JP6722062B2 - ピボット及びロッカーアーム組付方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピボット及びロッカーアーム組付方法、特に、エンジンの動弁系に用いられるピボット及びロッカーアーム組付方法に関する。

エンジンの動弁系において、吸排気バルブを駆動する方式には種々のものがある。このうち、省燃費性向上を目的としてロッカーアームを用いた動弁機構が増えている。この動弁機構には、ロッカーアームの一方の端部を支点として揺動するスイングアーム式と呼ばれるものや、ロッカーアームの中間部を支点として揺動するシーソー式と呼ばれるものがある。このロッカーアームの揺動支点に支持部材としてピボットを用いることが多い。このピボットにも種々のものがあるが、例えば下記特許文献１に示すように、一般的には、ロッカーアームの支点部に挿入される先端部が球面形状を有する円柱状又は円筒状のピボットを用いる。このピボットをシリンダヘッドに形成された円形穴内に差し込み、その円形穴から突出しているピボットの球面形状先端部をロッカーアームの揺動支点として使用する。

特開２０１１−１６３３０２号公報

ところで、ロッカーアームの支点部に挿入されるピボットの球面形状先端部の位置精度は、ロッカーアームの揺動支点であるからバルブクリアランス（カムクリアランスともいう）に直接的に影響する。しかしながら、前述した特許文献１に記載されるようなピボットでは、少なくともピボット本体の外径精度、球面形状先端部の高さ精度、ピボットを差し込む円形穴の内径精度、その円形穴の深さ精度が揺動支点の位置精度として累積される。

このため、円形穴に差し込む形式では、揺動支点の位置のばらつきが大きくなりがちで、各気筒における複数の揺動支点の相対位置のばらつきも大きくなる。揺動支点のばらつきに影響されるバルブクリアランスは、例えば吸排気バルブのバルブステムとロッカーアームのバルブステム当接部との間に介装される調整用シムの厚さを変更することで調整される。そのため、揺動支点の位置のばらつきが大きければ、バルブクリアランスの調整用シムの厚さの範囲を大きく設定しなければならない。一方、揺動支点の位置精度を高めるには、ピボットや円形穴の寸法精度を高める必要があり、コスト高になりやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブクリアランスの調整用シムの厚さの範囲を小さくすることが可能で、コストの低廉化も可能なピボット及びロッカーアーム組付方法を提供することにある。

上記目的を達成するための発明は、エンジンの動弁系に用いられるロッカーアームの揺動支点となる支持部材であるピボットにおいて、シリンダヘッドの取付面に取付けられる一連の基部と、前記基部と一体的に前記基部から突出して設けられ、先端部が球面形状を有し、前記ロッカーアームの支点部に挿入される複数の挿入突部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、一連の基部をシリンダヘッドの取付面に取付ければ、複数の挿入突部の球面形状先端部が同時にシリンダヘッドから突出される。これら複数の挿入突部は一連の基部に一体的に形成されているので、シリンダヘッドに取付けられた状態における複数の挿入突部同士の球面形状先端部の位置のばらつきが小さい。同様に、部品点数が少ないことから、シリンダヘッドに取付けられた状態における挿入突部単独の球面形状先端部の位置のばらつきも小さい。そのため、バルブクリアランスの調整用シムの厚さの範囲を小さくすることができる。また、各部品や取付面の加工精度を著しく高める必要がないので、コストを低廉化することも可能となる。

また、前記基部及び前記挿入突部が一連の金属製板材で形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、例えばプレス加工などによって基部及び挿入突部を金属製板材で形成することにより、加工精度を安定させることができると共に、量産によってコストを低廉化することも可能となる。

また、前記挿入突部の前記基部側には、前記突出先端部の球面形状よりも外径の小さい括れ部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、挿入突部の突出先端部をロッカーアームの支点部に挿入した状態で、挿入突部及びロッカーアームの側方から個別の係止具を括れ部に差し込むことで挿入突部及びロッカーアームを係止することができる。そのため、複数の挿入突部の夫々にロッカーアームを係止した状態で基部をシリンダヘッドの取付面に取付ければ、複数のロッカーアームを同時にシリンダヘッドに組付けることができる。このため、組付工程が簡易になり、コストの低廉化も可能となる。

