JP4475671B2 - ロッカアーム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンバルブを開閉させるための駆動力を伝達するロッカアームに関する。

従来より、エンジンバルブを開閉させるための駆動力を伝達するロッカアームとして、特許文献１に記載のものが知られている。このロッカアームは、回転するカムシャフトのカムによってローラが下方に押圧されることにより、上下方向に揺動運動するようになっている。
ローラはロッカアームの一対の壁部の間に配され、壁部に形成された軸孔とローラの挿通孔とに軸部材が挿通されることにより、回転可能な状態で支持されている。この軸部材は、壁部の軸孔およびローラの挿通孔に挿通された後、その両端面にカシメ治具を押し当てられ、これにより両端部が拡径変形して軸孔の壁面に圧着固定されている。
特開２００３−３１４２１４公報

しかしながら、上記のような構造では、カシメ治具の押し当てが、軸部材の両端部（軸孔に圧着させる部分等）のみならず、それ以外の部分（ローラの挿通孔内に挿入される部分）の変形をも招くおそれがある。また、軸部材は軸孔に対して回転不能な状態で固着されているので、ローラからの荷重が軸部材の上側（カムによって押圧される側）に集中して作用し、軸部材が偏って摩耗してしまうおそれがある。すると、ローラの円滑な回転が妨げられる等、様々な不具合を生じ、ロッカアームの動作の精度が低下してしまうおそれがあるため問題である。
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、動作の精度が低下することを防ぐことが可能なロッカアーム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、アーム本体の互いに向き合う一対の壁部の間に、カムシャフトのカムによって押圧されるローラが配され、前記壁部に形成された軸孔と前記ローラの挿通孔とに軸部材が挿通されることにより、前記ローラが回転可能に支持されるロッカアームであって、前記軸部材は、前記軸孔に対して回転可能に挿通され、前記一対の壁部のうち一方の壁部と前記ローラとの間となる位置に、前記軸部材が前記軸孔から抜け出ることを防止する抜止め部材が取り付けられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記抜止め部材は、一部分が開放された略リング状のばね鋼で構成されているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記軸部材の外周面における前記抜止め部材の取り付け位置には、前記抜止め部材を差し込み可能な溝部が周方向に設けられているところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記軸部材の表面が全長にわたって焼入れされているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
一対の壁部のうち一方の壁部とローラとの間となる位置に取り付けられた抜止め部材によって、軸部材が軸孔から抜け出ることが防止される。これにより、軸部材を変形させることなく壁部に対して取り付けることができる。また、軸部材は、軸孔に対して回転可能に挿通されているから、ローラからの荷重が一部分に集中して作用し続けることがないので軸部材の偏摩耗が防がれる。
すなわち、本発明の構成によれば、軸部材の変形および偏摩耗が防止され、もってロッカアームの動作の精度が低下することを防ぐことができる。

＜請求項２の発明＞
抜止め部材を軸部材に取り付ける際、その開放部分を軸部材側に向けて抜止め部材を差し入れると、開放端部が軸部材に接触して弾性的に拡開する。そして、抜止め部材が軸部材に対して所定の位置に取り付けられると、開放端部が弾性復帰して軸部材に係合し、抜止め部材が軸部材に取り付けられた状態に保持される。したがって、抜止め部材を軸部材に差し入れるだけで軸部材に取り付けることができ、取り付け作業が容易である。

＜請求項３の発明＞
抜止め部材は、周方向に設けられた溝部に差し込まれることにより、軸方向への位置ずれが確実に防止されるから、ロッカアームの動作の精度が低下することを確実に防ぐことができる。

＜請求項４の発明＞
焼入れによって硬化した軸部材は、ローラの荷重によって摩耗しにくくなるので、より確実にロッカアームの動作の精度が低下することを防ぐことができる。また、軸部材の全体を焼入れするから、従来のように、軸部材のうち拡開変形する部分を硬化させないよう所定部分のみを焼入れする場合に比べて作業の手間を省くことができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
本実施形態におけるロッカアーム１０は、カムシャフト３０のカム３１によって押圧されるローラ１１を備えたローラロッカアーム形式のものである。

このロッカアーム１０は、前後方向に長いアーム本体１２を備えている。アーム本体１２の長手方向の一端（図１の左端）には、下端部が半球形状とされたピボット３２が固定されている。このピボット３２の下端部はシリンダヘッド３３の上面に形成された球面状をなす受け部３４に対して相対的に摺動可能に嵌合されており、これによりアーム本体１２は揺動可能に支持されている。

