WO2003064821A1 - Galet de came avec axe comprenant un bras basculant conçu dans une tole - Google Patents

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WO2003064821A1
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Kiyoshi Yamazaki
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Nsk Ltd.
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    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/181Centre pivot rocking arms
    • F01L1/182Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
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    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49295Push rod or rocker arm making

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a cam follower provided with a sheet metal rocker arm made by pressing a metal plate.
  • reciprocating engines (reciprocating piston engines) have intake and exhaust valves that open and close in synchronization with the rotation of the crankshaft.
  • the cam follower is incorporated into the valve operating mechanism of the engine, and converts the rotation of the cam shaft into reciprocating motion of the valve body (intake valve and exhaust valve).
  • intake valve and exhaust valve the movement of the camshaft that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft (at a rotation speed of 12 in the case of a four-cycle engine) is controlled by the rocker arm of the cam follower.
  • FIGS. 8 to 11 show the cam followers described in U.S. Pat. No. 5,048,475.
  • the cam follower includes a sheet metal rocker arm 1, a mouthpiece 2, and a pivot 3, and the roller 2 is rotatably supported by the pivot 3 with respect to the sheet metal rocker arm 1.
  • the rocker arm 1 made of sheet metal comprises a valve element 7 for an air supply valve and an exhaust valve (not shown), a lash jaws, a plunger 8 serving as a swing center of the rocker arm 1 made of sheet metal, and a camshaft 9.
  • a metal plate such as a steel plate having a thickness of about 2 to 4 mm to remove unnecessary parts.
  • a plastic working such as drawing to obtain a desired shape, and a pair of side walls 4 and first and second connecting parts 5 and 6 for connecting these side walls 4 to each other.
  • the first connecting portion 5 of these two connecting portions 5 and 6 functions as a pressing portion for displacing the valve body 7 by abutting the base end face of the valve body 7, and the second connecting portion 6. Functions as a fulcrum for abutting the distal end surface of the plunger 8.
  • a spherical concave portion is formed on one surface (the lower surface in FIG. 10) of the second connecting portion 6.
  • a structure in which a screw hole is provided in a portion corresponding to the second connecting portion, and an adjusting screw having a spherical portion at an end portion is screwed and fixed to the screw hole portion from the related art.
  • the roller 2 rotatably supported by the pivot 3 is disposed between the connecting portions 5 and 6.
  • both ends of the pivot 3 are fitted in through holes formed at positions matching the pair of side walls 4, and the outer peripheral edges of both end surfaces of the pivot 3 are further fitted.
  • Each of the through holes is swaged toward the periphery.
  • the base end of the valve body 7 is abutted against one surface (the lower surface in FIG. 11) of the first connection portion 5, and the second connection
  • the distal end surface of the plunger 8 is brought into contact with the spherical concave portion provided on one surface of the portion 6, and the outer peripheral surface of the cam 9 fixed to the intermediate portion of the cam shaft is brought into contact with the outer peripheral surface of the mouthpiece 2.
  • the rocker arm 1 made of sheet metal swings and displaces with the rotation of the cam 9 around the contact point between the tip surface of the plunger 8 and the spherical concave portion (fulcrum).
  • the body 7 is reciprocated in the axial direction by the pressing force of the first connecting portion 5 and the elasticity of the return spring 10.
  • a cam follower having a sheet metal rocker arm having a similar structure is also described in Japanese Patent Publication No. Hei 6-81892.
  • the rocker arm 1 made of sheet metal formed by performing plastic working on a metal plate will have sufficient resistance if the shape and structure of each part are not devised. It may not be possible to secure longevity. This point will be described by adding FIGS. 12 to 14 to FIGS. 8 to 11 described above.
  • the pair of side wall portions 4 is used.
  • the ends of the first and second connecting portions 5 and 6 (upper sides in FIGS. 10 and 11) of the opposite ends are opposite sides.
  • the amount of stretching in the plane direction is larger than the end portion (the lower side in FIGS. 10 and 11), and the thickness is smaller. More specifically, as shown in FIGS. 12 and 14 in an exaggerated manner, the cross-sectional shape of the side walls 4 in the width direction increases as the distance from each of the connecting portions 5 and 6 increases (see FIGS. 12 and 14).
  • the wedge shape is inclined in the direction of increasing thickness.
  • the inner side surfaces of the side wall portions 4 need to be parallel to each other. The reason for this is that the inner surfaces of the side walls 4 and the roller 2 disposed between the side walls 4 are prevented from hitting each other, and the rotation of the mouth 2 is smoothly performed. In order to do so.
  • the outer surfaces of the side walls 4 are connected to each other as shown in FIGS. Are non-parallel to each other as shown in FIG. Specifically, the distance between the outer side surfaces of the both side wall portions 4 gradually increases as the distance from the connecting portions 5 and 6 increases (as the distance goes downward in FIGS. 12 and 14). The reason why the distance between the outer surfaces of the side walls 4 gradually changes in this manner is that the through holes 11 for fixing both ends of the pivot 3 are formed at the widthwise intermediate portions of the side walls 4. But the same is true.
  • the thickness of the side walls 4 is approximately 1 at the edges of both the connecting portions 5 and 6 (upper edges of FIGS. 12 and 14). At the thigh, the opposite edge (the lower edge in Fig. 12), it became approximately three. In this case, the thickness of the peripheral portion of each through hole 11 was 2.3 IM on the side of both connecting portions 5 and 6, and 2.9 thigh on the opposite side. This difference in thickness is directly the non-parallelism between the outer surfaces of the side wall portions 4.
  • both ends of the pivot 3 are completely opposed to the chamfered portions 12 formed on the peripheral edge of the opening of each through hole 11. It cannot be swaged evenly over the circumference. That is, since both end surfaces of the pivot 3 exist in a direction perpendicular to the axis of the pivot 3, the axial direction between the both end surfaces and the chamfered portion 12 is set. The positional relationship in the direction is unequal in the circumferential direction. In order to secure sufficient caulking strength, it is necessary to make the positional relationship in the axial direction between the both end surfaces and the chamfered portion 12 appropriate, but as long as the outer surfaces of the side wall portions 4 are not parallel to each other. However, it is not possible to make the above positional relationship appropriate over the entire circumference. It should be noted that it is impractical to make the axial end faces of the pivot 3 non-parallel in accordance with the outer side face in view of mass productivity.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei. 3-172506 discloses that the manufacturing process of a rocker arm made of sheet metal is devised so that the difference in thickness in the width direction between a pair of side walls supporting both ends of a pivot. A technique for reducing the size of the image is described.
