JP3991558B2 - カムフォロワ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの動弁機構に利用されるカムフォロワに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、カムフォロワとしては、例えば図6に示すOHV型式エンジンに用いられるタイプや、図7に示すOHC型式エンジンに用いるタイプなどがある。
【0003】
図中、1はカム軸、1aはカム、2はプッシュロッド、3はロッカアーム、4はバルブ、5はラッシュアジャスタ、6はカムフォロワである。図6では、カムフォロワ6がラッシュアジャスタ5の下端に設けられており、図7では、カムフォロワ6がロッカアーム3の一端に設けられている。
【0004】
これらのカムフォロワ6は、図8に示すように、互いに平行に対向する二つ一対の支持壁7、7を備え、これらの支持壁7、7の間に架橋状に取り付けられる支軸8に対して鋼製のローラ9が回転可能なように所要隙間を介して外嵌されている。
【0005】
そして、前述したローラ9の外周面には、一律の曲面形状のフルクラウニング面が形成されている。このフルクラウニング面は、図面において誇張して表してある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に示したローラ9では、クラウニングを施していない場合に比べて優れているものの、カム1aに対する接触面積を可及的に大きくする目的で、フルクラウニング面の曲率半径を大きく設定していると、使用条件やローラ9の外形サイズ(外径寸法および幅寸法)などのミスアライメントによってローラ9が傾いたときに、ローラ9の外周面の軸方向一端側におけるカム1aとの接触面圧が局部的に増大するエッジロードが発生し、ローラ9およびカム1aが早期段階で偏摩耗しやすいと言える。
【0007】
これに対して、フルクラウニング面の曲率半径を小さくすれば、上記エッジロードを防止できるが、その場合には、カム1aに対する接触面積が小さくなってしまい、ミスアライメントがない状況において、ローラ9の軸方向中央付近での接触面圧が増大し、ここが早期段階で摩耗することになり、好ましくない。
【0008】
このような事情に鑑み、本発明は、カムフォロワにおいて、ローラが適正な姿勢のときの接触面積を拡大したうえで、ローラが傾いたときのエッジロードの発生を防止し、ローラおよびカムの耐摩耗性を向上することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明第1のカムフォロワは、2つの対向する支持体と、両支持体にわたって架橋状に取り付けられる支軸と、支軸に対して回転自在に所要の空間を設けて外嵌装着されてカムに当接されるローラとを備え、前記ローラの外周面の軸方向両端に断面形状が直線となるテーパ状の面取りが設けられているとともに、この両側の面取りを除く有効転送面領域に複合クラウニング面が形成されており、前記複合クラウニング面が、前記有効転送面領域における軸方向中間領域に形成される曲率半径の大きい大径クラウニング面と、前記有効転送面領域における軸方向両端領域に形成される曲率半径の小さい小径クラウニング面とを有し、前記小径クラウニング面が、前記大径クラウニング面に対して内接されており、前記大径クラウニング面の曲率半径R1と前記小径クラウニング面の曲率半径R2とが、R2≦R1/6の関係に設定されているとともに、大径クラウニング面の曲率中心が、その曲率半径に応じてローラの軸方向中心点を通って径方向に延びる第1直線上に、また、小径クラウニング面の曲率中心が、大径クラウニング面の曲率中心と軸方向中間領域の端縁位置とを結ぶ第2直線上にそれぞれ配置されている。
【0012】
以上、要するに、本願発明では、ローラの外周面に形成する複合クラウニング面について大径クラウニング面の両端側に小径クラウニング面を滑らかに連続させた曲面にしているから、ローラがミスアライメントにより傾いたときにも、一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するエッジロードの発生を防止できるようになる。
【0013】
