JP4174429B2 - ロッカーアーム - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関に装備されカムにより揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブの開閉動作を行わせるエンドピボットタイプ、センターピボットタイプのロッカーアームに関し、特に鋼板等の板金加工製のロッカーアームに関する。

従来、内燃機関の動弁機構に組み込むロッカーアームは、鋳造により形成されていたために、重量が重いこと、加工工数が多いこと、コスト高などの改善すべき余地が多い。これに対して、比較的薄い板材から板金プレス加工により成形される板金製のロッカーアームが、軽量であること、加工工数が少ないこと、コスト安であることから広く採用されつつある。
ロッカーアームは、アーム本体の端部にピボット部品を取付けて支持するエンドピボットタイプのものと、アーム本体の中央で揺動自在に支持するセンターピボットタイプのものとに大別され、両タイプのものにおいて、上記板金製のロッカーアームが採用されている。

図１４（Ａ）は、エンドピボットタイプの板金製ロッカーアームの従来例（特許文献１）を示す平面図である。このロッカーアーム３１は、１枚の鋼板からプレス加工されたアーム本体３４の長手方向の一端に揺動支点部を有し、中間部にカムに転接するローラ４０が取付けられ、他端がバルブ作用部５３とされている。アーム本体３４の一端の揺動支点部は、ピボット部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部４５を有するアジャスト部４６とされている。上記雌ねじ部４５は、図１４（Ｂ）に断面図で示すように、アーム本体３４の一対の対向側壁３５をつなぐ連結板壁３６を貫通したねじ孔４５ａと、このねじ孔４５ａに続いて両対向側壁３５の対向面に形成された部分ねじ部４５ｂとでなる。
特開２００３−３２８７０５号公報

しかし、上記ロッカーアーム３１のアジャスト部４６における雌ねじ部４５は、ねじ径がある程度以上に大きくなければ設計が成立しなくなるという問題点がある。すなわち、このロッカーアーム３１は鋼板製であり、略Ｕ字状断面に折り曲げてプレス加工されるので、Ｕ字曲げの際には連結板壁３６の内側に一定幅の金型を配置する必要があり、このためアジャスト部４６における両対向側壁３５間の幅をある程度以上確保しなければならず、これによりねじ径はある程度以上のものに制限されることになる。また、この場合の金型として薄い金型を用いることにより、上記両対向側壁３５間の幅を狭くすることも考えられるが、薄い金型では金型寿命が短くなり、プレス加工による製作の利点が失われてしまう。
さらに、上記雌ねじ部４５では、部分ねじ部４５ｂにおける雄ねじ部に対する有効接触領域が小さいので、ねじ強度を高めるために部分ねじ部４５ｂの長さ、つまりアジャスト部４６における両対向側壁３５の高さ寸法を高くしなければならず、それだけロッカーアーム３１が大型化することになる。

この発明の目的は、プレス加工可能な金型幅を有しつつ、アジャスト部の雌ねじ部のねじ径を小さくしても、対向壁を部分ねじとして利用でき、雌ねじ部の締結強度を向上させることができるロッカーアームを提供することである。

この発明のロッカーアームは、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームであり、次の構成を備える。
アーム本体は、一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなり、１枚の板材からプレス加工されたものである。このアーム本体は、長手方向の一端に、ピボット部品またはバルブ作用部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、長手方向の中間または他端に前記カムに転接するローラが設けられる。上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなる。前記両対向側壁における前記部分ねじ部を形成した部分は、周辺部分よりも対向寸法が局部的に狭くなる幅狭め部とする。

この構成によると、ピボット部品またはバルブ作用部品を取付ける雌ねじ部は、逆Ｕ字状断面のアジャスト部における天井部の連結板壁に形成されたねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなり、両側の対向側壁にもピボット部品またはバルブ作用部品の雄ねじ部を螺合できる。特に、両対向側壁における部分ねじ部を形成した部分は、周辺部分よりも対向寸法が局部的に狭くなる幅狭め部としているので、アジャスト部における両対向側壁間の幅をプレス加工の可能な金型幅としつつ、雌ねじ部のねじ径を小さくしても、雌ねじ部全周に対する部分ねじ部の有効接触領域を十分に確保できる。したがって、プレス加工可能な金型幅を有しながらアジャスト部の雌ねじ部のねじ径を小さくでき、かつ雌ねじ部の締結強度を向上させることができる。

