JP2004156545A - ロッカアーム - Google Patents

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Abstract

【課題】カムによる摺動動作を受けてシリンダヘッドに設けられるバルブの開閉を行うロッカアームに関し、支点であるピボット部回りの慣性モーメントが小さくなり、ロッカアームの応答性が向上する。
【解決手段】長手方向両端に各々ピボット部8およびバルブステム案内部9を有する板金製のロッカアーム本体2を含み、ロッカアーム本体2の重心位置Pを、長手方向中央Cよりピボット部8側に配置したものである。具体的には、ロッカアーム本体2の重心が、長手方向中央よりピボット部側に位置するように、バルブステム案内部9における一対の対向側壁部6,7の間隔を狭くしている。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムによる摺動動作を受けてシリンダヘッドに設けられるバルブの開閉を行うロッカアームに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ロストワックス法による鋳造製のロッカアームがある。しかし、鋳造製のロッカアームは重量が大きいため、板金製として軽量化を図ったロッカアームが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図8ないし図10に、エンドピボッドタイプの板金製のロッカアーム81の一例を示す。
【0004】
ロッカアーム81は、本体82、支軸83、ローラ84、複数の針状ころ85を有している。
【0005】
本体82は、一対の側壁86,87と、ラッシュアジャスタが当接されるピボット部88と、バルブのステムエンドが当接されるバルブステム案内部89とを有している。一対の側壁86,87間には支軸83が架け渡され、この支軸83の外周に複数の針状ころ85を介してカムが当接されるローラ84が回転自在に支持される。
【0006】
【特許文献1】
特願平9−91831号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の板金製のロッカアーム81の場合、ピボット部88は一対の側壁86,87に一体形成されているが、バルブステム案内部89は別体とし、一対の側壁86,87にレーザ溶接されている。
【0008】
このように、ピボット部88は一対の側壁86,87に一体形成されているため、ピボット部88の周辺の余肉を削減でき、ロッカアーム81の軽量化が図れる。
【0009】
しかし、バルブステム案内部89の周辺の重量は、溶接のため大きくなり、ロッカアーム81の重心位置がバルブステム案内部89寄りとなる。
【0010】
重心位置がバルブステム案内部89寄りとなることで、支点であるピボット部88回りの慣性モーメントが大きくなり、使用時におけるロッカアーム81の応答性が低下するという問題があったため、全体の重量を軽減しつつ従来の鋳造製ロッカアーム並みの慣性モーメントが要求されていた。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のロッカアームは、長手方向両端に各々ピボット部およびバルブステム案内部を有する板金製のロッカアーム本体を含み、ロッカアーム本体の重心位置を、長手方向中央より前記ピボット部側に配置したことを特徴とするものである。
【0012】
実際には、エンジン設計のレイアウトで、支軸位置(カム位置),ピボット部位置(ラッシュアジャスタ位置)やバルブステム案内部位置(バルブ位置)が決定されるが、本発明では、互いに略並行に対向配置された一対の対向側壁部と、前記両対向側壁部の長手方向両端間に各々一体成形されたピボット部およびバルブステム案内部とからなる板金製のロッカアーム本体を含み、前記ロッカアーム本体の重心が、長手方向中央より前記ピボット部側に位置するように、前記バルブステム案内部における前記一対の対向側壁部の間隔を狭くしている。具体的には、ロッカアーム本体の展開平面形状(図2参照)において、重心を通る長手方向位置でのピボット部側とバルブステム案内部側とが同重量となるように、面積または板厚を調整している。
【0013】
本発明のロッカアームによると、ロッカアーム本体の重心位置を、長手方向中央よりピボット部側に配置したことにより、ロッカアームの重心位置がピボット部寄りとなる。よって、支点であるピボット部回りの慣性モーメントが小さくなり、ロッカアームの応答性が向上する。
【0014】
板金製のロッカアーム本体にバルブステム案内部が一体成形されることにより、バルブステム案内部が溶接される場合に比べ、ロッカアームの軽量化が図れる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図1ないし図7に基づいて説明する。
