JP2007007718A - ロッカアームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属素材に亀裂や割れ等の欠陥を生じさせずに側壁部を形成する。また、下方への突出高さが高く且つ精度が高いステムガイド部を形成する。
【解決手段】 金属線素材を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部４，５，１３と、二つの側壁部３の側壁下部３ａと、側壁下部３ａから外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部１４とを形成するとともに、側壁下部３ａの先端部に連結部５のパット面８より下方へ突出する二つのステムガイド部９を形成する。二つの突出部１４の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部３の側壁上部３ｂを形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部３を形成する。二つの側壁部３を外面側からしごき加工することによりステムガイド部９の下方への突出高さを増す。
【選択図】 図５

Description

本発明は、金属素材から内燃機関の動弁用のロッカアームを製造する方法に関する。

ロッカアーム（特にローラ付きロッカアーム）は、バルブステムを押圧するパット部やピボットを受けるピボット受部が連結部となり、その連結部の両側端から起立する二つの側壁部を備えたものが多い。本出願人は先に特許文献１（特開平６−１５９０１８号公報）において、素材からその厚さを変化させてパット部とピボット受け部と一対の側部とを所要の展開形状に鍛造加工し、側部の周縁部を所要の周縁形状に打抜き加工してから、側部を起立するように曲げ加工して側壁部とするロッカアームの製造方法を開示した。両側壁部にはローラを回転可能に軸着する。

また、特許文献２（特開平１０−３２８７７８号公報）には、多段式の水平冷間圧造成形機を使い、断面矩形状の金属線素材を径方向から冷間鍛造にて圧縮加工して寸法精度のやや低い連結部と側壁部とを形成した後、より寸法精度の高い連結部と側壁部とを形成して、扁平でかつ比較的細長い形状のロッカアームを製造する方法が開示されている。

また、特許文献３（特開２００４−３５８５３０号公報）には、多段式の水平冷間圧造成形機を使い、断面円形の金属線素材を樽形状にし、径方向両側から冷間鍛造にて圧縮加工して大まかな形状及び寸法の連結部と側壁部とを形成した後、より完成品に近づいた形状及び寸法の連結部と側壁部とを形成して、ロッカアームを製造する方法が開示されている。
特開平６−１５９０１８号公報 特開平１０−３２８７７８号公報 特開２００４−３５８５３０号公報

特許文献１の製造方法では、側部を垂直に起立するように曲げ加工することで、側壁部を形成するため、高さの高い側壁部であってもその形成は容易であるが、曲げの中心となる側部の基端側連結部位に亀裂が入りやすいという問題があった。また、金属素材として実施例で例示した鋼板よりなる円形又は楕円形の素材は、金属線素材に比べると高価であるという問題もあった。

特許文献２及び特許文献３の製造方法では、金属線素材を径方向から冷間鍛造にて圧縮加工することで、垂直に起立した側壁部を直接的に形成するため、金属のフローが大きく且つ急旋回になることから、高さの低い側壁部しか形成することができなかった。そして、高さの高い側壁部を形成しようとすると、素材が割れたり大きな圧造力で金型が破損したりするおそれがあった。また、加工に使用している水平冷間圧造成形機には大型のものがなく、圧造ステーションの段数に制限を受けるため工程数が不足し、多段の工程によりきめ細かい加工を行うことができなかった。

また、パット部の両側方にはパット部より下方へ突出する二つのステムガイド部が形成されるが、特許文献１，２，３の製造方法では、鍛造のみによりステムガイド部を形成するため、下方への突出高さが低く、また、精度も十分とはいえないという問題があった。

そこで、本発明の第１の目的は、金属素材に亀裂や割れ等の欠陥を生じさせずに側壁部を形成することにあり、第２の目的は、下方への突出高さが高く且つ精度が高いステムガイド部を形成することにある。

本発明は、上記の第１の目的を達成するために次の手段［１］［３］を採り、上記の第２の目的を達成するために次の手段［２］［３］を採ったものである。

［１］二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）と、側壁下部（３ａ）から外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部（１４）とを形成する粗加工工程と、
二つの突出部（１４）の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部（３）の側壁上部（３ｂ）を形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部（３）を形成する側壁形成工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。

