JP2004068834A - カムフォロワ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】胴体3の一対の側壁3a,3bに架設される支軸4の外径にローラ5を回転自在に取り付けたカムフォロワ2において、ローラ5の両端面5a,5bが未旋削状態で面押し加工されることによって、当該面押し加工に用いる金型7a,7bの押圧面からローラ5の両端面5a,5bに対して、当該ローラ5の回転方向に対して多方向に横切る多数の筋状凹部5cが転写形成されている。これにより、ローラ5の端面5a,5bが一対の側壁3a,3bに対してすべり接触する状態になったときに、ローラ5の端面5a,5bに設けてある筋状凹部5cの存在によって、前記すべり接触部分に非接触となる微小な領域が点在されるようになり、この非接触領域に潤滑油が保持されやすくなる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムフォロワに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、カムフォロワは、例えば自動車などのエンジン動弁機構やその他の各種のカム機構などに用いられている。
【0003】
カムフォロワの構造としては、胴体の一対の側壁間に支軸が架け渡され、この支軸の外周に複数の針状ころを介してローラが回転自在に支持されている。動作としては、回転するカムがローラの平坦な外周面に対して当接されることで、胴体を所定方向に往復変位させる。このカムフォロワの基本的な構成は、実施形態で提示した図1と同じである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ローラの両端面に対して、旋削加工を施してから、研磨加工を施すようにしており、ローラの両端面を極力平坦に近づけるようにしている。
【0005】
このようなローラでは、その一端面が片方の側壁の内面に対してすべり接触したときに、平坦面どおしの面接触となるために、当該すべり接触部分に潤滑油が保持されにくくなり、前記すべり接触部分の潤滑性が不足する。これは、上記カムフォロワの設置場所が潤滑油の極めて少ない環境の場合に、顕著となる。
【0006】
これに対し、上記研磨加工を省略して、旋削加工のみとし、ローラの両端面に回転軸線に対して同心となった複数の円形溝からなる旋削目を意図的に残すようにすることも考えられる。
【0007】
この場合、旋削目の山部分が比較的先鋭となるために、側壁を攻撃して損傷させるおそれがある。また、旋削目それぞれが周方向に連続しているために、ローラが側壁に対してすべり接触したときに、旋削目に入っている潤滑油が周方向に流動しやすく、前記すべり接触部分に潤滑油が残存しにくくなるなど、潤滑性がさほど向上しないと言える。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムフォロワは、一対の対向する側壁と、前記一対の側壁間に架け渡された状態で取り付けられる支軸と、支軸において前記一対の側壁間の領域に回転自在に外装されかつカムが当接されるローラとを含む。前記ローラの端面が、未旋削状態で面押し加工されることによって、当該面押し加工に用いる金型の押圧面から前記ローラの端面に対して、当該ローラの回転方向に対して多方向に横切る多数の筋状凹部が転写形成されている。
【0009】
この場合、ローラの端面が一対の側壁に対してすべり接触する状態になったときに、ローラの端面に設けてある筋状凹部の存在によって、前記すべり接触部分に非接触となる微小な領域が点在されるようになり、この非接触領域に潤滑油が保持されやすくなり、この潤滑油がすべり接触部分に対して転移供給されるようになる。しかも、多数の筋状凹部がローラの回転方向に対して多方向に横切るものであるから、従来例のような周方向に連続する旋削目とは異なり、すべり接触部分において潤滑油が筋状凹部によって作られる非接触領域から流出しにくく閉じ込められることになり、前記すべり接触部分に潤滑油が残存しやすくなる。また、上記構成では、従来例のような旋削加工や研磨加工を不要としており、簡易な面押し加工だけで済むから、コスト低減が可能になる。
【0010】
