JP2011196240A - ロッカアーム - Google Patents

Abstract

【課題】割れが発生し難く、材料コストを低減でき、かつ生産性に優れたロッカアームを提供すること。
【解決手段】エンジンに設けられたカムに当接するローラ２と、ローラ２を回転可能に軸支するアーム本体３とからなるロッカアーム１。アーム本体３は、エンジンに設けた揺動支点部材に摺動可能に係合する係合部３１と、エンジンバルブのステム先端部と摺動する摺動部３２と、係合部３１と摺動部３２との間に形成されると共にローラ２を互いの内側において回動可能に軸支する一対の側壁部３３と、係合部３１から摺動部３２にわたって係合部３１及び摺動部３２の両側端縁から屈曲した一対のリブ３４とを一体形成してなる。リブ３４は、係合部３１側の端部である前端部３４１が、前端から後方へ向かうに従って徐々に係合部３１に対して隆起するようなテーパ形状を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのバルブ開閉機構に用いるロッカアームに関する。

自動車等のレシプロエンジンに使用されるバルブ開閉機構は、カムの回転を受けてロッカアームを揺動させることにより、エンジンバルブを開閉させて、エンジンにおける吸気又は排気を行うよう構成されている（図４参照）。また、例えば、ＯＨＣ（オーバーヘッドカム）方式のエンジンにおいては、図１０、図１１に示すごとく、ロッカアーム９は、アーム本体９３にローラ９２を回転可能に支持してなる。そして、このロッカアーム９は、カムの回転に伴ってローラ９２を従動回転させながら揺動し、エンジンバルブを開閉させている。

また、エンジンには、ロッカアーム９の揺動支点を形成するためのピボット、ラッシュアジャスタ等の揺動支点部材を設け、該揺動支点部材にロッカアーム９の一端に設けた係合部９１を係合させている。
アーム本体９３は、エンジンに設けたピボット、ラッシュアジャスタ等の揺動支点部材に摺動可能に係合する凹面９３７を備えた係合部９３１と、エンジンバルブのステム先端部と摺動する摺動部９３２と、係合部９３１と摺動部９３２との間に形成されると共にローラ９２を互いの内側において回転可能に軸支する一対の側壁部９３３とを有する。

かかるアーム本体９３には、揺動支点部材やステム先端部からの反力に対する強度を確保すべく、係合部９３１から摺動部９３２にわたって係合部９３１及び摺動部９３２の両側端縁から屈曲した一対のリブ９３４を設けてある（特許文献１）。

特開２００３−１３８９１４号公報

しかしながら、上記ロッカアーム９には、以下の問題がある。
すなわち、図１０、図１２に示すごとく、上記リブ９３４の前端部９３５は、ローラ９２の回転軸方向から見たとき、アーム本体９３における係合部９３１の平板部９３６から略直角に立ち上がる輪郭を有する。かかる形状は、図１３に示すごとく、アーム本体９３をプレス成形する前の展開形状、すなわち曲げ加工する前の金属板９３０の外形９３９において、主に係合部９３１となる前方連結部９３１ａの輪郭と、主にリブ９３４となる外方突出部９３４ａの輪郭とが滑らかな直線や曲線で繋がらない、断続的な形状となってしまう。しかも、前方連結部９３１ａの輪郭と外方突出部９３４ａの輪郭との交わる部分は、金属板９３０の内側に凸の内向角部９９となってしまう。

そうすると、曲げラインＬ３に沿って金属板９３０を曲げてリブ９３４を形成する際に、この断続的な部分である内向角部９９を起点に金属板９３０に割れが発生しやすい。そのため、金属板９３０の板厚を厚くする必要がある。その結果、材料コストが高くなると共に生産性も低下しやすいという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、割れが発生し難く、材料コストを低減でき、かつ生産性に優れたロッカアームを提供しようとするものである。

