JP2005256656A - Roller rocker arm type valve gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はローラーロッカーアーム式動弁装置に関する。 The present invention relates to a roller rocker arm type valve gear.
内燃機関における動弁装置としてローラーロッカーアーム式動弁装置が知られている(一例として、特許文献1参照)。 A roller rocker arm type valve operating device is known as a valve operating device in an internal combustion engine (see Patent Document 1 as an example).
この種のローラーロッカーアーム式動弁装置では、ローラピンによって内側ローラーと外側ローラーとが同軸的に支持されており(二重のリング状に構成され)、カムによって外側ローラーの外周面が押圧されることでバルブ(吸気バルブまたは排気バルブ)を開閉する構成であり、ロッカーアーム(内側ローラー及び外側ローラー)とカムとの間に働く摩擦力を低減することができ、燃料消費率の向上等を図ることができる。 In this type of roller rocker arm type valve gear, the inner roller and the outer roller are coaxially supported by a roller pin (configured in a double ring shape), and the outer peripheral surface of the outer roller is pressed by a cam. Thus, the valve (intake valve or exhaust valve) is configured to open and close, the frictional force acting between the rocker arm (inner roller and outer roller) and the cam can be reduced, and the fuel consumption rate is improved. be able to.
ところで、このようなローラーロッカーアームが適用される動弁系においては、製造時あるいは運転条件等によってアライメントの誤差が生じ、カムと外側ローラーの軸方向(ローラー幅方向)接触面は、相対的に僅かではあるが傾斜している。カムと外側ローラーが傾斜した状態で当接すると、カムの支持剛性が大きいため、カムの接触面に外側ローラーの接触面が倣おうとする。すると、カムの接触面に倣って傾斜した外側ローラーの内周面と内側ローラーの外周面のそれぞれ軸方向(ローラー幅方向)端部にて所謂エッジロードが発生する。 By the way, in a valve train system to which such a roller rocker arm is applied, an alignment error occurs due to manufacturing or operating conditions, and the axial contact surface direction of the cam and the outer roller (roller width direction) is relatively Slightly inclined. When the cam and the outer roller come into contact with each other in an inclined state, since the cam has a large support rigidity, the contact surface of the outer roller tries to follow the contact surface of the cam. Then, a so-called edge load is generated at the end portions in the axial direction (roller width direction) of the inner peripheral surface of the outer roller and the outer peripheral surface of the inner roller inclined along the contact surface of the cam.
ここで、高速・低油温の運転条件下で摺動面間の油膜が厚い場合には、前述の如き外側ローラーの傾きを油膜で吸収することができるため、内側ローラーとの間で流体潤滑が維持される。しかしながら、低速・高油温の運転条件下では、油膜が薄いため、外側ローラーの傾きを油膜では吸収することができなくなり、摺動面間で固体接触割合が増加し、摩擦損失が増大する問題があった。
本発明は上記事実を考慮し、外側ローラーと内側ローラーにおける固体接触割合の増加を避けてエッジロードの発生を防止し、摺動面間の油膜が薄くなる低速・高油温の運転条件下においても、流体潤滑を維持して摩擦損失を低減することができるローラーロッカーアーム式動弁装置を得ることが目的である。 In consideration of the above-mentioned fact, the present invention avoids an increase in the solid contact ratio between the outer roller and the inner roller, prevents the occurrence of edge load, and under low speed / high oil temperature operating conditions where the oil film between the sliding surfaces becomes thin. Another object of the present invention is to obtain a roller rocker arm type valve gear that can reduce friction loss while maintaining fluid lubrication.
請求項1に係る発明のローラーロッカーアーム式動弁装置は、ロッカーアームに取り付けられたローラピンに回転自在に支持された内側ローラーと、前記内側ローラーの周囲に前記内側ローラーと同軸的にかつ回転自在に支持された外側ローラーと、を備えたローラーロッカーアーム式動弁装置において、前記内側ローラーの外周面及び前記外側ローラーの内周面のうち少なくとも何れか一方の当該ローラー幅方向両端部に、当該ローラー幅方向に沿って所定範囲で傾斜面を形成した、ことを特徴としている。 The roller rocker arm type valve operating apparatus according to the first aspect of the present invention includes an inner roller that is rotatably supported by a roller pin attached to the rocker arm, and is rotatable coaxially with the inner roller around the inner roller. A roller rocker arm type valve gear comprising: an outer roller supported by the outer roller; and at least one of the outer peripheral surface of the inner roller and the inner peripheral surface of the outer roller, An inclined surface is formed in a predetermined range along the roller width direction.
