JP2006057463A - ロッカーアーム - Google Patents

Abstract

【課題】 製品に対して製造履歴や仕様の詳細データを記録して容易に読出すことのできるロッカーアームを提供する。
【解決手段】 このロッカーアーム１は、アーム本体４と、このアーム本体４に支持されたカムフォロア２を有し、カムフォロア２により揺動駆動されて内燃機関のバルブ３を動作させるものである。このロッカーアーム１において、非接触交信が可能なＲＦＩＤタグ等のＩＣタグ１５を取付ける。ＩＣタグ１５には、ロッカーアーム１の識別情報の他に、製造履歴情報および製品仕様情報を記録する。ＩＣタグ１５に応力センサや温度センサを設けたものを用いても良い。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車および自動２輪車等のエンジンや、汎用エンジン等に装備されカムにより揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブの開閉動作を行わせるロッカーアームに関する。

ロッカーアームはエンジンの重要部品であるため、その製造工程を十分に保証する必要があり、トレーサビリティを製品毎に把握する必要がある。従来のロッカーアームでは、製品履歴の判別対策として、レーザーマーキングや刻印等を施している。

非接触で交信が可能なＲＦＩＤ技術を用いたＩＣタグは、物流関係で広く使用されてきているが、小型化が進み、近年のトレーサビリティの要求、つまり考慮の対象になっているものの履歴、適用、または所在を追求できること要求の高まりから、機械部品にＩＣタグを取付けることも提案されている（例えば特許文献）。これは、歯車等の機械部品について、ＩＣタグを取付け、ＩＤコードやこれに関連つけた各種の情報を記憶させて管理しようとするものである。
特開２００２−０４９９００号公報

ロッカーアームは、小さくてアーム本体が複雑な形状の部品であり、マーキング等を施す箇所が狭い。そのため、マーキング等では十分に製造履歴を表記できず、履歴内容の詳細を判別することができなかった。このため、マーキングの製造年月日等から、製造履歴の詳細が記載された書類を探す必要があった。この場合でも、製品が製造元にある状況下では、製造履歴を記載した書類をすぐに探し出して製造履歴の詳細を判別できるが、製品が海外などの遠隔地にある場合には、マーキング内容を遠隔地から製造元まで連絡して書類を探さなければならないので、対応が遅れてしまう。
また、ロッカーアームに組み込まれる軸受は、形状が同じであっても材料・熱処理の異なる仕様の製品があり、外観だけでは仕様の判別ができない。そのため、現状では、必要な場合は破壊検査により製品仕様の判別が行わなければならない難しい状況にある。

特許文献１に示されるＩＣタグの取付提案例は、一般的な機械部品を対象としたものであり、取付対象として各種の機械部品が例示されているが、ロッカーアームについては開示がない。ロッカーアームは、上記のように小さくて複雑な形状の部品であるうえ、カムにより駆動されて高速で揺動動作し、各部に応力が作用するため、ＩＣタグを取付ける場合に、その適切な取付箇所が得難い。
また、ロッカーアームは、繰り返し応力が発生しているため、実際のエンジンの使用状況が現れる部品であり、その応力状況等が検出できれば、エンジンの使用状況を詳細に知ることができる。しかし、その検出を実現できる例は、従来にない。

この発明の目的は、製品に対して製造履歴や仕様の詳細データを記録して容易に読出すことのできるロッカーアームを提供することである。
この発明の他の目的は、ロッカーアームに取付けられたＩＣタグが、繰り返しロッカーアームに作用する応力によって損傷しないようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、エンジンの使用状況が把握できるロッカーアームを提供することである。

