JP5332642B2 - Cam follower device - Google Patents
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Description
この発明は、自動車の走行用等として使用されるエンジンの動弁機構中に組み込み、動弁機構部分の摩擦を少なくして、エンジン運転時に於ける燃料消費率の低減を図る為のカムフォロア装置の改良に関する。具体的には、軽合金製のロッカーアームを備えた構造で、潤滑油の流通抵抗の低減と耐摩耗性の向上とを図る事により、優れた信頼性及び耐久性を有する構造の実現を図るものである。 The present invention relates to a cam follower device that is incorporated in a valve mechanism of an engine used for driving an automobile, etc., and reduces the friction of the valve mechanism to reduce the fuel consumption rate during engine operation. Regarding improvements. Specifically, a structure with a light alloy rocker arm that achieves a structure with excellent reliability and durability by reducing the flow resistance of the lubricating oil and improving the wear resistance. Is.
エンジンの動弁機構には、例えば特許文献1〜3に記載された様なカムフォロア装置が組み込まれている。図4は、このうちの特許文献2に記載された従来構造の1例を示している。この図4は、カムシャフト1の回転に伴って弁体2(吸気弁又は排気弁)を、ロッカーアーム3の往復揺動に基づいて往復移動させる動弁機構の一部を示している。このロッカーアーム3は、長さ方向(図4の左右方向)中間部を支持軸4により、揺動変位自在に支持している。又、上記ロッカーアーム3の長さ方向一端部(図4の右端部)に、円筒状のローラ5を、回転自在に支持している。この為に上記ロッカーアーム3の長さ方向一端部に、上記支持軸4と平行な枢軸6を設け、この枢軸6の周囲に上記ローラ5を、ニードル軸受等のラジアル軸受7を介して、回転自在に支持している。エンジンの運転時には、上記カムシャフト1の回転に伴って上記ロッカーアーム3が上記支持軸4を中心に往復揺動変位し、このロッカーアーム3の長さ方向他端部が突き当てられた上記弁体2が、軸方向に往復移動する。
For example, a cam follower device described in
上記ロッカーアーム3の長さ方向一端部に上記ローラ5を回転自在に支持する部分は、例えば図5〜6に示す様に構成している。即ち、上記ロッカーアーム3の長さ方向一端部に1対の支持板部8、8を、このロッカーアーム3の幅方向に離隔した状態で設けている。これら両支持板部8、8は、それぞれの先端部を他の部分に拘束されない自由端としている。そして、これら両支持板部8、8に形成した互いに同心の支持孔9、9に枢軸6の両端部を内嵌し、更にこの両端部の外径寄り部分を直径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部10、10を、上記両支持孔9、9の開口周縁部に形成した面取り部11、11に向け押し付けて、上記枢軸6を上記両支持板部8、8同士の間に掛け渡す状態で固定している。更に、この枢軸6の周囲に上記ローラ5を、上記ラジアル軸受7を介して、回転自在に支承している。
A portion that rotatably supports the
上記ロッカーアーム3は、軽量化の為にアルミニウム合金等の軽合金製とするのに対して、上記ローラ5、上記枢軸6、上記ラジアル軸受7を構成するニードル12、12は、強度確保の為に、軸受鋼等の鉄系合金製とする。そして、上記両支持板部8、8のうち、互いに対向する内側面が、上記各ニードル12、12や、上記ローラ5の軸方向端面との擦れ合いにより摩耗するのを防止する為に、図5〜6に示す様にワッシャ13a、13bを設けている。このうちの図5に示したワッシャ13a、13aは、上記各ニードル12、12の端面による摩耗のみを防止するもので、図6に示したワッシャ13b、13bは、これに加えて、上記ローラ5の端面による摩耗も防止するものである。
The
上述の様なカムフォロア装置を組み立てる場合、上記枢軸6のかしめ固定に伴って上記両支持板部8、8に有害な変形を生じ、その結果、上記カムフォロア装置の信頼性、耐久性確保の面から不利になる可能性がある。この点に就いて、図7により説明する。上記枢軸6を上記両支持板部8、8同士の間に掛け渡した状態で固定するには、先ず、図7の(A)に示す様に、円柱状の枢軸6の両端部を、上記両支持板部8、8に設けた支持孔9、9の内側に位置させる。尚、この枢軸6は、上記ラジアル軸受7の内輪軌道となる軸方向中間部外周面を焼き入れ硬化し、かしめ固定すべき両端部は、焼き入れせずに生のままとしている。そして、上記枢軸6の両端面外径寄り部分にかしめパンチを押し付け、この枢軸6の両端部外径寄り部分を径方向外方に塑性変形させて、かしめ部10、10を形成する。そして、これら両かしめ部10、10の外周面を、上記両支持孔9、9の開口周縁部に形成した面取り部11、11に押し付ける。