請求項1記載のローラーロッカーアーム式動弁装置では、内側ローラーと外側ローラーとは二重のリング状に構成されている。 In the roller rocker arm type valve gear according to claim 1, the inner roller and the outer roller are configured in a double ring shape.
ここで、例えば仮に、製造時あるいは運転条件等によってアライメントの誤差が生じ、カムと外側ローラーの軸方向(ローラー幅方向)接触面とが相対的に傾斜していると(カムとの当接で外側ローラーが傾くと)、高速・低油温の運転条件下で摺動面間の油膜が厚い場合には、外側ローラーの傾きを油膜で吸収することができるため、内側ローラーとの間で流体潤滑が維持される。 Here, for example, if there is an alignment error due to manufacturing or operating conditions, and the cam and the axial direction (roller width direction) contact surface of the outer roller are relatively inclined (in contact with the cam) When the outer roller is tilted), if the oil film between the sliding surfaces is thick under high-speed and low oil temperature operating conditions, the oil film can absorb the tilt of the outer roller, so fluid can flow between the inner roller and the inner roller. Lubrication is maintained.
一方、前記のような場合に、低速・高油温の運転条件下では、油膜が薄いため、外側ローラーの傾きを油膜では吸収することができなくなり、摺動面間で固体接触割合が増加して摩擦損失が増大しようとする。 On the other hand, in the above cases, the oil film is thin under low-speed and high oil temperature operation conditions, so the oil film cannot absorb the inclination of the outer roller, and the solid contact ratio increases between the sliding surfaces. The friction loss tends to increase.
この点、請求項1記載のローラーロッカーアーム式動弁装置では、内側ローラーの外周面及び外側ローラーの内周面のうち少なくとも何れか一方の当該ローラー幅方向両端部に、当該ローラー幅方向に沿って所定範囲で傾斜面が形成されているため、外側ローラーが傾いても、外側ローラーの内周面と内側ローラーの外周面の軸方向端部でエッジロードが増大せず油膜切れが生じない。すなわち、低速・高油温の運転条件下でも流体潤滑を維持することができ、摺動面間で固体接触割合が増加することによる摩擦損失の増大を防止することができる。 In this respect, in the roller rocker arm type valve operating device according to claim 1, along the roller width direction at both ends of the roller width direction of at least one of the outer peripheral surface of the inner roller and the inner peripheral surface of the outer roller. Therefore, even if the outer roller is inclined, the edge load does not increase at the axial ends of the inner peripheral surface of the outer roller and the outer peripheral surface of the inner roller, and the oil film is not cut. That is, fluid lubrication can be maintained even under low-speed and high-oil temperature operating conditions, and an increase in friction loss due to an increase in the solid contact ratio between sliding surfaces can be prevented.
なお、内側ローラーの外周面及び外側ローラーの内周面のうち少なくとも何れか一方に形成する傾斜面としては、所謂クラウニング面でもテーパー面でもあるいは面取り面でもよく、また何れかを組み合わせて構成してもよい。 The inclined surface formed on at least one of the outer peripheral surface of the inner roller and the inner peripheral surface of the outer roller may be a so-called crowning surface, a tapered surface, a chamfered surface, or a combination of either. Also good.
請求項2に係る発明のローラーロッカーアーム式動弁装置は、請求項1記載のローラーロッカーアーム式動弁装置において、前記傾斜面は、当該ローラーの全幅に対して15%〜45%の範囲で形成されている、ことを特徴としている。 The roller rocker arm type valve operating apparatus according to claim 2 is the roller rocker arm type valve operating apparatus according to claim 1, wherein the inclined surface is in a range of 15% to 45% with respect to the entire width of the roller. It is characterized by being formed.