また、上記ピボットを用いたロッカーアーム組付方法において、前記複数の挿入突部の夫々を同数の前記ロッカーアームの前記支点部に挿入し、その状態で、係止具によって前記各挿入突部と前記各ロッカーアームとを係止し、その状態で、前記基部を前記シリンダヘッドの取付面に個別の締結具で締結すると共に、前記各ロッカーアームのバルブステム当接部を該当するバルブステムの位置に配置することを特徴とする。

この構成によれば、ピボット及び複数のロッカーアームを同時にシリンダヘッドに組付けることができるので、組付工程が簡易になり、コストを低廉化することも可能となる。

また、前記個別の締結具による前記基部の前記取付面への締結後に、前記係止具を前記各挿入突部及び前記各ロッカーアームから外すことを特徴とする。

この構成によれば、ピボットの基部をシリンダヘッドの取付面に締結した後、カムシャフトを取付けるなどすることにより、複数のロッカーアームの同時組付けを実現しやすい。

以上説明したように、本発明によれば、ピボットの基部をシリンダヘッドの取付面に取付けるだけで、複数の挿入突部の球面形状先端部が同時にシリンダヘッドから突出されるので、コストの低廉化が可能であり、それらの挿入突部の球面形状先端部の位置のばらつきが小さいので、バルブクリアランスの調整用シムの厚さの範囲を小さくすることができる。

本発明のピボット及びロッカーアーム組付方法が適用された動弁機構の一実施形態を示す断面図である。 図１のピボットの説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図２のピボットの斜視図である。 図１のロッカーアームの斜視図である。 図３のピボットに図４のロッカーアームを係止した状態の斜視図である。 図５のピボット及びロッカーアームをシリンダヘッドに組付ける状態の斜視図である。 図５のピボット及びロッカーアームをシリンダヘッドに組付けた状態の斜視図である。 図２のピボットの変形例を示す断面図である。

以下の実施の形態では、本発明を具体化するための装置や方法を例示する。しかしながら、本発明の技術的思想は、構成部品の材質や形状、配置等を下記に特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に技術的範囲内で種々の変更を加えることができる。

以下に、本発明のピボット及びロッカーアーム組付方法の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施形態の動弁機構の断面図である。この動弁機構は、車両用エンジンのシリンダヘッド１０に設けられている。この実施形態の動弁機構は、吸気側、排気側、何れにも適用可能であるが、ここでは吸気側動弁機構として説明する。以下の説明の「吸気」を「排気」と読み換えれば、そのまま排気側動弁機構の説明になる。

この吸気側動弁機構における主要な構成要件は、既存の吸気側動弁機構のものと同様である。周知のように、シリンダヘッド１０には、混合気を燃焼する燃焼室１２が形成されており、この燃焼室１２に連通する吸気ポート１４を開閉するのが吸気バルブ１６である。この吸気バルブ１６には、バルブ開閉動作方向に向けて棒状のバルブステム１８が延設されており、このバルブステム１８を、シリンダヘッド１０に取付けられたステムガイド２０でバルブ開閉方向に案内する。このステムガイド２０の燃焼室１２と反対側の端部には、ステムガイド２０内へのオイルの浸入を防止するオイルシール２２が設けられている。

シリンダヘッド１０に形成されたスプリング収納部にはスプリングシート２４が敷かれ、このスプリングシート２４とバルブステム１８のステムエンドとの間にあってバルブステム１８の径方向外側にバルブスプリング２６が配置される。このバルブスプリング２６のステムエンド側にスプリングリテーナ２８が配置され、このスプリングリテーナ２８とバルブステム１８の間に、両者を連結するための二つ割のバルブコッターキー３０が挿入されている。また、バルブステム１８のステムエンドには、バルブクリアランス（又はカムクリアランス）を調整するためのキャップ形状の調整用シム３２が被嵌されている。調整用シム３２は、周知のように、厚さの異なるものを複数種用意し、バルブクリアランスが規定の状態になるように、厚さを選択して用いる。

