JP2003286810A - カムフォロワおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の動弁機構に組み込まれるカムフォ
ロワおよびその製造方法に関し、軽金属製の胴体２の線
膨張係数と、胴体２の対向側壁部７，８間に架設した鋼
製の支軸３の線膨張係数との差によって、支軸３の抜け
止め力が低下したり、クリープが発生するのを防止でき
る。 【解決手段】 軽金属製の胴体２の一対の対向側壁部
７，８において、鋼製の支軸３の両端が圧入される軸取
付け孔１２を各々同軸上に形成し、支軸３の両端におけ
る軸取付け孔１２に圧入される部位の外周面に、胴体２
より線膨張係数の大きい材質からなる熱膨張リング１４
を外装し、熱膨張リング１４を軸取付け孔１２の内周面
に接触させて、支軸３の両端を軸取付け孔１２に圧入
し、支軸３を一対の対向側壁部７，８間に架設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
動弁機構に組み込まれるカムフォロワおよびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカムフォロワの１つとして、ロッ
カアームと呼ばれるものがある。

【０００３】ロッカアームは、例えば、胴体，支軸，ロ
ーラ，複数の針状ころを有している。

【０００４】胴体は、一対の対向側壁部と、ラッシュア
ジャスタが当接されるピボット部と、バルブのステムエ
ンドが当接されるバルブ当接部とを有している。一対の
対向側壁部間には支軸が架け渡され、この支軸の外周に
複数の針状ころを介してカムが当接されるローラが回転
自在に支持される。

【０００５】近年、ロッカアームの軽量化を図るため、
アルミニウムなどの軽金属を用いた鋳造品にて胴体を形
成することがある。

【０００６】支軸を両対向側壁部間に架設する作業は、
両対向側壁部に同軸上に軸取付け孔を形成しておき、一
方の対向側壁部の外面から支軸を当該軸取付け孔に圧入
し、支軸の圧入方向先端を他方の対向側壁部の軸取付け
孔に圧入することによって行う。

【０００７】このように、支軸を軸取付け孔に圧入して
も、鋼製の支軸はアルミニウム製の胴体より硬度が高い
ため、針状ころの軌道面となる支軸の外周面が、圧入時
に軸取付け孔の内周面に擦れても傷つくことはない。し
かも、支軸は軸取付け孔に圧入するだけで、簡単に抜け
止めされた状態で両対向側壁部間に架設することがで
き、かしめ等によって支軸と対向側壁部を固定する手間
が掛からず、かつ、かしめ部位を残して支軸に熱硬化処
理を施す等の手間も掛からず製造性にも優れるという利
点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミニウム
製の胴体を用いたロッカアームの場合、アルミニウム製
の胴体と、鋼製の支軸との間に、線膨張係数の差が生じ
る。

【０００９】すなわち、アルミニウム製の胴体は鋼製の
支軸より線膨張係数が大きいため、ロッカアームの使用
時の温度上昇によって、胴体の方が支軸より熱膨張が大
きくなる。この結果、胴体の対向側壁部の軸取付け孔の
内周面と、支軸の外周面との間に隙間が発生し、胴体と
支軸の締め代が小さくなったり、あるいは当該締め代が
無くなったりする。

【００１０】これにより、軸取付け孔に対する支軸の抜
け止め力が低下したり、支軸が軸取付け孔の内周面に対
して周方向や軸方向に滑る、いわゆるクリープが発生す
るという問題があった。

【００１１】この発明は、軽金属製の胴体の線膨張係数
と、胴体の対向側壁部間に架設した鋼製の支軸の線膨張
係数との差によって、支軸の抜け止め力が低下したり、
クリープが発生するのを防止できるカムフォロワおよび
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のカムフォロワ
は、一対の対向する対向側壁部を有する軽金属製の胴体
と、前記一対の対向側壁部間に架設された鋼製支軸と、
前記支軸において前記一対の対向側壁部間の領域に回転
自在に外装されかつカムが当接されるローラとを含み、
前記一対の対向側壁部において、前記支軸の両端が圧入
される軸取付け孔を各々同軸上に形成し、前記支軸の両
端における前記軸取付け孔に圧入される部位の外周面
に、各々前記軽金属製の胴体より線膨張係数の大きい材
質からなる熱膨張リングを外装し、前記熱膨張リングを
前記軸取付け孔の内周面に接触させて、前記支軸の両端
を前記軸取付け孔に圧入し、前記支軸を前記一対の対向
側壁部間に架設したことを特徴とするものである。