前述の如き内側ローラーの外周面及び外側ローラーの内周面のうち少なくとも何れか一方に形成する傾斜面は、その幅が小さいとエッジロードの低減効果が少なく、一方、その幅が大きいと接触幅減少による平均面圧の上昇により、当該ローラー幅方向両端部以外でも固体接触することが懸念される。 The inclined surface formed on at least one of the outer peripheral surface of the inner roller and the inner peripheral surface of the outer roller as described above has little effect of reducing edge load when the width is small, while the contact width when the width is large. Due to the increase of the average surface pressure due to the decrease, there is a concern that solid contact may occur at other than both ends in the roller width direction.
この点、請求項2記載のローラーロッカーアーム式動弁装置では、前記傾斜面を好適な範囲で形成しているため、摩擦損失の低減効果が大きく、効果的である。 In this respect, in the roller rocker arm type valve gear according to claim 2, since the inclined surface is formed in a suitable range, the effect of reducing the friction loss is large and effective.
以上説明した如く本発明に係るローラーロッカーアーム式動弁装置は、外側ローラーと内側ローラーにおける固体接触割合の増加を避けてエッジロードの発生を防止し、摺動面間の油膜が薄くなる低速・高油温の運転条件下においても、流体潤滑を維持して摩擦損失を低減することができるという優れた効果を有している。 As described above, the roller rocker arm type valve gear according to the present invention avoids an increase in the solid contact ratio between the outer roller and the inner roller, prevents the occurrence of edge load, and reduces the oil film between the sliding surfaces. Even under high oil temperature operation conditions, the fluid lubrication can be maintained and the friction loss can be reduced.
図1には、本発明の実施の形態に係るローラーロッカーアーム式動弁装置10の構成が正面図にて示されており、また、図2にはローラーロッカーアーム式動弁装置10の構成が図1の2−2線に沿った断面図にて示されている。
FIG. 1 is a front view showing the configuration of a roller rocker arm
このローラーロッカーアーム式動弁装置10は、ロッカーアーム12を備えている。ロッカーアーム12は、一端がピボット部14によって支持されて先端側が上下移動可能となっており、先端の押圧部16が、バルブ18(例えば、吸気バルブや排気バルブ)の軸先端に冠着したキャップ20に当接している。
The roller rocker arm
ロッカーアーム12の長手中間部には、内側ローラー22及び外側ローラー24が設けられている。内側ローラー22は、ロッカーアーム12に固定されたローラピン26に回転自在に支持されている。また、外側ローラー24は、内側ローラー22の周囲にこの内側ローラー22と同軸的にかつ回転自在に支持されており、内側ローラー22と外側ローラー24とで二重のリング状に構成されている。外側ローラー24はカム28に対応しており、カム28によって外側ローラー24の外周面が押圧されることで、ロッカーアーム12の押圧部16がバルブ18のキャップ20を押圧し、バルブ18を開閉する構成となっている。
An
ここで、図2に詳細に示す如く、内側ローラー22の外周面の当該内側ローラー22幅方向両端部に、当該ローラー幅方向に沿って所定範囲で傾斜面としてのクラウニング面部30が形成されており、さらにそのエッジ部分には面取り部32が施されている。
Here, as shown in detail in FIG. 2, crowning
ここで、本実施の形態においては、クラウニング面部30は、曲率R=約30mmで、当該内側ローラー22の全幅に対して、クラウニング面部30の幅Kと面取り部32の幅Mの合計幅が33%であり、クラウニング面部30の落とし量δ=約0.024mmで形成されている。
Here, in the present embodiment, the
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
上記構成のローラーロッカーアーム式動弁装置10では、内側ローラー22と外側ローラー24とは二重のリング状に構成されている。
In the roller rocker arm
ここで、例えば仮に、製造時あるいは運転条件等によってアライメントの誤差が生じ、カム28と外側ローラー24の軸方向(ローラー幅方向)接触面とが相対的に傾斜していると(カム28との当接で外側ローラー24が傾くと)、高速・低油温の運転条件下で摺動面間の油膜が厚い場合には、外側ローラー24の傾きを油膜で吸収することができるため、内側ローラー22との間で流体潤滑が維持される。
