JP6482681B2 - ロッカーアームのスプリングリテーナ - Google Patents

Description

本出願は、ロッカーアームスプリングの保持を提供する。

バルブトレインのロッカーアームは、過酷な環境で使用され、エンジン運転の寿命期間にわたり、何千回、又は何百万回も作動する。ロッカーアームは、バルブを昇降させるため、揺動（ｒｏｃｋ）する。時間が経つにつれ、繰り返し応力により、ロッカーアームの故障を招く可能性がある。

本明細書で開示される方法及び装置は、上記の不利な点を克服し、応力点を減らしたリテーナ及びロッカーアームを通して、従来技術を改良する。

リテーナは、径Ｒ３を有する内周縁部を備える、内側管状部を備える。環状保持面は、管状部へ接続される。環状保持面は、外縁部及び内周縁部に囲まれた範囲を備える。外縁部は、第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２であるセクターＣＢと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡとによって囲まれる。

ロッカーアームアセンブリは、バルブトレイン内でバルブを作動させるよう構成されたロッカーアーム本体を備える。ロッカーアーム本体は、レッジと、取付本体と、エクステンションとを備える。スプリングは、取付本体の周囲に巻き付けられたコイルを備える。第１アームは、コイルから延在し、エクステンションを当接する。第２アームは、コイルから延在し、レッジを当接する。スプリングは、エクステンションとレッジとの間に張設される。リテーナは、取付本体に嵌合した内側管状部を備える。内側管状部は、径Ｒ３を有する内周縁部を備える。環状保持面は、管状部へ接続される。環状保持面は、外縁部及び内周縁部に囲まれた範囲を備える。外縁部は、第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２であるセクターＣＢと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡとによって囲まれる。保持面は、コイルを当接し、ロッカーアーム本体に対してコイルを保持するが、第１アームは、保持面によって当接されない。

更に別の目的及び利点は、一部は以下の説明において示され、一部は説明から明らかとなり、又は本開示の実施によって知ることができる。その目的及び利点はまた、添付される特許請求の範囲に特に指摘される要素及び組合せを用いて実現及び達成されるであろう。

図１Ａは、代替スプリングを備える代替ロッカーアームアセンブリの図である。 図１Ｂは、代替スプリングを備える代替ロッカーアームアセンブリの図である。 図１Ｃは、代替スプリングを備える代替ロッカーアームアセンブリの図である。 図２は、高応力のロッカーアームの配置図である。 図３は、低応力のロッカーアームの配置図である。 図４は、ロッカーアームアセンブリの斜視図である。 図５は、リテーナの正面図である。 図６は、図５のリテーナの背面図である。

ここで添付図面に図示された実施例を詳細に参照する。可能な限り、全図を通して、同一の参照番号は、同一又は同様の部品を参照するのに使用され得る。「前方（ｆｒｏｎｔ）」及び「後方（ｒｅａｒ）」といった、方向的な参照は、参照し易くするためのものである。

図１Ａから１Ｃは、代替スプリング１１０、１２０、１３０を備える代替ロッカーアームアセンブリ１００、１０１、１０３の図である。スプリングが巻かれている。アーム１１１、１２１、１３１（第１アーム）は、コイル１４０から延在し、エクステンション２００の下に位置する。エクステンション２００は、「ドックボーン（ｄｏｇ ｂｏｎｅ）」形状を有し得るため、アーム１１１、１２１、１３１は、エクステンション２００の大径端部２０４と２０６との間の小径範囲２０２に着座する。エクステンション２００は、ベアリング軸３２０に接続するか、又は、ベアリング軸３２０と一体的に形成され得る。第２アーム１５０は、コイル１４０の第２端から延在し、第２アーム１５０は、ロッカーアーム本体４００内のレッジ４１０に対して支持される。バルブトレインのカムがベアリング３００を押下し、連携するバルブを作動させる場合、スプリング１１０、１２０、１３０が付勢され、ベアリング３００を開始位置まで戻す。

図１Ａでは、スプリング１１０の高曲げ部１１２が示される。コイル１４０の巻き数分だけ、ロッカーアーム本体４００からアーム１１１が離れる。アーム１１１は、アーム１１１がロッカーアーム本体４００のプロファイルから離れる量を減らすよう、「ジョグオーバー（ｊｏｇｓ−ｏｖｅｒ）」する。アーム１１１をロッカーアーム本体４００に近づけることにより、エクステンション２００を短くすることができ、図１Ｂ及び図１Ｃにおけるよりも、ロッカーアーム本体４００からの突出を少なくすることができる。高曲げ部１１２は、コイル１４０とエクステンション２００との間に第１角度曲げ部１１３と第２角度曲げ部１１５とを備える。アーム１１１を曲げることによって、ロッカーアームアセンブリ１００のプロファイル全体がより小さくなり、タイトなエンジンコンパートメントのパッケージングにとっては、ロッカーアームアセンブリ１００に消費される範囲が小さくなることは望ましい。

