JP2004204896A

JP2004204896A - カムフォロア

Info

Publication number: JP2004204896A
Application number: JP2002372502A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yasuzawa; 知裕安澤; Hiroshi Sato; 佐藤　　寛; Nobutsuna Motohashi; 信綱本橋; Masahiro Noguchi; 正博野口
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】カムに当接するローラの外周面に形成するクラウニングの軸方向の長さ、あるいは径方向の落差を規定してローラタペットのミスアライメント時の回転を防止する技術は存在するが、ころのクラウニング量を規定して軸受部分のフリクションの低下を図る技術はなかった。
【解決手段】ころ１５の外周面に形成するクラウニング量を８５％に設定したことにより、直線部の軸方向長さを５５％〜６０％としたクラウニング大のものや、直線部の軸方向長さを１００％としたクラウニングなしの場合に比べて、フリクションを低下させることができ、例えば、自動車エンジンのトルクを抑えて、燃費を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッカアームなどのカムフォロアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロッカアームなどのカムフォロアにおいて、カムに当接するローラの外周面に形成するクラウニングの軸方向の長さ、あるいは径方向の落差を規定してローラタペットのミスアライメント時の回転を防止する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、上記従来のカムフォロアにおけるローラ５０の部分拡大図であり、軸方向の断面外形は、中央頂部ｂの曲率半径Ｂが１５００〜５０００mmで、肩部ａの曲率半径Ａが６００〜１５００mmの略凸面状をなし、肩部ａの落差ｃがそれぞれ１５〜３０μmに設定されている。このような構成を有したローラ５０によって、ローラタペットのミスアライメント時の回転を防止するものである。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−３６００５号（第７頁，第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、カムに当接するローラ５０の外周面に形成するクラウニングの軸方向の長さ、あるいは径方向の落差を規定してローラタペットのミスアライメント時の回転を防止する技術は存在するが、ころのクラウニング量、換言すれば直線部の長さを規定して軸受部分のフリクションの低下を図る技術はなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるカムフォロアは、ローラの内周面を外輪軌道面とし軸体の外周面を内輪軌道面として複数個のころが軸体回りに転動自在に設けられ、前記ローラの外周面にカムが転接されることでローラが軸心回りに回転自在に構成され、前記各ころにおける軸方向のころ有効長さ内の外周面が、両側に、所定の長さに振分けられて外周面にクラウニング加工が施されたクラウニング部と、これらクラウニング部間に形成されて外周面が軸心に実質平行に形成された直線部とから形成され、この直線部の軸方向長さが、前記ころ有効長さの７５％〜９５％、好ましくは８５％の割合に設定されている。
【０００７】
このように、直線部が占める割合が、ころ有効長さの７５％〜９５％、好ましくは８５％に設定したことによれば、直線部の軸方向長さを５５％〜６０％（クラウニング部の軸方向長さは４０％〜４５％）としたクラウニング大のものや、直線部の軸方向長さを１００％としたクラウニングなしの場合に比べて、軸受部分でのフリクションを低下させることができる。
【０００８】
そして、カムフォロアにおいてころが転動する際のフリクションの低下が実現できたことによれば、例えば、自動車エンジンのトルクを抑えることができ、燃費を向上させることができる。
【０００９】
特に、保持器を有しない総ころタイプの軸受部分とすることにより、従来の総ころタイプの軸受部に発生するフリクションを総量的に、大幅に低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るカムフォロアを、ロッカアームを例に図面に基づいて説明する。図１はロッカアームの全体側面図、図２はロッカアームの概略断面図、図３はころの単体拡大図、図４はころのクラウニング量とトルクの関係を示すグラフ図である。
【００１１】
本発明の実施の形態に係るカムフォロアとしてのロッカアーム１は、車両のエンジンにおけるＯＨＣ動弁機構の所定の場所に配置される。符号２は、エンジン動弁機構の所定の場所に配置されるカムを示し、ロッカアーム１は、カム２が当接して転動するローラ３と、このローラ３を介して対向する一対の対向壁４，５とを備えている。
【００１２】
この対向壁４，５と、これら対向壁４，５どうしを長手方向両側で連設する連接壁６，７とで胴体８が形成されている。一方の連接壁６は、ラッシュアジャスタ９の上端部が当接するピボット受け部として用いられ、他方の連接壁７は、バルブステム１０の上端部が嵌入するバルブステム受部として用いられる。
【００１３】
両対向壁４，５には、それぞれ長手方向中間部位に、支持孔１１，１２が同心に形成されている。両対向壁４，５間に前記ローラ３が配置され、このローラ３には、その径方向中心部位でかつ軸方向に貫通する側面視円形の軸挿通孔１３が形成されている。なお、カム２が転接するローラ３の外周面は単なる円筒面であって、クラウニングは形成されていない。
【００１４】
前記支持孔１１，１２に、両端部１４ａが非回転に支持されるように軸体１４が渡されている。この軸体１４は、中実断面に形成されている。
【００１５】
図２に示すように、軸体１４は、両支持孔１１，１２に挿通して渡された状態で各端部１４ａが径方向に拡大するようかしめられ、これにより、支持孔１１，１２の周壁に対して圧接されて対向壁４，５に非回転に支持されている。
【００１６】
ローラ３の内周面を外輪軌道面３ａとし軸体１４の外周面を内輪軌道面１４ｂとして複数個のころ１５が軸体１４回りに転動自在に設けられ、ローラ３の外周面にカム２が転接されることでローラ３が軸心回りに回転する。軸受部分は、保持器を有しない総ころタイプである。
【００１７】
上記ロッカアーム１では、クランク軸の回転に連動するカム２の回転によって、このカム２が当接しているローラ３が軸体１４回りに回転するとともに胴体８がピボット受け部を中心に揺動されて、不図示のシリンダヘッドに設けられているバルブを開閉動作する。
【００１８】
図３に示すように、各ころ１５における軸方向のころ有効長さＬ内の外周面に、両側に所定の長さ、すなわち実質的に均等な長さに振分けられて外周面にクラウニング加工が施されたクラウニング部２５と、これらクラウニング部２５間に形成されて外周面が円筒面、すなわち軸心に実質的に平行に形成されたころ直線部（以下単に「直線部」と称す）２６とが設けられている。直線部２６が占める軸方向長さＬａの割合は、ころ有効長さＬの８５％に設定されている。なおクラウニング部２５は、軌道輪ところ１５との接触部における応力集中、すなわちエッジロードを防止するために形成されるものである。
【００１９】
ところで、クラウニング部２５の軸方向の長さＬｂは、一般に、直線部２６の軸方向長さＬａを計測し、これをころ有効長さＬから減じることで求める。従って、
（直線部の軸方向長さ）／（ころ有効長さ）
で表される、直線部２６が占める割合を、クラウニング量と称することとする。すなわち、
クラウニング量（％）＝（直線部の軸方向長さ/ころ有効長さ）×１００
であり、本発明の実施の形態の場合、クラウニング量＝８５％である。
【００２０】
ここで下記（表１）に、クラウニング量、トルク測定値▲１▼〜▲５▼、およびそれぞれ異なったクラウニング量を有するころ１５を用いた場合のトルク平均値（N・m）の関係を示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
また図４は、横軸をクラウニング量（％）とし、縦軸をトルク（N・m）として、上記（表１）をグラフ化した図である。上記（表１）および図４は、ともにクラウニング量６０％，８５％，１００％のクラウニング量を有する３獣類のころ１５について行った試験の結果を示すものである。
【００２３】
なおこの試験に際しては、同一の試験装置（図示せず）を用いて同一の試験条件下で、各ころ１５について複数回のトルク試験を行った。この試験条件は下記（表２）に示す通りである。
【００２４】
【表２】

