JP2018204513A - ロッカアーム - Google Patents

Abstract

【課題】カムの回転時にロッカアームが脱落するのを防止する。【解決手段】ロッカアーム１０は、一端部に、バルブのステム端部８１に当接する当接部１５を有するとともに、他端部に、支持部材の頂部６３に支持されてその頂部６３を摺動する摺動部１６を有するアーム本体１２を備え、他端部から一端部に向けてカム５０の回転力を受ける。アーム本体１２の一端部には、ステム端部８１に対して他端部側から対向し、カム５０の回転時に摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３から離間するときに、ステム端部８１に当接する脱落規制部２４が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、ロッカアームに関する。

従来より、内燃機関の動弁装置においてカムとバルブとの間に設置され、カムの回転に伴って揺動して、バルブの開閉動作を行わしめるロッカアームが知られている。特許文献１に開示のロッカアームは、一端部から他端部にかけて延出するアーム本体と、アーム本体の中間部に開口形成された収容空間に回転可能に収容されるローラとを備えている。アーム本体は、一端部に、バルブのステム端部に当接するバルブ当接部を有し、他端部に、ラッシュアジャスタ（支持部材）の頂部に摺動可能に支持される支持当接部を有している。ローラは、カムと接触しており、ロッカアームは、ローラを介してカム側から押圧されつつラッシュアジャスタの頂部とバルブのステム端部とにまたがって配置される。バルブ当接部は、受け壁と一対の側壁とで断面門型をなし、内側に、ステム端部が挿入される組付空間を有している。

特開２０１６−１２５３４８号公報

ところで、仮に、ロッカアームに対してその他端部から一端部に向けてカムの回転力が作用すると（特許文献１の図５においてカムの回転方向が反時計周りに設定されている場合）、カムの回転時に、支持当接部がラッシュアジャスタの頂部から浮き上がるようにして離間し、それとともにバルブ当接部がステム端部から一端部外方へとずれ落ち、ロッカアームの支持機能が喪失されるおそれがあった。

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、カムの回転時にロッカアームが脱落するのを防止することを目的とする。

本発明のロッカアームは、一端部に、バルブのステム端部に当接する当接部を有するとともに、他端部に、支持部材の頂部に支持されて前記頂部を摺動する摺動部を有するアーム本体を備え、前記一端部と前記他端部との間にカムと接触する部分を有し、前記他端部から前記一端部に向けて前記カムの回転力を受けるロッカアームであって、前記アーム本体の前記一端部には、前記ステム端部に対して前記他端部側から対向し、前記カムの回転時に前記摺動部の摺動領域が前記頂部から離間するときに、前記ステム端部に当接する脱落規制部が設けられているところに特徴を有する。

ロッカアームが他端部から一端部に向けてカムの回転力を受けると、アーム本体の他端部の摺動部が支持部材の頂部から離間し、ロッカアームが一端部外方へ脱落する懸念があるものの、本発明によれば、カムの回転時に摺動部の摺動領域が頂部から離間するときに、アーム本体の一端部に設けられた脱落規制部がステム端部に当接するため、ロッカアームが一端部外方へ脱落するのを防止することができる。また、摺動部が頂部を摺動する通常使用時には、脱落規制部がステム端部に当接しない状態に保たれるため、ロッカアームの揺動動作が実質的に妨げられることはない。

実施例１において、内燃機関の動弁装置に設置されたロッカアームが適正に揺動する状態を示す断面図である。 内燃機関の動弁装置に設置されたロッカアームが不正な揺動姿勢をとり、脱落規制部がステム端部に当接した状態を示す断面図である。 アーム本体の一端部の底面図である。 アーム本体の側面図である。 実施例２におけるロッカアームが適正に揺動する状態を示す断面図である。 実施例２におけるロッカアームのアーム本体の展開図である。 実施例３におけるロッカアームが適正に揺動し、脱落規制部がステム端部から離れて位置する状態を示す拡大断面図である。 実施例３におけるロッカアームが不正な揺動姿勢をとり、脱落規制部がステム端部に当接した状態を示す拡大断面図である。 実施例４におけるロッカアームが適正に揺動し、脱落規制部がステム端部から離れて位置する状態を示す拡大断面図である。

本発明の好ましい形態を以下に示す。
前記脱落規制部は、前記カムの回転に伴って前記摺動部の摺動領域が前記離間する状態から前記頂部と摺動可能な状態へと戻るように、前記摺動部との位置関係が設定されているとよい。これによれば、カムの回転に伴って摺動部の摺動領域が頂部と摺動可能な状態へと自動的に復帰することができるため、ロッカアームを組み付け直す必要がない。