  • a first intermediate material 15 as shown in FIG. 15 ( ⁇ ) is produced by plastically deforming a metal plate as a material.
  • a second intermediate material 17 having a substantially drum-shaped through hole 16 as shown in FIG. 15 (5) is obtained.
  • the second intermediate material 17 is subjected to a process of bending both sides of the through hole 16 to form a third intermediate material 18 having a pair of parallel side walls 4a. Further, as shown in FIGS. 16 (A) and 16 (B), both ends are supported by through holes 11 formed at positions where the side walls 4 of the third intermediate material 18 are aligned with each other.
  • a roller 2 is rotatably supported by a radial needle bearing 19 around a center portion of the pivot 3 to form a cam follower having a rocker arm made of sheet metal.
  • the contact area between the caulked portion 13 and the chamfered portion 12 is small, and the caulked portion 13 is originally formed by plastically deforming both ends of the pivot 3, so that plastic deformation is performed. Easy to do. For this reason, the caulking portion 13 may be plastically deformed inward in the radial direction with use over a long period of time, and the contact pressure between the caulking portion 13 and the chamfered portion 12 may decrease. . In such a state where the contact pressure is reduced, the pivot 3 and the roller 2 supported around the intermediate portion of the pivot 3 rattle against the rocker arm 1 made of sheet metal and are generated when the engine is operated. It is not preferable because vibration and noise increase.
  • both ends in the axial direction of the pivot 3 are supported substantially concentrically on the inner diameter side of each through hole 11, so that the side supporting the radial load is
  • the thickness of the gap existing between the outer peripheral surfaces at both axial ends of the pivot 3 and the inner peripheral surfaces of the through holes 11 can be made smaller than in the case of the first example shown in FIG. 14 above.
  • the outer peripheral surfaces of both ends of the pivot 3 in the axial direction and the inner peripheral surfaces of the respective through holes 11 do not necessarily come into contact with each other on the side supporting the radial load, plastic deformation of the caulked portion may occur. The possibility of rattling on the basis remains.
  • the cam follower of the present invention includes a rocker arm made of sheet metal, a pivot, and a mouthpiece.
  • the sheet metal rocker arm is made by subjecting a metal plate to plastic working, and includes a pair of side walls and a connecting portion connecting the side walls to each other. A pair of through-holes is formed at positions where these side walls are aligned with each other.
  • the pivot is fixed in a state of being bridged between the pair of side walls by crimping the outer peripheral edges of both end surfaces toward the inner peripheral surface of the pair of through holes. Further, the mouthpiece is rotatably supported around an intermediate portion of the pivot. Then, in use, a load is applied to the pivot from the side of the connecting portion.
  • the periphery of the opening on the outer fiij surface side of each side wall is chamfered.
  • each of the side wall portions varies with the plastic working, the difference in the thickness of each of the side wall portions is smaller than the axial length of the chamfer at the portion where each of the through holes is formed ( Less than this length).
  • outer peripheral edges of both end faces in the axial direction of the pivot are caulked to a half of the peripheral edge of the through hole closer to the connecting portion.
  • the outer peripheral surfaces of both ends of the pivot and the inner peripheral surfaces of the through holes are in contact with each other on the side far from the coupling portion.
  • the difference in the thickness of each side wall portion which becomes unequal due to plastic working, is larger than the axial length of the chamfer at the portion where each through hole is formed. Due to the small size, the outer peripheral edges of both end surfaces of the pivot can be caulked to the chamfered portion.
  • FIG. 1 is a side view showing a cam follower according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state before caulking both ends of a pivot of the cam follower by omitting a radial needle bearing and rollers.
  • 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a view taken along the arrow III of FIG. 2, showing a position where a crimping jig is pressed in order to crimp both ends of the pivot.
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 2, showing a state after swaging both ends of the pivot.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion V in FIG. 2 before the pivot is inserted.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second example of the embodiment of the present invention and viewed from the same direction as FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example of a cam follower including a conventionally known rocker arm made of sheet metal.
  • FIG. 9 is a plan view of FIG. 8 as viewed from above.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a part of the engine showing a state where the cam follower is assembled to the engine.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line II-III of FIG. 10 in a state in which the thickness difference is exaggerated and before the caulking portions are formed at both ends of the pivot.
  • FIG. 13 is a view taken along the arrow XIII in FIG. 12, showing a position where a crimping jig is pressed to crimp both ends of the pivot.
  • FIG. 14 is a view similar to FIG. 12 showing the state after swaging both ends of the pivot.
  • 0A to (C) are plan views showing a method of manufacturing a conventionally known rocker arm made of sheet metal in the order of steps.
  • FIGS. 15 (D) to 15 (F) are central cross-sectional views of FIGS. 15 (A) to 15 (C), respectively.
  • FIG. 16 (A) is a side view of a force muffling device incorporating a sheet metal rocker arm manufactured according to the process sequence of FIG.
  • FIG. 16 (B) is a cross-sectional view of the cam follower device of FIG. 16 (A) as viewed in the direction of the arrow.
  • the rocker arm 1 made of sheet metal is made by subjecting a metal plate such as a steel plate to a drawing process, which is a plastic working, and a pair of side walls 4 and first and second connections for connecting these side walls 4 to each other. Parts 5 and 6 are provided. In the middle part of the pair of side wall parts 4 which are aligned with each other, through-holes 11 are formed, and both ends of the pivot 3 are internally fitted and supported in these two through-holes 11. The pivot 3 extends between the side walls 4. Of the openings at both ends of the through holes 11, the periphery of the opening on the outer surface (the surface opposite to each other) of each side wall 4 is chamfered in a partially conical concave shape to form a chamfered portion 21. Has formed.