【００１３】本発明のカムフォロワの製造方法は、一対
の対向する対向側壁部を有し、前記一対の対向側壁部に
各々同軸上に軸取付け孔を有した軽金属製の胴体を形成
し、前記軸取付け孔に圧入される両端の外周面に、各々
前記軽金属製の胴体より線膨張係数の大きい材質からな
る熱膨張リングを外装した鋼製支軸を形成し、カムが当
接されるローラを前記軸取付け孔と同軸上に前記一対の
対向側壁部間の領域に配置し、前記支軸を前記一方の対
向側壁部の前記軸取付け孔に外側から圧入すると共に、
前記支軸の圧入方向先端を前記他方の対向側壁部の軸取
付け孔に圧入し、前記熱膨張リングを前記軸取付け孔の
内周面に接触させた状態で、前記支軸を前記一対の対向
側壁部間に架設し、前記支軸に前記ローラを回転自在に
外装させることを特徴とするものである。

【００１４】なお、熱膨張リングの材料には、樹脂また
はゴムを用いることができる。

【００１５】また、カムフォロワとしては、具体的に
は、ロッカアームやバルブリフター等が挙げられる。

【００１６】また、胴体を形成する軽金属としては、ア
ルミニウムやアルミニウム合金等が挙げられる。

【００１７】本発明のカムフォロワおよびその製造方法
によると、支軸の両端の外周面に、各々軽金属製の胴体
より線膨張係数の大きい材質からなる熱膨張リングを外
装し、支軸の両端を胴体の各対向側壁部に形成した軸取
付け孔に圧入した際に、当該熱膨張リングを軸取付け孔
の内周面に接触させてある。

【００１８】このため、軽金属製の胴体の線膨張係数と
鋼製の支軸の線膨張係数との差により、使用時の温度上
昇によって、胴体の方が支軸より熱膨張が大きくなる結
果、軸取付け孔の内周面と支軸の外周面との間に隙間が
発生しても、熱膨張リングの熱膨張が胴体より大きいた
め、熱膨張リングが軸取付け孔の内周面と支軸の外周面
とに圧接し、熱膨張リングを介して胴体と支軸の間に十
分な締め代が得られる。

【００１９】また、支軸の両端に熱膨張リングを外装し
たことで、使用時の温度上昇によって熱膨張リングが熱
膨張した際に、支軸の両端において熱膨張リングが軸取
付け孔の内周面に圧接し、支軸にバランスよく締め代が
付与され、支軸が傾いたりしない。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１から図６に本発明の一実施形
態を示している。この実施形態では、カムフォロワとし
て、エンドピボッドタイプのロッカアームを例に挙げて
いる。

【００２１】図１はロッカアームの側面図、図２はロッ
カアームの斜視図、図３はロッカアームの断面図、図４
は図３のIV部分の拡大断面図、図５（Ａ）（Ｂ）は熱膨
張リングを支軸に外装した状態を示す断面図、図６はロ
ッカアームの組立作業手順を示す斜視図、図７はロッカ
アームの使用時における作用説明図である。

【００２２】ロッカアーム１は、胴体２と、支軸３と、
ローラ４と、複数の針状ころ５とを有している。

【００２３】胴体２は、アルミニウムやその合金などの
軽金属を用いて、ロストワックスやダイカスト製法など
で製作される鋳造品とされている。

【００２４】また、胴体２は、互いに略並行に対向配置
された一対の対向側壁部７，８と、両対向側壁部７，８
の長手方向一端における下側間に設けたピボット部９
と、両対向側壁部７，８の長手方向他端間に設けたバル
ブ当接部１０とを有している。

