JPWO2003044333A1 - ロッカーアーム - Google Patents

Abstract

シリンダヘッド側に近接させて配設することを可能として、ローラ支持強度を向上させることができると共に、ローラのシリンダヘッド側の露出を防止し、さらにエンジンを小型化することができるロッカーアームを提供する。所定距離を保って対向配設された一対の側壁と、これら側壁間を連結するブリッジ部と、側壁間に回転自在に支持されたローラとでロッカーアームを構成する。一方のブリッジ部にはバルブ本体に当接するバルブ当接面が形成され、他方のブリッジ部にはピボットに被冠する回動中心となるピボット部が形成されている。ローラは、その外周面の最下端部がバルブ当接面とピボット部におけるピボット中心とを結ぶ第１の仮想線とこれより下側のバルブ当接面位置での側壁の下端とピボット部位置での側壁の下端とを結ぶ第２の仮想線との間に位置するように設定されている。

Description

技術分野
本発明は、エンジンの動弁機構に組み込み、カムシャフトの回転をシリンダヘッドに設けられた弁体（吸気弁及び排気弁）の往復運動に変換するためのロッカーアームに関し、特にプレス加工したロッカーアームの改良に関する。
背景技術
レシプロエンジンには一部の２サイクルエンジンを除き、シリンダヘッドにクランクシャフトの回転と同期して開閉するバルブスプリングで付勢された吸気弁及び排気弁を設けている。このようなレシプロエンジンでは、クランクシャフトの回転と同期して（４サイクルエンジンの場合には１／２の回転速度で）回転するカムシャフトの動きをロッカーアームにより吸気弁及び排気弁に伝達し、これら吸気弁及び排気弁を軸方向に往復動させる。
このようなロッカーアームとして従来、例えば特開２０００−１７９３０９号公報に記載されているものが知られている。
この従来例は、ロッカーアーム本体１０が略並行に対向し長手方向の中央部が上下方向に膨出した形状を有する一対の側板と、両側板の両端を連接するバルブステム当接部及びピボット当接部とにより構成され、側板の長手方向及び上下方向の略中央部間に橋架された軸に上部でカムと摺接するローラが回転自在に支持され、このローラの外周面が上下位置で側板の上下端面より外方に突出していると共に、バルブステム当接部とピボット当接部の回動中心部とを結ぶ線とローラの回転中心とが略一致するように構成されている。
しかしながら、上記従来例にあっては、バルブステム当接部とピボット当接部の回動中心部とを結ぶ線とローラの回転中心とが略一致するように構成されているため、カムからローラに伝達される押圧力に対する剛性を確保するために、一対の側板の長手方向の中央部を上下方向に夫々膨出させて幅広形状とする必要があり、このため、バルブ及びピボットを形成したシリンダヘッドとの間にピボット部を支点とするロッカーアームの回動時にローラ下部がシリンダヘッドに当接しないようにピボット高さを高くする必要があることから不安定となるうえ、エンジンの小型化への要求に応えることができないと共に、シリンダヘッドに対向するローラ下部が側板から露出することになり、ローラの保護を行うことができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、シリンダヘッド側に近接させて配設することを可能として、ローラ支持強度を向上させることができると共に、ローラのシリンダヘッド側の露出を防止し、さらにエンジンを小型化することができるロッカーアームを提供することを目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明に係るロッカーアームは、ロッカーアームを、金属板に塑性加工を施すことにより形成され、互いに対向する一対の側壁と、該一対の側壁をその長手方向の両端で連結する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部の一方に形成したバルブ当接面及び他方に形成したピボット部と、前記一対の側壁の対向位置に形成された挿通孔と、前記挿通孔に嵌挿されて前記一対の側壁間に支持される軸と、該軸に回転自在に支持されるローラとで構成し、前記ローラの外周面最下部が前記バルブ当接面及び前記ピボットのピボット中心を結ぶ第１の仮想線と、該第１の仮想線より下側で前記バルブ当接面に対応する側壁下端及び前記ピボット部最下端を結ぶ第２の仮想線との間に配置されることを特徴としている。