前記アーム本体の前記一端部は、前記当接部に交差して連なり、前記ステム端部の両側を覆う一対の側壁部を有し、前記脱落規制部は、前記一対の側壁部のうちの少なくとも一方に押し込み形成されているとよい。一対の側壁部は、アーム本体の一端部がステム端部から両側に脱落するのを防止するべく設けられる既存構造であるが、上記形態によれば、脱落規制部が新設されても、ロッカアームの慣性質量が既存のものから増加しないため、ロッカアームの揺動動作の応答性が低下するのを防止することができる。

前記アーム本体の前記一端部には、前記当接部に交差して連なり、前記ステム端部の両側を覆う一対の側壁部を有し、前記脱落規制部は、前記当接部のうちの前記一対の側壁部が連なる部位間に設けられた突片部分を前記一対の側壁部と同じ側に折り曲げて形成されているとよい。これによれば、当接部から突出する部分の形態や折り曲げ態様を調整することができ、脱落規制部の成形の自由度を高めることができる。また、一対の側壁部間に、脱落規制部を保護状態に置くことができる。

＜実施例１＞
本発明の実施例１を図１〜図４に基づいて説明する。実施例１のロッカアーム１０は、内燃機関の動弁装置に設けられる。

図１に示すように、動弁装置は、シリンダヘッド９０を備え、シリンダヘッド９０には、通気路９１（吸気ポート又は排気ポート）と、通気路９１に連通するステム孔９２とが設けられている。ステム孔９２は、上下方向に延出してシリンダヘッド９０の上面に開口する形態とされ、内部に円管状のステムガイド９３が装着されている。ステムガイド９３には、上下方向に延出する棒状のバルブステム８０が挿入される。バルブステム８０は、円管状のステムガイド９３に摺動可能とされ、シリンダヘッド９０の上方に突出する先端部（上端部）に、ステム端部８１を有している。ステム端部８１は、例えば、バルブステム８０の棒状の本体部分に被冠される円筒状のキャップで構成される。

バルブステム８０の外周側には、バルブスプリング７０が設けられている。バルブステム８０は、バルブスプリング７０の付勢力によって閉弁方向（図１の上方）に付勢されている。バルブステム８０の下端部には、円盤状のバルブ本体８２が設けられている。バルブ本体８２及びバルブステム８０によってバルブが構成される。バルブステム８０が相対的に上方にあるときには、バルブ本体８２が閉弁位置にあって通気路９１を閉弁し、バルブステム８０が相対的に下方にあるときには、バルブ本体８２が開弁位置にあって通気路９１を開弁するようになっている。

また、シリンダヘッド９０の上面には、ステム孔９２から離間した位置に、有底の取付孔９４が開口して設けられている。取付孔９４には、ロッカアーム１０を支持する支持部材としてのラッシュアジャスタ６０が嵌合挿入される。取付孔９４は、シリンダヘッド９０の内部を通る給油路９６に連通している。

ラッシュアジャスタ６０は、筒状のボディ６１と、ボディ６１内に挿入される筒状のプランジャ６２とを備えている。プランジャ６２の上端部は、ボディ６１の上端開口から上方に突出しており、半球面状に丸まる形態の頂部６３を有している。頂部６３の中心部には、図示しない通油孔が設けられている。かかるラッシュアジャスタ６０は、給油路９６を流通する作動油の油圧に基づいて、プランジャ６２がボディ６１に対して上下方向に往復摺動することにより、ロッカアーム１０の支持高さを自動調整する機能を有している。
また、シリンダヘッド９０の上方には、略卵形のカム５０が配設されている。カム５０は、カムシャフト５１に設けられている。

ロッカアーム１０は、カム５０に従動するものであり、カム５０に接触するローラ１１と、ローラ１１を収容するアーム本体１２とを有している。アーム本体１２は、一端部（図１の右側端部）から他端部（図１の左側端部）にかけて図１の左右方向に延出するものであり、一端部と他端部との間にローラ１１を収容するローラ収容空間１３を有している。

実施例１の場合、アーム本体１２は、金属製の板材を所定形状に打ち抜いた後、曲げ加工して成形され、左右方向で相対向して配置される一対の側壁部１４（図３を参照）と、一端部において両側壁部１４の上端間に架設される当接部１５と、他端部において両側壁部１４の上端間に架設される摺動部１６とを有している。上記ローラ収容空間１３は、当接部１５、摺動部１６及び両側壁部１４によって区画され、平面視略矩形に開口している。