［２］二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）とを形成するとともに、側壁下部（３ａ）の先端部に連結部（５）のパット面（８）より下方へ突出する二つのステムガイド部（９）を形成する粗加工工程と、
二つの側壁部（３）を外面側からしごき加工することによりステムガイド部（９）の下方への突出高さを増すステムガイド加工工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。

［３］二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）と、側壁下部（３ａ）から外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部（１４）とを形成するとともに、側壁下部（３ａ）の先端部に連結部（５）のパット面（８）より下方へ突出する二つのステムガイド部（９）を形成する粗加工工程と、
二つの突出部（１４）の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部（３）の側壁上部（３ｂ）を形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部（３）を形成する側壁形成工程と、
二つの側壁部（３）を外面側からしごき加工することによりステムガイド部（９）の下方への突出高さを増すステムガイド加工工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。

ここで、金属素材の形状は特に限定されない。金属線素材が安価で好ましく、特に断面円形のものが好ましいが、断面矩形のものでもよい。

必要な突出量のみの突出部（１４）を得るための二態様を次に例示する。
（ｉ）粗加工工程で、必要な突出量を超えて過剰に突出する過剰部（１４ｃ）を有する突出部（１４）を形成し、該過剰部（１４ｃ）を切除して必要な突出量のみの突出部（１４）にするトリム工程を経た後、側壁形成工程を行う態様。
（ii）粗加工工程で、金属素材（３２）を複数段階に圧縮加工することにより必要な突出量のみの突出部（１４）を形成する態様。後述する実施例３の段落００３８で説明する複数段階の圧縮加工を例示できる。この態様ではトリム工程を無くすことができる。

側壁形成工程は突出部のしごき加工のみで行ってもよいが、次の態様も例示できる。
（ア）突出部（１４）のしごき加工に加えて、二つの突出部（１４）の別部（１４ａ）を曲げ起こす曲げ加工を含む態様。
（イ）突出部（１４）のしごき加工に加えて、二つの側壁下部（３ａ）の内面を押し込む押込加工を含む態様。

本発明は、ロッカアーム長に対し側壁部の高さが比較的高い（具体的にはロッカアーム長の３０〜５０％）ロッカアームの製造に特に適する。側壁部を高くし、連結部の球面凹部（７）及びパット面（８）に対してローラ（１０）の取付位置が高いロッカアームを提供することができる。

第１の本発明によれば、金属素材に亀裂や割れ等の欠陥を生じさせずに側壁部を形成することができる。第２の本発明によれば、下方への突出高さが高く且つ精度が高いステムガイド部を形成することができる。第３の本発明によれば、これらの効果を併せて得ることができる。

金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）と、側壁下部（３ａ）から外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部（１４）とを形成するとともに、側壁下部（３ａ）の先端部に連結部（５）のパット面（８）より下方へ突出する二つのステムガイド部（９）を形成する（粗加工工程）。
次に、二つの突出部（１４）の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部（３）の側壁上部（３ｂ）を形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部（３）を形成する（側壁形成工程）。
また、二つの側壁部（３）を外面側からしごき加工することによりステムガイド部（９）の下方への突出高さを増す（ステムガイド加工工程）。

図１〜図７は、本発明の実施例１を示している。図１は本例の方法により製造されたローラ付のロッカアーム１を示し、このロッカアーム１はアーム本体２とローラ１０とからなる。アーム本体２は、間隔をおいて対峙する二つの起立した側壁部３と、両側壁部３の基端側下部を連結する基端側連結部４と、両側壁部３の先端側下部を連結する先端側連結部５とが一体的に形成されてなる。本実施例では、基端側連結部４と先端側連結部５との間は平面四角形の貫通した窓部６となっている。

基端側連結部４はピボット受けであって先端側連結部５より大きいブロック状をなしており、下面にはピボット軸の球状頭部Ｐが嵌入する球面凹部７が形成されている。先端側連結部５はパットであって基端側連結部４より小さいブロック状をなしており、下面はバルブステムＶを押圧する凸湾曲状のパット面８となっている。

二つの側壁部３の先端下部には、パット面８より下方へ突出してバルブステムＶの端部を挾むステムガイド部９が形成されている。両側壁部３間にはカムＣに当接するローラ１０が配され、両側壁部３に通された支軸１１に対しベアリング１２により回転可能に軸着されている。二つの側壁部３の外面間の距離であるロッカアーム幅は、本実施例ではロッカアームの長さ方向の両端部を除く大半部で略一定のロッカアーム幅Ｗであり、両端部で窄められている。

