JP2002266983A - 動弁機構の摺動部材及びその表面処理方法 - Google Patents
動弁機構の摺動部材及びその表面処理方法Info
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Abstract
効果的に向上させて摩擦損失を低減させる。また、別工
程を経なくても表面粗さを向上させると同時に耐摩耗性
を向上させる。 【解決手段】 カム外周面12に対する摺動面であるバ
ルブリフタ1の頂面4、カム外周面12に対する摺動面
であるアウターシム7のシム外面8、及びこれらに対す
る摺動面であるカム外周面12は、精密ショットピーニ
ングにより表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性状
が微小ディンプル状である平滑面に仕上げられている。
Description
動弁機構の摺動部材(例えばバルブリフタやアウターシ
ム又はそれらの相手部材であるカムのように他部材との
摺動面を有する部材をいう。)及びその表面処理方法に
関するものである。
に示すように、端壁52及び側壁53からなる倒立カッ
プ状のバルブリフタ51が使用され、端壁52の頂面5
4にカム61のカム外周面62が摺接する。内燃機関の
燃費向上と出力増加とを図るためには、カム外周面62
と頂面54との間の摩擦損失(フリクションロス)を減
らすことが有効であり、そのためにはカム外周面62及
び頂面54の表面粗さを向上させる必要がある。また、
カム外周面62と頂面54には耐摩耗性も要求される。
のために10点平均表面粗さ(単に表面粗さという)が
0.8〜3.2μmRz(例えば1.6μmRz)とな
るよう研磨した後、耐摩耗性向上のためにリン酸塩皮膜
処理が施されていた。近年は、さらなる摩擦損失低減の
ために、研磨後に超仕上げ又はラップを行うことが考え
られている。また、さらなる耐摩耗性向上のために、リ
ン酸塩皮膜処理に代えてマンガン系、CrN、TiN等
のコーティング処理を施すことも考えられている。
失低減のために表面粗さが0.8〜3.2μmRz(例
えば1.6μmRz)となるよう研磨していた。しか
し、カム外周面62の表面粗さの向上は加工上難しいた
め、研磨又はペーパーラップにより1.6μmRz前後
にする程度が現状であり、他の有効な手段が無かった。
燃費向上と出力増加とを図るためには、さらに摩擦損失
を低減させる必要がある。しかし、上記のように研磨後
に別工程の超仕上げ又はラップを行う方法は、頂面54
には適用できるがコストが非常に高くなるという問題が
あり、カム外周面62には適用できないという問題があ
るため、実用的ではない。また、上記のように耐摩耗性
を向上させるためにマンガン系等のコーティング処理を
施す方法は、やはりコストが非常に高くなるという問題
があった。
面粗さを安価に且つ効果的に向上させて摩擦損失を低減
させることができ、もって内燃機関のさらなる燃費向上
と出力増加に資することができ、また、別工程を経なく
ても表面粗さを向上させると同時に耐摩耗性を向上させ
ることができる動弁機構の摺動部材及びその表面処理方
法を提供することにある。
に、本発明に係る動弁機構の摺動部材は、摺動面が精密
ショットピーニングにより表面粗さ0.8μmRz未満
で且つ粗さ性状が微小ディンプル状である平滑面に仕上
げられているとともに加工硬化していることを特徴とす
る。
表面処理方法は、摺動面に微小ショットを高速で噴射す
る精密ショットピーニングを施すことにより、該摺動面
を表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性状が微小デ
ィンプル状である平滑面に仕上げるとともに加工硬化さ
せることを特徴とする。
面を有する部材を広く意味し、次の部材を例示できる。 (1)バルブリフタ: バルブリフタは一般に端壁及び
側壁からなる倒立カップ状をなす。バルブリフタにおい
て、相手部材であるカムに対する摺動面は端壁の頂面で
あり、シリンダヘッドのガイド穴に対する摺動面は側壁
の外周面である。端壁の頂面にはカム外周面のノーズに
より大きな荷重がかかり、側壁の外周面には実質的にほ
とんど荷重がかからないため、端壁の頂面のみに精密シ
ョットピーニングを施してもよく、合理的かつ効率的に
本発明の効果が得られる。 (2)アウターシム: アウターシムはバルブリフタの
端壁の頂面に嵌着されるものであり、該アウターシムが
使用される場合は、該アウターシムのシム外面が端壁の
頂面に代わってカムに対する摺動面となる。そこで、シ
ム外面に精密ショットピーニングを施す。また、シム内