この発明のロッカーアームは、エンドピボットタイプおよびセンターピボットタイプのいずれにも適用できる。
エンドピボットタイプとする場合は、例えば、前記アーム本体の前記長手方向の一端に設けられた雌ねじ部が、前記ピボット部品を雄ねじ部で取付けるものとされ、前記アーム本体は、長手方向の他端にバルブ作用部を有し、長手方向の中間に前記カムに転接するローラが設けられたものとする。
センターピボットタイプとする場合は、例えば、前記アーム本体の前記長手方向の一端に設けられた雌ねじ部が、前記バルブ作用部品を雄ねじ部で取付けるものとされ、前記アーム本体は、長手方向の中間に揺動支点部が設けられ、長手方向の他端に前記カムに転接するローラが設けられたものとする。

この発明において、両側の部分ねじ部における雄ねじ部に対向する有効接触領域のねじ部周方向の幅は、ねじの軸芯を中心としてそれぞれ８０度以上とするのが好ましい。より好ましくは９０度以上である。
有効接触領域は、通常は３６０°つまり全周であるが、部分ねじあっても、片側８０度で合計１６０度あれば、雌ねじ部の締結強度が確保できる。この発明は、両対向側壁における部分ねじ部の形成部分に局部的な幅狭め部を設けるため、有効接触領域を８０度以上とする加工が簡単に行える。

この発明において、前記幅狭め部を設けた範囲は、前記対向側壁の高さ方向における全体にわたる範囲であっても、一部であっても良い。一部とした場合は、全体にわたる範囲とする場合に比べて、幅狭め部の塑性加工に用いる金型の寿命を延ばすことができる。
幅狭め部を設ける範囲を高さ方向における一部とする場合に、その一部とされる幅狭め部は、前記連結板壁側の部分であっても良い。また、その一部とされる幅狭め部は、連結板壁と反対側の部分であっても良い。連結板壁と反対側の部分を幅狭め部とする場合は、雌ねじ部に螺合するピボット部品やバルブ作用部品の雄ねじ部の連結板壁上面に突出する部分に螺合させるナットの着座面積が狭くならないので、連結板壁上でナットが陥没することが防止できる。

この発明のロッカーアームは、カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなる、１枚の板材からプレス加工されたアーム本体を有し、このアーム本体は、長手方向の一端に、ピボット部品またはバルブ作用部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、長手方向の中間または他端に前記カムに転接するローラが設けられ、上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなり、前記両対向側壁における前記部分ねじ部を形成した部分を、周辺部分よりも対向寸法が局部的に狭くなる幅狭め部としたため、プレス加工可能な金型幅を有しつつ、アジャスト部の雌ねじ部のねじ径を小さくしても、対向壁を部分ねじとして利用でき、雌ねじ部の締結強度を向上させることができる。

この発明の第１の実施形態を図１〜図４と共に説明する。図１において、このロッカーアーム１は、エンジンに装備され長手方向の中間でカム２により揺動させられるエンドピボットタイプのものである。このロッカーアーム１は、一端１ａに揺動支点部となるピボット部品２０が設けられ、他端１ｂでシリンダヘッドのバルブ３の開閉を行う。

図２に示すように、このロッカーアーム１は、一対の平行な対向側壁５とこれら対向側壁５の上縁をつなぐ連結板壁６とでなる逆Ｕ字状の断面形状に、１枚の板材からプレス加工されたアーム本体４を有する。上記板材は鋼板等の板金であり、その板厚は連結板壁６で軸力を受け持つことができるように２．０mm以上とされている。アーム本体４の側面形状は、直線状であっても、く字状の曲がり形状であっても良い。この実施形態では直線状とされている。両側の対向側壁５は、互いに対称形状とされている。連結板壁６は、アーム本体４の長手方向の略全長のうち、中間部分を除く残り範囲に設けられ、上記中間部分はローラ１０の一部が突出する窓２２に形成されている。この窓２２よりも他端１ｂ側の部分が、バルブ３に作用するバルブ作用部２３とされている。バルブ作用部２３は、アーム本体４の長手方向に沿う断面において、バルブ３側に凸となる湾曲板状とされている。ローラ１０は、両対向側壁５のローラ支持孔１１に両端が嵌合する支軸１０ａに回転自在に支持される。

