JP3785294B2

JP3785294B2 - ロッカーアーム及びその製造方法

Info

Publication number: JP3785294B2
Application number: JP31197199A
Authority: JP
Inventors: 通之上地; 照男長尾; 義雄川竹
Original assignee: Nakanishi Metal Works Co Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Nakanishi Metal Works Co Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001129633A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両の内燃機関における動弁機構において、シリンダヘッドに設けられたバルブをカムの回転に伴って開閉させるためのロッカーアーム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は車両の内燃機関における動弁機構を示す断面図である。同図に示すように、この動弁機構には、クランク軸（２）に連動して回転するカム（３）の回転運動を、吸気弁や排気弁等のバルブ（４）におけるバルブステム（５）の往復直線運動に変換するためのロッカーアーム（１）が設けられている。
【０００３】
このロッカーアーム（１）は、図９及び図１０に示すように、平行に配置される一対の両側壁（１１）と、両側壁（１１）の長さ方向の一端部間及び他端部間を連結するバルブステム当接壁（１２）及びピボット当接壁（１３）とを備えている。そして両側壁（１１）の長さ方向中間領域に設けられた軸固定孔に、ローラ（７）の支持軸（８）が固定されて、そのローラ（７）と、上記カム（３）とが転がり接触し得るように構成されている。更にロッカーアーム（１）におけるピボット当接壁（１３）の下面側には、ピボット係合凹部（１３ａ）が形成されており、この凹部（１３ａ）に、シリンダヘッドに固定されたピボット部（６）が係合状態に配置されるとともに、バルブステム当接壁（１２）の下面には、バルブステム（５）の先端が当接状態に配置されている。なお、バルブステム当接壁（１２）の下面側には、バルブステム案内溝（１２ａ）が形成されており、バルブステム（５）の先端を案内溝（１２ａ）内に収容して、バルブステム先端を溝壁（両側壁１１の下縁部）に係止させることにより、ロッカーアーム（１）が、ピボット部（６）側を支点として、ローラ支持軸（８）の軸方向に位置ずれするのを防止するようにしている。
【０００４】
このようなロッカーアーム（１）は、バルブステム当接壁（１２）の下面側に、バルブステム案内溝（１２ａ）を形成したり、その案内溝（１２ａ）の内面を、バルブステム（５）との摺接を円滑に行うために所定の仕上げ面に形成する必要があり、高い寸法精度が要求される上、ロッカーアーム自体の形状も複雑であるため、従来より、合金鋼や炭素鋼等の材料を用いた鍛造やロストワックス法等の精密鋳造により製造するのが通例であった。ところが、鍛造や精密鋳造においては、確かに、高精度化や形状の複雑化に対処することは可能であるが、生産効率が低く、更には所定の剛性等を確保するために、高重量化を来す恐れがある。
【０００５】
これに対し、近年の動弁機構の技術分野においては、内燃機関の高速化、高出力化に伴って、慣性重量の低減を図るために、ロッカーアーム自体の軽量化が切望されているのが現状である。このため、近年になって、ロッカーアームの軽量化に対処し得るように、鋼板等のプレス加工によるロッカーアームの製造技術が多数提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロッカーアーム（１）は、既述したように、バルブステム案内溝（１２ａ）や、溝仕上げ処理等に高い精度が要求されるため、プレス成形によりロッカーアームを製造する場合、高精度の溝付け加工等において、多くの工数が必要となり、製造が困難になるという問題を抱えている。
【０００７】
一方、本件出願人は、先に特願平１０−７６９３０号において、プレス加工によるロッカーアームの製造技術を提案している。この提案技術は、バルブステム当接壁の下面側に、押圧パンチによる押圧加工によって、所定のバルブステム案内溝を形成するというものであり、高い精度の案内溝を形成することが可能である。
【０００８】
しかしながら、押圧パンチをバルブステム当接壁に打ち込む際には、せん断現象によりバルブステム当接壁にクラックが発生する恐れがあるので、案内溝の深さを深く形成するのが困難であり、場合によっては、案内溝内にバルブステム先端を安定状態に収容できない恐れがある等、改良の余地が残されている。