【００２５】ピボット部９には、上向きに膨出する半球
形のピボット１１が設けられている。

【００２６】バルブ当接部１０は、端面から見ると上下
逆さの凹形状になっており、その天井部分は下向きに膨
出させて反らせた形状になっている。

【００２７】両対向側壁部７，８の長手方向中間には、
同軸上に軸取付け孔１２が設けられており、この軸取付
け孔１２に対して支軸３の両端が圧入されることによ
り、支軸３が両対向側壁部７，８間に架設された状態で
取り付けられている。なお、各軸取付け孔１２の外周縁
には、支軸３の圧入が円滑に行えるように、面取り１３
を施してもよい。また、両対向側壁部７，８間の領域に
おいて、支軸３の外周に、複数の針状ころ５を介してロ
ーラ４が回転自在に設けられている。

【００２８】なお、支軸３は、例えば高炭素クロム軸受
鋼を用いて形成されており、その全体に熱硬化処理が施
されている。この熱硬化処理は、支軸３の表面硬度を、
例えばロックウェル硬さ（ＨＲＣ）で５８以上に設定す
るように、ずぶ焼入れ、浸炭焼入れなど、その他いろい
ろな周知の技術で行うことができる。なお、支軸３の両
端には、一般的な端面処理のための面取り３ａを施して
もよい。

【００２９】また、支軸３の両端には、熱膨張リング１
４を外装する。

【００３０】熱膨張リング１４の材質は、アルミニウム
などの軽金属製の胴体２に比べ、線膨張係数の大きな樹
脂やゴムであればよい。

【００３１】樹脂の場合、例えば、熱硬化性樹脂や熱可
塑性樹脂のいずれであってもよいが、使用時の温度上昇
毎に、軟化，溶融して膨張する熱可塑性樹脂の方がよ
い。

【００３２】具体的には、ポリエチレン，ポリスチレ
ン，塩化ビニル，ポリプロピレン等の汎用プラスチック
や、ポリアミド，ポリカーボネート，ポリアセタール，
ポリブチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラ
スチック等が挙げられる。

【００３３】支軸３の両端に熱膨張リング１４を外装す
る際には、支軸３の両端の外周に、予め、ローレット加
工等により周溝１５を形成しておき、当該周溝１５内に
樹脂やゴムを注入して熱膨張リング１４を形成する。あ
るいは、予め、リング状に形成しておいた樹脂やゴムか
らなる熱膨張リング１４を周溝１５内に嵌め込む。

【００３４】熱膨張リング１４は、支軸３を軸取付け孔
１２に圧入した際に、図４に示すように、軸取付け孔１
２の内周面に接触するように設けられていればよい。例
えば、熱膨張リング１４を周溝１５内に設けた状態で、
図５（Ａ）に示すように、熱膨張リング１４の表面が支
軸３の外周面と面一であったり、あるいは、図５（Ｂ）
に示すように、軸取付け孔１２への圧入の際、めくれ等
の不都合が発生しない程度に、熱膨張リング１４の表面
が支軸３の外周面より若干突出していてもよい。

【００３５】熱膨張リング１４の断面形状は、胴体２へ
の圧接力を維持するため、矩形状が好ましいが、特に、
矩形に限るものではない。

【００３６】このようなロッカアーム１では、胴体２の
ピボット１１が、図示しないシリンダヘッドに設置され
るラッシュアジャスタ２０の上端に係合され、バルブ当
接部１０が、シリンダヘッドに設置される動弁機構のバ
ルブ２１のステムエンドに当接され、さらに、ローラ４
に対してシリンダヘッドに設置されるカム２２が当接さ
れる。そして、カム２２を回転させることにより、ピボ
ット１１が支点となって胴体２が傾動させられるように
なり、バルブ当接部１０が上下に所定ストロークで反復
変位させられることで、バルブ２１を開閉動作させるよ
うになる。このように、ロッカアーム１は、胴体２の長
手方向一端側を支点として傾動させられる。

【００３７】ここで、図６を用いて、ロッカアーム１の
製造手順を説明する。

【００３８】まず、アルミニウムなどの軽金属を用い
て、上述したように、一対の対向側壁部７，８、ピボッ
ト部９、およびバルブ当接部１０とからなる胴体２を鋳
造する。