この発明のロッカーアームは、アーム本体と、このアーム本体に支持されたカムフォロアを有し、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、非接触交信が可能なＩＣタグを取付けたことを特徴とする。前記ＩＣタグには、ロッカーアームの識別情報の他に、製造履歴情報および製品仕様情報の両方または一方を記録しても良い。
この構成によると、ロッカーアームにＩＣタグを取付けたため、識別情報や製造履歴、製品仕様等のデータを、ＩＣタグに書き込んでおくことができる。前記ＩＣタグは、非接触交信が可能なものであり、タグリーダを用いることで、識別情報、製造履歴、製品仕様等の記録情報を、瞬時に読み出して判断することができる。タグリーダは、小型軽量のものがあり、遠隔地、例えば海外等でも活用ができる。また、ＩＣタグは、刻印等に比べて記憶できる容量が大きく、小型，大容量化の発展により、詳細な製造仕様や製造履歴まで記録が可能と考えられる。そのため、万一、不具合が発生した場合でも、破壊検査を実施することなく、ＩＣタグから読み出すことで仕様情報等が得られる。したがって、検査のために測定機器も不要となり、判別も即座に行える。

この発明のロッカーアームは、前記アーム本体の略中央に揺動支点軸の挿通孔を有するセンターピボット型のロッカーアームであって、前記ＩＣタグは、前記アーム本体の幅方向の中間における前記挿通孔の近傍に取付けても良い。
ロッカーアームは、絶えず荷重が繰返し負荷され、振動もあることから、ＩＣタグを取付けた場合、上記応力や振動がＩＣタグに影響する。しかし、センターピボット型のロッカーアームでは、揺動支点軸の挿通孔の付近は揺動による移動が少ない箇所であり、またそのアーム本体の幅方向の中間は、応力の影響が少ない。このように最大主応力位置および揺動運動の移動量が大きい位置を除外してＩＣタグを取付けることにより、ロッカーアームの揺動や負荷される荷重によってＩＣタグが損傷することが極力回避できる。

この発明のロッカーアームにおいて、前記アーム本体の一端にピボット部品の取付部を有するエンドピボット型のロッカーアームである場合に、前記ＩＣタグは、前記アーム本体における前記ピボット部品の取付部の近傍に取付けても良い。
センターピボット型の場合、ピボット部品の取付部の近傍は、最大主応力位置および揺動運動の移動量が大きい位置を除外した位置となり、ロッカーアームの揺動や負荷される荷重によってＩＣタグが損傷することが回避される。

この発明において、前記ＩＣタグは、前記アーム本体に設けたタグ取付用凹部内に取付けても良い。これにより、高速で揺動するアーム本体に対して、ＩＣタグを堅固に取付けることができる。

前記アーム本体が、鋳造、鍛造、またはプレス製のものである場合、前記タグ取付用凹部は、アーム本体の鋳造、鍛造、またはプレスの過程で成形型により形成しても良い。
前記タグ取付用凹部は、切削等の機械加工により形成しても良いが、鋳造、鍛造、またはプレス製のものである場合は、成形型を用いてその鋳造、鍛造、またはプレスによるアーム本体の製造過程でタグ取付用凹部を形成することで、工程増を極力回避してタグ取付用凹部を形成することができる。

前記ＩＣタグは、前記アーム本体に耐高温性の接着剤により取付けても良い。ロッカーアームは、エンジンのシリンダヘッド上の高温の環境下で用いられるが、耐高温性の接着剤を用いると、このような高温環境下においても、アーム本体に対してＩＣタグを脱落しないように確実に取付けることができる。

この発明において、前記ＩＣタグは、応力センサと一体化されたセンサ付きＩＣタグであって、前記アーム本体に取付けられたものであっても良い。この場合に、前記ＩＣタグは、前記応力センサの出力から応力サイクルをカウントして内蔵のメモリに記憶させるカウント手段を有するものとしても良い。
ロッカーアームには、エンジンの回転速度に応じた繰り返し応力が発生している。上記構成のロッカーアームの場合、アーム本体の揺動動作時に生じる繰返し応力が応力センサで検出され、前記カウント手段が応力サイクルをカウントしてメモリに記憶させる。そのため、この応力サイクルのカウント値をタグリーダを用いて読み出すことにより、実際のエンジンの使用状況を詳細に把握することもできる。