アーム本体４の長手方向の一端１ａには、アジャスト部１６が形成され、アジャスト部１６は、アーム本体４の中間部分よりも内側幅Ｗが狭まっている。このアジャスト部１６は、ピボット部品２０がその雄ねじ部２１で取付けられる雌ねじ部１５を有する。

図３（Ａ）はアーム本体４の平面図であり、同図のIII −III 矢視断面図を図３（Ｃ）に示す。アジャスト部１６の雌ねじ部１５は、アーム本体４の一端１ａの連結板壁６を貫通したねじ孔１５ａと、このねじ孔１５ａに続いて両対向側壁５の対向面に形成された部分ねじ１５ｂとでなる。両対向側壁５における部分ねじ部１５ｂを形成した部分は、塑性加工により周辺部分よりも対向寸法Ｌ（図４）が局部的に狭くなる幅狭め部２４とされている。この実施形態では、幅狭め部２４を設けた範囲は、図２に示すように対向側壁５の高さ方向における全体にわたる範囲とされている。また、幅狭め部２４は、平面視でアジャスト部１６の内側に湾曲して凸となる形状とされている。この幅狭め部２４の塑性加工は、アーム本体５の真上、真下、真横のいずれの方向からの加圧によっても行うことができる。

幅狭め部２４は、図４に示す対向寸法Ｌが雌ねじ部１５の孔径よりも狭くなっておれば良いが、この実施形態では、同図のように上記雌ねじ部１５の両側の部分ねじ部１５ｂにおける雄ねじ部２１（図１）に対する有効接触領域Ａ°が、それぞれ８０度、好ましくは９０度以上とされる。有効接触領域Ａ°は、通常のねじ孔では３６０度、つまり全周である。

なお、アジャスト部１６の幅方向の中心は、この実施形態ではアーム本体４の中間部の幅方向の中心と一致するように設けているが、アジャスト部１６の幅方向の中心をアーム本体４の中間部の幅方向の中心に対していずれか片方に偏らせても良い。アジャスト部１６の幅方向の中心を偏らせた場合は、アジャスト部１６の中心とローラ１０の支持部の中心とが揺動軸芯にずれたオフセット構造とできる。

アーム本体４の材質例を示すと、肌焼鋼（例えばＳＣＭ４１５）等の鋼材であって、浸炭焼入後に焼戻したものとされる。有効硬化層深さは、例えば０．４〜１．５mmである。

この構成のロッカーアーム１によると、アジャスト部１６を逆Ｕ字状断面としたため、必要な強度が確保できる。ピボット部品２０を取付ける雌ねじ部１５は、逆Ｕ字状断面における天井部の連結板壁６に形成されたねじ孔１５ａと、このねじ孔１５ａに続いて両対向側壁５に形成された一対の部分ねじ部１５ｂとでなるため、両側の対向側壁５にもピボット部品２０の雄ねじ部２１を螺合できる。特に、両対向側壁５における部分ねじ部１５ｂを形成した部分は、周辺部分よりも対向寸法Ｌが局部的に狭くなる幅狭め部２４としているので、アジャスト部１６の内側幅寸法Ｗをプレス加工の可能な金型幅としても、この幅寸法Ｗよりも小径（例えばφ５, φ６mm）の部分ねじ部１５ｂを確実に形成できる。この程度の小径のものとしても、図４のように雌ねじ部１５の両側の部分ねじ部１５ｂにおける有効接触領域Ａ°を８０度とすることができる。
これにより、プレス加工可能な金型幅を有しながらアジャスト部１６の雌ねじ部１５のねじ径を小さくでき、かつ雌ねじ部１５の締結強度を向上させることができる。

図５は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４と共に説明した第１の実施形態において、アジャスト部１６の両対向側壁５における幅狭め部２４を設けた範囲を、対向側壁５の高さ方向における一部であって、連結板壁６側の部分としている。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じである。

このように、幅狭め部２４の範囲を部分的とすることにより、幅狭め部２４の塑性加工に使用する金型の寿命を延ばすことができる。

図６および図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４と共に説明した第１の実施形態において、アジャスト部１６の両対向側壁５における幅狭め部２４を、平面視で台形または矩形断面の溝形の形状としたものである。図７（Ａ）はその平面図を示し、図７（Ｂ）はその裏面図を示す。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じである。

このように、幅狭め部２４を平面視で台形または矩形断面の溝形の形状とすることにより、両側の部分ねじ部１５ｂにおける雄ねじ部２１（図１）に対向する有効接触領域が広くなり、雌ねじ部１５の締結強度をさらに向上させることができる。