【0016】
図1に示すエンドピボッドタイプのロッカアーム1は、本体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。
【0017】
本体2は、互いに略並行に対向配置された一対の対向側壁部6,7と、両対向側壁部6,7の長手方向一端における下側間に設けたピボット部8と、両対向側壁部6,7の長手方向他端間に設けたバルブステム案内部9とを有する形状の板金製のプレス加工品とされている。
【0018】
ピボット部8には、上向きに膨出する半球形のピボット10が設けられている。
【0019】
バルブステム案内部9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。
【0020】
両対向側壁部6,7の長手方向中間には、同軸上となる貫通孔11,12が設けられており、貫通孔11,12に対して支軸3の両端が挿入され、打刻かしめされることにより、支軸3が両対向側壁部6,7間に架設された状態で取り付けられている。両対向側壁部6,7間において、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。
【0021】
なお、支軸3は、例えば高炭素クロム軸受鋼や炭素鋼を用いて形成されており、その両端を除く軌道面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、浸炭焼入れ、高周波焼入れなど、その他いろいろな周知の技術で行うことができる。
【0022】
このようなロッカアーム1では、本体2のピボット10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、バルブステム案内部9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10が支点となって本体2が傾動させられるようになり、バルブステム案内部9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、本体2の長手方向一端側を支点として傾動させられる。
【0023】
ここで、上述した本体2の製造手順を説明する。
【0024】
まず、図2に示すように、一枚の鋼板などの基板2Aをブランク抜きし、一対の対向側壁部6,7とする領域2B,2Cと、領域2B,2Cの一端に連設したピボット部8とする領域2Dと、領域2B,2Cの他端に連設したバルブステム案内部9とする領域2Eを形成する。
【0025】
領域2B,2Cにおいて、支軸3の挿通予定部分に対して貫通孔11,12を形成する。続いて、領域2Dに対して絞り加工を施すことにより、半球形に膨出したピボット10を形成する。
【0026】
続いて、基板2Aの外周不要部分をトリミングして除去してから、領域2B,2CをほぼU字形に折り曲げることにより、一対の対向側壁部6,7を略平行に対向させる。
【0027】
そして、バルブステム案内部9となる領域2Eに対して押圧加工を施すことにより、下面にステムエンド挿入凹部を有したバルブステム案内部9を形成する。なお、領域2Eの対向側壁部6,7間の長さは、領域2Dのそれに比べて短く設定されており、対向側壁部6,7が内向きに絞り込まれ、バルブステム案内部9における本体2の幅が狭くなる。
【0028】
さらに、本体2全体に熱硬化処理を施す。
【0029】
このように構成された本体2の側面図を図3に示す。
【0030】
バルブステム案内部9における一対の対向側壁部6,7の間隔を狭くしたことにより、バルブステム案内部9部分における重量が小さくなり、本体2の重心が、本体2の長手方向中央Cよりピボット部8側に位置する。
【0031】
具体的には、本体2の重心Pが本体2の長手方向中央Cより長さ寸法Dだけピボット部8寄りに位置する。例えば、本体2の長さ寸法L=42.8[mm]とすると、本体2の両端から中央Cまでの長さ寸法は半分の21.4[mm]となり、
D=1.4[mm]となる。
【0032】
また、ピボット中心Eから重心Pまでの長さ寸法Fは、
F=13.0[mm]となる。
【0033】
この後、一対の対向側壁部6,7間に針状ころ5を有したローラ4を配置し、支軸3を対向側壁部6,7の貫通孔11,12ならびにローラ4の中心孔に挿通し、支軸3の両端を対向側壁部6,7にかしめて固定する。
【0034】
これにより、支軸3が対向側壁部6,7にて回り止めされた状態で保持され、針状ころ5を介して外嵌したローラ4がカム22に対して転動自在に当接する。
【0035】
図4は本体2に支軸3,ローラ4,針状ころ5を装着した状態のロッカアーム1の平面図、図5はその側面図、図6はそのバルブステム案内部9側から見た側面図である。
【0036】