【００２５】
図４の曲線ａは、上記クラウニング量６０％，８５％，１００％の３種のクラウニング量を有するころ１５のそれぞれについて複数の試験を実施し、その結果の平均値ｂ１，ｂ２，ｂ３を連ねたものである。
【００２６】
（表１）からもわかるように、クラウニング量６０％（図４において平均値ｂ１で示している）のころ１５では試験結果のトルク数値のばらつきが大きく、ころ１５の挙動が不安定である。
【００２７】
クラウニング量８５％（図４において平均値ｂ２で示している）のころ１５では、トルク数値のばらつきが少なく平均トルク値が低いことがわかる。
【００２８】
またクラウニング量１００％（図４において平均値ｂ３で示している）のころ１５では、クラウニング量８５％の場合に比べて平均トルク値が大きいことがわかる。
【００２９】
特に、クラウニング量８５％のころ１５で平均トルク値が低くなった理由は、軸受部分でのフリクションが低下したからであることは自明である。以上の試験結果から、本発明の実施の形態では、ころ１５に形成するクラウニング量を８５％とした。
【００３０】
この実施の形態のように、ロッカアーム１においてころ１５が転動する際のフリクションの低下が実現できたことによれば、実機（自動車エンジン）のトルクを抑えることができ、燃費を向上させることができる。
【００３１】
特に、ロッカアーム１の軸受部分として、保持器を用いない総ころタイプの場合、全てのころ１５におけるクラウニング量を８５％に設定することにより、従来の総ころタイプの軸受部に発生するフリクションを、総量的に大幅に低減することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、ころ１５に設けるクラウニング量を最適値として８５％に設定したが、本発明はこの値に限定されるものではない。すなわち、ころ１５におけるクラウニング量は８０％〜９０％であれば、フリクションを低減できることもわかっている。
【００３３】
あるいは、わずかにフリクションの低減率が劣る範囲を含むものの、クラウニング量を７５％〜９５％の間にすることで、軸受部分でのフリクションを従来に比べて低減でき、充分実用に供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、カムフォロワの軸受部分のフリクションを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すロッカアームの全体側面図である。
【図２】同じくロッカアームの概略断面図である。
【図３】同じくころの単体拡大図である。
【図４】同じくクラウニング量とトルクの関係を表すグラフ図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ロッカアーム
２カム
３ローラ
４，５対向壁
６，７連接壁
１４軸体
１４ｂ内輪軌道面
１５ころ
１５ａ転動面
２５クラウニング部
２６直線部

Claims

ローラの内周面を外輪軌道面とし軸体の外周面を内輪軌道面として複数個のころが軸体回りに転動自在に設けられ、前記ローラの外周面にカムが転接されることでローラが軸心回りに回転自在に構成されたカムフォロワにおいて、
前記各ころにおける軸方向のころ有効長さ内の外周面が、両側に、所定の長さに振分けられて外周面にクラウニング加工が施されたクラウニング部と、これらクラウニング部間に形成されて外周面が軸心に実質平行に形成された直線部とから形成され、この直線部の軸方向長さが、前記ころ有効長さの７５％〜９５％の割合を占めるように設定された、ことを特徴とするカムフォロア。