本発明は、エンジンに設けられたカムに当接するローラと、該ローラを回転可能に軸支するアーム本体とからなるロッカアームであって、
上記アーム本体は、上記エンジンに設けた揺動支点部材に摺動可能に係合する係合部と、エンジンバルブのステム先端部と摺動する摺動部と、上記係合部と上記摺動部との間に形成されると共に上記ローラを互いの内側において回動可能に軸支する一対の側壁部と、上記係合部から上記摺動部にわたって上記係合部及び上記摺動部の両側端縁から屈曲した一対のリブとを一体形成してなり、
上記リブは、上記係合部側の端部である前端部が、前端から後方へ向かうに従って徐々に上記係合部に対して隆起するようなテーパ形状を有していることを特徴とするロッカアームにある（請求項１）。

本発明に係るロッカアームは、上記リブの前端部が、前端から後方へ向かうに従って徐々に上記係合部に対して隆起するようなテーパ形状を有している。そのため、上記ローラの回転軸方向から見たとき、上記リブの前端部は、上記係合部から斜めに立ち上がる輪郭を有する。かかる形状は、リブをプレス成形等によって形成する前のアーム本体の展開形状において、係合部の輪郭との繋ぎ目を、滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状としやすい。

そうすると、金属板を曲げてリブを形成する際に、リブと係合部との繋ぎ目に応力が集中することもなく、アーム本体の割れが発生し難い。そのため、金属板の板厚を薄くすることができる。その結果、材料コストを低減することができると共に生産性を向上させることができる。

以上のごとく、本発明によれば、割れが発生し難く、材料コストを低減でき、かつ生産性に優れたロッカアームを提供することができる。

実施例における、ロッカアームの側面図。 実施例における、ロッカアームの底面図。 実施例における、ロッカアームの前端部付近の側面図。 実施例における、ロッカアームを組み付けたエンジンの説明図。 実施例における、外形を打ち抜いた金属板の平面図。 実施例における、中空部を打ち抜いた金属板の平面図。 実施例における、係合部の凹面を形成した金属板の平面図。 実施例における、金属板を折り曲げ加工した中間品の断面図。 実施例における、プレス加工により成形したアーム本体の断面図。 背景技術における、ロッカアームの側面図。 背景技術における、ロッカアームの底面図。 背景技術における、アーム本体の断面図。 背景技術における、曲げ加工する前の金属板の平面図。

本発明において、上記アーム本体は、一枚の金属板をプレス加工することによって成形することができる。

また、上記係合部は、上記一対のリブの上記前端部との接続部分から前方へ行くに従って内側に向うテーパ形状を有することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記リブをプレス成形等によって形成する前のアーム本体の展開形状において、リブの輪郭を、係合部の輪郭との繋ぎ目において、滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状とすることが一層容易となる。その結果、上記繋ぎ目における応力の集中を一層抑制することができ、アーム本体の割れの発生を一層効果的に防ぐことができる。

また、上記リブのテーパ形状のテーパ角度は、２０〜５０°であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、リブの輪郭を、係合部の輪郭との繋ぎ目において、一層滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状とすることができ、上記繋ぎ目を起点とする割れの発生を一層効果的に防ぐことができる。
上記テーパ角度が２０°未満の場合には、上記リブによる上記係合部の補強の効果を充分に得られないおそれがある。一方、上記テーパ角度が５０°を超える場合には、上記繋ぎ目における応力の集中を充分に防ぐことが困難となるおそれがある。

また、上記一対のリブは、上記係合部及び上記摺動部から、これらが上記揺動支点部材及び上記ステム先端部と当接する側に屈曲していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記ロッカアームが上記揺動支点部材及び上記ステム先端部から受ける反力に対する上記アーム本体の強度を効果的に向上させることができる。

また、上記係合部は、上記揺動支点部材に摺動可能に係合する凹面を有し、上記リブの上記前端部は、上記凹面の中心よりも前方に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記揺動支点部材から受ける反力に対する上記係合部の強度を、上記リブによって効果的に向上させることができる。