この吸気バルブ１６のステムエンドの図示上方には、吸気バルブ１６を開弁するための吸気カム３４が配置されている。この吸気カム３４と吸気バルブ１６のステムエンドの間にロッカーアーム３６が配置されている。この実施形態のロッカーアーム３６は、一方の端部を揺動支点として他方の端部が揺動するスイングアーム式であり、中央部が吸気カム３４に接触する。このロッカーアーム３６は、吸気カム３４との接触部分にローラ３８が配置されたローラロッカーアームであり、ロッカーアーム本体に設けられた回転軸４０の周りに軸受を配置し、この軸受によりローラ３８が回転軸４０に回転自在に支持されている。また、ロッカーアーム３６の他方の端部に設けられたバルブステム当接部４２は、前述した調整用シム３２を介して、吸気バルブ１６のステムエンドに当接している。

一方、ロッカーアーム３６の一方の端部の支点部４４には凹部が形成され、この支点部４４の凹部内にピボット４６の挿入突部４８が挿入されている。図２は、図１のピボット４６の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、図３は、図２のピボット４６の斜視図である。周知のように、ロッカーアーム３６の支点部４４は、バルブステム当接部４２の揺動運動のために、少なくとも凹部が球面形状を有する。そのため、ピボット４６の挿入突部４８の先端部４８ａも球面形状を有する。この挿入突部４８は、基部５０から一体に突設されている。

この基部５０は、図１の紙面垂直方向に一連に連続しており、その連続する基部５０から、図１と同様の挿入突部４８が同一方向に計４つ突出して設けられている。このピボット４６の基部５０や複数の挿入突部４８は、一連の金属製板材で形成された、所謂板金ものである。この基部５０及び複数の挿入突部４８を備えたピボット４６は、一枚の金属製板材をプレス加工して形成されている。従って、挿入突部４８の内側は空洞部になっている。また、この実施形態の挿入突部４８の先端部４８ａはほぼ球状であり、この挿入突部４８の基部５０側には、先端部球面形状の球の外径より小径な括れ部５２が形成されている。

ピボット４６の基部５０は、シリンダヘッド１０に形成された平坦な取付面５４に取付けられる。この取付面５４のうち、ピボット４６の挿入突部４８に対応する箇所には潤滑凹部５６が形成されており（図６参照）、潤滑凹部５６に連通するオイル穴５８からオイルが供給される。一方、ピボット４６の挿入突部４８の先端部４８ａには小径の潤滑穴６０が形成されている。そのため、潤滑凹部５６から挿入突部４８の内側の空洞部に流入したオイルは、潤滑穴６０からロッカーアーム３６の支点部４４の凹部内に噴出し、支点部４４の凹部と挿入突部４８の先端部４８ａを潤滑する。なお、このピボット４６の基部５０が取付けられるシリンダヘッド１０の取付面５４は、例えばフライス加工などによって精密に加工される。また、基部５０の連続方向両端部及び中央部には、ピボット４６をシリンダヘッド１０の取付面５４に取付けるための貫通穴６２が形成されており、取付面５４の該当箇所にはねじ穴６４が形成されている。

図４は、図１のロッカーアーム３６の斜視図である。以下には、図３のピボット４６を用いたシリンダヘッド１０へのロッカーアーム組付方法について説明する。この実施形態では、ピボット４６に形成されている４つの挿入突部４８の夫々を４つのロッカーアーム３６の夫々の支点部４４の凹部に挿入し、その状態で、４つのロッカーアーム３６を同時にシリンダヘッド１０に組付ける。図５に示すように、ピボット４６の挿入突部４８の夫々を４つのロッカーアーム３６の支点部４４に挿入したら、個別のクリップ（係止具）６６によって各挿入突部４８と各ロッカーアーム３６とを係止する。この実施形態では、ロッカーアーム３６の支点部４４の凹部と反対側に、略球面形状に突出する球面突出部４４ａが形成されている。また、前述のようにピボット４６の挿入突部４８の基部５０側には小径の括れ部５２が形成されている。