  • a quenched layer 20 is formed on the entire outer circumference of the intermediate portion of the pivot 3 by induction hardening over the entire circumference.
  • the axial length of the hardened layer 20 Is slightly longer than the interval between the inner surfaces of the side wall portions 4. Therefore, both ends of the above-described quenched layer 20 enter into both of the through holes 11.
  • the outer peripheral surface of the intermediate portion of the pivot 3 functions as an inner raceway of a radial 21-dollar bearing for supporting the roller 2.
  • the both ends of the above-mentioned pivot 3 are not quenched and are left raw, and the caulked portions 13 a for fixing the both ends to the above-mentioned through holes 11 are formed so that they can be easily processed. I have.
  • the thickness of the pair of side walls 4 is made as uniform as possible in the width direction of these side walls 4 (up and down directions in FIGS. 1 and 3). That is, in the conventional processing method, when the rocker arm 1 made of sheet metal is formed by performing plastic working including drawing on a metal plate, the thickness of the side wall portions 4 is set to the first and second thicknesses. It tends to be thinner on the side closer to the joints 5 and 6 (upper sides in Figs. 1, 2 and 4) and thicker on the side farther from the joints (lower side in Figs. 1, 2 and 4). In contrast, in the case of the rocker arm 1 made of sheet metal used in this example, the thickness of the side walls 4 is made as uniform as possible in the width direction by devising a method of processing the rocker arm 1 made of sheet metal. I have to.
  • the thickness of each of the through holes 11 is equal to the thickness of each of the side wall portions.
  • the thickness difference of 4 is at least smaller than the axial length L 21 of the chamfered portion 21 (FIG. 5). This point will be described with reference to FIG.
  • the solid line in FIG. 5 indicates the position of the outer surface of the side wall portion 4 having a uniform thickness in the width direction. In this state, the outer surfaces of the pair of side walls 4 are parallel to each other.
  • the center axis of the chamfer 21 generally coincides with the center axis of each through hole 11 for convenience of processing. It is a target. Therefore, when a general processing method with reduced cost is adopted, the width of the chamfered portion 21 becomes uneven in the circumferential direction. However, the difference between the above thicknesses In the portion where the through hole 11 is formed, since the length in the axial direction L21 of the chamfered portion 21 is smaller than the chamfered portion 21, a part of the chamfered portion in the circumferential direction, specifically, the first There is no interruption at the end near the second connection 5,6.
  • each side wall portion 4 shows a state in which the difference in the thickness of each side wall portion 4 is made to match the axial length L21 of the chamfered portion 21 at the portion where each through hole 11 is formed. Is represented.
  • the difference in the thickness of each side wall 4 is smaller than the state indicated by the chain line ⁇ .
  • the chamfered portion 21 is continuous over the entire circumference.
  • the chamfered portion 21 is not interrupted even at the upper end portion of the through hole 11 in FIG. 5 where the thickness of each of the side wall portions 4 is reduced.
  • the axial side ends of the pivot 3 are supported and fixed to the side walls 4 having the through holes 11 and the chamfers 21 as described above.
  • An orifice 2 is rotatably supported around an intermediate portion of the pivot 3 via a radial needle bearing 19 (see FIG. 16).
  • both ends of the pivot 3 are fitted into the through holes 11 in order to bridge the pivot 3 between the side wall portions 4 and both end surfaces of the pivot 3 Is crimped to the half of the perimeter of each through hole 11 near the first and second connecting parts 5 and 6 (the upper half of FIGS. 1 to 4). I have.
  • caulking is performed on a part of the both end surfaces of the pivot 3 in the circumferential direction, from the intermediate part to the side close to the first and second connecting parts 5 and 6.
  • the jig is pressed to form the caulked portions 13a.
  • the outer peripheral surfaces of both ends of the pivot 3 and the inner peripheral surfaces of the through holes 11 abut in a wide area.
  • the outer peripheral surfaces of both ends of the pivot 3 which are in contact with the inner peripheral surfaces of the respective through holes 11 in this load bearing portion are not plastically deformed portions like the respective caulked portions 13a.
  • the quenched layer 20 is present on a part of the outer peripheral surface of both ends of the pivot 3 that contacts the inner peripheral surface of each through hole 11. This quenched layer 20. is hard and is hardly deformed (especially plastic deformation).
  • FIGS. 15 (A) to 15 (F) a processing method for making the thickness of the side wall portions 4 as uniform as possible in the width direction is disclosed in FIGS. 15 (A) to 15 (F) described above.
  • a method of using a thick metal plate and spreading it in the plane direction to make the wall thickness uniform can be adopted.
  • the method described in each of the above publications can be combined with a method in which a thick metal plate is pushed and spread in the surface direction. In any case, as shown in Figs.
  • the method of expanding the thick metal plate in the plane direction is as follows: the ends of the first and second connecting parts 5, 6 and the spherical seat
  • the pivot 3 is located closer to the cam 9 (see FIG. 11) (upper side in FIG. 6) than the virtual straight line connecting the rising portion of the holding portion of the roller 2 and the so-called high center of gravity type. It is suitable for producing a cam follower.
  • the portion deviating from the peripheral portion of each of the through holes 11 may have a large thickness as shown in FIG. In this way, the thickness of the side walls 4 can be made uniform in the width direction at the central portion where both ends of the pivot are to be supported.
  • the present invention is constructed and operates as described above, it is possible to improve the durability of the cam follower having the sheet metal rocker that can be manufactured at a low weight and at a low cost.