また、アーム本体１２の長手方向の他端（図１の右端）には、エンジンバルブ３５のステム部３６の上端に当接するステム当接部１３が形成されている。このステム当接部１３には、下方へ突出する一対のステムガイド１４が設けられ、アーム本体１２とステム部３６との相対的な横ぶれが防止されている。

そして、アーム本体１２の長手方向中央部には、図２〜図４に示すように、上方に開放されたローラ収容部１５が設けられている。ローラ収容部１５は、互いに向き合う一対の壁部１６Ａ，１６Ｂによって、アーム本体１２の短手方向の両側を塞がれた形態とされている。この一対の壁部１６Ａ，１６Ｂの対向位置には、略円形をなす軸孔１７がそれぞれ設けられている。各軸孔１７は各壁部１６Ａ，１６Ｂを壁厚方向に貫通している。

ローラ１１は円筒状をなし、その内周にニードルベアリング２１が装着されたニードルローラと称されるものである。このニードルベアリング２１によってローラ１１と軸部材１９とに生じる摩擦が低減され、より円滑な回転運動が実現されている。なお、ニードルベアリング２１は、ローラ１１の長手方向両端に配された略円形状をなす一対のリング２２によって、ローラ１１からの離脱を防止されている（図４参照）。

ローラ１１は、上側が露出した状態でローラ収容部１５に収容されており、略卵形をなすカム３１がローラ１１の外周面に上方から当接している。ローラ１１はその軸方向の両端面が両壁部１６Ａ，１６Ｂの内壁面にそれぞれ対向する向きで収容されている。ローラ１１を軸方向に貫通する挿通孔１８（ニードルベアリングの中心孔）は両壁部１６Ａ，１６Ｂの軸孔１７と同軸上に配されており、挿通孔１８と軸孔１７とに軸部材１９が挿通されることにより、ローラ１１が軸部材１９の軸周りに回転可能な状態でアーム本体１２に取り付けられている。

軸部材１９は円筒形をなし、ローラ１１の挿通孔１８に相対回転可能に嵌合されている。軸部材１９の長さ寸法（軸方向寸法）は、アーム本体１２の短手方向の幅寸法とほぼ等しい（または若干小さい）寸法とされ、その表面は全長にわたって焼入れされている。この軸部材１９は、ローラ１１の挿通孔１８を軸方向に貫通するとともに、その両端部が軸孔１７に挿入されている。軸部材１９の両端部は、軸孔１７に対して回転可能に挿入されており、両軸孔１７から両外側へ突出することなく収まった状態となっている。なお、軸孔１７とローラ１１の挿通孔１８とは、ほぼ等しい大きさの円形状とされている。

さて、アーム本体１２の一対の壁部１６Ａ，１６Ｂのうち一方の壁部１６Ａ（図３および図４の左側の壁部）とローラ１１との間となる位置には、軸部材１９が軸孔１７から抜け出ることを防止するワッシャ２４（本発明の抜止め部材に該当する）が取り付けられている。ワッシャ２４はＳＵＰ等のばね鋼で構成され、図５に示すように、一部分が開放された略リング状をなしている。詳しくは、ワッシャ２４は、その開放部分と対向する上縁部２４Ｕと、この上縁部２４Ｕの両端から互いに対向して延出する一対の側縁部２４Ｓと、一対の側縁部２４Ｓの下端から互いに接近する方向に屈曲された屈曲部２４Ｋと、を備えている。

上縁部２４Ｕの内縁および屈曲部２４Ｋの内縁は、それぞれ軸部材１９の外周面に対して周方向に沿う弧状とされ、一対の側縁部２４Ｓの内縁は、互いに略平行をなす直線状とされている。なお、ワッシャ２４の外形形状は、軸孔１７および挿通孔１８外形形状よりも大きい形状とされている。

