JP4110882B2

JP4110882B2 - ロッカーアーム

Info

Publication number: JP4110882B2
Application number: JP2002242323A
Authority: JP
Inventors: 修一江崎; 靖日比野
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP2004084478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構用ロッカーアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、始動直後に低リフトから高リフトに切替えることのできる低圧縮比ディーゼル用２段切替可変動弁機構として、負圧アクチュエータを用い、コントロールロッドを介して内燃機関の各気筒のロッカーアーム切替ピンを作動させ、機能するロッカーアームを低リフト用ロッカーアームと高リフト用ロッカーアームとで切替えるようにした機構が提案されている。このような可変動弁機構に用いられるロッカーアームは、その切替え動作のために互いに連結される場合があり、この連結のために用いられる連結構造部を有している。
【０００３】
一方、ロッカーアームの本体部分を構成する本体部材を板金製としてプレス加工により成形し、このロッカーアーム本体部材に別部材の支軸支持用の筒体を取付けた構成のロッカーアームが公知である（例えば、特開２００１−３７１３号公報）。このような構成のロッカーアームは全体の軽量化及び低コスト化を図ることができるので、このような構成を有するロッカーアームであって上記のような連結構造部を有するロッカーアームに対するニーズが存在する。しかしながら、上記構成のロッカーアームにおいて、上記連結構造部を別部材として上記の支軸支持用の筒体へ取付け、更に連結構造部を取付けた上記筒体をロッカーアーム本体部材に取付けるようにすると、上記ロッカーアーム本体部材に対する上記連結構造部の位置を意図した位置にすることが困難である場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対する連結構造部の位置を容易に予め定めた位置にすることができるロッカーアームを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたロッカーアームを提供する。
１番目の発明は、バルブへ接続されるバルブ接続部を有するロッカーアーム本体部材と、前記ロッカーアーム本体部材とは別体であって、他のロッカーアームとの連結のために用いられる連結構造部及び、該連結構造部と一体にされる筒体部であって当該ロッカーアームを揺動可能に支持する支軸を受容する筒体部を有する支軸受容部材と、を含むロッカーアームにおいて、前記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように前記ロッカーアーム本体部材に対する前記支軸受容部材の位置決めを行なう位置決め手段が、前記ロッカーアーム本体部材と前記支軸受容部材の接触面に設けられることを特徴とする、ロッカーアームを提供する。
【０００６】
本発明によれば、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対して上記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように、上記支軸受容部材を容易に位置決めすることができ、製造が容易になる。
２番目の発明は１番目の発明において、上記ロッカーアーム本体部材がプレス加工により成形される。
これにより、ロッカーアーム全体の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図１は、本発明の一実施形態のロッカーアームを示す斜視図である。図１に示されたように、このロッカーアーム１０は、バルブ接続部１と、ローラ支持部３と、支軸受容部５と、連結部７とを有している。また、このロッカーアーム１０は、ロッカーアーム本体部材９と、支軸受容部材１１と、ブッシュ１３とから構成されている。
【０００８】
バルブ接続部１は、本ロッカーアーム１０により開閉されるバルブへ接続される部分であり、ロッカーアーム本体部材９の一部によって構成される。ローラ支持部３は、ロッカーアーム本体部材９の一部である一対の対向側壁１５ａ、１５ｂによって構成され、各側壁１５ａ、１５ｂは夫々、同軸の貫通孔１６ａ、１６ｂを有している。これらの貫通孔１６ａ、１６ｂは、ローラ支軸（図示無し）を取付けるためのものであり、そのローラ支軸にはカム（図示無し）と係合するローラ（図示無し）が取付けられる。すなわち、本ロッカーアーム１０はいわゆるローラーロッカーアームである。
