JPS5891315A - エンジン用ロツカ−ア−ム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に高速回転エンジンに用いて優れた性能を
発揮する軽量化ロッカーアームに関する。

近年、燃費効率の向上を目的として自動車の軽量化が課
題となっており、この観点から部品であるロッカーアー
ムについても材料を従来の鋳鉄から炭素繊維強化合成樹
脂（ＣＦＲＰ）に代えることが検討され、すでに本発明
者等の一部もＣＦＲＰ［の軽量化されたロッカーアーム
を提案している。（実開昭５６−１０３６１０８公報） ロッカーアームは、バルブ側部、カム側部及びロッカー
シャフト用孔部を有し、バルブ側部にはエンジンのバル
ブを押圧するアジ１１ステイングスクリユーを取゛付け
る部分があり、カム側部にはカム接面がある。（第１図
参照）ロッカーアームでは使用時応力がロッカーシャフ
トを支点としてアジヤスティングスクリュー取付部とカ
ム接面に負荷される。前記の提案考案においては、一方
向ブリプレグや織物等のシート状炭素繊維集合体が用い
られ、そのシート面が応力の方向に対し垂直、つまりロ
ッカーシャフト軸に対し平行になるよう積層されている
。

このロッカ・−アームは、所要の強度を具備し何よりも
軽量化の目的を果たし、一般にエンジンに使用されて有
用なものである。

ところで、本発明者等のその後の検討によると、前記の
ように積層された提案考案のロッカーアームは、これを
特に負荷の大きい高速回転のエンジンに用いる場合には
、時に積層面にクラックを生ずることがあり、強度が必
ずしも十分でないことが判明した。

そして、この問題はプリプレグの積層に際し積層面内で
繊維の配向角度を変えたり、また、炭素繊維自体の強度
や樹脂に対する炭素繊維含有比率を変えてみても解決す
ることができなかった。そこで本発明者等は引続き検討
を行なったところ、合成樹脂を含浸した炭素繊維織物を
その織物面がロッカーシャフトの軸方向に対し直交する
よう積層して得たロッカーアームが高速回転エンジンに
使用して有効であることを見出し本発明に至った。

すなわち、本発明は、炭素繊維織物強化合成樹脂−エン
ジン用ロッカーアームであって、炭素繊維織物面がロッ
カーアームのシャフト軸方向に対し直交するよう積層さ
れてなることを特徴とするものである。

本発明のロッカーアームは、鋳鉄製のものに比し格段に
軽量化され、機械的特性も優れており、エンジン性能を
著しく向上させることができる。

また同じＣＦＲＰ製であっても炭素繊維シート面が負荷
の方向に垂直に積層されたものと異なり、本発明のロッ
カーアームは高速回転エンジンに用いてクラックを生ず
ることがなく極めて有用なものである。

本発明のロッカーアームは例えば次のようにして製造す
ることができる。炭素繊維織物に合成樹脂を含浸させた
プリプレグを所定の形状に切断し、これをロッカーシャ
フトの軸方向に対し直交するように積層し加熱加圧して
成形する。

本発明における炭素繊維織物は、通常たて糸、よこ糸と
も炭素繊維ストランドを用いたものであり。その組織は
平織、朱子織等である。よこ糸、又はたて糸の一方にガ
ラス繊維を用いた混繊織物であってもよい。

本発明におけるマトリックスとしての合成樹脂は、この
種複合材に通常使用されるものでよく、エポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等の熱硬化性□樹脂、又はポリスルホン樹脂等の熱
可塑性樹脂が挙げられる。

特に耐熱性の樹脂が好ましい。

本発明のロッカーアームの一例を第１図で示す。

第１図において、１はロッカーアーム側面、２はロッカ
ーアーム上・°下面、３は炭素繊維、４は積層された炭
素繊維織物、５はアジヤスティングスクリュー取付用ね
じ孔、６はカム接面、７はロッカーシャフト用孔である
。

本発明においては炭素繊維織物面がロッカーシャフトの
軸に対し直交するよう積層されていることが必要である
。織物の面内では炭素繊維３はどのように配向してもよ
いが、好ま鴫い例は、織物の炭素繊維が第１図における
Ｙ方向に配列したものとＹ′方向に配列したものとを交
互に積層することである。

本発明のロッカーアームにおいては、そのカム側部、バ
ルブ側部、ロッカーシャフト用孔部のいずれか、又はす
べてに金属部材をインサートすることができる。

第２図はその一例を示したものである。

ロッカーアームでは、ロッカーシャフトを支点としてカ
ムとの接点（カムパッド面）及びアジヤスティングスク
リュー取付部に負荷がかかり曲げ応力及び剪断応力が作
用し、特にカムとの接点では＾い負荷が作用し、しかも
高速な運動が行なわれるため、カムパッド（カム接面イ
ンサート部材）としては硬度および耐摩耗性に優れた鋳
鉄等の金属部材を用いることが望ましい。

更にパルプ側のアジヤスティングスクリュー取付部はネ
ジ切りが必要なため、この部分にアルミニウム材等をイ
ンサートした後、穿孔しネジ切りを行なってもよい。ま
たロッカーアームは作動時に高い面圧のかかった状態で
ロッカーシャフトのまわりを高速で揺動するためＰＶ値
が材料の限界ＰＶ値を越えることを考慮して、この接触
面に高いＰＶ値の金属ブツシュをインサ−トすることも
できる。

