WO2006112397A1 - ロッカアーム - Google Patents

Abstract

  板状の素材を形成してなるロッカアーム１００は、一対の側壁部１と、側壁部１を連結するバルブステム受け部用接続部２およびピボット受け部用接続部３と、この間のローラ配置用開口部４とを有し、バルブステム受け部用接続部２における一対の側壁部１の外側面同士の間隔が、上縁から下縁に向かって２段以上の段差をもって階段状に減少して、第１外側面２１および第２外側面２２を形成する。また、バルブステム受け部用接続部２における一対の側壁部１の内側面同士の間隔が下縁に向かって１段以上の段差をもって階段状に増加する。さらに、側壁部１の外側面の段差であるオフセット量が、素材の板厚の０．２～２．０倍である。

Description

明 細 書

ロッカアーム

技術分野

[0001] 本発明は、自動車等のエンジンのシリンダヘッドに設けられるノ レブの開閉に供す るロッカアーム、特に、板状の素材を形成してなるロッカアームに関する。 背景技術

[0002] ロッカアームは、自動車等のエンジンのシリンダヘッドに設けられるバルブの開閉に 供されるものであって、対向する一対の側壁部と、該一対の側壁部の長手方向の一 方の内側面同士を接続するバルブステム受け部用接続部と、前記一対の側壁部の 長手方向の他方の内側面同士を接続するピボット受け部用接続部と、前記バルブス テム受け部用接続部とピボット受け部用接続部との間に形成されたローラ配置用開 口部とを有している。すなわち、一対の側壁部とバルブステム受け部用接続部とが略 H字状の断面を、一対の側壁部とピボット受け部用接続部とが略 U字状の断面を、そ してローラ配置用開口部を挟んで一対の側壁部が略二字状の断面を、それぞれ形 成する複雑な三次元形状をして 、る。

そして、バルブステム受け部用接続部に形成されたバルブステム受け部にエンジン のバルブステムが当接し、ピボット受け部用接続部に形成されたピボット受け部にェ ンジンのラッシュアジヤスタのピボットが当接し、ローラ配置用開口部に回転自在に設 置されたローラにエンジンのカムが摺動するものである。

[0003] 近年、エンジンの省エネ化や高速回転化、あるいは低コストィ匕等に対応するため、 軽量化や高剛性化並びに新製造方法の開発が図られて!/ヽる。発明者等のグループ は、一枚の金属板を塑性流動させるだけで前記複雑な三次元形状を形成すると共 に、一対の側壁部とバルブステム受け部用接続部との間（略 H字状の断面内）でメタ ルフローを連続させることが可能な製造方法の開発に成功し、これを開示している（ 例えば、特許文献 1参照)。

[0004] 特許文献 1 :特開 2004-25240号公報 (第 4頁、第 8図）

発明の開示 発明が解決しょうとする課題

[0005] 前記特許文献 1に開示された発明は、一枚の金属板を塑性加工するものであって 、し力も、前記のようにメタルフローが連続しているから、製造コストが安価であって、 軽量ィヒゃ高剛性化、並びに安定した品質が保証されると!、う顕著な効果を奏するも のである。そして、力かる成功に対しては、さらなる軽量ィ匕ゃ小型かつ高剛性ィ匕を可 能にする発明が要請されている。

[0006] 具体的には、上記ローラは、カムからの負荷荷重によりその寸法が決定され、負荷 荷重に比例しローラ幅は大きくなり、このため該ローラを開口部で収納する上記一対 の側壁部間の距離も大きく設定する必要が生じる。他方、バルブステム受け部用接 続部においては、バルブステムの直径が小さい場合は該受け部の幅は小さく設定す る必要がある。

しかるに、ロッカアームの軽量化のために、上記ローラとバルブステム受け部との長 手方向距離はより小さく設定しょうとしており、必然的にロッカアームの側壁部は、上 記ローラ配置部とバルブステム受け部用接続部との短 、距離の間で、側壁間距離を 急激に変化させる必要が出てくることになる。

すなわちロッカアームの成形時にお!、て、側壁部のローラ配置部とバルブステム受 け部用接続部でのオフセット量を大きく設定する必要があり、このため大きくオフセッ トさせた部位の曲げ部の外側もしくは端部にクラックが発生したり、加工精度が悪ィ匕 するなどの問題が生じることになる。このためロッカアームの側壁部を大きくオフセット 成形できる構造や製造法の開発が望まれて ヽた。