この構成によると、ローラがその外周面最下部がバルブ当接面及びピボット部の回動中心を結ぶ第１の仮想線と、この第１の仮想線より下側でバルブ当接面に対応する側壁下端及びピボット部先端下部を結ぶ第２の仮想線との間に位置するように配設されているので、ローラが側壁の下側に突出することがなく、ロッカーアームをシリンダヘッドに接近させて配設することが可能となる。また、ローラの回転中心が第１の仮想線より上方側となり、この外輪ローラの回転中心、バルブ当接面及びピボット部の支点とが三角形のトラス構造となることにより、側壁でのローラ支持強度を向上させることができる。
また、本発明に係るロッカーアームは、前記ピボット部近傍の一対の側壁の各々に前記第２の仮想線より突出して支持剛性の低下を補う膨出部が形成されていることを特徴としている。
この構成によると、ピボット部での支持剛性が低下する場合に、その支持剛性の低下を補って最適な支持剛性を確保することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２は図１の底面図である。
図中、１は鋼板等の金属板をプレス加工等の塑性加工することにより形成したロッカーアームである。このロッカーアーム１は、所定間隔を保って互いに平行な正面から見て山形の一対の側壁２Ａ，２Ｂと、これら側壁２Ａ，２Ｂ間を左右端部位置で連結するブリッジ部３Ｌ，３Ｒと、側壁２Ａ，２Ｂの長手方向の中央部よりやや左側よりで上下方向の略中央位置に穿設された挿通孔４に嵌挿された軸５に回転可能に取付けられた外輪ローラ６とで構成されている。
一方のブリッジ部３Ｌには、シリンダヘッドにバルブスプリング７で上方に付勢されて上下方向に往復動可能に配設されたバルブ本体８に当接する下側に突出湾曲する凸曲面状のバルブ当接面９が形成され、他方のブリッジ部３Ｒには、シリンダヘッドに配設されたピボット１０に係合するピボット部１１が形成されている。
バルブ当接面９は、その最下面が側壁２Ａ，２Ｂの下面に対して所定距離Ｄだけ上方側となるように形成され、且つロッカーアーム１がピボット部１１を支点として回動したときにバルブ当接面９がバルブ本体８の半球状頭部８ａの中心点ンと常に当接するように曲率が設定されている。
ピボット部１１は、上方の半球状ドーム部１１ａと、この半球状ドーム部１１ａの下方に連接する上端側に比較して下端側が僅かに広がる円錐筒部１１ｂとで構成され、半球状ドーム部１１ａの下端が側壁２Ａ，２Ｂの下面に対してバルブ当接面９と同様の所定距離Ｄだけ上方側となるように形成されていると共に、円錐筒部１１ｂの下端面が側壁２Ａ，２Ｂの下端面と一致され、この下端面のバルブ当接面９と対向する側に左方に延長するフランジ部１１ｃが形成されている。
そして、外輪ローラ６は、その外周面の最下部がバルブ当接面９の最下端点Ｐｂとピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐとを結ぶ第１の仮想線Ｌ１と、バルブ当接面９（例えば前記点Ｐｂ）に対応する側壁２Ａ，２Ｂの下端とピボット部１１の円錐筒部１１ｂの先端下部１１ｄとを結ぶ第２の仮想線Ｌ２との間に位置すると共に、外輪ローラ６の上端側が側壁２Ａ，２Ｂの上方に露出した状態でカムシャフト１５に取り付けたカム１６に接触するように軸５の側壁２Ａ，２Ｂに対する取付け位置が設定されている。
したがって、バルブ当接面９におけるバルブ本体８との接触点と、ピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐと、外輪ローラ６を支持する軸５の中心点Ｐｓとを結ぶことにより、軸５の中心点Ｐｓを頂点とする三角形状のトラス構造が形成されている。
上記構成を有するロッカーアーム１は、図３に示すように、側壁２Ａ，２Ｂとなる線対称形に形成された膨出部２１ａ，２１ｂと、これら膨出部２１ａ，２ｂの左右端部側を連結するブリッジ部３Ｌ，３Ｒとなる連結部２２ａ，２２ｂと、連結部２２ａ，２２ｂ間に形成された透孔部２３とで構成されたブランク２５を用意し、このブランク２５をプレス機で膨出部２１ａ及び２１ｂを上方に折り曲げて側壁２Ａ，２Ｂを形成すると共に、連結部２２ａ上方に迫り上げ湾曲させてバルブ当接面９を形成し、さらに連結部２２ｂを深絞りして半球状のピボット部１１を形成する。
上記構成を有するロッカーアーム１は、図１（ａ）に示すように、シリンダヘッドに設けられたピボット１０の半球状頭部１０ａにピボット部１１を被冠すると共に、バルブ当接面９をバルブ本体８の半球状頭部８ａに当接させ、さらに外輪ローラ６の外周上端側をカムシャフト１５に配設されたカム１６に当接させて、シリンダヘッド上に組付け、この状態でカムシャフト１５を所定方向に回転駆動させることにより、ピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐを支点としてカム１６の形状に応じて回動運動し、これに応じてバルブ当接面９がバルブ本体８の半球状頭部８ａを押圧することにより、バルブ本体８がバルブスプリング７に抗して下降すると共に、バルブスプリング７の弾発力によって上昇して上下方向に往復運動される。
