JP2841422B2

JP2841422B2 - 溶射膜の形成方法

Info

Publication number: JP2841422B2
Application number: JP1033283A
Authority: JP
Inventors: 研二宮井; 眞河合
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JPH02213457A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば、自動車、オートバイ、船外機等の
内燃機関に組込まれるバルブロッカーアーム（たんに、
ロッカーアームともいう）のような摺動面を有するワー
ク（母体）の被溶射面に高硬度の金属、セラミックス又
はこれらを含有する溶射材を溶射して耐摩耗性の硬化膜
部を形成するようにした溶射膜の形成方法に関する。

（従来の技術）従来の技術における溶射膜の製造方法を、例えば、内
燃機関に組込まれるバルブロッカーアームのようなワー
ク（母体）に適用した図示の一実施例について説明す
る。

一般に、四サイクルエンジンは、第18図に示されるよ
うに、バルブロッカーアームａをロッカーアーム軸ｂに
軸装し、上記バルブロッカーアームａの一端部の上面a₁
をカム軸C₁と一体をなすカムｃに当接し得るようにして
設け、他方、上記バルブロッカーアームａの他端部ｄを
調整ねじｅを介して傘型弁ｆを図示されないばねに抗し
て押動するように設けたものである。

従って、上述した四サイクルエンジンは、クランクカ
ムシャフトに連動する上記カム軸C₁のカムｃを回転する
ことにより、上記バルブロッカーアームａを揺動し、こ
れによって、上記バルブロッカーアームａの他端部ｄを
調整ねじｅを介して傘型弁ｆを開閉するようになってい
る。

一方、弁動作機構であるバルブロッカーアームａの製
造方法は、鉄系合金を使用して鋳造品である場合、上記
バルブロッカーアームａの上記カムｃの当り面a₁はチル
加工又は焼入れ加工によって硬化している。

他方、弁動作機構であるバルブロッカーアームａの製
造方法は、鉄系合金を使用して鋳造品である場合、上記
バルブロッカーアームａの上記カムｃの当り面a₁は浸炭
焼入れ又はクロームメッキ加工によって表面硬化した
り、若しくは、耐摩耗性の焼結材や高硬化合金を接合す
るようになっている。

又一方、従来の溶射膜の形成方法は、第19図乃至第22
図に示されるように、上記バルブロッカーアームａの上
記カムｃの当り面a₁としての被溶射面に高硬度金属等を
アーク溶射装置、プラズマ溶射装置等により溶射して耐
摩耗性の硬化膜部を形成している。

即ち、第19図（ａ）、（ｂ）に示されるように、予
め、上記バルブロッカーアームａの上記カムｃの当り面
a₁としての被溶射面に直接又は膜部の密着性をよくする
ために、アンダーカット部a₂やねじ切りを施して山部を
形成し、しかる後、第209図（ａ）、（ｂ）に示される
ように、バルブロッカーアームである母体ａを洗浄処理
した後、例えば、グリッドブラスト等で被溶射面に対し
て粗面処理を施し、次に、この被溶射面に対してプラズ
マ溶射装置等の溶射ノズルｇを垂直にして配設し、この
溶射ノズルｇから高硬度金属h₁等を溶射して耐摩耗性の
硬化膜部ｈを仕上げ代を充分に厚くなるようにして形成
し、次に、第21図（ａ）、（ｂ）に示されるように、上
記被溶射面の全面を研削装置で研削仕上げをしてカム当
り面a₁を形成している。即ち、従来の溶射膜の形成方法
は、第22図のフローチャートに示されるようにして行わ
れている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したバルブロッカーアームに適用
した溶射膜の形成方法は、高硬度の上記被溶射面の全面
を研削仕上げをしてカム当り面a₁を形成している関係
上、研削機器の研削具（グラインダー）の摩耗が激し
く、寿命が短くなると共に、高精度の仕上げが困難であ
るばかりでなく、研削所要時間が長くなり、さらに、潤
滑油の保持性が悪くなり、高硬度金属ｈを扁平な面に対
し溶射しているので、耐摩耗性の硬化膜部が剥離し易い
等の欠点がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、被溶射面の全面の研削仕上げを極力少なくして、研
削機器のグラインダーの摩耗を低減して、グラインダー
の寿命を長くすると共に、研削所要時間を短くして、高
精度に仕上げ、潤滑油の保持性の向上を図り、耐摩耗性
の硬化膜部を形成するようにした溶射膜の形成方法を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段とその作用）本発明は、予め、母体の被溶射面に、この被溶射面に
対する側面の傾斜角が20゜以上90゜以下である複数の条
溝部を間隔を存して形成する工程と、この各条溝部の位
置する被溶射面に対して傾斜角が20゜以上40゜以下とな
るように傾斜を付して溶射装置の溶射ノズルを配置し、
この溶射ノズルから高硬度の金属、セラミックス又はこ
れらを含有する溶射材を溶射して、上記条溝部をほぼ埋
めるような耐磨耗性の硬化膜を形成する工程と、上記条
溝部のみに硬化膜部が残存するような研削代をもって、
上記被溶射面の全面を研削仕上げし、上記条溝部形成前
の上記被溶射面の形状にほぼ対応する外形の仕上げ面を
形成する工程とを備えたことを特徴とする溶射膜の形成
方法である。