図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４と共に説明した第１の実施形態において、アジャスト部１６の両対向側壁５における幅狭め部２４を、平面視で台形または矩形断面の溝形の形状とすると共に、幅狭め部２４を設けた範囲を、対向側壁５の高さ方向における一部であって、連結板壁６側の部分としたものである。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じである。

この場合、幅狭め部２４が平面視で台形または矩形断面の溝形の形状であることから、両側の部分ねじ部１５ｂにおける雄ねじ部２１（図１）に対向する有効接触領域が広くなり、雌ねじ部１５の締結強度をさらに向上させることができ、また幅狭め部２４の範囲が部分的であることから、幅狭め部２４の塑性加工に用いる金型の寿命を延ばすこともできる。

図９および図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図４と共に説明した第１の実施形態において、アジャスト部１６の両対向側壁５における幅狭め部２４を設けた範囲を、対向側壁５の高さ方向における一部であって、連結板壁６と反対側の部分としたものである。図１０（Ａ）はその平面図を示し、図１０（Ｂ）はその裏面図を示す。この実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じである。

この場合、幅狭め部２４の範囲が部分的であることから、幅狭め部２４の塑性加工に用いる金型の寿命を延ばすことができ、また連結板壁６が幅狭め部２４のために狭幅とならないことから、アジャスト部１６における連結板壁６でのナットの着座面積の低下がなくて、ナットの陥没を防ぐことができる。

図１１〜図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のロッカーアーム１Ａはセンターピボットタイプのものであり、内燃機関に装備され、カム２により揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブ３を動作させる。このロッカーアーム１Ａにおいても、アーム本体４Ａは、一対の対向側壁５とこれら対向側壁５の上縁をつなぐ連結板壁６とでなる逆Ｕ字状の断面形状に、１枚の板材からプレス加工されている。上記板材は鋼板等の板金であり、例えば第１の実施形態で示した材質、および熱処理が採用される。アーム本体４Ａの側面形状は、直線状であっても、く字状の曲がり形状であっても良い。この実施形態では、両側の対向側壁５は、互いに対称形状とされている。連結板壁６は長手方向の中央付近から一端１Ａａに渡って設けられている。連結板壁６のアーム本体長手方向の形成範囲は、ローラ１０が干渉せず、一端１Ａａに続く範囲で任意に形成できる。

アーム本体４Ａは、長手方向の中間に揺動支点部となる揺動支点孔７を有し、一端１Ａａにアジャスト部１６Ａが形成され、他端１Ａｂに上記カム２に転接するローラ１０が取付けられる。アジャスト部１６Ａは、バルブ作用部品１４が雄ねじ部１４ａで取付けられる雌ねじ部１５Ａを有している。両側の対向側壁５に設けられた揺動支点孔７にはブッシュ８を介して揺動支点軸９が嵌合する。ロッカーアーム１Ａは、この揺動支点軸９の回りに正逆回動自在に支持される。ブッシュ８は、揺動支点孔７に、例えば圧入状態に取付けられる。両対向側壁５の他端１Ａｂには、カム２との係合用のローラ１０の支軸１０ａを取付けるローラ支持孔１１を有し、これらローラ支持孔１１に両端が嵌合した支軸１０ａに、ローラ１０が回転自在に支持される。

アジャスト部１６Ａは、図１〜図４に示す第１の実施形態と同様に、図１２および図１３に示すように連結板壁６の中間部分よりも幅が狭まった逆Ｕ字状の断面とされる。雌ねじ部１５Ａは、図１１のようにアジャスト部１６Ａの連結板壁６を貫通したねじ孔１５Ａａと、このねじ孔１５Ａａに続いて両対向側壁５の対向面に形成された部分ねじ部１５Ａｂとでなる。両対向側壁５における前記部分ねじ部１５Ａｂを形成した部分は、周辺部分よりも対向寸法が局部的に狭くなる幅狭め部２４とされる。