この実施形態のクリップ６６は、ばね性を有する金属製板材や樹脂材料で構成され、ロッカーアーム３６の球面突出部４４ａが挿入される円穴部６６ａと、ピボット４６の括れ部５２を跨いで挟む二股挟持部６６ｂとを有する。このクリップ６６を図５の左方から、ロッカーアーム３６の支点部４４とピボット４６の挿入突部４８を挟み込むようにして差し込み、円穴部６６ａにロッカーアーム３６の球面突出部４４ａを挿入し、二股挟持部６６ｂでピボット４６の括れ部５２を跨いで挟む。二股挟持部６６ｂには、係止爪６６ｃが互いに内向きに突設されているので、この係止爪６６ｃがピボット４６の括れ部５２を乗り越えると、係止爪６６ｃがピボット４６のほぼ球状の先端部４８ａと括れ部５２に引っかかる。これにより、ピボット４６の挿入突部４８とロッカーアーム３６はクリップ６６によって係止される。なお、ピボット４６とロッカーアーム３６を係止するクリップ６６は、例えば特許第３７９５３２０号公報などに開示されている。

これにより、４つの挿入突部４８と４つのロッカーアーム３６がサブアッセンブリー化されるので、その状態で、図６に示すように、ピボット４６の基部５０をシリンダヘッド１０の取付面５４にあてがい、個別のボルト（締結具）６８をピボット４６の貫通穴６２から取付面５４のねじ穴６４にねじ込んで、基部５０を取付面５４に締結する。これと並行して、ロッカーアーム３６のバルブステム当接部４２を該当するバルブステム１８のステムエンドの位置に配置する。このようにしてロッカーアーム３６を該当するバルブステム１８の位置に配置し、例えば図１の吸気カム３４をシリンダヘッド１０の所定位置に取付けたら、図７に示すように、ロッカーアーム３６及びピボット４６の挿入突部４８からクリップ６６を除去して、ロッカーアーム３６のシリンダヘッド１０への組付作業を完了する。その際、吸気バルブ１６のステムエンドとロッカーアーム３６のバルブステム当接部４２の間の調整用シム３２の厚さを選択してバルブクリアランスを調整する。

この実施形態のピボット４６では、バルブクリアランスに影響を与える挿入突部４８の球面形状先端部４８ａの位置精度は、例えばシリンダヘッド１０の取付面５４に取付けられる基部５０の底面と各挿入突部４８の先端部４８ａとの位置関係の誤差や、そのシリンダヘッド１０の取付面５４の誤差程度しか累積されず、累積誤差が小さい。また、複数の挿入突部４８間の位置精度は、ピボット４６の加工誤差しかない。従って、この実施形態のピボット４６における挿入突部４８の球面形状先端部４８ａの位置は、複数の部品を組立てる従来のものに比べて、ばらつきが極めて小さい。そのため、バルブクリアランスを調整するための調整用シム３２の厚さの範囲を小さくすることができる。

このように、この実施形態のピボット４６では、エンジンの動弁系に用いられるロッカーアーム３６の揺動支点となるピボット４６にあって、シリンダヘッド１０の取付面５４に取付けられる一連の基部５０と、その基部５０から同一方向に突出して設けられ且つ先端部４８ａが球面形状を有し且つロッカーアーム３６の支点部４４に挿入される複数の挿入突部４８とを一体的に設けた。これにより、複数の挿入突部４８同士の球面形状先端部４８ａの相対位置のばらつきが小さく、挿入突部４８単独の球面形状先端部４８ａの位置のばらつきも小さい。そのため、バルブクリアランスの調整用シム３２の厚さの範囲を小さくすることができると共に、コストを低廉化することも可能となる。