Landscapes

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Description

明細書 板金製ロッカーアームを備えたカムフォロア 技術分野
この発明は、 金属板にプレス加工を施す事により造る板金製ロッカーアームを 備えたカムフォロアの改良に関する。 背景技術
レシプロエンジン (往復ビストンエンジン) には、 一部の 2サイクルエンジン を除き、 クランクシャフトの回転と同期して開閉する吸気弁及び排気弁を設けて いる。 そして、 カムフォロアが、 エンジンの動弁機構に組み込まれ、 カムシャフ トの回転を弁体 (吸気弁及び排気弁) の往復運動に変換する。 この様なレシプロ エンジンでは、 上記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、 カムフォロアの ロッカーアームにより上記吸気弁及び排気弁に伝達し、 これら吸気弁及び排気弁 の弁体を軸方向に亙り往復運動させる。
この様に、 ェンジンの動弁機構に組み込まれるロッカーアームの強度を確保し つつ軽量化を図る為、 鋼板等の金属板にプレス加工を施してロッカーアームを造 る事が考えられ、 実施されている。 この様な事情で考えられた板金製ロッカーァ ームを備えたカムフォロアのうちで、 図 8〜1 1は、 米国特許第 5 0 4 8 4 7 5 号明細書に記載されたカムフォロアを示している。 カムフォロアは、 板金製ロッ カーアーム 1と、 口一ラ 2と、 枢軸 3とからなり、 板金製ロッカーアーム 1に対 してローラ 2が、 枢軸 3により回転自在に支持されている。
板金製ロッカ一アーム 1は、 給気弁や排気弁 (図示略) の弁体 7、 ラッシュァ ジャス夕を構成して、 上記板金製ロッカーアーム 1の揺動中心となるプランジャ 8、 およびカムシャフト 9と関連している。 板金製ロッカーアーム 1は、 例えば 2〜 4mm程度の厚さを有する鋼板等の金属板に、 不要部分を除却する為の打ち抜 き加工、 並びに所望形状を得る為の、 絞り加工等の塑性加工を施して成り、 1対 の側壁部 4と、 これら両側壁部 4同士を連結する第一、 第二の連結部 5、 6とを 備える。 これら両連結部 5、 6のうちの第一の連結部 5は、 弁体 7の基端面を突 き当ててこの弁体 7を変位させる為の押圧部として機能し、 第二の連結部 6はプ ランジャ 8の先端面を突き当てる為の支点部として機能する。 この為に図示の例 では、 上記第二の連結部 6の片面 (図 1 0の下面) に、 球状凹部を形成している 。 尚、 図示の例とは異なり、 第二の連結部に相当する部分にねじ孔を設け、 この ねじ孔部分に、 端部に球面部を有するアジャストねじを螺合固定する構造も、 従 来から知られている。
一方、 上記両連結部 5、 6同士の間に、 上記枢軸 3により回転自在に支持した 上記ローラ 2を配置している。 ローラ 2を支持する為に、 上記 1対の側壁部 4の 互いに整合する位置に形成した通孔に前記枢軸 3の両端部を内嵌し、 更にこの枢 軸 3の両端面の外周縁部をこれら各通孔の周縁部に向けかしめ広げている。 この 構成により、 この枢軸 3の両端部を上記 1対の側壁部 4に、 これら両側壁部 4同 士の間に掛け渡した状態で、 固定している。 上記口一ラ 2は、 この様にしてこれ ら両側壁部 4同士の間に掛け渡された上記枢軸 3の中間部周囲に、 直接或はラジ アルニードル軸受を介して、 回転自在に支持している。
エンジンへの組み付け状態では、 図 1 1に示す様に、 前記第一の連結部 5の片 面 (図 1 1の下面) に前記弁体 7の基端部を突き当て、 上記第二の連結部 6の片 面に設けた球状凹部に前記プランジャ 8の先端面を突き当てると共に、 上記口一 ラ 2の外周面に、 カムシャフトの中間部に固設したカム 9の外周面を当接させる 。 エンジンの運転時には、 このカム 9の回転に伴って前記板金製ロッカーアーム 1が、 上記プランジャ 8の先端面と上記球状凹部との当接部を中心 (支点) とし て揺動変位し、 上記弁体 7を、 上記第一の連結部 5の押圧力とリターンスプリン グ 1 0の弾力とにより軸方向に往復移動させる。 尚、 図示は省略するが、 特公平 6 - 8 1 8 9 2号公報等にも、 同様の構造を有する板金製ロッカーアームを備え たカムフォロアが記載されている。
金属板に塑性加工を施して成る板金製ロッカーアーム 1は、 塑性加工の過程で この金属板の厚さが変化する為、 各部の形状及び構造を工夫しないと、 十分な耐 久性を確保できない可能性がある。 この点に就いて、 上述した図 8〜 1 1に図 1 2〜1 4を加えて説明する。
図 8〜1 1に示した様な板金製ロッカーアーム 1を、 鋼板等の金属板に絞り加 ェを施す事により造る場合、 一般的な加工方法による場合には、 前記 1対の側壁 部 4の幅方向 (図 1 0、 1 1の上下方向) 両端部のうち、 前記第一、 第二の連結 部 5、 6側 (図 1 0、 1 1の上側) の端部が、 反対側の端部よりも (図 1 0、 1 1の下側) 、 面方向に関する延伸量が多くなり、 厚さが薄くなる。 具体的には、 上記両側壁部 4の幅方向に関する断面形状は、 図 1 2、 1 4に誇張して示す様に 、 上記各連結部 5、 6から離れる程 (図 1 2、 1 4で下側に行く程) 厚くなる方 向に傾斜したくさび状となる。 一方、 上記両側壁部 4の内側面同士は、 互いに平 行にする必要がある。 この理由は、 これら両側壁部 4の内側面と、 これら両側壁 部 4同士の間に配置するローラ 2とが片当たりするのを防止して、 この口一ラ 2 の回転が円滑に行なわれる様にする為である。
