JP2005180195A - ロッカシャフトの油路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッカシャフトの内部に内管部材を設けて複数の油路を構成する場合に、複数の内管部材同士が互いに影響を及ぼし合うことなく比較的容易に位置決め固定されるロッカシャフトの油路構造を提供する。
【解決手段】当該ロッカシャフトの内部に形成された軸方向孔（２２）と、該軸方向孔内に挿入された複数の内管部材（２４）と、前記軸方向孔の内周面に対する圧接力を当該軸方向孔の直径線上にて作用させて当該軸方向孔内に前記内管部材を固定すべく当該軸方向孔内に挿入される固定部材（２５）とを有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロッカシャフトの油路構造に関し、特に、油圧作動する弁作動特性切換機構への油圧の給・排油路を構成するためのロッカシャフトの油路構造に関するものである。

本発明に関わるロッカシャフトの油路構造の理解の助けとして、先ず、本発明の適用対象となる内燃機関の弁作動特性切換機構について簡単に説明しておく。

この弁作動特性切換機構は、図９、１０に示すように、作動角及びリフト量が互いに異なる低速カム２及び高速カム３と、これら両カム２・３のベース円と等しい直径の真円部４とが互いに隣接して一体形成された吸気カムシャフト１と、吸気カムシャフト１の下方に該カムシャフト１と平行に延設されたロッカシャフト５と、低速カム２、高速カム３、並びに真円部４に対応してロッカシャフト５に枢支された３つのロッカアーム６ａ・６ｂ・７とを備えている。

低速カム２並びに真円部４に対応する低速ロッカアーム６ａ・６ｂの各遊端には、閉弁付勢された２つの吸気弁８ａ・８ｂのステム端が当接している。また、高速カム３に対応する高速ロッカアーム７は、高速カム３との摺接状態を常時維持するようにばね付勢されている。

３つのロッカアーム６ａ・６ｂ・７の内部に形成されたガイド孔９・１１・１３には、低速モードと高速モードとに切換えるための３つのピン１０・１２・１４からなる連結切換機構ＶＴが設けられている。

ロッカシャフト５には、オイルパンから汲み上げた潤滑油を作動油として圧送するための２本の油路１６ａ・１６ｂが内設されている。これらの油路から連結切換機構ＶＴの各端に作用させる油圧の向きを電磁弁で切り換えることにより、各ピン１０・１２・１４が各ガイド孔９・１１・１３にそれぞれ整合した位置となって各ロッカアーム６ａ・６ｂ・７が互いに相対角変位可能となり、低速カム２で一方の吸気弁８ａのみが開弁駆動される低速モード（図９参照）と、各ピン１０・１２・１４が互いに隣り合うロッカアーム６ａ・６ｂ・７同士間にまたがった状態となって３つのロッカアーム６ａ・６ｂ・７が連結されて一体的に揺動可能となり、高速カム３で両方の吸気弁８ａ・８ｂが開弁駆動される高速モード（図１０参照）とに切り替わる。

このような複動式油圧駆動プランジャを駆動する場合、最低でも２つの独立した油路１６ａ・１６ｂが必要である。もしも気筒間のバルブタイミングを互いに異ならせたい場合は、油路の数は切換モードの種類に応じて多くなる。

複数の油路をロッカシャフトに形成する手法としては、外周面の一部を軸線に沿って凹ませた管部材を中空に形成されたロッカシャフト内に圧入し、その管内と、その管の凹んだ面とロッカシャフトの軸方向孔の内周面との間にて複数の油路を形成するようにしたものが知られている（特許文献１を参照されたい）。またこの他にも、ロッカシャフトの内部に複数の内管部材を束ねて挿入したものが知られている（特許文献２を参照されたい）。
特開平８−６１０１８号公報 特開２０００−１７０５０６号公報

しかるに、上記特許文献１に開示された手法は、管部材の断面形状の自由度が低い上、複数の油路の断面積を均等にすることが困難である。また、特許文献２に開示された手法は、複数の内管部材同士を接触させてロッカシャフトの軸方向孔内に固定しているため、互いに隣接する内管部材同士の変形の影響を受け易く、複数の内管部材を正確に位置決めしつつ同時に軸方向孔に圧入することは困難であった。

