JP2017180149A - ロッカアーム及びロッカアームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力荷重に対する剛性を確保することができ、且つ慣性質量を低減することができるロッカアームを提供する。【解決手段】ロッカアーム１０は、互いに対向して高さ方向に沿って配置される一対の側壁１２を備える。一対の側壁１２がローラ３０の収容空間１６を区画する対向部１５を有し、対向部１５が側壁１２における対向部１５の隣接部分よりも高さ方向に大きく張り出した形態になっている。対向部１５には隣接部分に対して厚みが薄い薄肉部２４が設けられている。【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られるロッカアーム及びロッカアームの製造方法に関する。

特許文献１に開示のロッカアームは、金属板をプレス加工することによって成形されるアーム本体を備えている。アーム本体は、揺動支点部材が摺動可能に係合する係合部と、バルブステムの端部が摺動する摺動部と、係合部と摺動部との間において互いに対向する一対の側壁部とを有している。両側壁部間には中空部が設けられ、中空部にはカムと接触するローラが回転可能に収容されている。両側壁部には、ローラの回転軸を取り付けるための軸孔が設けられている。

特開２０１１−１９６２４０号公報

ところで、車両変更などの事情によってカムからロッカアームに作用する入力荷重が大きくなり、ロッカアームに大きな耐荷重性能を求められることがある。これに対し、例えば、アーム本体の厚みを増加させ、ロッカアームの剛性を高めることが可能である。しかし、アーム本体の厚みが増加すると、慣性質量の増加を招くため、揺動時の応答性が低下する懸念があり、また、バルブスプリングの付勢力を増加する必要もあり、動弁機構全体の設計に及ぼす影響が大となる。

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、入力荷重に対する剛性を確保することができ、且つ慣性質量を低減することができるロッカアームを提供することを目的とする。

本発明のロッカアームは、互いに対向して高さ方向に沿って配置される一対の側壁を備え、前記一対の側壁がローラの収容空間を区画する対向部を有し、前記対向部が前記側壁における前記対向部の隣接部分よりも高さ方向に大きく張り出した形態になっているものであり、前記対向部には前記隣接部分に対して厚みが薄い薄肉部が設けられているところに特徴を有する。

本発明のロッカアームの製造方法は、板材を打ち抜き、貫通孔を有する展開体を形成する工程と、前記展開体のうち前記貫通孔の両側の部分を加圧して引き伸ばし、薄肉部を形成する工程と、前記展開体における互いに平行な一対の折り曲げ部を介して折り曲げることにより、前記薄肉部を有する部分を高さ方向に起立させ、ローラの収容空間を介して対向する一対の側壁を形成する工程とを有するところに特徴を有する。

上記ロッカアームによれば、薄肉部で薄肉になる分、ロッカアームの慣性質量を低減することができる。とくに、対向部が高さ方向に大きく張り出した形態になっているため、この対向部の高さを利用して薄肉部を容易に形成することができる。また、側壁における対向部の隣接部分を従前の厚みで形成することができるため、入力荷重に対する剛性を確保することができる。

上記ロッカアームの製造方法によれば、上述したロッカアームをプレス加工によって容易に製造することができる。とくに、薄肉部を形成する工程では展開体のうち貫通孔の両側部分を加圧して高さ方向に引き伸ばすため、その引き伸ばす分、板材の打ち抜き時における展開体の表面積を小さくすることができる。その結果、板材の歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施例１のロッカアームにおいて、アーム本体の斜視図である。 アーム本体の対向部の断面図である。 軸孔を穿設する前のアーム本体の斜視図である。 展開体の斜視図である。 薄肉部が拡張して形成された展開体の斜視図である。 ロッカアームを含む動弁装置の概略図である。 本発明の実施例２のロッカアームにおいて、アーム本体の側面図である。 アーム本体の対向部の断面図である。 本発明の実施例３のロッカアームにおいて、薄肉部が拡張して形成された展開体の平面図である。 アーム本体の対向部の断面図である。

本発明の好ましい実施形態を以下に示す。
上記ロッカアームにおいて、前記対向部には軸孔が設けられ、前記軸孔には前記ローラを回転可能に支持する軸部材が保持され、前記対向部の外側面における前記薄肉部と対応する部分が凹む形状となり、前記対向部の内側面全体が凹凸なく連続して設けられているとよい。このように、対向部の内側面全体が凹凸なく連続して設けられていれば、対向部の内側に軸部材の軸受構造を支障なく設置することができる。