Here, for example, if an alignment error occurs due to manufacturing or operating conditions, and the
一方、前記のような場合に、低速・高油温の運転条件下では、油膜が薄いため、外側ローラー24の傾きを油膜では吸収することができなくなり、摺動面間で固体接触割合が増加して摩擦損失が増大しようとする。図3は、油温が上昇することにより摩擦損失が増大する様子を実験で明らかにした結果である。
On the other hand, in such a case, the oil film is thin under the operating conditions of low speed and high oil temperature, so the inclination of the
この点、本実施の形態に係るローラーロッカーアーム式動弁装置10では、内側ローラー22の外周面の当該ローラー幅方向両端部に、当該ローラー幅方向に沿って所定範囲で傾斜面としてのクラウニング面部30及び面取り部32が形成されているため、外側ローラー24が傾いても、外側ローラー24の内周面と内側ローラー22の外周面の軸方向端部でエッジロードが増大せず油膜切れが生じない。すなわち、すべり軸受の利点である耐摩耗性を高く維持しつつ、かつ、低速・高油温の運転条件下でも流体潤滑を維持することができ、摺動面間で固体接触割合が増加することによる摩擦損失の増大を防止することができる。
In this respect, in the roller rocker arm
またここで、前述の如き傾斜面(クラウニング面部30及び面取り部32)は、その幅が小さいとエッジロードの低減効果が少なく、一方、その幅が大きいと接触幅減少による平均面圧の上昇により、当該ローラー幅方向両端部以外でも固体接触することが懸念される。そこで、前記傾斜面(クラウニング面部30及び面取り部32)の合計幅は、当該ローラーの全幅に対して15%〜45%の範囲で形成することが好ましい。図4は、傾斜面(クラウニング面部30)の幅を変化させた場合の摩擦力への影響を調べた結果で、ローラの全幅に対する傾斜面(クラウニング面、テーパー面、面取り面)の幅が合計15〜45%の場合に、摩擦損失の低減効果が大きく、効果的であることが解る。
Further, here, the inclined surfaces (the
なお、前述した実施の形態においては、傾斜面としてクラウニング面部30のみならずそのエッジ部分に面取り部32を施す構成としたが、この面取り部32を省略して構成してもよい。
In the embodiment described above, the chamfered
また、前述した実施の形態においては、傾斜面としてクラウニング面部30を内側ローラー22の外周面に形成する構成としたが、これに限らず、外側ローラー24の内周面に形成する構成としてもよく、あるいは、前記落とし量δを半分ずつにして内側ローラー22の外周面及び外側ローラー24の内周面の何れにもクラウニング面部30を形成する構成としてもよい。
In the embodiment described above, the
またさらに、傾斜面としては、前述の如くクラウニング面部30に限らず、単純なテーパー面として形成する構成としたりあるいは面取り面のみでもよく、また何れかを組み合わせて構成してもよい。
Furthermore, the inclined surface is not limited to the
すなわち、図5に示す内側ローラー40の如く、傾斜角度θ、落とし量δで傾斜面としてのテーパー面部42を設けると共に面取り部44を設ける構成としてもよい。あるいは、図6に示す内側ローラー46の如く、傾斜角度θ、落とし量δで傾斜面としてのテーパー面部48のみを設ける構成としてもよい。
That is, as in the
10 ローラーロッカーアーム式動弁装置
12 ロッカーアーム
14 ピボット部
16 押圧部
22 内側ローラー
24 外側ローラー
26 ローラピン
30 クラウニング面部(傾斜面)
32 面取り部(傾斜面)
DESCRIPTION OF
32 Chamfered part (inclined surface)
Claims (2)
前記内側ローラーの外周面及び前記外側ローラーの内周面のうち少なくとも何れか一方の当該ローラー幅方向両端部に、当該ローラー幅方向に沿って所定範囲で傾斜面を形成した、
ことを特徴とするローラーロッカーアーム式動弁装置。 A roller rocker arm type movement comprising: an inner roller rotatably supported by a roller pin attached to a rocker arm; and an outer roller coaxially and rotatably supported around the inner roller. In the valve device,
At least one of the outer peripheral surface of the inner roller and the inner peripheral surface of the outer roller was formed with inclined surfaces in a predetermined range along the roller width direction at both ends in the roller width direction.
A roller rocker arm type valve gear characterized by that.
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