JP6831207B2 - ロッカーアーム - Google Patents
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Description
アームシャフトに揺動可能に支持され、カムの回転によりバルブを動作させるロッカーアームであって、
前記アームシャフトによって支持される軸受部、前記軸受部から一方側に向かって延在するカム側アーム部、及び前記軸受部から他方側に向かって延在するバルブ側アーム部、を有するアーム本体部と、
前記軸受部を跨ぐように前記カム側アーム部と前記バルブ側アーム部とを接続するアーチ状部と、
前記アーム本体部と前記アーチ状部との間に画定される空間に設けられ、前記空間に前記アーチ状部と同一の材料が同一の厚さで充填されている場合と比べて軽量化された軽量化部と、を備える。
前記軽量化部は、前記空間を埋めるように設けられた、前記アーチ状部よりも小さい厚さを有する板状部からなる。
上記(2)の構成によれば、板状部からなる軽量化部によってアーチ状部を支持することによりアーチ状部を補強することができ、アーチ状部の強度(耐久力)の向上を図ることができる。また、軽量化部を板状に形成することにより、軽量化部の製作を容易にすることができる。
前記軽量化部は、前記空間において相互に離間して設けられた、前記アーム本体部と前記アーチ状部とを接続する複数の棒状部からなる。
上記(3)の構成によれば、例えば、複数の棒状部をスポーク状に配置することによって軽量化部を形成するなど、複数の棒状部によってアーチ状部を支持することで、アーチ状部の補強を行うことができ、アーチ状部の強度(耐久力)の向上を図ることができる。また、軽量化部を複数の棒状部で形成することにより、ロッカーアームの軽量化をさらに図ることができる。
前記アーチ状部は、カム側荷重作用点とバルブ側荷重作用点とを結ぶ基準直線からの離間距離が最も大きくなる頂点部を有し、前記バルブ側アーム部から前記頂点部に向かうにしたがって前記離間距離が大きくなるように、且つ、前記頂点部から前記カム側アーム部に向かうにしたがって前記離間距離が小さくなるように形成される。
上記(4)の構成によれば、アーチ状部は、カム側荷重作用点とバルブ側荷重作用点とを結ぶ直線となる基準直線からの距離が最大となる部分となる頂点部を有すると共に、各々の荷重作用点から頂点部に向かって基準直線からの距離が次第に大きくなるように形成される。これによって、アーチ状部によるロッカーアームの剛性の増大をより効果的に実現することができる。
前記ロッカーアームの揺動中心と前記バルブ側荷重作用点との距離であるバルブ側距離は、前記揺動中心と前記カム側荷重作用点との距離であるカム側距離よりも大きくなっており、
前記頂点部は、前記揺動中心に対して、前記バルブ側荷重作用点側に位置する。
上記(5)の構成によれば、バルブ側距離をカム側距離よりも長くすることによって、カムリフト量に対応したバルブの開閉高さをより高くすることができる。また、ロッカーアームの揺動中心よりもバルブ側荷重作用点側にアーチ状部の頂点部が位置することにより、アーチ状部によるロッカーアームの剛性の増大をより効果的に実現することができる。
前記アーチ状部の厚さは、前記バルブ側距離と前記カム側距離とを加算した長さの5%以上15%以下である。
前記頂点部の前記基準直線からの離間距離は、前記バルブ側距離以下である。
前記頂点部を通過する前記基準直線に対する垂線と前記基準直線との交点と、前記バルブ側荷重作用点との距離pに対する前記交点と前記カム側荷重作用点との距離qの比(q/p)は、0.8〜1.2である。
上記(8)の構成によれば、アーチ状部によってより効果的に、ロッカーアームの重量の増大を抑制しつつ剛性を増大することができる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
以下、ロッカーアーム2を構成する各々の部位について説明する。なお、以下の説明にある上方や下方とは、図面における上方と下方に一致するものであり、例えば、重力の向きが下方でその反対が上方であっても良い。以下の説明中の厚さ方向とは紙面の法線に一致する方向であり、厚さはその方向の長さとなる。また、カム6の回転によって生じる力(つまり、ロッカーアーム2を上方へ押す押圧力)がロッカーアーム2に作用する点をカム側荷重作用点Pcと呼び、ロッカーアーム2がカム6の回転に応じて揺動することにより生じる力(つまり、バルブ7を下方へ押圧する押圧力)がバルブ7側に作用する点をバルブ側荷重作用点Pvと呼ぶものとする。