ワッシャ２４は、軸部材１９に形成された溝部２５に差し込まれて取り付けられている。溝部２５は、軸部材１９における一方の壁部１６Ａとローラ１１との間となる位置（ワッシャ２４の取り付け位置）に形成されている。溝部２５は、ワッシャ２４の両側縁部２４Ｓに対応する部分に一対設けられている。溝部２５は、軸部材１９の外周面を凹ませてなり、それぞれワッシャ２４を差し込み可能な幅寸法（言い換えるとワッシャ２４の板厚寸法とほぼ等しい幅寸法）を備えて、周方向に延びて配されている。一対の溝部２５の底面２５Ａは互いに略平行をなし、ワッシャ２４の両側縁部２４Ｓの内縁が両底面２５Ａにぴったり接触するようになっている。また、一対の溝部２５の底面２５Ａ同士の間隔は、ワッシャ２４の屈曲部２４Ｋ同士の間隔（ワッシャ２４の開放部分）よりも広く空けられている。

次に、ローラ１１の取り付け方法について説明する。
まず、ローラ１１をアーム本体１２のローラ収容部１５に収容し、ニードルベアリング２１を介在させた状態で軸部材１９を一方の軸孔１７から差し入れ、挿通孔１８と他方の軸孔１７とに挿通させる。そして、図６に示すように、一対の固定壁Ｗを備えた組み付け用治具を、その固定壁Ｗがアーム本体１２のローラ収容部１５を短手方向（軸部材１９の軸方向）に挟み込むようにして設置する。すると、軸孔１７は、両固定壁Ｗによってその両外側を塞がれた状態となり、軸部材１９の軸方向の移動が規制され、これにより軸部材１９とアーム本体１２との位置決めがなされる。

ここで、例えば、本実施形態とは異なり、ワッシャを一対の壁部の両外側に取り付ける場合には、アーム本体の短手方向の幅寸法よりも大きい長さ寸法を備えた軸部材を用意し、その両端部をアーム本体の短手方向に突出させた状態にして軸部材とアーム本体とを位置決めすることになる。この場合、組み付け用治具によって軸部材の両端を挟み付けたとしても、軸部材とアーム本体との相対的な位置決めを行うことはできないので、別途位置決め手段が必要となり、その分作業に手間がかかる。しかしながら、本実施形態の構成によれば、軸部材１９の長さ寸法は、アーム本体１２の短手方向の幅寸法とほぼ等しい寸法とされているので、その両側を固定壁Ｗで挟み付けると軸部材１９とアーム本体１２との位置決めがいっぺんになされるようになっており、それほど手間を要することなく取り付け作業を行うことができる。また、ワッシャを一対の壁部の両外側に取り付ける場合には、一の軸部材につき２個のワッシャが必要となる。しかしながら、本実施形態のように、壁部１６Ａの内側にワッシャ２４を取り付ける場合には、一の軸部材１９につき１個のワッシャ２４で済むから、その分製造コストの低減が可能となる。

こうして組み付け用治具によって軸部材１９とアーム本体１２とを位置決めした後、ワッシャ２４の取り付けを行う。ワッシャ２４の開放部分（屈曲部２４Ｋ側）を軸部材１９側に向け、屈曲部２４Ｋをそれぞれ溝部２５に位置合わせするようにしてワッシャ２４を差し込んでいくと、各屈曲部２４Ｋがまず軸部材１９の外周面に接触して両側縁部２４Ｓを弾性的に拡開変形させる。さらに、ワッシャ２４を差し入れると、各屈曲部２４Ｋは各溝部２５に差し込まれてその底面２５Ａに摺接しつつ通過し、両屈曲部２４Ｋが溝部２５を通り過ぎると両側縁部２４Ｓが互いに接近方向に弾性復帰して軸部材１９に係合する。こうして、軸部材１９に対して所定の位置まで差し込まれたワッシャ２４は、軸部材１９に取り付けられた状態に保持される。このとき、ワッシャ２４の上縁部２４Ｕおよび屈曲部２４Ｋの内縁は、それぞれ軸部材１９の外周にほとんど隙間無く接触した状態になり、また両側縁部２４Ｓの内縁は、溝部２５の底面２５Ａにほとんど隙間無く接触した状態になっている（図５参照）。このように、ワッシャ２４は、両側縁部２４Ｓが軸部材１９を両側から挟み込むとともに、上縁部２４Ｕと屈曲部２４Ｋとが軸部材１９を上下方向から挟み込む状態となって軸部材１９に対して強固に取り付けられる。また、両側縁部２４Ｓの内縁と溝部２５の底面２５Ａとは直線状をなしているから、ワッシャ２４は軸部材１９に対して相対的に回転不能な状態で保持される。