【０００９】
なお、上記提案技術において、肉厚の厚い材料を用いれば、バルブステム案内溝を深く形成できるが、そうすると、ロッカーアーム全体の肉厚が増大するので、高重量化を来すという問題が発生する。
【００１０】
この発明は、軽量化を図ることができるとともに、十分な深さのバルブステム案内溝を、高精度かつ簡単に形成できる上更に、効率良く製造することができるロッカーアーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１発明のロッカーアームの製造方法は、一対の両側壁と、その両側壁における長手方向の一端部間を連結するバルブステム当接壁とを具備し、前記バルブステム当接壁における長手方向の端縁に、長手方向に突出する舌片状の押込代を有する中間製品を得る工程と、前記中間製品の押込代を、押圧加工により前記バルブステム当接壁の内部に押し込むように圧縮成形して、そのバルブステム当接壁の肉厚を増大させる工程と、増肉された前記バルブステム当接壁の下面側に、バルブステム案内溝を形成する工程とを含むものを要旨としている。
【００１２】
本第１の発明のロッカーアームの製造方法においては、バルブステム当接壁を、圧縮成形して厚肉にかつ高強度に成形した後、その当接壁にバルブステム案内溝を形成するものであるため、案内溝を押圧加工等によって深く形成しようとも、せん断現象によるクラックの発生を有効に防止することができる。
【００１３】
更に押圧パンチの打ち込み等による押圧加工により、バルブステム案内溝を支障なく形成できるため、案内溝を押圧パンチの形状に対応させて正確に形成することができ、高い精度の案内溝を形成することができる。
【００１４】
また合金鋼や炭素鋼等を用いる鍛造や精密鋳造等とは異なり、鋼板を材料とするプレス加工のみでロッカーアームを製造できるので、ロッカーアーム自体の軽量化を図ることができるとともに、生産効率の向上を図ることができる。
【００１５】
上記第１の発明においては、既述したように、溝付け用押圧パンチの打ち込み等の押圧加工により、バルブステム案内溝を精度良く形成することができる。従って、本第１の発明においては、前記バルブステム当接壁の下面側に、溝付け用押圧パンチを打ち込んで、前記バルブステム案内溝を形成するのが好ましい。
【００１６】
また上記第１の発明においては、前記溝付け用押圧パンチの打ち込みと同時に、前記バルブステム案内溝の底面を、所定の湾曲面に形成するのが良い。すなわち、ロッカーアームを動弁機構に組み付けた際に、案内溝の底面に、バルブステム先端を円滑に摺接させることができ、弁の開閉動作等をスムーズに行うことができる。更に別工程で案内溝底面を湾曲面に仕上げる必要がないので、その分、湾曲面の形成を効率良く行うことができる。
【００１７】
一方、本第２の発明は、上記第１の発明の実施により得られるロッカーアームを特定するものである。すなわち、本第２の発明のロッカーアームは、請求項１ないし３のいずれかに記載のロッカーアームの製造方法によって製造されてなるものを要旨とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法を、図面を参照しつつ、製造手順に従って詳細に説明する。なお、以下の図面において、ロッカーアーム（中間製品を含む）は製造過程での状態、つまり実使用状態に対して上下を反転させた状態で示しているが、以下の説明においては、実使用状態に準じて図面の「上方側」を「下方側」として説明する。
【００１９】
まず図１に示すように、鋼板の所定領域を打ち抜いて、両側縁に円弧状凸部（２２ａ）が一体に形成されるとともに、一端縁の中心位置に前方へ突出する舌片状の押込代（２５）が一体に形成された第１中間製品（２０Ａ）を得る。
【００２０】
次に図２に示すように、上記第１中間製品（２０Ａ）の他端部中間領域を、張出成形により凹没させて、半球面状のピボット係合凹部（２４）を形成した後、中央領域を打ち抜いて、鼓形状の孔（２６）を形成して、第２中間製品（２０Ｂ）を得る。
【００２１】
続いて図３に示すように、上記第２中間製品（２０Ｂ）に対し、折曲加工を施すことにより、本発明の中間製品に相当する第３中間製品（３０Ｂ）を得る。
【００２２】
この第３中間製品（２０Ｃ）は、端面視略Ｕ字状に形成されており、両側に対向配置された一対の両側壁（２２）と、その両側壁（２２）の一端部下端間を連結するバルブステム当接壁（３０）と、他端部下端間を連結するピボット当接壁（２３）とを有している。
【００２３】