【０００９】
支軸受容部５は、ロッカーアーム本体部材９の一部である一対の対向側壁１５ａ、１５ｂと、ブッシュ１３と、支軸受容部材１１の一部であって貫通孔１８を有する筒体部１７とによって構成される。より詳細には、支軸受容部５を構成する上記対向側壁１５ａ、１５ｂには同軸の貫通孔１９ａ、１９ｂが設けられており、これらの貫通孔１９ａ、１９ｂと上記筒体部１７の貫通孔１８を通してブッシュ１３を圧入することによって支軸受容部５が構成される（図２（支軸受容部５の横断面図）参照）。ここで、ブッシュ１３はその両端面をかしめる等されて固定される。また、ブッシュ１３には支軸（図示無し）が通され、ロッカーアーム１０が揺動可能に支持される。すなわち、支軸受容部材１１の筒体部１７はブッシュ１３とそれに受容される支軸とを受容する。
【００１０】
連結部７は、支軸受容部材１１の一部である連結構造部２１によって構成されている。連結構造部２１にはロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンが通される貫通孔２３が設けられている。すなわち、本ロッカーアーム１０の構成は、負圧アクチュエータを用い、コントロールロッドを介して内燃機関の各気筒のロッカーアーム切替ピンを作動させ、機能するロッカーアームを低リフト用ロッカーアームと高リフト用ロッカーアームとで切替えるようにした２段切替可変動弁機構に用いるのに適した構成となっている。
【００１１】
ここで、上記のような２段切替可変動弁機構について図３を参照しつつ簡単に説明する。図３は上記２段切替可変動弁機構の構成の一例を示す説明図である。図３において、♯１は１番気筒、♯２は２番気筒、♯３は３番気筒、♯４は４番気筒を示し、２は吸気バルブを示す。
【００１２】
１０６は負圧アクチュエータ１０３に連結されたコントロールロッド、１０７はコントロールロッド１０６に取付けられたコントロールプレートである。１０８はコントロールプレート１０７によって押動されるロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンであり、１０９が図１に示した本発明の一実施形態のロッカーアーム１０に対応するロッカーアームであって低リフト用ロッカーアームである。また１１０は高リフト用ロッカーアームを示している。ロッカーアーム切替ピン１０８は、低リフト用ロッカーアーム１０９の連結構造部２１に設けられた貫通孔２３を通って配設され、高リフト用ロッカーアーム１１０もまた、ロッカーアーム切替ピン１０８を受容し得る部分、もしくはロッカーアーム切替ピン１０８と係合し得る部分を有している。
【００１３】
ロッカーアーム切替ピン１０８がコントロールプレート１０７によって押動されていないときには、低リフト用ロッカーアーム１０９と高リフト用ロッカーアーム１１０とが互いに分離せしめられ、ロッカーアーム切替ピン１０８がコントロールプレート１０７によって押動されているときには、低リフト用ロッカーアーム１０９と高リフト用ロッカーアーム１１０とが互いに連結される。
【００１４】
低リフト用ロッカーアーム１０９及び高リフト用ロッカーアーム１１０には、夫々異なるカム、すなわち低リフト用小カム及び高リフト用大カムが当接するようになっていて、小カムのノーズ高さは大カムのノーズ高さよりも低くなっている。１１３はコントロールプレートを図３の右側に付勢するためのスプリングである。
【００１５】
ここで、負圧アクチュエータ１０３が作動されてコントロールロッド１０６が図３の右側に引っ張られても、ロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合することができないタイミングのときには、ロッカーアーム切替ピン１０８はコントロールプレート１０７によって高リフト用ロッカーアーム１１０と係合せしめられない。
【００１６】
次いで、ロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合することができるタイミングになると、ロッカーアーム切替ピン１０８は、コントロールプレート１０７を介してスプリング１１３によって図３の右側に押動され、高リフト用ロッカーアーム１１０と係合せしめられる。
【００１７】
