JP4198151B2

JP4198151B2 - ロッカアームの製造方法

Info

Publication number: JP4198151B2
Application number: JP2005368301A
Authority: JP
Inventors: 直樹平松; 勝彦本杉
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2007170260A

Description

本発明は、ロッカアームの製造方法に関するものである。

ロッカアームは、内燃機関における動弁機構、すなわちクランク軸に連動して回転するカムシャフトの回転運動を、この内燃機関の吸気弁あるいは排気弁の往復運動に変換する役割を果たすものである。このようなロッカアームにおいては、高速回転するカムに対してころがり接触するローラを有しているが、同ローラを支持する本体部は耐久性を考慮して鋳造成形されたものが多い（下記特許文献１参照）。
特開平５−３３６１１号公報

しかし、上記のものでは製造コストが高いため、鋳造に代わる製造方法として金属製の板材をプレス加工して成形することが考えられた。その場合において、ローラの装着部となる開口等を打ち抜いて本体部の展開形状を作成しておき、その後、両側縁部を上向きコの字状に折り曲げることによってローラ装着部の支持壁を形成することが考えられる。しかし、単純にそのようにすると、バルブ側に対する位置決め（振れ止め）部位を作りにくい、という問題がある。つまり、このような位置決め部位を本体部に一体に形成しようとする場合、ローラに対する支持壁の曲げ方向と逆方向に延出して形成されねばならないため、加工が容易でないからである。

このことを解消するためには、位置決め部位とローラ装着部の支持壁とを同一方向に曲げて加工すればよい。つまり、展開状態にある本体部を下向きに、例えばコの字状に折り曲げて支持壁と位置決め部位を同時に成形することが考えられる。しかし、下方への曲げによって支持壁を形成するにしても、ロッカアームを内燃機関に組み付けたときにシリンダヘッドと干渉しないことが条件となるため、支持壁の高さ寸法を充分に確保することができず、ローラに対する支持強度確保が困難になる、という問題がある。

そこで、ローラに対する支持壁はやはり上曲げによって加工し、バルブ側に対する位置決め部位を本体部とは別途に製作しておき、そのもとで本体部への組み付け固定を行う方法が最善であると考えられるに至った。

しかし、その方法を採用するにしても、通常の製造工程にさらに位置決め部材の組み付け、さらにはその固定のための工程が追加されることになったのでは、工程増と共に製造時間も延びてしまう。

