JP4009839B2

JP4009839B2 - カムフォロア

Info

Publication number: JP4009839B2
Application number: JP2002277913A
Authority: JP
Inventors: 義孝早稲田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP2004116584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などのエンジン動弁機構に用いられるカムフォロアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などのエンジン動弁機構に用いられるカムフォロアの一例として、図７に示すようなロッカアーム５０が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のロッカアーム５０は、実質的に平行に配置された一対のローラ支持壁５１，５２を胴体に備えている。ローラ支持壁５１，５２それぞれの長手方向中間位置に、打抜き加工によって支持孔５３，５４が形成され、支持孔５３，５４間に支軸５５が渡され、この支軸５５に複数個の針状ころ５６を介して、カムが転接するローラ５７が外装されている。
【０００３】
このような構成のロッカアーム５０は、エンジン動弁機構の所定の場所に設置されたカムの回転に伴なって傾動（揺動）を繰り返すことで、シリンダヘッドに設けられたバルブの開閉を行う機能を有する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１５０９１０号（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のロッカアーム５０において、支軸５５の外周面は、所定の硬度を必要とするため、例えば高周波焼入れを施して所定の硬度を得るようにする。この場合、支軸５５の回り止めのために、図８に示すように、支持壁５１，５２に形成した支持孔５３，５４の径を支軸５５の径に比べてわずかに小さく形成して、支軸５５を両支持孔５３，５４に一方側から圧入するようにする。しかしそうすると、支軸５５の外周面であるローラ転接面が損傷してしまう。
【０００６】
また、支軸５５を両支持壁５１，５２の支持孔５３，５４で確実に回り止めするために、図９に示すように、支軸５５の一方の端部をわずかに拡径して段部６０を形成しておくことが考えられる。しかし、このように支軸５５に段部６０を形成するためには、複雑な加工を必要とする。
【０００７】
そこで、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、支持壁５１，５２に形成した支持孔５３，５４に支軸５５を挿通した後、支軸５５の端面をかしめて、支軸５５の端部を支持孔５３の周壁面に圧接することで支軸５５の回り止めを行うことが考えられる。
【０００８】
具体的には、図１０（ａ）に示すように、支軸５５において、針状ころ５６が転接する外周面部分に対しては、例えば高周波焼入れ６１を施して所定の硬度に硬化させ、支軸５５の端部は非硬化の状態のままで、図１０（ｂ）に示すように、支軸５５を支持孔５３，５４に挿通し、図１０（ｃ）に示すように、支軸５５の端面をかしめる。しかしこのように、支軸５５に硬化部分と非硬化部分とを形成する加工は工程数の増加となり、またかしめ工程が付加されることになるので、製造コストが高くなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるカムフォロワは、カムが当接して転動するローラを介して対向する一対の支持壁と、前記両支持壁に形成された支持孔に端部が支持されるとともに前記ローラを挿通する支軸と、前記支軸とローラとの間に介装されてローラを支軸回りに回転自在に支持する複数個のころとを含み、前記支軸は、一方の支持壁に形成された支持孔から他方の支持壁に形成された支持孔に圧入されることで一方および他方の端部で非回転に設けられるカムフォロワであって、前記一方の支持孔は、前記支軸端部の径より小径である小径部と、前記支軸端部より大径である大径部とを備え、前記大径部は、前記カムが配置される支軸上の負荷圏側に対応する部分に設けられることで、前記支軸の端部が一方の支持孔の小径部に嵌合した状態で大径部との間に隙間を生じるようにされており、他方の支持孔の径は一様で支軸の径より小径にされていて、前記支軸の各端部は、それぞれ一方の支持孔の小径部と他方の支持孔に圧入されて軸心回りに非回転に支持される。