しかも、上記エッジロード対策に伴い大径クラウニング面の曲率半径については可及的に大きくしても何ら支障なくなるから、これによって、ローラが適正な姿勢のときにおいて、カムに対する接触面積を可及的に大きく確保できるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0015】
図1ないし図5に本発明の一実施形態を示している。図1は、カムフォロワの断面図、図2は、ローラの形状を示す上半分の断面図、図3は、図2の要部を拡大した図、図4は、ローラの姿勢が傾いた状態を示す説明図、図5は、ローラにおける外周面各部の接触面圧を示すグラフである。
【0016】
ここでは、本発明のカムフォロワを図6および図7に示すエンジンの動弁機構に適用した例を挙げている。図6は、OHV型式エンジンに備えられる動弁機構の概略構成図、図7は、OHC型式エンジンに備えられる動弁機構の概略構成図である。
【0017】
図6の構造では、カム軸1のカム1aによりプッシュロッド2を上下動させることによりその上端と連動するロッカアーム3を揺動させて、このロッカアーム3の揺動で吸気用あるいは排気用のバルブ4を開閉作動させるようになっており、ロッカアーム3の下端に備えられたラッシュアジャスタ5の下部にカムフォロワ6が設けられている。
【0018】
図7の構造では、カム軸1のカム1aにより直接的にロッカアーム3を揺動させて、このロッカアーム3の揺動でバルブ4を上下に開閉作動させるようになっており、このロッカアーム3にカムフォロワ6が設けられている。
【0019】
これらのカムフォロワ6は、いずれも、図1に示すように、互いに平行に対向する支持体としてのアーム7,7を備え、これらアーム7,7の間に架橋状に取り付けられる支軸8に対してローラ9が相対回転可能となる状態で取り付けられている。
【0020】
この実施形態では、図2に示すように、ローラ9の外周面における有効転走面領域Wに、下記する複合クラウニング面が形成されていることに特徴がある。
【0021】
この複合クラウニング面の詳細について、図2および図3を参照して説明する。図示するように、ローラ9における有効転送面領域Wとは、ローラ9の軸方向両端に設けられるテーパ状の面取り11,11を除いた領域のことを言う。
【0022】
複合クラウニング面は、図面において誇張して表してあるが、曲率半径R1の大きい大径クラウニング面12と、曲率半径R2の小さい小径クラウニング面13とを有している。
【0023】
大径クラウニング面12は、有効転送面領域Wにおける軸方向中間領域L1に、また、小径クラウニング面13は、有効転送面領域Wにおける軸方向両端領域L2,L2にそれぞれ形成されており、特に図3の仮想線で示すように、小径クラウニング面13が大径クラウニング面12に対して内接されている。
【0024】
この大径クラウニング面12の曲率半径R1と小径クラウニング面12の曲率半径R2とは、R2≦R1/6の関係に設定されている。
【0025】
そして、大径クラウニング面12の曲率中心O1は、その曲率半径R1に応じてローラ9の軸方向中心点を通って径方向に延びる第1直線20上に配置されるが、小径クラウニング面13の曲率中心O2は、大径クラウニング面12の曲率中心O1と軸方向中間領域L1の両端位置P1とを結ぶ第2直線21上に配置される。この曲率中心O2の位置座標(X,Y)は、次式で求められる。
X=(R1−R2)sinθ
Y=(R1−R2)cosθ
なお、角度θは、前記した第1直線20と第2直線21とでなすものであり、次式で求められる。
θ=sin-1{(L1/2)/R1}
また、ローラ9の最大外径位置と大径クラウニング面12の両端位置P1との落差D1および、ローラ9の最大外径位置から小径クラウニング面13の両端位置P2までの落差D2は、次式で求められる。
D1=R1−√{R12−(L1/2)2}
D2=R1−Y−√{R22−(W/2−X)2}
上述したような構成において、ローラ9の全長寸法を6.5mm、有効転送面領域Wを6mm、軸方向中間領域L1を5.5mmとする場合、曲率半径R1を300mm、曲率半径R2を50mm、落差D1を0.013mm、落差D2を0.016mmに設定することができる。
【0026】
このような複合クラウニング面は、例えばNC加工装置により一度の連続した研削加工により形成することができる。但し、最後に表面仕上げ処理を施す。
【0027】
