JP3836407B2 - ロッカーアーム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に装備されカムにより揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブの開閉動作を行わせるセンターピボットタイプ,エンドピボットタイプのロッカーアームに関し、特に鋼板等の板金加工製のロッカーアームに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、内燃機関の動弁機構に組み込むロッカーアームは、鋳造により形成されていたために、重量が重いこと、加工工数が多いこと、コスト高などの改善すべき余地が多い。これに対して、比較的薄い板材から板金プレス加工により成形される板金製のロッカーアームが、軽量であること、加工工数が少ないこと、コスト安であることから広く採用されつつある。
ロッカーアームは、アーム本体の中央で揺動自在に支持するセンターピボットタイプのものと、アーム本体の端部にピボット部品を取付けて支持するエンドピボットタイプのものとに大別され、両タイプのものにおいて、上記板金製のロッカーアームが採用されている。
【0003】
センターピボットタイプのものは、アーム本体に形成したアジャスト部のねじ孔に、バルブ作用部材を出入り調整可能に取付け、カムとバルブとロッカーアーム間の調整を行う。エンドピボットタイプのものは、アーム本体に形成したアジャスト部のねじ孔に、ピボット部品を出入り調整可能に取付け、カムとバルブとロッカーアーム間の調整を行う。
両タイプのロッカーアームは、取付ける部品がバルブ作用部材であるか、ピボット部品であるかで異なるが、いずれもアジャスト部を有しており、比較的薄い板金製とした場合に、アジャスト部の取付孔の深さ確保が難しく、取付孔周辺の強度確保上で問題がある。
【0004】
例えば、図12は、従来のセンターピボットタイプの一例を示す(特開平2001−41011号公報)。この例のロッカーアーム51では、1枚の板材からプレス加工されたアーム本体52を、一対の平行な対向側壁53とこれら対向側壁53の上縁をつなぐ連結板壁54とでなる逆U字状の断面形状にしている。連結板壁54のアジャスト部となる端部には、バルブ作用部材(図示せず)を出入り調整可能に取付けるねじ孔の取付孔55が設けられ、この取付孔55は筒形膨出部56の形成によって、バルブ作用部材を堅固に保持できるように補強されている。また、ロッカーアーム51を、アジャスト部とローラ支持部の中心が軸方向にずれたオフセット構造とする場合、そのままでは筒形膨出部56が対向側壁53に干渉するため、邪魔にならないように開口窓57をオフセット側の対向側壁53に設けている。
【0005】
同図の従来例は、連結板壁54におけるアジャスト部の取付孔55に筒形膨出部56を設け、取付孔55の深さを確保しているが、筒形膨出部56の加工のために、取付孔55の成形に手間がかかる。また、オフセット構造とする場合に、開口窓57を設けて筒形膨出部56が邪魔とならないようにしているが、この開口窓57による逃げでは、オフセット量に限界がある。
【0006】
図13は、エンドピボットタイプの従来例であり、特開2001−132414に示されている。この例のロッカーアーム81は、断面逆U字状としたアーム本体82の一端に、アーム長さ方向に延びる先端重ね片83を設け、これを折り返することにより重なり構造のアジャスト部を形成している。この重なり構造のアジャスト部に取付孔85を設け、ピボット部品(図示せず)を出入り調整可能に取付ける。
この例の場合、アジャスト部を重なり構造としたため、取付孔85の周辺の強度確保が図れる。しかし、先端重ね片83を折り返すことが必要であり、この折り返し工程はアーム本体82を逆U字状に成形する工程とは別に必要となるため、工程数が増え、生産コストが高くなる。
【0007】
図14は、特開平10−299430に示されたセンターピボットタイプの提案例である。ロッカーアーム61は、帯状長板の長手方向の中央部を支点として折り曲げることで、2枚の対向側壁63,64が一端で2つ折りとされている。この折り曲げ端61bが、バルブ作用部材(図示せず)を出入り調整可能に取付けるアジャスト部とされている。