このとき、側壁２Ａ，２Ｂで支持されている外輪ローラ６は、その最下端部が前述したように第１の仮想線Ｌ１及び第２の仮想線Ｌ２間に位置するように配設されているので、ロッカーアーム１の高さ即ち側壁２Ａ及び２Ｂの高さを低くすることが可能となり、重心を低くして安定化させることができると共に、外輪ローラ６が側壁２Ａ，２Ｂの下端から露出していないので、側壁２Ａ，２Ｂの下端の回動軌跡がシリンダヘッドに当接しない範囲でピボット１０を低くしてロッカーアーム１をシリンダヘッドに接近させることが可能となり、エンジンを小型化することができる。しかも、外輪ローラ６の下端側が側壁２Ａ，２Ｂから下側に突出することがなく、側壁２Ａ，２Ｂで覆われているので、外輪ローラ６への塵埃の付着を防止することができると共に、外輪ローラ６の周辺物との接触から保護することができる。
さらに、バルブ当接面９のバルブ本体８との接触点Ｐｂ、ピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐ及び外輪ローラ６の回転中心点Ｐｓとが回転中心点Ｐｓを上側の頂点とする三角形状となり、側壁２Ａ，２Ｂでトラス構造を構成するので、側壁２Ａ，２Ｂにおける、カム１６からの押圧力によって大きな曲げモーメントが作用する外輪ローラ６を支持する軸５位置での機械的強度を向上させることができる。
次に、本発明の第２の実施形態を図４及び図５について説明する。
この第２の実施形態は、側壁下面を基準とするプレス加工によってロッカーアームを形成する場合に代えて、側壁の上下方向の中央位置を基準とするプレス加工によってロッカーアームを形成するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、前述した第１の実施形態における図１（ａ）（ｂ）の構成において、ピボット部１１が半球状ドーム部１１ａと、この半球状ドーム部１１ａの右端面側が下方に延長された半円筒部１１ｅとで構成され、半球状ドーム部１１ａの左端面側にフランジ部１１ｆが形成され、さらにピボット部１１に対応する側壁２Ａ及び２Ｂの下面におけるフランジ部１１ｆに対応する位置に前述した第２の仮想線Ｌ２より下方に膨出する膨出部２ａが形成されていることを除いては図１と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２の実施形態のロッカーアーム１を形成するには、図５に示すように、中央部に側壁２Ａ，２Ｂの山形部を形成する円弧状突出部３１ａ及び３１ｂを形成するように切欠部３２を設け、この切欠部３２の左右位置にブリッジ部３Ｌ，３Ｒを形成する連結部３３ａ，３３ｂを形成し、円弧状突出部３１ａ及び３１ｂと連結部３３ａ及び３３ｂの外側に側壁２Ａ及び２Ｂの下半部を形成する帯状部３４ａ及び３４ｂを形成したブランク３５を用意する。
そして、用意したブランク３５をプレス機を使用してプレス加工して、円弧状突出部３１ａ及び３１ｂを上方に折り曲げると共に、帯状部３４ａ及び３４ｂを下方に折り曲げることにより、側壁２Ａ及び２Ｂを形成し、さらに連結部３３ａを下に凸に湾曲させることによりバルブ当接面９を形成する共に、連結部３３ｂを絞り加工及び曲げ加工することにより、ピボット部１１を形成する。
この第２の実施形態によると、ピボット部１１が第１の実施形態の円錐筒部１１ｂに代えて半円筒部１１ｅが設けられている点を除いては第１の実施形態と略同一形状に形成されているので、ピボット部１１をシリンダヘッドに設けたピボット１０に被冠し、バルブ当接面９をバルブ本体８の半球状頭部８ａに当接し、外輪ローラ６をカムシャフト１５に設けたカム１６に係合させることにより、カム１５によってロッカーアーム１を回動させて、バルブ本体８を上下に往復動することができる。
そして、第２の実施形態においても、外輪ローラ６の最下端部が第１の仮想線Ｌ１及び第２の仮想線Ｌ２間に位置するので、第１の実施形態と同様に、側壁２Ａ，２Ｂの高さを抑制して、低重心化を図ることができると共に、エンジンを小型化することができ、さらに外輪ローラ６の下端側が露出することを防止して外輪ローラ６を保護することができる。
