(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1のロッカーアームの構造によれば、ロッカーアームを回転自在に支持するニードル軸受は、シェル外輪、保持器、及びニードルから構成される。ロッカーアームを製造するメーカーは、ロッカーアーム本体とニードル軸受とを予め組み付けてエンジン完成メーカーに納入する。この場合、シェル外輪に設けられた両側フランジ部によって保持器及びニードルは保持され、シェル外輪をロッカーアームの支持孔に嵌合することで、ニードル軸受は、ロッカーアームから非分離とされている。
【0005】
しかしながら、ニードル軸受の径方向厚みは、シェル外輪の板厚とニードルの直径とで決定されるため、ニードル軸受の径方向厚みの低減、ひいては、ロッカーアームの小型化が制限される。また、シェル外輪が専用品として組み込まれるため、コストが嵩むという課題もある。
【0006】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受をロッカーアーム本体から非分離な構造としつつ、小型化及びコスト低減が可能なロッカーアームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) シリンダヘッドに支持されるロッカーシャフトが挿通される支持孔を備えたロッカーアーム本体と、
前記ロッカーシャフトに対して前記ロッカーアーム本体を揺動自在に支持するように、前記支持孔と前記ロッカーシャフトとの間に配置される転がり軸受と、
を備えるロッカーアームであって、
前記転がり軸受は、
転動体である複数のニードルと、
軸方向に間隔を開けて設けられた1対の円環部と、該両円環部間に円周方向に間隔を開けて配置された複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う前記柱部と前記両円環部とによりそれぞれ画成される複数のポケットで前記複数のニードルを回動自在、且つ脱落しないように保持する樹脂製の保持器と、
を備えるケージ&ローラであり、
前記ロッカーアーム本体の支持孔及び前記ロッカーシャフトは、前記ニードルの軌道面をそれぞれ構成し、
前記保持器は、前記1対の円環部の外周面の全周または周方向の一部に、径方向外側に突出する1対の係合突起部を備え、
前記1対の係合突起部のいずれか一方は、前記保持器が前記支持孔に挿入される際には弾性変形して縮径し、挿入後には弾性復帰し、前記1対の係合突起部が前記支持孔と係合することで、前記ケージ&ローラが前記ロッカーアーム本体に対して非分離とされ
、
前記支持孔は、前記ニードルの軌道面をなす軌道面形成部と、該軌道面形成部の軸方向両側で、該軌道面形成部より大径で、前記1対の係合突起部をそれぞれ収容する1対の突起部収容部と、を有し、
前記シリンダヘッドの案内面をなす前記ロッカーアーム本体の軸方向端面間の幅と前記保持器の軸方向幅との差は、前記1対の係合突起部の軸方向内端面間の距離と前記軌道面形成部の軸方向幅との差よりも小さいことを特徴とするロッカーアーム
。
【発明の効果】
【0008】
本発明のロッカーアームによれば、転がり軸受をケージ&ローラによって構成し、ロッカーアーム本体の支持孔及びロッカーシャフトは、ニードルの軌道面をそれぞれ構成するようにしたので、シェル外輪を用いない分、部品点数削減による低コスト化を実現することができ、且つ、小型化を図ることができる。
また、保持器は、1対の円環部の外周面の全周または周方向の一部に、径方向外側に突出する1対の係合突起部を備える。そして、1対の係合突起部のいずれか一方は、保持器が支持孔に挿入される際には弾性変形して縮径し、挿入後には弾性復帰し、1対の係合突起部が支持孔と係合することで、ケージ&ローラがロッカーアーム本体に対して非分離とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係るロッカーアームの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
図1〜
図3に示すように、ロッカーアーム1は、不図示のシリンダヘッドに支持されるロッカーシャフト5(
図4参照)が挿通される支持孔4aを備えたロッカーアーム本体4と、ロッカーシャフト5に対してロッカーアーム本体4を揺動自在に支持するように、支持孔4aとロッカーシャフト5との間に配置される転がり軸受としてのケージ&ローラ30と、を備える。
【0012】
ロッカーアーム本体4の長手方向一端部(
図1の左端部)には、アジャストボルト6が螺合されており、このアジャストボルト6は、ロックナット6aにより締め付け固定されている。そして、アジャストボルト6の端部(
図1の下端部)に、不図示のシリンダヘッドに往復移動可能に支持される吸気弁又は排気弁である不図示の機関弁が当接する。また、機関弁は、不図示の弁ばねによって常に閉弁方向(アジャストボルト6に当接する方向)に付勢されており、従って、ロッカーアーム本体4は、常に
