JP7140696B2

JP7140696B2 - ロッカアーム

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Publication number: JP7140696B2
Application number: JP2019030172A
Authority: JP
Inventors: 正輝貴志
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: JP2020133543A

Description

本発明は、ロッカアームに関する。

内燃機関の動弁装置において、カムシャフト上のカムの回転動力を吸気又は排気バルブに伝達するためのロッカアームが知られている。この種のロッカアームの周りには、部材同士が摺接する摺接部（例えば、ロッカアームとカムとの間の摺接部）が複数あり、そのような摺接部における焼き付き等を防止する目的で、各摺接部にオイル（潤滑油）が供給される。各摺接部をオイルで潤滑する方式としては、様々なものが知られており、例えば、シャワーパイプの噴射孔からオイルを噴射させてカムシャフト上にオイルを供給する方式や、中空状のカムシャフトの内部にオイルを注入し、そのオイルをカムシャフトのカムの周面（カム面）に設けられた噴射孔から外部に噴射させることで、カムとロッカアームとの間等を潤滑する方式等が挙げられる。各潤滑方式において、オイルは、内燃機関の運転時に作動するオイルポンプからの油圧を受けて、シャワーパイプやカムシャフト等を介して各摺接部に供給される。

ところで、内燃機関を停止した状態で長期間放置した後に、再び内燃機関を始動すると、直ちにオイルの油圧は上昇せず、噴射孔からオイルが噴射されるまでに、ある程度の時間を要する。そのため、内燃機関の始動時に、オイル供給に遅れが生じ、各摺接部に焼き付き等が発生する虞がある。

そこで、このような問題を解決するために、従来、オイルバス（油溜まり部）を備えたロッカアームが提供されている（特許文献１参照）。このロッカアームは、その本体部に、上方に開放した袋状のオイルバスが設けられており、そのオイルバスに、内燃機関の停止時でもオイルが溜められる構成となっている。なお、このロッカアームは、中央部に回転自在に支持されたローラを備える、所謂ローラロッカアーム（ローラアーム）であり、そのローラの下側の部分が、オイルバス内のオイルに浸漬される。

特開２００２－３３９７１０号公報

従来のオイルバスは、ロッカアームに対して一体的に固定されている。そのため、ロッカアームの設置角度が変更になると、それに固定されたオイルバスの設置角度も変更されることになる。ロッカアームの設置角度は、内燃機関の設置角度に応じて定まるものであり、そのような内燃機関の設置角度を、オイルバスの製造時に把握することは、通常、容易ではない。そこで、従来は、ロッカアーム（オイルバス）が様々な設置角度で使用されることを想定して、ある程度のオイル量が確保されるように、オイルバスの容積（大きさ）を大きくする必要があった。オイルバスが小さいと、ロッカアーム（オイルバス）の設置角度によっては、オイルバス中の多くのオイルが溢れ出して、内燃機関の始動時に必要な分のオイルを、オイルバス中に確保することができない虞がある。

本発明の目的は、本体部の設置角度に応じて、自動的に適切な位置にオイルバスが配されるオイルバスを備えたロッカアームを提供することである。

本発明に係るロッカアームは、本体部と、前記本体部に固定される軸部と、前記軸部に回転可能な状態で取り付けられるローラとを備えるロッカアームであって、前記軸部が挿通される挿通孔を含み、前記軸部に揺動自在な状態で取り付けられる揺動部と、この揺動部に接続され、上方に開口した容器状をなし、前記ローラのうち前記軸部よりも下側に配される部分の周りを囲むように配され、オイルが溜められる貯留部とを有するオイルバスを備える。

前記ロッカアームにおいて、前記揺動部は、一組のものからなり、前記ローラを間に置く形で前記軸部の両端側にそれぞれ揺動自在な状態で取り付けられるものであってもよい。

前記ロッカアームにおいて、前記軸部の両端は、前記本体部よりも外側にそれぞれはみ出し、前記揺動部は、前記本体部よりも外側にある前記軸部に揺動自在な状態で取り付けられるものであってもよい。