この発明において、前記ＩＣタグは、温度センサと一体化されたセンサ付きＩＣタグであっても良い。その場合に、前記ＩＣタグは、前記温度センサの出力から最高温度および最低温度を内蔵のメモリに更新して記憶させる最高最低温度更新手段を有するものとしても良い。
この構成の場合、ロッカーアームの動作時に、温度センサの出力から、最高最低温度更新手段が最高温度および最低温度をメモリに更新して記憶させる。そのため、この最高温度および最低温度をタグリーダを用いて読み出すことにより、実際のエンジンの使用状況をさらに詳細に把握することができる。

この発明のロッカーアームは、アーム本体と、このアーム本体に支持されたカムファロアを有し、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、非接触交信が可能なＩＣタグを取付けたため、ＩＣタグによって 識別情報や、製造履歴、仕様等の詳細データを製品に容易に書き込むことができ、また容易に読み出すことができる。
センターピボット型のロッカーアームの場合には、アーム本体の幅方向の中間における揺動支点軸の挿通孔の近傍にＩＣタグ取付け、またエンドピボット型のロッカーアームでは、アーム本体におけるピボット部品の取付部の近傍にＩＣタグを取付けることにより、高速で揺動するロッカーアームの揺動や負荷荷重によってＩＣタグが損傷することが回避できる。
前記ＩＣタグを応力センサ付きとし、または温度センサ付きとし場合は、エンジンの実際の使用状況をロッカーアームのＩＣタグの記録データから知ることができる。

この発明の第１の実施形態を図１〜図３と共に説明する。図１（Ａ）に示すように、このロッカーアーム１は、エンジンに装備され一端でカム２により揺動させられて他端でシリンダヘッドのバルブ３の開閉を行うセンターピボット型のものである。このロッカーアーム１は、一端４ａにローラ挿入空間６（図１（Ｃ））を挟んで対向する一対の対向側壁５が設けられたアーム本体４を有する。両対向側壁５には、ローラ軸取付孔７が貫通して設けられ、両ローラ軸取付孔７に渡ってローラ軸８が挿入され、加締によって両対向側壁５に固定される。ローラ挿入空間６には、カム２に転接するカムフォロアであるローラ９が配置され、このローラ９が前記ローラ軸８の外周に回転自在に設置される。ローラ９とローラ軸８との間には複数のころ１０が介在する。ローラ９およびころ１０により転がり軸受１１が構成される。

アーム本体４は、長手方向の略中央に揺動支点軸（図示せず）の挿通孔１２を有し、この挿通孔１２に揺動支点軸が嵌合し、この揺動支点軸の回りにロッカーアーム１が正逆回動自在に支持される。アーム本体４の他端４ｂにはアジャスト部１３が形成され、バルブ作用部品１４がその雄ねじ部１４ａでアジャスト部１３の雌ねじ部（図示せず）に螺合することで、出入り調整可能に取付けられている。

アーム本体４には、非接触で交信が可能なＩＣタグ１５が取付けられている。ロッカーアーム１は、絶えず荷重が繰返し負荷され、振動もあることから、最大主応力位置や揺動運動の移動量が大きい位置を除外してＩＣタグ１５を取付けることが望ましい。この実施形態では、アーム本体４の幅方向の中間における前記挿通孔１２の近傍（ここでは上面）にＩＣタグ１５が取付けられる。これにより、ロッカーアームの揺動や負荷荷重によってＩＣタグ１５が損傷することが極力回避できる。

アーム本体４にはタグ取付用凹部４ｃが設けられ、このタグ取付用凹部４ｃ内にＩＣタグ１５が埋め込み状態に取付けられている。このようにタグ取付用凹部４ｃに埋め込み状態にＩＣタグ１５を取付けることにより、ＩＣタグ１５をアーム本体４に堅固に取付けることができる。取付けに際しては、耐高温性の接着剤（例えば、ロックタイト製 商品名３３４：アクリル径接着剤 使用温度１７０℃）を用いるのが望ましい。このように、耐高温性の接着剤を用いてＩＣタグ１５を取付けることにより、エンジンのような高温の環境下で用いられても、アーム本体４に対してＩＣタグ１５を脱落しないように確実に取付けることができる。

