JP2733773B2

JP2733773B2 - ロッカアーム

Info

Publication number: JP2733773B2
Application number: JP21584188A
Authority: JP
Inventors: 義勝中村; 治川村; 創一霜村
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH0264208A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は耐摩耗性と耐スカッフィング性の高い鋳鉄材
を用いたロッカアームに関する。

［従来の技術］カムシャフトやバルブと高面圧で当接するロッカアー
ムは高い耐摩耗性を備えなければならないが、ロッカア
ーム本体又は当接部のチップとしては従来、チル鋳鉄、
鋳鋼、焼結合金などが用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］しかるにこれらの材料で製造されたロッカアームは、
焼結合金の場合、冷間鍛造スチール本体に焼結チップを
ろう付け又は焼着したものであるが、製造コストが高く
なっていた。またチル鋳鉄や鋳鋼の場合、高性能、高負
荷となりつつある昨今のエンジンに用いたとき接触面圧
の増加により著しい摩耗が発生するようになり、これら
従来材程度の耐摩耗性では不十分となりつつある。

一方、(Cr・Fe)₇C₃などの硬質の炭化物を含むために優
れた耐摩耗性を示すことで知られている25〜35％Cr含有
鋳鉄があるが、フェライトが析出する傾向があるために
高回転、高負荷のエンジンに用いた場合はやはり耐摩耗
性に乏しい。

［問題点を解決するための手段］本発明は、成分組成が重量％で、C:2.5〜3.7％、Si:
1.0〜2.0％、Mn:0.5〜1.0％、Cr:10〜20％、Ni:0.3〜0.
7％、P:0.3％以下、S:0.1以下、Ti、Ｂの少とも１つを
0.1〜1.0％および必要に応じてＷ、Mo、Ｖ、Nb、Ta:1種
又は２種以上で１〜10％、残部Feと不可避的不純物から
なり、パーライト及び／又はマルテンサイト基地中にCr
を主体とする炭化物が均一に析出した鋳鉄材を少なくと
も当接部に用いたロッカアームを提供し前記問題点を解
決するものである。

本発明のロッカアームはカムシャフトやバルブとの当
接部のチップを鋳鉄材で製造してスチール本体やアルミ
本体とろう付け、鋳ぐるみなどの手段により複合化する
こともできるが、望ましくは製造コストを低くするため
にシェル型やロストワックス型などを使ったり鋳造によ
り一体成形される。

また鋳鉄材は鋳放しでパーライト基地の状態で十分に
優れた耐摩耗性を有するが、焼入れマルテンサイト基地
やパーライトとマルテンサイトの混合基地、あるいは鋳
放し後や焼入後の窒化によって表面に高硬度の窒化化合
物層を形成すればさらに高い耐摩耗性が得られる。

以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。

Ｃ成分は基地に固溶してこれを強化し、かつ(Cr・Fe)₇
C₃などCrを主体とする硬質の炭化物やその他の炭化物を
形成し、耐摩耗性を向上させる作用がある。2.5％未満
では炭化物の析出量が不足して耐摩耗性が得られず、3.
7％を超えると炭化物の析出量が過多となり、相手材に
対する攻撃性が過剰となり、また加工性も悪くなる。

Si成分の添加量は1.0％未満では溶湯の融点が高くな
り鋳込みの際に湯回りが悪くなる。また2.0％を超える
と炭化物の形成を阻害し黒鉛が析出するので耐摩耗性が
低下する。

Mn成分は一部が炭化物を形成し、一部は基地に固溶し
て基地組織のパーライト化を促進すると共に焼入性を向
上させる作用がある。0.5％未満ではこれらの効果が得
られず、1.0％を超えると炭化物の析出量が過多となる
かあるいは基地がマルテンサイトのとき炭化物周辺の基
地の焼戻し脆性を生じさせ、材料を脆化させる。

Cr成分は基地に固溶してこれを強化すると共に耐熱耐
食性を向上させる。また本発明の鋳鉄材は高Crであるこ
とが特徴であり、(Cr・Fe)₇C₃などのCrを主体とする炭化
物を形成してこれが高硬度であるために優れた耐摩耗性
を発揮する。10％未満では炭化物の析出量が少なく耐摩
耗性に劣る。また20％を超えると基地がフェライト化し
易くなりやはり耐摩耗性が低下する。

Ni成分は基地を緻密にして強化し、また焼入性を向上
させる作用がある。0.3％未満ではこれらの効果が得ら
れず、0.7％を超えると効果が飽和し、かえって経済的
に不利となる。