ローラ１１は、カムシャフト５１と平行な軸部１７に回転可能に支持されている。軸部１７は、その両端部がローラ収容空間１３を区画する両側壁部１４に貫通装着されている。ローラ１１の上部は、両側壁部１４の上端から上方に突出しており、その周面にカム５０が接触している。ここで、カム５０は、図１の反時計周り方向に回転し、ローラ１１は、回転するカム５０からアーム本体１２を一端部側へ変位させる方向（図１の矢印Ｘ方向）への回転力（圧力）を受ける。

図４に示すように、摺動部１６は、両側壁部１４につながる平板状の板部１８と、板部１８の中央部にて上方に半球面状に膨出する形態の膨出部１９とを有している。膨出部１９は、下方を向く内側の凹状球面に、ラッシュアジャスタ６０のプランジャ６２の頂部６３が摺動する摺動領域２０を有している。

当接部１５は、下方に緩く湾曲するパッド状をなし、下方を向く内側の湾曲面が、ステム端部８１の上面に押し当てられる。本実施例１の場合、図１に示すように、当接部１５がステム端部８１に当接する高さ位置は、摺動部１６がラッシュアジャスタ６０の頂部６３に支持される高さ位置よりも下方に設定されている。このため、アーム本体１２は、一端側へ向けて下傾して配置される。

アーム本体１２の一端部は、当接部１５と一対の側壁部１４とで断面門型をなし、その内側空間２２に、ステム端部８１が進入して配置される。このとき、図３に示すように、両側壁部１４が、ステム端部８１を左右両側（図３の左右方向）から覆うように配置される。アーム本体１２の一端部が左右両側のいずれかに傾いたときに、両側壁部１４の少なくとも一方がステム端部８１と当接し、ロッカアーム１０がステム端部８１から側方に脱落するのが防止されるようになっている。

アーム本体１２の一端部には、ステム端部８１に他端部側（ローラ収容空間１３側であって、図１及び図３の左側）から対向する脱落規制部２４が設けられている。図３に示すように、脱落規制部２４は、両側壁部１４のローラ収容空間１３寄りの部位を外側からプレスすることで内側空間２２側へ向けて断面略Ｕ字形に膨出する形態とされ、アーム本体１２の長さ方向の同一位置に左右両側で対をなして形成されている。この対をなす脱落規制部２４間の離間寸法は、ステム端部８１の直径よりも小さくされ、両脱落規制部２４は、ステム端部８１に他端側から当接可能となっている。また、両脱落規制部２４は、図４に示すように、上下方向にリブ状に延出して下端が両側壁部１４の下端に臨むように形成されている。

さらに、アーム本体１２の一端部には、ステム端部８１に一端部側（アーム本体１２の先端側であって、図１及び図３の右側）から対向する第２の脱落規制部２５が設けられている。図３に示すように、第２の脱落規制部２５は、両側壁部１４の先端部を外側からプレスすることで内側空間２２へ向けて断面略Ｌ字状に膨出する形態とされ、アーム本体１２の長さ方向の同一位置に左右両側で対をなして形成されている。この対をなす第２の脱落規制部２５間の離間距離は、ステム端部８１の直径よりも小さくされ、両第２の脱落規制部２５は、ステム端部８１に一端側から当接可能となっている。また、両第２の脱落規制部２５は、図４に示すように、上下方向にリブ状に延出して下端が両側壁部１４の下端に臨み且つ先端が両側壁部１４の先端に臨むように形成されている。
両第２の脱落規制部２５と両脱落規制部２４とは、図３に示すように、アーム本体１２の長さ方向に関して、ステム端部８１を挟んで対向して配置される。また、両第２の脱落規制部２５と両脱落規制部２４とは、図４に示すように、いずれも両側壁部１４の下部のみに設けられ、当接部１５から離間している。

次に、実施例１の作用効果を説明する。
組み付けに際し、ロッカアーム１０は、一端部がバルブステム８０のステム端部８１に載せられ、他端部がラッシュアジャスタ６０のプランジャ６２の頂部６３に載せられる。また、アーム本体１２の一端部と他端部と間に位置するローラ１１にカム５０が接触する状態になる。

このとき、アーム本体１２の一端部では、当接部１５がステム端部８１の上面に当接し、アーム本体１２の他端部では、摺動部１６の膨出部１９内に頂部６３が適合して嵌り込む。図１に示すように、頂部６３が膨出部１９内に適合して摺動領域２０に摺動可能な状態では、脱落規制部２４がステム端部８１の他端側に離間して配置され、第２の脱落規制部２５がステム端部８１の一端側に離間して配置される。