この従来例の場合、アジャスト部の取付孔75が深く形成できるが、アーム本体が一対の対向側壁63,64のみで形成されるため、一対の対向側壁63,64間の幅寸法を規制する手段が必要となる。なお、一対の対向側壁63,64は、揺動支点孔69の周囲に円筒状膨出部70を設けることで、薄い板金を用いても強度確保ができるように補強がなされている。しかし、この円筒状膨出部70を加工するのに手間がかかる。
【0008】
この発明の目的は、簡単な加工で、アジャスト部のねじ孔周辺の強度確保が行え、かつ軽量で加工工数が少なく、コスト安とできるロッカーアームを提供することである。
この発明の他の目的は、対向側壁の揺動支点部の周辺の強度確保が簡単な加工で行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、オフセット構造が簡易に得られるようにすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明における第1および第2の発明のロッカーアームは、いずれもカムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームである。このうち、第1の発明のロッカーアームは、センターピボットタイプに適用したものであり、次の構成を備える。
アーム本体は、一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなり、1枚の板材からプレス加工されたものである。このアーム本体は、長手方向の中間に揺動支点部を有し、一端に上記カムに転接するローラが取付けられ、他端にバルブ作用部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成される。上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなる。
【0010】
バルブ作用部品を取付ける雌ねじ部は、逆U字状断面のアジャスト部における天井部の連結板壁に形成されたねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなり、両側の対向側壁にもバルブ作用部材の雄ねじ部が螺合できる。そのため、バルブ作用部材の取付用の雌ねじ部としての螺合の強度が確保される。したがって、ねじ孔の補強のために重なり部の加工や、増肉加工等を特に必要としない。このように、加工工数を減らしながら、アジャスト部のねじ孔周辺の強度が確保される。
【0011】
アジャスト部は逆U字状断面またはU字状断面の幅狭部分からなるため、必要な強度が確保でき、またアーム本体と同じく逆U字状断面またはU字状断面であるため、加工が容易である。
この発明において、両方または片方の上記対向側壁における少なくとも上記揺動支点部の付近を、上記板材の一部が折り重なる重なり構造としても良い。
このように、対向側壁における揺動支点部の付近を重なり構造とした場合は、強度の要求される揺動支点部の付近における強度が、板厚を厚くすることなく確保できる。重なり構造とするだけで良いため、強度向上のための加工も簡単である。
【0012】
上記重なり構造とした対向側壁は、連結板壁に続き上記揺動支点部の付近の部分を構成する第1側壁構成板部と、この第1側壁構成板部から一体に延びて第1側壁構成板部に折り重ねられ先端に上記ローラの支持用の孔を有する第2側壁構成板部とでなるものとしても良い。また、この重なり構造とする対向側壁は、片方の対向板壁のみとしても良い。
この構成の場合、片方の対向側壁を重なり構造とし、折り重ねられる第2側壁構成板部にローラの支持用の孔が設けられるため、アジャスト部の中心とローラ支持部の中心とが揺動軸芯方向にずれたオフセット構造とできる。
【0013】
この発明における第2の発明のロッカーアームは、エンドピボットタイプに適用したものであり、次の構成を備える。
