JP2007085279A - ロッカアーム - Google Patents

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俊征 佐々木
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Abstract

【課題】 必要十分な剛性を得ることができるとともに、板金製ロッカアームと比べて寸法及び重量の増加が少ない、鍛造加工によるローラ付ロッカアームを提供する。
【解決手段】 二つの起立した側壁部3と、両側壁部3の先端部間を連結するパッド部5と、両側壁部3の基端部間を連結するピボット受け部4とを含むロッカアーム本体2が冷間鍛造により一体に形成され、両側壁部3の長さ方向中央部間にカムに接触するローラ10が回転可能に軸着される。側壁部3の長さ方向中央部の最大高さCに対する、パッド部5の最大肉厚Aの比が0.27〜0.35であり、ピボット受け部4の比が平均肉厚Bが0.42〜0.52であり、かつ、ロッカアーム本体2の全長Lに対する、パッド部5の平均長さMの比が0.20〜0.26であり、ピボット受け部4の平均長さNの比が0.30〜0.40である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、内燃機関の動弁用のロッカアームに関し、詳しくは、ロッカアーム本体が鍛造により形成され、該ロッカアーム本体にローラが軸着されたローラ付ロッカアームに係るものである。
現在のローラ付ロッカアームの多くは、製造性の良さから、板金材を曲げ加工してロッカアーム本体を製造している(以下、板金製ロッカアームという)。板金製ロッカアームにはコンパクトで軽量であるという利点もある。
また、金属素材を鍛造加工してロッカアーム本体を製造することも検討されている。本出願人は先に特許文献1において、鍛造加工によるロッカアームの製造方法を開示した。その後、特許文献2及び特許文献3においても、金属線材からの鍛造加工によるロッカアームの製造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
板金製ロッカアームは、その肉厚が板金材の肉厚から決まってしまうため、剛性を高めることが難しい。ロッカアームは、カムのリフトカーブをバルブに正確に伝達する役割を担う。図3に示すように、内燃機関の回転数が低速のときは、設計どおりのリフトカーブをバルブに正確に伝達することができる。しかし、回転数が高速になり慣性力が増加したときに、該慣性力に対するロッカアームの肉厚が不足して剛性不足になると、ロッカアームにたわみが発生し、リフトカーブをバルブに正確に伝達することができなくなる。
鍛造加工によるロッカアームは、その肉厚を比較的自由に決めることができるため、剛性を高められる可能性がある。しかし、これまでは剛性についての検討が十分に行われておらず、必ずしも十分な剛性が得られていたとは言えない状況にあった。
そこで、本発明の目的は、必要十分な剛性を得ることができるとともに、板金製ロッカアームと比べて寸法及び重量の増加が少ないため、従来の動弁系レイアウトを変更することなく板金製ロッカアームに置き換えて使用することができる、鍛造加工によるローラ付ロッカアームを提供することにある。
本発明は、二つの起立した側壁部(3)と、両側壁部(3)の先端部間を連結するパッド部(5)と、両側壁部(3)の基端部間を連結するピボット受け部(4)とを含むロッカアーム本体(2)が冷間鍛造により一体に形成され、両側壁部(3)の中央部間にカムに接触するローラ(10)が回転可能に軸着されたローラ付ロッカアームにおいて、
側壁部(3)の長さ方向中央部の最大高さ(C)に対する、パッド部(5)の最大肉厚(A)の比が0.27〜0.35であり、ピボット受け部(4)の比が平均肉厚(B)が0.42〜0.52であり、かつ、
ロッカアーム本体(2)の全長(L)に対する、パッド部(5)の平均長さ(M)の比が0.20〜0.26であり、ピボット受け部(4)の平均長さ(N)の比が0.30〜0.40であることを特徴としている。
上記4つの比の全てがそれぞれの範囲にあることにより、ローラ付きロッカアームの剛性と軽量性とが高いレベルで最良にバランスする。そして、高い剛性が得られるために、設計どおりのカムのリフトカーブをバルブに正確に伝達することができる。また、必要な軽量性が確保されるため、高速回転に対する追従性に優れ、内燃機関の軽量化にも寄与する。一方、上記4つの比の一つでも、それぞれの範囲より小さくなると剛性が不足するようになり、それぞれの範囲より大きくなると軽量性が損なわれるようになる。
図1〜図7は、本発明を実施するための最良の形態に係るローラ付ロッカアーム1を示し、該ロッカアーム1はロッカアーム本体2にローラ10が軸着されてなる。ロッカアーム本体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の先端部の下部間を連結するパッド部5と、両側壁部3の基端部の下部間を連結するピボット受け部4とが冷間鍛造により一体に形成されてなる。ピボット受け部4とパッド部5との間は平面四角形の貫通した窓部6となっている。