組み付け後、カム５０が回転すると、ローラ１１が従動回転して、ロッカアーム１０に、アーム本体１２を一端側へと位置ずれさせる向き（図１の矢印Ｘ方向）の回転力が付与される。ここで、アーム本体１２が一端側へ向けて下傾していることから、カム５０の回転時に、摺動部１６の膨出部１９が摺動領域２０から外れて、ロッカアーム１０の一端部外方へと脱落する懸念がある。

しかるに実施例１の場合、図２に示すように、摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３から浮いて頂部６３が板部１８の端縁に角当たりするときに、ステム端部８１が脱落規制部２４と当接して、アーム本体１２のそれ以上の位置ずれが規制される。したがって、ロッカアーム１０が一端部外方へ脱落するのが防止される。

さらにカム５０が回転すると、ロッカアーム１０に作用する一端側への回転力が減衰するとともに、頂部６３が摺動領域２０に誘い込まれて再び膨出部１９内に嵌り込む。こうして摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３に摺動可能な状態に戻るのに伴い、ステム端部８１も脱落規制部２４から離間して組み付け時の状態に戻る。したがって、実施例１の場合、ロッカアーム１０が支持機能を喪失する直前の状態（図２の状態）から通常の使用状態（図１の状態）へと自動的に復帰することができる。言い換えれば、脱落規制部２４と摺動部１６とは、カム５０の継続回転時に摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３から浮く状態から頂部６３と摺動可能な状態へと戻ることが可能なように、相互の位置関係が設定されている。その後、カム５０が継続回転し、アーム本体１２が傾動を繰り返す通常の使用範囲では、脱落規制部２４及び第２の脱落規制部２５はステム端部８１とは非接触の状態に保たれる。

なお、上記とは逆に、アーム本体１２が他端部側へ位置ずれしようとすると、ステム端部８１が第２の脱落規制部２５と当接して、アーム本体１２のそれ以上の位置ずれが規制され、ロッカアーム１０が他端部外方へ脱落するのも防止される。

以上説明したように、実施例１によれば、カム５０の回転時に摺動部１６が頂部６３と係合する一方で摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３から離間するときに、脱落規制部２４がステム端部８１に当接してアーム本体１２の位置ずれを規制するため、ロッカアーム１０が一端部外方へ脱落するのを防止することができる。また、摺動部１６が頂部６３を摺動する通常使用時には、脱落規制部２４がステム端部８１に当接しない状態に保たれるため、ロッカアーム１０の揺動動作が実質的に妨げられることはない。

また、カム５０の回転に伴って摺動部１６の摺動領域２０が離間する状態から頂部６３と摺動可能な状態へと戻るように、脱落規制部２４と摺動部１６との位置関係が設定されているため、摺動部１６が頂部６３から浮いたときに、ロッカアーム１０を組み付け直す必要がなく、カム５０を継続回転させることができる。

さらに、一対の側壁部１４が当接部１５に交差して連なり、ステム端部８１を両側から覆うように配置され、脱落規制部２４が一対の側壁部１４に内側空間２２へ向けて押し込み形成されているため、脱落規制部２４が新設されても、ロッカアーム１０の慣性質量が既存のものから実質的に増加することがなく、ロッカアーム１０の揺動動作の応答性が低下するのを防止することができる。

＜実施例２＞
図５及び図６は、本発明の実施例２を示す。実施例２のロッカアーム１０Ａは、脱落規制部２４Ａの形態が実施例１とは異なるが、その他は実施例１と同様である。なお、実施例２において、実施例１と同一又は相当する構造には同一符号又は同符号にＡを付し、重複する説明を省略する。

脱落規制部２４Ａは、アーム本体１２Ａの一端部において内側空間２２とローラ収容空間１３との間に配置されている。具体的には、脱落規制部２４Ａは、当接部１５の他端側の端縁から突出する略矩形板状の突片部分２７（図６を参照）を下側（側壁部１４が位置する側）へ略直角に折り曲げて形成される。脱落規制部２４Ａの下端は、両側壁部１４の下端よりも上方に位置し、脱落規制部２４Ａは、全体が両側壁部１４間に収まるように配置される。また、脱落規制部２４Ａは、アーム本体１２Ａを曲げ加工する前の図６の展開形状において、ローラ収容空間１３側に突出する突片部分２７として構成される。このため、材料取りに無駄がなく、コストの上昇が抑えられるようになっている。さらに、この脱落規制部２４Ａは、慣性質量の増加を回避するべく、板厚方向のプレス加工によって当接部１５よりも薄肉に形成されている。なお、実施例１と同様、第２の脱落規制部２５が両側壁部１４に押し込み形成されている。