[0007] 本発明は、このような要請に応えるためになされたものであり、プレス成形の加工に おいてクラックの発生およびカ卩ェ精度の悪ィ匕を防止して、さらなる軽量ィ匕および小型 かつ高剛性ィ匕を可能にするロッカアームを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] (1)本発明のロッカアームは、対向する一対の側壁部と、該一対の側壁部の長手 方向の一方の内側面同士を接続するバルブステム受け部用接続部と、前記一対の 側壁部の長手方向の他方の内側面同士を接続するピボット受け部用接続部と、前記 バルブステム受け部用接続部とピボット受け部用接続部との間に形成されたローラ配 置用開口部とを有する、板状の素材を形成してなるロッカアームであって、 前記バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の外側面同士の間隔が

、 2段以上の段差をもって階段状またはテーパ状に減少することを特徴とする。

[0009] (2)また、前記バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の内側面同士 の間隔が、前記バルブステム受け部用接続部力も側壁部の下縁に向力つて 1段以上 の段差をもって階段状に増加することを特徴とする。

[0010] (3)また、前記バルブステム受け部用接続部における側壁部の外側面と前記ローラ 配置用開口部における側壁部の外側面との、前記側壁部の厚さ方向の距離である オフセット量力 前記素材の板厚の 0. 2〜2. 0倍であることを特徴とする。

[0011] (4)さらに、前記一対の側壁部の前記ローラ配置用開口部に相当する位置に支軸 が設置され、該支軸に針状ころを介してローラが回転自在に配置されていることを特 徴とする。

発明の効果

[0012] したがって、本発明のロッカアームは以下のような効果を奏す。

(i)バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の外側面同士の間隔が、 該側壁部の上縁から下縁に向力つて、あるいは前記ローラ配置用開口部側力 該バ ルブステム受け部用接続部の長手方向の一方の端部に向力つて、 2段以上の段差 をもって階段状またはテーパ状に減少するから、軽量ィ匕ゃ小型かつ高剛性ィ匕を図る ことができる。

(ii)また、バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の内側面同士の間 隔カ 前記バルブステム受け部用接続部力 側壁部の下縁に向力つて 1段以上の段 差をもって階段状に増力 [1、すなわち、当該範囲において、側壁部の外側面および内 側面の両方が、下縁に向力つて階段状に接近するから、高い剛性および高い加工 精度を維持したまま、さらに一層の軽量ィ匕ゃ小型かつ高剛性ィ匕を図ることができる。

(iii)また、前記オフセット量が素材の板厚の 0. 2〜2. 0倍であるため、プレス成形 の加工においてクラックの発生が防止されると共に、メタルフローの連続した塑性カロ ェが可能であるから、高剛性ィヒおよび高精度化を図りながらも、製造コストの上昇を 抑えることができる。 (iv)さらに、針状ころを介してローラが回転自在に配置されているから、軽量化や小 型かつ高剛性化に呼応して、さらなる高速追従性、低振動化 (騒音化)並びに長寿 命化を推進することができる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1A]本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す平面図。

[図 1B]本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す正面図。

[図 1C]本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す斜視図。

[図 2A]本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す底面図。

[図 2B]本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す右側面図。

[図 3A]本発明の実施形態 2に係るロッカアームを模式的に示す平面図。

[図 3B]本発明の実施形態 2に係るロッカアームを模式的に示す正面図。

[図 4A]本発明の実施形態 2に係るロッカアームを模式的に示す底面図。

[図 4B]本発明の実施形態 2に係るロッカアームを模式的に示す右側面図。

[図 5A]本発明の実施形態 3に係るロッカアームを模式的に示す平面図。

[図 5B]本発明の実施形態 3に係るロッカアームを模式的に示す正面図。

[図 6A]本発明の実施形態 3に係るロッカアームを模式的に示す底面図。

[図 6B]本発明の実施形態 3に係るロッカアームを模式的に示す右側面図。

[図 7A]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す平面図。

[図 7B]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す正面図。

[図 7C]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す斜視図。

[図 8A]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す平面図。

[図 8B]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す正面図。

[図 8C]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームを模式的に示す斜視図。

[図 9]本発明のその他の実施形態に係るロッカアームの段差部を示す側面図。 発明を実施するための最良の形態

[0014] (実施形態 1)