中実軸の一方の軸端から軸線に沿う油路をドリル加工で穿設したり、ロッカシャフトを中空軸として形成し、断面形状がＸ字状やＹ字状に押出成型などで形成された棒材を中空孔に圧入して軸方向孔の断面内を複数の扇形部分に仕切ったりすることも考えられるが、ドリル加工は長い油路の形成が困難であり、仕切り板は、ロッカシャフトの軸方向孔の内周面との接触面積が小さいために軸方向の全長に渡ってリークを防止することが困難である。

このような課題を解決し、ロッカシャフトの内部に内管部材を設けて複数の油路を構成する場合に、複数の内管部材同士が互いに影響を及ぼし合うことなく比較的容易に位置決め固定することのできるロッカシャフトの油路構造を提供するため、本発明の請求項１は、内燃機関の燃焼室に設けられたバルブを駆動するロッカアームを揺動可能に支持するためのロッカシャフトの油路構造であって、当該ロッカシャフト（２１）の内部に形成された軸方向孔（２２）と、該軸方向孔内に挿入された複数の内管部材（２４）と、前記軸方向孔の内周面に対する圧接力を当該軸方向孔の直径線上にて作用させて当該軸方向孔内に前記内管部材を固定すべく当該軸方向孔内に挿入される固定部材（２５）とを有することを特徴とするものとした。

また本発明の請求項２は、請求項１の構成において、束ねた際にその中心部に軸方向に沿う空隙（２７）が空くように複数の内管部材を形成し、該複数の内管部材を束ねて軸方向孔内に挿入した後に棒状をなす固定部材（丸棒材２５）を空隙に圧入することを特徴とするものとした。

また本発明の請求項３は、内燃機関の燃焼室に設けられたバルブを駆動するロッカアームを揺動可能に支持するためのロッカシャフトの油路構造であって、当該ロッカシャフトの内部に形成された軸方向孔と、束ねた際の外形輪郭が前記軸方向孔の断面輪郭と概ね等しく且つ束ねた際にその中心部に軸方向に沿う空隙が空くように各個が形成された複数の内管部材とを有し、前記複数の内管部材を束ねて前記軸方向孔に挿入した後に前記内管部材を前記軸方向孔に固定するための固定部材を前記空隙に圧入することを特徴とするものとした。

そして本発明の請求項４は、請求項２若しくは３の構成に加えて、前記固定部材は丸棒材からなり、前記内管部材の前記空隙を形成する前記固定部材との対向面が円弧状の凹面（２８）をなすことを特徴とするものとした。

さらに本発明の請求項５は、請求項１乃至４の構成において、前記軸方向孔の開口端に、前記複数の内管部材の軸方向端部に嵌合する凸部（３１）を備える蓋部材（２９）を設け、前記凸部の前記内管部材内への突入端が、前記固定部材の前記蓋部材側の端部より前記軸方向孔の内方に位置するようにしたことを特徴とするものとした。

このような本発明の請求項１の構成によれば、内管部材を軸方向孔の内周面に径方向に圧接する固定部材を設けたので、複数の内管部材を軸方向孔内に設ける場合にも、内管部材が軸方向孔の内周面と固定部材との間に軸方向孔の直径線上で挟持され、複数の内管部材同士が互いに影響を及ぼし合うことなく容易に位置決め固定することができる。

また請求項２の構成によれば、固定部材を圧入する前は、複数の内管部材が軸方向孔内で比較的容易に移動し得るので、位置決めが容易であり、しかも固定部材を圧入で装着する時の応力は内管部材の変形で吸収されるので、中空軸の外周面にまで変形が及ばずに済む。これらに加えて、固定部材の外周面の曲率半径が小さいため、複数の内管部材を束ねた中心部に圧入する際の接触面積が小さくなり、摺動抵抗を低減することができる。

また本発明の請求項３の構成によれば、内管部材は固定部材と軸方向孔とによって固定されるので、固定が容易になると共に、最後に空隙に固定部材を圧入して内管部材を固定するので、圧入固定の際の摺動部が内管部材と固定部材との間に形成され、応力によるロッカシャフトの変形を抑制することができる。また複数の内管部材を軸方向に圧入する場合には、内管部材の外周面と軸方向孔の内周面との間で摺動するために抵抗が大きくなるが、本発明の請求項３の構成によると、固定部材の外周面の曲率半径が小さいため、複数の内管部材を束ねた中心部に圧入する際の接触面積が小さくなり、摺動抵抗を低減することができる。