本発明の実施例に係るロッカアームにつき、図１〜図９を用いて説明する。
本例のロッカアーム１は、図１、図２、図４に示すごとく、エンジン６０に設けられたカム６に当接するローラ２と、該ローラ２を回転可能に軸支するアーム本体３とからなる。
アーム本体３は、エンジン６０に設けた揺動支点部材４に摺動可能に係合する係合部３１と、エンジンバルブ５のステム先端部５１と摺動する摺動部３２と、係合部３１と摺動部３２との間に形成されると共にローラ２を互いの内側において回動可能に軸支する一対の側壁部３３と、係合部３１から摺動部３２にわたって係合部３１及び摺動部３２の両側端縁から屈曲した一対のリブ３４とを一体形成してなる。

図３に示すごとく、リブ３４は、係合部３１側の端部である前端部３４１が、前端から後方へ向かうに従って徐々に係合部３１に対して隆起するようなテーパ形状を有している。
図１、図４に示すごとく、一対のリブ３４は、係合部３１及び摺動部３２から、これらが揺動支点部材４及びステム先端部５１と当接する側に屈曲している。一方、一対の側壁部３３は、係合部３１及び摺動部３２よりも、揺動支点部材４及びステム先端部５１と反対側、すなわちリブ３４と反対側に向って立設している。

アーム本体３は、係合部３１と摺動部３２と一対の側壁部３３及びリブ３４の間に、揺動方向の双方に開口した中空部３５を有し、該中空部３５にローラ２が配設されている。また、各側壁部３３には、それぞれローラ２の回転軸２１を支持する軸孔３３１が形成されている。
図２に示すごとく、リブ３４における後端部３４２以外の部分は、その両主面を、側壁部３３の両主面と同一平面上に形成している。また、リブ３４は、後端部３４２をこれよりも前方の部分よりも内側に配置している。

図２、図４に示すごとく、係合部３１は、揺動支点部材４に摺動可能に係合する凹面３１１を有する。該凹面３１１は略半球形状を有する。係合部３１は、凹面３１１の周囲に略平板状の平板部３１２を有し、該平板部３１２からリブ３４の立設方向と反対側に窪むように、上記凹面３１１が形成されている。
また、係合部３１は、凹面３１１の裏側において、平板部３１２から側壁部３３の立設方向に突出する凸部３１３を有する。

図２に示すごとく、係合部３１は、一対のリブ３４の前端部３４１との接続部分から前方へ行くに従って内側に向うテーパ形状を有する。すなわち、リブ３４の突出方向から見た係合部３１の平板部３１２の輪郭において、リブ３４の前端部３４１との接続部分に前方側に隣接する部分３１５に、上記のようなテーパ形状が形成されている。

また、図２に示すごとく、リブ３４の前端部３４１は、凹面３１１の中心Ｐよりも前方に形成されている。前端部３４１は、中心Ｐよりも、例えば１ｍｍ以上前方まで形成されていることが好ましい。
リブ３４のテーパ形状のテーパ角度αは、２０〜５０°である。このテーパ角度αは、ローラ２の回転軸方向から見たとき、係合部３１における平板部３１２の下面３１４と、リブ３４の前端部３４１の輪郭とが交わる位置において、両者がなす角度である。

また、図２、図４、図９に示すごとく、摺動部３２は、リブ３４の立設方向の面に、ステム先端部４と摺動する摺動面３２１を有する。該摺動部３２は、リブ３４の立設方向に凸の状態で沿った形状を有し、摺動面３２１は緩やかな凸状曲面を有する。
また、リブ３４は、係合部３１の凹面３１１の中心Ｐよりも前方かつ凹面３１１の前端よりも後方の位置から、摺動部３２の後端までにわたって連続形成されている。