[0015] 図 1A乃至 2Bは本発明の実施形態 1に係るロッカアームを模式的に示す、図 1Aは 平面図、図 1Bは正面図、図 1Cは斜視図、図 2Aは底面図、図 2Bは右側面図である 図 1A乃至 2Bにおいて、ロッカアーム 100は、対向する一対の側壁部 la、 lbと、側 壁部 la、 lbの長手方向の一方（図中、水平方向で右側）の内側面 12a、 12b同士を 接続するバルブステム受け部用接続部 2と、側壁部 la、 lbの長手方向の他方（図中 、水平方向で左側）の内側面 13a、 13b同士を接続するピボット受け部用接続部 3と、 側壁部 la、 lbの長手方向の略中央の内側面 14a、 14bに挟まれた開口部であって 、ノ レプステム受け部用接続部 2とピボット受け部用接続部 3との間に形成された口 ーラ配置用開口部 4とを有している。なお、ロッカアーム 100は、平面視において、長 手方向に平行な面に対して面対称であるため、以下、共通する内容については添え 字「a、 b」を省略して一方について説明し、図中には一方のみ記載する場合がある。

[0016] (バルブステム受け部用接続部）

ピボット受け部用接続部 3およびローラ配置用開口部 4に相当する位置の側壁部 1 の外側面、すなわち、図中「A1-A2-A3-A4-A5-A6-A1」によって示す範囲は、 略同一平面を形成している（以下、当該範囲を「本体外側面 10」と称す)。

一方、バルブステム受け部用接続部 2に相当する位置の側壁部 1の外側面は、階 段状に形成され、本体外側面 10からバルブステム受け部用接続部 2に向かって略 平行に、第 1外側面 21 (図中「B1- B2- B3- B4- Bl」にて示す）と、第 2外側面 22 (図 中「C1- C2- C3- C4- Cl」にて示す）と、第 3外側面 23 (図中「D1- D2- D3- D4- D1 」にて示す）とを有している。

[0017] そして、第 1外側面 21と第 2外側面 22との間には略水平面「B4-B3-C2-C1-B4」 力 第 2外側面 22と第 3外側面 23との間には略水平面「C4-C3-D2-D1-C4」が形 成されている。また、本体外側面 10、第 1外側面 21、第 2外側面 22、および第 3外側 面 23のそれぞれの長手方向の間には曲面が形成されている。

なお、図 1Bにおいて略水平面「B4- B3-C2-C1-B4」を二重線に寄って模式的に 示しているが、該略水平面を含め各面同士の接続は所定半径のフィレットによって繋 がって 、るから、各面を規定する図中の直線は正確には見えな 、ものである。

[0018] このとき、本体外側面 10と第 1外側面 21との、側壁部 1の厚さ方向（図 1A, 2Aにお いて上下方向、以下「軸方向」と称する場合がある）の距離 flを「第 1オフセット」と、 本体外側面 10と第 2外側面 22との軸方向の距離 f2を「第 2オフセット」と、本体外側 面 10と第 3外側面 23との軸方向の距離 f3を「第 3オフセット」と、称する。

[0019] なお、一方の内側面 12a、 12b同士の間隔は、バルブステム受け部用接続部 2の下 方では上方より狭くなつている。以下、バルブステム受け部用接続部 2より上方を、内 側面 12a、 12bと、バルブステム受け部用接続部 2より下方を、便宜上「第 1内側面 15 aゝ 15b」と称する。

また、バルブステム受け部用接続部 2は、上面 28が略平面で、下面 29が略円筒ま たは略樽の一部に相当する形状を呈している。したがって、図示しない自動車等の エンジンのバルブステムは、狭くなつた第 1内側面 15a、 15b同士の間に挿入され、 その先端が下面 29に当接する。

[0020] 以上より、バルブステム受け部用接続部 2における側壁部 1が、前記のように段階状 に形成され、各階段がなめらかに接続されているから、板状の素材を塑性変形して 形成した場合であっても、角部に亀裂が発生することがなぐまた、メタルフローを分 断することがない (これについては、特許文献 1参照)から、高剛性ィ匕および軽量化と 共に、耐久性の高いものになっている。

なお、第 1オフセット fl、第 2オフセット f2、あるいは第 3オフセット f 3は、素材となる 板材の厚さの 0. 2〜2. 0倍程度が好適である力 本発明はこれを限定するものでは なぐ素材の材質の変更や、形成の途中に素材の焼き鈍し工程で 200HB以下の硬 度にすることにより、また潤滑剤の塗布工程等を追加して、力かるオフセットを 2. 0〜 3. 0倍にすることができるものである。