【００３９】次に、内周に針状ころ５を配置したローラ
４を、一対の対向側壁部７，８間の領域において軸取付
け孔１２と同軸上に配置する。この際、針状ころ５がば
らつくのを防ぐために、保持栓にて保持しておく。

【００４０】次に、一方の対向側壁部７の外側から、当
該軸取付け孔１２に支軸３を圧入する。そして、支軸３
をローラ４に貫通させ、支軸３の圧入方向先端を他方の
対向側壁部８の軸取付け孔１２に圧入する。

【００４１】支軸３は、熱膨張リング１４を軸取付け孔
１２の内周面に接触させた状態で（図４参照）、両端が
両対向側壁部７，８の軸取付け孔１２に圧入される。そ
して、針状ころ５を介してローラ４が回転自在に外装さ
れた状態で、支軸３が抜け止めされた状態で一対の対向
側壁部７，８間に架設される。

【００４２】このように構成されたカムフォロワおよび
その製造方法によると、軽金属製の胴体２の線膨張係数
と鋼製の支軸３の線膨張係数との差により、使用時の温
度上昇によって、胴体２の方が支軸３より熱膨張が大き
くなる結果、図７に示すように、軸取付け孔１２の内周
面と支軸３の外周面との間に隙間Ｓが発生する。しか
し、熱膨張リング１４の熱膨張が胴体２より大きいた
め、熱膨張リング１４が軸取付け孔１２の内周面と支軸
３の外周面とに圧接し、熱膨張リング１４を介して胴体
２と支軸３の間に十分な締め代が得られ、支軸３が抜け
止めされ、クリープも防止できる。

【００４３】また、支軸３の両端に熱膨張リング１４を
外装したことで、使用時の温度上昇によって熱膨張リン
グ１４が熱膨張した際に、支軸３の両端において熱膨張
リング１４が軸取付け孔１２の内周面に圧接し、支軸３
にバランスよく締め代が付与され、支軸３が傾いたりせ
ず、ロッカアーム１の動作が正確に行われる。

【００４４】なお、支軸３の両端に外装する熱膨張リン
グ１４は、上記実施形態のように、それぞれ一本ずつ設
けるものに限らず、軸方向に並んで複数本ずつ外装した
ものであってもよい。また、熱膨張リング１４は、支軸
３の周方向に間欠的に設けられていてもよい。

【００４５】また、上記実施形態のエンドピボットタイ
プのロッカアーム１では、ピボット部９にラッシュアジ
ャスタ２０の上端が係合されるものであったが、ピボッ
ト部９の代わりに、胴体２の対向側壁部７，８間に架設
した壁体に対してアジャストスクリューを螺合装着し、
当該アジャストスクリューの一端をラッシュアジャスタ
２０に対して当接させるようにしてもよい。

【００４６】また、上記実施形態では、エンドピボッド
タイプのロッカアーム１を例に挙げているが、図８に示
すようなセンタピボッドタイプのロッカアーム１にも本
発明を適用できる。

【００４７】図８に示すセンタピボッドタイプのロッカ
アーム１は、胴体２の長手方向中間を支点として傾動さ
せられるものである。具体的に、胴体２は、一対の対向
側壁部７，８と、バルブ当接部１０とを有している。一
対の対向側壁部７，８の長手方向一端には、同軸状の軸
取付け孔１２が設けられており、また、長手方向中間に
も同軸状の軸取付け孔３０が設けられている。この長手
方向一端側の軸取付け孔１２に対して支軸３が取り付け
られ、長手方向中間の軸取付け孔３０には円筒形のブッ
シュ３１が取り付けられている。このブッシュ３１に対
して図示しないシリンダヘッドのロッカシャフト３２が
摺動可能に挿通され、このロッカシャフト３２を支点と
して胴体２が傾動するようになる。この実施形態でも、
支軸３の抜け止め構造については、上記実施形態と同
様、両端外周面に設けた熱膨張リング１４を介して行わ
れ、その説明は省略する。