脱落規制部２４Ａは、ロッカアーム１０Ａが一端部外方へ脱落するのを防止する実施例１と同様の役割を有するのに加え、当接部１５からの突出寸法及び突出形状を任意に調整することができるため、成形の自由度が高められる。また、脱落規制部２４Ａは、一対の側壁部１４間に保護状態に置かれるため、外部異物との干渉を回避することが可能となる。

＜実施例３＞
図７及び図８は、本発明の実施例３を示す。実施例３のロッカアーム１０Ｂは、実施例２と同様、脱落規制部２４Ｂがアーム本体１２Ｂの一端部において突片部分を下向きに折り曲げて形成されている。実施例２の脱落規制部２４Ｂは、当接部１５に対して概ね直角に屈曲していたが、この脱落規制部２４Ｂは、当接部１５に対して内側空間２２側にせり出すように鋭角に傾斜する形態になっている。

実施例３の場合、摺動部１６の摺動領域２０が頂部６３から浮き上がり、図８に示すように、アーム本体１２Ｂの一端側への傾斜角度がきつくなったときに、脱落規制部２４Ｂがステム端部８１に上下方向に沿って当接することができるため、アーム本体１２Ｂの位置ずれを信頼性良く規制することが可能となる。

＜実施例４＞
図９は、本発明の実施例４を示す。このロックアーム１０Ｃも、実施例２と同様、脱落規制部２４Ｃがアーム本体１２Ｃの一端部において突片部分を下向きに折り曲げて形成されている。この脱落規制部２４Ｃは、内側空間２２側に湾曲する形態の曲面部２９を有し、ステム端部８１に他端部側から曲面部２９が当接可能となっている。このため、実施例４によれば、脱落規制部２４Ｃがステム端部８１に当接する際の衝撃力を緩和することが可能となる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１〜４においては、支持部材として、ラッシュアジャスタに代えて、バルブクリアランスの自動調整機能を有しないピボットを用いてもよい。この場合、ピボットの半球面状の上端部に頂部が形成される。
（２）実施例１〜４においては、第２の脱落規制部を省略することも可能である。
（３）実施例１〜４においては、アーム本体が水平又は他端部側に下傾して配置されるものであってもよい。
（４）実施例１では、脱落規制部は、両側壁部のうちのいずれか一方のみに設けられるものであってもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…ロッカアーム
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…アーム本体
１４…側壁部
１５…当接部
１６…摺動部
２０…摺動領域
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ…脱落規制部
２５…第２の脱落規制部
２７…突片部分
５０…カム
６０…ラッシュアジャスタ（支持部材）
６３…頂部
８１…ステム端部

Claims (4)

1. 一端部に、バルブのステム端部に当接する当接部を有するとともに、他端部に、支持部材の頂部に支持されて前記頂部を摺動する摺動部を有するアーム本体を備え、前記一端部と前記他端部との間にカムと接触する部分を有し、前記他端部から前記一端部に向けて前記カムの回転力を受けるロッカアームであって、
   前記アーム本体の前記一端部には、前記ステム端部に対して前記他端部側から対向し、前記カムの回転時に前記摺動部の摺動領域が前記頂部から離間するときに、前記ステム端部に当接する脱落規制部が設けられていることを特徴とするロッカアーム。
2. 前記脱落規制部は、前記カムの回転に伴って前記摺動部の摺動領域が前記離間する状態から前記頂部と摺動可能な状態へと戻るように、前記摺動部との位置関係が設定されている請求項１記載のロッカアーム。
3. 前記アーム本体の前記一端部は、前記当接部に交差して連なり、前記ステム端部の両側を覆う一対の側壁部を有し、前記脱落規制部は、前記一対の側壁部のうちの少なくとも一方に押し込み形成されている請求項１又は２記載のロッカアーム。
4. 前記アーム本体の前記一端部には、前記当接部に交差して連なり、前記ステム端部の両側を覆う一対の側壁部を有し、前記脱落規制部は、前記当接部のうちの前記一対の側壁部が連なる部位間に設けられた突片部分を前記一対の側壁部と同じ側に折り曲げて形成されている請求項１又は２記載のロッカアーム。

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