[0021] (ピボット受け部用接続部）

ピボット受け部用接続部 3には、下面 39に略球の一部に相当する凹部 31が形成さ れ、凹部 31に図示しないエンジンのラッシュアジヤスタのピボットが摺動するものであ る（以下、凹部 31の内面を「ピボット受け部 31」と称する）。そして、ピボット受け部用 接続部 3の上面 38には、ピボット受け部 31に対応して、略球の一部に相当する凸部 32が形成されている。また、ピボット受け部 31と凸部の外面とを結ぶ貫通孔 33が形 成されている。貫通孔 33は、ピボット受け部 31への潤滑油の供給に供するものであ るが、省略してもよい。 図中、長手方向の他方における内側面 13a、 13b同士の間隔が、長手方向の中央 における内側面 14a、 14b同士の間隔よりも大きくつているから、ピボット受け部 31の 形成が容易になると共に、側壁部 1の板厚が薄くなつた分だけ軽量ィ匕が図られている

[0022] (ローラ配置用開口部）

ローラ配置用開口部 4に相当する位置の側壁部 1には、図示しない支軸を設置する ための貫通孔 41が形成されている。したがって、貫通孔 41に設置された支軸の周囲 に針状ころを配置してローラを設置することができるから、当該ローラに当接するカム の摺動抵抗が減少し、バルブの円滑な作動と燃費の向上が可能になる。

なお、貫通孔 41に替えて、支軸設置用の断面円形の凹部を内側面に形成してもよ い。

[0023] (実施形態 2)

[0024] 図 3A乃至 4Bは本発明の実施形態 2に係るロッカアームの一部を拡大して模式的 に示す、図 3Aは平面図、図 3Bは正面図、図 4Aは底面図、図 4Bは右側面図である 。なお、実施の形態 1 (図 1A乃至 2B)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の 説明を省略する。

図 3A乃至 4Bにおいて、ロッカアーム 200のバルブステム受け部用接続部 2に相当 する位置の側壁部 1の外側面は、第 1外側面 21、第 2外側面 22、第 3外側面 23に追 カロして、本体外側面 10から軸方向の距離 f4 (第 4オフセットに相当する）の位置に第 4外側面 24 (図中「E1-E2-E3-E4-E5-E1」にて示す）が階段状に形成されている したがって、実施の形態 1よりも、さらに軽量ィ匕が促進されている。このとき、前述の ように、各面は略水平面によって階段状に形成されているから、寸法精度が保証され 、かつ、メタルフローが連続している。なお、本発明は、外側面の段差を 4段以下に限 定するものではなぐ 5段以上であってもよい。

[0025] (実施形態 3)

[0026] 図 5A乃至 6Bは本発明の実施形態 3に係るロッカアームの一部を拡大して模式的 に示す、図 5Aは平面図、図 5Bは正面図、図 6Aは底面図、図 6Bは右側面図である 。なお、実施の形態 1 (図 1A乃至 2B)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の 説明を省略する。

図 5A乃至 6Bにおいて、ロッカアーム 300のバルブステム受け部用接続部 2に相当 する位置の側壁部 1の外側面には第 1外側面 21および第 2外側面 22が形成され、 一方、第 2外側面 22の内側である第 1内側面 15には、下縁に沿って第 2内側面 16 ( 図中「F1-F2-F3-F4- Fl」にて示す範囲）が形成されている。

なお、第 1内側面 15と第 2内側面 16との軸方向の距離 gl (段差に同じ）は適宜選 定できるものである。また、外側面に準じて、第 3内側面等（図示しない)を形成しても よい。さらに、実施形態 1、 2に準じて、外側面に 3段以上の段差を設けてもよい。

[0027] (その他の実施形態）

[0028] 図 7A乃至 8Cは本発明のその他の実施形態に係るロッカアームの一部を模式的に 示す、図 7A及び図 8Aは平面図、図 7B及び図 8Bは正面図、図 7C及び図 8Cは斜 視図である。なお、実施の形態 1 (図 1A乃至 2B)と同じ部分にはこれと同じ符号を付 し、一部の説明を省略する。

