JP2010164026A - ロッカアーム - Google Patents

Abstract

【課題】ローラ、カム間への潤滑性を改善するとともに、ロッカアームの加工性を向上させる。
【解決手段】ロッカアーム１０は、カム９０が当接して回転するローラ１１と、ローラ１１が収容される収容部１７を有するアーム本体１２とを備える。アーム本体１２の上面における収容部１７の開口縁のうち、ローラ１１の外周面と対向する開口縁には、アーム本体１２の上面を流れる潤滑油を受け入れる受入口縁３３が含まれており、受入口縁３３は、その幅方向両端部でローラ１１の外周面から遠ざかり、その幅方向中央部でローラ１１の外周面に近づくように迫り出して形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、バルブの開閉動作を行うロッカアームに関する。

特許文献１に記載のロッカアームは、前後方向に細長いアーム本体を備えている。アーム本体の前端部には、バルブに当接されるバルブ当接部が形成され、アーム本体の後端部には、シリンダヘッドに取り付けられたピボットの上端部に揺動可能に支持される支持受部が形成され、アーム本体の中央部には、カムが上方から当接して回転可能なローラを収容する収容部が上下方向に貫通して形成されている。

カムの回転に基づいて、ローラが従動回転すると、ロッカアームがピボットの上端部を支点として揺動変位し、もってバルブのリフトがなされるようになっている。この場合、ピボットの上端部には凹球面が凹設され、支持受部の下面には凸球面が突設されており、ピボットの凹球面が潤滑油の受け皿として働いてここに潤滑油が溜め込まれ、この潤滑油が凹球面と凸球面とを潤滑することで、ロッカアームとピボットとの摺動磨耗が低減されるようになっている。

特開２００２−１６１７１７公報

ところで、ローラの外周面とカムの外周面との間にも潤滑油で満たして両者の摺動磨耗を低減することが必要とされる。この場合、例えば、アーム本体の上面に、収容部に向けて潤滑油が流れる経路を形成し、この経路につながる収容部の開口縁とローラの外周面との隙間をなるべく小さくして、潤滑性の向上を図ることが求められる。しかし、図５に示すように、収容部の開口縁３が前記隙間を小さくしつつローラ４の外縁に沿って形成されるとすると、収容部の開口縁３のうち、ローラ４の外周面の幅方向両端角部と対向するＡ部がほぼ直角に急変するような小さいＲで成形されねばならず、このＡ部の加工精度を高めるのが難しいという事情がある。

これに対し、収容部の開口縁３とローラ４の外周面との隙間を全体的に大きくすれば、加工性を向上できるものの、潤滑性の悪化を招いて好ましくない。つまり、ローラ４、カム間への潤滑性を優先すれば、ロッカアーム２の加工性が犠牲になり、ロッカアーム２の加工性を優先すれば、ローラ４、カム間への潤滑性が犠牲になり、潤滑性と加工性の両特性を同時に満足させることが実質的にできないという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ローラ、カム間への潤滑性を改善するとともに、ロッカアームの加工性を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、カムが当接して回転するローラと、前記ローラが収容される収容部を有するアーム本体とを備え、前記カムの回転に基づいて、前記ローラが回転するとともに、前記アーム本体が揺動変位してバルブの開閉動作を行うロッカアームであって、前記アーム本体の上面における前記収容部の開口縁のうち、前記ローラの外周面と対向する開口縁には、前記アーム本体の上面を流れる潤滑油を受け入れる受入口縁が含まれており、前記受入口縁は、その幅方向両端部で前記ローラの外周面から遠ざかり、その幅方向中央部で前記ローラの外周面に近づくように迫り出して形成されているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記アーム本体の上面には、前記潤滑油を前記収容部内に導くための導油路が前記受入口縁の幅方向中央部に向けて形成されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記アーム本体における前記収容部を挟んだ両側には、それぞれ、前記バルブに当接するバルブ当接部と、前記ロッカアームを揺動可能に支持する支持部材を受ける支持受部とが形成されており、前記支持受部の上面には、前記支持部材からの前記潤滑油を前記導油路に導くための通油溝が形成されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記導油路は、前記通油路の終端から前記受入口縁にかけて平面視末広がり形状をなしているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記導油路は、前記アーム本体の上面を叩いて曲面状に凹み形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
収容部の開口縁のうち潤滑油を受け入れる受入口縁は、その幅方向両端部でローラの外周面から遠ざかるため、従来と違って、受入口縁の幅方向両端部を小さいＲで成形する必要がなく、加工性に優れる。また、受入口縁は、その幅方向中央部でローラの外周面に近づくように迫り出すから、ローラの外周面の幅方向中央部に潤滑油が安定して供給される。したがって、ローラの回転に伴い、潤滑油がローラの外周面の幅方向両端部にも広がることになり、ローラ、カム間への潤滑性も改善される。