上記ロッカアームにおいて、前記薄肉部が前記対向部の全高にわたって設けられているとよい。これによれば、薄肉部の成形する金型の構造を簡素化することができ、薄肉部をラフに製造することができる。

上記ロッカアームにおいて、前記薄肉部が前記対向部の高さ方向の端部にのみ設けられているとよい。これによれば、対向部の中心部において軸部材を保持する部分（軸孔）から離れた部位に薄肉部が設けられることになるため、軸部材の保持構造に影響が及ぶのを抑えることができる。

上記ロッカアームにおいて、前記対向部には軸孔が設けられ、前記軸孔には前記ローラを回転可能に支持する軸部材が保持され、前記薄肉部が前記対向部の前記軸孔の周縁部にのみ設けられているとよい。このように、対向部の軸孔の周縁部が薄肉部によって薄肉になれば、軸孔を成形する金型ピンを小さくすることができ、ロッカアームの小型化に寄与することができる。

上記ロッカアームの製造方法において、さらに、前記一対の側壁に、前記ローラを回転可能に支持する軸部材を取り付けるための軸孔を貫通して形成する工程を含み、前記軸孔の形成に伴って前記薄肉部の一部又は全部が除去されるとよい。上記ロッカアームの製造方法の場合、展開体の引き伸ばしよって薄肉部を形成するため、歩留まりを向上させることができるものの、薄肉部によってロッカアームの剛性が低下することが懸念される。しかし、軸孔の形成に伴って薄肉部の一部又は全部が除去されれば、ロッカアームの剛性が大きく低下するのを抑えることができる。

＜実施例１＞
以下、実施例１を図１〜図７によって説明する。実施例１のロッカアーム１０は、自動車のレシプロエンジンの動弁装置９０に設けられ、シリンダヘッド９１に取り付けられる支持部材９６に揺動可能に支持される。

図６に示すように、シリンダヘッド９１は、通気路９２（吸気ポート又は排気ポート）と、通気路９２に連通するステム孔９３とを有している。シリンダヘッド９１のステム孔９３には、バルブ９４（吸気バルブ又は排気バルブ）が収容されている。バルブ９４は、開弁位置と閉弁位置との間をステム孔９３の延出方向となる図示上下方向に往復移動可能とされ、バルブスプリング９５によって通気路９２を閉じる閉弁方向（図示上方）に付勢されている。バルブ９４の上端部は、シリンダヘッド９１の上面におけるステム孔９３の開口から上方に突出し、ロッカアーム１０の後述するバルブ当接部１８に当接している。

支持部材９６は、例えば、ラッシュアジャスタであり、上端部にロッカアーム１０の後述する支持受部２２が当接するプランジャ９７と、プランジャ９７を収容する筒状のボディ９８とを有している。ボディ９８は、シリンダヘッド９１の取付孔９９に挿入される。プランジャ９７は、油圧変動に応じてボディ９８に対して上下方向に往復移動可能とされている。プランジャ９７が往復移動することで、ロッカアーム１０のバルブ当接部１８とバルブ９４との間にクリアランスが生じないように調整される。

ロッカアーム１０は、金属製の板材からなるアーム本体１１を備えている。図１に示すように、アーム本体１１は、板材を曲げ加工して一体に成形され、一対の側壁１２と、バルブ側連結部１３及び支持側連結部１４とからなる。

一対の側壁１２は、互いに対向してほぼ平行に配置され、軸方向（図１のＸ−Ｘ線方向）に延出する形状になっている。側壁１２の軸方向中間部は、軸方向両端部１９、２１（隣接部分）に対して高さ方向（図１の上下方向）に張り出した形態の対向部１５になっている。図示する対向部１５は、側壁１２の軸方向両端部１９、２１から上下両方向に弧状に突出している。

両対向部１５の間は、ローラ３０が収容される収容空間１６になっている。両対向部１５の中央部には、円形の軸孔１７が同軸で貫通して設けられている。また、対向部１５は、軸孔１７の孔周りに径方向にほぼ一定の幅寸法を有するように形成されている。

両対向部１５の軸孔１７には、収容空間１６を横切るように軸部材４０が貫通して取り付けられる。軸部材４０の端部は対向部１５にかしめ固定される。また、ローラ３０は、軸部材４０の中間部に図示しないニードル軸受などの軸受構造を介して回転可能に支持される。

