JP2006112275A - ロッカアーム用支持軸、その製造方法ならびにロッカアーム - Google Patents

Abstract

【課題】支持軸を窒化処理しても支持軸の軸端面を軸端挿通孔にかしめることができるロッカアーム用支持軸を提供すること。
【解決手段】本ロッカアーム用支持軸２２は、一対の対向側壁１４の軸端挿通孔２０に軸端部２２ａが挿通されて両対向側壁１４間に掛け渡される軸中間部２２ｂにローラ２６が外装されるロッカアーム用支持軸２２であって、当該支持軸２２は、その軸端面２２ｃに鍍金膜３０による窒化防止処理が施こされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロッカアーム用支持軸、その製造方法ならびにロッカアームに係り、より詳しくは、一対の対向側壁の軸端挿通孔に軸端部が挿通されて両対向側壁間に掛け渡される軸中間部にローラが外装されるロッカアーム用支持軸、その製造方法、ならびに自動車等のエンジンの動弁機構に付設されてバルブを開閉動作するロッカアームに関する。

ロッカアームは、自動車エンジンの動弁機構に付設されて、動弁カムの回転に伴いその胴体がラッシュアジャスタ受け（ピボット受け）を中心に揺動して自動車エンジンのバルブを開閉動作させるものである。このようなロッカアームの従来例を図６および図７を参照して説明すると、図６は同ロッカアームの側面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。これらの図に示す従来のロッカアームにおいては、一対の対向側壁１４からなるロッカアーム胴体１２を備える。両対向側壁１４は、その長手方向両側それぞれにおいて連設部により接続され、各連設部それぞれはラッシュアジャスタ受け１６とバルブステム受け１８とされる。両対向側壁１４の長手方向中間には同軸上に沿いかつ貫通した軸端挿通孔２０が形成されている。支持軸２２は、その軸端部２２ａが軸端挿通孔２０に嵌入により挿通され、その軸中間部２２ｂが両対向側壁１４間に架け渡されている。支持軸２２の軸中間部２２ｂは、その外周面に転動体として複数の針状ころ２４を介してローラ２６を回転自在に支持している。このローラ２６の外周面にカム２８が当接している。支持軸２２は、両軸端部２２ａの端面２２ｃの外径側が適宜のパンチング工具等により軸端挿通孔２０の内径側周縁にかしめつけられて両軸端部２２ａの端面２２ｃの外径側が拡張されて軸端挿通孔２０から抜け止め、換言すれば、軸端挿通孔２０にかしめ固定されている（特許文献１参照）。

以上の構成を備えたロッカアームでは、支持軸２２の軸中間部２２ｂが針状ころ２４が転動する軌道面を構成しており、この軌道面上への異物の噛み込みや該軌道面の摩耗、また、ロッカアームのサイズダウンや軸受負荷の増加による軸受寿命の減少対策等を考慮して、より高硬度で耐摩耗性の高い支持軸２２が要求されている。この要求を達成するため、炭素濃度をさらに高濃度にして軸表面を硬くする高濃度浸炭や、鋼の表面に活性化窒素を浸透させて表面を硬くする窒化処理等により、より高硬度で耐摩耗性や寿命向上に優れた支持軸を組み込むことの要求度が近年益々増大している。また他方、支持軸２２全体に浸炭処理や窒化処理をしたのでは、支持軸２２の両軸端部２２ａが高硬度となって上記かしめができなくなる。この問題解決のため、従来より浸炭処理において、かしめを行うため低硬度であることの必要な支持軸の両軸端部において、例えば、銅鍍金膜等の防炭処理をして軟質部を形成することが成されている（特許文献２参照）。しかしながら、上記のように支持軸表面をより高硬度とする表面硬化処理において炭素濃度をさらに高濃度とした高濃度浸炭処理を用いたのでは上記の銅鍍金膜による防炭では硬化防止が不十分でかしめを行うのに必要な低硬度部位の確保がむずかしかった。
特開２００４−１５６６８８号公報 実開平４−９３５１１号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、支持軸を表面硬化処理により高硬度の軸表面としても支持軸の軸端面を軸端挿通孔にかしめることができるロッカアーム用支持軸とその製造方法ならびにロッカアームを提供することである。さらに、具体的には、表面硬化を窒化処理により行い軸端面のかしめ部には窒化防止用鍍金膜が設けられているロッカアーム用支持軸とその製造方法ならびにロッカアームを提供することである。