また請求項４の構成によれば、凹部が形成されることにより、固定部材を圧入する際のガイドになると共に、内管部材の位置決めが容易になる。

そして請求項５の構成によれば、複数の内管部材の端部への凸部の圧入代を確保することができ、複数の内管部材の位置決めと端部閉塞とを容易に且つ確実に行うことができる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明を適用したロッカシャフトを示している。このロッカシャフト２１は、適宜な直径の軸方向孔２２がその全長に渡って設けられた真円輪郭の中空軸２３と、軸方向孔２２に装着された外形輪郭が概ね扇形をなす複数（例えば４本）の内管部材２４と、束ねた４本の内管部材２４の中心部にて、ロッカシャフト２１の径方向について内管部材２４を軸方向孔２２の内周面に対して圧接して固定するための軸方向孔２２内に挿入される丸棒材２５（固定部材）とからなっている。

このロッカシャフト２１は、図２に示すように、先ず、束ねた４本の内管部材２４を中空軸２３の軸方向孔２２内に規定量挿入し、その状態で４本の内管部材２４の軸方向孔２２内での周方向位置を定め、中空軸２３並びに４本の内管部材２４の適所に互いに対応して穿設された貫通孔２６ａ・２６ｂに位置決めピン（図示せず）を挿して４本の内管部材２４が位置ずれを起こさないようにしておく。この貫通孔２６ａ・２６ｂは、ピンを除去すれば作動油の出入り口として利用できる。

ここで内管部材２４は、例えば押し出し（引き抜き）成型にて形成され、束ねた状態での外周輪郭が概ね真円となり、且つその外径寸法は、中空軸２３の軸方向孔２２に比較的低い軸力で押し込める程度に定められている。また各内管部材２４には、束ねた際に４本の内管部材２４の中心部に空隙２７を形成するために、それぞれに円弧状をなす凹面２８が形成されている。

次に、束ねた４本の内管部材２４の中心部にできた空隙２７に、先端がテーパ状をなす丸棒材２５を圧入する。ここで４本の内管部材２４の中心部にできた空隙２７の内径寸法と丸棒材２５の外径寸法とは、互いに締まり嵌めとなるように定められているが、空隙２７における丸棒材２５の外周面との対向面が円弧状の凹面２８をなしているので、その凹面２８にガイドされ、丸棒材２５と各内管部材２４との位置決めが容易に且つ確実に行われる。また小径な丸棒材２５の外周面の曲率半径が小さいため、束ねた４本の内管部材２４の中心部の空隙２７に圧入する際の接触面積が小さくなり、摺動抵抗が低減され、圧入作業が円滑に行われる。

この丸棒材２５の圧入によって４本の内管部材２４が半径方向外向きに押し退けられ、各内管部材２４の外周面が中空軸２３の軸方向孔２２の内周面に圧接されて４本の内管部材２４が中空軸２３に一体的に結合する。これと同時に、丸棒材２５も、その外周面を４本の内管部材２４の内周面（凹面２８）に圧接し、４本の内管部材２４と一体的に結合する。この時、丸棒材２５を圧入することで４本の内管部材２４には丸棒材２５の中心を通る径方向応力が作用するが、これは内管部材２４の内部にて吸収されるので、ロッカシャフト２１の外周にまで丸棒材２５の圧入力の影響が及ばずに済む。

最後に、図３に示すように、中空軸２３の軸方向孔２２に４本の内管部材２４が丸棒材２５で固定されたロッカシャフト２１の軸方向両端部に蓋部材２９を嵌着することにより、内管部材２４の端末が閉塞されてその内部が油路として利用し得るものとなる。

蓋部材２９は、図４に併せて示すように、外径寸法が中空軸２３と略等しい円板状部分３０と、円板状部分３０の一方の面に突設された内管部材２４の内周輪郭に等しい外形輪郭の凸部３１とからなり、内管部材２４の端部に凸部３１を圧入することで固定される。

