JP2011247090A - 内燃機関のロッカアーム - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、剛性や強度を備えたロッカアームを提供すること。
【解決手段】左右の両側壁と両側壁を下部で連結する底板を具え、断面Ｕ字状に構成する。一端を、ロッカシャフトに支持させた支持端とし、他端を、両側壁の先端でバルブを押圧する双頭の押圧端とし、支持端と押圧端の間にカムローラを設けた。更に、底板の上面を凹状に形成し、潤滑油が貯留される構造としてロッカアームを構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対のバルブを作動させる、双頭のロッカアームに関する。

ロッカアームには、ロッカアームの中央部分をロッカシャフトで回動自在に支持するセンタピボット方式と、ロッカアームの端部をロッカシャフトで回動自在に支持し、ロッカアームの中央部分をカムで押圧するエンドピボット方式などが知られている。一般的にセンタピボット方式はＳＯＨＣタイプへ用いられ、エンドピボット方式はＤＯＨＣタイプへ用いられる。

エンドピボット方式ではインジェクタ、点火プラグを中央に配置することが比較的容易である反面、カムシャフトがロッカアームの上方に位置するため、カムシャフトとロッカアームローラ間の潤滑が難しく、オイルパイプ等によるスプレー、シャワー機構を設置する必要がある。尚、センタピボットタイプではカムシャフトがロッカアームより下方に位置するため、シリンダヘッドのカム室の底部へオイル溜まりを設け、カムの回転時にカム先端部がオイル溜まりに浸ること等の構成を採用することにより容易に潤滑ができる。

また特許文献１には、左右一対のロッカアームを結合し、それぞれに設けられた突部により一対のバルブを往復動させる構造のカムフォロア装置が記載されている。

特開２００８−５７５１４号公報

従来のカムフォロア装置では、カムとロッカアームのローラ間の潤滑を適切に行うことができる構成とはなっていない。

また特開２００８−５７５１４号公報に記載の発明において、ロッカアーム１４が板金成形品であり、連結部１７の両側の一対のロッカアーム１４を折り曲げて構成されるため、両ロッカアーム１４の通孔４の中心点を一致させにくく、芯出しに手間がかかることが考えられる。また、通孔４を若干大きめに形成して芯のズレを吸収しようとすると、ロッカアーム１４とロッカシャフト５との間にガタが生じてしまうことが考えられる。

更に、潤滑方式がスプレー方式である場合、エンジン回転が低い場合にはロッカアームローラへオイルが届きにくく、潤滑が不充分になる問題も生じ易い傾向にある。

本発明は、上記の課題を解決するため、内燃機関のロッカアームを次のように構成した。

ロッカアームは、ロッカシャフトに回動自在に支持され、往復揺動運動によってバルブを開閉させる。更にロッカアームは、左右側壁と底板からなる断面Ｕ字状で、両側壁間にカムローラを具え、カムローラを挟んで一方側を、ロッカシャフトに回動自在に取り付けられる支持端とし、カムローラを挟んだ他方側を、バルブの上部を押圧する双頭の押圧端として構成した。

底板は、左右各側壁の下部を連結し、左右の側板とでＵ字状を形成する。更に底板は、上面にくぼみを設け、潤滑油が貯留する凹面とした。ロッカシャフトは、内部に油通路を有する中空構造であり、ロッカシャフトに、底板に臨ませてロッカシャフト内部に連通する供給口を設けた。側壁を、バルブの軸部側面に摺動自在に当接させた。

本発明にかかるロッカアームは、次の効果を有する。
ロッカアーム全体が断面Ｕ字状に構成されるので、カムを回転させたときのカム山の軌跡が、ロッカアームのＵ字構造の内側を通過するようにでき、剛性や強度が向上し、そのため薄肉化し、軽量化が図れる。

ロッカアームの底板に貯留された潤滑油を、カムローラに供給でき、カムローラとカムとを適切に潤滑させることができる。ロッカシャフトを通した潤滑油を底板上に流出させ、底板から積極的に潤滑油をカムローラに供給できる。また、必要に応じロッカシャフトから底板へ給油も可能となる。

本発明にかかるロッカアームの一実施形態を示す側面図である。 図１に示すロッカアームの正面図である。 図１に示すロッカアームの平面図である。 図１に示すロッカアームの部分断面側面図である。 図１に示すロッカアームのＦ５−Ｆ５線断面図である。 図１に示すロッカアームの斜視図である。

本発明にかかるロッカアームの一実施形態について、図を用いて説明する。

図１、図２に、ロッカアーム１０を示す。図１はロッカアーム１０の側面図、図２はロッカアーム１０の正面図である。ロッカアーム１０は、図６にも示すように基部１２と、基部１２の左右両側に設けられた側壁１４、１５と、各側壁１４等の下部を左右に連結する底板１６（図５参照。）と、各側壁１４等に設けられた腕部１８、１９と、両側壁１４、１５間に設けられたカムローラ２２などから構成されている。