Ti、Ｂ成分はこれらのうち１種又は２種を0.1〜1.0％
添加することによって、これらの炭化物を基地中に析出
させ、耐摩耗性を向上させる。0.1％未満ではその効果
が得られず、1.0％を超えると経済的に不利となる。

Ｐ成分は0.3％以下、Ｓ成分は0.1％以下とするが、と
もにこれらの範囲を超えると材料を脆化させる。

本発明の鋳鉄材は以上の成分と残部Fe及び鋳鉄として
通常含まれる不可避的成分からロッカアームあるいはロ
ッカアームのチップとして製造すれば鋳放しの状態でパ
ーライト基地となり、さらに焼入れによるマルテンサイ
ト基地あるいは窒化処理による表面硬化によってカムや
バルブとの良好な摺動性が得られる。しかし、これら相
手材との摺動環境によってさらに高い耐摩耗性が必要と
なれば、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Taなどの炭化物形成元素を任
意に１種又は２種以上で１〜10％含有させる。１％以下
では耐摩耗性向上の効果がなく、10％を超えると経済的
に不利となる。

［実施例］以下、本発明を実施例により説明する。

（試験方法）配合組成を変えた1450〜1550℃の溶湯をロストワック
ス型に鋳込んで第１表に示すNo.1〜12の組成の本発明鋳
鉄材とNo.13〜16の組成の比較鋳鉄材からなるロッカシ
ャフト式のロッカアームを製造した。（比較材において
は×印を付した部分で本発明の成分組成範囲から外れて
いる。）これらについて、鋳放しのもの、全面に900℃×60分
で油焼入れしたもの、焼入れ後に580℃×90分で塩浴軟
窒化したものを用意し、基地組織観察、硬度の測定、実
機耐久試験を行った。耐久試験は各々のロッカアームを
４気筒OHCエンジンに、ノーズ部をチル化した鋳鉄カム
シャフト（C:3.3、Si:2.2、Mn:0.75、P:0.18、S:0.06、
Cu:0.21、Cr:0.85、Mo:0.19、B:0.04、Fe:残り、以上重
量％）とともに組込み、使用オイル:SAE10W、回転数:10
00rpm、試験時間:200時間の条件で運転を行ない、供試
材であるロッカアームのパッド面の摩耗量および相手材
であるカムシャフトのノーズ面の摩耗量を測定した。

（試験結果）第１表に示す測定結果からわかるように、比較材にお
いてはロッカアーム自体と相手材であるカムシャフトの
うちいずれか一方あるいは両者の摩耗量が多く、スカッ
フィングを発生したものもあるのに対して、本発明材に
おいてはロッカアームの摩耗量が少なく、またカムシャ
フトの摩耗量も比較的少ない。

また基地硬さについては本発明材で焼入れを行なった
ものはHRC62以上を示し、焼入れ後の窒化により焼戻し
されたものは基地が軟化するが、表面の窒化層は周知の
如く著しく硬くなる。

なお第１表の基地組織についてはパーライトはＰ、マ
ルテンサイトはＭ、フェライトはＦで表わした。Ｐ＋Ｆ
はパーライトとフェライトの混合である。

［発明の効果］上述のように本発明のロッカアームは優れた耐摩耗
性、耐スカッフィング性を有し、特に高負荷のかかるエ
ンジンに使用した場合に優れた性能を発揮する。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−36643（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−125349（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−35659（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−119657（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−6253（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−116113（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−50447（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成分組成が重量％で、C:2.5〜3.7％、Si:
1.0〜2.0％、Mn:0.5〜1.0％、Cr:10〜20％、Ni:0.3〜0.
7％、Ti、Ｂのうち１種又は２種で0.1〜1.0％、P:0.3％
以下、S:0.1％以下、残部Feと不可避的不純物からな
り、パーライト及び／又はマルテンサイト基地中にCrを
主体とする炭化物が均一に析出した鋳鉄材を少なくとも
当接部に用いたロッカアーム。
【請求項２】成分組成が重量％で、C:2.5〜3.7％、Si:
1.0〜2.0％、Mn:0.5〜1.0％、Cr:10〜20％、Ni:0.3〜0.
7％、Ti、Ｂのうち１種又は２種で0.1〜1.0％、及び
Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Ta:1種又は２種以上で１〜10％、P:0.
3％以下、S:0.1％以下、残部Feと不可避的不純物からな
り、パーライト及び／又はマルテンサイト基地中にCrを
主体とする炭化物が均一に析出した鋳鉄材を少なくとも
当接部に用いたロッカアーム。