１２２はロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合している状態からロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合していない状態にロッカーアーム切替ピン１０８を付勢するための切替ピンリターンスプリングである。１２３はタイミングコントロール機構、１２４はストッパである。
【００１８】
このような構成において、負圧アクチュエータ１０３が作動されず、ロッド１０６及びコントロールプレート１０７が図３の右側に移動せしめられないときには、ロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合せしめられず、低リフト用ロッカーアーム１０９と高リフト用ロッカーアーム１１０とが互いに分離する。その結果、吸気バルブ２は低リフト用ロッカーアーム１０９を介して小カムによってリフトせしめられる。すなわちこの場合、低リフト用ロッカーアーム１０９が機能することになり、吸気バルブ２のバルブリフト量及び作用角は比較的小さくなる。
【００１９】
一方、負圧アクチュエータ１０３が作動されるときであって、ロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合しうる所定のタイミングとなるときには、ロッド１０６及びコントロールプレート１０７が図３の右側に移動せしめられ、ロッカーアーム切替ピン１０８が高リフト用ロッカーアーム１１０と係合せしめられる。
【００２０】
その結果、低リフト用ロッカーアーム１０９と高リフト用ロッカーアーム１１０とがロッカーアーム切替ピン１０８によって互いに連結され、吸気バルブ２は、低リフト用ロッカーアーム１０９及び高リフト用ロッカーアーム１１０を介して大カムによってリフトせしめられる。すなわちこの場合、高リフト用ロッカーアーム１１０が機能することになり、吸気バルブ２のバルブリフト量及び作用角は比較的大きくなる。
【００２１】
ところで、図１に示したロッカーアーム１０のロッカーアーム本体部材９は、次のような方法で製造される。すなわち、まず材料となる鋼板を図４に示した形状に打ち抜く。次いで、図４に点線で示された部分の付近で折り曲げるようにプレス加工して成形する。そして最後に図４における下側の端部にある突起部３９ａ、３９ｂを夫々、穴４１ａ、４１ｂに嵌合させて組み付ける。
【００２２】
このようにしてロッカーアーム本体部材９を製造すると、圧延鋼板の良好な表面を活用することができるので機械加工の必要性を最低限に抑えることができる。また、材料の鋼板として高強度のスチール薄板を用いることにより、ロッカーアーム本体部材９の軽量化を図ることができ、ロッカーアーム１０全体の軽量化が可能となる。ロッカーアームの質量が増加すると、運動性確保のためにバルブスプリング荷重を増加する必要があるが、その結果、フリクションが増加し燃費が悪化することとなる。したがって、逆にロッカーアームの軽量化が図られれば燃費を向上することができる。
【００２３】
また、ロッカーアームは一般に構造が複雑なため精密鋳造等で成形されるが、プレス加工による成形は、通常、精密鋳造等と比べて安価なため、上記のようにロッカーアーム本体部材をプレス加工により成形することにより、上記ロッカーアーム全体の製造コストを抑制することができる。
なお、図１に示したロッカーアーム１０のロッカーアーム本体部材９は、材料となる鋼板を図５に示した形状に打ち抜いた場合にも製造することができる。図５に示された形状は、図４に示された形状とほぼ同じであるが突起部３９ａ、３９ｂと、穴４１ａ、４１ｂとを有していない点で異なっている。図５に示された形状に打ち抜かれた鋼板を用いてロッカーアーム本体部材９を製造する場合には、図４に示された形状に打ち抜かれた鋼板を用いてロッカーアーム本体部材９を製造する場合と同様に点線で示された部分の付近で折り曲げるようにプレス加工して成形した後、図５において４３ａ、４３ｂで示された部分が斜線を付して示された部分４５ａ、４５ｂに溶接される。
【００２４】
一方、支軸受容部材１１は一体で成形され、ブッシュ１３を圧入可能な大きさの貫通孔１８を有する筒体部１７と、ロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンが通される貫通孔２３を有する連結構造部２１から成る。図１及び図２に示されるように、筒体部１７の幅がロッカーアーム本体部材９の一対の対向側壁１５ａ、１５ｂの間隔とほぼ一致するようにされる一方、連結構造部２１の幅は上記対向側壁１５ａ、１５ｂの間隔よりも大きくされる（すなわち筒体部１７の幅よりも大きくされる。）。すなわち、連結構造部２１は筒体部１７よりも拡幅された部分を有している。