図7は、ロッカアーム本体の重量[g]と、ピボット部回りの慣性モーメント[kg・m]との関係を示すグラフである。図7中、▲1▼は本発明におけるバルブステム案内部9を一体に形成してなる板金製(一体形式)のロッカアーム、▲2▼は比較例として挙げた従来の鋳造製のロッカアーム、▲3▼は同じく比較例として挙げた従来のバルブステム案内部を溶接してなる板金製(溶接形式)のロッカアームを示している。
【0037】
【表1】
Figure 2004156545
表1に、これら▲1▼,▲2▼,▲3▼のロッカアーム本体の重量[g]、ロッカアーム本体のピボット中心からの重心位置[mm]、ピボット回りにおけるロッカアーム本体の慣性モーメント[kg・m]の関係の一例を示す。
【0038】
なお、慣性モーメント[kg・m]は、上記の重量[kg]×重心位置[m]で求められる。
【0039】
表1からも明らかなように、本発明における板金製(一体形式)のロッカアーム1のピボット中心からの重心位置が、板金製(溶接形式)のロッカアームの重心位置より小さく、ピボット部8寄りとなり、その結果、板金製(一体形式)のロッカアーム1のピボット回りの慣性モーメントが、板金製(溶接形式)の慣性モーメントよりも小さくなることが判る。
【0040】
また、鋳造製のロッカアームのピボット中心からの重心位置は、本発明における板金製(一体形式)のロッカアーム1の重心位置より小さいが、鋳造製のロッカアーム本体の重量が板金製(一体形式)のロッカアーム本体の重量に比べ重いため、板金製(一体形式)のロッカアーム1のピボット回りの慣性モーメントが、鋳造製の慣性モーメントよりも小さくなることが判る。
【0041】
このように、ピボット回りにおけるロッカアーム1の慣性モーメントが小さくなることにより、使用時におけるロッカアーム1の応答性が向上する。
【0042】
また、本発明におけるバルブステム案内部9を本体2に一体形成した板金製(一体形式)のロッカアーム本体の重量19[g]は、バルブステム案内部を溶接してなる板金製(溶接形式)のロッカアーム本体の重量21[g]より小さく、ロッカアーム1の軽量化が図れる。
【0043】
なお、この針状ころ5を用いずに、ローラ4を支軸3に対してすべり接触させてもよい。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、すべり軸受を介して嵌合してなるロッカアームに適用してもよい。
【0044】
【発明の効果】
本発明のロッカアームによると、ロッカアーム本体の重心位置を、長手方向中央よりピボット部側に配置したことにより、ロッカアームの重心位置がピボット部寄りとなる。よって、支点であるピボット部回りの慣性モーメントが小さくなり、ロッカアームの応答性が向上する。
【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を示す側面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るロッカアーム本体の展開図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るロッカアーム本体の側面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るロッカアームの平面図である。
【図5】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6】図5のVI矢視図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るロッカアームの重量と慣性モーメントの関係を示すグラフである。
【図8】従来例に係るロッカアームの平面図である。
【図9】従来例に係るロッカアームの側面図である。
【図10】図9のX矢視図である。
【符号の説明】
1 ロッカアーム
2 本体
3 支軸
4 ローラ
5 針状ころ
6,7 対向側壁部
8 ピボット部
9 バルブステム案内部

Claims (2)

  1. 長手方向両端に各々ピボット部およびバルブステム案内部を有する板金製のロッカアーム本体を含み、
    ロッカアーム本体の重心位置を、長手方向中央より前記ピボット部側に配置したことを特徴とするロッカアーム。
  2. 互いに略並行に対向配置された一対の対向側壁部と、前記両対向側壁部の長手方向両端間に各々一体成形されたピボット部およびバルブステム案内部とからなる板金製のロッカアーム本体を含み、
    前記ロッカアーム本体の重心が、長手方向中央より前記ピボット部側に位置するように、前記バルブステム案内部における前記一対の対向側壁部の間隔を狭くしたことを特徴とするロッカアーム。
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