本発明によるロッカアーム用支持軸は、一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸において、上記軸中間部が窒化処理されて、表面硬化されているとともに、軸端面部は軟質で５００Ｈｖ以下の表面硬度であることを特徴とするものである。さらに、本発明は、その軸中間部は窒化処理されて表面硬化され、上記軸端面に窒化防止用鍍金膜が設けられていることが好ましい。さらに、その窒化防止用鍍金膜が無電解ニッケルリン合金鍍金であることが好ましい。

本発明のロッカアーム用支持軸によると、ローラが外装される軸中間部は窒化処理されて高硬度となっており、耐摩耗性の向上や寿命向上が図られているのに対して、軸端面部は軟質で５００Ｈｖ以下の表面硬度であるから、ロッカアームの一対の対向側壁の軸端挿通孔に軸端部を挿通させた状態で対向側壁に軸端面部をかしめて固定することができる。

また、支持軸の軸端部に鍍金膜が設けられている場合、支持軸全体を窒化処理しても、その窒化処理により活性化した窒素が拡散されてこないから、該軸端部は端面かしめに必要な硬さに維持される結果、対向側壁の軸端挿通孔にかしめ固定することができる。その結果、本発明のロッカアーム用支持軸を用いると、支持軸全体を窒化処理してころやローラの軌道面（表現としては、ころ転走面、ローラ摺動面）となる軸中間部がより高硬度で耐摩耗性の高い支持軸を提供することができる。

本発明によるロッカアーム用支持軸の製造方法は、一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸の製造方法において、支持軸全体に鍍金膜を形成する鍍金工程と、鍍金工程後に支持軸の軸中間部の鍍金膜を除去する鍍金膜除去工程と、鍍金膜除去工程後に支持軸を窒化処理する窒化工程とを含むことを特徴とするものである。本発明の製造方法によると、上記に記載のロッカアーム用支持軸を製造することができる。

本発明によるロッカアーム用支持軸の他の製造方法は、一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸の製造方法において、支持軸の軸端面もしくは軸端面を含むその近傍に鍍金膜を形成する鍍金工程と、支持軸を窒化処理する窒化処理工程とを含むことを特徴とするものである。本発明の他の製造方法によると、上記に記載のロッカアーム用支持軸を製造することができる。

本発明のロッカアームは、一対の対向側壁と、軸端部が両対向側壁の軸端挿通孔に挿通され軸中間部が両対向側壁間に掛け渡される支持軸と、支持軸の軸中間部に外装されるローラとを備えたロッカアームにおいて、支持軸は、その軸端面に鍍金膜による窒化防止処理が施されているとともに、上記軸中間部が窒化処理されて表面硬化されていることを特徴するものである。本発明のロッカアームによると、支持軸全体を窒化処理しても、支持軸の軸端部には鍍金膜により活性化した窒素が拡散されないから、該軸端部は端面かしめに必要な硬さに維持される結果、対向側壁の軸端挿通孔にかしめ固定することができる。その結果、支持軸の軸中間部をより高硬度で耐摩耗性の高い軌道面とすることができるので、信頼性の高いロッカアームを提供することができる。

本発明によれば、支持軸を窒化処理しても支持軸の軸端面を軸端挿通孔にかしめることができるロッカアーム用支持軸とその製造方法ならびにロッカアームを提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るロッカアーム用支持軸を備えたロッカアームを説明すると、図１は本発明の実施の形態に係るエンドピボットタイプのロッカアーム１０を示す。このロッカアーム１０は、ロッカアーム胴体１２を構成する一対の対向側壁１４を備える。両対向側壁１４は好ましくは互いに同形状で平行に相対向している。両対向側壁１４の長手方向両側それぞれには従来構造のロッカアームと同様（図６参照）ラッシュアジャスタ受け（ピボット受け部）１６とバルブステム受け１８とが設けられている。両対向側壁１４には、その長手方向中間に同軸上に軸端挿通孔２０が形成されている。両軸端挿通孔２０は、それぞれ、対向側壁１４を軸方向に同じ一定の孔径で貫通している。なお、本発明はセンターピボットタイプのロッカアームにも適用することができる。

支持軸２２は、例えば、焼入れ焼き戻し等の熱処理された鋼材からなる。支持軸２２の鋼種は何でもよいが、ＳＵＳ，ＳＵＪ，ＳＫＨ等の鋼材が好ましい。支持軸２２は、その軸端部２２ａが軸端挿通孔２０に挿入され、両対向側壁１４間の軸中間部２２ｂには、複数の針状ころ（円筒ころ等のころも含む）２４を介してローラ２６が回転自在に外装されて支持されている。ローラ２６の外周面には、カム２８が当接している。軸中間部２２ｂには直接、ローラ２６が外装される場合も含む。軸中間部２２ｂの外周面は、針状ころ２４等のころが転走するころ転走面、あるいは、ころが無くローラ２６が直接摺動する場合はローラ摺動面を構成する。実施の形態ではこれらを総称して軌道面と称する。