基部１２は、図３および図４に示すようにほぼ円筒状で、中心に孔部２４を有している。孔部２４は、ロッカシャフト３０に対応した内径で、ロッカシャフト３０に回動自在に嵌合される。ロッカシャフト３０は、内部に油通路３１を具えた中空構造で、シリンダヘッド（図示せず。）に固定されている。ロッカシャフト３０の側面には、油通路３１に連通した油流出口３３が形成されている。また基部１２には、油流出口３３に対応した油供給口３５が設けられている。油供給口３５は、ロッカアーム１０の前方に開口し、ロッカアーム１０が揺動して所定位置にくると油流出口３３に一致する。

油供給口３５が油流出口３３に一致するのは、油供給口３５が後述する底板１６に向いたときであるのが好ましく、少なくとも、油供給口３５が下方に向いたときである。尚、油通路３１内の油圧が、油供給口３５から潤滑油を噴出させるに十分な圧力を有していれば、油供給口３５が上向きのとき、油流出口３３に一致するようにしてもよい。その場合でも、底板１６上に潤滑油が供給されることとする。

側壁１４等は、平板状で、図１に示すように下方に凸に湾曲している。各側壁１４等は、基部１２の前方に、孔部２４の中心軸と垂直に、かつ互いに平行に取り付けてある。底板１６は、図４に示すように側壁１４等の下縁に沿って設けられ、両側壁１４、１５と底板１６を通る断面が図５に示すようにほぼＵ字状になるよう形成されている。底板１６の上面には、図４に示すように窪みが形成してあり、底板１６の前縁はカムローラ２２の前方まで達している。したがって、油供給口３５から供給されたり、ロッカアーム１０に飛散してきた潤滑油が底板１６上に貯留されると、潤滑油にカムローラ２２の下面が接触する。

カムローラ２２は、所定の径を有するローラで、側壁１４、１５間に回動自在に取り付けられている。カムローラ２２には、図６に示すように、カム２３が当接する。カム２３はカムシャフト２５（二点鎖線で示す。）に形成され、エンジンの駆動に伴い回転される。カム２３の回転軌跡を図４に示す。図４に示すように、カム２３のカム山は、二点鎖線で示す軌跡を描き、カムローラ２２、つまりロッカアーム１０を押し下げる。

腕部１８、１９は、各側壁１４、１５の前方に設けられている。腕部１８、１９は互いに平行に、かつ孔部２４の中心軸と垂直な方向に延びている。各腕部１８等の先端には、先頭部５０が設けられている。先頭部５０には雌ねじ部が形成してあり、押圧部材としてのアジャスタピン３２が螺合されている。アジャスタピン３２は、腕部１８等の下面、つまり先頭部５０の下面から所定長さ突出した状態で、ロックナット３４により固定されている。

また各腕部１８、１９の下面には、図２に示すように、段差４０が形成してある。次に、基部１２からアジャスタピン３２を見たときの左側に位置する腕部１８を例にして、段差４０について説明する。尚右側の腕部１９に形成された段差４０は、左側の腕部１８に形成された段差４０とロッカアーム１０の中心を挟んで左右対称であるので、説明を省略する。

段差４０は、第１下面４２と第１縦壁４４と第２下面４６とから形成されている。腕部１８は、先頭部５０の左側の外側面５２が内側に屈曲して、先頭部５０の下面に、上段面としての第１下面４２を有している。第１下面４２は、腕部１８の内側、つまり中心側に延び、アジャスタピン３２にかかった位置で屈曲して第１縦壁４４に連続している。第１縦壁４４は、先頭部５０の下側から腕部１８の側面に沿って形成され、底板１６に延びている。第１縦壁４４は、アジャスタピン３２のほぼ中心を通って下方に延び、下段面としての第２下面４６に連続している。

第２下面４６は、腕部１８の先端から側壁１４の下部まで、第１下面４２に対して第１縦壁４４の高さ幅分の高低差を有して形成されている。アジャスタピン３２は、第２下面４６より下方に所定量突出している。第２下面４６は、第１縦壁４４からロッカアーム１０の内側に延び、第２縦壁４８に延びている。