凸部３１は、幾分か先細りに形成されると共に、その突入長さは、円板状部分３０から最も離れた凸部３１の端面である突入端の位置が、固定用丸棒材２５の軸方向端の没入位置よりも軸方向内側となるように定められている。即ち、凸部３１と固定用丸棒材２５の蓋部材側端部は、ロッカシャフト２１の軸線に垂直な方向において重なり合うようになっている。これにより、内管部材２４の開口端が凸部３１の圧入によって拡開変形して凸部３１を受容し、且つ蓋部材２９が内管部材２４に一体的に且つ強固に結合される。

複数の内管部材２４の中心部にできた空隙２７に圧入する丸棒材２５は、中実に限らず、図５に示すように中空にしても良い。

軸方向孔２２に挿入する内管部材２４の本数は、実用上許される範囲内で駆動対象の都合に応じて適宜に定めることができ、例えば、図６に示す３本、或いは図７に示す２本でも良い、また図８に示すように、内管部材２４の外周面と軸方向孔２２の内周面との間に空隙３２が形成されるように内管部材２４の断面形状を定めれば、この空隙３２も油路として利用できるので、内管部材２４の本数以上の通路を形成することもでき、内管部材２４を削減することができる。

本発明にかかる油路の形成技術は、上述したロッカシャフトに限らず、複数の油路を必要とする軸について等しく適用できる。

本発明が適用されたロッカシャフトの軸線に直交する断面図である。 本発明の実施要領説明図である。 本発明が適用されたロッカシャフトの端部の軸線に沿う断面図である。 蓋部材の斜視図である。 第１の変形実施例を示す図１と同様な断面図である。 第２の変形実施例を示す図１と同様な断面図である。 第３の変形実施例を示す図１と同様な断面図である。 第４の変形実施例を示す図１と同様な断面図である。 従来の作動特性可変装置付き動弁装置の低速モード状態を示す概略機構図である。 従来の作動特性可変装置付き動弁装置の高速モード状態を示す概略機構図である。

符号の説明

２２ 軸方向孔
２３ 中空軸
２４ 内管部材
２５ 丸棒材（固定部材）
２７ 空隙
２８ 凹面
２９ 蓋部材
３１ 凸部

Claims (5)

1. 内燃機関の燃焼室に設けられたバルブを駆動するロッカアームを揺動可能に支持するためのロッカシャフトの油路構造であって、
   当該ロッカシャフトの内部に形成された軸方向孔と、該軸方向孔内に挿入された複数の内管部材と、前記軸方向孔の内周面に対する圧接力を当該軸方向孔の直径線上にて作用させて当該軸方向孔内に前記内管部材を固定すべく当該軸方向孔内に挿入される固定部材とを有することを特徴とするロッカシャフトの油路構造。
2. 束ねた際にその中心部に軸方向に沿う空隙が空くように前記複数の内管部材を形成し、該複数の内管部材を束ねて前記軸方向孔内に挿入した後に前記空隙に棒状をなす固定部材を圧入してなることを特徴とする請求項１に記載のロッカシャフトの油路構造。
3. 内燃機関の燃焼室に設けられたバルブを駆動するロッカアームを揺動可能に支持するためのロッカシャフトの油路構造であって、
   当該ロッカシャフトの内部に形成された軸方向孔と、束ねた際の外形輪郭が前記軸方向孔の断面輪郭と概ね等しく且つ束ねた際にその中心部に軸方向に沿う空隙が空くように各個が形成された複数の内管部材とを有し、
   前記複数の内管部材を束ねて前記軸方向孔に挿入した後に前記内管部材を前記軸方向孔に固定するための固定部材を前記空隙に圧入することを特徴とするロッカシャフトの油路構造。
4. 前記固定部材は丸棒材からなり、前記内管部材の前記空隙を形成する前記固定部材との対向面が円弧状の凹面をなすことを特徴とする請求項２若しくは３に記載のロッカシャフトの油路構造。
5. 前記軸方向孔の開口端に、前記複数の内管部材の軸方向端部に嵌合する凸部を備える蓋部材を設け、前記凸部の前記内管部材内への突入端が、前記固定部材の前記蓋部材側の端部より前記軸方向孔の内方に位置するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロッカシャフトの油路構造。

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