JP2007085279A - ロッカアーム - Google Patents

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。

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。

Images