この発明によれば、溶射ノズルからの溶射角度が、被
溶射面に対して40゜以下であるのに対して、条溝部の側
面に対しては常に40゜以上となるので、条溝部の側面の
溶射膜厚が、常に被溶射面の溶射膜厚より厚くなるよう
にすることができる。次に、条溝部のみに硬化膜部が残
存するような研削代をもって、被溶射面の全面を研削仕
上げをすることによって、条溝部のみに硬化膜部が残存
した、条溝部形成前の被溶射面の形状にほぼ対応する外
形の仕上げ面が形成される。

（実施例）以下、本発明を、例えば、内燃機関に組込まれるバル
ブロッカーアームのようなワーク（母体）にプラズマ溶
射を適用した図示の一実施例について説明する。

第１図乃至第６図において、符号１は、バルブロッカ
ーアームの母体であって、この母体１は、例えば、アル
ミニュウム合金若しくはチタン合金材で成形されてお
り、特に、この母体１の中程には、バルブロッカーアー
ム軸２が軸装される軸孔２が設けられている。又、この
母体１の裏面には、補強リブ1aが形成されており、この
母体１の上面の一端部には、カムの当接する円弧状のカ
ム当り面1bが形成されている。又、上記母体１の他端部
には、各バルブ開閉部1dが調整ねじを介して傘型弁を開
閉するようにして形成されており、上記母体１のカム当
り面1bには、次のようにして耐摩耗性の硬化膜部が形成
される。

上記母体１のカム当り面1bは、予め、仕上げ面３より
も厚さΔｔだけ厚い当り面1cを研削形成する（第２図参
照）。しかる後、このカム当り面1bには、Ｖ字状をなす
複数の条溝部４が一定のピッチ間隔Ｃを存して溝加工に
より形成されており、このＶ字状をなす各条溝部４は、
第３図及び第４図に示されるように、上記仕上げ面３に
対して傾斜角αを約20゜≦α≦90゜程度になるように研
削加工し、さらに、上記条溝部４の深さｈは、上記仕上
げ面３に対して約150μｍ以上に深くすることが望まし
い。

次に、上記母体１に洗浄処理を施して、この母体１の
表面に付着している夾雑物や油脂等を除去した後、これ
をグリッドブラスト処理手段により表面を粗面化する。

しかして、この表面に粗面化を施した上記母体１のカ
ム当り面1bに、第５図に示されるように、プラズマ溶射
装置５の溶射ノズル5aが、プラズマジェットを溶射しな
がら、例えば、Cr、Mo等の高硬度金属6a等を溶射するよ
うに設置されている。特に、このプラズマ溶射装置５の
溶射ノズル5aは、ロッカアームのカム当り面1bが円弧状
をなすため、先ず、第６図に示されるように、上記母体
１の仕上げ面３の当り面1cにおける接線に対して傾斜角
度θが約20゜≦θ≦40゜程度になるように溶射ノズル5a
を設定する。そして、このプラズマ溶射装置５の溶射ノ
ズル5aを、上記母体１に対して第６図のＡ方向に水平移
動して、条溝４の4a側に溶射幕６を溶射形成する。