このロッカアーム１の冷間鍛造による製造には、例えば図２に示すような、縦型の多段トランスファープレス２０を好適に用いることができる。縦型の同プレスは８段又はそれ以上の多段のセクションを容易に含み得る利点がある。図示例のトランスファープレス２０は、下側の左右に長い水平の固定盤２１と、上側の左右に長い水平の可動盤２２を備え、固定盤２１及び可動盤２２にはそれぞれ多段セクションの上下に対向する固定型２３及び可動型２４が、左右方向に順に配列して取り付けられている。可動盤２２は駆動装置により昇降駆動され、全可動型２４が可動盤２２とともに一斉に昇降する。２５は搬送機構である。

本例のロッカアーム１の製造方法は、次の工程を記載順に行うものである。
（１）切断工程
図２に示すように、断面が円形（例えば直径１６ｍｍ）の金属線材３０は通常コイル巻き状態で取り扱われ、この状態の金属線材３０を回転支持部材（図示略）に支持させる。この金属線材３０を一端から巻き解いて引き出し、ホーマー３１に送り、ホーマー３１内で金属線材３０を所定長さ（例えば４０ｍｍ）に切断する。切断された円柱状の金属線素材３２は、焼鈍して軟化、応力除去、組織の安定化等を図ってもよいし、焼鈍しなくてもよい。また、金属線素材３２の表面に、例えばリン酸塩処理等により潤滑被膜を形成して成形性の向上を図ってもよいし、潤滑被膜を形成しなくてもよい。なお、切断工程は多段プレスの初工程として行ってもよい。

上記の金属線素材３２を多段トランスファープレス２０に送り、搬送機構２５が金属線素材３２及びその中間加工品を段から段へ順次搬送して、以下の粗加工工程、トリム工程、側壁形成工程が、多段同時プレスにより連続的に行われる。

（２）粗加工工程
図３（１）に示す金属線素材３２を径方向（断面と直交する方向）に冷間鍛造にて圧縮加工することにより、金属フローを生じさせて図３（２）に示すように、基端側連結部４、先端側連結部５及び中間連結部１３と、これら連結部４，５，１３の両側端から起立する二つの側壁部３の側壁下部３ａと、側壁下部３ａの上端から外側方へ湾曲しロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部１４とを形成する。同時にこの圧縮加工により、側壁下部３ａの先端部にパット面８より下方へ突出する二つのステムガイド部９を形成する。基端側連結部４、先端側連結部５及び中間連結部１３は連続しており、中間連結部１３は幅方向中央部が下方へ段付き状に突出している。側壁下部３ａの内面は下広がり状に傾斜して、側壁部３の厚さを越えた傾斜部３ｃを有している。

また、本例の突出部１４は、側壁下部３ａの上端外面から直角に折曲して張り出すフランジ部１４ａと、該フランジ部１４ａの下面と側壁下部３ａの上端外面との間に湾曲状に存在する隅肉部１４ｂとからなる。但し、両部１４ａ，１４ｂは一体であって、実質上の境があるわけではない。さらに、フランジ部１４ａは、図３（２）に２点差線で示すところまでの必要な突出量を超えて過剰に突出する過剰部１４ｃを有する。

（３）トリム工程
図４に示すように、プレス打抜加工により過剰部１４ｃを切除して、必要な突出量のみの突出部１４にする。

（４）側壁形成工程
図５に示すように、突出部１４のフランジ部１４ａを上方へ曲げ加工するともに、突出部１４の隅肉部１４ｂを内側へしごき加工し、かつ側壁下部３ａの内面の傾斜部３ｃを押し込み加工することにより、要所で金属フローを生じさせて二つの側壁部３の側壁上部３ｂを形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部３を形成する。このとき、仮にフランジ部１４ａの曲げ加工だけで行うと、フランジ部１４ａひいては側壁上部３ｂの基端部に亀裂や割れ等の欠陥が生じるおそれがある。しかし、本例ではフランジ部１４ａの曲げ加工に加えて、外面側の隅肉部１４ｂをしごき加工するとともに、内面側の傾斜部３ｃを押し込み加工して、要所で金属フローを生じさせるため、側壁上部３ｂの基端部に亀裂等の欠陥が生じるおそれがない。