この様に、 それぞれがくさび状の断面形状を有する上記両側壁部 4の内側面同 士を互いに平行に配置した場合には、 これら両側壁部 4の外側面同士は、 図 1 2 、 1 4に示す様に互いに非平行になる。 具体的には、 これら両側壁部 4の外側面 同士の間隔が、 上記両連結部 5、 6から離れる程 (図 1 2、 1 4の下に向かう程 ) 、 漸次大きくなる。 この様に両側壁部 4の外側面同士の間隔が漸次変化するの は、 これら両側壁部 4の幅方向中間部で前記枢軸 3の両端部を固定する為の通孔 1 1を形成した部分でも同様である。 例えば、 本発明者が行なった実験並びに測 定の結果、 上記両側壁部 4の厚さは、 上記両連結部 5、 6側の端縁 (図 1 2、 1 4の上端縁) で凡そ 1腿、 反対側端縁 (図 1 2の下端縁) で凡そ 3謹になった。 この場合に、 上記各通孔 1 1の周縁部の厚さに関しては、 上記両連結部 5、 6の 側で 2 . 3 IM、 反対側で 2 . 9腿になった。 この厚さの相違は、 そのまま上記両 側壁部 4の外側面同士の非平行度となる。
この様に、 上記両側壁部 4の外側面同士が非平行な状態では、 上記枢軸 3の両 端部を上記各通孔 1 1の開口の周縁部に形成した面取り部 1 2に対し、 全周に亙 つて均等にかしめ固定する事はできない。 即ち、 上記枢軸 3の両端面はこの枢軸 3の軸心に対し直角方向に存在する為、 この両端面と上記面取り部 1 2との軸方 向に関する位置関係は、 円周方向に関して不同になる。 十分なかしめ強度を確保 する為には、 上記両端面と上記面取り部 1 2との軸方向に関する位置関係を適正 にする必要があるが、 上記両側壁部 4の外側面同士が非平行な限り、 全周に亙つ て上記位置関係を適正にする事はできない。 尚、 上記枢軸 3の軸方向両端面を、 上記外側面に合わせて非平行にする事は、 量産性を考えた場合には非現実的であ る。
この為に従来は、 図 1 2に示す様に、 前記両連結部 5、 6とは反対側 (図 1 2 の下側) で、 上記各通孔 1 1の周縁部に形成した面取り部 1 2と、 上記枢軸 3の 両端面との軸方向に関する位置関係が適正になる様にしていた。 そして、 図 1 3 に鎖線 αで示す様に、 上記枢軸 3の両端面の中間部乃至上記両連結部 5、 6とは 反対側部分にかしめ治具 (パンチ) を押し付け、 これら中間部乃至反対側部分の 周縁部を径方向外方にかしめ広げていた。 従って、 上記枢軸 3の両端部外周面と 上記各通孔 1 1の内周面とは、 図 1 4に示す様に、 上記両連結部 5、 6寄り (図 1 4の上寄り) 部分で当接する。 かしめ部 1 3が形成された側、 言い換えると両 連結部 5、 6と反対側 (図 1 4の下側) では、 上記枢軸 3の両端部の外周面と上 記各通孔 1 1の内周面との間に隙間 1 4が介在する状態となる。
一方、 特開平 3— 1 7 2 5 0 6号公報には、 板金製ロッカーアームの製造工程 を工夫する事により、 枢軸の両端部を支持する 1対の側壁部の幅方向に関する厚 さの差を小さく抑える技術が記載されている。 この従来技術の場合には、 先ず、 素材となる金属板を塑性変形させる事により、 図 1 5 (Α) に示す様な第一中間 素材 1 5を造る。 次いで、 この第一中間素材 1 5の一部に打ち抜き加工を施す事 により、 図 1 5 (Β) に示す様な、 略鼓状の透孔 1 6を有する第二中間素材 1 7 とする。 次いで、 この第二中間素材 1 7に、 透孔 1 6の両側部分を曲げ起こす加 ェを行い、 互いに平行な 1対の側壁部 4 aを有する第三中間素材 1 8とする。 更に、 図 1 6 (A) 、 図 1 6 (B) に示す様に、 この第三中間素材 1 8の各側 壁部 4の互いに整合する位置に形成した通孔 1 1に両端部を支持した枢軸 3の中 間部周囲にローラ 2を、 ラジアルニードル軸受 1 9により回転自在に支持して、 板金製ロッカーアームを備えたカムフォロアとする。 上記特開平 3—1 7 2 5 0 6号公報に記載された発明の場合には、 上記枢軸 3の軸方向両端面の外周縁部を 、 それぞれ全周に亙ってかしめ広げている。 従って、 上記枢軸 3の軸方向両端部 は上記各通孔 1 1の内径側に、 該通孔 1 1とほぼ同心に支持された状態となる。 図 1 4に示した従来構造の第 1例の様に、 第一、 第二の連結部 5、 6と反対側 で、 枢軸 3の両端部の外周面と各通孔 1 1の内周面との間に隙間 1 4が介在する 状態では、 上記枢軸 3の両端部に形成したかしめ部 1 3が、 図 1 1に示したカム 9からローラ 2 (更にはラジアルニードル軸受) を介して上記枢軸 3に加えられ る荷重を支承する事になる。 即ち、 エンジンの運転時にこの枢軸 3には、 図 1 4 の上方から下方に (リターンスプリング 1 0の弾力に見合う) 荷重が加わる。 こ の荷重の作用方向で、 上記枢軸 3の両端部の外周面と上記各通孔 1 1の内周面と の間に隙間 1 4が介在する為、 上記荷重が上記枢軸 3の両端部の外周面から上記 各通孔 1 1の内周面に直接伝わる事はなく、 上記かしめ部 1 3が上記荷重を支承 する事になる。
ところが、 このかしめ部 1 3と面取り部 1 2との接触面積は狭く、 しかも、 か しめ部 1 3は、 元々.上記枢軸 3の両端部を塑性変形させて形成されている為、 塑 性変形し易い。 この為、 長期間に亙る使用に伴って上記かしめ部 1 3が、 径方向 内方に塑性変形し、 このかしめ部 1 3と上記面取り部 1 2との当接圧が低下する 可能性がある。 この様に当接圧が低下した状態では、 上記枢軸 3、 並びにこの枢 軸 3の中間部周囲に支持された上記ローラ 2が板金製ロッカーアーム 1に対しが たついて、 エンジンの運転時に発生する振動並びに騒音が大きくなる為、 好まし くない。