バルブ側連結部１３は、両側壁１２の軸方向一端部１９の上端間に幅方向（両側壁１２が互いに対向する方向）に架設され、収容空間１６の軸方向一端を区画して閉塞している。バルブ当接部１８は、両側壁１２の軸方向一端部１９とバルブ側連結部１３とにより断面門型に形成されている。バルブ９４のステム上端部は、バルブ側連結部１３の下面に当接し、両側壁１２の軸方向一端部１９によって脱落を規制された状態にガイドされるようになっている。

支持側連結部１４は、両側壁１２の軸方向他端部２１の上端間に幅方向に架設され、収容空間１６の軸方向他端を区画して閉塞している。支持受部２２は、両側壁１２の軸方向他端部２１と支持側連結部１４とにより断面門型に形成されている。支持側連結部１４の中央部には、略半球状の膨出部２３が上方に膨出して設けられている。支持部材９６のプランジャ９７の頂部は、膨出部２３の半球凹状の下面に摺動可能とされている。

両対向部１５の上下両端部（高さ方向両端部）には、薄肉部２４が設けられている。薄肉部２４は、周囲の部分（対向部１５の軸孔１７寄りの部分及び側壁１２の軸方向両端部１９、２１）よりも薄肉に形成されている。具体的には、薄肉部２４は、両対向部１５の上下両端に沿って延出し、図２に示すように、軸孔１７を挟んだ上下両側において、対向部１５の外側面から端面にかけて凹曲面状に凹み形成されている。このため、薄肉部２４は、両対向部１５の端面側に向けて漸次肉厚を減少させている。

両側壁１２のうちの薄肉部２４を除く部分はほぼ一定の厚みで形成されている。また、両側壁１２の内側面は、薄肉部２４と厚み方向反対側の部分となる上下両端部を含め、高さ方向に凹凸なく連続して切り立つ壁面になっている。

次に、ロッカアーム１０の動作を説明する（図６を参照）。カムシャフト８８に設けられたカム８９が回転すると、カム８９と接触するローラ３０が軸部材４０を中心として従動回転し、ロッカアーム１０がカム８９に押圧されて押し下げられる。ロッカアーム１０は支持受部２２においてプランジャ９７の頂部を支点として傾動し、バルブ当接部１８がバルブ９４をバルブスプリング９５の付勢力に抗して押し下げて、開状態となす。さらに、カム８９が回転すると、バルブ当接部１８の押圧力が減退し、バルブ９４がバルブスプリング９５に付勢力によって押し上げられて、閉状態となる。

次に、ロッカアーム１０の製造方法を説明する。まず、金属製の板材が図示しない打ち抜き型で打ち抜かれ、図４に示すように、ロッカアーム１０の展開体６０が形成される。展開体６０は、同一平面上に配置される平板状をなし、軸方向に沿った中心軸（図４の一点鎖線を参照）を挟んで対称な形状になっている。

展開体６０の略中央部には、ローラ３０の収容空間１６に対応した貫通孔６１が設けられる。この貫通孔６１は、四角に丸みが付いた略矩形の開口形状を有している。展開体６０における貫通孔６１を挟んだ幅方向両側（図４の上下両側）には、後に対向部１５となる原型部位６２が並んで設けられる。この原型部位６２は、貫通孔６１の両側縁を区画するストレート部６３と、外端縁を区画する緩弧状部６４とを有している。後に形成される薄肉部２４は、ストレート部６３よりも内側に内端縁（ストレート部６３の内側に膨出する二点鎖線を参照）を有し、緩弧状部６４よりも外側に外端縁（緩弧状部６４の外側に膨出する二点鎖線を参照）を有している。このため、原型部位６２は、後に形成される薄肉部２４を見こして幅方向に小さく形成され、緩弧状部６４の膨出量が抑えられることで、板材を節約することが可能となっている。

続いて、原型部位６２の幅方向両端部（ストレート部６３及び緩弧状部６４を含む）に、外側から図示しないプレス型が押し付けられる。この加圧行程においては、原型部位６２の幅方向両端部の内側面が図示しないダイで支持され、原型部位６２の幅方向両端部の外側面がプレス型で加圧される。これにより、ストレート部６３が貫通孔６１にせり出すように内側に拡張するとともに、緩弧状部６４が貫通孔６１から離れるように外側に拡張する。その結果、原型部位６２の幅方向両端部が、幅方向両側（成形後の高さ方向両側）に引き伸ばされるように変形移動し、図５に示すように、薄肉部２４が形成される。貫通孔６１は、薄肉部２４によって内側へ向けて括れた形状になる。