一方、この第２の実施形態では、ピボット部１１が上述したように第１の実施形態における円錐筒部１１ｂに代えて半円筒部１１ｅが形成されているので、カム１５によってロッカーアーム１を反時計方向に回動させて、バルブ当接面９でバルブ本体８をバルブスプリング７に抗して下降させる際に、ピボット部１１のフランジ部１１ｆ部分に大きな曲げ荷重が掛かり、この部分での機械的強度が前述した第１の実施形態に比較して不足することになるが、このフランジ部１１ｆに連接する側壁２Ａ及び２Ｂの下端部に下方に膨出する膨出部２ａが形成されていることにより、この膨出部２ａ分だけ側壁２Ａ及び２Ｂの高さが増加することになり、ロッカーアーム１の支持剛性の低下を補って最適な支持剛性を発揮することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図６〜図８について説明する。
この第３の実施形態では、側壁２Ａ，２Ｂを折り曲げ加工に代えて絞り加工によって形成するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図６に示すように、中央部に長方形の透孔を４１を形成したブランク４２を用意し、このブランク４２をバーリング加工することにより、図７に示す側壁２Ａ，２Ｂを形成すると共に、左右端部にブリッジ部３Ｌ，３Ｒが形成され、ブリッジ部３Ｌにバルブ当接面９を形成すると共に、ブリッジ部３Ｒにピボット部１１が形成されている。
そして、側壁部２Ａ，２Ｂに形成された挿通孔４内に軸５が挿通され、この軸５に外輪ローラ６が回転自在に支持されている。この第３の実施形態によっても、図８に示すように、外輪ローラ６の外周面における最下端部がバルブ当接面９の最下端点Ｐｂとピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐを結ぶ第１の仮想線Ｌ１とバルブ当接面９に対応する側壁２Ａ，２Ｂの下端とピボット部１１の先端下部１１ｄに対応する側壁２Ａ，２Ｂの下端とを結ぶ第２の仮想線Ｌ２との間に位置するように設定されて、正面から見たバルブ当接面９の最下端点Ｐｂとピボット部１１におけるロッカーアームの回動中心点Ｐｐと外輪ローラ６の回転中心点Ｐｓとを結んだときに回転中心点Ｐｓを上方の頂点とする三角形が形成されている。また、ピボット部１１の左端側半部が前述した第２の実施形態と同様に開放されているので、この位置での側壁２Ａ，２Ｂの支持強度を確保するために側壁２Ａ，２Ｂの下面に第２の仮想線Ｌ２より下方に突出する膨出部２ａが形成されている。
この第３の実施形態によると、形状的には第２の実施形態と同様の構成を有するので、第２の実施形態と同様の効果が得られる外、側壁２Ａ，２Ｂの高さを抑制することができるので、絞り加工を行う際の絞り率を小さくすることが可能となるため、側壁２Ａ，２Ｂの上部側での板厚減少を抑制することができ、前述した従来例のように高い側壁を必要とする場合や外輪ローラの外周面下端が第１の仮想線Ｌ１より上にあるものに比較して厚い板厚を確保することができ、挿通孔４位置での外輪ローラ６の支持強度を向上させることができる。
なお、上記第１〜第３の実施形態においては、側壁２Ａ，２Ｂの下端が第２の仮想線Ｌ２と平行である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、挿通孔４の下側位置で外輪ローラ６の外周面下端側が露出しない程度に第２の仮想線Ｌ２より上方側位置と円弧状凹部を形成するようにしてもよい。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、ピボット部１１が半球状ドーム部１１ａを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロッカーアーム１を安定して回動させることができるものであれは、上部を開放した半ドーム形状や円錐形状、上端を閉塞した円筒形状等の任意の形状を採用することができる。
さらに、上記第１〜第３の実施形態においては、ブリッジ部３Ｌ，３Ｒが側壁２Ａ及び２Ｂの両端に形成されている場合について説明したが、端部より内側にブリッジ部を配設するようにしてもよい。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によれば、外輪ローラがその外周面最下部がバルブ当接面及びピボット部におけるロッカーアームの回動中心とを結ぶ第１の仮想線と、この第１の仮想線より下側でバルブ当接面に対応する側壁下端とピボット部先端下部とを結ぶ第２の仮想線との間に位置するように配設されているので、外輪ローラが側壁の下側に露出することがなく、外輪ローラを保護することができると共に、側壁の高さを低くして低重心化を図ることができ、さらにロッカーアームをシリンダヘッドに接近させて配設することが可能となるので、エンジンを小型化することができるうえ、外輪ローラの回転中心が第１の仮想線より上方側となり、この外輪ローラの回転中心、バルブ当接面及びピボット部の支点とが三角形のトラス構造となることにより、側壁でのローラ支持強度を向上させることができるという効果が得られる。
