ロッカーアーム
ロッカーアームは、カムの揺動運動を弁ステムの直線運動へ変換するてこの一種である。OHV系ではカムリフトをプッシュロッド経由で受け、回転中心（ロッカーシャフトやピボット）を支点として増幅・減衰させつつバルブを開く。SOHCでもカムと弁の中間子として作動し、DOHCでは省略される場合がある。作動角、レバー比、接触線圧、質量慣性、表面潤滑が性能と耐久を左右し、摩耗低減・騒音抑制・高回転追従性の最適化が設計の要点である。
役割と作動原理
ロッカーアームは、カムのプロフィールに従う変位を支点を介して弁側に伝える。レバー比（ロッカー比）により弁リフトが決まり、入力側のリフトや位相を弁側に所望の倍率で出力する。接触はスリッパ型では面接触、ローラ型では転がり接触となり、摩擦モードの違いが効率と摩耗を規定する。
構造と種類
- スリッパ型：カムと摺動するパッド面を持つ。軽量化が容易でコストも低いが、潤滑管理が重要である。
- ローラ式：カム側にローラを備え転がり接触で摩擦損失を低減し、高回転での発熱と摩耗を抑える。
- シャフト式：ロッカーシャフトに支持され、剛性と位置精度に優れる。OHVで一般的である。
- ピボット式：スタッド上のボールピボットで支持され、組立性に優れる。アジャスタ併設が容易である。
材料と表面処理
本体は鍛造鋼、浸炭焼入鋼、粉末冶金焼結材、アルミ合金などが用いられる。カム当たり面は高硬度と耐ピッティング性が要求され、浸炭・窒化・高周波焼入、DLC、CrNなどのコーティングが採用される。ローラ軸受には針状ころやスリーブ軸受が使われる。
潤滑と摩耗
潤滑はエンジンオイルの飛沫・圧送の併用で行う。境界潤滑域の発生を避けるため、粘度選定、オリフィス径、オイルギャラリ配置を最適化する。摩耗形態はアブレシブ、アデヒーシブ、ピッティング、ローラのフレッティングなどがあり、表面粗さ、表面硬さ、面圧分布の管理が要となる。
設計要点
- ロッカー比：弁リフトとカムリフトの比。過大は接触圧と慣性力を増し、過小は充填効率を損なう。
- 質量最適化：弁系慣性を低減し、バルブサージングやバルブフロートを抑制する。
- 接触応力：Hertz応力と油膜厚の両立を図る。ローラ径・パッド曲率を調整する。
- 曲げ・ねじり剛性：撓みは実効リフトと位相を変化させるため断面形状を最適化する。
- NVH：打音やスラップ音を抑えるため、クリアランスと背圧、表面処理を総合設計する。
故障モードと診断
代表例はパッドのスカッフィング、ローラの剥離、シャフト支持部の摩耗、アジャスタねじの緩みである。症状は打音増大、アイドル不整、出力低下、油中摩耗粉の増加として現れる。目視点検、オイル分析、加速度応答（振動診断）で早期発見できる。
調整機構とクリアランス
熱膨張と磨耗を吸収するため、アジャスタねじによるタペットクリアランス設定、または油圧ラッシュアジャスタにより自動補正を行う。適正クリアランスは冷間・温間で異なり、過大は騒音と追従性低下、過小は弁当たりと圧縮漏れを招く。
加工・製造
ロッカーアームの加工は、鍛造・切削・熱処理・ショットピーニング・超仕上げ・コーティングの順で行うのが一般的である。ピン穴の真円度・同軸度、パッド曲率、ローラ圧入精度が要検査項目で、自動測定でばらつきを抑える。
関連部品との関係
カムプロフィール、バルブスプリング、リテーナ、コッタ、弁ステムシール、プッシュロッド、ロッカーシャフトなどと系として最適化する。スプリングの固有振動数とカム駆動周波数の離調、質量バランス、オイル供給の連続性を同時に満足させることが重要である。
性能評価と計算の勘所
弁系の動解析では、カム変位から剛体リンクモデルで出力変位を算出し、ロッカー比の動的変化、油膜弾性、ベアリング摩擦を考慮する。Hertz理論で接触応力を評価し、許容面圧以下となるローラ径・曲率半径を選ぶ。疲労は曲げモーメントと応力集中をもとにSN線図で安全率を設定する。
ロッカー比（用語補足）
ロッカー比は弁側アーム長とカム側アーム長の比で定義される。高比は高リフト化に有利だが接触圧とパッド滑り速度を増し、油膜破断リスクを伴う。目標トルク帯と回転上限に応じて最適値を選定する。
採用動向
高効率化の流れで、ローラ式や低摩擦コーティングの採用が拡大している。可変バルブ機構と組み合わせ、作動角・リフトの可変化に耐える剛性と耐摩耗性が求められる。電動化の進展下でも、小型内燃機関やハイブリッド補機では依然として重要部品である。