このように、軸方向における一方の壁部１６Ａとローラ１１との間となる位置に取り付けられたワッシャ２４によって、軸部材１９の軸孔１７からの抜け出しが防止され、ローラ１１がアーム本体１２に取り付けられた状態になる。

ところで、従来においては、ローラをアーム本体に取り付ける際には、ローラをローラ収容部に収容して軸部材を挿通させた後、先鋭状に突き出た突部を備えたカシメ治具を軸部材の両端面に軸方向から押し当てることによって軸部材をアーム本体に固着する方法が行われていた。すなわち、軸部材の両端面に突部を食い込ませることによってその両端部を拡開変形させ、軸孔の孔壁に全周にわたって圧着させるようにしており、これにより軸部材はアーム本体に強固に固着されていた。ところが、このような方法では、カシメ治具から受ける圧縮力によって軸部材のうち両端部（軸孔に圧着させる部分）以外の部分まで変形してしまい、ロッカアームの動作の精度が低下してしまうおそれがあった。

しかしながら、本実施形態においては、軸部材１９を変形させることなくアーム本体１２に取り付けることができるようになっているから、ロッカアーム１０の動作の精度が低下してしまうことはない。また、ワッシャ２４は、軸部材１９に差し入れるだけの簡単な作業で軸部材１９に取り付けられるから、その取り付け作業は容易である。

加えて、従来においては、軸部材のうちの両端部（軸孔に圧着させるために拡開変形させる部分）が硬化しないよう、焼入れは所定部分のみ（軸部材の中心部分のみ）に行うようにしなければならなかった。しかし、本実施形態においては、そのような配慮をする必要がなく、軸部材１９の全長にわたって焼入れすることができるから、作業の手間を省くことができる。

そして、ロッカアーム１０の使用時には、カム３１が回転すると、それに伴ってローラ１１が回転するとともに、カム３１によってローラ１１が下方に押されることによりアーム本体１２が揺動し、エンジンバルブ３５が所定のタイミングで上下に往復移動する。このとき、軸部材１９は軸孔１７に対して回転可能に挿通されているから、ローラ１１からの荷重を受けると軸部材１９が回転し、荷重は軸部材１９の周方向（回転方向）に分散される。ここで、従来のように、軸部材の両端部が軸孔に対して、軸方向の相対移動および軸線回りの相対回転を規制された状態に固着されている場合には、ローラからの荷重は軸部材の上側（ローラがカムに押圧される側）の部分に集中して作用し続け、その部分だけが偏って摩耗してしまうおそれがある。しかし、本実施形態のように軸部材１９が軸孔１７に対して回転可能にされていれば、ローラ１１からの荷重が一部分に集中して作用し続けることがなく、軸部材１９が偏って摩耗してしまうことが防止される。

さらに、焼入れによって全体が硬化した軸部材１９は、ローラ１１の荷重が作用しても摩耗しにくく、より確実に軸部材１９の偏摩耗を防ぐことができる。また、軸部材１９の両端部も焼入れされて硬化しているから、軸孔１７との接触による摩耗も防ぐことができ、もってロッカアーム１０の動作の精度が低下してしまうことが確実に防止される。

また、ワッシャ２４は、周方向に設けられた溝部２５に差し込まれているから、軸部材１９が軸方向に移動しようとして軸孔１７の孔縁部に当接しても、その位置がずれてしまうことが確実に防止される。

以上説明したように本実施形態によれば、一対の壁部１６Ａ，１６Ｂのうち一方の壁部１６Ａとローラ１１との間となる位置に取り付けられたワッシャ２４によって、軸部材１９が軸孔１７から抜け出ることが防止される。これにより、軸部材１９を変形させることなく壁部１６Ａ，１６Ｂに対して取り付けることができる。
また、軸部材１９は、軸孔１７に対して回転可能に挿通されているから、ローラ１１からの荷重が一部分に集中して作用し続けることがないので軸部材１９の偏摩耗が防がれる。
すなわち、本発明の構成によれば、軸部材１９の変形および偏摩耗が防止され、もってロッカアーム１０の動作の精度が低下することを防ぐことができる。