アーム本体は、一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなり、1枚の板材からプレス加工されたものである。このアーム本体は、長手方向の中間に上記カムに転接するローラが取付けられ、一端に上記バルブに作用するバルブ作用部が形成され、他端にピボット部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成される。上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなる。
ピボット部品を取付ける雌ねじ部は、逆U字状断面のアジャスト部における天井部の連結板壁に形成されたねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなり、両側の対向側壁にもピボット部品の雄ねじ部が螺合できる。したがって、ねじ孔の補強のために重なり部の加工や、増肉加工等を特に必要としない。このように、加工工数を減らしながら、アジャスト部のねじ孔周辺の強度が確保される。
この構成の場合も、アジャスト部は逆U字状断面またはU字状断面の幅狭部分からなるため、必要な強度が確保でき、またアーム本体と同じく逆U字状断面またはU字状断面であるため、加工が容易である。
【0014】
【発明の実施の形態】
この発明の第1の実施形態を図1ないし図4と共に説明する。図1に示すように、このロッカーアーム1はエンジンに装備され一端1aでカム2により揺動させられて他端1bでシリンダヘッドのバルブ3の開閉を行うセンターピボットタイプのものである。図2に示すように、このロッカーアーム1は、一対の平行な対向側壁5とこれら対向側壁5の上縁をつなぐ連結板壁6とでなる逆U字状の断面形状に、1枚の板材からプレス加工されたアーム本体4を有する。上記板材は鋼板等の板金である。アーム本体4の側面形状は、直線状であっても、く字状の曲がり形状であっても良いが、この実施形態では直線状とされている。両側の対向側壁5は、互いに対称形状とされている。連結板壁6は長さ方向の中央付近から他端1bに渡って設けられている。連結板壁6のアーム本体長さ方向の形成範囲は、ローラ10が干渉せず、他端1bに続く範囲で任意に成形できる。
【0015】
アーム本体4は、長さ方向の中間に揺動支点部となる揺動支点孔7を有し、一端1aに上記カム2に転接するローラ10が取付けられ、他端1bにバルブ作用部品14が雄ねじ部14aで取付けられる雌ねじ部15を有するアジャスト部16が形成されている。揺動支点孔7は両側の対向側壁5に設けられている。この揺動支点孔7にブッシュ8を介して揺動支点軸9が嵌合する。ロッカーアーム1は、この揺動支点軸9の回りに正逆回動自在に支持される。ブッシュ8は、揺動支点孔7に例えば圧入状態に取付けられる。両対向側壁5の上記一端1aには、カム2(図1)との係合用のローラ10の支軸10aを取付けるローラ支持孔11を有し、これらローラ支持孔11に両端が嵌合した支軸10aに、ローラ10が回転自在に支持される。この支軸10aを取付けた両対向側壁5の一端1aにより、ローラ支持部17が構成される。
ローラ10は、例えば図4(A)に示すように、内側ローラ10Aと外側ローラ10Bとの2重構造とされ、内側ローラ10Aの内径面と支軸10aとの接触面、および内側ローラ10Aの外径面と外側ローラ10Bの内径面との摺接面が、それぞれ滑り接触する軸受面とされる。ローラ10は、この他に、図4(B)に示すように、転がり軸受の外輪からなるものであっても良い。同図の例では、ローラ10の内径面と支軸10aとの間にころからなる転動体10bを介在させたころ軸受としてある。ローラ10について、図4(A)はダブルローラタイプ、図4(B)は転がりタイプであるが、滑り接触の場合、図4(C)に示すようにシングルローラタイプとしてもよい。
【0016】
図2に示すように、アジャスト部16は、連結板壁6の中間部分よりも幅Wが狭まり、対向側壁5,5間の距離Lが上記雌ねじ部15の内径よりも狭くなった断面逆U字状の幅狭部分23とする。図3(A)のI−I矢視断面図を図3(C)に示すように、雌ねじ部15は、幅狭部分23の連結板壁6を貫通したねじ孔15aと、このねじ孔15aに続いて両対向側壁5の対向面に形成された部分ねじ15bとでなる。なお、幅狭部分23は、この実施形態ではその幅方向の中心がアーム本体4の幅方向の中心と一致するように設けているが、幅狭部分23の幅方向の中心をアーム本体4の幅方向の中心に対していずれか片方に偏らせても良い。また、幅狭部分23は、距離L(図2)がねじ孔15の孔径よりも狭くなっておればよく、幅狭部分23と連結板壁6の中間部分の幅が同じであっても、また連結板壁6の中間部分の方が狭い幅であってもよい。