ロッカアーム本体2がピボット受け部4の下面を水平にした姿勢をとるときにおける(本明細書において共通)、各部の寸法について述べる。ロッカアーム本体2の全長Lは、図示例ではパッド部5の先端からピボット受け部4の後端までの長さで決まり、46.9mmである。ロッカアーム本体2の幅は両側壁部3の外面間の距離で決まり、図示例では長さ方向の前端部及び後端部を除く大半部で一定の17.2mmであるが、前端部及び後端部で緩やかに窄められている。
各側壁部3の高さ(測定個所での上下幅)は長さ方向の中央部(ローラ10の軸心に対応)で最大となっており、最大高さCは16.0mmである。各側壁部3の肉厚は窓部6に面したところで3.2mmである。
パッド部5は略直方体形状のブロック状をなしており、上面は平面であり、下面はバルブ21をスムースに押圧するために前側でせり上がった部分円柱面をなすパッド面8となっている。パッド部5の肉厚は、前端で3.5mm、長さ方向の中央部から後部にかけて最大肉厚A5.0mmである。パッド部5の長さは、上側でやや長く下側でやや短いが、平均長さMは10.3mmである。
ピボット受け部4は後側ほど厚くなったテーパー形状をなしており、上面は平面であり、下面にはピボット軸の球状頭部23が嵌入する球面凹部7が形成されている。ピボット受け部45の肉厚は、後端で8.1mmであるが、平均肉厚Bは7.5mmである。ピボット受け部4の長さは、上側でやや短く下側でやや長いが、平均長さNは10.3mmである。
二つの側壁部3の先端下部には、パッド面8より下方へ突出してバルブ21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22に当接するローラ10が配され、両側壁部3の中央部に通された支軸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。
このローラ付ロッカアーム1は、所定長さの金属線素材を冷間鍛造にて圧縮加工し(必要に応じ曲げ加工、しごき加工等を加えもよい)、窓部を打抜加工してロッカアーム本体2を製造した後、二つの側壁部3の中央部に軸穴を形成し、軸穴に通した支軸11に対しベアリング12を介してローラ10を取り付けることにより製造することができる。
以上のように構成されたローラ付ロッカアーム1において、側壁部3の長さ方向中央部の最大高さCを1としたとき、これに対するパッド部5の最大肉厚A及びピボット受け部4の平均肉厚Bの比(すなわち、A/C及びB/C)と、ロッカアーム本体2の全長Lを1としたとき、これに対するパッド部5の平均長さM及びピボット受け部4の平均長さNの比(すなわち、M/L及びN/L)を、次の表1に記す。また、比較のため、前記の特許文献1の図1、特許文献2の図10及び特許文献3の図1にそれぞれ図示された大きさから読み取れる同様の比についても、併記する。
Figure 2007085279
表1のとおり、本実施形態では、上記4つの比の全てがそれぞれの本発明の範囲にあることにより、ローラ付きロッカアーム1の剛性と軽量性とが高いレベルで最良にバランスする。そして、高い剛性が得られるために、図3に示す設計どおりのカム22のリフトカーブをバルブ21に正確に伝達することができる。また、必要な軽量性が確保されるため、高速回転に対する追従性に優れ、内燃機関の軽量化にも寄与する。一方、特許文献1〜3では、上記4つの比のうちの二つ又は三つが本発明の範囲を外れるため、剛性と軽量性とのバランスが崩れる。
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。
本発明に係る実施形態の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。 同ロッカアームの各部の寸法比を示すための説明図である。 カムリフトカーブをグラフにより示す説明図である。
符号の説明
1 ロッカアーム
2 ロッカアーム本体
3 側壁部
4 ピボット受け部
5 パッド部
6 窓部
7 球面凹部
8 パッド面
9 ステムガイド部
10 ローラ
11 支軸
12 ベアリング

Claims (1)

  1. 二つの起立した側壁部(3)と、両側壁部(3)の先端部間を連結するパッド部(5)と、両側壁部(3)の基端部間を連結するピボット受け部(4)とを含むロッカアーム本体(2)が冷間鍛造により一体に形成され、両側壁部(3)の長さ方向中央部間にカムに接触するローラ(10)が回転可能に軸着されたローラ付ロッカアームにおいて、
    側壁部(3)の長さ方向中央部の最大高さ(C)に対する、パッド部(5)の最大肉厚(A)の比が0.27〜0.35であり、ピボット受け部(4)の比が平均肉厚(B)が0.42〜0.52であり、かつ、
    ロッカアーム本体(2)の全長(L)に対する、パッド部(5)の平均長さ(M)の比が0.20〜0.26であり、ピボット受け部(4)の平均長さ(N)の比が0.30〜0.40であることを特徴とするローラ付ロッカアーム。
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