ところで、上記ローラは、面押し加工の後でバレル加工されたものとし、このバレル加工について、ローラの角部に丸みをつけるとともに、前記面押し加工によってローラの端面に転写形成された筋状凹部の開口側角部や前記筋状凹部の交差部分などに作られる凸部分を丸くさせるものとすることができる。この場合、バレル加工がローラの角部を丸くするとともにローラの端面に形成してある筋状凹部の開口側角部や前記筋状凹部の交差部分などに作られる凸部分を丸くする程度のものであって、ローラの端面の筋状凹部を残存させることができる。そのため、上記ローラと側壁とのすべり接触部分における潤滑作用の優位性を確保したうえで、側壁に対するローラのすべり接触時において、ローラ角部によるエッジロードを緩和するうえで有利となる。
【0011】
また、上記ローラは、円柱形の引き抜き材を基材とし、その中心に鍛造加工で穴あけしてから、端面を面押し加工することにより製作することができる。この場合、ローラの端面に対する面押し加工が鍛造加工による穴あけと連続して行えるので、作業が効率よく行える。
【0012】
また、上記ローラの端面の円周数ヶ所に、油保持用の凹部を互いに周方向に分離された状態で設けることができる。この場合、ローラの周辺に潤滑油が少ない環境であっても、潤滑油を凹部内に保持できる他、この周方向に分離された凹部内の潤滑油が周方向にせき止められるから、ローラと側壁とがすべり接触した場合に、凹部内の潤滑油が前記非接触領域やすべり接触部分に対して転移供給されやすくなる。
【0013】
また、上記ローラの端面に設けられる凹部は、前記端面に対する面押し加工時にその加工に用いる金型から転写形成されるものとすることができる。この場合、前記凹部を形成する加工と、端面に対する面押し加工とを同時に行えるから、無駄を省くうえで有利となる。特に、前記端面に対する面押し加工に用いる金型の押圧面に予め筋状凹部の深さや方向を制御して形成しておくことにより、前記ローラ端面に設ける凹部を管理するのが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1から図4に本発明の一実施形態を示している。図中、1はカム、2はカムフォロワである。
【0015】
カムフォロワ2は、一対の対向する側壁3a,3bを有する胴体3と、一対の側壁3a,3b間に架け渡された状態で取り付けられる支軸4と、支軸4において一対の側壁3a,3b間の領域に回転自在に外装されるローラ5とを含む。動作としては、回転するカム1がローラ5の外周面に対して当接されることで、胴体3が所定方向に往復変位させられる。
【0016】
なお、図では、支軸4とローラ5との間に複数の針状ころ6を介装しているが、この針状ころ6を無くして支軸4にローラ5をすべり接触させるようにしてもよい。
【0017】
この実施形態では、上記ローラ5の回転動作を円滑にするとともに、ローラ5の耐焼付き性を向上するように工夫しているので、以下で説明する。
【0018】
上記ローラ5の両端面5a,5bが、未旋削状態で面押し加工されたものであって、例えば図2に示すように、前記面押し加工に用いる金型7A,7Bの押圧面からローラ5の両端面5a,5bに対して、当該ローラ5の回転方向に対して多方向に横切る多数の筋状凹部5cが転写形成されている。図2に示す図面は、写真に基づいて模式的に記載した図である。この筋状凹部5cを有するローラ5の両端面5a,5bの粗さは、中心線平均粗さ(Ra)で0.4以下に設定されており、筋状凹部5cの幅は2〜6μm、筋状凹部5cそれぞれの離隔間隔は、5〜30μmに設定されている。
【0019】
ここで、ローラ5の製造手順について説明する。まず、円柱形の引き抜き材を基材とし、その中心に複数回の鍛造加工で穴あけしてから、図3に示すように、両端面5a,5bを面押し加工することにより製作される。この後でローラ5に対して熱処理、バレル加工、研磨加工を施す。
【0020】
なお、上記面押し加工で用いる金型7A,7Bの押圧面には、多数の筋状凹部5cが多方向で横切る状態に形成されており、中心線平均粗さ(Ra)で1.6以下になっている。なお、上記面押し加工時の加圧力や当該面押し加工に用いる金型7A,7Bの押圧面の状態などを任意に調整することにより、ローラ5の両端面5a,5bに形成する筋状凹部5cの状態を適宜管理することが可能である。
【0021】