【0017】
アーム本体4の材質例を示すと、肌焼鋼(例えばSCM415)等の鋼材であって、浸炭焼入後に焼戻したものとされる。有効硬化層深さは、例えば0.4〜1.5mmであり、好ましくは0.9〜1.5mmである。
【0018】
この構成のロッカーアーム1によると、アジャスト部16を逆U字状断面の幅狭部分23で構成したため、必要な強度が確保でき、またアーム本体4と同じく逆U字状断面であるため、加工が容易である。バルブ作用部品14を取付ける雌ねじ部15は、逆U字状断面のアジャスト部16における天井部の連結板壁6に形成されたねじ孔15aと、このねじ孔15aに続いて両対向側壁5の対向面に形成された一対の部分ねじ部15bとでなり、両側の対向側壁5にもバルブ作用部材14の雄ねじ部14aが螺合できる。そのため、バルブ作用部材14の取付用の雌ねじ部15としての螺合の強度が確保される。そのため、ねじ孔の補強のために、例えば重なり構造としたり、増肉加工を施すことも不要である。重なり構造とする場合は、曲げ工程の繰り返しが必要で工程が増えるが、上記のように幅狭の逆U字状とする場合は、アーム本体4と同時に成形ことも可能で、また後に絞りを施す場合も簡単な加工で済む。また、幅狭の逆U字状とする場合は、加工に無理がなく、曲げ部にクラック等が発生する恐れもない。このように、対向側壁5を螺合に利用することで、強度向上と加工性の向上との両方が得られる。また、このロッカーアーム1は、1枚の板材をプレス加工したものであるため、軽量で、加工工数が少なく、コスト安とできる。
なお、アジャスト部16となる幅狭部分23の幅方向の中心をアーム本体4の中心に対して偏らせた場合は、アジャスト部16の中心とローラ10の支持部の中心とが揺動軸芯方向にずれたオフセット構造とできる。
【0019】
図5および図6は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図1〜図4と共に説明した第1の実施形態において、片側の対向側壁5を重なり構造としたものである。この重なり構造の対向側壁5は、連結板壁6に続き揺動支点孔7の付近の部分を構成する第1側壁構成板部5Aと、第2側壁構成板部5Bとでなる。第2側壁構成板部5Bは、第1側壁構成板部5Aから一体に延びて第1側壁構成板部5Aに折り重ねられ、先端にローラ支持孔11を有する。この実施形態におけるその他の構成は、第1の実施形態と同じである。
【0020】
この実施形態の場合、対向側壁5を重なり構造としたため、対向側壁5の強度向上が図れる。また、片方の対向側壁5における第1側壁構成板部5Aの外側に重なった第2側壁構成板部5Bにローラ支持孔11が設けられているため、アジャスト部16の中心とローラ支持部17の中心とが揺動軸心方向にずれたオフセット構造となる。
なお、対向側壁5における第1側壁構成板部5Aと第2側壁構成板部5Bとの折り重なりは、必ずしも密に重なっていなくても良く、互いの間に隙間を有するU字状となっていても良い。その場合、第1側壁構成板部5Aと第2側壁構成板部5Bとの間の隙間を適宜設定することで、オフセット量の設定が行える。また補強の目的としては、両側の対向側壁5を共に重なり構造としても良い。
【0021】
図7は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図5,図6に示した実施形態において、重なり構造した対向側壁5における第2側壁構成板部5Bに、揺動支点孔7とローラ支持孔11との間で、上下縁に切欠部41,42を成形したものである。切欠部41,42は、第2側壁構成板部5Bの必要強度が得られる範囲で大きく形成することが好ましい。
このように切欠部41,42を設けた場合、ロッカーアーム1がより軽量化される。その他の構成,効果は、図5,図6に示す実施形態と同じである。
【0022】
