【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
Ｌ１上豊剋旦土１
本発明は、球面凸部とこれを受ける凹面受座とよりなる
エンジン動弁装置のタペット支持部または球面接手等の
球面対偶に関するものである。The present invention relates to a spherical pair such as a tappet support portion or a spherical hand for an engine valve operating system, which is comprised of a spherical convex portion and a concave seat for receiving the convex portion.
【釆ｌ亘
球面対偶では、点接触させずに接触部の単位面積当りの
押付は力を小さくし、これに加わる荷重を無理なく支持
する必要があるため、理論的に考えると、その球面凸部
と、この球面凸部を受けてこれを支持する球面受座とは
、同一径であることが好ましい。
しかしながら、球面凸部と球面受座の径を同一にした場
合、機械加工後の熱処理に伴う歪や、加工公差等の原因
により、球面凸部が部分的でも僅かに大きくなり、この
球面凸部が球面受座にＩＮ合することが不可能であり、
球面対偶の役を果すことができず、従来では、下記に説
明するように、一定の大きさの半径差をもって球面対偶
を構成していた。
即ち、第１図に誇張して図示するように、球面凸部０１
の半径ｒ１よりも球面受座０２の半径ｒ２を僅かに大き
く設定し、この差をできる限り小さくし、球面凸部０１
と球面受座０２との接触面積をできる限り広く取るよう
にしていた。
ところが、このような球面対偶は、本質的に底面での点
接触に近い接触面積しか確保できず、接触部での応力集
中を招き、接触面を充分に潤滑できなくなり、さらに横
方向の安定が悪く、しかも球面凸部０１および球面受座
０２の表面の僅かな凹凸によりその接触位置が一定しな
い難点があった。
さらにこの接触底面を潤滑油路等で逃がし加工する場合
があるが、球面凸部０１が角部で受けることになり、摩
耗が激しく、耐久上問題がある。
これを改良したものとして、本出願人は第２図に図示し
たような球面対偶に関する出願（特願昭５９−２０３７
３７号）を既に行った。
この球面対偶では、球面対偶の中心軸０５に対しεだけ
右方に偏心した点０６を中心とし、球面凸部０４の半径
ｒ３よりも僅かに大きな半径ｒ４の円で中心軸０５より
右方に画いた円弧０１夕と、中心軸０５に対しこの円弧
０７１と対称な円弧０７ｒとを母線とし中心軸０５を回
転中心とした回転体面をなした工具でもって球面受座０
３を形成した。
、 が ゛ しよ と 。 −このよ
うな球面対偶においては、球面受座０３と球面凸部０４
との接触点０８と球面凸部０４の中心０９とを結ぶ線と
球面対偶中心軸０５とのなす角αは、理論的には、
（ｒ、 −ｒ３ ） Ｓｉｎ （Ｘ＝εヨリ、 −１
８
ｒ４ −ｒ３
として求められるものの、工具の曲率半径ｒ４およびそ
の偏心量εを実際に正確に測定できないため、接触角α
を求めることができず、しかしこのような非球面状工具
を製作することが困難であって加工精度を厳しく管理で
きず、さらに工具が摩耗すると、その曲率半径が小さく
なって加工に適合しえなくなり、工具のか命が短かった
。
またこのような加工を施した球面受座０３を熱処理した
後、この熱処理による歪を除去するために、これを研磨
しにくい。
。 だ の ゝ本
発明はこのような難点を克服した球面対偶の改良に係り
、球体または少なくとも接触部表面が凸球面の一部であ
る球面凸部と、該球面凸部を受けてこれを支持する凹面
受座とよりなる球面対偶において、該凹面受座の一部底
面側を前記球面凸部より径の小さな凹球面に形成し、該
底面側の凹球面より凹面受座の開口側を前記球面凸部よ
り径の大きな凹球面に形成することにより、前記球面凸
部より小さな径の凹球面と該球面凸部より大きな径の凹
球面とが交わる円弧に沿って該球面凸部を線接触支持さ
せることができる。
また前記２種の凹球面の径の値とその中心位置関係とを
適宜選定すれば、前記球面凸部との接触角を任意に設定
することができる。
友ＪＬＪ
以下第３図ないし第５図に図示された本発明の一実施例
について説明する。
本実施例は、自動車用ガソリンエンジン１の動弁装置２
におけるロッカーアーム３とオイルタペット４およびブ
ツシュ０ツド５との接触支持部に適用されたもので、ロ
ッカーアーム３ａ、３ｂはカムシャフト６と一体のカム
７に押されて、オイルタペット４との支持部を中心とし
て）２肋され、ロッカーアーム３Ｃはブツシュロッド５
に押されて軸１９を中心として揺動され、吸気弁８はロ
ッカーアーム３ａにより直接に開閉駆動されるとともに
、排気弁９はロッカーアーム３ｂより、ブツシュロッド
５．ロッカーアーム３Ｃを介して開閉駆動されるように
なっている。
ロッカーアーム３ａ、３ｂとオイルタペット４との接触
支持部およびロッカーアーム３ｂ、３ｃとブツシュロッ
ド５との接触支持部は下記のように球面対偶１０を構成
している。
オイルタペット４とプツシｌロッド５とに接触するロッ
カーアーム３ｂにおいて、オイルタペット４とに接触支