＜請求項２の発明＞
導油路が受入口縁の幅方向中央部に向けて形成されているから、ローラの外周面に潤滑油がほぼ無駄なく供給される。

＜請求項３の発明＞
支持受部の上面には支持部材からの潤滑油を導油路に導くための通油溝が形成されているから、支持部材から収容部にかけて潤滑油が流れる経路が加工性良く構築される。

＜請求項４の発明＞
導油路が通油路の終端から受入口縁にかけて平面視末広がり形状をなしているから、潤滑油が導油路で油溜まりとならず円滑に流れる。

＜請求項５の発明＞
導油路がアーム本体の上面を叩いて曲面状に凹み形成されているから、加工性がいっそう良好となるのに加え、剛性が高められ、かつ耐久性が向上する。

本発明の実施形態１に係るロッカアームを含む動弁装置の断面図である。 ロッカアームの側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 ロッカアームの平面図である。 従来例の部分平面図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１ないし図４によって説明する。まず、内燃機関の動弁装置について説明する。図１に示すように、シリンダヘッド８０には、通気路８１（吸気ポート又は排気ポート）が形成されているとともに、通気路８１に連通してシリンダヘッド８０の上面に開口するステム孔８２が形成されている。ステム孔８２には、通気路８１に臨む通気口を開閉するためのバルブ８３（吸気バルブ又は排気バルブ）が開弁位置と閉弁位置との間を上下方向に往復動可能に組み込まれている。バルブ８３は常にはバルブスプリング８４によって閉弁方向（上方）に付勢されており、バルブ８３の上端部がステム孔８２の上端開口から上方へ突出して配置されている。

シリンダヘッド８０の上方には、概ね卵形をなして回転駆動されるカム９０が配置されている。シリンダヘッド８０の上面にはピボット７０が取り付けられる取付凹部８６が開口して形成されている。また、シリンダヘッド８０の内部には、潤滑油が流れる給油孔８７が延出して形成され、給油孔８７の途中が取付凹部８６の底部に開口している。

ピボット７０は全体として円柱形をなし、その軸線を上下方向に向けて取付凹部８６に圧入又はネジにより締めこまれている。ピボット７０の上端面には、ロッカアーム１０のアジャストスクリュ１３（後述する）の頭部１９を嵌合する凹球面状の支持部７１が形成されている。ピボット７０の軸心部には、給油孔８７からの潤滑油が導入される第１導油孔７２が上下方向に貫通して形成されている。潤滑油は、第１導油孔７２内を上昇したあとアジャストスクリュ１３の頭部１９に噴出され、支持部７１に貯留されてロッカアーム１０とピボット７０との間を潤滑するようになっている。

ロッカアーム１０は、図２に示すように、カム９０が上方から当接するローラ１１と、前後方向（バルブ８３とピボット７０とを結ぶ方向）に細長いアーム本体１２と、アーム本体１２に取り付けられるアジャストスクリュ１３とを有している。

アーム本体１２は、図４に示すように、幅方向で対向する一対の側壁１４と、両側壁１４の前端部同士を一体に連結してバルブ８３の上端部に当接するバルブ当接部１５と、両側壁１４の後端部同士を一体に連結してピボット７０の上端部を受ける支持受部１６と、バルブ当接部１５と支持受部１６との間にあって上下方向に貫通してローラ１１を収容する収容部１７とを有している。ローラ１１は、カム９０の回動中心軸と平行な支持軸１８を中心として回転可能とされている。ローラ１１の上端部はアーム本体１２の上端よりも上方に突出して配置され、ここにカム９０が摺接するようになっている。

支持受部１６には、上下方向に貫通する雌ねじ孔（図示せず）が形成されており、雌ねじ孔には、アジャストスクリュ１３が取り付けられている。アジャストスクリュ１３は、雄ねじ部２４と、雄ねじ部２４の下端部に膨出される頭部１９とから一体に形成されている。頭部１９の外周面は、支持部７１と適合する凸球面状をなし、支持部７１と摺接可能な摺接面とされている。雄ねじ部２４は雌ねじ孔に螺合され、雄ねじ部２４の雌ねじ部への螺合深さを変えることにより、頭部１９の高さが調節されるようになっている。