図 7A乃至 7Cにおいて、ロッカアーム 400のバルブステム受け部用接続部 2に相当 する位置の側壁部 1の外側面には第 1外側面 21、第 2外側面 22および第 3外側面 2 3が形成され、さらに、第 2外側面 22のローラ配置用開口部 4側には、上下方向に第 4外側面 24 (図中「C1-C4-C5-C6-C1」にて示す範囲）が設けられている。すなわ ち、第 2外側面 22と第 4外側面 24とが略 L字状に連結して略平面（図中「Cト C2-C 3-C4-C5-C6-C1Jにて示す範囲）を形成している。

[0029] 図 8A乃至 8Cにおいて、ロッカアーム 500のバルブステム受け部用接続部 2に相当 する位置の側壁部 1の外側面には、実施形態 1〜3における上下方向で階段状の第 2外側面 22等に替えて、長手方向で階段状の第 5外側面 25、第 6外側面 26および 第 7外側面 27が形成されている。

[0030] 図 9は本発明のその他の実施形態に係るロッカアームの段差部を示す側面図であ る。図 9において、ロッカアーム 600は、前記ロッカアーム 100における第 1外側面 21 と第 2外側面 22との段差面、第 2外側面 22と第 3外側面 23との段差面（図 1A乃至 1 C参照）を、軸方向に並行な階段状 (外側面に対して略垂直に同じ)ではなぐテー パ状に傾けたものである。

段差面が階段状の場合、より軽量ィ匕が図れるものの、オフセットの大きさによっては 、加工が難しくなる。一方、段差面をテーパ状にした場合、階段状の場合より重量が 増すものの、加工が容易になる。したがって、これらの条件を勘案して形状を選択す ればよい。 なお、前記ロッカアーム 200〜500も、ロッカアーム 600と同様に段差面 をテーパ状にすることができるものである。

[0031] さらにまた、ロッカアームの本体部（ボディ）の製造法からみると、本発明では、バル ブステム受け部用接続部における側壁部の肉厚を順次、段状に減肉していくことに 特徴があり、その製法を限定するものではない。たとえば、プレス加工の金型は側壁 部の段差部の形状に倣った階段状の金型を使用してもよぐあるいは、加工ステージ は増加するが、 1つもしくは複数の金型で順次、段差部を形成する製法でもよい。

[0032] 以上より、バルブステム受け部用接続部 2における側壁部 1の外側面および内側面 力 前記のように段階状またはテーパ状の段差面を介して形成され、各階段がなめら かに接続されているから、板状の素材を塑性変形して形成した場合であっても、角部 に亀裂が発生することがなぐまた、メタルフローを分断することがない（これについて は、特許文献 1参照)から、高剛性ィ匕および軽量化と共に、耐久性の高いものになつ ている。

産業上の利用可能性

[0033] 以上より、本発明のロッカアーム板状の素材から塑性変形によって形成され、長手 方向の一方側が階段状に幅狭になっているから、軽量小型でかつ高い剛性が要求 されるロッカアームとして広く利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 板状の素材力 形成されるロッカアームであって、

対向する一対の側壁部と、

該一対の側壁部の長手方向の一方の端部側の内側面同士を接続するバルブステ ム受け部用接続部と、

該一対の側壁部の長手方向の他方の端部側の内側面同士を接続するピボット受 け部用接続部と、

該ノ レプステム受け部用接続部と該ピボット受け部用接続との間に形成されたロー ラ配置用開口部とを備え、

前記バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の外側面同士の間隔が

、 2段以上の段差をもって階段状またはテーパ状に減少することを特徴とするロッカ アーム。

[2] 前記バルブステム受け部用接続部における一対の側壁部の内側面同士の間隔が 、前記バルブステム受け部用接続部力も側壁部の下縁に向力つて 1段以上の段差を もって階段状に増加することを特徴とする請求項 1記載のロッカアーム。

[3] 前記バルブステム受け部用接続部における側壁部の外側面と前記ローラ配置用開 口部における側壁部の外側面との、前記側壁部の厚さ方向の距離であるオフセット 量力 前記素材の板厚の 0. 2〜2. 0倍であることを特徴とする請求項 1または 2記載 のロッカアーム。

[4] 前記一対の側壁部の前記ローラ配置用開口部に相当する位置に支軸が設置され 、該支軸に針状ころを介してローラが回転自在に配置されていることを特徴とする請 求項 1乃至 3の何れかに記載のロッカアーム。