面と頂面との間も回転により摺動するので、これらの面
に精密ショットピーニングを施すこともできる。 (3)カム: カムの摺動面はカム外周面である。一般
にカム外周面はベース円とノーズとからなるプロフィー
ルをなす。ベース円は相手部材に摺接するときにさほど
荷重がかからず摩擦力も小さいが、ノーズは相手部材に
摺接するときに最も荷重がかかって摩擦力が大きくな
る。そこで、摩擦損失低減に有効な箇所であるノーズの
みに精密ショットピーニングを施してもよく、合理的か
つ効率的に本発明の効果が得られる。
浸炭焼入れ鋼、窒化鋼、合金鋼等の鋼材や、アルミニウ
ム合金、チタン合金等の軽合金を例示できる。
ョットは、特に限定されないが、ガラスビーズショット
やスチールショットを例示できる。ショットの大きさ及
び噴射速度は特に限定されないが、40〜200μmの
微小ショットを100m/秒以上の高速で噴射すること
が好ましい。WPC処理(Wide Peaning Cleaning,株
式会社不二機販及び株式会社不二製作所の登録商標)は
この条件に適合するものである。
は、図1に示すように、円板状の端壁2及び円筒状の側
壁3からなる倒立カップ状のバルブリフタ1が使用さ
れ、該バルブリフタ1は鋼材の冷間鍛造加工等により一
体形成されている。図1(a)に示すように、端壁2の
頂面4にカム11のカム外周面12が摺接するタイプ
と、図1(b)に示すように、端壁2の頂面に相対摺動
回転可能に嵌着された円板状のアウターシム7のシム外
面8にカム11のカム外周面12が摺接するタイプと
がある。側壁3の外周面5はシリンダヘッドのガイド穴
(図示略)に対して摺動する。カム11は鋼材の切削加
工等により形成され、カム外周面12はベース円12a
とノーズ12bとからなる所定のプロフィールをなす。
である頂面4、タイプでカム外周面12に対する摺動
面であるシム外面8、及びこれらに対する摺動面である
カム外周面12は、精密ショットピーニングにより表面
粗さ0.8μmRz未満(例えば0.4μmRz)で且
つ粗さ性状が微小ディンプル状である平滑面(図2
(d)参照)に仕上げられている。次に、これら摺動面
の表面処理方法を説明する。
造加工等の後にまず粗研磨するが、この粗研磨ではさほ
ど精密な平滑面とする必要はなく、表面粗さ1.6〜
3.2μmRz程度又はそれ以上の粗い研磨でよい。続
いて、図2(a)(b)に示すように、頂面4又はシム
外面8に精密ショットピーニング機の噴射ノズル20を
近付け、該噴射ノズル20を移動させながらその噴射口
から40〜200μmの例えばガラスビーズ製の微小シ
ョットを100m/秒以上で噴射することにより、頂面
4又はシム外面8の全域に微小ショットを均等に衝突さ
せる。この精密ショットピーニングにより、頂面4又は
シム外面8を表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性
状が微小ディンプル状である平滑面に仕上げるととも
に、微小ショットの衝突により加工硬化して圧縮残留応
力が付与される。なお、噴射ノズル20側ではなく、バ
ルブリフタ1又はアウターシム7を移動させてもよい。
後に研磨することなく、精密ショットピーニングを施
す。この精密ショットピーニングの方法は、上記頂面4
又はシム外面8のそれと同様であり、図2(c)に示す
ように行う。なお、カム外周面12の全域に精密ショッ
トピーニングを施してもよいが、ノーズ12bのみに精
密ショットピーニングを施してもよい。
ム7又はカム11によれば、効率の高い精密ショットピ
ーニングにより頂面4、シム外面8又はカム外周面12
の表面粗さを安価に且つ効果的に向上させて摩擦損失を
低減させることができる。また、表面粗さRzの数値の
みならず、粗さ性状が微小ディンプル状になるため、摩
擦損失の低減効果はさらに高くなる。もって内燃機関の
さらなる燃費向上と出力増加に資することができる。ま
た、別工程を経なくても表面粗さの向上と同時に、頂面
4、シム外面8又はカム外周面12の最表面が前記の通
り加工硬化するので、耐摩耗性を向上させることができ
る。
ョットピーニングを施してもよいし、カム外周面12の
みに精密ショットピーニングを施してもよいが、頂面4
又はシム外面8とカム外周面12との両者に精密ショッ
トピーニングを施すことにより、さらに摩擦損失の低減
が実現できる。
されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨か
ら逸脱しない範囲で変更して具体化することもできる。 (1)ガイド穴に対する摺動面である側壁3の外周面5
を、精密ショットピーニングにより表面粗さ0.8μm