ついで、第９図に示されるように、上記プラズマ溶射
装置５の溶射ノズル5aを返転し、上記母体１の仕上げ面
３の1dに対して傾斜角度ψが約20゜≦ψ≦40゜程度にな
るように溶射ノズル5aを設定する。そして、プラズマジ
ェットを溶射しながら、溶射ノズル5aを第９図のＢ方向
に水平移動して例えば、Cr、Moなどの高硬度金属6aを条
溝４の4b側へ溶射して、溶射膜を形成する。この溶射を
数回繰返して、カム通り面1bに硬化膜が形成される。

従って、上記プラズマ溶射装置５の溶射ノズル5aは、
第６図及び第９図に示されるように、仕上げ面３に対し
て傾斜した状態で、プラズマジェットを溶射しながら、
例えば、Cr、Moなどの高硬度金属6a等を溶射して、第８
図の拡大図に示されるように、角条溝部４の中央部に上
記母体１の仕上げ面３よりも低い凹部6bが残存するよう
にして上記高硬度金属6aの硬化膜部６を形成する。従っ
て、条溝部４以外のカム通り面1cには硬化膜部６がほと
んど形成されない。

なお、この場合、第７図のグラフに示されるように、
第５図におけるプラズマ溶射装置５の溶射ノズル5aが、
仕上げ面３に対して溶射角度δが90度に近づくにつれ
て、上記仕上げ面３よりもΔｔだけ厚い当り面1cの溶射
膜厚は増大し、従って、研削仕上げ時、研削代（研削
量）が増大して、研削の所要時間を費やし、グラインダ
ーの消耗も増大する。このため、上記プラズマ溶射装置
５の溶射ノズル5aは、第５図に示されるように、仕上げ
面３に対する溶射角度δ（ほぼθまたはψと等しい。）
が40゜以下となるように溶射ノズル5aの傾斜角θ，ψを
20゜以上40゜以下に設定して、プラズマジェットを噴射
しながら、例えば、Cr、Moなどの高硬度金属6a等を供給
する。

このことにより、溶射ノズル5aからの溶射角度δは、
カム当り面（被溶射面）1cに対する溶射角度δが40゜以
下であるのに対して、条溝部４の側面に対する溶射角度
δ（ほぼα＋θまたはα＋ψと等しい。但し、90゜を超
える場合は、180゜−δの値を取る。）は常に40゜以上
となるので、条溝部４の側面の溶射膜厚が、常にカム当
り面（被溶射面）1cの溶射膜厚より厚くなるようにする
ことができる。従って、条溝部４をほぼ埋めるのに十分
な硬化膜部６を形成しつつ、条溝部４以外のカム当り面
（被溶射面）1cに形成される硬化膜部６の厚さを薄く抑
えることができる。

このように、第10図に示されるように、上記プラズマ
溶射装置５の溶射ノズル5aが上記母体１の仕上げ面３よ
りも低い凹部6bを形成するようにして上記硬化膜部６を
形成する。次に、研削装置（図示されず）のグラインダ
ーで仕上げ面３まで（すなわち、上記条溝部４のみに硬
化膜部６が残存するような研削代Δｔをもって）被溶射
面1cの全面を研削仕上げし、上記条溝部４形成前の被溶
射面1c（第２図参照）の形状にほぼ対応する仕上げ面３
を形成する。

特に、上記硬化膜部６が上記母体１の仕上げ面３より
も低い凹部6bを形成するようにしているので、この凹部
6bが潤滑油の油溜りを形成するようになっている。

従って、今、第１図に示されるような、バルブロッカ
ーアームを母体１とするカム当り面1bに本発明による溶
射膜の形成方法を適用する場合、第２図に示されるよう
に、まずカム当り面1bにおいて、仕上げ面３より厚さΔ
ｔだけ厚い当り面（被溶射面）1cを形成する。