When assembling the cam follower device as described above, harmful deformation occurs in the support plate portions 8 and 8 along with the caulking and fixing of the
この様にして、上記枢軸6を上記両支持板部8、8同士の間に掛け渡す様にして固定する際、これら両支持板部8、8に、互いに近づく方向の力が加わる。これら両支持板部8、8は、先端部が拘束されていない、所謂片持ち支持構造である為、上記力に基づいて互いの先端部同士が、図7の(B)のδ分だけ、近づく方向に変形する場合がある。この結果、上記両支持板部8、8の先端部内側面とローラ5の軸方向両端面との間の隙間14、14の厚さが小さくなる。そして、これら両隙間14、14の厚さが小さくなると、カムフォロア装置を潤滑する為の潤滑油の流通が円滑に行われなくなる可能性がある。例えばこの潤滑油を、ロッカーアーム3の内部に設けられ、上記両支持板部8、8同士の間部分15に下流端を開口させた潤滑油供給路を通じて供給する場合、上記両隙間14、14の厚さが小さくなると、潤滑油の流通経路に関する背圧が大きくなり、上記カムフォロア装置部分を通過する潤滑油の流量が不足する可能性がある。
In this way, when the
この様な問題を解決する為の技術として特許文献2には、1対の支持板部の内側面同士の間隔を、枢軸の両端部をかしめ固定する以前の状態で、これら両支持板部の先端に向かうに従って広くする方向に傾斜させる技術が記載されている。この様な改良された従来技術によれば、この傾斜角度を適正に規制する事により、上記枢軸の両端部をかしめ固定した状態で、上記両支持板部の内側面同士をほぼ平行にでき、上記問題を解決できる。但し、上記特許文献2に記載された従来技術だけでは、ニードルやローラの軸方向端面との擦れ合いに基づく、上記両支持板部の内側面の摩耗を抑える事はできない。この摩耗を抑える為には、前述の図5〜6に示した様なワッシャ13a、13bを設ける事が必要になる。ローラ及びニードルと共にこれらワッシャ13a、13bを枢軸の周囲に組み付ける作業は面倒で、カムフォロア装置の製造コストを高くする原因となる。尚、特許文献3には、左右のワッシャを連結する構造が記載されているが、このワッシャは、枢軸のかしめ固定に基づいて1対の支持板部同士が非平行になる事を防止する機能は持っていない。
As a technique for solving such a problem, Patent Document 2 discloses that the distance between the inner side surfaces of a pair of support plate portions is in a state before the both end portions of the pivot are caulked and fixed. A technique for inclining in a direction that widens toward the tip is described. According to such improved prior art, by properly regulating the inclination angle, the inner side surfaces of the two support plate portions can be made substantially parallel to each other in a state where both ends of the pivot shaft are fixed. The above problem can be solved. However, only the conventional technique described in Patent Document 2 cannot suppress wear on the inner side surfaces of the two support plate portions based on friction with the axial end surfaces of the needle and the roller. In order to suppress this wear, it is necessary to provide
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軽合金製のロッカーアームを備えた構造で、潤滑油の流通抵抗の低減と耐摩耗性の向上とを図る事により、優れた信頼性及び耐久性を有するカムフォロア装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention has a structure including a light alloy rocker arm, and has excellent reliability and durability by reducing the flow resistance of the lubricating oil and improving the wear resistance. The present invention was invented to realize a cam follower device having the characteristics.