支持受部１６の上面には、雌ねじ孔の開口縁の周りにロックナット２０が取り付けられている。ロックナット２０は、アジャストスクリュ１３の雄ねじ部２４に螺合され、その締め付けに伴ってアジャストスクリュ１３をアーム本体１２に対して回転規制状態に保持する役割をはたす。ロックナット２０の外周縁には、フランジ部２１が全周に亘って張り出して形成されている。フランジ部２１は支持受部１６の上面における雌ねじ孔の開口縁を覆うように設置される。

アジャストスクリュ１３の軸心部には、図２及び図４に示すように、上下方向に延びて頭部１９の下端に開口する第２導油孔２３が形成されている。さらに、アジャストスクリュ１３には、フランジ部２１の直下方から径方向（前後方向）に延びる第３導油孔２５が形成されている。第２導油孔２３は第１導油孔７２と連通して第１導油孔７２からの潤滑油を受け入れ、第３導油孔２５は第２導油孔２３の終端と直交して第２導油孔２３からの潤滑油を受け入れる。

また、支持受部１６の上面には、ロックナット２０を受ける略水平なフラット面が構成されており、このフラット面の幅方向中央部には、前後方向に概ね線状に延びる通油溝２６が形成されている。通油溝２６は、第３導油孔２５から流出される潤滑油を受けて後述する導油路２７に送液する役割をはたす。なお、第３導油孔２５から通油溝２６に移行する際に外側に噴き出る潤滑油はフランジ部２１に受け止められ、このフランジ部２１によって潤滑油が周囲に飛散しないようにされている。

支持受部１６の上面には、フラット面から収容部１７にかけて次第に下り勾配となる傾斜面が構成されている。そして、傾斜面の幅方向中央部には、この傾斜面をプレスによって叩くことで凹陥される導油路２７が形成されている。導油路２７は、通油溝２６の終端から収容部１７の開口縁（後述する受入口縁３３）にかけて延出するとともに、収容部１７の開口縁の幅方向中央部に向けて次第に幅寸法を拡げるような平面視末広がりの形状をなしている。導油路２７は、図３に示すように、この導油路２７を挟む両側の面と曲状に連なり、全体として断面湾曲状をなしている。

アーム本体１２の上面における収容部１７の開口縁は、両側壁１４、バルブ当接部１５及び支持受部１６によって区画されている。具体的には、収容部１７の開口縁は、両側壁１４の内側端を構成して、ローラ１１の幅方向両端面と僅かな隙間を保有しつつ略平行に対向する一対の側口縁３１と、バルブ当接部１５の後端を構成して、ローラ１１の外周面の前端とやや大きい隙間を保有しつつ両角部を除いて略平行に対向する前口縁３２と、支持受部１６の前端を構成して、導油路２７から流出された潤滑油を受け入れるべく導油路２７の終端に連なる受入口縁３３とからなる。前口縁３２の両角部及び受入口縁３３の両角部は、所定の曲率半径をもったＲ形状とされている。

収容部１７の受入口縁３３は、平面視波状をなし、その幅方向両端部でロッカアーム１０の外周面の幅方向両端部から遠ざかり、その幅方向中央部でロッカアーム１０の外周面の幅方向中央部に近づくように山型に迫り出して形成されている。つまり、受入口縁３３の幅方向両端部とこれに対向するロッカアーム１０の外周面の幅方向両端部との間の離間距離は、受入口縁３３の幅方向中央部とこれに対向するロッカアーム１０の外周面の幅方向中央部との間の離間距離よりも大きくされている。なお、導油路２７の終端は受入口縁３３の頂部３５から両裾野部３６にかけて形成されている。

次に、本実施形態に係るロッカアーム１０の作用効果を説明する。
ロッカアーム１０が動弁装置に組み付けられると、アーム本体１２のバルブ当接部１５及び支持受部１６がバルブ８３及びピボット７０にそれぞれ支持されるとともに、ローラ１１の外周面がカム９０の外周面に当接される。この状態でカム９０が回転すると、ローラ１１がカム９０に押圧されながら従動回転し、ロッカアーム１０がピボット７０の支持部７１を支点として揺動変位する。それに伴い、ロッカアーム１０のバルブ当接部１５がバルブ８３を押し下げて開状態となし、さらなるカム９０の回転駆動により、バルブ当接部１５のバルブ８３への押圧力が解除されて、バルブスプリング８４がバルブ８３を押し上げて閉状態となす。