なお、第３中間製品（２０Ｃ）において、上記押込代（２５）は、バルブステム当接壁（３０）における一端縁に、長手方向に沿って突出する態様に配置されている。更にピボット係合凹部（２４）は、ピボット当接壁（２３）の下面側中央に配置されるとともに、鼓形状の孔（２６）は、一対の両側壁（２２）間におけるバルブステム当接壁（３０）及びピボット当接壁（２３）との間に配置される開口部として構成される。
【００２４】
こうして得られた第３中間製品（２０Ｃ）のバルブステム当接壁（３０）を、図４に示すように、押圧加工により増肉して、第４中間製品（２０Ｄ）を得る。
【００２５】
すなわち、第３中間製品（２０Ｃ）の両側壁（２２）と、バルブステム当接壁（３０）における開口部（２６）側の端縁とを拘束するように所定の金型にセットして、押込代（２５）の先端面を長手方向の前方側から後方に向けて押圧することにより、押込代（２５）をバルブステム当接壁（３０）内に押し込むように長手方向に圧縮成形して、バルブステム当接壁（３０）の肉厚を増大させる。
【００２６】
なお参考までに、本実施形態においては、この押圧加工によって、バルブステム当接壁（３０）は、４割程度の増肉を図ることができる。
【００２７】
次に、必要に応じて、増肉処理された第４中間製品（２０Ｄ）に対し、軟化焼鈍処理を施して、バルブステム当接壁（３０）の内部応力を除去する。
【００２８】
続いて図５に示すように、押圧加工（圧印加工）により、上記第４中間製品（２０Ｄ）におけるバルブステム当接壁（３０）の下面側にバルブステム案内溝（４０）を形成して、第５中間製品（２０Ｅ）を得る。
【００２９】
すなわち、一端部（バルブステム当接側端部）における両側壁（２２）の内面側、外面側及び前端面を拘束するように所定の金型にセットして、溝付け用の押圧パンチを、バルブステム当接壁（３０）の下面側の所定領域に押圧して、バルブステム当接壁（３０）の下面側を押圧パンチ面に対応する形状に塑性変形させる。これにより、バルブステム当接壁（３０）の下面側中間領域を上方に凹没変形するとともに、その凹没部の両側を下方へ膨出させるように変形し、両側に案内壁（４１）を有する案内溝（４０）を形成する。
【００３０】
更にこの溝付け用の押圧加工と同時に、案内溝（４０）の底面を、上記溝付け用押圧パンチの打ち込み面に対応させて、バルブステム先端と円滑に摺接し得るような所定の曲率を有する湾曲面（４２）に形成する。
【００３１】
そして最後に、図６に示すように、上記第５中間製品（２０Ｅ）の両側壁（２２）における長手方向中間部（円弧状凸部２２ａに相当する部分）に、両側から孔開けパンチを打ち込んで、両側壁（２２）の所定位置に、互いに軸心が一致する軸固定孔（２１）を形成する。
【００３２】
こうして本実施形態によるロッカーアーム（２０）を製造する。
【００３３】
以上のように、本実施形態の製造方法によれば、外径抜き加工、折曲加工、押圧加工、及び打ち抜き加工等のプレス加工のみでロッカーアーム（２０）を製造するものであるため、合金鋼や炭素鋼等等を用いて鍛造や精密鋳造等により製造する場合と違って、ロッカーアーム（２０）自体の軽量化を図ることができるとともに、生産効率の向上及びコストの削減を図ることができる。
【００３４】
更に押圧加工により、バルブステム案内溝（４０）を形成しているため、案内溝（４０）を溝付け用押圧パンチの形状に対応させて正確に形成でき、寸法精度にばらつきのない、高い精度の案内溝（４０）を形成することができる。
【００３５】
しかも、バルブステム当接壁（３０）を、増肉処理によって、十分な肉厚にかつ高強度に成形した後、押圧加工により、そのバルブステム当接壁（３０）に案内溝（４０）を形成するものであるため、深い案内溝（４０）を形成しようとも、せん断現象によるクラックの発生を有効に防止することができる。このように深さの十分な案内溝（４０）を高精度で支障なく形成できるので、例えばこのロッカーアーム（２０）を動弁機構に組み付けた際に、案内溝（４０）内にバルブステム先端を安定状態に収容することができ、動作信頼性を確実に向上させることができる。
【００３６】
また、案内溝（４０）の底面を、所定の曲率半径を有する湾曲面（４２）に形成しているため、動弁機構に組み付けた際に、案内溝（４０）の底面に、バルブステム先端を円滑に摺接させることができ、弁の開閉動作をスムーズに行うことができる。
【００３７】