持する球面対偶１０のみについて説明するが、ブツシュ
ロッド５に接触支持する球面対偶１０および他のロッカ
ーアーム３ａ、３ｃにおける球面対偶１０もロッカーア
ーム３ｂと球面対偶１０においてその構成が同様である
ので、省略する。
球面対偶１０は、球面凸部であるボール１１と、同ボー
ル１１を受けてこれを遊嵌支持する凹面受座であるロッ
カーアーム凹部１２とよりなり、ボール１１の直径りは
１１．００ ＃でその公差が±０．０２ａ＋＋の範囲内
に収まるようにボール１１は形成されている。
またロッカーアーム３におけるロッカー７−ム凹部１２
の底面側１３の半径ｒは５．４０１１１１１．その公差
が±０．０２ｍｍの範囲内に収まるように、ロッカーア
ーム３の［１ツカ−アーム凹部１２に機械加工が施され
、所要の浸炭焼入処理が施され、次に直径２Ｒが１１．
０８ Ｍ、その公差が＋０．０２ Ｍｌ−０，０４ｍｍ
の範囲に収まる図示されない球状工具で球面研磨加工が
ロッカーアーム３のロッカーアーム凹部１２に施され、
最襖にこのロッカーアーム３のロッカーアーム四部１２
に軟窒化処理が施される。
このような加工が施されたロッカーアーム３のロッカー
アーム凹部１２においては、その底面側にボール１１の
直径［）＝１１．ＯＯ姻よりも小径の２ｒ＝１０．８０
．の第１の凹球面１３が形成され、その底面側凹球面１
３よりロッカーアーム凹部１２の開口側にボール１１の
直径Ｄ ＝ １１．００ 、よりも大径の２ｒ＝Ｎ、０
８ ｍの第２の凹球面１４が形成される。
なおロッカーアーム凹部１２の底面側凹球面１３の中心
にはテーパ面１６とオイル供給孔１７が形成されている
。
第３図ないし第５図に図示の実施例は前記したように構
成されているので、ボール１１は、ロッカーアーム凹部
１２の底面側における直径２ ｒ ＝ １０．８ＯＳの
第１の凹球面１３と、直径２ ｒ ＝ １１．０８ ｍ
ｍの開口側第２の凹球面１４とが交わる交線１５に線接
触した状態で支持される。
このように交線１５に沿った線接触でボール１１はロッ
カーアーム凹部１２に支持されるため、球面対偶１０に
大きな押付は力や振動力が働いても、ボール１１とロッ
カーアーム四部１２との接触部分の面積を広げて、その
単位面積当りの押付は力を減少させることができ、球面
対偶１０の摩耗を可及的に阻止することができる。
また、ロッカーアーム凹部１２の側面１４を研磨する際
に、この研磨時間を短縮すれば、底側第１凹球面１３と
間口側第２凹球而１４とが交わる交線１５を上方に移動
させてその接触角θを増大させ、ボール１１とロッカー
アーム凹部１２との中心＠１８に対し直角に働く力に対
しボール１１をロッカーアーム凹部１２に安定して支持
させることができる。
さらに前記研磨時間を延長すれば、交線１５を底面１３
のテーパ面１６に接近させてその接触角θを減少させ、
ボール１１とロッカーアーム凹部１２とに働く中心軸１
８に沿った力に対し小さな接触圧力でボール１１をロッ
カーアーム凹部１２に支持させることができ、球面対偶
１０の摩耗をできるだけ防ぐことができる。
さらにまた機械加工による底面１３の形成後に、浸炭焼
入処理を施した際に、これに伴なってロッカーアーム凹
部１２が歪んでも、研磨加工により側面１４を形成した
ため、加工精度が高い。
しかも間口側第２凹球而１４の研磨加工後に、軟窒化処
理を施したため、ボール１１に対する接触表面の硬度を
上げてこの摩耗をさらに少くすることができる。
ｌ且豊ｌ】
このように本考案においては、前記球面凸部より小さな
径の凹球面と該球面凸部より大ぎな径の凹球面とが交わ
る円弧に沿って該球面凸部を線接触させることができる
ため、該球面凸部と凹面受座との接触面積を広げて接触
面圧を低下し、球面対偶の耐久性を向上させることがで
きる。
また前記凹面受座における２種類の凹球面の各半径とそ
の中心距離とを適宜選定すれば、前記球面凸部の接触面
位置を任意に設定することができ、例えば球面対偶の中
心軸に沿った荷重が大きい場合には、その接触面角を小
さくすれば、この荷重に充分に耐えることができ、逆に
球面対偶の中心軸に対し直角方向の力が加わり、球面凸
部が凹面受座より外れ易い場合には、その接触角を大き
くすれば、凹面受座より球面凸部を外さずにこれを確固
と支持することができる。
しかもこのことは、球面凸部の中心位置を容易に固定で
き結果となり、動弁系に生ずるクリアランス調整および
設定を均一かつ最小限に抑１ｉ１１ Ｌ／でろセツティ
ングでき、確実な動弁動作を得ることができる。
さらに本発明では、凹面受座には、まず球面凸部より半
径の小さな凹球面を形成した後、球面凸部より半径の大
きな凹球面を形成し、２種類の径の異なる球面加工を施
すだけで、所望の球面対偶凹面受座を￥Ｊ造することが
できるので、工具の管理と加工が容易で生産コストが安