本発明によれば、本体部の設置角度に応じて、自動的に適切な位置にオイルバスが配されるオイルバスを備えたロッカアームを提供することができる。

内燃機関の動弁装置の断面図実施形態１のロッカアームの正面図実施形態１のロッカアームの上面図図３のＡ－Ａ線断面図オイルバスの斜視図図４に示されるロッカアームの本体部が傾斜している状態を示す断面図実施形態２のロッカアームの上面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１～図６を参照しつつ説明する。図１は、内燃機関１の動弁装置１０の断面図である。図１に示されるように、内燃機関１が備えるシリンダヘッド２には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ４と、排気ポート（不図示）を開閉する排気バルブ（不図示）とが設けられている。本実施形態では、吸気バルブ４を開閉する吸気側の動弁装置１０について説明する。なお、排気バルブを開閉する排気側の動弁装置の基本的な構成は、吸気側と同様であり、説明を省略する。

吸気バルブ４は、円板状の弁部材４ａと、この弁部材４ａから延びる棒状のバルブステム４ｂと、円板状のバネ押さえ部４ｃとを備えている。上述した吸気ポート３は、シリンダヘッド２に設けられている吸気通路８の端部に配されており、このような吸気ポート３の開閉に弁部材４ａが利用される。バルブステム４ｂは、吸気通路８の外壁を貫通する形で設けられている。バルブステム４ｂの一端は、弁部材４ａに固定されており、また、他端はシリンダヘッド２の外側に突出している。

突出した前記他端には、バネ押さえ部４ｃが取り付けられている。バネ押さえ部４ｃとシリンダヘッド２との間には、バルブスプリング５が圧縮状態で取り付けられている。また、バルブステム４ｂの前記他端は、後述するように、ロッカアーム６の一端６１ａに当接されている。

カム７は、カムシャフト７１の外周面から外側に突出する形でカムシャフトに固定されており、カムシャフト７１と一体的に回転する。カムシャフト７１は、回転するカム７の動力を、ロッカアーム６を介して吸気バルブ４に伝達する回転軸である。カムシャフト７１と、内燃機関１が備えるクランクシャフト（不図示）との間には、クランクシャフトの回転動力を伝達するためのタイミングベルト（不図示）が架けられており、そのタイミングベルトを介してカムシャフト７１がクランクシャフトと連動して回転する。

カム７は、非リフト面７ａと、この非リフト面７ａに連続するリフト面７ｂとで構成される外周面（カム面）を備えている。非リフト面７ａは、回転中心からの距離が等しく、同一半径に位置する面であり、リフト面７ｂは、回転中心から最も離れた頂点７ｃに向かって回転中心からの距離が漸増する面である。

カムシャフト７１の上方には、動弁装置１０の潤滑に利用されるオイル（潤滑油）を供給するためのシャワーパイプ９が配設されている。シャワーパイプ９は、筒状の部材からなり、その周壁を貫通する形で、オイルを噴射するための噴射孔９１が設けられている。

図２は、実施形態１のロッカアーム６の正面図であり、図３は、実施形態１のロッカアーム６の上面図である。ロッカアーム（ローラアーム）６は、カム７の回転に従って揺動することで、カム７の回転運動を直線往復運動に変換して吸気バルブ４に伝達する。ロッカアーム６は、主として、本体部６１、軸部６２、ローラ６３、及びオイルバス６４を備えている。

本体部６１は、全体的には、図２及び図３の左右方向に延びた長手状をなしている。本体部６１は、互いに間隔を保ちつつ平行に並ぶ一対の側壁部６１ｃと、図２及び図３の左側に示される、側壁部６１ｃの一方の端部側に配される第１端部６１ａと、図２及び図３の右側に示される、側壁部６１ｃの他方の端部側に配される第２端部６１ｂとを備えている。

第１端部６１ａは、一対の側壁部６１ｃにおける一方の端部同士を繋ぐ部分であり、バルブステム４ｂの端部（上記端端）に当接され、バルブステム４ｂを押圧する部分（押圧部）となっている。第１端部６１ａは、概ね板状をなしている。