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、製造効率を低下させることなく、安価にロッカアームを製造することができる方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、カムシャフト側にころがり接触可能なローラが回転可能に組み込まれるローラ収容部を有し、一端側にはシリンダヘッドのピボットに対して上方から当接する揺動支点部を有し、他端側にはエンジンバルブのステムに対して上方から当接可能なバルブ当接部が配され、その本体部は金属製の板材よりなり前記ローラ収容部はプレス加工によって上方へ略コの字状に折り曲げられて一対の側壁が形成され、また前記バルブ当接部には前記本体部とは別体に形成され、前記ステムの上端に対する位置決めを行う位置決め部材が組み付けられてなるロッカアームの製造方法であって、前記位置決め部材は、前記本体部への装着のための装着部が設けられるとともに、前記本体部への前記装着部の固定が、前記本体部における加工工程中の加工動作あるいは同工程中に加えられる熱を利用してなされることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記位置決め部材は、前記バルブ当接部の上面に載置される装着部とこの装着部と一体に形成され前記ステムの上端に対する位置決めを行う位置決め部とからなる一方、前記本体部の側壁は前記ローラ収容部から前記バルブ当接部にかけて形成されるとともに、バルブ当接部においてその上面と前記側壁内面との境界部分には所定長さ範囲にわたって凹部が予め形成され、前記位置決め部材は、その幅方向両側縁部を前記凹部に適合させつつ前記バルブ当接部の上面に載置した後、前記本体部を前記凹部を境にして上方へ折り曲げる側壁形成工程に伴ってかしめ固定がされることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記位置決め部材は二本の線材にて形成されてなり、それぞれを略Ｕ字状に折り曲げつつ両端部を前記バルブ当接部の下面に形成された差し込み孔へ加圧した状態で差し込んで、バルブ当接部の下面において前記ステム上端を挟持可能な間隔をおいて垂下させておいた後に、前記本体部に対する焼き入れを行い、この焼き入れの際に加えられる熱によって前記位置決め部材における各差し込み端部を前記バルブ当接部に拡散接合させて前記装着部とすることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記本体部の側壁は前記ローラ収容部から前記バルブ当接部にかけて形成されるとともに、この側壁のうちローラ収容部に対応する部分には前記ローラの支持軸の軸端が露出し、かつこの支持軸はかしめ工程においてその軸端に軸方向から圧縮力が加えられて、支持軸を前記ローラ収容部の側壁へかしめ付けられるようになっており、一方、前記位置決め部材は前記バルブ当接部の両側壁の外面にそれぞれ対向する装着部と、この装着部から一体に形成されて前記ステムに対する位置決めを行う位置決め部とを備えるとともに、前記かしめ工程の際に加えられる軸方向の圧縮力を同時に前記装着部にも作用させて、この圧縮力を作用させた部位を前記バルブ当接部の側壁に食い込ませることで、前記位置決め部材の固定を行うことを特徴とするものである。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、本体部と別途に位置決め部材を設け、本体部を上曲げ加工によって製造することができるようにしたため、ローラを支持するための壁面の高さを充分に確保することができる。また、本体部に位置決め部材を組み付け固定する必要が生じたが、位置決め部材の固定は本体部の製造の際に加えられていた熱、曲げの動作等を利用してなされるため、ロッカアームの製造工程の増加が抑制され、さらには製造時間の遅延ももたらさないで済む。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、本体部の側壁を形成する工程において、折り曲げの加工動作に伴って位置決め部材の装着部の幅方向両側縁が凹部内にかしめ付けられる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明においては、位置決め部材の両端部をバルブ当接部に圧入させた仮装着状態で本体部に対する焼き入れ工程に臨ませる。両位置決め部材が焼き入れ工程中に加えられる高熱環境下に晒されると、位置決め部材の差し込み部分ではバルブ当接部側との境界部分において拡散が生じ、両者が接合される。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明においては、本体部は、位置決め部材の装着部をバルブ当接部の両側壁にそれぞれ対向させた状態で、かしめ工程に臨む。このかしめ工程では、ローラの支持軸の軸端に対し軸方向から圧縮力が加えられることで、本体部に対する支持軸のかしめがなされる。また、このときに加えられる軸方向の圧縮力を利用して同時に装着部にも作用するようにしたため、装着部のうち圧縮力が加えられた箇所はバルブ当接部の側壁に食い込む。このことによって、位置決め部材が本体部に対して組み付け固定される。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図７によって説明する。図１はシリンダヘッド１の上部を示しており、ここにはピボット２、カムシャフト３、バルブ４、バルブスプリング５、ロッカアーム６によって構成された動弁装置が設けられている。

ロッカアーム６はローラ７を有するローラロッカアームの形式であり、ローラ７はカムシャフト３の周面に接触している。このロッカアーム６の一端には、ラッシュアジャスタのピボット２の上端と当接する揺動支点部９が形成され、他端にはバルブ４のバルブステム４Ａの上端と係合するバルブ当接部１０が形成されている。かくして、上記した動弁装置は、カムシャフト３の回転に伴いロッカアーム６が揺動支点部９を中心として揺動し、このときにバルブステム４Ａの上端側をバルブスプリング５に抗して押圧すると、バルブ４はエンジンの吸排気の各ポートを所定のタイミングで開閉する。

ロッカアーム６は、本体部１１（材質としては、例えば、ＪＩＳＳＣＭ４１５が適当である。）とこの本体部１１に組み込まれたローラ７とを備えてなる。本体部１１は金属製の板材をプレスによって上方（シリンダヘッド１から遠ざかる方向：図５のＰ矢視方向）への折り曲げによって断面略コの字状に形成されている。但し、この実施形態においては、本体部１１は平面視で長さ方向の中心軸を境にして対称形状に形成されている。

また、図２に示すように、本体部１１の中央部は上記したローラ７を収容するためのローラ収容部１２となっている。このローラ収容部１２にはローラ７の下部側の一部を外部に突出させるための開口部１３が形成されている。ローラ収容部１２内に収容されるローラ７は両側壁１６間に貫通する支持軸１４によって遊転自在に取り付けられている。本実施形態においては、ローラ収容部１２を構成する両側壁１６はローラ７の直径とほぼ等しい高さ寸法をもって形成され（具体的にはローラ７の端面が上下に僅かずつ突出する程度の高さ寸法としたものが示されている。）かつその上下縁部はローラ７の周面に合わせた弧面となっている。さらに、本体部の一端側は前記した揺動支点部９となっており、ここにはピボット２の上端部に整合状態で被せ付けられるよう、絞り加工によってドーム状をなして膨出された受け凸部１５が形成されている。

