JP7059943B2 - ロッカアーム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動弁系に用いられるロッカアームに関する。

一般的に、ロッカアームは、カムフォロワとなるローラをハウジングにより支持している。その支持構造は、例えば、ハウジングの一対の軸孔に支持された回転軸上にローラを回転自在に支持し、回転軸のスラスト方向への移動を拘束するように回転軸の両端に掛止部を備えている（特許文献１参照）。図１０のように、掛止部Ｆは、回転軸ＳのハウジングＨから突出した両端をスラスト方向から圧迫して両端を軸方向と交差する径方向外側に張り出すように変形させて形成されている。掛止部Ｆは、回転軸Ｓの回転軸線に対して傾斜した面にて形成されている。

特開２０１６－９０００６号公報

回転軸Ｓは、ローラの回転に伴って回転する。そのとき、掛止部Ｆの傾斜面がハウジングＨの軸孔端縁部Ｈ１に接触すると、その接触は線接触となる。そのため、接触圧は高くなり、接触部分での焼き付きや摩耗が発生する恐れがある。

本発明の課題は、カムフォロワとなるローラをハウジングに支持したロッカアームにおいて、ローラの回転軸とハウジングとの接触を面接触とすることにより、接触部分での焼き付きや摩耗の発生を抑制することにある。

本発明の第１発明は、ハウジングの対向配置された一対の軸孔に貫通して回転自在に支持され、カムフォロワとなるローラを支持する回転軸を備え、該回転軸は、前記軸孔から前記ハウジング外に突出する両端部に、前記回転軸の前記軸孔に対するスラスト方向への移動を拘束するフランジ部をそれぞれ備えるロッカアームである。該フランジ部の前記軸孔に面する側は、前記ハウジングの外側面に対して面接触可能な面を備え、前記フランジ部を含む前記回転軸は、互いに結合された複数の部品により構成されており、前記複数の部品の結合は、前記回転軸の前記軸孔を貫通する部位を除く部位で行われている。

第１発明において、ロッカアームは、支点を中心として両外側に力点と作用点を備えた内支点タイプと、力点を中心として両外側に支点と作用点を備えた外支点タイプの両方を含む。複数の部品を結合して回転軸を形成する際の結合は、圧入、ねじ締結、接着、溶接などを用いることができる。

第１発明によれば、フランジ部を含む回転軸を、複数の部品を結合して構成するため、ハウジングの外側面に対して面接触可能なフランジ部を持った回転軸をハウジングの軸孔に貫通させることができる。また、フランジ部の軸孔に面する側は、ハウジングの外側面に対して面接触可能な面を備えるものとしたため、回転軸とハウジングとの接触を面接触とすることができ、接触部分での焼き付きや摩耗の発生を抑制することができる。更に、複数の部品の結合を、回転軸の軸孔を貫通する部位を除く部位で行うため、回転軸の軸孔を貫通する部位を一部品のみで構成することができ、当該部位における摩擦熱による熱膨張量の管理を容易にすることができる。

本発明の第２発明は、上記第１発明において、前記回転軸は、前記一対の軸孔に対して遊びを持って貫通されて浮動支持されている。

第２発明によれば、回転軸のフランジ部とハウジングの外側面との接触を面接触とし、且つ回転軸を軸孔に対して浮動支持させているため、回転軸は円滑に回転可能となり、ローラの回転抵抗を抑制することができる。

本発明の第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記ローラは、前記回転軸に対して複数のニードルベアリングを介して支持されている。

第３発明によれば、回転軸のフランジ部とハウジングの外側面との接触を面接触とし、且つローラを回転軸に対してニードルベアリングを介して支持されるものとしたため、ローラは、回転軸に対して円滑に回転可能で、ローラの回転抵抗を抑制することができる。即ち、カムシャフトの回転に伴う動力損失を抑制することができる。また、回転軸が回転するため、回転軸外周面と個々のニードルベアリングとの接触位置を回転軸の回転と共に変化させることができ、その接触位置が変化しない場合に生じる接触圧による回転軸外周面の圧痕の形成を抑制することができる。

本発明の第４発明は、上記第１～３発明のいずれかにおいて、前記複数の部品の結合は、前記フランジ部と前記回転軸の端部との境界部で行われている。

第４発明において、フランジ部と回転軸の端部との境界部は、例えば、フランジ部と回転軸の結合が環状のフランジ部の中空部に回転軸の端部が嵌合して行われる場合、中空部と端部との境界部である。また、フランジ部と回転軸の結合が板状のフランジ部の板面に回転軸の端面が当接して行われる場合、板面と端面との境界部である。