【００２５】
本ロッカーアーム１０は、図１及び図２、並びに上述した支軸受容部５の説明から明らかなように、ロッカーアーム本体部材９の対向側壁１５ａ、１５ｂの間に支軸受容部材１１の筒体部１７を挟み、上記対向側壁１５ａ、１５ｂの貫通孔１９ａ、１９ｂと上記筒体部１７の貫通孔１８を通してブッシュ１３を圧入し、ブッシュ１３の両端部をかしめる等して固定することによって製造される。本ロッカーアーム１０においては、この製造の際、上記ロッカーアーム本体部材９に対する上記連結構造部２１の位置が予め定めた位置になるように上記支軸受容部材１１を位置決めするために、ロッカーアーム本体部材９と支軸受容部材１１の夫々に互いに協働する位置決め手段が設けられている。
【００２６】
すなわち、図１及び図２に示されているように、本ロッカーアーム１０においては、組み立てられた状態においてロッカーアーム本体部材９の対向側壁１５ａ、１５ｂの上面３７ａ、３７ｂ上に支軸受容部材１１の連結構造部２１の拡幅された部分が載るような構成となるが、これらが互いに面で係合し、上記ロッカーアーム本体部材９に対して上記支軸受容部材１１が位置決めされるようになっている。そしてその支軸受容部材１１の位置において、連結構造部２１の位置がロッカーアーム本体部材９に対して予め定めた位置になるようにされている。
【００２７】
より具体的には、本ロッカーアーム１０においては、図４または図５で示されるロッカーアーム本体部材９の展開図において、３７ａ、３７ｂで示される部分（対向側壁の上面に相当する部分）が直線状とされ、その面が平面にされている。そして、これに対応する支軸受容部材１１の連結構造部２１の拡幅された部分の下面が、対向側壁の上面３７ａ、３７ｂと面で係合するような平面にされていて、ブッシュ１３の周りを支軸受容部材１１が回るのを防止する回り止めの機能を果たしている。
【００２８】
このような構成とすることにより、ロッカーアーム本体部材９に対して上記連結構造部２１の位置が予め定めた位置になるように上記支軸受容部材１１を容易に位置決めすることが可能になり、製造が容易になる。また、本ロッカーアーム１０の構成では、溶接部分が全く無い、または殆ど無いため、熱歪みが少ない、及び、溶接による接合部が強度上問題となることがない等といった利点がある。なお、本ロッカーアーム１０において、支軸受容部材１１を軽量なアルミ合金等を用いて成形し、更なる軽量化を図るようにしてもよい。
【００２９】
次に図６を参照し、別の構成を有するロッカーアーム２０について説明する。なお、ロッカーアーム１０と共通する点についてはその説明を省略する。
図６はロッカーアーム２０を示す斜視図である。図６に示されたように、本ロッカーアーム２０においては、バルブ接続部１とローラ支持部３とがロッカーアーム本体部材２５で構成され、支軸受容部５と連結部７とが支軸受容部材２７で構成されている。ロッカーアーム１０の場合と異なり、ブッシュは有しておらず、ロッカーアーム２０を揺動可能に支持する支軸（図示無し）は、支軸受容部材２７に設けられた貫通孔２９に直接通される。
【００３０】
ロッカーアーム本体部材２５は、ロッカーアーム１０のロッカーアーム本体部材９と同様にして製造される。図７はロッカーアーム本体部材２５の展開図を示したもので、ロッカーアーム本体部材９の展開図を示す図４に対応するものである。なお、ロッカーアーム本体部材２５についても、ロッカーアーム本体部材９に関して図５に示された場合と同様に、突起部３９ａ、３９ｂと、穴４１ａ、４１ｂとを省略して、溶接を利用して製造するようにしてもよい。
【００３１】
本ロッカーアーム２０は、ロッカーアーム本体部材２５の一対の対向側壁２４ａ、２４ｂの各端部を、筒体部１７と連結構造部２１とが一体にされて構成されている支軸受容部材２７へ溶接して製造される。ここで、本ロッカーアーム２０では、上記対向側壁２４ａ、２４ｂの各端部の端面２８ａ、２８ｂが平面であり、それと溶接される支軸受容部材２７の部分も平面で構成され、且つ、この平面が、この平面に合わせて上記対向側壁２４ａ、２４ｂの各端部の端面２８ａ、２８ｂを溶接した時に、連結構造部２１の位置がロッカーアーム本体部材２５に対して予め定めた位置になるように設けられている。このような構成とすることにより、ロッカーアーム本体部材２５の上記対向側壁２４ａ、２４ｂの各端部の端面２８ａ、２８ｂを支軸受容部材２７の上記平面に合わせて溶接することによって、ロッカーアーム本体部材２５に対する連結構造部２１の位置が所望の位置にあるロッカーアーム２０を容易に製造することができる。また、本ロッカーアーム２０の構成では、上述したようにブッシュが不要となり、ロッカーアーム１０の構成と比べて部品点数を減らすことが可能となる。