また、上記熱処理は、ローラ5の全体、もしくは表層部分を例えば浸炭窒化などにより硬化するようなものである。
【0022】
また、上記バレル加工は、ローラ5の角部などのエッジを丸くするとともにローラ5の端面5a,5bに形成してある筋状凹部5cの開口側角部や前記筋状凹部5cの交差部分などに作られる凸部分を丸くする程度のものであって、前記筋状凹部5cを残存させることができる。このバレル加工によって、ローラ5の端面5a,5bに形成してある筋状凹部5cは、中心線平均粗さ(Ra)で0.4以下になる。
【0023】
また、上記研磨加工は、ローラ5の内周面と外周面に対して行うものである。
【0024】
このような形態でローラ5を製作すれば、ローラ5に対する穴あけと両端面5a,5bに対する面押し加工とを共に同じ鍛造加工機で連続的に行うことができるうえ、従来例のようなローラ5の端面に対する旋削加工と研磨加工とを省略することができるので、生産性の向上、製造コストの低減に貢献できる。
【0025】
以上説明した実施形態では、ローラ5の回転動作に伴い、仮に図4に示すように、ローラ5の一端面5a(または5b)が片方の側壁3a(または3b)の内面に対して押し付けられてすべり接触する状態になったときに、ローラ5の端面5a(または5b)に設けてある筋状凹部5cの存在によって、前記すべり接触部分に非接触となる微小な領域が点在されるようになり、この非接触領域に潤滑油が保持されやすくなり、この潤滑油がすべり接触部分に対して転移供給されるようになる。
【0026】
しかも、多数の筋状凹部5cがローラ5の回転方向に対して多方向に横切るものであって、従来例のような周方向に連続する旋削目とは異なり、すべり接触部分において潤滑油が筋状凹部5cによって作られる非接触部分内から流出しにくく閉じ込められることになるから、前記すべり接触部分に潤滑油が残存しやすくなる。そのため、前記すべり接触部分の摩擦抵抗を軽減できるとともに、発熱を抑制できるようになる。
【0027】
さらに、上記ローラ5の角部をバレル加工により丸くしているので、側壁3a(または3b)に対するローラ5のすべり接触時において、ローラ5の角部によるエッジロードを緩和するうえで有利となる。
【0028】
これらのことから、本発明では、カムフォロワ2の設置場所が潤滑油の少ない貧潤滑な環境であってもローラ5の耐焼付き性を向上し、ローラ5の回転動作の円滑化に貢献できるようになる。
【0029】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【0030】
(1)図5から図7に示すように、上記ローラ5の両端面5a,5bの円周数ヶ所に、油保持用の凹部9を互いに周方向に分離させた状態で設けることができる。図5に示す凹部9は平面視で楕円形状になっており、また、図6に示す凹部9は平面視で菱形になっており、さらに、図7に示す凹部9は平面視で直線形状になっていて放射方向に沿って形成されている。なお、図5および図6に示す凹部9は、側壁3a,3bに対向する領域内にはみ出さない状態で収められている。この場合、ローラ5の周辺に潤滑油が少ない状況であっても、潤滑油を凹部9内に保持できる他、この周方向に分離された凹部9内の潤滑油が周方向でせき止められるから、ローラ5と側壁3a,3bとがすべり接触した場合に、凹部9内の潤滑油が前記すべり接触部分(前記筋状凹部5cによって形成される非接触領域)に対して転移供給されやすくなり、前記すべり接触部分を継続的に潤滑できるようになる。なお、上記凹部9は、ローラ5の端面に対する面押し加工時にその加工に用いる金型から転写させて得ることができる。このように、凹部9を形成する加工と、ローラ5の両端面5a,5bに対する面押し加工とを同時に行えば、無駄を省くうえで有利となる。
【0031】
(2)上述したカムフォロワ2は、例えば図8や図9に示すように、自動車などのエンジン動弁機構のロッカーアーム10,20に用いることができる。もちろん、これらのロッカーアーム10,20以外のロッカーアームや、その他のいろいろなカム機構にも上記カムフォロワ2を用いることができる。
【0032】