図1の時計回り方向に付勢されている。
【0013】
一方、ロッカーアーム本体4の長手方向他端部(
図1の右端部)には、一対の支持壁部9が互いに間隔を存して設けられており、この一対の支持壁部9に、タペットローラ軸受10が取り付けられている。
【0014】
タペットローラ軸受10は、一対の支持壁部9間にそれぞれ配置され、外周面に不図示のカムの外周面が当接するタペットローラ11と、一対の支持壁部9の軸孔9aに両端部が支持され、タペットローラ11を回動可能に支持する支持軸20と、支持軸20とタペットローラ11との間に配置される複数のころ12と、を備えている。支持軸20は、鋼製で中空の軸部材によって形成されており、その両端部が一対の支持壁部9に形成される軸孔9aに加締められることにより固定されている。
【0015】
したがって、ロッカーアーム1は、タペットローラ11を、不図示の弁ばねの付勢力によって不図示のカムの外周面に当接させる。この状態で、カムシャフトの回転が、ロッカーシャフト5を中心とするロッカーアーム本体4の往復揺動運動に変換され、アジャストボルト6の下端部に当接する不図示の機関弁が軸方向に往復移動する。これにより、シリンダヘッドに設けられる吸気口或は排気口の開閉動作が行なわれる。
【0016】
次に、ロッカーアーム本体4の支持孔4aに装着されるケージ&ローラ30について説明する。
図2及び
図3に示すように、本実施形態のケージ&ローラ30は、転動体である複数のニードル31と、複数のニードル31を回動自在に保持する樹脂製の保持器40と、を備える。
【0017】
保持器40は、軸方向に間隔を開けて設けられた1対の円環部41と、両円環部41間に円周方向に間隔を開けて配置された複数の柱部42とを備え、円周方向に隣り合う柱部42と両円環部41とによりそれぞれ画成されて複数のポケット43が形成されている。複数のポケット43内には、それぞれ複数のニードル31が回動自在に保持されている。
【0018】
図1及び
図4に示すように、両円環部41の外周面41aには、支持孔4aの軌道面形成部4bの直径D2より、僅かに大きく設定されている直径D1を有する係合突起部44が設けられる。また、両円環部41の外周面41aの軸方向両端部には、軸方向外方に向かって次第に縮径する円錐状の傾斜面41bが形成されている。
【0019】
上記のように構成されたケージ&ローラ30は、
図1及び
図3に示すように、エンジン用のロッカーアーム本体4の支持孔4aに装着されて、ロッカーアーム1として組み付けられる。
【0020】
ケージ&ローラ30のロッカーアーム本体4への組込みは、保持器40を傾斜面41b側からロッカーアーム本体4の支持孔4aに挿入して軸方向に押し込むことで行われる。これにより、円環部41が、円錐状の傾斜面41bに従って弾性変形し、縮径しつつロッカーアーム本体4の支持孔4aに挿入される。
【0021】
保持器40が所定の位置まで挿入されると、縮径していた円環部41が、弾性復帰して元の状態に戻る。したがって、軌道面形成部4bの直径D2より大径の両円環部41の係合突起部44が、ロッカーアーム本体4の両端部に形成された軌道面形成部4bより大径の係合部収容部4cと軌道面形成部4bとの段部4dに係合して、ケージ&ローラ30がロッカーアーム本体4に対して相対的に軸方向位置が位置決めされると共に、ケージ&ローラ30とロッカーアーム本体4とが不分離となる。
【0022】
一般的に、ロッカーアーム本体4は、浸炭処理されているので、支持孔4aの内周面を外輪軌道面として利用することが可能であり、外輪のないケージ&ローラ30を用いることができる。従って、ケージ&ローラ30の径方向厚みは、ニードル31の直径で決定されるため、軸受部の径方向厚みが低減し、ひいてはロッカーアームユニット15の小型化が可能となる。
【0023】
また、ケージ&ローラ30とロッカーアーム本体4とをロッカーアーム1としてユニット化し、ロッカーアームを製造するメーカーからエンジンを製造するメーカーに納入することができ、ロッカーアーム1の取扱いが容易となると共に、エンジンへの組み付け作業性が向上する。
【0024】
また、保持器40のポケット43内にニードル31を組み込む組付け手順としては、予め、保持器40をロッカーアーム本体4の支持孔4aに組み付けておき、この保持器40のポケット43内にニードル31を組み付ける方法と、予め、ニードル31がポケット43内に組み付けられた保持器40を、ロッカーアーム本体4の支持孔4aに組み付ける方法とがあり、組付け手順に応じてポケット43の形状を最適形状とすることが好ましい。
【0025】