次に、本例のロッカアーム１の製造方法につき、説明する。
ロッカアーム１のアーム本体２は、一枚の金属板をプレス加工することによって成形する。
まず、図５に示すごとく、打抜き工程として、金属板３０を図示しない打抜き型により打ち抜き、アーム本体３の外形３００を形成する。この外形３００は、金属板３０の成形後において、係合部３１の外形の一部と、摺動部３２の外形の一部と、リブ３４の外形となる部分を構成する。
外形３００は、線対称形状を有し、対称軸Ｌ１の左右両側（図においては上下）において外側に凸状の曲線の輪郭を有する。突出した外方突出部３４０が、主にリブ３４（図１、図２参照）となる部分である。外方突出部３４０は凸状の曲線の輪郭を有する。

次に、図６に示すごとく、金属板３０を図示しない他の打抜き型により打ち抜き、中空部３５を形成する。この中空部３５の左右には、互いに向き合う一対の内方突出部３３０が形成される。内方突出部３３０は凸状の曲線の輪郭を有する。この内方突出部３３０が、主に側壁部３３（図１参照）となる部分である。

また、金属板３０において、中空部３５を挟んで上記対称軸Ｌ１の方向の一方側（前方側）に形成された前方連結部３１０が主に係合部３１（図１、図２参照）となり、他方側（後方側）に形成された後方連結部３２０が主に摺動部３２（図１、図２参照）となる。
上記外形３００を有する金属板３０は、前方連結部３１０の輪郭と、一対の外方突出部３４０の輪郭とが滑らかな曲線によって繋がる形状を有する。
次に、図７に示すごとく、前方連結部３１０に、係合部３１の凹面３１１を形成する。このとき、凹面３１１の裏側に凸部３１３が形成される。

次いで、折曲げ工程として、上記中空部３５を形成した金属板３０を、この中空部３５の左右（図においては上下）の両端部より若干内側に入った位置の曲げラインＬ２（図７）を曲げの起点として、直角に折り曲げる。このとき、金属板３０における前方連結部３１０と後方連結部３２０を、上記曲げラインＬ２に沿って、その外側部分が上記凸部３１３の隆起方向と反対側を向くように折り曲げる。これに伴い、図８に示すごとく、内方突出部３３０は上記凸部３１３の隆起方向に起立し、外方突出部３４０はその反対側に起立する。
こうして、平板状の金属板３０から、立体的な中間体３０５を成形する。

次いで、加圧変形工程として、上記外方突出部３４０をその突出方向すなわち上記凸部３１３の隆起方向と反対側から、該隆起方向に向けて変形させると共に、上記内方突出部３３０をその突出方向、すなわち上記凸部３１３の隆起方向に向けて変形移動させる。これにより、図９に示すごとく、外方突出部３４０の突出量を減少させると共に、内方突出部３３０の突出量を増大させて、一対のリブ３４と一対の側壁部３３とを形成する。
このとき、内方突出部３３０や外方突出部３４０の板厚が変化しないよう制御しながら、加圧変形を行う。

また、図９に示すごとく、後方連結部３２０における一対のリブ３４の間の部分を、該リブ３４の立設方向に凸となるように緩やかに湾曲させる。これにより、摺動部３２を形成する。
また、一対の側壁部３３には軸孔３３１を穿設する。
以上により、図９に示すアーム本体３を得る。

そして、アーム本体３における中空部３５にローラ２を配置し、ローラ２の回転軸２１を軸孔３３１に取り付けることにより、図１、図２に示すロッカアーム１が得られる。
なお、アーム本体３のプレス加工方法のさらなる詳細については、上記特許文献１を参照されたい。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のロッカアーム１は、リブ３４の前端部３４１が、前端から後方へ向かうに従って徐々に係合部３１（平板部３１２）に対して隆起するようなテーパ形状を有している。そのため、ローラ２の回転軸方向から見たとき、リブ３４の前端部３４１は、係合部３１（平板部３１２）から斜めに立ち上がる輪郭を有する。かかる形状は、リブ３４をプレス成形によって形成する前のアーム本体３の展開形状、係合部３１の輪郭との繋ぎ目を、滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状としやすい。すなわち、図５〜図７に示す金属板３０の外形３００において、外方突出部３４０の輪郭と、前方連結部３１０の輪郭との繋ぎ目を滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状としやすい。