アーム本体４は、鋳造、鍛造、プレス、および削り出し製のいずれのものであっても良い。鋳造、鍛造、プレス製等の塑性加工品の場合は、前記タグ取付用凹部４ｃは、アーム本体４の塑性加工の過程で成形型（図示せず）により形成しても良い。タグ取付用凹部４ｃは、アーム本体４の完成後に形成しても良いが、上記のようにアーム本体４の塑性加工の過程で形成することで、工程の増加を極力回避してタグ取付用凹部４ｃを形成することができる。

図２に示すように、前記ＩＣタグ１５は、ＩＣチップ（集積回路のチップ）２０とアンテナ２１を有し、非接触で交信して情報の記録および読取りが自在なものである。ＩＣタグ１５は、読み書き両方型のものに限らず、用途によっては、一度書き込んだ後は、消去や上書き不能のものを用いても良い。このＩＣタグ１５に対する情報の書込みおよび読出しは、タグリーダ／ライタ２３によって行われる。タグリーダ／ライタ２３は、軽量コンパクトなものがあり、ＩＣタグ１５に対する情報の書込みおよび読出しを容易に行うことができる。ＩＣタグリーダ／ライタ２３は、ＩＣタグ１５に対向させるアンテナ２４を有している。ＩＣタグ１５への情報の書込みの場合は、データベース２５により、端末２６を介して行っても良い。ＩＣタグ１５のＩＣチップ２０とアンテナ２１と応力センサ２２は、例えば樹脂（図示せず）で一体に包装される。

ＩＣタグ１５としては、例えばＲＦＩＤ（無線周波数認識：Radio Frequency Identification）技術を応用したＲＦＩＤタグが利用できる。ＲＦＩＤ形式のＩＣタグは、伝送方式として静電結合、電磁結合、電磁誘導、マイクロ波、光などを用いる形式のものがあり、このうちいずれの形式のものを用いても良い。
図３は、ＩＣタグ１５の具体的回路例を示す。このＩＣタグ１５のＩＣチップ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２７、メモリ２８、送受信回路２９、および電源回路３０を有しており、電源回路３０はアンテナ２１から電源を得るものとされている。メモリ２８は情報の記憶に電源が不要なものが用いられる。

この構成のロッカーアーム１によると、ロット番号や製品番号等の識別情報の他に、製造履歴や製品仕様等のデータをＩＣタグ１５に書き込んでおくことができる。例えば、上記製品仕様として、軸受１１の材料や熱処理等の情報を書き込んでおくこともできる。そのため、このロッカーアーム１の製造履歴や製品仕様の判別が必要になった場合、あるいは製品に不具合が発生した場合などに、前記タグリーダ／ライタ２３を用いて、製造履歴や製品仕様の情報をＩＣタグ１５から即座に読み出すことができ、非破壊検査により容易に判別することができる。

図４は、上記ロッカーアーム１に取付けるＩＣタグ１５の変形例を示す。このＩＣタグ１５Ａは、応力センサ２２と一体化されたセンサ付きＩＣタグとしたものである。このＩＣタグ１５Ａは、基本構成としては、図３のＩＣタグ５と同じく、ＩＣチップ（集積回路のチップ）２０とアンテナ２１とを有し、ＩＣチップ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２７、メモリ２８、送受信回路２９、および電源回路３０を有している。これに応力センサ２２を接続したものである。応力センサ２２は例えば歪ゲージからなる。ＩＣタグ１５のＩＣチップ２０とアンテナ２１と応力センサ２２は、例えば樹脂（図示せず）で一体に被覆される。

