JP2007056690A - ロッカーアームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性の向上を図ることができ、生産性に優れたロッカーアームの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の製法は、所定方向に延びて並列に配置される両側壁２０と、その両側壁２０における長手方向一端側の下端間を連結する一端側連結壁３０とを有する中間製品１３を得る。次に中間製品１３の一端側における両側壁２０を内側に傾斜させるように折り曲げる。その後、傾斜した両側壁２０の外面に対し上方から下方に向けてしごき成形用型６０を押し込んで、両側壁２０の外面部をしごき成形することにより、両側壁２０の構成材を下方に塑性流動させて、一端側連結壁３０の両側に下方突出状にバルブステムガイド壁３５を形成する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、例えば車両の内燃機関における動弁機構において、バルブの開閉を行うためのロッカーアームの製造方法に関する。

車両用内燃機関の動弁機構においては、クランクシャフトに連動して回転するカムの回転運動を、吸気弁や排気弁等のバルブにおけるバルブステムの往復運動に変換するためのロッカーアームが設けられている。このロッカーアームは、カムの回転に伴って長手方向端部のピボット軸を支点に揺動させて、その揺動側端部によってバルブステムを押し下げるように上下動させることにより、バルブを開閉させるものである。

ロッカーアームは、長手方向一端側に断面Ｕ字状のバルブステム当接側端部を有しており、その底壁（連結壁）に上記バルブステムが当接されるよう構成されている。さらにそのバルブステム当接側端部の連結壁における下面両側には、長手方向に沿って延びる一対のバルブステムガイド壁が設けられており、このガイド壁間にバルブステムが配置されることにより、ロッカーアームのバルブステムに対する水平方向の位置ずれ動作が防止されるよう構成されている。

このようなロッカーアームは、複雑な形状を有する上、高い剛性も必要であるため、従来においては、鍛造や精密鋳造（ロストワックス）により製造するのが一般的であった。

ところが近年、内燃機関の高速回転化、高出力化に伴って、慣性重量の低減のために、ロッカーアームの軽量化が望まれ、ロッカーアームをプレス加工により製造する技術が多数提案されている。

ロッカーアームをプレス加工により製造する場合、そのバルブステム当接側端部の加工方法としては、たとえば下記特許文献１に示すように、プレス加工により断面Ｕ字状に成形されたバルブステム当接側端部に対し、加圧成形を行って、バルブステム当接側端部における底壁の下面両側部を増肉して増肉部を形成した後、加圧成形を行って増肉部を突出状に形成してバルブステムガイド壁を形成するものが周知である。
特開２００１−１９８６４１号（特許請求の範囲、図４−１２）

上記特許文献１に示す従来のロッカーアームの製造方法においては、加圧成形によって、バルブステム当接側端部の増肉加工や、増肉部の成形加工など、構成金属材の塑性流動（肉の流動）を行うものである。

ところが、このような塑性流動加工では、肉の流動方向や、流動量を的確にコントロールすることが困難であり、たとえば一度に多量の肉を大きく移動させることはできず、加圧成形を複数回繰り返し行って、所望の形状に徐々に加工するのが通例である。このため生産効率が低下する上さらに、加圧用パンチなどの金型の使用頻度が高くなり、金型が早期に劣化して耐久性に劣るという問題を抱えている。

この発明は、上記従来技術の問題を解消し、金型の高寿命化など、耐久性の向上を図ることができ、生産性に優れたロッカーアームの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨としている。

［１］ 所定方向に延びて並列に配置される両側壁と、その両側壁における長手方向一端側の下端間を連結する一端側連結壁とを有する中間製品を得る工程と、
前記中間製品の一端側における両側壁を内側に傾斜させるように折り曲げる側壁曲げ工程と、
傾斜した両側壁の外面に対し上方から下方に向けてしごき成形用型を押し込んで、前記両側壁の外面部をしごき成形することにより、両側壁の構成材を下方に塑性流動させて、前記一端側連結壁の両側に下方突出状にバルブステムガイド壁を形成するしごき工程と、を含むことを特徴とするロッカーアームの製造方法。