次いで、展開体６０が、貫通孔６１を挟んだ両側において軸方向と平行な一対の折り曲げ部６５を介して、折り曲げられる。この折り曲げ工程においては、展開体６０が図示しない複数の成形型で拘束され、バルブ側連結部１３及び支持側連結部１４に対して両側壁１２が直角に交差して連なるように形成される。また、図３に示すように、バルブ側連結部１３、支持側連結部１４及び両側壁１２の間に、ローラ３０の収容空間１６が形成される。なお、展開体６０の折り曲げ方向は、薄肉部２４が両側壁１２の外側面に位置する向きに規定される。

次いで、両側壁１２の対向部１５の中央部に、幅方向外側から図示しない金型ピンが貫通して、軸孔１７が穿設される。これにより、アーム本体１１が成形される。その後、ローラ３０がアーム本体１１の収容空間１６に配置され、さらに、軸部材４０がニードル軸受を介してローラ３０を貫通するとともに、軸部材４０の両端部が両対向部１５の軸孔１７に挿通されてかしめ固定される。

以上説明したように、本実施例１のロッカアーム１０によれば、薄肉部２４が側壁１２における薄肉部２４の隣接部分よりも薄肉になっているため、その分、アーム本体１１の慣性質量を低減することができる。とくに、薄肉部２４が対向部１５の上下方向の寸法を利用して薄肉化されるため、薄肉部２４の設計自由度を高めることができる。

また、アーム本体１１のうちの薄肉部２４を除く部分は従前の厚みで形成されているため、バルブ当接部１８や支持受部２２などは入力荷重に耐え得る剛性で形成することができる。

さらに、対向部１５の軸孔１７にはローラ３０を回転可能に支持する軸部材４０が保持され、対向部１５の外側面における薄肉部２４と対応する部分が凹む形状となり、対向部１５の内側面全体が凹凸なく連続して設けられているため、ニードル軸受が対向部１５の内側面に引っ掛かるのが防止され、軸受構造を支障なく設置することができる。

さらにまた、薄肉部２４が対向部１５の上下両端部にのみ設けられているため、対向部１５の中心部に設けられた軸孔１７に薄肉部２４の影響が及ぶのを抑えることができる。

また、本実施例１のロッカアーム１０の製造方法によれば、ロッカアーム１０を一枚の板材からプレス加工によって容易に製造することができる。とくに、薄肉部２４を形成する工程では展開体６０のうち貫通孔６１の両側部分を加圧して高さ方向に引き伸ばすため、その引き伸ばす分、板材の打ち抜き時における展開体６０の表面積を小さくすることができる。その結果、板材の歩留まりを向上させることができる。さらに、展開体６０を加圧して薄肉部２４を形成するため、薄肉部２４の内部の組織が密になり、薄肉部２４の強度確保を図ることができる。

＜実施例２＞
図７及び図８は、本発明の実施例２を示す。実施例２は、アーム本体１１Ａの薄肉部２４Ａの形成範囲が実施例１とは異なる。

薄肉部２４Ａは、両側壁１２における対向部１５の外側面全体に設けられている。薄肉部２４Ａを製造する際には、展開体６０のうち後に対向部１５となる部分の外側面全体がプレス型で加圧されて引き伸ばされる。このため、対向部１５は、その全体が側壁１２の軸方向両端部１９、２１に対して薄肉となり、外側面が側壁１２の軸方向両端部１９、２１の外側面から一段落ちて配置されることになる。その他は、実施例１と同様である。

実施例２によれば、薄肉部２４Ａの成形するプレス型の構造を簡素化することができるとともに、薄肉部２４Ａを比較的ラフに製造することができる。

＜実施例３＞
図９及び図１０は、本発明の実施例３を示す。実施例３も、アーム本体１１Ｂの薄肉部２４Ｂの形成範囲が実施例１とは異なる。

薄肉部２４Ｂは、両側壁１２の対向部１５における軸孔１７の周縁部に全周にわたって設けられている。もっとも、薄肉部２４Ｂは、対向部１５における軸孔１７の周縁部を除く部分には設けられていない。図１０に示すように、対向部１５の薄肉部２４Ｂは、軸孔１７の開口縁から外側へ向けて湾曲して拡開する形状になっている。薄肉部２４Ｂを製造する際には、展開体６０のうち、後に軸孔１７となる部分の外側面がプレス型で加圧されて引き伸ばされ、薄肉部２４Ｂが形成される（図９を参照）。その後、薄肉部２４Ｂの中心部に、金型ピンが貫通して軸孔１７が穿設される。その他は、実施例１と同様である。