電源回路３０は、図３の例と同じく、アンテナ２１から電源を得るものであるが、ＩＣタグ１５の各部の駆動に用いられる他に、応力センサ２２の駆動にも用いられる。応力センサ２２は、ロッカーアーム１の動作時に生じる繰返し応力を検出するものである。このＩＣタグ１５Ａは、応力センサ２２のアナログ出力を、中央処理装置２７で取り込み可能な形式に信号処理する信号処理手段３１を有している。信号処理手段３１は、例えばＡ／Ｄコンバータ、または矩形波に成形するは波形処理手段とされ、あるいはさらに入力制御や入力信号の一時記憶用の入力ポートを有するものとされる。中央処理装置２７は、前記応力センサ２２の出力から応力サイクルをカウントしてメモリ２８に記憶させるカウント手段３２を有する。カウント手段３２は、詳しくは中央処理装置２７を制御するプログラムであり、ＲＯＭ等のプログラムメモリ（図示せず）に記憶されている。

図４の応力センサ付きのＩＣタグ１５Ａをロッカーアーム１に取付ける場合は、その取付位置は図１に示す第１の実施形態と同じ位置であっても良く、またＩＣタグ１５Ａの損傷や取付上の支障のない範囲で、アーム本体４の応力を検出し易い位置としても良い。
なお、上記センサ付きのＩＣタグ１５Ａを設けた場合、エンジンの周辺または自動車の適宜の位置に、ＩＣタグ１５Ａへ、そのアンテナ経由で電力供給を行う手段（図示せず）を設ける必要がある。また、カウント手段３２は、例えば電力供給されている間は常時動作するものとされる。

このような応力センサ付きのＩＣタグ１５Ａを取付けた場合は、ロッカーアーム１の動作時に、アーム本体４に生じる繰返し応力が応力センサ２２で検出される。この応力センサ２２の出力する応力サイクルが、中央処理装置２７のカウント手段３２がカウントしてメモリ２８に書き込む。この応力サイクルのカウント値をタグリーダ／ライタ２３を用いて読み出すことにより、実際のエンジンの使用状況を詳細に把握することができる。

図５は、センサ付きＩＣタグの他の構成例を示す。このＩＣタグ１５Ｂでは、センサとして、前記応力センサ２２のほかに、温度を検出する温度センサ３３が一体に設けられており、そのアナログ出力は、信号処理手段３５を介して中央処理装置２７に入力される。温度センサ３３に接続した信号処理手段３５は、中央処理装置２７で取扱可能な形式に入力信号を処理する手段であり、前記信号処理手段３１と同じく、ディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータや、あるいはさらに入力制御や入力信号の一時記憶用の入力ポートを有するものとされる。中央処理装置２７は、前記温度センサ３３の出力から最高温度および最低温度をメモリ２８に更新して記憶させる最高最低温度更新手段３４を有する。最高最低温度更新手段３４は、中央処理装置２７に制御動作を行わせるプログラムであり、ＲＯＭ等のプログラムメモリ（図示せず）に記憶されている。

このようにセンサ付きＩＣタグ１５Ｂを設けた場合、ロッカーアーム１の動作時に、温度センサ３３の出力から、中央処理装置２７の最高最低温度更新手段３４が最高温度および最低温度をメモリ２８に更新して記憶させる。そのため、この最高温度および最低温度をタグリーダ／ライタ２３を用いて読み出すことにより、実際のエンジンの使用状況をさらに詳細に把握することができる。

図６および図７は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態のロッカーアーム１Ａは、長手方向の中間でカム２により揺動させられるエンドピボット型のものであり、アーム本体４の一端４ａに揺動支点部となるピボット部品１８の取付部１３Ａを有し、アーム本体４の他端４ｂでシリンダヘッドのバルブ３の開閉を行う。