図8ないし図11は、この発明の第2の発明に対応する実施形態を示す。このロッカーアーム1Aはエンドピボットタイプのものであり、内燃機関に装備され、カム2により揺動駆動されてシリンダヘッドのバルブ3を動作させる。このロッカーアーム1Aにおいても、アーム本体4Aは、一対の対向側壁5とこれら対向側壁5の上縁をつなぐ連結板壁6とでなる逆U字状の断面形状に、1枚の板材からプレス加工されている。上記板材は鋼板等の板金であり、例えば第1の実施形態で示した材質、および熱処理が採用される。アーム本体4Aの側面形状は、直線状であっても、く字状の曲がり形状であっても良いが、この実施形態では略直線状とされている。両側の対向側壁5は互いに対称形状とされている。
【0023】
アーム本体4Aは、長手方向の中間に上記カム2に転接するローラ10が取付けられ、一端1Aaにバルブ3に作用するバルブ作用部34が形成され、他端1Abに、ピボット部品30がその雄ねじ部31で取付けられる雌ねじ部15Aを有するアジャスト部16Aとされている。バルブ作用部34は、連結板壁6の一部からなり、アーム本体4Aの長さ方向に沿う断面において、バルブ3側に凸となる湾曲板状とされている。アーム本体4Aの連結板壁6は、長さ方向の略全長のうち、中間部分を除く残り範囲に設けられ、上記中間部分は、ローラ10の一部が突出する窓32に形成されている。この窓32よりも一端1Aa側の部分が、上記バルブ作用部34となる。ローラ10は、例えば第1の実施形態と同じく図11(B)に示すように、内側ローラ10Aと外側ローラ10Bとの2重構造とされ、内側ローラ10Aの内径面と支軸10aとの接触面、および内側ローラ10Aの外径面と外側ローラ10Bの内径面との摺接面が、それぞれ滑り接触する軸受面とされる。ローラ10は、この他に、図4(B)の例と同様に、転がり軸受の外輪からなるものであっても良いし、図4(C)の例と同様にシングルローラタイプであっても良い。
【0024】
アジャスト部16Aは、図1〜図4に示す第1の実施形態と同様に、図10に示すように連結板壁6の中間部分よりも幅Wが狭まり、対向側壁5,5間の距離Lが上記雌ねじ部15Aの内径よりも狭くなった断面逆U字状の幅狭部分23Aとする。図10のC−C矢視断面図を図11(C)に示すように、雌ねじ部15Aは、幅狭部分23Aの連結板壁6を貫通したねじ孔15Aaと、このねじ孔15Aaに続いて両対向側壁5の対向面に形成された部分ねじ15Abとでなる。なお幅狭部分23Aは、距離Lが雌ねじ部15Aの内径よりも狭くなっておればよく、幅狭部分23Aと連結板壁6の中間部分の幅が同じであっても良い。
【0025】
この構成の場合、アジャスト部16Aに取付けられる部材がピボット部品30であることにおいて、第1の実施形態と異なるが、次のように第1の実施形態と同様の各効果が得られる。すなわち、このロッカーアーム1Aによると、アジャスト部16Aを逆U字状断面の幅狭部分23Aで構成したため、必要な強度が確保でき、またアーム本体4Aと同じく逆U字状断面であるため、加工が容易である。ピボット部品30を取付ける雌ねじ部15Aは、逆U字状断面のアジャスト部16Aにおける天井部の連結板壁6に形成されたねじ孔15Aaと、このねじ孔15Aaに続いて両対向側壁5の対向面に形成された一対の部分ねじ部15Abとでなり、両側の対向側壁5にもピボット部品30の雄ねじ部31が螺合できる。したがって、ねじ孔15Aaの補強のために重なり部の加工や、増肉加工等を特に必要としない。このように、対向側壁5を螺合に利用することで、強度向上と加工性の向上との両方が得られる。
【0026】
なお、上記各実施形態は、いずれもアーム本体を逆U字状としたが、アーム本体は、U字状の断面形状であってもよい。
【0027】
【発明の効果】
この発明のロッカーアームは、1枚の板材からプレス加工されたアーム本体を有し、このアーム本体はバルブ作用部品またはヒボット部品が取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなるため、簡単な加工で、アジャスト部の取付孔周辺の強度確保が行え、かつ軽量で加工工数が少なく、コスト安とできる。
アーム本体の対向側壁を上記重なり構造とした場合は、対向側壁の揺動支点部の周辺の強度確保が簡単な加工で行える。