駆動状態では、シリンダヘッド８０の給油孔８７を潤滑油が流れる。潤滑油は、第１導油孔７２、第２導油孔２３及び第３導油孔２５を順次経て、支持受部１６の通油溝２６に進入する。第１導油孔７２から第２導油孔２３へ移行する際には、潤滑油の一部が支持部７１と支持受部１６との間を潤滑し、これによって支持部７１と支持受部１６との間の摺動抵抗が低減される。通油溝２６に進入した潤滑油は、さらに導油路２７へ移行してその路面を下降したあと受入口縁３３から収容部１７内に入り込む。このとき、図４に示すように、受入口縁３３の頂部３５がローラ１１の外周面と近接していることに起因し、頂部３５を通った潤滑油がローラ１１の外周面の幅方向中央部に良好に付着する。さらなるローラ１１の回転変位によってカム９０の外周面とローラ１１の外周面とが摺り合うと、潤滑油は、ローラ１１の外周面の幅方向中央部から両端部にかけて広く展延されて、ローラ１１の外周面の略全体に付着するようになる。これにより、ローラ１１とカム９０との間が潤滑油で潤滑されて、両者間の摺動抵抗が低減される。

以上説明したように本実施形態によれば、収容部１７の開口縁のうち潤滑油を受け入れる受入口縁３３が、その幅方向両端部でローラ１１の外周面から遠ざかる形状とされるため、従来と違って、受入口縁３３の幅方向両端部を小さいＲで成形して加工精度を高める必要がなく、加工性に優れる。また、受入口縁３３が、その幅方向中央部でローラ１１の外周面に近づくように迫り出す形状とされるから、ローラ１１の外周面の幅方向中央部に潤滑油が安定して供給される。したがって、ローラ１１の回転に伴い潤滑油がローラ１１の外周面の幅方向両端部にも広がることになり、ローラ１１、カム９０間への潤滑性も改善される。

また、導油路２７が受入口縁３３の幅方向中央部に向けて形成されているから、ローラ１１の外周面に潤滑油がほぼ無駄なく供給される。
また、支持受部１６の上面にはピボット７０からの潤滑油を導油路２７に導くための通油溝２６が形成されているから、ピボット７０から収容部１７にかけて潤滑油が流れる経路が加工性良く構築される。
また、導油路２７が通油路の終端から受入口縁３３にかけて平面視末広がり形状をなしているから、潤滑油が導油路２７で油溜まりとならず円滑に流れる。
さらに、導油路２７がアーム本体１２の上面を叩いて曲面状に凹み形成されているから、加工性がいっそう良好となるのに加え、剛性が高められ、かつ耐久性が向上する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）潤滑油が収容部に至るまでの経路は任意であり、必ずしも、給油孔、第１導油孔、第２導油孔、第３導油孔、通油溝及び導油路を経る必要はない。
（２）導油路はアーム本体の上面を切削して形成されてもよい。
（３）ピボットの代わりに、ラッシュアジャスタによってロッカアームの揺動支点を構成してもよい。

１０…ロッカアーム
１１…ローラ
１２…アーム本体
１５…バルブ当接部
１６…支持受部
１７…収容部
２６…通油溝
２７…導油路
３３…受入口縁
７０…ピボット（支持部材）
９０…カム

Claims (5)

1. カムが当接して回転するローラと、前記ローラが収容される収容部を有するアーム本体とを備え、前記カムの回転に基づいて、前記ローラが回転するとともに、前記アーム本体が揺動変位してバルブの開閉動作を行うロッカアームであって、
   前記アーム本体の上面における前記収容部の開口縁のうち、前記ローラの外周面と対向する開口縁には、前記アーム本体の上面を流れる潤滑油を受け入れる受入口縁が含まれており、前記受入口縁は、その幅方向両端部で前記ローラの外周面から遠ざかり、その幅方向中央部で前記ローラの外周面に近づくように迫り出して形成されていることを特徴とするロッカアーム。
2. 前記アーム本体の上面には、前記潤滑油を前記収容部内に導くための導油路が前記受入口縁の幅方向中央部に向けて形成されていることを特徴とする請求項１記載のロッカアーム。
3. 前記アーム本体における前記収容部を挟んだ両側には、それぞれ、前記バルブに当接するバルブ当接部と、前記ロッカアームを揺動可能に支持する支持部材を受ける支持受部とが形成されており、前記支持受部の上面には、前記支持部材からの前記潤滑油を前記導油路に導くための通油溝が形成されていることを特徴とする請求項２記載のロッカアーム。
4. 前記導油路は、前記通油路の終端から前記受入口縁にかけて平面視末広がり形状をなしていることを特徴とする請求項３記載のロッカアーム。
5. 前記導油路は、前記アーム本体の上面を叩いて曲面状に凹み形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のロッカアーム。

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