図７に示すように、このロッカーアーム１Ａは、一対の平行な対向側壁５とこれら対向側壁５の上縁をつなぐ連結板壁１６とでなる逆Ｕ字状の断面形状に、１枚の板材からプレス加工されたアーム本体４を有する。両側の対向側壁５は、互いに対称形状とされている。連結板壁１６は、アーム本体４の長手方向の略全長のうち、中間部分を除く残りの範囲に設けられ、上記中間部分はカム２に転接するカムフォロアであるローラ１０の一部が突出する窓１７に形成されている。この窓１７よりも他端４ｂ側の部分が、バルブ３に作用するバルブ作用部１４Ａとされている。バルブ作用部１４Ａは、アーム本体４の長手方向に沿う断面において、バルブ３側に凸となる湾曲板状とされている。ローラ１０は、両対向側壁５のローラ軸取付孔７Ａに両端が嵌合するローラ軸８に回転自在に支持される。アーム本体４の長手方向の一端４ａにはピボット部品１８の取付部であるアジャスト部１３Ａが形成される。このアジャスト部１３Ａは、ピボット部品１８がその雄ねじ部１９で取付けられる雌ねじ部からなる。

ＩＣタグ１５は、アーム本体４におけるピボット部品１８の取付部、つまりアジャスト部１３Ａの近傍取付けられている。詳しくは、ＩＣタグ１５は、連結板壁１６の上面に取付けられている。ＩＣタグ１５は、図３と共に前述したものである。このＩＣタグ１５に代えて、図４や図５等に示すセンサ付きのＩＣタグ１５Ａ，１５Ｂを取付けても良い。

この実施形態のロッカーアーム１においても、図１〜図５の例と共に前述したＩＣタグ１５、またはセンサ付きのＩＣタグ１５Ａ，１５Ｂを設けた各効果が得られる。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかるロッカーアームをエンジンの周辺機構と共に示す正面図、（Ｂ）は同ロッカーアームの平面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。 同ロッカーアームに取付けるＩＣタグとタグリーダ／ライタとの関係を示すブロック図である。 ＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 センサ付きのＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 センサ付きのＩＣタグの他の概略構成を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態にかかるロッカーアームをエンジンの周辺機構と共に示す破断正面図である。 同ロッカーアームの斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ…ロッカーアーム
２…カムファロア
３…バルブ
４…アーム本体
４ｃ…タグ取付用凹部
１２…挿通孔
１３Ａ…アジャスト部
１４…バルブ作用部品
１４Ａ…バルブ作用部
１５…ＩＣタグ
１５Ａ，１５Ｂ…センサ付きのＩＣタグ
１８…ピボット部品

Claims (9)

1. アーム本体と、このアーム本体に支持されたカムフォロアを有し、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、非接触交信が可能なＩＣタグを取付けたことを特徴とするロッカーアーム。
2. 請求項１において、前記ＩＣタグに、ロッカーアームの識別情報の他に、製造履歴情報および製品仕様情報の両方または一方を記録したロッカーアーム。
3. 請求項１または請求項２において、前記アーム本体の略中央に揺動支点軸の挿通孔を有するセンターピボット型のロッカーアームであり、前記ＩＣタグは、前記アーム本体の幅方向の中間における前記挿通孔の近傍に取付けたロッカーアーム。
4. 請求項１または請求項２において、前記アーム本体の一端にピボット部品の取付部を有するエンドピボット型のロッカーアームであり、前記ＩＣタグは、前記アーム本体における前記ピボット部品の取付部の近傍に取付けたロッカーアーム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記ＩＣタグは、前記アーム本体に設けたタグ取付用凹部内に取付けたロッカーアーム。
6. 請求項５において、前記アーム本体が、鋳造、鍛造、またはプレス製のものであり、前記タグ取付用凹部は、アーム本体の鋳造、鍛造、またはプレスの過程で成形型により形成したロッカーアーム。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記ＩＣタグは、前記アーム本体に耐高温性の接着剤により取付けたロッカーアーム。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記ＩＣタグは、応力センサと一体化されたセンサ付きＩＣタグであって前記アーム本体に取付けられ、前記ＩＣタグは、前記応力センサの出力から応力サイクルをカウントして内蔵のメモリに記憶させるカウント手段を有するものとしたロッカーアーム。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記ＩＣタグは、温度センサと一体化されたセンサ付きＩＣタグであり、前記ＩＣタグは、前記温度センサの出力から最高温度および最低温度を内蔵のメモリに更新して記憶させる最高最低温度更新手段を有するものとしたロッカーアーム。

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