以上説明したように、ローラ9の外周面に形成する複合クラウニング面について、大径クラウニング面12に対して小径クラウニング面13を内接させることで滑らかに連続する曲面にしている。これにより、ローラ9がミスアライメントにより傾いたときにも、一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するエッジロードの発生を防止できて、ローラ9およびカム1aの双方が偏摩耗することを長期にわたって防止できるようになるなど、耐久性の向上に貢献できるようになる。
【0028】
具体的に、図4に示すように、ローラ9がミスアライメントにより傾いた状態におけるカム1aに対するローラ9の軸方向各部の接触面圧を調べたので、説明する。結果的に、図5に示すように、カム1aに対するローラ9の軸方向各部における接触面圧は、緩やかな曲線を描く傾向となり、従来例のようなエッジロードは発生していない。
【0029】
この他、上述したエッジロード対策によって、大径クラウニング面12の曲率半径R1を大きく設定することが可能になるから、そうすることによって、ローラ9が適正な姿勢のときに、カム1aに対する接触面積を可及的に大きく確保できて、軸方向中心から軸方向両端までの接触面圧の偏差を少なく抑制できるようになるので、ローラ9の転がり特性や耐摩耗性の向上に貢献できるようになる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の発明のカムフォロワでは、ローラの外周面に形成する複合クラウニング面について大径クラウニング面の両端側に小径クラウニング面を滑らかに連続させた曲面にしているから、ローラがミスアライメントにより傾いたときにも一律の曲面形状のクラウニング面を有する従来例のように、軸方向一端側で接触応力が増大するようになるなど、耐久性の向上に貢献できるようになる。
【0031】
しかも、上記のように大径クラウニング面と小径クラウニング面との境界面を滑らかにすることによってエッジロードを防止していて、大径クラウニング面の曲率半径については可及的に大きくしても何ら支障ないから、これによって、ローラが適正な姿勢のときにおいて、カムに対する接触面積を可及的に大きく確保できるようになり、結果として、軸方向中心から軸方向両端までの接触面圧の偏差を少なく抑制できて、ローラの転がり特性や耐摩耗性の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るカムフォロワを示す断面図
【図2】ローラの複合クラウニングを示す上半分の断面図
【図3】図2の要部を拡大した図
【図4】ローラの姿勢が傾いた状態を示す説明図
【図5】ローラにおける外周面各部の接触面圧を示すグラフ
【図6】図1のカムフォロワの利用例を示す説明図
【図7】図1のカムフォロワの他利用例を示す説明図
【図8】従来例に係るカムフォロワを示す縦断面図
【符号の説明】
6 カムフォロワ
7 支持体
8 支軸
9 ローラ
12 大径クラウニング面
13 小径クラウニング面
W 有効転送面領域
L1 軸方向中間領域
L2 軸方向両端領域
R1 大径クラウニング面12の曲率半径
R2 小径クラウニング面13の曲率半径
Claims (1)
- 2つの対向する支持体と、両支持体にわたって架橋状に取り付けられる支軸と、支軸に対して回転自在に所要の空間を設けて外嵌装着されてカムに当接されるローラとを備え、前記ローラの外周面の軸方向両端に断面形状が直線となるテーパ状の面取りが設けられているとともに、この両側の面取りを除く有効転送面領域に複合クラウニング面が形成されており、前記複合クラウニング面が、前記有効転送面領域における軸方向中間領域に形成される曲率半径の大きい大径クラウニング面と、前記有効転送面領域における軸方向両端領域に形成される曲率半径の小さい小径クラウニング面とを有し、前記小径クラウニング面が、前記大径クラウニング面に対して内接されており、前記大径クラウニング面の曲率半径R1と前記小径クラウニング面の曲率半径R2とが、R2≦R1/6の関係に設定されているとともに、大径クラウニング面の曲率中心が、その曲率半径に応じてローラの軸方向中心点を通って径方向に延びる第1直線上に、また、小径クラウニング面の曲率中心が、大径クラウニング面の曲率中心と軸方向中間領域の端縁位置とを結ぶ第2直線上にそれぞれ配置されている、ことを特徴とするカムフォロワ。
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