また、基部５０及び挿入突部４８を一連の金属製板材で形成することにより、加工精度を安定させることができると共に、量産によってコストを低廉化することも可能となる。

また、挿入突部４８の基部５０側に、先端部４８ａの球面形状よりも外径の小さい括れ部５２を形成することにより、挿入突部４８及びロッカーアーム３６の側方から個別のクリップ６６を括れ部５２まで差し込むことで挿入突部４８及びロッカーアーム３６を係止することができる。これにより、複数のロッカーアーム３６を同時にシリンダヘッド１０に組付けることができ、組付工程が簡易になり、コストの低廉化も可能となる。

また、この実施形態のロッカーアーム組付方法では、複数の挿入突部４８の夫々を同数のロッカーアーム３６の支点部４４に挿入し、その状態で、個別のクリップ６６によって各挿入突部４８と各ロッカーアーム３６とを係止し、その状態で、基部５０をシリンダヘッド１０の取付面５４に個別のボルト６８で締結すると共に、各ロッカーアーム３６のバルブステム当接部４２を該当するバルブステム１８の位置に配置する。これにより、ピボット４６及び複数のロッカーアーム３６を同時にシリンダヘッド１０に組付けることができるので、組付工程が簡易になり、コストを低廉化することも可能となる。

また、個別のボルト６８による基部５０の取付面５４への締結後に、個別のクリップ６６を各挿入突部４８及び各ロッカーアーム３６から外す。このクリップ６６の除去作業を、例えば吸気カム３４の取付後に行うことで、ロッカーアーム３６がばらけることなく、ロッカーアーム３６の組付作業を完了することができる。

図８は、前述した実施形態のピボット４６の変形例を示す断面図である。この変形例では、挿入突部４８の基部５０側に球面形状先端部４８ａより小径な括れ部が設けられていない。従って、球面形状先端部４８ａは半球形状で、基部５０側は円筒部となっている。

その他の構成は、図２のピボット４６と同様である。この変形例のピボット４６でも、複数の挿入突部４８間の球面形状先端部４８ａの位置のばらつきを小さくすることができるし、単一の挿入突部４８の球面形状先端部４８ａの位置のばらつきも、従来の組立式ピボットより小さくすることができ、本発明の主たる目的を達成することが可能である。

本発明が上記していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当とされる特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０ シリンダヘッド
１６ 吸気バルブ
１８ バルブステム
３６ ロッカーアーム
４２ バルブステム当接部
４４ 支点部
４６ ピボット
４８ 挿入突部
４８ａ 先端部
５０ 基部
５２ 括れ部
５４ 取付面
６６ クリップ（係止具）
６８ ボルト（締結具）

Claims (4)

1. エンジンの動弁系に用いられるロッカーアームの揺動支点となる支持部材であるピボットにおいて、
   シリンダヘッドの取付面に取付けられる一連の基部と、
   前記基部と一体的に前記基部から突出して設けられ、先端部が球面形状を有し、前記ロッカーアームの支点部に挿入される複数の挿入突部と、を備え、
   前記基部及び前記挿入突部が一連の金属製板材で形成されたことを特徴とするピボット。
2. 前記挿入突部の前記基部側には、前記突出先端部の球面形状よりも外径の小さい括れ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピボット。
3. 請求項１又は２に記載のピボットを用いたロッカーアーム組付方法において、
   前記複数の挿入突部の夫々を同数の前記ロッカーアームの前記支点部に挿入し、
   その状態で、係止具によって前記各挿入突部と前記各ロッカーアームとを係止し、
   その状態で、前記基部を前記シリンダヘッドの取付面に個別の締結具で締結すると共に、前記各ロッカーアームのバルブステム当接部を該当するバルブステムの位置に配置することを特徴とするロッカーアーム組付方法。
4. 前記個別の締結具による前記基部の前記取付面への締結後に、前記係止具を前記各挿入突部及び前記各ロッカーアームから外すことを特徴とする請求項３に記載のロッカーアーム組付方法。

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