JP2005146965A

JP2005146965A - ロッカアーム

Info

Publication number: JP2005146965A
Application number: JP2003384570A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kitamura; 和久北村; Hiroki Matsuyama; 博樹松山
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】ラッシュアジャスタとラッシュアジャスタ受けとの摩擦トルクを低減すること。
【解決手段】ロッカアーム１は、ロッカアーム本体２の長手方向一方側に凹面状をなすラッシュアジャスタ受け１６を備える。ラッシュアジャスタ受け１６の受け面１７に、多数のディンプル１８が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン動弁機構の所定の場所に配置されて、カムの回転動作に伴ない揺動してバルブを開閉するロッカアームに関する。

上記ロッカアームとして、例えば特許文献１に開示されたものがある。この文献１に開示のロッカアームの場合、ロッカアーム本体において長手方向に対向する一対の側壁が互いに長手方向両側それぞれの連接壁で連結されている。

一方の連接壁にはラッシュアジャスタの上端部が嵌入するラッシュアジャスタ受けが設けられ、他方の連接壁には、バルブステムの上端部が嵌入するバルブステム受けが設けられている。そして、ラッシュアジャスタ受けはラッシュアジャスタの上端部と相対形状の凹面とされてラッシュアジャスタの上端部と接触して摺動するようになっている。
特開平５−１７９９０７号

自動車エンジンの燃費に関して自動車エンジンの動弁系が占める割合は大きいため、燃費の低減には、ロッカアームにおける対策も必要である。

本発明においては、ラッシュアジャスタ受けとラッシュアジャスタの上端部との接触構造に改良を加えて、上記燃費の向上に貢献できるロッカアームを提供するものである。

本発明によるロッカアームは、ラッシュアジャスタの受け面の形状を凹面状とし当該受け面に多数のディンプルを形成したことを特徴とするものである。上記ディンプルの形成にはショットピーニング処理があるが、ディンプルを形成できれば、ショットピーニング処理に限定されない。

本発明によると、ラッシュアジャスタ受けの凹面状とした受け面に形成した多数のディンプルにより潤滑油を効率的に保持できるから、この保持した潤滑油がラッシュアジャスタ上端部とラッシュアジャスタ受けの受け面との接触摩擦トルクが低減され、エンジンの燃費を向上させることができる。

上記ディンプルを、ショットピーニング処理により形成することが好ましい。ショットピーニング処理により形成した場合、当該受け面が加工硬化して受け面の潤滑性が増大する効果があって好ましい。

ショットピーニング処理は、小径の硬質小球としたショット材をラッシュアジャスタ受けの受け面に投射装置で加速噴射させて衝突させる冷間加工であり、当該受け面にはある程度の粗さが形成されるとともに表面が加工硬化されて、高い圧縮残留応力が付与される。ショットピーニング処理はショット材のすべての粒径範囲を含む。本発明のショットピーニング処理は、粒径が０．２ｍｍ以下の微粒子ショット材を用いる微粒子ピーニング処理も含む。

微粒子ショットピーニングでは、通常のショットピーニングより処理後の表面粗さの増大を抑えることができるので、処理後の表面に自己潤滑性を有する硬質薄膜を形成する場合、特に有効である。

このショットピーニング処理のショット材として、固体潤滑剤を含むものとすることが好ましい。ショット材を、固体潤滑剤を含むものとした場合、受け面に固体潤滑剤が溶着し、当該固体潤滑剤が受け面から容易に剥離しにくくなる結果、長期にわたって当該受け面の潤滑性を保持できるとともに、ディンプル形状も変形しにくくなって潤滑油の保持性能が確保され、接触摩擦トルクの低減等に効果があって好ましい。

固体潤滑剤としては、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、フッ化亜鉛、メラミンシアヌレート、合成硫化ニオブ、フッ化セリウム（ＣｅＦ_３）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、グラファイト（Ｇｒ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、ナイロン、ポリイミド等がある。分類の方法としては、無機化合物としては、ＷＳ_２、ＢＮ、ＭｏＳ_２、等であり、有機化合物としては、ＰＴＦＥ、ナイロン、ポリイミド等であり、銀（Ａｇ）や鉛（Ｐｂ）といった軟質金属も固体潤滑剤として存在する。これらは低μ（摩擦係数）であり、これらの１つないしは複数の組み合わせを用いることができる。固体潤滑剤は、潤滑油やグリースと異なって使用状態では固体状態にある潤滑剤である。