実施例３によれば、対向部１５の軸孔１７の周縁部が薄肉部２４Ｂによって薄肉になっているため、軸孔１７を成形する金型ピンを小さくすることができ、ロッカアーム１０の小型化に寄与することができる。

また、薄肉部２４Ｂの中心部に軸孔１７が穿設されることにより、アーム本体１１Ｂから薄肉部２４Ｂの中心部が除去されるため、アーム本体１１Ｂに残存する薄肉部２４Ｂの形成範囲を狭くすることができる。したがって、展開体６０の引き伸ばしによって歩留りの向上を実現しつつも、ロッカアーム１０の剛性低下を効果的に抑えることができる。

＜他の実施例＞
以下、他の実施例を簡単に説明する。
（１）実施例１において、薄肉部は、対向部の上端部と下端部のいずれか一方にのみ設けられるものであってもよい。
（２）実施例２において、薄肉部は、対向部の軸孔の開口から外端にかけて全高にわたって設けられていればよく、必ずしも対向部全体に設けられていなくてもよい。
（３）実施例３において、薄肉部は、対向部の軸孔の周縁部のうち周方向の一部にのみ設けられるものであってもよい。
（４）実施例３において、展開体のうち後に軸孔となる部分の全体がプレス型で引き伸ばされて薄肉部が形成され、その後、軸孔が形成されるに伴い、薄肉部の全体が除去されるようにしてもよい。こうすると、アーム本体に薄肉部が残らないため、ロッカアームの剛性を従前と同様に維持することができる。
（５）ロッカアームを支持する支持部材は、ラッシュアジャスタに限らず、アジャストボルトや単なるピボットであってもよい。

１０…ロッカアーム
１２…側壁
１５…対向部
１７…軸孔
３０…ローラ
４０…軸部材
６０…展開体
６１…貫通孔
６５…折り曲げ部

Claims (7)

1. 互いに対向して高さ方向に沿って配置される一対の側壁を備え、
   前記一対の側壁がローラの収容空間を区画する対向部を有し、前記対向部が前記側壁における前記対向部の隣接部分よりも高さ方向に大きく張り出した形態になっているものであり、
   前記対向部には前記隣接部分に対して厚みが薄い薄肉部が設けられていることを特徴とするロッカアーム。
2. 前記対向部には軸孔が設けられ、前記軸孔には前記ローラを回転可能に支持する軸部材が保持され、前記対向部の外側面における前記薄肉部と対応する部分が凹む形状となり、前記対向部の内側面全体が凹凸なく連続して設けられている請求項１記載のロッカアーム。
3. 前記薄肉部が前記対向部の全高にわたって設けられている請求項１又は２記載のロッカアーム。
4. 前記薄肉部が前記対向部の高さ方向の端部にのみ設けられている請求項１又は２記載のロッカアーム。
5. 前記対向部には軸孔が設けられ、前記軸孔には前記ローラを回転可能に支持する軸部材が保持され、前記薄肉部が前記対向部の前記軸孔の周縁部にのみ設けられている請求項１又は２記載のロッカアーム。
6. 板材を打ち抜き、貫通孔を有する展開体を形成する工程と、
   前記展開体のうち前記貫通孔の両側の部分を加圧して引き伸ばし、薄肉部を形成する工程と、
   前記展開体における互いに平行な一対の折り曲げ部を介して折り曲げることにより、前記薄肉部を有する部分を高さ方向に起立させ、ローラの収容空間を介して対向する一対の側壁を形成する工程とを有することを特徴とするロッカアームの製造方法。
7. さらに、前記一対の側壁に、前記ローラを回転可能に支持する軸部材を取り付けるための軸孔を貫通して形成する工程を含み、前記軸孔の形成に伴って前記薄肉部の一部又は全部が除去される請求項６記載のロッカアームの製造方法。

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