（５）窓部形成工程
図６に示すように、プレス打抜加工により中間連結部１３を打ち抜いて窓部６を形成する。なお、窓部６を形成しなくても二つの側壁部３の間にローラ１０を収めることができる場合には、この工程を省いて中間連結部１３を残してもよい。

（６）ステムガイド加工工程
図７に示すように、二つのステムガイド部９を外面側からしごき加工することによりステムガイド部９の下方への突出高さを増すとともに、二つのステムガイド部９間の間隔等の精度を高める。

（７）ローラ取付工程
図１に示すように、二つの側壁部３に軸穴を形成し、二つの側壁部３の間及び窓部６にローラ１０を配し、該ローラ１０を前記軸穴に通された支軸１１に対しベアリング１２により回転可能に軸着する。

次に、図８〜図１０は本発明の実施例２を示している。本例は、粗加工工程で加工する突出部１４の形状を変えて、トリム工程で切除する過剰部１４ｃを少なくするとともに、側壁形成工程はしごき加工と押込加工とで行う（曲げ加工は行わない）ようにした点においてのみ実施例１と相違するものであり、その他の工程及び製造されるロッカアーム１の構成は実施例１と共通である。

そこで、主に相違点について説明する。粗加工工程では、図８（１）に示す金属線素材３２を径方向に冷間鍛造にて圧縮加工することにより、図８（２）に示すように、基端側連結部４、先端側連結部５、中間連結部１３、側壁下部３ａ、突出部１４及びステムガイド部９を形成することは実施例１と共通である。しかし、本例では側壁下部３ａを実施例１より高く形成する一方、突出部１４のフランジ部１４ａの張り出し量を実施例１より小さくして、過剰部１４ｃを実施例１より少なくする。

そして、トリム工程では、図９に示すように、過剰部１４ｃを切除して突出部１４のフランジ部１４ａを隅肉部１４ｂの突出量と同程度にまでそぎ落とし、必要な突出量のみの突出部１４にする。

また、側壁形成工程では、図１０に示すように、突出部１４のそぎ落とされたフランジ部１４ａ及び隅肉部１４ｂを内側へしごき加工し、かつ側壁下部３ａの内面の傾斜部３ｃを押し込み加工することにより、金属フローを生じさせて二つの側壁部３の側壁上部３ｂを形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部３を形成する。本例においても、側壁上部３ｂの基端部に亀裂等の欠陥が生じるおそれがない。

その後の工程を実施例１と同様に行うことにより、実施例１と同様の構成のロッカアーム１が得られる。

次に、図１１は本発明の実施例３を示している。本例は、実施例２のトリム工程で得られる突出部１４を、粗加工工程で形成するようにして、トリム工程をなくした点においてのみ実施例２と相違するものであり、その他の工程及び製造されるロッカアーム１の構成は実施例１と共通である。

そこで、主に相違点について説明する。粗加工工程では、まず図１１（１）に示す金属線素材３２を冷間鍛造にて長さ方向（軸方向）に圧縮加工することにより、図１１（２）に示すように長さ方向の中央部を膨らます。次に、この膨らんだ金属線素材３２を冷間鍛造にて径方向に圧縮加工することにより、図１１（３）に示すように長さ方向の中央部が幅方向にも厚さ方向にも膨らんだ偏平ブロックにする。次に、この偏平ブロックを圧縮加工することにより、図１１（４）に示すようにアーム本体２と近似した形状にし、さらにこれを圧縮加工することにより、図１１（５）に示すように必要な突出量のみの突出部１４を形成する。

このように、本例では、粗加工工程で複数段の圧縮加工により金属素材の体積合わせをしながら、必要な突出量のみの突出部１４を形成するので、採り工程が不要になる利点がある。その後の工程を実施例２と同様に行うことにより、実施例１と同様の構成のロッカアーム１が得られる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