また、一対の側壁のピボット部近傍に第２の仮想線から突出する膨出部を形成することにより、ピボット部での支持剛性が低下する場合に、その支持剛性の低下を補って最適な支持剛性を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図２は図１の底面図である。
図３は第１の実施形態のロッカーアームを形成するためのブランクを示す平面図である。
図４は本発明の第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図５は第２の実施形態のロッカーアームを形成するためのブランクを示す平面図である。
図６は本発明の第３の実施形態を示すロッカーアームを形成するためのブランクを示す平面図である。
図７は第３の実施形態を示す斜視図である。
図８は図７の縦断面図である。

【０００２】
このため、バルブ及びピボットを形成したシリンダヘッドとの間にピボット部を支点とするロッカーアームの回動時にローラ下部がシリンダヘッドに当接しないようにピボット高さを高くする必要があることから不安定となるうえ、エンジンの小型化への要求に応えることができないと共に、シリンダヘッドに対向するローラ下部が側板から露出することになり、ローラの保護を行うことができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、シリンダヘッド側に近接させて配設することを可能として、ローラ支持強度を向上させることができると共に、ローラのシリンダヘッド側の露出を防止し、さらにエンジンを小型化することができるロッカーアームを提供することを目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明に係るロッカーアームは、ロッカーアームを、金属板に塑性加工を施すことにより形成され、互いに対向する一対の側壁と、該一対の側壁をその長手方向の両端で連結する一対のブリッジ部と、該一対のブリッジ部の一方に形成したバルブ当接面及び他方に形成したピボット部と、前記一対の側壁の対向位置に形成された挿通孔と、前記挿通孔に嵌挿されて前記一対の側壁間に支持される軸と、該軸に回転自在に支持されるローラとで構成し、前記ローラの外周面最下部が前記バルブ当接面及び前記ピボット部のピボット中心を結ぶ第１の仮想線と、該第１の仮想線より下側で前記バルブ当接面に対応する側壁下端及び前記ピボット部最下端を結ぶ第２の仮想線との間に配置されると共に、前記一対のブリッ部間が平面から見て前記ローラを露出させるように少なくとも前記挿通孔の上端より下側で開口する開口部とされていることを特徴としている。
この構成によると、ローラがその外周面最下部がバルブ当接面及びピボット部の回動中心を結ぶ第１の仮想線と、この第１の仮想線より下側でバルブ当接面に対応する側壁下端及びピボット部先端下部を結ぶ第２の仮想線との間に位置するように配設されているので、ローラが側壁の下側に突出することがなく、ロッカーアームをシリンダヘッドに接近させて配設することが可能となる。また、ローラの回転中心が第１の仮想線より上方側となり、この外輪ローラの回転中心、バルブ当接面及びピボット部の支点とが三角形のトラス構造となることにより、側壁でのローラ

Claims (2)

1. ロッカーアームを、
   （１ａ） 金属板に塑性加工を施すことにより形成され、互いに対向する一対の側壁と、
   （１ｂ） 該一対の側壁をその長手方向の両端で連結する一対のフリッジ部と、
   （１ｃ） 該一対のフリッジ部の一方に形成したバルブ当接面及び他方に形成したピボット部と、
   （１ｄ） 前記一対の側壁の対向位置に形成された挿通孔と、
   （２） 前記挿通孔に嵌挿されて前記一対の側壁間に支持される軸と、
   （３） 該軸に回転自在に支持されるローラとで構成し、
   （４） 前記ローラの外周面最下部が前記バルブ当接面及び前記ピボットのピボット中心を結ぶ第１の仮想線と、該第１の仮想線より下側で前記バルブ当接面に対応する側壁下端及び前記ピボット部最下端を結ぶ第２の仮想線との間に配置されることを特徴とするロッカーアーム。
2. 請求項１に記載のロッカーアームにおいて、前記ピボット部近傍の一対の側壁の各々に前記第２の仮想線より突出して支持剛性の低下を補う膨出部が形成されていることを特徴とするロッカーアーム。

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