そうすると、金属板３０を曲げてリブ３４を形成する際に、リブ３４と係合部３１との繋ぎ目に応力が集中することもなく、アーム本体３（金属板３０）の割れが発生し難い。すなわち、図７に示す曲げラインＬ２において金属板３０を曲げ加工する際、外方突出部３４０の輪郭と前方連結部３１０の輪郭との繋ぎ目において応力が集中することを防ぎ、金属板３０の割れを防ぐことができる。
そのため、金属板３０の板厚を薄くすることができる。その結果、材料コストを低減することができると共に生産性を向上させることができる。

また、図２に示すごとく、係合部３１は、一対のリブ３４の前端部３４１との接続部分から前方へ行くに従って内側に向うテーパ形状を有する。これにより、リブ３４をプレス成形によって形成する前のアーム本体３の展開形状、すなわち金属板３０の外形３００において、リブ３４の輪郭を、係合部３１（平板部３１２）の輪郭との繋ぎ目において、滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状とすることが一層容易となる。その結果、上記繋ぎ目における応力の集中を一層抑制することができ、アーム本体３（金属板３０）の割れの発生を一層効果的に防ぐことができる。

また、リブ３４のテーパ形状のテーパ角度αは、２０〜５０°である。これにより、リブ３４の輪郭を、係合部３１（平板部３１２）の輪郭との繋ぎ目において、一層滑らかな直線や曲線で繋がれる連続的な形状とすることができ、上記繋ぎ目を起点とする割れの発生を一層効果的に防ぐことができる。

また、一対のリブ３４は、係合部３１及び摺動部３２から、これらが揺動支点部材４及びステム先端部５１と当接する側に屈曲している。これにより、ロッカアーム１が揺動支点部材４及びステム先端部５１から受ける反力に対するアーム本体３の強度を効果的に向上させることができる。

また、リブ３４の前端部３４１は、凹面３１１の中心Ｐよりも前方に形成されている。これにより、揺動支点部材４から受ける反力に対する係合部３１の強度を、リブ３４によって効果的に向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、割れが発生し難く、材料コストを低減でき、かつ生産性に優れたロッカアームを提供することができる。

１ ロッカアーム
２ ローラ
３ アーム本体
３１ 係合部
３１１ 凹面
３２ 摺動部
３３ 側壁部
３４ リブ
３４１ 前端部

Claims (5)

1. エンジンに設けられたカムに当接するローラと、該ローラを回転可能に軸支するアーム本体とからなるロッカアームであって、
   上記アーム本体は、上記エンジンに設けた揺動支点部材に摺動可能に係合する係合部と、エンジンバルブのステム先端部と摺動する摺動部と、上記係合部と上記摺動部との間に形成されると共に上記ローラを互いの内側において回動可能に軸支する一対の側壁部と、上記係合部から上記摺動部にわたって上記係合部及び上記摺動部の両側端縁から屈曲した一対のリブとを一体形成してなり、
   上記リブは、上記係合部側の端部である前端部が、前端から後方へ向かうに従って徐々に上記係合部に対して隆起するようなテーパ形状を有していることを特徴とするロッカアーム。
2. 請求項１に記載のロッカアームにおいて、上記係合部は、上記一対のリブの上記前端部との接続部分から前方へ行くに従って内側に向うテーパ形状を有することを特徴とするロッカアーム。
3. 請求項１又は２に記載のロッカアームにおいて、上記リブのテーパ形状のテーパ角度は、２０〜５０°であることを特徴とするロッカアーム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のロッカアームにおいて、上記一対のリブは、上記係合部及び上記摺動部から、これらが上記揺動支点部材及び上記ステム先端部と当接する側に屈曲していることを特徴とするロッカアーム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロッカアームにおいて、上記係合部は、上記揺動支点部材に摺動可能に係合する凹面を有し、上記リブの上記前端部は、上記凹面の中心よりも前方に形成されていることを特徴とするロッカアーム。

Images