図１Ｂは、スプリングアーム１２１の低曲げ部１２２が示される。アーム１２１は、アーム１１１ほど「ジョグオーバー（ｊｏｇｓ−ｏｖｅｒ）」しない。単一角度曲げ部１２３は、コイル１４０とエクステンション２００との間のアーム１２１に示される。エクステンション２００とアーム１２１は、図１Ａの配置よりもより広い範囲にわたりロッカーアーム本体４００から突出しており、ロッカーアームアセンブリ１０１プロファイルはより大きい。

図１Ｃでは、曲げ部のないスプリングアーム１３１が示される。アーム１３１は、コイル１４０に実質的に平行であり、第１アーム１３１は、コイルからエクステンション２００まで一直線に延在する。エクステンション２００とアーム１３１は、図１Ａ及び図１Ｂの配置よりもより広い範囲にわたりロッカーアーム本体４００から突出しており、ロッカーアームアセンブリ１０３プロファイルはより大きい。

図２及び図３を比較すると、低曲げ部のあるスプリング１２０及び曲げ部のないスプリング１３０と対比して、高曲げ部のあるスプリング１１０上のリテーナ設計の、その他の効果が見られる。ロッカーアーム本体６４０に対し、従来のリテーナ６００を使用してスプリング６２２を固定する場合、リテーナは不均一にスプリングと接触する。保持面６１０がその環状の円周部について一様であるため、アーム６２０はリテーナ６００に抗して力を加える。曲げられたアーム６２０は、保持面６１０上の局所点Ｚを押し得る。時間が経つにつれ、微小な割れが大きくなり、保持面６１０が破損し得り、バルブ作動の故障を招き得る。図２はまた、スプリング６２２のコイル６４４が扇状に開くのを示す。扇状に開いたスプリングが擦れ、材料の摩耗を引き起こし、エンジンコンパートメント内の汚染となる可能性がある。摩耗領域もまた、故障点となる。保持面６１０がコイル６４４を当接してガタを防止するが、保持面６１０の一様性により、不均一な力がスプリング６２２及び保持面６１０にかかる。

ロッカーアーム本体４００に対して接近及び離反する方向にガタがない状態で、ロッカーアーム本体４００に対しスプリング１１０、１２０、１３０を固定するのが望ましい。よって、図３では、リテーナ５００をコイル１４０に接触させることが要求される。しかし、その接触は、コイル１４０の扇状の開きを最小限にするか、又は、コイル１４０が扇状に開かないようにすべきである。保持面５１０（環状保持面）を戦略的に低減させることによって、扇状の開きや、保持面５１０の微小な破壊や割れ、及びロッカーアームアセンブリの故障を低減させつつ、良好なスプリングの着座を提供し得る。よって、保持面５１０は、コイル１４０を当接し、ロッカーアーム本体４００に対してコイルを保持するが、圧力の局部点Ｚを発生させないよう、第１アーム１１１、１２１、又は１３１は、保持面５１０によって当接されない。

リテーナ５００の保持面５１０は、保持面５１０とスプリングアーム１１１、１２１、１３１との間の圧力点をなくすため、三日月形状を有する。三日月状の程度は、コイルの扇状の開きと圧力点を最小限にしつつ、スプリングコイルの保持が最大限となるよう、選択される。