［２］ 前記しごき工程において、前記一端側連結壁を上型および下型により上下から挟み込んで中間製品を固定するとともに、前記上型と前記両側壁の基端部内面との間に隙間を形成した状態で、前記しごき成形用型を押し込むようにした前項１に記載のロッカーアームの製造方法。

［３］ 前記両側壁の長手方向端部に、しごき成形されない部分が設けられる前項１または２に記載のロッカーアームの製造方法。

発明［１］のロッカーアームの製造方法によれば、一端側連結壁にガイド壁を形成するに際し、両側壁を内側に傾斜させるように曲げ加工した後、両側壁の外面部をしごき成形して下側に塑性流動させることにより、ガイド壁を形成するようにしているため、１回のしごき成形によってガイド壁を確実に形成することができる。従って生産効率を向上させることができるとともに、しごき成形用型や上下型などの金型の使用頻度を減少できて、金型の耐久性向上を図ることができる
発明［２］のロッカーアームの製造方法によれば、両側壁の基端側内面に肉盛部が形成されるため、両側壁が強固に固定されて十分な強度を有するロッカーアームを確実に製造することができる。

発明［３］のロッカーアームの製造方法によれば、中間製品の一端側端部における両側壁の端部に、しごき成形されない部分が設けられるため、両側壁の外面部をしごき成形した際に、両側壁構成材が両側壁の長手方向に塑性流動するのを確実に防止することができ、肉の移動をより一層的確にコントロールすることができる。

以下、本発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２に示すように本実施形態において製造されるロッカーアーム（１０）は、その長手方向に延びて並列に配置される一対の両側壁（２０）と、両側壁（２０）における長手方向一端側（バルブステム当接側）の下端間を連結する一端側連結壁（３０）と、両側壁（２０）の他端側下端間を連結し、かつピボット係合凹部（４１）を有する他端側連結壁（４０）とを具備している。さらに両側壁（２０）の中間部には、軸固定孔（２５）が形成されている。また一端側連結壁（３０）の下面側における両側部には、長手方向に沿って平行な一対のバルブステムガイド壁（３５）が形成されており、一端側連結壁（３０）の下面おける両ガイド壁（３５）間が、所定の曲率を有するバルブステム当接支持用のバルブステム当接面（３０ａ）として構成されている。

上記構成のロッカーアーム（１０）を製造するには、まず図１（ａ）に示すように、原板としての鋼板の所定領域を打ち抜いて、両側が円弧状に突出した形状を有する平板状ブランク製品（１１）を得る。

次に図１（ｂ）に示すように、平板状ブランク製品（１１）に対し、孔開け用パンチを打ち込むことにより、平板状ブランク製品（１１）の中間領域を打ち抜いて鼓形状の中央孔（１５）を形成するとともに、両側部の所定領域を打ち抜いて円形の軸固定孔（２５）をそれぞれ形成して、孔付きの平板状ブランク製品（１２）を得る。

更に平板状ブランク製品（１１）の端部中間領域を、張出成形により凹没させて、半球面状のピボット係合凹部（４１）を形成する。

なお、原板を打ち抜くブランキング加工、中央孔（１５）の孔開け加工、軸固定孔（２５）の孔開け加工、ピボット係合凹部（４１）の張出成形加工において、各加工手順は限定されるものではなく、どのような手順で行っても良い。例えばこれらの加工を全て同時に行っても良く、２つ以上の加工を同時に行っても良く、各加工を順次行うようにしても良い。

次に図１（ｃ）に示すように、孔付き平板状ブランク製品（１２）に対しＵ字状（逆Ｕ字状）に曲げ加工を施して、孔付き折曲製品（１３）を得る。

なお図１（ｃ）においては、発明の理解を容易にするため、製品を実使用状態に対し上下を反転させた状態で示している（以下の図２においても同じ）。

この折曲製品（１３）は、図１（ｃ）および図３に示すように両側壁（２０）と、両側壁（２０）の一端部下端間を連結する一端側連結壁（３０）と、両側壁（２０）の他端部下端間を連結し、かつピボット係合凹部（４１）を有する他端側連結壁（４０）とを具備している。

次に図２（ａ）および図３の想像線に示すように上記折曲製品（１３）における一端側端部（バルブステム当接側端部）の両側壁（２０）を、内側（対向方向）に向けて傾斜させるように曲げ加工を行う。