一方、バルブ当接部１０にもローラ収容部１２からほぼ同幅をもって側壁１６がそのまま延出しているが、その折り曲げ高さは後方へ行くに連れて除々に低くなるように傾斜して形成されている。また、その下面は長さ方向中央部が最も膨らんだ弧面をなす当接面１７が形成され、バルブステム４Ａの上端と当接可能である。一方、バルブ当接部１０の上面には装着凹部１８が凹み形成されており、次述する位置決め部材１９を固定する役割を果たす。この装着凹部１８は上面側は平坦面とされるが、下面側は既述したように、弧状断面を有した当接面１７となっている。また、装着凹部１８は、図２に示すように、位置決め部材１９より広めの幅範囲に亘って形成されている。

位置決め部材１９は断面方形状をなす一本の線材（材質としては、ＳＷＰ−Ａが適当である。：円形断面であってもよい。）にて形成され、本体部１１の側壁１６を曲げ加工する際に併せて組み付け固定がなされる。以下に、ロッカアーム６の製造過程について説明する。

まず、図２に示すように、本体部１１を所定の展開形状に打ち抜くとともに、ローラ７に対する開口部１３を本体部１１の底面対応部に打ち抜きによって開設し、かつその前側に受け凸部１５をプレスにて叩き出して形成し、さらに上記開口部１３の両側で側壁１６対応部にはローラ７の支持軸１４を貫通させるための取付孔２０を貫通しておく。また、上記と併せ、本体部１１において開口部１３の後側には周囲の面より一段低くして装着凹部１８を形成しておく。

このような展開状態にある本体部１１は側壁１６に対する曲げ工程へと移行される。同曲げ工程では本体部１１は装着凹部１８を上面側として曲げ装置のテーブル（図示しない）上にセットされる。その一方で、位置決め部材１９については、線材を略Ｕ字状に折り曲げておいたものを、本体部１１における装着凹部１８の上面へ載置する。このときには、位置決め部材１９の両長辺部を本体部１１の長手方向の軸線と平行となるように沿わせつつ、両自由端部を装着凹部１８における開口部１３との境界側の内側面に突き当てる一方で、折り返し部側を本体部１１の外方へ突出させる状態としておく。

続いて、本体部１１の側壁１６は幅方向両側部が上方へ折り曲げ加工されるのであるが、この時の折り曲げは揺動支点部９、ローラ収容部１２を経てバルブ当接部１０に至るまでの本体部１１の全長に亘って同一直線に沿ってなされ、位置決め部材１９の長辺部はこの折り曲げ線に沿うか、あるいはこの折り曲げ線のやや内側に位置する。こうして本体部１１の両側部の折り曲げがなされるに伴って、位置決め部材１９の両長辺部上面が装着凹部１８の幅方向内側縁によって長さ方向に沿ってかしめ付けられる（図５参照）。その結果、位置決め部材１９におけるかしめ部分が本願の装着部１９Ａを構成する。この後、位置決め部材１９はバルブ当接部１０の下面側へ、同下面との間に充分な間隔をおいてＵ字状に折り返され（図６，７参照）、この折り返された先の部分によってバルブステム４Ａの上端を挟み付ける位置決め部１９Ｂを構成する。

なお、本体部１１の両側壁１６を起立させるに先立ち、あるいはその後に、ローラ７をローラ収容部１２に収容させ、さらに支持軸１４をローラ７に貫通させつつその両軸端部をそれぞれ取付孔２０へ圧入する工程がなされる。

以上のようにしてロッカアーム６の製造が完了するが、実施形態１によれば、位置決め部材１９を本体部１１に固定する作業が、本体部１１の側壁１６を形成する際の曲げ動作を利用して行われる。つまり、位置決め部材１９の固定のために溶接を行うといった、煩わしくかつ専用の工程を設定する必要がないため、製造効率を高めることができる。

また、上記のようにして製造されたロッカアーム６は、バルブステム４Ａに対する位置決めをロッカアーム６の本体部１１とは別途に加工された位置決め部材１９によって行うようにしたため、本体部１１をシリンダヘッド１との干渉が問題とならない上方側へ折り曲げてローラ収容部１２の側壁１６部分を形成することができるため、側壁１６の高さをローラ７に対して充分な支持強度を発揮できる程度のものとすることができる。

なお、本実施形態ではバルブ当接部の上面全体を凹ませて装着凹部１８としたが、位置決め部材１９の両長辺部に対応する部分を含むような溝を設け、この溝内に位置決め部材１９をかしめ付けるようにしてもよい。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図８及び図９によって説明する。実施形態１は本体部１１の側壁に対する曲げ加工動作を利用して位置決め部材１９の組み付け固定を行うようにしたものを示したが、実施形態２では浸炭焼き入れの工程においてなされるようにしている。