本発明のカムフォロア装置は、前述した従来から知られているカムフォロア装置と同様に、ロッカーアームと、1対の支持板部と、枢軸と、ローラとを備える。
このうちのロッカーアームは、アルミニウム合金等の軽合金製で、長さ方向中間部に設けた支持軸を中心として揺動変位する。
又、上記両支持板部は、上記ロッカーアームの長さ方向一端部にこのロッカーアームの幅方向に離隔した状態で設けられたもので、それぞれの先端部を他の部分に拘束されない自由端としている。
又、上記枢軸は、上記支持軸と平行であって、上記両支持板部に形成した互いに同心の支持孔に両端部を内嵌し、更に、この両端部の外径寄り部分を直径方向外方に塑性変形させてこれら両支持孔の開口周縁部に向けて押し付ける事により、上記両支持板部同士の間に掛け渡す状態で固定している。
更に、上記ローラは、円筒状で、上記枢軸の周囲に回転自在に支承されている。
The cam follower device of the present invention includes a rocker arm, a pair of support plate portions, a pivot, and a roller, like the conventionally known cam follower device.
Of these, the rocker arm is made of a light alloy such as an aluminum alloy and swings and displaces around a support shaft provided in the middle portion in the length direction.
Further, the both support plate portions are provided at one end portion in the length direction of the rocker arm in a state of being separated in the width direction of the rocker arm, and the respective tip portions are used as free ends that are not restrained by other portions. Yes.
Further, the pivot is parallel to the support shaft, and both ends are fitted into concentric support holes formed in the both support plate portions, and the outer diameter portions of the both ends are radially outward. It is fixed in a state of being stretched between the two support plate portions by being plastically deformed in the direction and pressing it toward the opening peripheral edge portions of the two support holes.
Further, the roller is cylindrical and is rotatably supported around the pivot shaft.
特に、本発明のカムフォロア装置に於いては、上記両支持板部同士の間に、補強ブラケットを組み付けている。
この補強ブラケットは、鉄系合金の如く、上記ロッカーアームを構成する軽合金よりも剛性が高い金属製で、このロッカーアームの幅方向に互いに離隔した状態で設けられた1対の抑え板部の端部同士を、連結板部により連結して成る。
この様な補強ブラケットを、上記両抑え板部の互いに反対側の外側面を上記両支持板部の互いに対向する内側面に押し付けた状態で組み付けている。
更に、上記ロッカーアームの内部に設けられた潤滑油供給路の下流端開口を、このロッカーアームの長さ方向端面のうちで両支持板部同士の間部分に存在させると共に、上記補強ブラケットの連結板部の一部で上記下流端開口に整合する部分に透孔を形成している。
In particular, in the cam follower device of the present invention, a reinforcing bracket is assembled between the two support plate portions.
This reinforcing bracket is made of a metal having higher rigidity than the light alloy constituting the rocker arm, such as an iron-based alloy, and a pair of holding plate portions provided in a state of being separated from each other in the width direction of the rocker arm. The end portions are connected by a connecting plate portion.
Such a reinforcing bracket is assembled in a state in which the opposite outer surfaces of the holding plate portions are pressed against the mutually opposing inner surfaces of the supporting plate portions.
Furthermore, the downstream end opening of the lubricating oil supply path provided inside the rocker arm is present in the portion between the two support plate portions in the lengthwise end surface of the rocker arm, and the reinforcement bracket is connected. A through hole is formed in a part of the plate portion that matches the downstream end opening.
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、上記補強ブラケットのうちで、少なくとも両抑え板部の互いに対向する内側面に、窒化層等の硬化層を形成する。
或は、請求項3に記載した発明の様に、上記補強ブラケットの両抑え板部の互いに対向する内側面と、上記ローラの軸方向端面とを、直接対向させる。
Preferably, when carrying out the present invention as described above, it is preferable to harden a nitride layer or the like on at least the inner side surfaces of the holding plate portions facing each other, as in the invention described in claim 2. Form a layer.