このとき図３に示すように側壁（２０）の曲げ角度（θ）は、後に詳述するように５〜４０°設定するのが良く、より好ましくは１０〜３０°に設定するのが良い。

両側壁（２０）に曲げ加工を行った後、その折曲製品（１３）における両側壁（２０）の外面部に対ししごき加工（突き通し加工）を行う。

しごき加工を行うための装置は、図４に示すように、折曲製品（１３）を上下から挟み込んで支持固定する上下型（５１）（５２）と、上型（５１）の両側に設けられたしごき成形用型（６０）とを具備している。

上型（５１）は、折曲製品（１３）の一端部における両側壁（２０）間に挿入可能に構成されており、一端側連結壁（３０）の内面を拘束支持する中間部（５１ａ）と、両側壁（２０）の上端を拘束支持する両側部（５１ｂ）とを有している。下型（５２）は、一端側連結壁（３０）の下面側における両側部を除く中間領域（バルブステム当接面３０ａ）を拘束支持できるよう構成されている。そして本実施形態においては、上型（５１）が上下方向に移動自在に構成されており、上下両型（５１）（５２）を開いた状態で下型（５２）上に折曲製品（１３）を設置した後、上型（５１）を降下させることにより、上下両型（５１）（５２）により折曲製品（１３）が挟み込まれて支持固定されるよう構成している。

なお下型（５２）は、その幅がバルブステム当接面（３０ａ）の幅寸法に対応して形成されており、後述のしごき成形用型押込時には、下型（５２）によって、ガイド壁（３５）の内側面を拘束することにより、ガイド壁（３５）間の寸法を精度良く形成できるよう構成している。

しごき成形用型（６０）は、上型（５１）の両側に上下方向に移動自在に設けられている。このしごき成形用型（６０）は、下面内周端部のしごき部（６１）が、所定の曲率を有するアール面（Ｒ面）として湾曲形成されている。

本実施形態では図５に示すようにしごき加工を行う際に、上下両型（５１）（５２）によって折曲製品（１３）を上下から挟み込んで支持固定する。この状態においては、上側固定型（５１）における中間部（５１ａ）の両側面先端と、折曲製品（１３）における両側壁（２０）の基端側内面との間に隙間（Ｓ）が形成されている。またしごき成形用型（６０）のＲ面状しごき部（６１）が、折曲製品（１３）における両側壁（２０）の傾斜した外面に対向して配置される。

そしてこの状態において図６に示すように、しごき成形用型（６０）が垂直方向に沿って下方に向けて押し込まれて、そのしごき成形用型（６０）によって両側壁（２０）の外面部がしごき成形（突き通し成形）されることにより、図２（ｂ）および図７に示すように両側壁（２０）の構成材（肉）が下方に塑性流動されて、一端側連結壁（３０）の下面側における両側部に長手方向に沿ってバルブステムガイド壁（３５）が形成されるとともに、両側壁（２０）の肉が内側に塑性流動されて、両側壁（２０）の基端側内面に肉盛部（３２）が形成される。

ここで側壁曲げ工程において、上記したように折曲製品（１３）における両側壁（２０）の曲げ角度（θ）を上記の特定範囲に調整する場合には、しごき成形により両側壁（２０）の構成材（肉）の流動を的確にコントロールでき、所望のバルブステムガイド壁（３５）を形成することができる。換言すれば曲げ角度（θ）が大き過ぎる場合には、しごき量を大きく確保することは可能であるが、しごき量を大きく確保すると、両側壁（２０）と連結壁（３０）との間の連結部がしごき成形により小さくなり、側壁（２０）が欠落するおそれがある。逆に曲げ角度（θ）が小さ過ぎる場合には、しごき量を大きく確保することができず、十分なサイズのバルブステムガイド壁（３５）を形成するのが困難になるおそれがある。

なおこのしごき成形時には、下型（５２）によって、バルブステムガイド壁（３５）の内側面が拘束されることにより、ガイド壁（３５）が内側に向けて変形するような不具合が生じるのを確実に防止することができ、高い寸法精度を確保することができる。