第２端部６２ｂは、一対の側壁部６１ｃにおける他方の端部同士を繋ぐ部分であり、後述するラッシュアジャスタ２０の端部（先端部分）に当接される部分（受け部）となっている。第２端部６２ｂは、ラッシュアジャスタ２０と対向する内面側が半球面状に窪んだ形をなしており、その窪んだ部分がラッシュアジャスタ２０の先端部分と接触する。第２端部６２ｂの外面側は、半球状に膨らんだ形をなしている。

軸部６２は、本体部６１が備える一対の側壁部６１ｃの間に差し渡される形で設けられている。軸部６２は、長手状をなした本体部６１の中央側に設けられている。軸部６２は、円柱状であり、その両端が本体部６１（側壁部６１ｃ）に対して固定されている。

ローラ６３は、カム７のカム面（非リフト面７ａ及びリフト面７ｂ）に接触するローラ面６３ａを含む。ローラ面６３ａは、曲率が一定の円弧面で構成されており、その幅は、カム７のカム面の幅と略同じに設定されている。図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。ローラ６３は、軸受け（ニードルローラベアリング）６３ｂを介して、軸部６２に回転可能な状態で取り付けられている。

図５は、オイルバス６４の斜視図である。オイルバス６４は、シャワーパイプ９から供給されたオイルを貯留する部材である。オイルバス６４は、金属製の板材（例えば、鉄系のプレス材）が所定形状に加工されたものからなる。オイルバス６４は、揺動部６５と、貯留部６６とを備える。

揺動部６５は、軸部６２が挿通される挿通孔６５ａを含み、軸部６２に揺動自在な状態で取り付けられる部分である。本実施形態のオイルバス６４は、一組（２つ）の揺動部６５を備えている。揺動部６５は、円環状をなしており、その中央に、軸部６２が挿通される挿通孔６５ａが設けられている。一組の揺動部６５は、各々の挿通孔６５ａに軸部６２の各端部側が挿通され、かつローラ６３を間に置く形で軸部６２の両端側にそれぞれ揺動自在な状態で取り付けられている（図３参照）。揺動部６５は、挿通孔６５ａに軸部６２が挿通されることで、軸部６２に回転可能な状態で係合される。

貯留部６６は、揺動部６５の下部に接続され、上方に開口した容器状をなしている。貯留部６６は、ローラ６３のうち、軸部６２よりも下側に配される部分（以下、下側部分）６３ｃの周りを囲むように配される。つまり、ローラ６３の下側部分６３ｃは、オイルバス６４の貯留部６６内に収容された状態となっている。なお、ローラ６３の下側部分６３ｃと、貯留部６６との間には、所定の隙間が形成されており、互いに接触しないように構成されている。このような貯留部６６内にオイルが溜まると、ローラ６３の下側部分６３ｃが、オイルに浸かった状態となる。

図１に示されるように、シリンダヘッド２には、上方に開口する形で穿設された凹状の取付室１９が設けられている。この取付室１９にラッシュアジャスタ２０が挿入される形で取り付けられる。ラッシュアジャスタ２０は、一端（先端部分）が取付室１９から突出する形で取り付けられる。なお、取付室１９は、シリンダヘッド２に設けられているオイル供給路（オイルギャラリ）１１と繋がっている。

ラッシュアジャスタ２０は、全体的には概ね円柱のような外観形状を備えている。取付室１９から突出するラッシュアジャスタ２０の端部は、ロッカアーム６の他端（第２端部６２ｂ）と当接して前記他端（第２端部６２ｂ）を支える部分となっている。動弁装置１０において、カムシャフト７１に設けられたカム７の回転に伴ってロッカアーム６がラッシュアジャスタ２０の端部を支点としつつ揺動すると、バルブステム４ｂが往復移動して、吸気バルブ４の開閉動作が行われる。