Alternatively, as in the invention described in
上述の様に構成する本発明によれば、軽合金製のロッカーアームを備えた構造で、潤滑油の流通抵抗の低減と耐摩耗性の向上とを図る事により、優れた信頼性及び耐久性を有するカムフォロア装置を実現できる。
先ず、潤滑油の流通抵抗の低減は、補強ブラケットを構成する1対の抑え板部により、上記ロッカーアームに設けた1対の支持板部を、互いに近付く方向に変位しない様に抑える事により図れる。この構成により、枢軸を上記両支持板部同士の間に掛け渡す様に固定すべく、この枢軸の両端部を塑性変形させる際に、これら両支持板部の先端部同士が近付く方向に変形する事を抑えられる。この結果、これら両支持板部の先端部内側面とローラの軸方向両端面との間の隙間が狭くなり過ぎる事を防止して、上記流通抵抗の低減を図れる。
特に、上記ロッカーアームの内部に設けられた潤滑油供給路から上記補強ブラケットの連結板部に形成した透孔を通じて潤滑油を流通させる構造で、この透孔から吐出される潤滑油の流れに対する背圧を抑えて、上記流通抵抗を低減する効果が大きい。
According to the present invention configured as described above, the structure including the rocker arm made of light alloy has excellent reliability and durability by reducing the flow resistance of the lubricating oil and improving the wear resistance. Can be realized.
First, the flow resistance of the lubricating oil can be reduced by restraining the pair of support plate portions provided on the rocker arm so as not to be displaced toward each other by the pair of restraint plate portions constituting the reinforcing bracket. . With this configuration, when plastically deforming both end portions of the pivot shaft so as to fix the pivot shaft between the two support plate portions, the tip portions of the both support plate portions are deformed in a direction approaching each other. I can suppress things. As a result, it is possible to prevent the flow resistance from being reduced by preventing the gap between the inner side surfaces of the front end portions of both the support plate portions and both end surfaces in the axial direction of the rollers from becoming too narrow.
In particular, in the structure for circulating the lubricating oil through hole formed in the connecting plate portion of the reinforcing bracket from the lubricating oil supply path provided inside said rocker arm, back against the flow of the lubricating oil discharged from the through hole The effect of suppressing the pressure and reducing the flow resistance is great.
又、耐摩耗性の向上は、軽合金製である上記両支持板部の内側面を、鉄系金属等の、軽合金よりも剛性が高く、従って硬度が高く摩耗しにくい、金属製の抑え板部により覆っている事により図れる。
この為、請求項3に記載した発明の様に、摩耗防止の為のワッシャを省略し、上記両抑え板部の内側面と上記ローラの軸方向端面とを直接対向させても、十分な耐摩耗性を確保できる。
特に、請求項2に記載した発明の様に、これら両抑え板部の内側面に窒化層等の硬化層を形成すれば、上記耐摩耗性を、より一層向上させられる。
In addition, the wear resistance is improved by reducing the inner surface of the both support plates made of light alloy, which is higher in rigidity than light alloys such as ferrous metals, and therefore harder and less likely to wear. It can be achieved by covering with a plate part.
For this reason, as in the invention described in
In particular, the wear resistance can be further improved by forming a hardened layer such as a nitrided layer on the inner side surfaces of the two restraining plate portions as in the invention described in claim 2.