幾つかの実施形態では、図2〜図4に示されるように、軽量化部5は、上記の空間Sを埋めるように設けられた、アーチ状部4よりも小さい厚さを有する板状部51からなる。図2〜図4に示される実施形態では、図3A〜図4に示されるように、板状部51の厚さeは、アーチ状部4の厚さbよりも小さくなっている(厚さe<厚さb)。これによって、板状部51が上述した軽量部材で形成されている場合は当然として、板状部51がアーチ状部4と同一の材料で形成されている場合であっても、板状部51の厚さe=アーチ状部4の厚さbの関係が成立する場合と比較して、ロッカーアーム2の軽量化が実現されている。また、アーム本体部3とアーチ状部4との間に板状部51が介在することにより、板状部51によってアーチ状部4を支持することができ、アーチ状部4が変形するのを防止することができる。
2 ロッカーアーム
3 アーム本体部
31 軸受部
32 カム側アーム部
32e カム側端部
33 バルブ側アーム部
33e バルブ側端部
4 アーチ状部
4p 頂点部
5 軽量化部
51 板状部
53 棒状部
6 カム
62 突出部
62 実開昭
63 頂部
66 カムシャフト
7 バルブ
71 軸部
71f 前端部
71r 後端部
72 傘部
74 弁シート
8 伝達機構
81 カムフォロア
82 押棒
84 スプリング
85 ブリッジ
86 作用板
87 ガイド部
88 アームシャフト
S 空間(アーム本体部とアーチ状部との間に画定される空間)
Lb 基準直線
Lh 垂線
Lo 交点
Is 離間距離
PP てこの支点(アームシャフトの軸心)
Pc カム側荷重作用点
Pv バルブ側荷重作用点
a アーム本体部の厚さ
b アーチ状部の厚さ
e 板状部(軽量化部)の厚さ
d アーチ状部の幅
Dc カム側距離
Dv バルブ側距離
C アーチ状部の厚さに関す剛性特性
Ca 第1変曲点
Cb 第2変曲点
O カムの回転中心
q 距離(LoとPcとの間の距離)
p 距離(LoとPvとの間の距離)
Claims (5)
- アームシャフトに揺動可能に支持され、カムの回転によりバルブを動作させるロッカーアームであって、
前記アームシャフトによって支持される軸受部、前記軸受部から一方側に向かって延在するカム側アーム部、及び前記軸受部から他方側に向かって延在するバルブ側アーム部、を有するアーム本体部と、
前記軸受部を跨ぐように前記カム側アーム部と前記バルブ側アーム部とを接続するアーチ状部と、
前記アーム本体部と前記アーチ状部との間に画定される空間に設けられ、前記空間に前記アーチ状部と同一の材料が同一の厚さで充填されている場合と比べて軽量化された軽量化部と、を備え、
前記ロッカーアームの支点を通過し、且つ、カム側荷重作用点とバルブ側荷重作用点とを結ぶ基準直線に対して直交する直線を第1直線と定義した場合に、
前記軽量化部は、前記第1直線よりも前記カム側荷重作用点側に位置するカム側軽量化部と、前記第1直線よりも前記バルブ側荷重作用点側に位置するバルブ側軽量化部であって前記カム側軽量化部よりも体積が大きいバルブ側軽量化部と、を含み、
前記軽量化部は、前記空間において相互に離間して設けられた、前記アーム本体部と前記アーチ状部とを接続する複数の棒状部からなり、
前記アーチ状部は、前記基準直線からの離間距離が最も大きくなる頂点部を有し、前記バルブ側アーム部から前記頂点部に向かうにしたがって前記離間距離が大きくなるように、且つ、前記頂点部から前記カム側アーム部に向かうにしたがって前記離間距離が小さくなるように形成され、
前記複数の棒状部の各々は、前記軸受部の上部から前記アーチ状部に放射状に延在し、
前記アーチ状部との接続部が前記頂点部より前記バルブ側荷重作用点側に配置される少なくとも1つの前記棒状部の断面積は、前記アーチ状部との接続部が前記頂点部より前記カム側荷重作用点側に配置される少なくとも1つの前記棒状部の断面積より大きい、
ことを特徴とするロッカーアーム。 - 前記ロッカーアームの揺動中心と前記バルブ側荷重作用点との距離であるバルブ側距離は、前記揺動中心と前記カム側荷重作用点との距離であるカム側距離よりも大きくなっており、
前記頂点部は、前記揺動中心に対して、前記バルブ側荷重作用点側に位置することを特徴とする請求項1に記載のロッカーアーム。 - 前記アーチ状部の厚さは、前記バルブ側距離と前記カム側距離とを加算した長さの5%以上15%以下であることを特徴とする請求項2に記載のロッカーアーム。
- 前記頂点部の前記基準直線からの離間距離は、前記バルブ側距離以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載のロッカーアーム。
- 前記頂点部を通過する前記基準直線に対する垂線と前記基準直線との交点と、前記バルブ側荷重作用点との距離pに対する前記交点と前記カム側荷重作用点との距離qの比(q/p)は、0.8〜1.2であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のロッカーアーム。
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