本発明の実施例で製造するロッカアームを示し、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図、（ｃ）は断面図である。 製造方法に使用する装置の概略図である。 （１）は実施例１に用いる金属線素材を示し、ａは正面図、ｂは端面図である。（２）は実施例１の粗加工工程によるアーム本体の中間体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 実施例１のトリム工程によるアーム本体の中間体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 実施例１の側壁形成工程によるアーム本体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図、ｄは前工程（鎖線）からの変化を示すｃの拡大横断面図である。 実施例１の窓部形成工程によるアーム本体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 実施例１のステムガイド加工工程によるアーム本体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 （１）は実施例２に用いる金属線素材を示し、ａは正面図、ｂは端面図である。（２）は実施例２の粗加工工程によるアーム本体の中間体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 実施例２のトリム工程によるアーム本体の中間体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。 実施例２の側壁形成工程によるアーム本体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図、ｄは前工程（鎖線）からの変化を示すｃの拡大横断面図である。 （１）は実施例３に用いる金属線素材を示し、ａは正面図、ｂは端面図である。（２）は実施例３の粗加工工程で軸方向に圧縮加工した金属線素材の正面図である。（３）はさらに径方向に圧縮加工した金属素材を示し、ａは正面図、ｂは底面図、ｃは側面図である。（４）はさらに圧縮加工した金属素材を示し、ａは正面図、ｂは底面図である。（５）はさらに圧縮加工したアーム本体の中間体を示し、ａは断面図、ｂは底面図、ｃは横断面図である。

符号の説明

１ ロッカアーム
２ アーム本体
３ 側壁部
３ａ 側壁下部
３ｂ 側壁上部
３ｃ 傾斜部
４ 基端側連結部
５ 先端側連結部
６ 窓部
７ 球面凹部
８ パット面
９ ステムガイド部
１０ ローラ
１１ 支軸
１２ ベアリング
１３ 中間連結部
１４ 突出部
１４ａ フランジ部
１４ｂ 隅肉部
１４ｃ 過剰部

Claims (7)

1. 二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
   金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）と、側壁下部（３ａ）から外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部（１４）とを形成する粗加工工程と、
   二つの突出部（１４）の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部（３）の側壁上部（３ｂ）を形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部（３）を形成する側壁形成工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。
2. 二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
   金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）とを形成するとともに、側壁下部（３ａ）の先端部に連結部（５）のパット面（８）より下方へ突出する二つのステムガイド部（９）を形成する粗加工工程と、
   二つの側壁部（３）を外面側からしごき加工することによりステムガイド部（９）の下方への突出高さを増すステムガイド加工工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。
3. 二つの起立した側壁部（３）と、両側壁部（３）を連結する連結部（４，５）とを備えるロッカアームの製造方法において、
   金属素材（３２）を冷間鍛造にて圧縮加工することにより連結部（４，５，１３）と、二つの側壁部（３）の側壁下部（３ａ）と、側壁下部（３ａ）から外側方へロッカアーム幅を超えて突出する二つの突出部（１４）とを形成するとともに、側壁下部（３ａ）の先端部に連結部（５）のパット面（８）より下方へ突出する二つのステムガイド部（９）を形成する粗加工工程と、
   二つの突出部（１４）の少なくとも一部をしごき加工することにより二つの側壁部（３）の側壁上部（３ｂ）を形成し、もってロッカアーム幅に収まる二つの側壁部（３）を形成する側壁形成工程と、
   二つの側壁部（３）を外面側からしごき加工することによりステムガイド部（９）の下方への突出高さを増すステムガイド加工工程とを含むことを特徴とするロッカアームの製造方法。
4. 粗加工工程で、必要な突出量を超えて過剰に突出する過剰部（１４ｃ）を有する突出部（１４）を形成し、該過剰部（１４ｃ）を切除して必要な突出量のみの突出部（１４）にするトリム工程を経た後、側壁形成工程を行う請求項１又は３記載のロッカアームの製造方法。
5. 粗加工工程で、金属素材（３２）を複数段階に圧縮加工することにより必要な突出量のみの突出部（１４）を形成する請求項１又は３記載のロッカアームの製造方法。
6. 側壁形成工程で、前記突出部（１４）のしごき加工に加えて、二つの突出部（１４）の別部（１４ａ）を曲げ起こす曲げ加工を含む請求項１、３、４又は５記載の一記載のロッカアームの製造方法。
7. 側壁形成工程で、前記突出部（１４）のしごき加工に加えて、二つの側壁下部（３ａ）の内面を押し込む押込加工を含む請求項１、３、４、５又は６記載の一記載のロッカアームの製造方法。

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