重なり構造の対向側壁を、第1側壁構成板部と、この第1側壁構成板部から一体に延びて先端にローラ支持孔を有する第2側壁構成板部とでなるものとした場合は、アジャスト部の中心とローラ支持部の中心とが揺動軸芯方向にずれたオフセット構造することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態におけるロッカーアームをエンジンの周辺機構と共に示す破断正面図である。
【図2】同ロッカーアームおよびその付属部品の分解斜視図である。
【図3】(A)〜(C)はそれぞれこの発明の他の実施形態にかかるロッカーアームを示す平面図、正面図、および横断面図である。
【図4】(A)〜(C)はそれぞれ同ロッカーアームにおけるローラ支持部の例およびその変形例の横断面図である。
【図5】この発明の他の実施形態におけるアーム本体の斜視図である。
【図6】(A)は同実施形態におけるアーム本体の平面図、(B)は同破断側面図、(C)は同図(A)のII-II 線断面図、(D)は同図(A)のIII-III 線断面図である。
【図7】(A)〜(E)はそれぞれこの発明のさらに他の実施形態におけるアーム本体の正面図、右側面図、平面図、左端面図、および背面図である。ムを示す斜視図である。
【図8】この発明のさらに他の実施形態にかかるロッカーアームを示す破断正面図である。
【図9】同ロッカーアームの平面図である。
【図10】同ロッカーアームの下面図である。
【図11】(A)〜(C)はそれぞれ図10のA−A線断面図、B−B線断面図、およびC−C線断面図である。
【図12】従来例の斜視図である。
【図13】他の従来例の破断正面図である。
【図14】さらに他の従来例の斜視図である。
【符号の説明】
1,1A…ロッカーアーム
1a,1Aa…一端
1b,1Ab…他端
2…カム
3…バルブ
4,4A…アーム本体
5…対向側壁
5A…第1側壁構成板部
5B…第2側壁構成板部
6…連結板壁
7…揺動支点孔
10…ローラ
14…バルブ作用部材
14…雄ねじ部
15,15A…雌ねじ部
15a,15Aa…ねじ孔
15b,15Ab…部分ねじ
16,16A…アジャスト部
17…ローラ支持部
21…側部重ね片
30…ピボット部品
31…雄ねじ部
Claims (4)
- カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、
一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなる、1枚の板材からプレス加工されたアーム本体を有し、このアーム本体は、長手方向の中間に揺動支点部を有し、一端に上記カムに転接するローラが取付けられ、他端にバルブ作用部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなることを特徴とするロッカーアーム。 - 両方または片方の上記対向側壁における少なくとも上記揺動支点部の付近を、上記板材の一部が折り重なる重なり構造とした請求項1に記載のロッカーアーム。
- 上記重なり構造の対向側壁は、連結板壁に続き上記揺動支点部の付近の部分を構成する第1側壁構成板部と、この第1側壁構成板部から一体に延びて第1側壁構成板部に折り重ねられ先端に上記ローラの支持用の孔を有する第2側壁構成板部とでなるものとし、この重なり構造の対向側壁を片方の対向側壁のみとした請求項2に記載のロッカーアーム。
- カムにより揺動駆動されて内燃機関のバルブを動作させるロッカーアームにおいて、
一対の対向側壁とこれら対向側壁をつなぐ連結板壁とでなる、1枚の板材からプレス加工されたアーム本体を有し、このアーム本体は、長手方向の中間に上記カムに転接するローラが取付けられ、一端に上記バルブに作用するバルブ作用部が形成され、他端にピボット部品が雄ねじ部で取付けられる雌ねじ部を有するアジャスト部が形成され、上記雌ねじ部は、上記連結板壁を貫通したねじ孔と、このねじ孔に続いて両対向側壁の対向面に形成された部分ねじ部とでなることを特徴とするロッカーアーム。
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