JP2005256656A - Roller rocker arm type valve gear - Google Patents

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博治 所
Koichi Shimizu
弘一 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a roller rocker arm for maintaining fluid lubrication and reducing friction loss even under low speed and high oil temperature operation condition wherein an oil film between sliding surfaces becomes thin. <P>SOLUTION: An inside roller 22 and an outside roller 24 are coaxially and rotatably supported on the rocker arm 12 and are arranged in a double ring shape. A crowning surface portion 30 and a chamfer 32 serving as inclined surfaces are formed at opposite ends in a width direction of an outer peripheral surface of the inside roller 22. Because of the crowning surface portion 30 and the chamfer 32 formed on the outer peripheral surface of the inside roller 22, even when the outside roller 24 is tilted, an edge load does not increase at axial ends of an inner peripheral surface of the outside roller 24 and the outer peripheral surface of the inside roller 22 and oil film breakage is not caused. Wear resistance which is an advantage of a plain bearing is kept high and fluid lubrication is maintained even under the low speed and high oil temperature operation condition so that an increase of friction loss can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。
特開2000−34907号公報
Here, when the oil film between the sliding surfaces is thick under high-speed and low oil temperature operating conditions, the inclination of the outer roller as described above can be absorbed by the oil film, so fluid lubrication with the inner roller is possible. Is maintained. However, under low-speed and high-oil temperature operating conditions, the oil film is thin, so the oil film cannot absorb the tilt of the outer roller, the solid contact ratio increases between sliding surfaces, and friction loss increases. was there.
JP 2000-34907 A

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 type valve gear 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the configuration of the roller rocker arm type valve gear 10. It is shown in a sectional view along line 2-2 in FIG.

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 type valve gear 10 includes a rocker arm 12. One end of the rocker arm 12 is supported by the pivot portion 14 and the tip side can be moved up and down. The cap 16 is attached to the tip of the shaft of a valve 18 (for example, an intake valve or an exhaust valve). 20 abuts.

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 inner roller 22 and an outer roller 24 are provided in the longitudinal intermediate portion of the rocker arm 12. The inner roller 22 is rotatably supported by a roller pin 26 fixed to the rocker arm 12. The outer roller 24 is supported around the inner roller 22 so as to be coaxial and rotatable with the inner roller 22, and the inner roller 22 and the outer roller 24 are configured in a double ring shape. The outer roller 24 corresponds to the cam 28, and when the outer peripheral surface of the outer roller 24 is pressed by the cam 28, the pressing portion 16 of the rocker arm 12 presses the cap 20 of the valve 18 to open and close the valve 18. It has a configuration.

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 surface portions 30 as inclined surfaces are formed in a predetermined range along the width direction of the inner roller 22 at both ends in the width direction of the inner roller 22 on the outer peripheral surface of the inner roller 22. Further, a chamfered portion 32 is provided at the edge portion.

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 crowning surface portion 30 has a curvature R = about 30 mm, and the total width of the width K of the crowning surface portion 30 and the width M of the chamfered portion 32 is 33 with respect to the entire width of the inner roller 22. The drop amount δ of the crowning surface portion 30 is approximately 0.024 mm.

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 type valve gear 10 configured as described above, the inner roller 22 and the outer roller 24 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 cam 28 and the contact surface of the outer roller 24 in the axial direction (roller width direction) are relatively inclined (with respect to the cam 28). When the outer roller 24 is tilted by contact), when 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 24. Fluid lubrication is maintained between the two.

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 outer roller 24 cannot be absorbed by the oil film, and the solid contact ratio increases between the sliding surfaces. As a result, friction loss increases. FIG. 3 is a result of experimentally clarifying that friction loss increases as the oil temperature rises.

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 type valve gear 10 according to the present embodiment, the crowning surface portion as an inclined surface within a predetermined range along the roller width direction at both ends of the outer peripheral surface of the inner roller 22 in the roller width direction. 30 and the chamfered portion 32 are formed, so that even if the outer roller 24 is inclined, the edge load does not increase at the axial ends of the inner peripheral surface of the outer roller 24 and the outer peripheral surface of the inner roller 22, and the oil film is cut. Absent. In other words, while maintaining high wear resistance, which is an advantage of plain bearings, fluid lubrication can be maintained even under low-speed and high-temperature operating conditions, and the solid contact ratio increases between sliding surfaces. It is possible to prevent an increase in friction loss due to.

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 crowning surface portion 30 and the chamfered portion 32) as described above are less effective in reducing the edge load if the width is small, whereas if the width is large, the average surface pressure increases due to the decrease in the contact width. There is a concern that solid contact may occur at both ends other than the both ends in the roller width direction. Therefore, the total width of the inclined surfaces (the crowning surface portion 30 and the chamfered portion 32) is preferably formed in a range of 15% to 45% with respect to the entire width of the roller. FIG. 4 is a result of investigating the influence on the frictional force when the width of the inclined surface (crowning surface portion 30) is changed, and the total width of the inclined surface (crowning surface, tapered surface, chamfered surface) with respect to the entire width of the roller. In the case of 15 to 45%, it can be seen that the effect of reducing friction loss is large and effective.

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 portion 32 is provided not only on the crowning surface portion 30 as an inclined surface but also on the edge portion thereof, but the chamfered portion 32 may be omitted.

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 crowning surface portion 30 is formed on the outer peripheral surface of the inner roller 22 as an inclined surface. However, the present invention is not limited to this, and may be formed on the inner peripheral surface of the outer roller 24. Alternatively, the crowning surface portion 30 may be formed on both the outer peripheral surface of the inner roller 22 and the inner peripheral surface of the outer roller 24 by reducing the drop amount δ by half.

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 crowning surface portion 30 as described above, but may be configured as a simple tapered surface, or may be formed of only a chamfered surface, or may be configured by combining any of them.

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 inner roller 40 shown in FIG. 5, the tapered surface portion 42 as the inclined surface may be provided at the inclination angle θ and the drop amount δ and the chamfered portion 44 may be provided. Or it is good also as a structure which provides only the taper surface part 48 as an inclined surface by the inclination angle (theta) and drop amount (delta) like the inner side roller 46 shown in FIG.

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の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the roller rocker arm type valve gear which concerns on embodiment of this invention. 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の主要部構成を示す図1の2−2線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 2-2 line of FIG. 1 which shows the principal part structure of the roller rocker arm type valve gear which concerns on embodiment of this invention. すべり軸受における油温と摩擦損失との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the oil temperature and friction loss in a slide bearing. ローラーに形成する傾斜面の幅と摩擦力との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the width | variety of the inclined surface formed in a roller, and frictional force. 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の傾斜面の他の例を示す図2に対応した断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the other example of the inclined surface of the roller rocker arm type valve gear which concerns on embodiment of this invention. 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の傾斜面の他の例を示す図2に対応した断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 which shows the other example of the inclined surface of the roller rocker arm type valve gear which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10 Roller rocker arm type valve gear 12 Rocker arm 14 Pivot part 16 Press part 22 Inner roller 24 Outer roller 26 Roller pin 30 Crowning surface part (inclined surface)
32 Chamfered part (inclined surface)

Claims (2)

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.
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、ことを特徴とする請求項1記載のローラーロッカーアーム式動弁装置。   The roller rocker arm type valve gear according to claim 1, wherein the inclined surface is formed in a range of 15% to 45% with respect to the entire width of the roller.
JP2004066732A 2004-03-10 2004-03-10 Roller rocker arm type valve gear Pending JP2005256656A (en)

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