【００１０】
具体的に、前記大径部は、負荷圏側の半円内でかつ支軸上の負荷範囲内に対応する部分に設けられている。
【００１１】
上記構成のカムフォロワの製造にあたっては、支軸を一方の支持壁に形成された一方の支持孔から、他方の支持壁に形成された他方の支持孔に向けて挿通する。このとき、大径部は支軸の径よりも大径であるため、支軸上の、大径部を通過する部分の外周面に傷が生じることがない。そしてこの大径部は、カムが配置される支軸上の負荷圏側に対応する部分に設けられているため、カムから、ローラおよびころを介して支軸が負荷を受け、ころは、負荷圏において傷のない支軸の外周面を転動するため、ころが損傷を受けるのを防止できる。
【００１２】
前記小径部の周壁面に径方向の凹凸部が形成されて、該凹凸部を塑性変形させるよう支軸が支持孔に圧入されるよう構成されることにより、凹凸部が軸によって塑性変形するので、大径部を形成した部分が支軸の回り止めを行うことができない分だけ、小径部において確実に支軸の回り止めを行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るカムフォロワを、ロッカアームを例に図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はロッカアームの分解斜視図、図２はロッカアームの側面図、図３は要部拡大側面図である。
【００１５】
このロッカアーム１はエンドピボット型で、図１および図２に示すように、エンジンのＯＨＣ動弁機構に設けられる。２はエンジン動弁機構の所定の場所に配置されるカムであり、このロッカアーム１は、カム２が当接して転動するローラ３と、このローラ３を介して対向する一対の支持壁４，５とを備えている。
【００１６】
この支持壁４，５と、これら支持壁４，５どうしを長手方向両側で連設する連接壁２０，２１とで胴体２２が形成されている。一方の連接壁２０はラッシュアジャスタ２３の上端部が当接するピボット受け部として用いられ、他方の連接壁２１は、バルブステム２４の上端部が嵌入するバルブステム嵌入部として用いられる。
【００１７】
両支持壁４，５には、それぞれ長手方向中間部位に支持孔６，７が形成されている。これら支持孔６，７に端部１０ａ，１０ｂが非回転に支持されるように支軸８が挿通されている。この支軸８は、軸方向に実質同一断面に形成されている。またこの支軸８に、複数個の針状ころ９を介して前記ローラ３が軸心回りに回転自在に外装されている。そして支軸８は、全面硬化処理が施されて、ローラ３が転動しても損傷ないよう所定の硬度に設定されている。
【００１８】
一方の支持孔６は、図３の拡大側面図に示すように、中心Ｏを基準に支軸８（端部１０ａ）の径Ｒ１よりわずかに小さい径Ｒ２である小径部１１と、支軸８よりわずかに大きい径Ｒ３である大径部１２とを備えている。なお、他方の支持孔７の径は一様であり、支軸８の径よりわずかに小径に形成されている。
【００１９】
小径部１１の径Ｒ２と大径部１２の径Ｒ３の大きさの差はごくわずかであり、特に支軸８の径Ｒ１と大径部１２の径Ｒ３の差としては、後述のように、支軸８を支持孔６に挿通する際に、支軸８における負荷圏１３が接触さえしなければよいだけのわずかな差、例えば50μm〜0.1mmに設定する。
【００２０】
大径部１２は、カム２が配置される支軸８上の負荷圏１３側に対応する部分に設けられている。より具体的には、大径部１２は、支持孔６の中心を通る水平線１４を含んで支持孔６，７の上方部位で、支持孔６，７の中心を通る鉛直線１５を中心とした左右の円弧角θをそれぞれ３０°〜９０°を負荷圏１３相当部範囲として形成されている。
【００２１】
すなわち、ＯＨＣ動弁機構に設けられるロッカアーム１の場合、大径部１２を形成する範囲は、カム２からローラ３および針状ころ９を介して負荷が実質的に働く支軸８外周面に、軸方向で対応する部分である。なお、小径部１１と大径部１２との連続部は、ほぼ径方向に沿って拡径する段付面１６とされている。
【００２２】
次に、上記構成におけるロッカアーム１の製造方法を説明する。まず一枚の金属板を所定の形状に打抜き加工し、支持壁４，５に相当する部分を折り曲げるようにして、支持壁４，５および連接壁２０，２１を形成する。
【００２３】
続いて支持壁４，５に、両支持孔６，７を打抜き加工によって形成する。このとき、支持孔６，７ごとに異なった形状の、不図示の加工具（パンチ）を用いる。すなわち、一方の支持孔６を打抜くための加工具の先端部形状は、一方の半周側が他方の半周側より大きい径のものを用いて、支持孔６の形状が上記形状になるよう形成する。他方の支持孔７を打抜くための加工具の先端部形状は、実質真円に形成されている。