図 1 6に示した従来構造の第 2例の場合、 枢軸 3の軸方向両端部が上記各通孔 1 1の内径側に、 ほぼ同心に支持される為、 ラジアル荷重を支承する側で上記枢 軸 3の軸方向両端部の外周面と上記各通孔 1 1の内周面との間に存在する隙間の 厚さを、 上記図 1 4に示した第 1例の場合よりも小さくできる。 但し、 上記ラジ アル荷重を支承する側で上記枢軸 3の軸方向両端部の外周面と上記各通孔 1 1の 内周面とが確実に当接する訳ではない為、 かしめ部の塑性変形に基づいてがたつ きが発生する可能性は、 依然として残っている。
尚、 実公平 4一 4 4 2 8 9号公報には、 かしめ位置を規制する事により、 枢軸 の両端部の外周面と通孔の内周面とを、 ラジアル荷重を支承する部分で当接させ る構造が記載されている。 但し、 上記公報に記載された構造は、 铸造により造ら れたロッカーアームを対象としており、 本発明の様に、 軽量且つ低コストで造れ る板金製ロッカーァ一ムを有するカムフォロアとは異なる。
本発明のカムフォロアは、 この様な事情に鑑みて発明したものである。 発明の開示
本発明のカムフォロアは、 板金製ロッカーアームと、 枢軸と、 口一ラとから成 る。
. 板金製ロッカーアームは、 金属板に塑性加工を施す事により造られ、 1対の側 壁部と、 これら両側壁部同士を連結する連結部とを備える。 これら両側壁部の互 いに整合する位置に 1対の通孔を形成してある。
上記枢軸は、 その両端面の外周縁部を前記 1対の通孔の内周面に向けかしめ広 げる事により、 上記 1対の側壁部同士の間に掛け渡す状態で固定されている。 又、 上記口一ラは、 上記枢軸の中間部周囲に、 回転自在に支持されている。 そして、 使用状態でこの枢軸に、 上記連結部の側から荷重が加わる。
特に、 本発明のカムフォロアに於いては、 上記各通孔の両端の開口のうち、 上 記各側壁部の外 fiij面側の開口の周縁部に面取りが施されている。
上記各側壁部の厚さは、 上記塑性加工に伴って不同になるが、 上記各側壁部の 厚さの差を、 上記各通孔を形成した部分で上記面取りの軸方向長さよりも小さく (この長さ未満と) している。
更に、 上記枢軸の軸方向両端面の外周縁部は、 上記通孔の周縁部のうちで上記 連結部に近い側の半部にかしめ付けている。 これに伴って、 上記枢軸の両端部の 外周面と上記各通孔の内周面とを、 上記連結部から遠い側で、 互いに当接させて いる。
上述の様な構成を有する本発明のカムフォロアの場合には、 塑性加工に伴って 不同になる各側壁部の厚さの差を、 各通孔を形成した部分で面取りの軸方向長さ よりも小さくしている為、 枢軸の両端面の外周縁部を前記面取り部分にかしめ付 ける事ができる。
又、 荷重を支承する側、 即ち、 荷重支承部分に於いて、 上記枢軸の両端部の外 周面と各通孔の内周面とが広い面積で当接する。 しかも、 この荷重支承部分でこ れら各通孔の内周面と当接する、 上記枢軸の両端部の外周面部分は、 かしめ部の 様に塑性変形させた部分ではない為、 大きな面圧が加わった場合でも塑性変形し にくい。 この為、 長期間に亙る使用によっても、 板金製ロッカーアームの各側壁 部に対する上記枢軸の両端部の支持部にがたつきが発生しにくくなる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態の第 1例によるカムフォロアを示す側面図である 図 2は、 カムフォロアの枢軸の両端部をかしめる以前の状態を、 ラジアルニー ドル軸受及びローラを省略して示す、 図 1の I I一 I I断面図である。
図 3は、 枢軸の両端部をかしめる為にかしめ治具を押し付ける位置を示す、 図 2の I I I矢視図である。
図 4は、 枢軸の両端部をかしめた後の状態で示す、 図 2と同様の図である。 図 5は、 枢軸を挿入する以前の状態で示す、 図 2の V部拡大図である。
図 6は、 本発明の実施の形態の第 2例を示す、 図 1と同方向から見た断面図で める。
図 7は、 図 6の VI I— VI I断面図である。
図 8は、 従来から知られている板金製ロッカーアームを備えたカムフォロアの 1例を示す斜視図である。
図 9は、 図 8の上方から見た平面図である。
図 1 0は、 図 9の X— X断面図である。
図 1 1は、 エンジンへカムフォロアを組み付けた状態を示すエンジンの一部の 断面図である。
図 1 2は、 厚さの差を誇張した状態で、 枢軸の両端部にかしめ部を形成する以 前の状態で示す、 図 1 0の ΧΠ—ΧΠ断面図である。
図 1 3は、 枢軸の両端部をかしめる為にかしめ治具を押し付ける位置を示す、 図 1 2の XI I I矢視図である。
図 1 4は、 枢軸の両端部をかしめた後の状態で示す、 図 1 2と同様の図である 0 1 5 (A) 〜 (C ) は、 従来から知られている板金製ロッカーアームの製造 方法を工程順に示す平面図図である。
図 1 5 (D) 〜 (F ) は、 各々図 1 5 (A) 〜 (C) の中央横断面図である。 図 1 6 (A) は、 図 1 5の工程順により造られた板金製ロッカーアームを組み 込んだ力ムフォ口ァ装置の側面図である。