第４発明によれば、フランジ部を備えた回転軸を形成するための部品の結合を、フランジ部と回転軸の端部との境界部で行うため、回転軸の軸孔を貫通する部位を一部品のみで構成することができ、当該部位における摩擦熱による熱膨張量の管理を容易にすることができる。

本発明の第５発明は、上記第１～３発明のいずれかにおいて、前記複数の部品の結合は、前記回転軸の前記ローラを支持する部位で行われている。

第５発明によれば、フランジ部を備えた回転軸を形成するための部品の結合を回転軸のローラを支持する部位で行うため、回転軸の軸孔を貫通する部位を一部品のみで構成することができ、当該部位における摩擦熱による熱膨張量の管理を容易にすることができる。

本発明の第１実施形態としてのロッカアームが適用された内燃機関の動弁機構部分の縦断面図である。 第１実施形態の拡大正面図である。 第１実施形態の拡大平面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線断面矢視拡大図である。 図２のＶ－Ｖ線断面矢視拡大図である。 図４のベアリング部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態を示す図５に対応する断面図である。 本発明の第３実施形態を示す図５に対応する断面図である。 本発明の第４実施形態を示す図４に対応する断面図である。 本発明の従来例の説明図である。

図１は、本発明の第１実施形態としてのロッカアームが適用された内燃機関の動弁系を示す。周知のように、ロッカアーム１は、カムシャフト（図示略）により回転されるカム４によるカム動作を吸気バルブ３に伝達して吸気バルブ３を開閉動作させるように構成されている。そのため、ロッカアーム１は、ハウジング１０の中心にカムフォロワとなるローラ３０を備え、一方の端部である揺動支点部１１がピボット２の先端に被せられて揺動自在に支持され、他方の端部であるバルブ当接部１２が吸気バルブ３の基端部に当接されている。これらはシリンダヘッド５上に構成されている。ここでは、吸気バルブ３を開閉動作させる機構を示しているが、排気バルブ（図示略）に対する機構も同様に構成されている。

図２、３は、ロッカアーム１を拡大して示す。また、図４、５に図２、３の各断面を示す。ハウジング１０の両端間には、ローラ３０を収容するための空洞１５が形成されており、空洞１５を画定する両側の側壁１３には、ローラ３０の軸心となる回転軸２０を支持する軸孔１４が対を成して形成されている。回転軸２０の軸本体（本発明の回転軸に相当）２１は、軸孔１４に対して遊びを持って貫通されて浮動支持されている。そのため、回転軸２０は側壁１３に対して回転自在とされている。

図４のように、ローラ３０は、外輪３１と回転軸２０との間に複数のニードルベアリング３２を備えた構成とされている。そのため、ローラ３０の外輪３１は、カム４の回転に影響されて連れ回りすることになる。それによりカム４との摺動抵抗を抑制するようにされている。即ち、ローラ３０の回転抵抗を抑制することができ、カムシャフトの回転に伴う動力損失を抑制することができる。

ところで、ローラ３０は、図６の矢印で示すように、カム４による押圧力を常時受けている。そのため、仮に回転軸２０が回転せず、ニードルベアリング３２と回転軸２０との位置関係が変わらないとすると、図６に黒点で示すように回転軸２０の表面にニードルベアリング３２の当接による圧痕２１ａが出来て、ニードルベアリング３２が転がり難くなる問題が生じる。しかし、本実施形態の場合、上述のように回転軸２０はハウジング１０の側壁１３に対して回転自在とされているため、上記圧痕が出来ることはない。

上述のように、回転軸２０の軸本体２１は、側壁１３の軸孔１４に対して浮動支持されている。軸本体２１の軸孔１４による支持状態を維持するため、軸本体２１の両端には、軸本体２１のスラスト方向への移動を拘束するためのフランジ部２２、２３が設けられている。図２、３、５のように、フランジ部２２、２３は、軸本体２１とは別部品の環状部品とされている。軸本体２１とフランジ部２２、２３は、図５のように環状のフランジ部２２、２３の中空部に軸本体２１の端部を嵌合可能に形成されている。即ち、軸本体２１とフランジ部２２、２３との結合は、両者の境界部で行われている。そのため、ハウジング１０の空洞１５内に挿入された状態のローラ３０の中心に軸本体２１を挿入して、軸本体２１の両端にフランジ部２２、２３を、軸本体２１の両端外側から圧入して一体化する。このようにしてローラ３０がハウジング１０に対して回転自在に支持される。

図５のように、ハウジング１０の側壁１３の外側面１３ａとフランジ部２２、２３の内側面２２ａ、２３ａは、互いに平面同士で対向配置されている。そのため、回転軸２０が回転されている状態で、側壁１３の外側面１３ａとフランジ部２２、２３の内側面２２ａ、２３ａとが当接しても、両者は面接触となり、従来技術における線接触のように接触圧が高くなることはなく、接触部分での焼き付きや摩耗の発生を抑制することができる。