以上の構成を備えたロッカアーム１０においては、以上の構成を備えた支持軸２２に対して以下の構成を具備したことに特徴がある。

すなわち、支持軸２２の軸端面２２ｃに鍍金膜３０が形成されている。この場合、支持軸２２の軸端部２２ａには面取２２ｄがあり、鍍金膜３０は、軸端面２２ｃから面取２２ｄまでを覆って形成されている。支持軸２２の軸端面２２ｃにおいて、この面取２２ｄを含む外径側端縁は軸端挿通孔２０の内周縁にかしめられている。

一方、支持軸２２の軸中間部２２ｂの表層部には、窒化層３２が形成されている。この場合、支持軸２２が、その全体をずぶ焼入れ等により熱処理され、軸端部２２ａを含め全体の表面硬度が端面かしめが可能な硬度を超えて高い場合には窒化処理温度を高くするなどしてその軸端部２２ａの硬度を低くしておくとよい。鍍金膜３０の膜厚や窒化層３２の層厚は、図解の都合で誇張して図示されている。

以上の支持軸２２においては、窒化処理された際に、軸端面２２ｃとその近傍には、鍍金膜３０により、窒素の浸入が防止されて窒化防止されているから、軸端部２２ａは端面かしめに必要な硬さに低く維持される一方で、軸中間部２２ｂの外周面は窒化処理により針状ころ２４の軌道面として必要な高硬度で耐摩耗性が高くされている。また、軸端面２２ｃに鍍金膜３０が施されているから、パンチング工具で軸端面２２ｃをかしめるときに該パンチング工具との焼き付きが生じ難い。

上記支持軸は軸端部のかしめを可能とする上で、必要な表面硬度として１００〜５００Ｈｖの硬度が好ましく、１５０〜４００Ｈｖの硬度がより好ましい。１００Ｈｖ未満ではかしめ強度が不足し、５００Ｈｖより硬いものではかしめが困難となる。

図２を参照して、支持軸２２の製造方法を詳しく説明すると、この製造方法は、図２（ａ）で示す支持軸２２に対して、図２（ｂ）〜図２（ｄ）で示す工程により製造するものである。図２（ａ）で示す支持軸２２に対して図２（ｂ）で示すように鍍金により支持軸２２の全面に鍍金膜３０を形成する（鍍金工程）。次いで、図２（ｃ）で示すように軸端面２２ｃから面取２２ｄまでを覆う鍍金膜３０を残して支持軸２２の軸中間部の外周面（軌道面）から鍍金膜３０を弾性砥石による研削ないしは研磨等により除去する（鍍金膜除去工程）。最後に、図２（ｄ）で示すように支持軸２２を窒化して軸中間部２２ｂの外周面に窒化層３２を形成する（窒化工程）。鍍金膜３０の除去手法は何でもよく、その手法に限定されない。

鍍金膜３０は窒化防止ができるものであればその鍍金素材は何でもよいが、例えば、Ｎｉ鍍金、Ｃｒ鍍金、Ｚｎ鍍金、Ｓｎ鍍金等の鍍金があり、実施の形態で好ましくは無電解Ｎｉ−Ｐ合金鍍金がある。鍍金膜３０の膜厚は、例えば、５〜１５μｍが好ましい。また、鍍金膜３０は単一膜でも構成しても、複数の膜から構成してもよい。例えば、支持軸２２の軸端面２２ｃに該軸端面２２ｃとの密着性を高めるため直接鍍金する下地鍍金膜、その下地鍍金膜の上に窒化防止のための本鍍金膜とすることができる。鍍金方法は電気鍍金、化学鍍金を問わない。鍍金は周知であるのでその詳細は省略する。

窒化にはアンモニアガス中で加熱するガス窒化がある。このガス窒化は窒化時間が長いので、弱真空（低圧）下の放電によるプラズマ窒化でもよい。また、その他の窒化でもよい。窒化処理は、化学的に鋼材の表面を硬化する操作として周知であるのでその詳細は省略する。窒化は、焼入れや焼戻しが不要であるため、焼割れや焼歪がなく、耐摩耗性、耐食性に優れている。