図 1 6 (B) は、 図 1 6 (A) のカムフォロア装置の矢視方向断面図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1〜5は、 本発明の実施の形態の 1例を示している。 尚、 本発明の特徴は、 1対の側壁部 4に対し枢軸 3の両端部を支持する部分の構造にある。 板金製口ッ 力一アームを備えたカムフォロア全体の構造及び作用に就いては、 前述の米国特 許第 5 0 4 8 4 7 5号明細書、 特公平 6 - 8 1 8 9 2号公報、 特開平 3— 1 7 2 5 0 6号公報に記載された構造を含め、 従来から広く知られている構造と同様で あるから、 図示並びに説明を省略若しくは簡略にし、 以下、 本発明の特徴部分を 中心に説明する。 尚、 全図を通して、 同様部材には、 同じ参照数字を付してある 本実施例のカムフォロアは、 前述した従来構造の第 1〜2例と同様に、 板金製 ロッカーアームと、 ローラ 2と、 枢軸 3とからなる。
板金製ロッカーアーム 1は、 鋼板等の金属板に塑性加工である絞り加工を施す 事により造られ、 1対の側壁部 4と、 これら両側壁部 4同士を連結する第一、 第 二の連結部 5、 6とを備える。 上記 1対の側壁部 4の中間部で互いに整合する部 分にはそれぞれ通孔 1 1を形成しており、 これら両通孔 1 1に、 枢軸 3の両端部 を内嵌支持して、 この枢軸 3を上記両側壁部 4同士の間に掛け渡している。 上記 両通孔 1 1の両端の開口のうち、 各側壁部 4の外側面 (互いに反対側の面) 側の 開口の周縁部には、 部分円すい凹面状に面取りを施して面取り部 2 1を形成して いる。
又、 上記枢軸 3の中間部の外周面には、 高周波焼き入れにより、 焼き入れ層 2 0を全周に亙って形成している。 図示の例ではこの焼き入れ層 2 0の軸方向長さ は、 上記両側壁部 4の内側面同士の間隔よりも少し長くなつている。 従って、 上 記焼き入れ層 2 0の両端部は、 上記両通孔 1 1内に入り込んでいる。 この様な枢 軸 3の中間部の外周面は、 ローラ 2を支持する為のラジアル二一ドル軸受の内輪 軌道として機能する。 但し、 上記枢軸 3の両端部は焼き入れする事なく生のまま として、 この両端部を上記各通孔 1 1に対し固定する為の、 かしめ部 1 3 aを容 易に加工できる様にしている。
又、 上記 1対の側壁部 4の厚さは、 これら両側壁部 4の幅方向 (図 1、 3の上 下方向) に関して極力均一にしている。 即ち、 従来技術の加工方法では、 金属板 に絞り加工を含む塑性加工を施す事により前記板金製ロッカーアーム 1を形成す る場合、 上記両側壁部 4の厚さが、 第一、 第二の連結部 5、 6に近い側 (図 1、 2、 4の上側) で薄く、 この連結部から遠い側 (図 1、 2、 4の下側) で厚くな る傾向になる。 これに対して本例に使用する上記板金製ロッカーアーム 1の場合 には、 上記板金製ロッカーアーム 1の加工方法を工夫する事により、 上記両側壁 部 4の厚さを、 幅方向に関して極力均一にしている。
上記 1対の側壁部 4の厚さに関しては、 上記塑性加工に伴って上記各側壁部の 厚さ 4が不同になるとしても、 上記各通孔 1 1を形成した部分で、 上記各側壁部 4の厚さの差を、 少なくとも、 前記面取り部 2 1の軸方向長さ L 21 (図 5 ) より も小さくしている。 この点に就いて、 図 5により説明する。 この図 5の実線は、 幅方向に関する厚さが均一である側壁部 4の外側面位置を表している。 この状態 では、 1対の側壁部 4の外側面同士は互いに平行である。 これに対し、 塑性加工 に伴って幅方向に関する厚さが不同になった部分、 具体的には上記第一、 第二の 連結部 5、 6に近い程薄くなつた側壁部 4の場合、 1対の側壁部 4の内側面同士 を平行にする必要上、 外側面同士は互いに非平行になる。 具体的には、 図 5に鎖 線ひで示す様に、 上記第一、 第二の連結部 5、 6に近づく程互いに間隔が狭くな る方向に傾斜する。
この様に上記両側壁部 4の外側面同士が非平行になった場合でも、 加工の都合 上、 上記面取り 2 1部の中心軸は前記各通孔 1 1の中心軸と一致する事が一般的 である。 従って、 コストを抑えた一般的な加工方法を採用した場合には、 上記面 取り部 2 1の幅が円周方向に関して不同になる。 但し、 上記厚さの差を、 上記各 通孔 1 1を形成した部分で、 上記面取り部 2 1の軸方向長さ L 21よりも小さくし ている為、 この面取り部 2 1が円周方向の一部、 具体的には上記第一、 第二の連 結部 5、 6に近い側の端部で途切れる事はない。 上記図 5の鎖線ひは、 上記各側 壁部 4の厚さの差を、 上記各通孔 1 1を形成した部分で、 上記面取り部 2 1の軸 方向長さ L 21に一致させた状態を表している。 これに対して本例の場合には、 上 記各側壁部 4の厚さの差が上記鎖線 αで表した状態よりも小さいので、 換言する と上記鎖線の傾きがひより小さいので、 各側壁部 4の外側面が、 鎖線 αと実線と の間に存在し、 上記面取り部 2 1が全周で連続する。 言い換えれば、 上記各側壁 部 4の厚さが小さくなつた、 図 5における通孔 1 1の上端部分でも、 上記面取り 部 2 1が途切れる事はない。
上述の様な通孔 1 1及び面取り部 2 1を形成した上記各側壁部 4には、 前記枢 軸 3の軸方向両端部を支持固定している。 そして、 この枢軸 3の中間部周囲に口 —ラ 2を、 ラジアルニードル軸受 1 9 (図 1 6参照) を介して回転自在に支持し ている。 エンジンへの組み付け状態で上記枢軸 3には、 カム 9 (図 1 1参照) の 回転に伴い、 上記第一、 第二の連結部 5、 6の側から (図 1〜5の下向きの) 力 が加わる。