[実施の形態の第1例]
図1〜2は、全請求項に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、アルミニウム系合金等の軽合金製のロッカーアーム3の長さ方向一端部に片持ち式に設けられた1対の支持板部8、8の内側面(互いに対向する側面)同士の間にローラ5を、枢軸6により回転自在に支持する部分の構造に関する。その他の部分の構造及び作用は、前述の図4〜7により説明した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
1 and 2 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to all claims. The feature of the present invention including this example is that a
本例のカムフォロア装置では、上記両支持板部8、8同士の間に、鉄系合金製の補強ブラケット16を組み付けている。この補強ブラケット16は、炭素鋼板、ステンレス鋼板等の、鉄系合金製の板材により、全体をコ字形に形成している。即ち、上記補強ブラケット16は、上記ロッカーアーム3の幅方向(図1の左右方向)に互いに離隔した状態で設けられた1対の抑え板部17、17の端部同士を、連結板部18により連結して成る。これら両抑え板部17、17のうちで、上記両支持板部8、8に形成した支持孔9、9に整合する部分に、それぞれ円孔19、19を形成している。これら両円孔19、19の内径は、上記両支持孔9、9の内径よりも少しだけ大きい。又、上記連結板部18の中央部に、透孔20を形成している。
In the cam follower device of this example, a reinforcing
上述の様な補強ブラケット16は、上記板材製の素材に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造るが、打ち抜きの方向は、上記各板部17、18の内側面側から外側面側(上記ロッカーアーム3に対向する面)に向かう方向とする。例えば、上記両円孔19、19の内周縁部には、図2の(C)に示す様に、打ち抜きパンチの進入側に剪断面21が、突き出し側に破断面22が、それぞれ形成されるが、このうちの破断面22を、上記両抑え板部17、17の外側面側に位置させる。上記打ち抜き方向をこの様に規制する理由は、打ち抜き加工に伴って縁部に生じるバリを外側面側に向けて、このバリがローラ5の回転やニードル12、12の自転及び公転の妨げとなる事を防止する為である。仮にバリが生じた場合にはこのバリが、上記補強ブラケット16を上記ロッカーアーム3に組み付けた状態で、上記両支持板部8、8の内側面等に突き当たる。これら補強ブラケット16とロッカーアーム3とは、組み付け後に相対変位する事はないので、上記バリの存在が何らかの不具合の原因となる事はない。
The reinforcing
又、上記補強ブラケット16の表面には、窒化層等の硬化層を形成している。尚、この硬化層は、少なくとも上記両抑え板部17、17の内側面に形成すれば良い。但し、この内側面にのみ形成する為の処理(残りの面にマスキングを施す事)が面倒であり、残りの面に硬化層を形成しても特に不都合を生じない為、本例の場合には、上記補強ブラケット16の表面全体に硬化層を形成している。
Further, a hardened layer such as a nitride layer is formed on the surface of the reinforcing
本例のカムフォロア装置では、上述の様な補強ブラケット16を上記ロッカーアーム3に対し、上記両抑え板部17、17の互いに反対側の外側面を、上記両支持板部8、8の互いに対向する内側面に押し付けた状態で組み付けている。この為に、上記両抑え板部17、17の自由状態(上記両支持板部8、8同士の間に組み付ける以前)での、これら両抑え板部17、17の外側面同士の間隔D17{図2の(B)参照}は、上記両支持板部8、8の内側面同士の間隔d8 (図1参照)よりも、僅かに大きく(D17>d8 )している。又、自由状態での上記両抑え板部17、17同士は、互いに平行か、先端{図2の(A)(B)の上端}に向かうに従って互いの間隔が広くなる方向に、僅かに傾斜させる。従って、上記補強ブラケット16を上記両支持板部8、8同士の間に押し込んだ状態では、上記両抑え板部17、17の外側面が上記両支持板部8、8の内側面を、弾性的に押圧する。又、この状態では、前記両円孔19、19が前記両支持孔9、9に、前記透孔20が、上記ロッカーアーム3の内部に設けた潤滑油供給路23の下流端開口に、それぞれ整合する。
In the cam follower device of the present example, the reinforcing
上述の様に本例の構造の場合には、上記補強ブラケット16を構成する上記両抑え板部17、17により、上記ロッカーアーム3の上記両支持板部8、8を、互いに近付く方向に変位しない様に抑えている。従って、前記枢軸6をこれら両支持板部8、8同士の間に掛け渡す様に固定すべく、この枢軸6の両端部を、前述の図7の(A)→(B)の様に塑性変形させる際に、上記両支持板部8、8の先端部同士が近付く方向に変形する事を抑えられる。この為、これら両支持板部8、8の先端部内側面と前記ローラ5の軸方向両端面との間の隙間14、14が狭くなり過ぎる事を防止できる。この為、上記潤滑油供給路23の下流端開口から上記両支持板部8、8の内側面同士の間の空間内に吐出された潤滑油を、上記隙間14、14を通じて排出し易くできて、この潤滑油の流れに対する流通抵抗の低減を図れる。この結果、上記ローラ5の回転支持部を流通する潤滑油の流量を確保して、この回転支持部の温度上昇を抑え、この回転支持部の信頼性及び耐久性の向上を図れる。
As described above, in the case of the structure of this example, the both support plate portions 8 and 8 of the