【００４８】また、図８に示したロッカアーム１のバル
ブ当接部１０の代わりに、胴体２の対向側壁部７，８間
に架設した壁体に対してアジャストスクリューを螺合装
着し、当該アジャストスクリューの一端をバルブ２１の
ステムエンドに当接させるようにしてもよい。

【００４９】さらに、上記各実施形態では、ローラ４を
支軸３に対して複数の針状ころ５を介して支持させてい
るが、この針状ころ５を用いずに、すべり接触させる形
態とすることができる。つまり、ローラ４を支軸３に対
してすきま嵌めにより直接外嵌させたり、あるいは図示
しないが、すべり軸受を介して嵌合したりすることがで
きる。

【００５０】

【発明の効果】本発明のカムフォロワおよびその製造方
法によると、軽金属製の胴体の線膨張係数と、胴体の対
向側壁部間に架設した鋼製の支軸の線膨張係数との差に
よって、支軸の抜け止め力が低下したり、クリープが発
生するのを防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るロッカアームの側面
図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るロッカアームの斜視
図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るロッカアームの断面
図である。

【図４】図３のIV部分の拡大断面図である。

【図５】（Ａ）（Ｂ）は熱膨張リングを支軸に外装した
状態を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るロッカアームの組立
作業手順を示す斜視図である。

【図７】本発明の一実施形態に係るロッカアームの温度
上昇時における作用説明図である。

【図８】本発明の他の実施形態に係るロッカアームの側
面図である。

【符号の説明】

１ ロッカアーム ２ 胴体 ３ 支軸 ４ ローラ ７，８ 対向側壁部 ９ ピボット部 １０ バルブ当接部 １２ 軸取付け孔 １４ 熱膨張リング

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA18 BA49 BB16 BB22 CA04 CA08 CA10 CA11 CA12 CA15 CA20 CA21 CA22 CA25 CA44 CA50 CA52 EA02 EA08 EA12 EA13 FA10 FA29 FA37 FA38 GA01 GA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の対向する対向側壁部を有する軽金
   属製の胴体と、前記一対の対向側壁部間に架設された鋼
   製支軸と、前記支軸において前記一対の対向側壁部間の
   領域に回転自在に外装されかつカムが当接されるローラ
   とを含み、 前記一対の対向側壁部において、前記支軸の両端が圧入
   される軸取付け孔を各々同軸上に形成し、 前記支軸の両端における前記軸取付け孔に圧入される部
   位の外周面に、各々前記軽金属製の胴体より線膨張係数
   の大きい材質からなる熱膨張リングを外装し、 前記熱膨張リングを前記軸取付け孔の内周面に接触させ
   て、前記支軸の両端を前記軸取付け孔に圧入し、前記支
   軸を前記一対の対向側壁部間に架設したことを特徴とす
   るカムフォロワ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカムフォロワにおい
   て、 前記熱膨張リングが、樹脂またはゴムからなることを特
   徴とするカムフォロワ。
3. 【請求項３】 一対の対向する対向側壁部を有し、前記
   一対の対向側壁部に各々同軸上に軸取付け孔を有した軽
   金属製の胴体を形成し、 前記軸取付け孔に圧入される両端の外周面に、各々前記
   軽金属製の胴体より線膨張係数の大きい材質からなる熱
   膨張リングを外装した鋼製支軸を形成し、 カムが当接されるローラを前記軸取付け孔と同軸上に前
   記一対の対向側壁部間の領域に配置し、 前記支軸を前記一方の対向側壁部の前記軸取付け孔に外
   側から圧入すると共に、前記支軸の圧入方向先端を前記
   他方の対向側壁部の軸取付け孔に圧入し、 前記熱膨張リングを前記軸取付け孔の内周面に接触させ
   た状態で、前記支軸を前記一対の対向側壁部間に架設
   し、前記支軸に前記ローラを回転自在に外装させること
   を特徴とするカムフォロワの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のカムフォロワの製造方
   法において、 前記熱膨張リングが、樹脂またはゴムからなることを特
   徴とするカムフォロワの製造方法。