JP2008255883A - ロッカーアーム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カム2の回転に対応して揺動運動するロッカーアーム1は、カム2に当接するローラ6と、複数の針状ころ8の転動を介してローラ6を回転自在に支持する支持軸5と、支持軸5が固定された揺動部材3と、を備えている。そして、針状ころ8の両端面と揺動部材3の支持壁部4の壁面4aとの接触を防ぐ鉄系材料製の保護部材9が、針状ころ8の両端面と支持壁部4の壁面4aとの間に備えられている。保護部材9の表面のうち針状ころ8の端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されている。
【選択図】図1
Description
このようなロッカーアームの構造としては、例えば特許文献1,2に開示のものがある。すなわち、エンジンのクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトに固定したカムに対向して、このカムの動きを受けて揺動運動するロッカーアームが設けられている。このロッカーアームの端部には、一対の支持壁部が互いに間隔を開けて設けられており、この一対の支持壁部の間には鋼製の支持軸が掛け渡されている。この支持軸は、カムの外周面に当接するローラの貫通孔に挿通されており、支持軸の外周面とローラの貫通孔の内周面との間に転動自在に配された複数の針状ころを介してローラを回転自在に支持している。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、摩耗や焼付きが生じにくく耐久性に優れたロッカーアームを提供することを課題とする。
また、残留オーステナイト量の減少率が処理前の量の10%未満であると(すなわち、処理前の量の90%以上が残留オーステナイトとして残存していると)、保護部材の表面が十分に強化されないおそれがある。一方、70%超過であると(すなわち、残存している残留オーステナイトの量が処理前の量の30%未満であると)、保護部材の表面が脆くなり、かえって表面損傷が生じやすくなるおそれがある。
また、残留オーステナイト量の減少率が処理前の量の10%未満であると(すなわち、処理前の量の90%以上が残留オーステナイトとして残存していると)、揺動部材の表面が十分に強化されないおそれがある。一方、70%超過であると(すなわち、残存している残留オーステナイトの量が処理前の量の30%未満であると)、揺動部材の表面が脆くなり、かえって表面損傷が生じやすくなるおそれがある。
このような構成であれば、ロッカーアームがより長寿命となる。潤滑被膜の厚さが0.1μm未満であると、潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、潤滑被膜の厚さが8μm超過であると、潤滑被膜の強度が不十分となり脱落しやすくなる。潤滑被膜が脱落すると、異物となって音響不良及び振動を引き起こすおそれがある。
このような構成であれば、ディンプル内に固体潤滑剤が充填され、潤滑被膜が被覆された部分と潤滑被膜との密着性が向上するため、ディンプルがない場合と比較してロッカーアームがより長寿命となる。このような効果を十分に得るためには、ディンプルの深さを0.1μm以上とすることが好ましい。ただし、ディンプルの深さを5μm超過としても、それ以上の効果は期待できないので、ディンプルの深さは5μm以下とすることが好ましい。
このような構成であれば、長寿命であるとともに、ロッカーアームの音響特性が良好である。中心線平均粗さRaが0.5μm超過であると、潤滑条件が厳しくなり、表面起点型の剥離が発生する場合がある。なお、中心線平均粗さRaを上記のような値としても、潤滑被膜の形成能力が著しく低下することはない。
さらに、本発明に係る請求項11のロッカーアームは、請求項1,2,5,6,7,8,9,10のいずれか一項に記載のロッカーアームにおいて、前記保護部材の厚さが0.2mm以上0.7mm以下であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項12のロッカーアームは、請求項3又は請求項4に記載のロッカーアームにおいて、前記ローラと前記支持軸との間に転動体が配され、前記転動体の転動を介して前記ローラが前記支持軸に回転自在に支持されており、前記揺動部材の表面のうち前記ローラの端面又は前記転動体の端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とする。
このような構成であれば、ロッカーアームがより長寿命となる。潤滑被膜の厚さが0.1μm未満であると、潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、潤滑被膜の厚さが8μm超過であると、潤滑被膜の強度が不十分となり脱落しやすくなる。潤滑被膜が脱落すると、異物となって音響不良及び振動を引き起こすおそれがある。
このような構成であれば、ディンプル内に固体潤滑剤が充填され、潤滑被膜が被覆された部分と潤滑被膜との密着性が向上するため、ディンプルがない場合と比較してロッカーアームがより長寿命となる。このような効果を十分に得るためには、ディンプルの深さを0.1μm以上とすることが好ましい。ただし、ディンプルの深さを5μm超過としても、それ以上の効果は期待できないので、ディンプルの深さは5μm以下とすることが好ましい。