すなわち、本体部２３におけるバルブ当接部１０には計４カ所の組み付け孔２１が貫通して形成されている。一方、位置決め部材２２は実施形態１と同様、線材にて形成され、この実施形態では二本の線材をそれぞれ略コの字状に折り曲げてなる。そして、本体部１１の曲げ工程の後、あるいはこれに先立って、両位置決め部材２２の各端部を対応する組み付け孔２１へ圧入し、位置決め部材２２を本体部２３に対し仮付け状態に保持しておく。この場合、位置決め部材２２のうち圧入部分が本願の装着部２２Ａとなり、バルブ当接部１０の下面から下方へ垂下した部分がバルブステム４Ａの振れ規制を行う位置決め部２２Ｂとなる。

こうしてロッカアームの組み立て作業が完了すれば、ロッカアーム６全体は焼き入れ工程へと移される。同工程では、ロッカアーム６全体が焼き入れ炉内にセットされ、例えば炉内において高炭素濃度のガス雰囲気中、７００〜８００℃の加熱下におかれる。この浸炭焼き入れ工程を経た後は、本体部２３の表面層の炭素量が増加して、硬度・耐摩耗性が増す。また、炉内の雰囲気温度により、位置決め部材２２のうち組み付け孔２１へ圧入された部分では、相互の界面で拡散を生じる結果、バルブ当接部１０に対する接合がなされる。

このように、実施形態２では両位置決め部材２２の端部を組み付け孔２１の孔壁に対して加圧した状態で挿入しておけば、本体部２３に対して施される熱処理工程中の熱によって位置決め部材２２の固定を行うことができる。したがって、実施形態２においても、実施形態１と同様、位置決め部材２２を固定するためのみの工程を経る必要がないから、製造効率を高めることができる。

なお、他の構成・加工の手順については実施形態１と同様であるため、もって同様の作用効果を奏することができる。

＜実施形態３＞
図１０ないし図１２は本発明の実施形態３を示す。本実施形態の位置決め部材２５は、ローラ７の支持軸１４に対するかしめ工程中に固定がなされる。

すなわち、バルブ当接部１０の両側壁１６の外面の対称位置にそれぞれ食い込み凹部２６（貫通孔であってもよい。）を凹設しておく。一方、位置決め部材２５は金属製の板材（材質としては、ＳＵＳ３０１が適当である）よりなり、予め略下向きコの字状に形成される。

ところで、ロッカアーム６のローラ７はローラ収容部１２内に組み入れられた状態で、両側壁１６間に支持軸１４を貫通させて仮保持状態となる。一方、位置決め部材２５はバルブ当接部１０の上方から両側壁１６を跨ぐようにして被せ付けられる。

その後、ロッカアーム６はかしめ工程において、かしめ装置に装備された一対のポンチ２７により支持軸１４の両軸端に対して軸方向から同時に圧縮力が加えられる。このかしめ工程に当たり、両ポンチ２７と連動する一対のサブポンチ２８の各先端を、位置決め部材２５の外方で両食い込み凹部２６同士を結ぶ軸線上に位置させる。そして、支持軸１４に対するポンチ２７のかしめ動作に連動して両サブポンチ２８を動作させ、その先端にて位置決め部材２５の装着部２５Ａを食い込み凹部２６内へ突き入れる。これによって、位置決め部材２５が本体部２９に対してかしめ付けられる。

かくして、実施形態３では位置決め部材２５のうち本体部２９を上方から跨いでかしめ付けられる部分の全体が装着部２５Ａに相当し、バルブ当接部１０より下方に垂下されさらに内側へ屈曲された部分によって位置決め部２５Ｂが構成される。

このように、実施形態３によれば、かしめ工程において支持軸１４に対するポンチ２７のかしめ動作と連動してサブポンチ２８を動作させ、位置決め部材２５を同時に本体部２９にかしめ固定することができる。

なお、他の構成、および製造工程は前記した各実施形態と共通であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）実施形態１においては、位置決め部材を線材にて形成したが、板材を所定形状に折り曲げ加工して形成したものであってもよい。