Rz未満で且つ粗さ性状が微小ディンプル状である平滑
面に仕上げること。 (2)シム内面9と端壁の頂面とを、精密ショットピー
ニングにより表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性
状が微小ディンプル状である平滑面に仕上げること。
弁機構の摺動部材の表面粗さを安価に且つ効果的に向上
させて摩擦損失を低減させることができ、もって内燃機
関のさらなる燃費向上と出力増加に資することができ、
また、別工程を経なくても表面粗さを向上させると同時
に耐摩耗性を向上させることができる、という優れた効
果を奏する。
を示す斜視図である。
ーシム及びカムの摺動面の表面処理方法を示す概略断面
図、(d)は同処理後の摺動面の概略拡大断面図であ
る。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 摺動面が精密ショットピーニングにより
表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性状が微小ディ
ンプル状である平滑面に仕上げられているとともに加工
硬化していることを特徴とする動弁機構の摺動部材。 - 【請求項2】 摺動面に微小ショットを高速で噴射する
精密ショットピーニングを施すことにより、該摺動面を
表面粗さ0.8μmRz未満で且つ粗さ性状が微小ディ
ンプル状である平滑面に仕上げるとともに加工硬化させ
ることを特徴とする動弁機構の摺動部材の表面処理方
法。 - 【請求項3】 摺動部材がバルブリフタであり、その摺
動面が頂面である請求項1記載の動弁機構の摺動部材又
は請求項2記載の動弁機構の摺動部材の表面処理方法。 - 【請求項4】 摺動部材がアウターシムであり、その摺
動面がシム外面である請求項1記載の動弁機構の摺動部
材又は請求項2記載の動弁機構の摺動部材の表面処理方
法。 - 【請求項5】 摺動部材がカムであり、その摺動面がカ
ム外周面である請求項1記載の動弁機構の摺動部材又は
請求項2記載の動弁機構の摺動部材の表面処理方法。
Priority Applications (1)
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JP2001063770A JP4451994B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 動弁機構の摺動部材及びその表面処理方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004340330A (ja) * | 2003-05-19 | 2004-12-02 | Toyota Motor Corp | 摺動部材およびその製造方法 |
WO2005042931A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | カムシャフトの製造方法、カムシャフト及びこれに用いるカムロブ材 |
JP2006179385A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Kyocera Corp | 燃料電池 |
JP2006250011A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Hitachi Ltd | 内燃機関のカム |
WO2009096143A1 (ja) | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Honda Motor Co., Ltd. | 摺動部材、及び、摺動部材の表面処理方法 |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001063770A patent/JP4451994B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8505510B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-08-13 | Honda Motor Co., Ltd | Sliding member and surface treatment method for the same |
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---|---|
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