い。[In a pair of spherical surfaces, it is necessary to reduce the pressing force per unit area of the contact area without making point contact, and to support the load applied to this without difficulty, so theoretically speaking, the convexity of the spherical surface It is preferable that the spherical convex portion and the spherical seat that receives and supports the spherical convex portion have the same diameter. However, when the diameters of the spherical convex part and the spherical catch are made the same, the spherical convex part becomes slightly larger even in parts due to distortion caused by heat treatment after machining, processing tolerances, etc. It is impossible for the ball to fit in the spherical catch,
It cannot play the role of a spherical pair, and conventionally, as explained below, a spherical pair has been constructed with a fixed radius difference. That is, as shown in an exaggerated manner in FIG.
The radius r2 of the spherical catch 02 is set slightly larger than the radius r1 of the spherical convex portion 01, and this difference is made as small as possible.
The contact area between the ball and the spherical catch 02 was made as wide as possible. However, such a spherical pair essentially can only secure a contact area close to a point contact on the bottom surface, leading to stress concentration at the contact area, making it impossible to lubricate the contact surface sufficiently, and furthermore, lateral stability is reduced. Moreover, there was a problem that the contact position was not constant due to slight irregularities on the surfaces of the spherical convex portion 01 and the spherical seat 02. Furthermore, this contact bottom surface may be machined to provide relief with a lubricating oil path, but the spherical convex portion 01 is received at the corner, resulting in severe wear and durability problems. As an improvement on this, the present applicant filed an application for a spherical pair as shown in FIG.
No. 37) has already been carried out. In this spherical pair, the center is a point 06 which is eccentric to the right by ε with respect to the central axis 05 of the spherical pair, and the circle has a radius r4 slightly larger than the radius r3 of the spherical convex portion 04 to the right of the central axis 05. A spherical catch 0 is created using a tool that has a circular arc 01 drawn and a circular arc 07r that is symmetrical to the central axis 05 as a generating line and a rotating body surface with the central axis 05 as the center of rotation.