（２）実施形態２では、浸炭焼き入れの工程を利用して位置決め部材の固定を行ったが、浸炭を伴わない通常の焼き入れ工程を利用するものであってもよい。

（３）いずれの実施形態においても、位置決め部材の固定を本体部に対して施される単一の工程を利用して行うものを説明したが、複数工程を利用して固定を行うようにしてもよい。例えば、実施形態３のようなサブポンチによるかしめ工程の後に、実施形態２で説明したような焼き入れ工程を経るようにしてもよい。このようにすれば、かしめ工程で設けられた装着部のかしめ部位（加圧部位）を、焼き入れ工程で加えられる熱によって本体部側と拡散接合させることも可能である。

実施形態１においてロッカアーム周辺を示す断面図本体部の展開状態を示す平面図本体部を後端側から見た正面図位置決め部材の初期セット状態を示す正断面図側壁の折り曲げ加工後の状態を示す正断面図位置決め部材の初期セット状態を示す側断面図位置決め部材の正規組付け状態を示す側断面図実施形態２におけるバルブ当接部付近を示す平面図同じく位置決め部材の装着状態を示す側断面図実施形態３において位置決め部材の初期セット状態を示す正面図ポンチ・サブポンチによるかしめ状況を示す平断面図位置決め部材の装着状態を示す正断面図

符号の説明

３…カムシャフト
９…揺動支点部
１０…バルブ当接部
１１，２３，２９…本体部
１６…側壁
１８…装着凹部
１９，２２，２５…位置決め部材
１９Ａ，２２Ａ，２５Ａ…装着部
１９Ｂ，２２Ｂ，２５Ｂ…位置決め部
２１…組み付け孔
２７…ポンチ
２８…サブポンチ

Claims

カムシャフト側にころがり接触可能なローラが回転可能に組み込まれるローラ収容部を有し、一端側にはシリンダヘッドのピボットに対して上方から当接する揺動支点部を有し、他端側にはエンジンバルブのステムに対して上方から当接可能なバルブ当接部が配され、
その本体部は金属製の板材よりなり前記ローラ収容部はプレス加工によって上方へ略コの字状に折り曲げられて一対の側壁が形成され、また前記バルブ当接部には前記本体部とは別体に形成され、前記ステムの上端に対する位置決めを行う位置決め部材が組み付けられてなるロッカアームの製造方法であって、
前記位置決め部材は、前記本体部への装着のための装着部が設けられるとともに、前記本体部への前記装着部の固定が、前記本体部における加工工程中の加工動作あるいは同工程中に加えられる熱を利用してなされることを特徴とするロッカアームの製造方法。
前記位置決め部材は、前記バルブ当接部の上面に載置される装着部とこの装着部と一体に形成され前記ステムの上端に対する位置決めを行う位置決め部とからなる一方、
前記本体部の側壁は前記ローラ収容部から前記バルブ当接部にかけて形成されるとともに、バルブ当接部においてその上面と前記側壁内面との境界部分には所定長さ範囲にわたって凹部が予め形成され、
前記位置決め部材は、その幅方向両側縁部を前記凹部に適合させつつ前記バルブ当接部の上面に載置した後、前記本体部を前記凹部を境にして上方へ折り曲げる側壁形成工程に伴ってかしめ固定がされることを特徴とする請求項１記載のロッカアームの製造方法。
前記位置決め部材は二本の線材にて形成されてなり、それぞれを略Ｕ字状に折り曲げつつ両端部を前記バルブ当接部の下面に形成された差し込み孔へ加圧した状態で差し込んで、バルブ当接部の下面において前記ステム上端を挟持可能な間隔をおいて垂下させておいた後に、
前記本体部に対する焼き入れを行い、この焼き入れの際に加えられる熱によって前記位置決め部材における各差し込み端部を前記バルブ当接部に拡散接合させて前記装着部とすることを特徴とする請求項１記載のロッカアームの製造方法。
前記本体部の側壁は前記ローラ収容部から前記バルブ当接部にかけて形成されるとともに、この側壁のうちローラ収容部に対応する部分には前記ローラの支持軸の軸端が露出し、かつこの支持軸はかしめ工程においてその軸端に軸方向から圧縮力が加えられて、支持軸を前記ローラ収容部の側壁へかしめ付けられるようになっており、
一方、前記位置決め部材は前記バルブ当接部の両側壁の外面にそれぞれ対向する装着部と、この装着部から一体に形成されて前記ステムに対する位置決めを行う位置決め部とを備えるとともに、前記かしめ工程の際に加えられる軸方向の圧縮力を同時に前記装着部にも作用させて、この圧縮力を作用させた部位を前記バルブ当接部の側壁に食い込ませることで、前記位置決め部材の固定を行うことを特徴とする請求項１記載のロッカアームの製造方法。