特に本実施形態においては、溝付け押圧加工時における押圧パンチの打ち込みによって、案内溝（４０）の形成と、湾曲面（４２）の形成とを同時に行っているため、これらを別々の工程で行う場合と比べて、より一層効率良く製造することができる上更に、切削加工等の低能率の機械加工を用いないので、一段と効率良く製造することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、バルブステム当接壁（３０）の一端縁に押込代（２５）を形成するようにしているが、本発明はそれだけに限られず、図７に示すように、バルブステム当接壁（３０）の他端縁に押込代（２５）を形成して、その押込代（２５）をバルブステム当接壁内部に押し込むように圧縮成形しても良い。更に図１０に示すように、バルブ当接壁（３０）の一端縁及び他端縁の両方に押込代（２５）を形成して、両押込代（２５）を両側からバルブ当接壁内部に押し込むように圧縮成形しても良い。このように両側から圧縮する場合には特に、バルブステム当接壁（３０）の肉厚をバランス良く増肉させることができる。
【００３９】
また本発明においては、言うもでもなく、押込代の形状は、上記のものだけに限られることはない。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本第１の発明のロッカーアームの製造方法によれば、バルブステム当接壁に設けた押込代を、押圧加工により、バルブステム当接壁内部に押し込むように圧縮成形して、バルブステム当接壁を厚肉かつ高強度に成形した後、その当接壁に案内溝を形成するものであるため、案内溝を押圧加工等によって深く形成しようとも、せん断現象によるクラックの発生を有効に防止することができる。このため例えば、動弁機構に組み付けた際に、案内溝内にバルブステム先端を安定状態に十分収容することができて、動作信頼性を確実に向上させることができる。更に案内溝を押圧パンチの打ち込み等による押圧加工により形成できるため、案内溝を押圧パンチの形状に対応させて正確に形成でき、高い精度の案内溝を形成することができる。また鍛造や精密鋳造等とは異なり、鋼板を材料とするプレス加工のみでロッカーアームを製造できるので、ロッカーアーム自体の軽量化を図ることができるとともに、生産効率の向上及びコストの削減を図ることができるという効果がある。
【００４１】
本第１の発明において、溝付け用の押圧加工と同時に、バルブステム案内溝の底面を所定の湾曲面に形成する場合には、ロッカーアームを動弁機構に組み付けた際に、案内溝の底面にバルブステム先端を円滑に摺接させることができ、弁の開閉動作をスムーズに行えて、より一層動作信頼性を向上させることができるとともに、案内溝底面における湾曲面の形成を効率良く行うことができるという利点がある。
【００４２】
本第２の発明は、上記第１発明の製造方法により製造されたロッカーアームを特定するものであるため、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態であるロッカーアームの製造方法における第１中間製品を示す斜視図である。
【図２】実施形態の製造方法における第２中間製品を示す斜視図である。
【図３】実施形態の製造方法における第３中間製品を示す斜視図である。
【図４】実施形態の製造方法における第４中間製品を示す斜視図である。
【図５】実施形態の製造方法における第５中間製品を示す斜視図である。
【図６】実施形態の製造方法により得られたロッカーアームを示す斜視図である。
【図７】この発明の変形例であるロッカーアームの製造方法における第３中間製品を示す斜視図である。
【図８】この発明の他の変形例であるロッカーアームの製造方法における第３中間製品を示す斜視図である。
【図９】従来の車両における内燃機関の動弁機構を示す断面図である。
【図１０】従来の動弁機構に適用されたロッカーアームのバルブステム当接部を示す断面図である。
【符号の説明】
２０…ロッカーアーム
２０Ｃ…中間製品（第３中間製品）
２２…両側壁
２５…押込代
３０…バルブステム当接壁
４０…バルブステム案内溝
４２…湾曲面（底面）

Claims

一対の両側壁と、その両側壁における長手方向の一端部間を連結するバルブステム当接壁とを具備し、前記バルブステム当接壁における長手方向の端縁に、長手方向に突出する舌片状の押込代を有する中間製品を得る工程と、
前記中間製品の押込代を、押圧加工により前記バルブステム当接壁の内部に押し込むように圧縮成形して、そのバルブステム当接壁の肉厚を増大させる工程と、
増肉された前記バルブステム当接壁の下面側に、溝付け用押圧パンチを打ち込んで、バルブステム案内溝を形成する工程とを含むロッカーアームの製造方法。
前記溝付け用押圧パンチの打ち込みと同時に、前記バルブステム案内溝の底面を、所定の湾曲面に形成するものとした請求項１記載のロッカーアームの製造方法。
請求項１または２に記載のロッカーアームの製造方法によって製造されてなることを特徴とするロッカーアーム。