3 was formed. , I said, ``Let's do it.'' - In such a spherical pair, the spherical catch 03 and the spherical convex portion 04
Theoretically, the angle α formed by the line connecting the contact point 08 with the center 09 of the spherical convex portion 04 and the spherical pair central axis 05 is (r, -r3) Sin (X=εyong, -1
Although the radius of curvature r4 of the tool and its eccentricity ε cannot be actually measured accurately, the contact angle α
However, it is difficult to manufacture such an aspherical tool, making it difficult to strictly control machining accuracy, and when the tool wears, its radius of curvature decreases and becomes unsuitable for machining. It was gone, and the life of the tool was short. Furthermore, after the spherical seat 03 that has been processed in this way is heat treated, it is difficult to polish it in order to remove the distortion caused by the heat treatment. . The present invention relates to an improvement of a spherical pair that overcomes these difficulties, and includes a spherical convex portion whose spherical body or at least a contact surface is a part of the convex spherical surface, and a spherical convex portion that receives and supports the spherical convex portion. In a spherical pair consisting of a concave catch, a part of the bottom side of the concave catch is formed into a concave spherical surface with a smaller diameter than the spherical convex part, and the opening side of the concave catch is formed into the spherical surface from the concave spherical surface on the bottom side. By forming a concave spherical surface with a larger diameter than the convex portion, the spherical convex portion is supported in line contact along an arc where a concave spherical surface having a smaller diameter than the spherical convex portion intersects with a concave spherical surface having a larger diameter than the spherical convex portion. can be done. Further, by appropriately selecting the values of the diameters of the two types of concave spherical surfaces and their center position relationships, the contact angle with the spherical convex portion can be arbitrarily set. Friend JLJ An embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 3 to 5 will be described below. This embodiment is a valve train 2 of an automobile gasoline engine 1.
The rocker arms 3a and 3b are pushed by a cam 7 integrated with a camshaft 6, and are supported by the oil tappet 4. ), and the rocker arm 3C has a bushing rod 5.
The intake valve 8 is driven to open and close directly by the rocker arm 3a, and the exhaust valve 9 is driven by the bushing rod 5. from the rocker arm 3b. It is designed to be opened and closed via a rocker arm 3C. The contact support portions between the rocker arms 3a, 3b and the oil tappet 4 and the contact support portions between the rocker arms 3b, 3c and the bushing rod 5 constitute a spherical pair 10 as described below. In the rocker arm 3b that contacts the oil tappet 4 and push rod 5, only the spherical pair 10 that contacts and supports the oil tappet 4 will be explained, but the spherical pair 10 that contacts and supports the bush rod 5 and the other rocker arms 3a, The spherical pair 10 in 3c has the same structure as the rocker arm 3b and the spherical pair 10, so a description thereof will be omitted. The spherical pair 10 consists of a ball 11 which is a spherical convex portion and a rocker arm recess 12 which is a concave seat that receives and supports the ball 11 with a loose fit, and the diameter of the ball 11 is 11.00 #. The ball 11 is formed so that its tolerance falls within the range of ±0.02a++. Also, the rocker 7-m recess 12 in the rocker arm 3
The radius r of the bottom side 13 of is 5.4011111. In order to keep the tolerance within the range of ±0.02 mm, the rocker arm 3 is machined into the recessed part 12 of the rocker arm 3, subjected to the necessary carburizing and quenching treatment, and then the diameter 2R is adjusted to 11 mm.
08 M, its tolerance is +0.02 Ml-0.04mm
A spherical polishing process is performed on the rocker arm recess 12 of the rocker arm 3 using a spherical tool (not shown) that fits within the range of
The fourth part of the rocker arm 12 of this rocker arm 3 is placed on the fusuma.
is subjected to soft nitriding treatment. In the rocker arm recess 12 of the rocker arm 3 processed in this manner, the diameter of the ball 11 [)=11. 2r of diameter smaller than OO marriage = 10.80
．． A first concave spherical surface 13 is formed, and a concave spherical surface 1 on the bottom side thereof is formed.
3, the diameter of the ball 11 on the opening side of the rocker arm recess 12 is D = 11.00, and the larger diameter 2r = N, 0.