第２縦壁４８は、ロッカアーム１０のロッカシャフト３０を中心とした揺動方向と平行に形成してあり、かつ第２縦壁４８は、左側のバルブ６０の軸部６２の右側側面、つまり２つのバルブ６０を具えた気筒の中心側に向いた面に、摺動自在に当接している。すなわち、ロッカアーム１０をバルブ６０などとともにシリンダヘッドに組み付けると、バルブ６０の軸部６２の外表面に第２縦壁４８が接するように形成されている。これは、右側の腕部１９においても同様で、右側の腕部１９では、右側のバルブ６０の軸部６２の左側側面に、第２縦壁４８が摺動自在に当接する。

次に、ロッカアーム１０の作用、効果について説明する。

ロッカアーム１０は、ロッカシャフト３０に図３、図６に示すように回動自在に取り付けられている。カムシャフト２５が回転するとカム２３がカムローラ２２を押圧し、ロッカアーム１０がロッカシャフト３０を中心にして揺動する。すると、アジャスタピン３２がバルブ６０の頭部を押し下げ、バルブ６０を往復動させる。

ロッカアーム１０は、左右の一対の側壁１４、１５を基部１２の両側に有し、左右の側壁１４、１５間にカム２３が配置されていることから、図４に示すようにカム２３を回転させたときのカム山の軌跡が、ロッカアーム１０のＵ字構造の内側を通過する。これにより、カム２３を含むロッカアーム１０の全体を小型化し、かつ高さａを抑制させることができる。したがって、ロッカアーム１０を小型、軽量化でき、ロッカアーム１０の配置上の自由度が向上される。

ロッカアーム１０は、下部に左右の側壁１４、１５を連結する底板１６を具えて、断面ほぼＵ字状になるように形成されていることから、全体的に高い剛性や強度が得られ、また、構造的に強固になることから、薄肉化できる。

底板１６の上面が凹状に湾曲していることから、油供給口３５から供給されたり、シリンダヘッド内を飛散している潤滑油が、底板１６の上面に溜まり、底板１６から揺動動作に伴いカムローラ２２に潤滑油を供給し、カム２３との潤滑を確実に行える。

基部１２に油供給口３５を設け、ロッカシャフト３０に設けられた油流出口３３に、ロッカアーム１０の揺動動作に伴い連通させたので、ロッカシャフト３０内部を流れる潤滑油を底板１６の上面に流出させることができる。

ロッカアーム１０が揺動動作し、バルブ６０を往復動させる際、ロッカアーム１０の左右の第２縦壁４８が、それぞれ左右のバルブ６０の軸部６２の内側面に当接するので、ロッカアーム１０は、ロッカシャフト３０の軸方向での位置決めがなされる。

ロッカアーム１０は、腕部１８、１９の下面に、アジャスタピン３２にかかる段差４０が設けられていることから、ロッカアーム１０に供給された潤滑油が効率よく、かつ確実にアジャスタピン３２に供給できる。すなわち、ロッカアーム１０の上部、特に先頭部５０の上部に潤滑油が供給されると、外側面５２を潤滑油が流れ落ち、第１下面４２を伝わる。すると、第１縦壁４４を流れ落ちるので、アジャスタピン３２に潤滑油を確実に供給することができる。

尚、段差４０の第１縦壁４４を、ロッカアーム１０の長手方向に沿って形成したが、これに限らず、長手方向と交差する方向に形成してもよい。また、押圧部材は、バルブとの隙間を解消させる油圧などを用いた隙間調整機構付きであってもよい。バルブ６０は、吸気バルブであっても、排気バルブであってもよい。

本発明は、内燃機関のロッカアームに利用できる。

１０…ロッカアーム
１２…基部
１４．１５…側壁
１６…底板
１８．１９…腕部
２２…カムローラ
２３…カム
２４…孔部
３０…ロッカシャフト
３１…油通路
３２…アジャスタピン
３３…油流出口
３５…油供給口
６０…バルブ
６２…軸部

Claims (4)

1. ロッカシャフトに回動自在に支持され、往復揺動運動によってバルブを開閉させる内燃機関のロッカアームであり、
   左右側壁と底板からなる断面Ｕ字状で、前記両側壁間にカムローラを具え、該カムローラを挟んで一方側を、前記ロッカシャフトに回動自在に取り付けられる支持端とし、前記カムローラを挟んだ他方側を、前記バルブの上部を押圧する双頭の押圧端としたことを特徴とする内燃機関のロッカアーム。
2. 前記底板は、上面が凹状に形成してあり、該底板上面に潤滑油が貯留可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のロッカアーム。
3. 前記ロッカシャフトは、内部に油通路を有する中空構造であり、該ロッカシャフトに、前記底板に臨ませて該ロッカシャフト内部に連通する供給口を設けたことを特徴とする請求項１また２に記載の内燃機関のロッカアーム。
4. 前記ロッカアームは、前記側壁を、前記バルブの軸部側面に摺動自在に当接させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロッカアーム。

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