また、軸本体２１とフランジ部２２、２３との結合を、軸本体２１の両端部で行い、軸本体２１の軸孔１４を貫通する部位は、一部品のみで構成している。そのため、軸本体２１の当該部位が回転に伴う摩擦熱により膨張しても、複数部品が係わっている場合に比べて熱膨張量の管理は容易であり、熱膨張量の管理がうまくいかないため軸本体２１の外周面が軸孔１４の内周面に当接するようなことはなく、軸本体２１の回転抵抗が増大する問題を回避することができる。

図７は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態では、回転軸２０を３部品で構成したのに対し、第２実施形態では、回転軸２０を２部品で構成した点である。その他の構成は、両者間で違いはなく、同一部分についての再度の説明は省略する。

第２実施形態では、軸本体２１の両端に設けられるフランジ部のうち、一方のフランジ部２４は軸本体２１と一体に形成されている。他方のフランジ部２２は、第１実施形態の場合と同様、圧入にて軸本体２１の端部に結合されている。そのため、第２実施形態によれば、回転軸２０を構成する部品点数を少なくすることができ、生産性を高めることができる。

図８は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態では、回転軸２０を３部品で構成したのに対し、第３実施形態では、回転軸２０を２部品で構成した点である。また、２部品の結合を、ローラ３０を支持する部位とした点である。その他の構成は、両者間で違いはなく、同一部分についての再度の説明は省略する。

第３実施形態では、回転軸２０を、軸本体雌部２５と軸本体雄部２６の２部品により構成している。軸本体雌部２５と軸本体雄部２６は、それぞれフランジ部２７、２８を一体に備えており、ローラ３０を支持する部位で、軸本体雌部２５の軸心部に形成された凹陥部２５ａに軸本体雄部２６の軸心部に形成された凸部２６ａを嵌合して結合されている。第３実施形態によれば、ローラ３０を挟んだ状態にある側壁１３の軸孔１４に、両外側から軸本体雌部２５及び軸本体雄部２６を挿入して、凹陥部２５ａに凸部２６ａを圧入することにより、ローラ３０をハウジング１０に対して支持することができる。しかも、軸本体雌部２５と軸本体雄部２６の２部品を結合するのみの作業で生産性を高めることができる。なお、軸本体雌部２５と軸本体雄部２６の結合構造は、各種構造が採用可能である。

図９は、本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、ローラ３０を、ニードルベアリングを使用したものではなく、ダブルローラタイプとした点である。その他の構成は、両者間で違いはなく、同一部分についての再度の説明は省略する。

第４実施形態では、ローラ３０が、外輪３３と内輪３４とにより構成されている。外輪３３の内周面と内輪３４の外周面との間、並びに内輪３４の内周面と軸本体２１の外周面との間には、グリースが塗付されており、外輪３３がカム４の回転に追随して円滑に回転されるようにされている。本発明の特徴的な機能については第１実施形態と同一であり、再度の説明は省略する。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、回転軸をハウジングの軸孔に対して回転自在に支持する構造は、浮動支持に代えて、回転軸と軸孔との間に両者間の摩擦抵抗を低減する部材を挟んで、回転軸を軸孔に対して回転し易くする構造としてもよい。

１ ロッカアーム
２ ピボット
３ 吸気バルブ
４ カム
５ シリンダヘッド
１０ ハウジング
１１ 揺動支点部
１２ バルブ当接部
１３ 側壁
１３ａ 外側面
１４ 軸孔
１５ 空洞
２０ 回転軸
２１ 軸本体（回転軸）
２１ａ 圧痕
２２、２３、２４、２７、２８ フランジ部
２２ａ、２３ａ 内側面
２５ 軸本体雌部
２６ 軸本体雄部
３０ ローラ
３１、３３ 外輪
３２ ニードルベアリング
３４ 内輪

Claims (1)

1. ハウジングの対向配置された一対の軸孔に貫通して回転自在に支持され、カムフォロワとなるローラを支持する回転軸を備え、
   該回転軸は、前記軸孔から前記ハウジング外に突出する両端部に、前記回転軸の前記軸孔に対するスラスト方向への移動を拘束するフランジ部をそれぞれ備えるロッカアームであって、
   該フランジ部の前記軸孔に面する側は、前記ハウジングの外側面に対して面接触可能な面を備え、
   前記フランジ部を含む前記回転軸は、互いに結合された複数の部品により構成されており、
   前記複数の部品の結合は、前記回転軸の前記軸孔を貫通する部位を除く部位であり、前記回転軸の前記ローラを支持する部位で行われている
   ロッカアーム。
   

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