また、上記受け面に固体潤滑膜を形成することが好ましい。

固体潤滑膜を形成した場合、ディンプルによる潤滑油の保持性能と共に固体潤滑膜による潤滑性が加わり、ラッシュアジャスタ上端部と当該受け面との接触摩擦トルクの低減作用がより効果的に発揮できるようになって好ましい。この固体潤滑膜の形成方法には、各種あり、物理的、化学的、その他の前処理の後、例えば、スプレー、印刷、ディッピング等の塗装やその他を行い、焼成することにより行うことができる。いずれにもしても乾燥被膜コーティングであり、低μで、耐摩耗性等に優れる。

さらに、この固体潤滑膜を、自己潤滑性を有する硬質薄膜とすることが好ましい。固体潤滑膜として自己潤滑性を有する硬質薄膜とした場合、自己潤滑性による長期にわたる潤滑性能の維持により、上記接触摩擦トルクの低減が可能となって好ましい。この自己潤滑性を有する硬質薄膜としてはＤＬＣ膜が好ましい。ＤＬＣ膜では特に硬度が高いので、潤滑性能の一層の発揮が可能となって好ましい。つまり、この硬質薄膜があれば、ディンプルで潤滑油が保持されるのに加え、硬質薄膜によってロッカアーム稼動時の摩擦トルクをより一層抑制でき、さらにエンジンの燃費を向上させることができる。ＤＬＣ膜は、高真空中でプラズマプロセスであるイオンプレーティング法等により成膜して製作できる。ＤＬＣ膜は、アモルファス構造のため結晶粒界をもたずきわめて平滑な平面を有するため、摩擦摩耗特性に優れている。ＤＬＣ膜としては、標準のＤＬＣ膜（ＤＬＣ膜単層）イオンミキシングＤＬＣ膜（Ａｒ，Ｎ_２，Ａｌ，ＳｉミキシングＤＬＣ膜）、金属添加ＤＬＣ膜（金属元素または炭化物含有複合多層ＤＬＣ膜）等がある。硬質薄膜の他の例としては、無処理超硬合金、ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ等がある。これら硬質薄膜も、摩擦摩耗特性に優れている。

本発明によれば、稼動時の摩擦トルクを低減してエンジンの燃費向上に貢献できる。

以下、本発明の実施するための最良の形態に係るロッカアームを、図面に基づいて説明する。図１はロッカアームの斜視図、図２はロッカアームの長手方向中心の断面図、図３はロッカアームの幅方向の断面図、図４は図２のＡ―Ｂ部分拡大図、図５は図４の一部の部分拡大図である。

これらの図において、１はエンジン動弁機構の所定の場所に配置されるエンドピボット式のロッカアームを示す。２はロッカアーム本体、３，３はロッカアーム本体２の幅方向両側に平行に配置された側壁、４はロッカアーム本体２の長手方向一方側で側壁３，３どうしを連結する一方の連接壁、５はロッカアーム本体２の長手方向他方側で側壁３，３どうしを連結する他方の連接壁を示す。

両連接壁４，５の間で、かつ側壁３，３の間のロッカアーム本体２底部には開口６が形成されている。両側壁３，３の長手方向中央部に軸孔７，７が同心に形成されている。ロッカアーム１は、軸孔７，７に渡して非回転に組付けられた支軸９と、この支軸９に複数の針状ころ１０を介して回転自在に外装されたローラ１１とを有する。このローラ１１は、カム２１が転接するものである。

一方の連接壁４に、バルブステム１２の上端部１３が当接するステム当接部１４が形成され、このステム当接部１４の当接下面１４ａは下方に凸となる曲面に形成されている。他方の連接壁５に、ラッシュアジャスタ１５の上端部８が嵌入するラッシュアジャスタ受け１６が形成され、ラッシュアジャスタ受け１６は連接壁５を上方に凸形状に湾曲させて形成されている。これによってラッシュアジャスタ受け１６には、ラッシュアジャスタ１５の上端部８を受ける凹面状の受け面１７が形成されている。２０はラッシュアジャスタ受け１６の上部に形成されて、カム２１とローラ１１の接触面に潤滑油を供給するための穴である。