図8に示すロッカーアーム10は、センタピボットタイプと呼ばれるものであり、胴体3の長手方向一端に上記カムフォロワ2が設けられ、長手方向中間にロッカシャフト30が貫通され、さらに長手方向他端にアジャストスクリュー11が螺合装着される。上記アジャストスクリュー11に、前記シリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ31のステムエンドが当接される。動作は、カム1の回転に伴いロッカシャフト30が支点となって胴体3が傾動されて、アジャストスクリュー11が上下方向に反復変位させられることで、バルブ31を開閉動作させる。
【0033】
図9に示すロッカーアーム20は、エンドピボッドタイプと呼ばれるものであり、胴体3の長手方向中間に上記カムフォロワ2が設けられ、長手方向一端にバルブ嵌入部12が、さらに長手方向他端に上向き半球形のピボット部13がそれぞれ設けられる。このピボット部13は、図示しないシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ32の上端に係合される。動作は、カム1の回転に伴いピボット部13が支点となって胴体3が傾動されて、バルブ嵌入部12が上下方向に反復変位させられることで、バルブ31を開閉動作させる。
【0034】
これらのロッカーアーム10,20は、エンジンのシリンダヘッドに設置されるものであって、潤滑油の少ない貧潤滑な環境で使用されるが、このような状況でも、ローラ5が側壁3a,3bに対してすべり接触したときに良好な潤滑性を確保できるようになり、有利である。
【0035】
【発明の効果】
本発明では、ローラの端面が側壁の内面に対してすべり接触したときに、当該すべり接触部分に潤滑油膜が保持されやすくなるので、ローラと側壁とのすべり接触部分の発熱や摩耗を抑制することができる。しかも、本発明では、従来例のようなローラの端面に対する旋削加工と研磨加工とを省略することができるので、生産性の向上、製造コストの低減に貢献できる。
【0036】
したがって、カムフォロワの設置場所が潤滑油の少ない貧潤滑な環境であってもローラの耐焼付き性を向上し、ローラの回転動作の円滑化に貢献できるようになるなど、信頼性の高いカムフォロワを安価で提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るカムフォロワを示す断面図
【図2】図1のローラの端面を写真に基づき拡大して示す模式図
【図3】図1のローラに対する面押し加工の様子を示す説明図
【図4】図1のローラと片方の側壁とがすべり接触する状態を示す断面図
【図5】本発明の他の実施形態で、ローラの端面を示す図
【図6】本発明の他の実施形態で、ローラの端面を示す図
【図7】本発明の他の実施形態で、ローラの端面を示す図
【図8】本発明に係るカムフォロワの使用用途の一例を示す側面図
【図9】本発明に係るカムフォロワの使用用途の一例を示す側面図
【符号の説明】
1 カム 2 カムフォロワ
3 胴体 3a,3b 胴体の側壁
4 支軸 5 ローラ
5a,5b ローラの端面 5c 筋状凹部
Claims (5)
- 一対の対向する側壁と、前記一対の側壁間に架け渡された状態で取り付けられる支軸と、支軸において前記一対の側壁間の領域に回転自在に外装されかつカムが当接されるローラとを含み、
前記ローラの端面が、未旋削状態で面押し加工されることによって、当該面押し加工に用いる金型の押圧面から前記ローラの端面に対して、当該ローラの回転方向に対して多方向に横切る多数の筋状凹部が転写形成されている、カムフォロワ。 - 前記ローラが、面押し加工の後でバレル加工されたものであり、このバレル加工が、ローラの角部に丸みをつけるとともに、前記面押し加工によってローラの端面に転写形成された筋状凹部の開口側角部や前記筋状凹部の交差部分などに作られる凸部分を丸くさせるものである、請求項1のカムフォロワ。
- 前記ローラは、円柱形の引き抜き材を基材とし、その中心に鍛造加工で穴あけしてから、端面を面押し加工することにより製作される、請求項1のカムフォロワ。
- 前記ローラの端面の円周数ヶ所に、油保持用の凹部が互いに周方向に分離された状態で設けられている、請求項1から3のいずれかのカムフォロワ。
- 前記ローラの端面に設けられる凹部が、前記端面に対する面押し加工時にその加工に用いる金型から転写されて得られるものである、請求項4のカムフォロワ。
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