以上のように、本実施形態のロッカーアームの製造方法によれば、一端側連結壁（３０）にガイド壁（３５）を形成するに際し、両側壁（２０）を内側に傾斜させるように曲げ加工した後、両側壁（２０）の外面部をしごき成形して下側に塑性流動させることにより、ガイド壁（３５）を形成するようにしているため、ガイド壁（３５）を確実にかつ安定して形成することができる。

しかも本実施形態においては、しごき成形によって両側壁（２０）の肉を塑性流動させるものであるため、しごき成形による１回のプレス成形でガイド壁（３５）を確実に形成することができる。従って生産効率を向上させることができるとともに、しごき成形用型や上下型などの金型の使用頻度を減少できて、金型の耐久性向上、つまり金型の高寿命化を図ることができる。

もっとも本発明においては、しごき加工を複数回行って、徐々にガイド壁（３５）を形成するようにしても良い。

また本実施形態においては、しごき成形によって、両側壁（２０）の基端側内面に肉盛部（３２）を形成して、両側壁（２０）の基端部を補強するようにしているため、両側壁（２０）が強固に固定されて十分な強度を有するロッカーアーム（１０）を確実に製造することができる。

図８はこの発明の変形例の製法によって製造されたロッカーアームの一端側端部を示す斜視図である。同図に示すようにこの変形例においては、ロッカーアーム（１０）の一端側端部における両側壁（２０）の前端部には、しごき成形されない部分（３１ａ）が設けられている。その他の構成は、上記実施形態と同様である。

この変形例によれば、上記の作用効果に加えて更に、しごき工程によって、両側壁（２０）の外面部をしごき成形した際に、両側壁構成材が両側壁（２０）の前方に塑性流動するのを確実に防止することができ、肉の移動をより一層的確にコントロールすることができ、より一層高精度のガイド壁（３５）を形成することができる。

この発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法において各加工段階での加工製品を示す斜視図であって、同図（ａ）は平板状ブランク製品を示す斜視図、同図（ｂ）は孔付き平板状ブランク製品を示す斜視図、同図（ｃ）は孔付き折曲製品を示す斜視図である。 実施形態の製法においてガイド壁形成時の各加工段階でのバルブステム当接側端部を示す斜視図であって、同図（ａ）は両側壁曲げ工程終了直後の状態で示す斜視図、同図（ｂ）はしごき工程終了直後の状態で示す斜視図である。 実施形態の製法において折曲製品のバルブステム当接側端部を示す断面図である。 実施形態の製法に使用されたしごき加工装置を示す断面図である。 実施形態のしごき加工装置においてしごき工程直前の状態で示す断面図である。 実施形態のしごき加工装置においてしごき工程直後の状態で示す断面図である。 実施形態の製法により製造されたロッカーアームのバルブステム当接側端部を示す図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は下面図である。 この発明の変形例により製造されたロッカーアームのバルブステム当接側端部を示す斜視図である。

符号の説明

１０…ロッカーアーム
１３…折曲製品（中間製品）
２０…両側壁
３０…一端側連結壁
３１ａ…しごき成形されない部分
３５…バルブステムガイド壁
５１…上型
５２…下型
６０…しごき成形用型
６１…しごき部
Ｓ…隙間

Claims (3)

1. 所定方向に延びて並列に配置される両側壁と、その両側壁における長手方向一端側の下端間を連結する一端側連結壁とを有する中間製品を得る工程と、
   前記中間製品の一端側における両側壁を内側に傾斜させるように折り曲げる側壁曲げ工程と、
   傾斜した両側壁の外面に対し上方から下方に向けてしごき成形用型を押し込んで、前記両側壁の外面部をしごき成形することにより、両側壁の構成材を下方に塑性流動させて、前記一端側連結壁の両側に下方突出状にバルブステムガイド壁を形成するしごき工程と、を含むことを特徴とするロッカーアームの製造方法。
2. 前記しごき工程において、前記一端側連結壁を上型および下型により上下から挟み込んで中間製品を固定するとともに、前記上型と前記両側壁の基端部内面との間に隙間を形成した状態で、前記しごき成形用型を押し込むようにした請求項１に記載のロッカーアームの製造方法。
3. 前記両側壁の長手方向端部に、しごき成形されない部分が設けられる請求項１または２に記載のロッカーアームの製造方法。

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