このような構成であれば、長寿命であるとともに、ロッカーアームの音響特性が良好である。中心線平均粗さRaが0.5μm超過であると、潤滑条件が厳しくなり、表面起点型の剥離が発生する場合がある。なお、中心線平均粗さRaを上記のような値としても、潤滑被膜の形成能力が著しく低下することはない。
図1のロッカーアーム1は、エンジン内部での摩擦低減を図り燃料消費率を低減することを目的として、クランクシャフトと同期したカムシャフトの回転を給気弁及び排気弁の開閉運動に変換する部分に利用されるものである。
そして、軸方向の荷重が負荷されると、針状ころ8の両端面と支持壁部4の壁面4aとが接触して壁面4aに摩耗や焼付きが生じるおそれがあるので、該接触を防ぐ鉄系材料製の保護部材9,9が、針状ころ8の両端面と支持壁部4の壁面4aとの間に備えられている。この保護部材9は、円輪状のワッシャのような部材であり、その中心穴に支持軸5を挿通することにより、回転可能に取り付けられている。なお、この保護部材9の中心穴の内周面に、支持軸5との摺接部に潤滑油を導入するための切り欠きを設けてもよい。
ショット材である固体潤滑剤には、JIS R6001に規定された平均粒径45μmの錫粉又は平均粒径3μmの二硫化モリブデン粉を用い、噴射圧力196〜882kPa、噴射時間10〜20minの条件で、ショット材を処理面に噴射した。なお、一度に処理する保護部材の量は1〜6kgとした。
このような処理を行うと、表面に潤滑被膜が被覆されるとともに、ショットピーニング処理の加工エネルギーによって残留オーステナイトが分解されマルテンサイトに変化する。残留オーステナイト量の減少率は、以下のようにして測定することができる。まず、処理後の最表面の残留オーステナイト量を、X線分析装置を用いて測定した。なお、X線分析装置により測定すると、測定表面より約20μm深い位置に分布する残留オーステナイト量(体積%)が測定される。
このような処理を施す前に、被処理面に深さ0.1μm以上5μm以下のディンプルを形成してもよい。ディンプルの形成方法は特に限定されるものではないが、例えばショットピーニング処理やバレル処理により行うことができる。なお、このディンプルを形成する処理によっても、前述と同様に残留オーステナイトを分解させることができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転動体である針状ころ8の転動を介してローラ6が支持軸5に回転自在に支持されていたが、針状ころ8の代わりに、ローラ6とほぼ同様の形状で小径な円筒状部材を転動体として用いてもよい(いわゆるダブルローラタイプのロッカーアームである)。この場合は、保護部材9の表面のうちローラ6の端面又は前記円筒状部材の端面と接触する面に、前述の処理を施せばよい。
さらに、本実施形態においては、ロッカーアーム1は保護部材9を備えていたが、ロッカーアーム1に保護部材9を設けることができない場合(図4を参照)には、揺動部材3の表面(支持壁部4の壁面4a)に前記処理を施せばよい。すなわち、揺動部材3の表面のうちローラ6の端面又は針状ころの端面8と接触する面に、面積率で75%以上(あるいは75%以上95%以下)の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理を施せばよい。
2 カム
3 揺動部材
4 支持壁部
4a 壁面
5 支持軸
6 ローラ
8 針状ころ
9 保護部材
Claims (17)
- カムの回転に対応して揺動運動するロッカーアームにおいて、前記カムに当接するローラと、前記ローラを回転自在に支持する支持軸と、前記支持軸が固定された揺動部材と、前記ローラの端面が前記揺動部材に接触することを防ぐ鉄系材料製の保護部材と、を備えるとともに、前記保護部材の表面のうち前記ローラの端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とするロッカーアーム。
- カムの回転に対応して揺動運動するロッカーアームにおいて、前記カムに当接するローラと、前記ローラを回転自在に支持する支持軸と、前記支持軸が固定された揺動部材と、前記ローラの端面が前記揺動部材に接触することを防ぐ鉄系材料製の保護部材と、を備えるとともに、前記保護部材の表面のうち前記ローラの端面と接触する面には、面積率で75%以上95%以下の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とするロッカーアーム。
- カムの回転に対応して揺動運動するロッカーアームにおいて、前記カムに当接するローラと、前記ローラを回転自在に支持する支持軸と、前記支持軸が固定された揺動部材と、を備えるとともに、前記揺動部材の表面のうち前記ローラの端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とするロッカーアーム。
