることができる。
【0045】
しかも本実施形態においては、縦曲げ成形を行うことによって一段と耐久性を向上させることができる。すなわち、中間製品(12)の一端側を縦曲げ成形した際には、上記したように、両側壁(20)の上縁部における窪み部(21)に、引張応力が発生するのに対し、図3ないし図5に示すように、この窪み部(21)に対応する両側壁(20)の下縁部の部分(22)、換言すれば、両側壁(20)の下縁部のうち一端側と中間部との間の部分(22)には、圧縮応力が発生し、この残留圧縮応力により増肉傾向となる。一方図6に示すように、本ロッカーアーム(10)の稼働中においては、カム(3)による押し下げ力(F1)と、アジャストスクリュー(1)による突き上げ力(F2)とにより、上記の部分(22)には引張応力が発生するが、この部分(22)は、上記したように縦曲げ成形時の残留圧縮応力によって増肉補強されるため、稼働時の引張応力に対し、十分な強度を確保でき、耐久性を向上させることができる。
【0046】
更に本実施形態においては、中間製品(12)の一端側を縦曲げ成形するに際し、その曲げ方向に沿って回動する回動パンチ(53)を用いるものであるため、例えば直線運動するパンチを用いて曲げ成形する場合と比較して、曲げ成形時の加圧開始から終了までの間、回動パンチ(53)の加圧面(53a)を中間製品(12)における一端側の広い範囲に押し当てながら加圧できるので、成形用パンチの荷重が一点に集中する等の不具合を確実に防止でき、曲げ成形を安定状態でスムーズに行えて、高品質の製品を得ることができる。
【0047】
また本実施形態においては、中間製品(12)における両側壁の一端側のみを縦方向に曲げ成形するものであるため、例えば中間製品における両側壁の軸孔周辺領域を両端部に対し上方へ変位させるものとは異なり、せん断方向の応力が発生するのを抑制できるので、成形をより一層効率良く簡単に行うことができる。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、本発明のロッカーアームの製造方法によれば、略U字状の中間製品の中間部及び他端側を固定した状態で、両側壁の一端側を縦曲げ成形するものであるため、縦曲げ成形等のプレス加工により、両端の平坦連結部間に高低差を有するロッカーアームを効率良く製造できて、コストを削減することができるという効果がある。
【0049】
本発明においては、中間製品を、ブランキング加工や折曲加工等の生産性に優れたプレス加工により製作できるため、より一層製造効率を向上させることができる。
【0050】
更に本発明においては、中間製品における両側壁の縁部のうち、縦曲げ成形時に引張応力が加わる部分に、湾曲状の窪み部を形成する場合には、縦曲げ成形時の引張応力が、窪み部の内周縁部全域に分散するので、応力の局部集中が回避されて、亀裂の発生等の製品不良の発生を有効に防止することができるという利点がある。
【0051】
また本発明においては、中間製品の一端側を回動パンチを用いて曲げ加工する場合には、曲げ成形時の加圧開始から終了までの間、回動パンチを中間製品の一端側における広い範囲に押し当てながら加圧できるので、成形用パンチの荷重が一点に集中する等の不具合を確実に防止でき、曲げ成形を安定状態でスムーズに行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法に用いたれたブランク製品を示す平面図である。
【図2】上記実施形態製法に用いられた中間製品を示す図であって、同図(a)は側面図、同図(b)は端面図、同図(c)は底面図である。
【図3】上記実施形態製法において縦曲げ成形直後の中間製品を示す側面図である。
【図4】上記実施形態製法によって製造されたロッカーアームを示す側面図である。
【図5】上記実施形態製法に用いられた縦曲げ成形装置を概略的に示す側面図である。
【図6】上記実施形態製法によるロッカーアームが組み込まれた車両用内燃機関の動弁機構を示す断面図である。
【符号の説明】
1…アジャストスクリュー
2…バルブステム
10…ロッカーアーム
11…ブランク製品
12…中間製品
20…側壁
21…窪み部
30…一端側平坦連結部
40…他端側平坦連結部
51、52…固定治具
53…回動パンチ

Claims (5)

  1. 互いに略平行な一対の側壁と、これらの両側壁の一端部間及び他端部間を連結する一端側平坦連結部及び他端側平坦連結部とを具備する中間製品を製作し、
    前記中間製品の中間部及び他端側を固定した状態で、前記両側壁の一端側を、前記平坦連結部に対し直交する方向に加圧して両側壁長さ方向に対し直角方向に縦曲げ成形するものとしたロッカーアームの製造方法。
  2. 前記中間製品を製作するに際し、金属板を打ち抜いてブランク製品を得た後、そのブランク製品を、略U字状に折曲成形することにより、一端側及び他端側の平坦連結部が互いに略同一高さに設定された前記中間製品を得るものとした請求項1記載のロッカーアームの製造方法。
  3. 前記一端側平坦連結部がアジャストスクリューを係合するためのアジャストスクリュー係合部として形成されるとともに、前記他端側平坦連結部がバルブステムを当接するためのバルブステム当接部として形成されてなる請求項1又は2記載のロッカーアームの製造方法。
  4. 前記中間製品における両側壁の上下両側縁部のうち、縦曲げ成形時に引張応力が加わる部分に、湾曲状の窪み部をあらかじめ形成しておくものとした請求項1ないし3のいずれかに記載のロッカーアームの製造方法。
  5. 前記中間製品における他端側から中間部の領域を固定治具により拘束した状態で、前記中間製品の一端側を回動パンチにより押し込んで縦曲げ成形するものとした請求項1ないし4のいずれかに記載のロッカーアームの製造方法。
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