図5は、保持器40をロッカーアーム本体4の支持孔4aに組付けた後、ニードル31をポケット43内に組み込む場合に好適なポケット43の形状であり、各柱部42の内径側側面に内径側係止突部42aが設けられている。そして、ロッカーアーム本体4の支持孔4aに組み込まれた保持器40の内径側から、柱部42及び内径側係止突部42aを弾性変形させつつ、ニードル31をポケット43内に押し込んで組付ける。
【0026】
この保持器40は、内径側係止突部42aから外れた部分におけるポケット43の円周方向幅Wpは、ニードル31の外径Dkよりも大きくなっているため(Wp>Dk)、ニードル31は、ポケット43内で軽い力で転動可能である。また、一対の内径側係止突部42aの先端部間の間隔Wiは、ニードル31の外径Dkよりも小さくなっているため(Dk>Wi)、ニードル31がポケット43から脱落することはない。
【0027】
図6は、保持器40のポケット43内にニードル31を組み付けた後、ロッカーアーム本体4の支持孔4aに組み込む場合に好適なポケット43の形状であり、各柱部42の内径側側面に内径側係止突部42aが設けられ、外径側側面に外径側係止突部42bが設けられている。そして、柱部42の内径側係止突部42aまたは外径側係止突部42bを弾性変形させつつ、ニードル31をポケット43内に押し込んで組付ける。そして、ポケット43内にニードル31が組み付けられた保持器40を、ロッカーアーム本体4の支持孔4aに組み込む。
【0028】
この保持器40は、内径側係止突部42a及び外径側係止突部42bから外れた部分におけるポケット43の円周方向幅Wpは、ニードル31の外径Dkよりも大きくなっているため(Wp>Dk)、ニードル31は、ポケット43内で軽い力で転動可能である。また、一対の内径側係止突部42aの先端部間の間隔Wiは、ニードル31の外径Dkよりも小さく(Dk>Wi)、且つ、一対の外径側係止突部42bの先端部間の間隔Woは、ニードル31の外径Dkよりも小さくなっているため(Dk>Wo)、保持されるニードル31がポケット43から脱落することはない。
【0029】
なお、内径側係止突部42a及び外径側係止突部42bは、柱部42の幅全長に亘って形成してもよいが、柱部42の一部に形成してもよい。更に、複数に分割して設けることもできる。また、内径側係止突部42a及び外径側係止突部42bは、軸方向の位置が一致している必要はない。
【0030】
このような保持器40を形成する樹脂としては、芳香族ポリアミド(芳香族PA)、ポリアミド46、ポリアミド6、ポリアミド66などのポリアミド(ナイロン樹脂)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアセタール(POM)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂などが使用できる。また、これらの樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの強化材を混合させたものも好適に使用できる。より好ましくは、ポリアミド樹脂にガラス繊維または炭素繊維を5〜30重量%混合し、曲げ弾性率を2000〜5000MPaとしたものがよい。この範囲のものであれば、より好適に変形部に変形能を持たせることができ、且つ、必要な剛性を確保することができる。
【0031】
また、
図4に示すように、シリンダヘッドの案内面をなすロッカーアーム本体4の軸方向端面4e、4e間の幅Aと保持器40の軸方向幅aとの差(A−a)は、1対の係合突起部44の軸方向内端面間の距離bと軌道面形成部4bの軸方向幅Bとの差(b−B)よりも小さい(即ち、(A−a)<(b−B))。
これにより、ロッカーアーム1をエンジンに組み込んだ後には、保持器40の端面は、シリンダヘッドのアーム案内面に支持され、使用中に、係合突起部44に荷重が作用することが防止される。
【0032】
以上説明したように、本実施形態のロッカーアーム1によれば、転がり軸受をケージ&ローラ30によって構成し、ロッカーアーム本体4の支持孔4a及びロッカーシャフト5は、ニードル31の軌道面をそれぞれ構成するようにしたので、シェル外輪を用いない分、部品点数削減による低コスト化を実現することができ、且つ、小型化を図ることができる。
また、保持器40は、1対の円環部41の外周面の周方向の一部に、径方向外側に突出する1対の係合突起部44を備える。そして、1対の係合突起部44のいずれか一方は、保持器40が支持孔4aに挿入される際には弾性変形して縮径し、挿入後には弾性復帰し、1対の係合突起部44が支持孔4aと係合することで、ケージ&ローラ30は、ロッカーアーム本体4に対して非分離とし、容易に装着することができる。
【0033】
なお、本実施形態において、係合突起部44は、円環部41の周方向の一部(即ち、二箇所)に形成されてもよいが、
図7に示すように、円環部41の全周に亘って形成されてもよい。
【0034】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。