- カムの回転に対応して揺動運動するロッカーアームにおいて、前記カムに当接するローラと、前記ローラを回転自在に支持する支持軸と、前記支持軸が固定された揺動部材と、を備えるとともに、前記揺動部材の表面のうち前記ローラの端面と接触する面には、面積率で75%以上95%以下の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とするロッカーアーム。
- 前記ローラと前記支持軸との間に転動体が配され、前記転動体の転動を介して前記ローラが前記支持軸に回転自在に支持されており、前記保護部材は、前記ローラの端面及び前記転動体の端面の少なくとも一方が前記揺動部材に接触することを防いでいて、前記保護部材の表面のうち前記ローラの端面又は前記転動体の端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロッカーアーム。
- 前記ローラと前記支持軸との間に転動体が配され、前記転動体の転動を介して前記ローラが前記支持軸に回転自在に支持されており、前記保護部材は、前記ローラの端面及び前記転動体の端面の少なくとも一方が前記揺動部材に接触することを防いでいて、前記保護部材の表面のうち前記ローラの端面又は前記転動体の端面と接触する面には、面積率で75%以上95%以下の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロッカーアーム。
- 前記潤滑被膜の厚さは0.1μm以上8μm以下であることを特徴とする請求項1,2,5,6のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記保護部材の表面のうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分に、深さ0.1μm以上5μm以下のディンプルを形成したことを特徴とする請求項1,2,5,6,7のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記保護部材の表面のうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分は、中心線平均粗さRaが0.1μm以上0.5μm以下であることを特徴とする請求項1,2,5,6,7,8のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記保護部材は、SUJ2製で浸炭窒化処理,ズブ焼入れ,若しくは高周波焼入れ処理が施されたもの、又は、SCM420若しくはSCr420製で浸炭窒化処理若しくは浸炭処理が施されたものであることを特徴とする請求項1,2,5,6,7,8,9のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記保護部材の厚さが0.2mm以上0.7mm以下であることを特徴とする請求項1,2,5,6,7,8,9,10のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記ローラと前記支持軸との間に転動体が配され、前記転動体の転動を介して前記ローラが前記支持軸に回転自在に支持されており、前記揺動部材の表面のうち前記ローラの端面又は前記転動体の端面と接触する面には、面積率で75%以上の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のロッカーアーム。
- 前記ローラと前記支持軸との間に転動体が配され、前記転動体の転動を介して前記ローラが前記支持軸に回転自在に支持されており、前記揺動部材の表面のうち前記ローラの端面又は前記転動体の端面と接触する面には、面積率で75%以上95%以下の部分に固体潤滑剤で構成された潤滑被膜を被覆し且つ前記表面の残留オーステナイト量を10%以上70%以下減少させる処理が施されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のロッカーアーム。
- 前記潤滑被膜の厚さは0.1μm以上8μm以下であることを特徴とする請求項3,4,12,13のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記揺動部材の表面のうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分に、深さ0.1μm以上5μm以下のディンプルを形成したことを特徴とする請求項3,4,12,13,14のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記揺動部材の表面のうち少なくとも前記潤滑被膜が被覆された部分は、中心線平均粗さRaが0.1μm以上0.5μm以下であることを特徴とする請求項3,4,12,13,14,15のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
- 前記揺動部材は、SUJ2製で浸炭窒化処理,ズブ焼入れ,若しくは高周波焼入れ処理が施されたもの、又は、SCM420若しくはSCr420製で浸炭窒化処理若しくは浸炭処理が施されたものであることを特徴とする請求項3,4,12,13,14,15,16のいずれか一項に記載のロッカーアーム。
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