三日月状リテーナ５００の曲線を説明するには、図５で破線及び実線で示された、幾何学的円Ｇに関する保持面５１０を考慮することが有用である。内側部分５２０は、ロッカーアーム本体４００上で取付本体４２０を把持するよう形成され得るか、又は、波状となり得る管状部５３０を備える。管状部５３０は、取付本体４２０に圧入し得る。外縁部４３０は、弧ＡＤに沿って、内側部分５２０（内側管状部）と同心円である。外縁部４３０及び内側部分５２０は、中心点Ｖを中心とした環部を形成する。外縁部のセクターＣＢは、弧ＡＤの径Ｒ１よりも小さい、径を小さくした径Ｒ２を有する。弧ＡＤは、第１弦ＤＣに接しており、セグメントＤＣＭが保持面５１０から省略される。弧ＡＤの反対端部は、第２弦ＡＢに接しており、セグメントＡＢＮが保持面５１０から省略される。第１弦ＤＣは、弧ＡＤの第１端をセクターＣＢの点Ｃに接続する。第２弦ＢＡは、セクターＣＢの点Ｂを弧ＡＢの第２端に接続する。保持面５１０は、第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２であるセクターＣＢと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡとによって、外縁部上で囲まれる範囲を備える環部として説明され得る。保持面５１０の環状範囲は、Ｒ３＜Ｒ２＜Ｒ１である径を有する内円Ｐによって内縁部上で囲まれる。

図６は、リテーナ５００の後部を示す。内側管状部５２０は、取付本体に嵌合される。内側管状部５２０は、波状となり得、そうでない場合は取付本体に嵌合するように形成され得る。圧入が利用され得るが、代わりに、その他の、圧着（ｃｒｉｍｐ ｆｉｔｔｉｎｇ）のような取付技術も使用され得る。取付本体４２０もまた、波状となり得る。内側管状部上の波形にロックするように、取付本体上の波形を位置合わせすることが可能である。

使用時には、ロッカーアーム本体はカムレールと共に使用される。回転カムが、ベアリング軸３２０に取り付けられたベアリング３００上を押す。ベアリング軸３２０は、エクステンション２００と一体的に形成され得る。エクステンション２００は、ロッカーアーム本体４００内のスロット４５０を通過する。スプリング１１０、１２０、１３０は、スロット４５０の一端に対してエクステンション２００を付勢する。カムレールからの対抗力は、選択的にエクステンション２００を、スロット４５０の反対端に向かって動かす。カムがベアリング３００上を押す場合、エクステンション２００がベアリング軸３２０に接合され、ベアリング軸３２０と共に動く。

カムがベアリング３００上で押圧する力は、レッジ４１０とエクステンション２００との間に付勢されるスプリングの力に対抗する。カムからの対抗力は、スプリング１１０、１２０、１３０に移動し、スプリングのコイル１４０に影響し、その上を押す。リテーナ５００は、第１アーム１１１、１２１、１３１上を押すことなく、スプリング１１０、１２０、１３０に移動した力に反発する。リテーナから取り除かれる三日月状の材料分、従って、環状保持面５１０の外縁部は、保持機能、嵌合の確保、及び第１アーム１１１、１２１、１３１との干渉の解消について、均衡を保つように選択される。

使用時には、図４に示す通り、ロッカーアームアセンブリ１００、１０１、１０３はさらに、旋回内側アーム７００を備える。ラッチングフィンガーアセンブリ８００はロッカーアーム本体４００内で作動する。ラッチングフィンガーアセンブリ８００は、油圧部品のように、動作と連動するように構成され、ロッカーアーム本体４００から延在し、ロッカーアーム本体４００を旋回内側アーム７００にロックする。ロッカーアーム本体４００に内側アーム７００をロック及びアンロックすることにより、連携するエンジンバルブに適用される昇降動作に影響を与える。ロッカーアーム本体４００はさらに、バルブステムを作動させるためのバルブステムパッド９００を備え得る。結合フィンガー９１０は、バルブステムパッド９００近くでバルブステムを結合し得る。ベアリング軸３２０の各端部は、スプリング１１０、１２０、又は１３０と連携し得、また、ロッカーアームアセンブリ１００、１０１、又は１０３は、一対のスプリング１１０、１２０、又は１３０を備え得る。

その他の実装は、本開示の明細書と実施についての考察から、当業者には明白であるだろう。

Claims (17)