上記のロッカアーム１では、カム２１が回転するとローラ１１が支軸９回りに回転する。これとともに、ロッカアーム本体２がラッシュアジャスタ１５の上端部８回りに揺動し、バルブステム１２がその軸方向に往復移動し、不図示のバルブを開閉するようになっている。

以上のロッカアーム１において、本発明では、ラッシュアジャスタ受け１６の受け面１７にショットピーニング処理を施し、受け面１７の表面全体に多数のディンプル１８を形成し、かつその表面を残留圧縮応力により硬化させている。そして、この受け面１７にＭｏＳ_２（二硫化モリブデン）を含む固体潤滑剤１９を膜状に固着し、ラッシュアジャスタ１５の上端部８と受け面１７とを小面積の曲面どうしで接触させている。

このロッカアーム本体２のラッシュアジャスタ受け１６の受け面１７にショットピーニングを施すに際し、ＭｏＳ_２を含むショット粒を高速で投射することでディンプル１８を形成するとともに、ＭｏＳ_２を含む固体潤滑剤１９を受け面１７に転写して膜状に固着するよう製造する。ショット粒は、ＭｏＳ_２を約９５重量％以上、好ましくは９８重量％以上の割合で含有するものを用いた。こうすることにより、ＭｏＳ_２を受け面１７に容易に固着することができる。この場合、固体潤滑剤１９は、ディンプル１８により強固に固着される。

このように、ラッシュアジャスタ受け１６の受け面１７に固体潤滑剤１９を固着することにより、ロッカアーム本体２がラッシュアジャスタ１５の上端部８に接触して揺動する場合の摩擦係数を低減でき、ラッシュアジャスタ１５の上端部８と受け面１７とが曲面接触していたとしても、ラッシュアジャスタ受け１６全体の摩擦トルクを低下させることができる。

また、このような固体潤滑剤１９の固着は、ディンプル１８の形成とともにショット粒から転写することで行われることにより、ディンプル１８の形成と固体潤滑剤１９の固着とをひとつの工程で行うことができるので、その分、工程数を削減でき、製造コストの上昇を抑えられる。

さらに、潤滑油はディンプル１８によって保持されやすいから、一層、摩擦トルクを低下させられ、エンジンの燃費を向上できる。

なお、固体潤滑剤１９は、ディンプル１８の形成後にコーティングするようにして固着してもよく、この場合でも、固体潤滑剤１９によって摩擦トルクを低減されられるとともに、潤滑油をディンプル１８によって保持し、その分、摩擦トルクを低減できる。

ラッシュアジャスタ受け１６の受け面１７へのコーティング材料として、自己潤滑性を有する硬質薄膜、例えばＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）膜も有用であり、この場合は所定のラッシュアジャスタ１５の上端部８との接触部分に所定の硬度を確保しつつ耐摩耗性と潤滑性とを確保できる。

本発明の最良の形態のロッカアームの斜視図ロッカアームの長手方向中心の断面図ロッカアームの幅方向の断面図図２のＡ―Ｂ部分拡大図図４の一部の部分拡大図

符号の説明

８ラッシュアジャスタの上端部
１６ラッシュアジャスタ受け
１７受け面
１８ディンプル
１９固体潤滑剤

Claims

ラッシュアジャスタ受けの受け面の形状を凹面状としたロッカアームであって、当該受け面に多数のディンプルを形成した、ことを特徴とするロッカアーム。
上記ディンプルを、ショットピーニング処理により形成した、ことを特徴とする請求項１に記載のロッカアーム。
上記ショットピーニング処理のショット材を、固体潤滑剤を含む材料とした、ことを特徴とする請求項２に記載のロッカアーム。
上記受け面に固体潤滑膜を形成した、ことを特徴とする請求項１に記載のロッカアーム。
上記固体潤滑膜を、自己潤滑性を有する硬質薄膜とした、ことを特徴とする請求項４に記載のロッカアーム。