図３を参照して支持軸２２の別の製造方法を説明すると、この製造方法は、図３（ａ）で示す支持軸２２に対して図３（ｂ）および（ｃ）で示すように支持軸２２を製造するものである。すなわち、図３（ａ）で示す支持軸２２に対して図３（ｂ）で示すように、支持軸２２の軸端面２２ｃを含むその近傍（例えば軸端面から数ｍｍ）に鍍金膜３０を形成して該軸端面２２ｃに窒化防止処理を施す（鍍金工程）。次いで、図３（ｃ）で示すように支持軸２２を窒化して窒化層３２を形成する（窒化処理工程）。

さらに、図４を参照して、支持軸の別の方法を説明する。支持軸２２の軸端面の外周面に対向側壁部相当の幅の面取り部２２ｄを設け（図４（ａ）参照）、次いで、支持軸の全面に鍍金膜４０を形成し（図４（ｂ）参照）た後、軸外周面を研削して鍍金層を除去する（図４（ｃ）参照）。

さらにまた、図５を参照して、別の製造方法を説明する。図５（ａ）は、支持軸２２の軸端部の外周面に図４（ａ）の面取りに代え、対向側壁部相当の幅の段部２２ｅを形成したものである。段部２２ｅは、例えば０．２ｍｍ程度の深さのものが好ましい。その後、支持軸２２全面に鍍金膜３０を形成し（図５（ｂ）参照）、次いで、軸外周面を研削等により鍍金層を除去する（図５（ｃ）参照）ことは図４の工程と同様である。

以上のいずれかの製造方法で製造される支持軸２２は、支持軸２２を窒化処理しても、支持軸２２の軸端部２２ａには鍍金膜３０が設けられているから、その窒化処理により活性化した窒素が軸端部２２ａ内部には拡散されてこないので、該軸端部２２ａは端面かしめに必要な硬さに維持される結果、対向側壁１４の軸端挿通孔２０にかしめ固定することができる。

なお、支持軸２２の軸端面２２ｃ側に図３や図４に示すような面取り部２２ｄより大きいテーパ面を形成し、支持軸２２の全体に鍍金膜３０を形成し、支持軸２２を外径研磨して、テーパ面と軸端面２２ｃとを端面かしめに必要な面積で覆う鍍金膜３０を残しておき、その状態で窒化処理して窒化層３２を形成してもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更ないしは変形を施すことにより実施することができる。

本発明の実施の形態に係るロッカアーム用支持軸を備えたロッカアームの側面図である。 図１に示す支持軸の製造方法の説明に用いる各工程図である。 図１に示す支持軸の他の製造方法の説明に用いる各工程図である。 支持軸の他の製造方法に用いる各工程図である。 支持軸の他の製造方法に用いる各工程図である。 従来のロッカアーム用支持軸を備えたロッカアームの側面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ ロッカアーム
１４ 対向側壁
２０ 軸端挿通孔
２２ 支持軸
２４ 針状ころ
２６ ローラ
２８ カム
３０ 鍍金膜
３２ 窒化層

Claims (6)

1. 一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸において、
   上記軸中間部が窒化処理されて、表面硬化されているとともに、軸端面部は軟質で５００Ｈｖ以下の表面硬度である、ことを特徴するロッカアーム用支持軸。
2. 請求項１に記載のロッカアーム用支持軸において、
   その軸中間部は窒化処理されて表面硬化され、上記軸端面に窒化防止用鍍金膜が設けられている、ことを特徴するロッカアーム用支持軸。
3. 請求項２に記載の窒化防止用鍍金膜が無電解ニッケルリン合金鍍金である、ことを特徴とするロッカアーム用支持軸。
4. 一対の対向側壁と、軸端部が両対向側壁の軸端挿通孔に挿通され軸中間部が両対向側壁間に掛け渡される支持軸と、支持軸の軸中間部に外装されるローラとを備えたロッカアームにおいて、支持軸は、その軸中間部は窒化処理されて表面硬化され、上記軸端面に窒化防止用鍍金膜が設けられている、ことを特徴するロッカアーム。
5. 一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸の製造方法において、支持軸全体に鍍金膜を形成する鍍金工程と、鍍金工程後に支持軸の軸中間部の鍍金膜を除去する鍍金膜除去工程と、鍍金膜除去工程後に支持軸を窒化処理する窒化工程と、を含むことを特徴とするロッカアーム用支持軸の製造方法。
6. 一対の対向側壁の軸端挿通孔に挿通される軸端部と、両対向側壁間に掛け渡されローラが外装される軸中間部とを備え、軸端面が軸端挿通孔の内周縁にかしめられるロッカアーム用支持軸の製造方法において、支持軸の軸端面もしくは軸端面を含むその近傍に鍍金膜を形成する鍍金工程と、支持軸を窒化処理する窒化処理工程と、を含むことを特徴とするロッカアーム用支持軸の製造方法。

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