ここで、図４及び図６を参照しつつ、ロッカアーム６が備えるオイルバス６４の機能について、詳細に説明する。図４には、本体部６１が略水平な状態で配されているロッカアーム６が示されている。そして、そのような本体部６１に設けられた軸部６２に対して、オイルバス６４が揺動可能な状態で取り付けられている。図４に示されるように、オイルバス６４は、自重により、貯留部６６が最も下側に配された形で、軸部６２に取り付けられている。

内燃機関１が始動すると、オイルポンプ（不図示）が作動し、そして、そのオイルポンプからの油圧を受けてシャワーパイプ９からオイルが供給される。ロッカアーム６のオイルバス６４には、シャワーパイプ９からのオイルが、カム７等を伝って流れ落ちる等して、供給される。オイルは、最大で、貯留部６６の上端位置Ｘまで貯留される。このように、貯留部６６が最も下側に配された状態で、オイルが貯留部６６に貯留されていると、ローラ６３の下側部分６３ｃが、貯留部６６内のオイルに浸漬された状態となる。

内燃機関１が停止すると、シャワーパイプ９からのオイル供給が停止されるものの、オイルバス６４の貯留部６６には、内燃機関１の運転中に供給されたオイルが蓄えられている。このように内燃機関１を停止した状態で長期間放置した後、再び内燃機関１を始動すると、シャワーパイプ９からのオイル供給が直ちに開始されなくても、オイルバス６４に貯留されたオイルを利用して、ロッカアーム６のローラ６３とカム７との間や、その周囲に配される部材に対して、直ちにオイルが供給されることになる。

内燃機関の始動後に、カム７からの力を受けてローラ６３が回転すると、そのローラ６３の下側部分６３ｃに付着したオイルが、ローラ６３の上側部分まで運ばれる。そして、そのオイルによって、ローラ６３のローラ面６３ａと、カム７のカム面との間が潤滑される。また、ローラ６３やカム７に付着したオイルの一部は、ローラ６３やカム７の回転に伴って、周囲に飛び散る形となる。このようにして、ローラ６３とカム７との間以外の部分にも、内燃機関１の始動直後に、オイルが供給される。なお、内燃機関１の停止時に、ローラ６３の下側部分６３ｃ（特に、軸受け６３ｂの下端面から下側の部分）にオイルが付着していると、内燃機関１（動弁装置１０）が始動しても、ローラ６３の一回転目で、上記のような潤滑を開始することができる。内燃機関１（動弁装置１０）は、このようなロッカアーム６を備えることにより、内燃機関１の始動時において、ローラ６３とカム７との間等の摺接部における焼き付き等が抑制される。

図６は、図４に示されるロッカアーム６の本体部６１が傾斜している状態を示す断面図である。この図６には、第２端部６１ｂ側が、第１端部６１ａ側よりも下方に配置されるように本体部６１が水平方向に対して傾斜している状態のロッカアーム６が示されている。ロッカアーム６が揺動して、例えば、ロッカアーム６の本体部６１の設置角度が、図４の状態から図６の状態に変更されると、自重により、オイルバス６４は、軸部６２を中心として下方に向かって移動し、最終的に、図４に示される場合と同様、貯留部６６が最も下側に配された状態となる。オイルバス６４は、本体部６１に対して分離しており、本体部６１から独立して自由に回転（揺動）することができるため、本体部６１の傾斜角度が変更されても、貯留部６６は、適切な位置である最も下側の位置に自動的に配される。また、本実施形態のロッカアーム６は、内燃機関１（動弁装置１０）の運転時に、本体部６１が揺動しても、オイルバス６４の貯留部６６は、自重及び貯留部６６内のオイルの重さにより、適切な位置である最も下側の位置に配された状態となる。したがって、本実施形態のロッカアーム６によれば、貯留部６６からオイルが不必要に溢れ出すことも抑制される。また、このような構造のオイルバス６４であれば、貯留部６６の容積（大きさ）を必要最小限に抑えることも可能である。このような本実施形態のロッカアーム６は、内燃機関の傾斜角度（所謂、エンジンスラント角）や、内燃機関内のレイアウトにかかわらず、貯留部６６が最も下側に配された状態となり、様々な内燃機関に対して適用することができる。