【００２４】
そして針状ころ９を内周面に装着したローラ３を支持壁４，５間の長手方向中心位置に配置した状態で、支軸８を一方の支持壁４に形成した支持孔６から他方の支持壁５に形成した支持孔７に向けて、ローラ３の内径側を挿通するようにして挿通させる。
【００２５】
ところで、一方の支持孔６は、その中心を通る水平線１４を含んで支持孔６の上方部位で、支持孔６の中心を通る鉛直線１５を中心とした左右の円弧角θをそれぞれ３０°〜９０°を範囲として形成された大径部１２を有する。そして小径部１１の径は、支軸８の径に比べてわずかに小径である。
【００２６】
このため、支軸８を一方の支持孔６に挿通した場合、支軸８における径方向の水平線より下の外周面は支持孔６の小径部１２に圧入されることになる。しかし、支軸８の略上半分の外周面（負荷圏１３相当部）は、支軸８の径より大径の大径部１２に対応するので、大径部１２、すなわち支持孔６の周壁面に接触することなく支持孔６に挿通される。従ってこの部分には、挿通による傷の発生がない。
【００２７】
支軸８をさらに押込み、支軸８の他方側の端部１０ｂを他方の支持孔７に圧入する。こうすることによって、支軸８は、その各端部１０ａ，１０ｂがそれぞれ支持孔６，７の周壁面によって回り止めされ、軸心回りに非回転となる。
【００２８】
以上がロッカアーム１の製造方法である。このようにして製造したロッカアーム１を、ＯＨＣ動弁機構における所定の場所に設置するとともに、カム２の外周カム面を、ローラ３に当接させる。
【００２９】
そしてカム２を回転させると、ローラ３がカム２から負荷を受けた状態で針状ころ９を介して支軸８回りに回転するとともに、ロッカアーム１がラッシュアジャスタ２３の上端部を中心に揺動し、バルブステム２４が上下動を繰返して不図示のバルブを開閉動作させる。
【００３０】
ところで、支軸８は円柱状の形状を有し、この支軸８に、カム２から、ローラ３および針状ころ９を介して負荷が働く負荷圏１３は、ＯＨＣ動弁機構に用いられるロッカアーム１では、最大範囲でも支軸８における水平線１４（支軸８と支持孔６とを同心とした場合）の上半分と考えられる。
【００３１】
そしてこの実施形態における一方の支持孔６は、上記したような形状に形成されているため、支軸８を支持孔６に挿通した場合でも、支軸８における負荷圏１３には挿通に伴なう傷の発生がない。従って、負荷が働いた状態でのローラ３とともに針状ころ９は、支軸８における負荷圏１３においては、極めて円滑に転動することになる。
【００３２】
また、針状ころ９が支軸８における水平線１４よりも下側の外周面は、支持孔６に圧入されるので、その際、ローラ３の外周面に傷が発生していることが考えられる。しかし、この領域は無負荷圏であるため、針状ころ９が転動した場合でも、これがその外周面に強く押付けられることはなく、従って、針状ころ９の外周面が損傷するといった状態を回避できる。このようなことから、ロッカアーム１の寿命を延長し得る。
【００３３】
上記のように、本発明の実施形態におけるロッカアーム１では、支持孔６の、支軸８における負荷圏１３に相当する部分に大径部１２を形成して支軸８を挿通するようにしたので、支軸８における負荷圏１３には挿通に伴なう傷の発生がなく、針状ころ９は負荷圏１３において支軸８の外周面を円滑に転動することになる。また、針状ころ９が支軸８における水平線１４よりも下側の外周面は、支持孔６の小径部１２に圧入されるので、支軸８は小径部１２によって一方の端部１０ａを回り止めされる。
【００３４】
さらに従来のように、支軸８は、その一部のみに硬化処理を施し、一部を非硬化とするような難しい処理ではなく、全面硬化処理が施されて、ローラ３が転動しても損傷ないよう所定の硬度に設定されており、かしめ工程を省略できるので、加工が容易でロッカアーム１の製造コストを従来に比べて低減し得る。
【００３５】
上記実施形態では、一方の支持孔６に支軸８の径Ｒ１より小径Ｒ２の小径部１１を形成して、支軸８の一方の端部１０ａをこの小径部１１において回り止め機能をもたせる構成とした。
【００３６】
しかしこの小径部１１は、支持孔６の周壁の一部であるので、支軸８に対する回り止め力が不足することが考えられる場合、例えば、図４の側面図に示すように、小径部１１の周面に、径方向の凹凸部２５を形成するようにする。例えば、この凹凸部２５の径方向の中心が、支軸８の径Ｒ１に一致するように形成する。この場合、大径部１２の配置位置および径、ならびに形成範囲は上記実施形態と同様である。
【００３７】