1. ロッカーアーム本体の取付本体上にスプリングを保持するリテーナであって、
   径Ｒ３の内周縁部を備え、前記ロッカーアム本体の前記取付本体に嵌合されるように構成される内側管状部と、
   前記内側管状部に接続される環状保持面であって、外縁部及び前記内周縁部によって囲まれた範囲を備え、前記外縁部が、
   第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、
   第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であるセクターＣＢと、
   弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、
   弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡと、によって囲まれた環状保持面と、を備え、
   前記内側管状部は、スプリングコイルのコイルによって少なくとも部分的に取り囲まれて、前記取付本体上に前記コイルを保持するように構成され、前記スプリングコイルは、前記コイルから延びる第１及び第２アームを備え、
   前記環状保持面は、前記スプリングコイルの前記コイルに当接して、前記ロッカーアーム本体に対して前記スプリングコイルを保持するが、前記コイルから延びる第１及び第２アームのいずれとも当接しないように構成されるリテーナ。
2. 請求項１に記載のリテーナであって、前記内側管状部が波状であるリテーナ。
3. バルブトレイン内でバルブと作動させるよう構成されたロッカーアーム本体であって、レッジと、取付本体と、を備えるロッカーアーム本体と、
   エクステンションを備える旋回内側アームと、
   スプリングであって、
   前記取付本体の周囲に巻き付けられたコイルと、
   前記コイルから延在し、前記エクステンションを当接する第１アームと、
   前記コイルから延在し、前記レッジを当接する第２アームと、を備え、
   前記エクステンションと前記レッジとの間で張設されるスプリングと、
   リテーナであって、
   前記取付本体に嵌合された内側管状部であって、径Ｒ３を有する内周縁部を備える前記内側管状部と、
   前記内側管状部に接続される環状保持面であって、前記環状保持面が外縁部及び前記内周縁部によって囲まれた範囲を備え、前記外縁部が、
   第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、
   第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であるセクターＣＢと、
   弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、
   弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡと、によって囲まれた環状保持面と、を備えるリテーナと、を備えるロッカーアームアセンブリであって、
   前記環状保持面が前記コイルを当接して、前記ロッカーアーム本体に対して前記コイルを保持するが、前記環状保持面が前記第１アームを当接しない、ロッカーアームアセンブリ。
4. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記第１アームが、前記コイルから前記エクステンションまで一直線に延在する、ロッカーアームアセンブリ。
5. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記第１アームが、前記コイルと前記エクステンションとの間に単一角度曲げ部を備える、ロッカーアームアセンブリ。
6. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記第１アームが、前記コイルと前記エクステンションとの間に第１角度曲げ部と第２角度曲げ部とを備える、ロッカーアームアセンブリ。
7. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記旋回内側アームは、ベアリング軸上に、カムに接触するためのベアリングを備える、ロッカーアームアセンブリ。
8. 請求項７に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記ベアリング軸が前記エクステンションと一体的に形成される、ロッカーアームアセンブリ。
9. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、さらに、前記ロッカーアーム本体を前記旋回内側アームにロックするよう構成された、ラッチングフィンガーアセンブリを備えるロッカーアームアセンブリ。
10. 請求項７に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記エクステンションが前記ベアリング軸に結合され、前記ベアリング軸と共に動く、ロッカーアームアセンブリ。
11. 請求項１０に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記エクステンションが前記ロッカーアーム本体内のスロットを通り、前記スプリングが前記スロットの一端に対して前記エクステンションを付勢し、前記ベアリング上の対抗力が、前記スロットの反対端部に向かって前記エクステンションを選択的に動かす、ロッカーアームアセンブリ。
12. 請求項１１に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記対抗力が前記スプリングに移動し、前記リテーナが、前記スプリングに移動した前記力に反発する、ロッカーアームアセンブリ。
13. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、さらに、バルブステムを作動させるためのバルブステムパッドを備える、ロッカーアームアセンブリ。
14. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記取付本体が波状である、 ロッカーアームアセンブリ。
15. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記内側管状部が波状である、ロッカーアームアセンブリ。
16. 請求項３に記載のロッカーアームアセンブリであって、前記内側管状部が前記取付本体に圧入される、ロッカーアームアセンブリ。
17. 取付本体を備えるロッカーアーム本体と、
    前記取付本体の周囲に巻き付けられるコイルと、該コイルから延びる第１アームと、前記コイルから延びる第２アームと、を備えるスプリングと、
    リテーナであって、
    径Ｒ３を有する内周縁部を備え、前記取付本体に嵌合される内側管状部と、
    前記内側管状部に接続され、外縁部及び前記内周縁部によって囲まれた範囲を備える環状保持面とを備え
    前記外縁部が、
    第１径Ｒ１を備える弧ＡＤと、
    第２径Ｒ２を備え、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であるセクターＣＢと、
    弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第１弦ＤＣと、
    弧ＡＤをセクターＣＢに接続する第２弦ＢＡと、によって囲まれた環状保持面と、を備えるリテーナと、を備えるロッカーアームアセンブリであって、
    前記環状保持面は、前記コイルを当接して、前記ロッカーアーム本体に対して前記コイルを保持するが、前記第１アーム又は前記第２アームのいずれとも当接しない、ロッカーアムアセンブリ。