この構成の場合、アジャスト部１６Ａに取付けられる部材がバルブ作用部品１４であることにおいて、第１の実施形態と異なるが、次のように第１の実施形態と同様の各効果が得られる。すなわち、このロッカーアーム１Ａによると、アジャスト部１６Ａを逆Ｕ字状断面としたため、必要な強度を確保できる。バルブ作用部品１４を取付ける雌ねじ部１５Ａは、逆Ｕ字状断面のアジャスト部１６Ａにおける天井部の連結板壁６に形成されたねじ孔１５Ａａと、このねじ孔１５Ａａに続いて両対向側壁５の対向面に形成された一対の部分ねじ部１５Ａｂとでなり、両側の対向側壁５にもバルブ作用部品１４の雄ねじ部１４ａを螺合できる。特に、両対向側壁５における部分ねじ部１５Ａｂを形成した部分は、周辺部分よりも対向寸法Ｌが局部的に狭くなる幅狭め部２４Ａとしているので、アジャスト部１６の内側幅寸法Ｗをプレス加工の可能な金型幅としても、この幅寸法Ｗよりも小径の部分ねじ部１５Ａｂを確実に形成できる。これにより、プレス加工可能な金型幅を有しながらアジャスト部１６Ａの雌ねじ部１５Ａのねじ径を小さくでき、かつ雌ねじ部１５Ａの締結強度を向上させることができる。幅狭め部２４Ａの形成範囲については、図５〜図１０に示した各実施形態の場合と同様に各種の変形例を適用できる。

この発明の第１の実施形態に係るロッカーアームをエンジンの周辺機構と共に示す破断正面図である。 同ロッッカーアームの斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同ロッカーアームのアーム本体を示す平面図、裏面図、および横断面図である。 同ロッカーアームの要部拡大裏面図である。 この発明の他の実施形態に係るロッカーアームを示す斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るロッカーアームを示す斜視図である。 （Ａ）は同ロッカーアームのアーム本体を示す平面図、（Ｂ）は同裏面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るロッカーアームを示す斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るロッカーアームを示す斜視図である。 （Ａ）は同ロッカーアームのアーム本体を示す平面図、（Ｂ）は同裏面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るロッカーアームをエンジンの周辺機構と共に示す破断正面図である。 同ロッカーアームおよびその付属部品の分解斜視図である。 同ロッカーアームのアーム本体を示す平面図である。 （Ａ）は従来例の平面図、（Ｂ）はその横断面図である。

符号の説明

１，１Ａ…ロッカーアーム
２…カム
３…バルブ
４，４Ａ…アーム本体
５…対向側壁
６…連結板壁
１０…ローラ
１４…バルブ作用部品
１４ａ…雄ねじ部
１５，１５Ａ…雌ねじ部
１５ａ，１５Ａａ…ねじ孔
１５ｂ，１５Ａｂ…部分ねじ部
１６，１６Ａ…アジャスト部
２０…ピボット部品
２１…雄ねじ部
２３…バルブ作用部
２４…幅狭め部

Claims (7)

1. カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなる、１枚の板材からプレス加工されたアーム本体を有し、このアーム本体は、長手方向の一端に、ピボット部品またはバルブ作用部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、長手方向の中間または他端に前記カムに転接するローラが設けられ、上記雌めじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなり、前記両対向側壁における前記部分ねじ部を形成した部分を、周辺部分よりも対向寸法が局部的に狭くなる幅狭め部としたことを特徴とするロッカーアーム。
2. 請求項１において、前記アーム本体の前記長手方向の一端に設けられた雌ねじ部が、前記ピボット部品を雄ねじ部で取付けるものであり、前記アーム本体は、長手方向の他端にバルブ作用部を有し、長手方向の中間に前記カムに転接するローラが設けられたものとしたロッカーアーム。
3. 請求項１において、前記アーム本体の前記長手方向の一端に設けられた雌ねじ部が、前記バルブ作用部品を雄ねじ部で取付けるものであり、前記アーム本体は、長手方向の中間に揺動支点部が設けられ、長手方向の他端に前記カムに転接するローラが設けられたものとしたロッカーアーム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、両側の部分ねじ部における雄ねじ部に対向する有効接触領域のねじ部周方向の幅を、ねじの軸芯を中心としてそれぞれ８０度以上としたロッカーアーム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記幅狭め部を設けた範囲が、前記対向側壁の高さ方向における全体にわたる範囲であるロッカーアーム。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記幅狭め部を設けた範囲が、前記対向側壁の高さ方向における一部であって、前記連結板壁側の部分であるロッカーアーム。
7. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記幅狭め部を設けた範囲が、前記対向側壁の高さ方向における一部であって、前記連結板壁と反対側の部分であるロッカーアーム。

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