また、ワッシャ２４を軸部材１９に取り付ける際、その開放部分を軸部材１９側に向けてワッシャ２４を差し入れると、屈曲部２４Ｋが軸部材１９に接触して両側縁部２４Ｓが弾性的に拡開する。そして、ワッシャ２４が軸部材１９に対して所定の位置に取り付けられると、屈曲部２４Ｋが弾性復帰して同軸部材１９に係合し、ワッシャ２４が軸部材１９に取り付けられた状態に保持される。したがって、ワッシャ２４を軸部材１９に差し入れるだけで軸部材１９に取り付けることができ、取り付け作業が容易である。

また、ワッシャ２４は、周方向に設けられた溝部２５に差し込まれることにより、軸方向への位置ずれが確実に防止されるから、ロッカアーム１０の動作の精度が低下することを確実に防ぐことができる。

さらに、焼入れによって硬化した軸部材１９は、ローラ１１の荷重によって摩耗しにくくなるので、より確実にロッカアーム１０の動作の精度が低下することを防ぐことができる。また、軸部材１９の全体を焼入れするから、従来のように、軸部材のうち拡開変形する部分を硬化させないよう所定部分のみを焼入れする場合に比べて作業の手間を省くことができる。

＜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る。

（１）上記実施形態では、アーム本体１２の一対の壁部１６Ａ，１６Ｂのうち一方の壁部１６Ａとローラ１１との間となる位置にワッシャ２４が取り付けられているが、これに限らず、ワッシャは両壁部の内側に取り付けられていてもよい。

（２）上記実施形態では、ワッシャ２４は、軸部材１９に形成された溝部２５に差し込まれて取り付けられているが、これに限らず、例えば接着剤等を用いて軸部材の外周面に固着してもよく、また、溝部に差し込んだ上に接着剤等で固着するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、ワッシャ２４は、両側縁部２４Ｓを弾性的に拡開変形させつつ溝部２５に差し込まれ、所定の位置に至ると両屈曲部２４Ｋが互いに接近方向に弾性復帰して軸部材１９に係合するようになっているが、これに限らず、例えばその内縁が軸部材の外周面に沿った半円弧形状をなし、弾性変形することなくその外周面に取り付けられ、接着剤等によって固着されるものであってもよい。

（４）上記実施形態では、溝部２５はワッシャ２４の両側縁部２４Ｓに対応する部分に一対設けられているが、これに限らず、例えば軸部材の全周にわたって一条設けられていてもよい。

（５）上記実施形態では、軸部材１９は、全長にわたって焼入れされているが、これに限らず、例えば部分的に焼入れするようにしてもよい。
（６）上記実施形態では、ローラ１１はニードルベアリング２１を備えたニードルローラとされているが、これに限らず、軸部材に直接取り付けられるシングルローラや、軸部材との間にインナローラを介在させたダブルローラとしてもよい。

本実施形態におけるロッカアームの使用状態を表す正面図 ロッカアームの平面図 ロッカアームの側面図 ロッカアームの側断面図 ワッシャが軸部材に取り付けられた状態を表す正断面図 ワッシャを取り付ける様子を表す側断面図

符号の説明

１０…ロッカアーム
１１…ローラ
１６Ａ，１６Ｂ…一対の壁部
１６Ａ…一方の壁部
１７…軸孔
１８…挿通孔
１９…軸部材
２４…ワッシャ（抜止め部材）
２５…溝部
３０…カムシャフト
３１…カム

Claims (5)

1. アーム本体の互いに向き合う一対の壁部の間に、カムシャフトのカムによって押圧されるローラが配され、前記壁部に形成された軸孔と前記ローラの挿通孔とに軸部材が挿通されることにより、前記ローラが回転可能に支持されるロッカアームであって、
   前記軸部材は、前記軸孔に対して回転可能に挿通され、
   前記一対の壁部のうち一方の壁部と前記ローラとの間となる位置に、前記軸部材が前記軸孔から抜け出ることを防止する抜止め部材が取り付けられていることを特徴とするロッカアーム。
2. 前記抜止め部材は、一部分が開放された略リング状のばね鋼で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロッカアーム。
3. 前記軸部材の外周面における前記抜止め部材の取り付け位置には、前記抜止め部材を差し込み可能な溝部が周方向に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロッカアーム。
4. 前記軸部材の表面が全長にわたって焼入れされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のロッカアーム。
5. 前記軸部材の長さ寸法は、前記アーム本体の短手方向の幅寸法とほぼ等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のロッカアーム。

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