又、本例の場合には、軽合金製である上記両支持板部8、8の内側面を、鉄系金属製で表面に硬化層を形成した抑え板部17、17により覆っている。この為、摩耗防止の為のワッシャ13a、13b(図5〜6参照)を省略し、上記両抑え板部17、17の内側面と上記ローラ5及び前記各ニードル12、12の軸方向端面とを直接対向させても、十分な耐摩耗性を確保できる。この結果、組立作業を面倒にする事なく、上記両支持板部8、8の摩耗を抑え、優れた耐久性を有するカムフォロア装置を、低コストで実現できる。
In the case of this example, the inner side surfaces of the support plate portions 8 and 8 made of a light alloy are covered with holding
[実施の形態の第2例]
図3は、全請求項に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、補強ブラケット16aを構成する1対の抑え板部17a、17aの厚さを、同じく連結板部18aの厚さよりも大きく(厚く)している。この様な補強ブラケット16aは、素材である金属板に肉寄せ加工及び曲げ加工を施す事により、或いは素材に鍛造加工を施す事により造る。
この様な構造によれば、幅寸法が異なるロッカーアーム3同士の間で、幅寸法が同じローラ5を共用する事ができる。或いは、幅寸法が同じであるロッカーアーム3に、幅寸法が異なるローラ5を組み込む事ができる。
即ち、上記両抑え板部17a、17aの厚さを大きくする分、ローラ5の幅寸法に対して1対の支持板部8、8の内側面同士の間隔が大きくても、これら両支持板部8、8同士の間で上記ローラ5が軸方向にがたつく事を防止できる。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 3 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to all claims. In the case of this example, the thickness of the pair of holding
According to such a structure, it is possible to share the
That is, even if the distance between the inner side surfaces of the pair of support plate portions 8 and 8 is larger than the width of the
Since the structure and operation of the other parts are the same as in the case of the first example of the above-described embodiment, a duplicate description is omitted.
本発明を実施する場合に、ロッカーアームを構成する軽合金としてアルミニウム系合金を、補強ブラケットを構成する軽合金よりも剛性が高い金属として鉄系合金を、それぞれ使用する事が、最も一般的である。但し、上記軽合金としてマグネシウム系合金を、上記剛性が高い金属としてチタン系合金を、それぞれ使用する事もできる。
尚、エンジンの動弁機構用のカムフォロア装置としては、ロッカーアームの長さ方向中間部にローラを設置する構造もある。但し、この様な構造では、このローラを回転自在に支持する為の枢軸の両端部を支持する為の1対の支持板部が、両端部を支持された(自由端のない)構造としていて剛性が高い為、本発明を適用する必要性は乏しい。
When carrying out the present invention, it is most common to use an aluminum alloy as a light alloy constituting the rocker arm and an iron alloy as a metal having higher rigidity than the light alloy constituting the reinforcing bracket. is there. However, a magnesium-based alloy can be used as the light alloy, and a titanium-based alloy can be used as the metal having high rigidity.
In addition, as a cam follower device for an engine valve mechanism, there is a structure in which a roller is installed at an intermediate portion in the longitudinal direction of a rocker arm. However, in such a structure, a pair of support plate portions for supporting both ends of the pivot for rotatably supporting the roller has a structure in which both ends are supported (no free ends). Since the rigidity is high, there is little need to apply the present invention.
1 カムシャフト
2 弁体
3 ロッカーアーム
4 支持軸
5 ローラ
6 枢軸
7 ラジアル軸受
8 支持板部
9 支持孔
10 かしめ部
11 面取り部
12 ニードル
13a、13b ワッシャ
14 隙間
15 間部分
16、16a 補強ブラケット
17、17a 抑え板部
18、18a 連結板部
19 円孔
20 透孔
21 剪断面
22 破断面
23 潤滑油供給路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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