【００３２】
次に図８を参照し、更に別の構成を有するロッカーアーム３０について説明する。ロッカーアーム３０についても上述の他のロッカーアーム１０、２０と多くの共通する点を有しており、これらの点については説明を省略する。
図８はロッカーアーム３０を示す斜視図である。本ロッカーアーム３０においては、バルブ接続部１とローラ支持部３とがロッカーアーム本体部材３５で構成されている。ロッカーアーム本体部材３５は、上述のロッカーアーム本体部材９及びロッカーアーム本体部材２５と同様にして製造される。支軸受容部５は第１のパイプ材３１により構成されている。ロッカーアーム２０の場合と同様にブッシュは有しておらず、ロッカーアーム３０を揺動可能に支持する支軸（図示無し）は、パイプ材３１の孔２９に直接通される。連結部７は第２のパイプ材３３により構成される。
【００３３】
本ロッカーアーム３０は、ロッカーアーム本体部材３５の一対の対向側壁３４ａ、３４ｂの各端部を、支軸受容部５を構成する第１のパイプ材３１に溶接で接合し、更にその第１のパイプ材３１に連結部７を構成する第２のパイプ材３３を溶接で接合することによって製造される。この際、連結部７を構成する第２のパイプ材３３がロッカーアーム本体部材３５との関係で適切な位置に取付けられるように留意する。
【００３４】
本ロッカーアーム３０の構成においてもブッシュが不要となり、ロッカーアーム１０の構成と比べて部品点数を減らすことが可能となる。また、本ロッカーアーム３０の構成では、既製のパイプ材を利用することが可能であり、ロッカーアームの製造コストを低減することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対する連結構造部の位置を容易に予め定めた位置にすることができるロッカーアームが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のロッカーアームを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のロッカーアームの支軸受容部の横断面図である。
【図３】図３は、２段切替可変動弁機構の構成の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、図１のロッカーアームのロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図５】図５は、図１のロッカーアームに使用し得る別のロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図６】図６は、別のロッカーアームを示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のロッカーアームのロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図８】図８は、更に別のロッカーアームを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０…ロッカーアーム
１…バルブ接続部
２…吸気バルブ
３…ローラ支持部
５…支軸受容部
７…連結部
９…ロッカーアーム本体部材
１１…支軸受容部材
１３…ブッシュ
１５ａ、１５ｂ…対向側壁
１６ａ、１６ｂ…貫通孔
１７…筒体部
２１…連結構造部

Claims

バルブへ接続されるバルブ接続部を有するロッカーアーム本体部材と、
前記ロッカーアーム本体部材とは別体であって、他のロッカーアームとの連結のために用いられる連結構造部及び、該連結構造部と一体にされる筒体部であって当該ロッカーアームを揺動可能に支持する支軸を受容する筒体部を有する支軸受容部材と、を含むロッカーアームにおいて、
前記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように前記ロッカーアーム本体部材に対する前記支軸受容部材の位置決めを行なう位置決め手段が、前記ロッカーアーム本体部材と前記支軸受容部材の接触面に設けられることを特徴とする、ロッカーアーム。
上記ロッカーアーム本体部材がプレス加工により成形される、請求項１に記載のロッカーアーム。