A second concave spherical surface 14 of 8 m is formed. Note that a tapered surface 16 and an oil supply hole 17 are formed at the center of the concave spherical surface 13 on the bottom side of the rocker arm recess 12. Since the embodiment shown in FIGS. 3 to 5 is constructed as described above, the ball 11 has a first concave spherical surface 13 with a diameter 2 r = 10.8 OS on the bottom side of the rocker arm recess 12. , diameter 2 r = 11.08 m
It is supported in a state in which it is in line contact with an intersection line 15 where the second concave spherical surface 14 on the opening side of m intersects. In this way, the ball 11 is supported by the rocker arm recess 12 through line contact along the intersection line 15, so even if a large pressing force or vibration force is applied to the spherical pair 10, the ball 11 and the four rocker arm parts 12 are By increasing the area of the contact portion, the pressing force per unit area can be reduced, and wear of the spherical pair 10 can be prevented as much as possible. Furthermore, when polishing the side surface 14 of the rocker arm recess 12, if the polishing time is shortened, the line of intersection 15 where the first concave spherical surface 13 on the bottom side and the second concave spherical surface 14 on the frontage side intersect can be moved upward. By increasing the contact angle θ, the ball 11 can be stably supported in the rocker arm recess 12 against the force acting perpendicularly to the center @18 between the ball 11 and the rocker arm recess 12. If the polishing time is further extended, the intersection line 15 is
The contact angle θ is reduced by approaching the tapered surface 16 of
Central axis 1 acting on ball 11 and rocker arm recess 12
The ball 11 can be supported in the rocker arm recess 12 with a small contact pressure relative to the force along the curve 8, and wear of the spherical pair 10 can be prevented as much as possible. Furthermore, even if the rocker arm recess 12 is distorted when carburizing and quenching is performed after the bottom surface 13 is formed by machining, the processing accuracy is high because the side surface 14 is formed by polishing. Furthermore, since the second concave ball 14 on the frontage side is subjected to soft nitriding treatment after polishing, the hardness of the contact surface with the ball 11 can be increased to further reduce this wear. In this way, in the present invention, the spherical convex portion is brought into line contact along the arc where the concave spherical surface having a smaller diameter than the spherical convex portion intersects with the concave spherical surface having a larger diameter than the spherical convex portion. Therefore, the contact area between the spherical convex portion and the concave seat can be increased, the contact surface pressure can be reduced, and the durability of the spherical pair can be improved. Furthermore, by appropriately selecting each radius of the two types of concave spherical surfaces in the concave seat and their center distances, the contact surface position of the spherical convex portion can be set arbitrarily, for example, along the central axis of the spherical pair. If the load is large, reducing the contact surface angle can sufficiently withstand this load. Conversely, a force perpendicular to the center axis of the spherical pair is applied, causing the spherical convex part to move into the concave seat. If it is more likely to come off, by increasing the contact angle, it is possible to firmly support the spherical convex portion without removing it from the concave seat. Moreover, this makes it possible to easily fix the center position of the spherical convex portion, which uniformly and minimizes the clearance adjustments and settings that occur in the valve system. be able to. Furthermore, in the present invention, on the concave seat, first a concave spherical surface with a smaller radius than the spherical convex portion is formed, and then a concave spherical surface with a larger radius than the spherical convex portion is formed, and two types of spherical surfaces with different diameters are simply processed. Therefore, the desired spherical and even concave seats can be manufactured, making tool management and processing easy and production costs low.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図および第２図は従来の球面対偶の縦断正面図、第
２図は本発明に係る球面対偶受部の一実施例を図示した
一部縦断側面図、第４図および第５図はその製作工程を
図示した要部拡大縦断正面図である。
１・・・自動車用ガソリンエンジン、２・・・動弁装置
、３・・・ロッカーアーム、４・・・オイルタペット、
５・・・ブツシュロッド、６・・・カムシャフト、７・
・・カム、８・・・吸気弁、９・・・排気弁、１０・・
・球面対偶、１１・・・ボール、１２・・・ロッカーア
ーム凹部、１３・・・底面、１４・・・側面、１５・・
・交線、１６・・・テーバ面、１７・・・オイル供給孔
、１８・・・中心軸、１９・・・軸。1 and 2 are longitudinal sectional front views of a conventional spherical pair, FIG. 2 is a partial longitudinal sectional side view illustrating an embodiment of a spherical pair receiver according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are FIG. 2 is an enlarged vertical sectional front view of the main part illustrating the manufacturing process. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Automotive gasoline engine, 2...Valve train, 3...Rocker arm, 4...Oil tappet,
5... Butsch rod, 6... Camshaft, 7.
...Cam, 8...Intake valve, 9...Exhaust valve, 10...
・Spherical pair, 11...Ball, 12...Rocker arm recess, 13...Bottom surface, 14...Side surface, 15...
- Intersection line, 16... Taber surface, 17... Oil supply hole, 18... Center axis, 19... Axis.