上記枢軸 3を上記両側壁部 4同士の間に掛け渡す為に、 本例の場合には、 この 枢軸 3の両端部を上記各通孔 1 1に内嵌すると共に、 この枢軸 3の両端面の外周 縁部を、 上記各通孔 1 1の周縁部のうちで上記第一、 第二の連結部 5、 6に近い 側の半部 (図 1〜4の上半部) にかしめ付けている。 この為に、 図 3に鎖線 ;8で 示す様に、 上記枢軸 3の両端面の周方向一部で、 中間部乃至上記第一、 第二の連 結部 5、 6に近い側に、 かしめ治具を押し付け、 上記各かしめ部 1 3 aを形成し ている。 そして、 このかしめ付けに伴って、 上記枢軸 3の両端部の外周面と上記 各通孔 1 1の内周面とを、 上記第一、 第二の連結部 5、 6から遠い側 (図 1〜4 の下側) で互いに当接させている。 この場合に、 上記各かしめ部 1 3 aの外周面 は、 上記各面取り部 2 1に当接する。 そして、 これら各かしめ部 1 3 aの加工に 伴って、 上記枢軸 3の両端部を上記第一、 第二の連結部 5、 6から離れる側に強 く押し、 この枢軸 3の両端部の外周面と上記各通孔 1 1の内周面とを、 上記第一 、 第二の連結部 5、 6から遠い側 (図 1〜4の下側) で互いに強く当接させてい る。
上述の様な構成を有する本発明のカムフォロアの場合には、 荷重を支承する側
、 即ち、 荷重支承部分に於いて、 上記枢軸 3の両端部の外周面と上記各通孔 1 1 の内周面とが広い面積で当接する。 又、 この荷重支承部分でこれら各通孔 1 1の 内周面と当接する、 上記枢軸 3の両端部外周面部分は、 上記各かしめ部 1 3 aの 様に塑性変形させた部分ではない為、 大きな面圧が加わった場合でも塑性変形し にくい。 特に図示の例では、 上記各通孔 1 1の内周面と当接する上記枢軸 3の両 端部の外周面のうちの一部に、 前記焼き入れ層 2 0が存在する。 この焼き入れ層 2 0.は硬く、 極めて変形 (特に塑性変形) しにくい。 この為、 長期間に亙る使用 によっても、 板金製ロッカーアーム 1を構成する上記両側壁部 4に対する上記枢 軸 3の両端部の支持部にがたつきが発生しにくくなる。 又、 上記各かしめ部 1 3 aがそれぞれの全長に亙って上記各面取り部 2 1に係合する為、 これら各かしめ 部 1 3 aと上記両側壁部 4との係合強度を十分に確保できる。
尚、 本発明を実施する場合に、 上記両側壁部 4の厚さを幅方向に関して極力均 一にする為の加工方法は、 前述の図 1 5 (A) 〜 (F ) に示した特開平 3— 1 7 2 5 0 6号公報に記載された方法、 或は特開平 5— 2 7 2 3 1 0号公報に記載さ れた様に、 打ち抜き、 折り曲げ加工後に締り加工を施す方法の他、 厚めの金属板 を使用してこれを面方向に押し広げる事により、 肉厚を均一にする方法を採用す る事もできる。 又、 上記各公報に記載された方法と、 厚めの金属板を面方向に押 し広げる方法とを組み合わせて実施する事もできる。 何れにしても、 厚めの金属 板を面方向に押し広げる方法は、 図 6 (A) 、 (B) に示す様に、 第一、 第二の 連結部 5、 6の端部と、 球面座及びローラ 2の抱持部の立ち上がり部とを結ぶ仮 想直線ァよりも、 枢軸 3がカム 9 (図 1 1参照) の側 (図 6の上側) に位置して いる、 所謂高重心型のカムフォロアを造る場合に好適である。
この様な高重心型のカムフォロアを構成する板金製ロッカ一アームの場合、 上 記図 1 5 (A) 〜 (F ) に示した方法で造るのは難しく、 金属板の絞り量が多く なる。 この為、 一般的な方法では、 前述の図 1 2、 1 4に示した様に、 両側板部 4の厚さが幅方向に関して不同になる程度が著しくなり易い。 そこで、 板金製口 ッカーアームを造る為の金属板として、 厚さ寸法の大きめのものを使用し、 この 金属板を、 通孔 1 1部分を中心に面方向に押し広げてこれら各通孔 1 1の周囲部 分の板厚を均一にする。 この場合に、 これら各通孔 1 1の周囲部分から外れた部 分は、 図 7に示す様に、 厚さが大きいままとなっても良い。 この様にすれば、 枢 軸の両端部を支持すべき中央部分では、 上記両側壁部 4の厚さを幅方向に関して 均一にできる。 産業上の利用の可能性
本発明は、 以上に述べた通り構成され作用するので、 軽量且つ低コストで造れ る板金製ロッカーァ一ムを備えたカムフォロアの耐久性向上を図れる。

Claims

請求の範囲
1. ロッカーアームと、 枢軸と、 ローラとからなるカムフォロアであって、
(1) ロッカーアームは、
(l a) 金属板に絞り加工を施すことにより造られ、
(l b) 1対の側壁部と、
(1 c) 該 1対の側壁部同士を連結する連結部とを有し、
(I d) 該 1対の側壁部の互いに整合する位置に 1対の通孔が形成され、
(1 e) 前記各通孔の両端の開口のうち、 前記各側壁部の外側面側の開口の周縁 部に面取りが施され、
(I d) 絞り加工に伴って、 不同になる前記各側壁部の厚さの差が、 前記各通孔 を形成した部分で前記面取りの軸方向長さよりも小さくなっていて、
(2) 枢軸は、
(2 a) 両端面に外周縁部を有し、
(2 b) 1対の通孔にはまり、 前記 1対の側壁部同士の間に掛け渡され、 (2 c) 連結側を上側とし、 反連結側を下側として、 前記枢軸の軸方向両端面の 外周縁部が、 前記通孔の周縁部の上側に対し、 かしめられている、
(3) ローラは、 前記枢軸の中間部周囲に回転自在に支持されている。
2. 請求項 1に記載したカムフォロアであって、 ロッカーアームに対し、 枢軸の 軸方向両端面が、 前記面取りの内周円の最上点の軸方向位置と該内周円の最下点 の軸方向位置との間に位置する。
3. 枢軸の中間部でローラの内径側に向かい合う部分が焼き入れ硬化されると共 に、 前記枢軸の外周縁部のかしめられる部分は焼き入れ硬化されずに生のままと されている。
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