これらの金属部材は、炭素Ｉｌ緒織物プリプレグを積層
する時にセットし金型に入れ加熱加圧して樹脂の硬化と
同時にインサートすることができる。

次に本発明を実施例によって説明する。以下の実施例、
比較例における製品性能は後記測定方法によって得られ
たものである。

実施例１゜ 炭素繊維朱子織物（３８０１；ｌ／　１）　　−エポキ
シ樹脂プリプレグ（東邦ベスロン社３１２０−Ｑ　−１
１０１）をロッカーシャフトに直交する断面形状に合わ
せて切断した。このプリプレグ６１枚を織物面がロッカ
ーシャフト軸に直交する如く積層し、金型に入れホット
プレスにセットした。硬化は１３０℃で６０分間接触圧
でプレキュアした後、続いて１８０℃まで昇温し１２０
分間７ＫＯ／ｃ＋ｇ’の圧力下で行なった。冷却後金型
から脱型し、ロッカーシャフト用孔をドリルで穿ち第１
図の如きロッカーアームを得た。

このものについて性能を調べた。その結果は第１表のと
おりであり、これによれば従来品（鋳鉄製）に比し重量
が半分以下であるのに、強度は２倍以上であり、非常に
優れた性能であることがわかる。

実施例２゜ 炭素繊維平織物（２００Ｑ／　ＩＩＩ”　）　　−エポ
キシ樹脂プリプレグ（東邦ベスロン株式会社３１０１−
Ｑ　−１１０１）をロッカーシャフト軸に直交する断面
形状に合わせて切断し、更にロッカーシャフトの孔の位
置に、その孔より半径が３ｍｍ大きい孔を穿った。この
ようにして切断されたプリプレグシート　１１６枚を織
物面がロッカーシャフト軸に対して直交する如く積層し
、カム接面を一部切断して鋳鉄製カムパッドをインサー
トし、バルブ側部のアジヤスティングスクリュー取付部
に直径１６＋ｅａ＋の孔を穿ち、そこにネジ溝をつ番ブ
だ外径１６ｍ５のアルミニウム製棒を、更にロッカーシ
ャフト用孔にアルミニウムパイプを挿入し、金型に入れ
、実施例１と同じ条件で硬化し、冷却後脱型した。

かくして得られたロッカーアームは第１表に記載の性能
を示し、これによればｍ−は従来品（鋳鉄製）の半分近
くまで軽量化され、更に強度は従来品以上であり、本顎
品が優れた性能を有することがわかる。

比較例 実施例１と同じ炭素繊維朱子織物プリプレグをたて糸が
バルブ側部の端からカム側部の端に連続する如く、ロッ
カーアームの上下面の形状に合わせて切断し積層した。

尚この場合は場所によって厚みが異なるため、所定の厚
みになるようにプリプレグの形状を徐々に変え゛て切断
し、積層した時に急激な厚み変化が生じないように橘−
した。これを金型に入れ実施例１と同じ条件で硬化し冷
却後金型から脱型し、続いてロッカーシャフトの入る孔
をドリルで穿ち、ロッカーアームを報作した。

本比較品の性能は第１表に示すとおりであり、これによ
れば−比較量は本発明品（実施例）に比し強度において
著しく劣ることがわかる。

第　　１　　表 従来品：鋳鉄製 第１表の試験は第３図、第４図に示す負荷条件で行なっ
た。第３図は負荷時の変位を測定する方法を示したもの
であり、固定軸１１．１２によりロッカーアームを固定
し、Ａ点に圧子１３により４００Ｋ（Ｉｔの負荷を行な
った時のロッカーアームの変位をダイ、ヤルゲージ１４
によって測定したものである。

Ｌ、は２７１１１とした。また第４図は破壊荷重を測定
する方法を示したものであり、ロッカーアームを固定軸
１１．１２により固定し８点に圧子１３にて徐々に荷重
を加え、ロッカーアームが破壊した時の荷重を測定する
。Ｌ２は３５ｍｇ＋とした。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のロッカーアームの実施態様の
一例を示すものである。第３図、第４　　′図は第１表
に示した値の測定方法を示すものである。 １：ロッカーアームの側面、２：上下面、３：炭素繊維
、４：積層された・炭素繊維織物、５ニアジヤステイン
グスクリユー取付用ねじ孔、６力ム接面、７：ロッカー
シャフト用孔、８：金属パッド、９ニアジヤステイング
スクリユー用金属インサート、１０：ロッカーシャフト
用金属ブツシュ、１１．１２：固定軸、１３：圧子１４
：ダイヤルゲージ 特許出願人　　東ルヘスロン神式会社 特許出願人　　トヨタｉ動車工業株式会社代理人弁理士
　　土　居　三　部 第１　図 第２図 ｈ４４図 手続補正−（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８９７６３号 ２、発明の名称 エンジン用ロッカーアーム ３、補正をする者 代表者　　　湯　浅　誠　也 ４、代理人　〒１０５ 住　所　　　東京都港区西新橋１丁目１０番８号５、補
正命令の日付

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素繊維織物を該織物面がロッカーアームのシャ
   フト軸方向に対し直交するように積層されてなる炭素織
   ＩＩＩＩＩＡ物強化合成樹脂製ニンジン用ロッカーアー
   ム。
2. （２）ロッカーアームにおいてカム側部のカム接面、バ
   ルブ側部のアジヤスティングスクリュー取付部、ロッカ
   ーシャフト用の孔部に金属部材をインサートしてなる特
   許請求の範囲（１）のロッカーアーム。