＜実施形態２＞
次いで、本発明の実施形態２を、図７を参照しつつ説明する。図７は、実施形態２のロッカアーム６Ａの上面図である。本実施形態のロッカアーム６Ａは、実施形態１と同様の本体部６１を備えている。ただし、本実施形態では、本体部６１に固定される軸部６２Ａの構成が異なっている。具体的には、軸部６２Ａの両端は、本体部６１の各側壁部６１ｃよりも外側にそれぞれはみ出している。そして、そのはみ出した軸部６２Ａの各端部６２Ａａに、オイルバス６４Ａの各揺動部６５Ａがそれぞれ揺動自在な状態で取り付けられている。軸部６２Ａの端部６２Ａａは、揺動部６５Ａの挿通孔６５Ａａに挿通されている。本実施形態のオイルバス６４Ａは、実施形態１と同様、軸部６２Ａに揺動自在に取り付けられるものの、軸部６２Ａに対する取付位置が、実施形態１と異なっており、上述したように、本体部６１よりも外側にはみ出した軸部６２Ａの端部６２Ａａに取り付けられる。なお、本実施形態のオイルバス６４Ａは、幅方向の大きさが、実施形態１よりも大きいものの、基本的な構成は、実施形態１と同様であり、上方に開口した容器状の貯留部６６Ａを備えている。

本実施形態のロッカアーム６Ａでは、揺動部６５Ａが、ローラ６３から離されており、揺動部６５Ａと、回転するローラ６３との接触（スラスト摩耗）が防止される。そのため、本実施形態のロッカアーム６Ａでは、揺動部６５Ａ等の耐摩耗性が向上する。なお、本実施形態のオイルバス６４Ａは、実施形態１と同様、金属製の板材が所定形状に加工されたものであるが、他の実施形態においては、耐熱性を有する合成樹脂を利用して、オイルバス６４Ａを構成してもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１等のオイルバスは、２つ（一組）の揺動部を備えるものであったが、他の実施形態においては、１つの揺動部によって貯留部が固定される構成であってもよい。なお、上記実施形態１等のように、２つ（一組）の揺動部によって貯留部が固定される構成は、軸部に対して荷重が均等に加えられる等の理由により、好ましい。

（２）上記実施形態１等では、軸部に取り付けられる揺動部が、円環状をなしていたが、他の実施形態では、例えば、円環状の部分の一部が切り欠かれたような形（所謂、フック状）であってもよい。なお、上記実施形態１等のように、揺動部が円環状等の環状をなしていると、軸部から脱落することが防止され、好ましい。

１…内燃機関、２…シリンダヘッド、３…吸気ポート、４…吸気バルブ、５…バルブスプリング、６…ロッカアーム、６１…本体部、６１ａ…第１端部、６１ｂ…第２端部、６１ｃ…側壁部、６２…軸部、６３…ローラ、６３ａ…ローラ面、６３ｂ…軸受け、６３ｃ…下側部分、６４…オイルバス、６５…揺動部、６５ａ…挿通孔、６６…貯留部、７…カム、７１…カムシャフト、８…吸気通路、９…シャワーパイプ、１０…動弁装置

Claims

本体部と、
前記本体部に固定される軸部と、
前記軸部に回転可能な状態で取り付けられるローラとを備えるロッカアームであって、
前記軸部が挿通される挿通孔を含み、前記軸部に取り付けられると共に、前記本体部から独立して揺動できるように、前記軸部に対して揺動自在な揺動部と、この揺動部に接続され、上方に開口した容器状をなし、前記ローラのうち前記軸部よりも下側に配される部分の周りを囲むように配され、オイルが溜められる貯留部とを有するオイルバスを備えるロッカアーム。
前記揺動部は、一組のものからなり、前記ローラを間に置く形で前記軸部の両端側にそれぞれ取り付けられる請求項１に記載のロッカアーム。
前記軸部の両端は、前記本体部よりも外側にそれぞれはみ出し、
前記揺動部は、前記本体部よりも外側にある前記軸部に取り付けられる請求項２に記載のロッカアーム。