このような支持孔６に支軸８を圧入すると、支軸８によって凹凸部２５が塑性変形し、支持孔６の周面に支軸８に接触しない大径部１２が存在したとしても、支軸８を一方の端部１０ａにおいて確実に回り止めすることができる。
【００３８】
図５および図６は、一方の支持孔６における大径部１２を図において左側に配置した場合の断面図である。なお、両図とも、他方の支持孔７の変形例を示すもので、一方の支持壁４における一方の支持孔６の形状は、上記何れかの実施形態と同様であり、従って、一方の支持孔６と支軸８の一方の端部１０ａとの関係においては、上記何れかの実施形態と同様の作用効果を奏し得る。
【００３９】
図５では、支持孔７は他方の支持壁５を貫通することなく、支軸８の径Ｒ１よりもわずかに小さな径を有する凹部形状に形成されている。この構成のように、他方の支持壁５における支持孔７は、凹部形状であっても支軸８の他方の端部１０ｂを確実に回り止めすることができる。
【００４０】
また、図６に示した他方の支持壁５における支持孔７は、一方側から他方側へ位置するほど拡径されており、支持孔７における一方側最小径が、支軸８の径Ｒ１に比べてわずかに小さく形成されている。この構成の場合、支軸８を支持孔７に圧入すると、支軸８の他方側の端部１０ｂは、主として支持孔７における一方側周面によって回り止めされることになる。
【００４１】
上記各実施形態では、ロッカアーム１はＯＨＣ動弁機構に用いた場合で示し、一方の支持孔６における拡径部１２を水平線１４の上方位置に形成した。しかしこの拡径部１２は、支軸８における負荷圏１３に応じた位置に形成するものであって、動弁機構のタイプによって異なってよい。
【００４２】
さらに、上記各実施形態では、カムフォロワとしてロッカアーム１を例に説明したが、これに限定されるものではなく、対向する支持壁を有し、この各支持壁に支軸が挿通される挿通孔を有し、支軸にころを介してローラが回転自在に支持され、ローラはカムから負荷を受け、その負荷がローラを介して支軸に働く構成を有するカムフォロワであれば、適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、支軸上の負荷圏範囲に傷が発生するのを防止でき、カムフォロワの寿命を延長することができる。さらに、支軸を全面硬化処理を行うことができるので、製造コストの低減を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すロッカアームの分解斜視図である。
【図２】同じく全体側面図である。
【図３】同じく要部拡大側面図である。
【図４】別の実施形態を示すロッカアームの要部拡大側面図である。
【図５】他の実施形態を示す断面図である。
【図６】さらに他の実施形態を示す側面図である。
【図７】従来のロッカアームを示す分解斜視図である。
【図８】同じく支軸を支持孔に挿通する途中を示す断面図である。
【図９】別の従来例を示す断面図である。
【図１０】さらに別の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ロッカアーム
２カム
３ローラ
４，５支持壁
２０，２１連接壁
２２胴体
６，７支持孔
８支軸
９針状ころ
１１小径部
１２大径部

Claims

カムが当接して転動するローラを介して対向する一対の支持壁と、前記両支持壁に形成された支持孔に端部が支持されるとともに前記ローラを挿通する支軸と、前記支軸とローラとの間に介装されてローラを支軸回りに回転自在に支持する複数個のころとを含み、
前記支軸は、一方の支持壁に形成された支持孔から他方の支持壁に形成された支持孔に圧入されることで一方および他方の端部で非回転に設けられるカムフォロワであって、
前記一方の支持孔は、前記支軸端部の径より小径である小径部と、前記支軸端部より大径である大径部とを備え、前記大径部は、前記カムが配置される支軸上の負荷圏側に対応する部分に設けられることで、前記支軸の端部が一方の支持孔の小径部に嵌合した状態で大径部との間に隙間を生じるようにされており、
他方の支持孔の径は一様で支軸の径より小径にされていて、
前記支軸の各端部は、それぞれ一方の支持孔の小径部と他方の支持孔に圧入されて軸心回りに非回転に支持される、ことを特徴とするカムフォロワ。
請求項１記載のカムフォロワにおいて、
前記大径部は、負荷圏側の半円内でかつ支軸上の負荷範囲内に対応する部分に設けられた、ことを特徴とするカムフォロワ。
請求項１または２記載のカムフォロワにおいて、
前記小径部の周壁面に径方向の凹凸部が形成されて、該凹凸部を塑性変形させるよう支軸が支持孔に圧入されている、ことを特徴とするカムフォロワ。