次に、第３図に示されるように、厚さΔｔの当り面1c
にＶ字状をなす複数の条溝部４を一定のピッチ間隔Ｃを
存して溝加工により形成する。しかる後、第５図乃至第
10図に示されるように、上記プラズマ溶射装置５等を駆
動して、このプラズマ溶射装置５の溶射ノズル5aが高硬
度金属6a等を溶射して上記母体１の仕上げ面３よりも低
い凹部6bを形成した硬化膜部６を形成する。

次に、上記母体１の高硬度金属6a等が溶射されたカム
通り面1bを研削装置（図示されず）のグラインダーで仕
上げ面３まで被溶射面の全面に亙って研削仕上げを行
い、上記各条溝部４にのみ硬化膜部６を形成することに
より、上記被溶射面の全面の研削仕上げを極力少なくし
て、研削装置のグラインダーの摩耗を低減して、このグ
ラインダーの寿命を長くすると共に、研削所要時間を短
くして高精度に仕上げ、潤滑油の保持性の向上を図り、
耐摩耗性の硬化膜部６を形成する。

次に、第11図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示される具体例
は、前述したＶ字状の条溝４の代わりに、Ｕ字溝、角
溝、梯形溝の変形例を例示したものであり、これらは前
述した具体例と同じ内容のものである。

又一方、第12図及び第13図に示される具体例は、上記
硬化膜部６を上記母体１の仕上げ面３と略同じ高さの凹
部6bに形成するようにしたものであり、この凹部6bが研
削仕上げ完了後、潤滑油の油溜りを形成しないようにし
たものである。

次に、第14図に示される具体例は、各条溝部４をカム
の当接面に対して傾斜して形成し、この各条溝部４に耐
摩耗性の硬化膜部６を形成したものであり、これによっ
て、この耐摩耗性の硬化膜部６がカムの当接面に対して
常に当接しているようになっている。

次に、第15図に示される具体例は、複数の条溝部４を
カムの当接面に対して平行にして形成し、この各条溝部
４に耐摩耗性の硬化膜部６を形成したものであり、これ
によって、この耐摩耗性の硬化膜部６がカムの当接面に
対して常に当接しているようになっている。

次に、第16図に示される具体例は、棒状のロッド１に
螺旋状の耐摩耗性の硬化膜部６を形成したものであり、
これによって、この耐摩耗性の硬化膜部６が摺動部の当
接面に対して常に耐摩耗性を保持するようにしたもので
ある。

さらに、第17図に示される具体例は、第16図に示され
る変形例であって、棒状のロッド１′に軸方向の耐摩耗
性の硬化膜部６を形成したものであり、これによって、
この耐摩耗性の硬化膜部６が摺動部の当接面に対して常
に耐摩耗性を保持するようにしたものである。

なお、本発明は、高硬度金属等の溶射時、予め、上記
各条溝部以外の被溶射面にマスキングを施し、この各条
溝部のみに硬化膜部を形成するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、溶射ノズルからの
溶射角度が、被溶射面に対して40゜以下であるのに対し
て、条溝部の側面に対しては常に40゜以上となるので、
条溝部の側面の溶射膜厚が、常に被溶射面の溶射膜厚よ
り厚くなるようにすることができる。従って、条溝部を
ほぼ埋めるような耐磨耗性の硬化膜を形成しながら、条
溝部以外の被溶射面の部分に形成される硬化膜の厚さを
薄く抑えることができる。次に、条溝部のみに硬化膜部
が残存するような研削代をもって、被溶射面の全面を研
削仕上げをするが、上述したように条溝部以外の被溶射
面の部分に形成される硬化膜の厚さは薄く抑えられてい
るので、上記研削代を極力薄くすることができる。この
ため、被溶射面の研削仕上げ量を極力少なくし、研削装
置のグラインダーの磨耗を低減してグラインダーの寿命
を長くすることができると共に、研削所要時間を短縮す
ることができる。そして、このような研削仕上げによっ
て、条溝部のみに硬化膜部が残存した、条溝部形成前の
被溶射面の形状にほぼ対応する外形の仕上げ面が形成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図及び第８図乃至第10図は、本発明の溶
射膜の形成方法をバルブロッカーアームに適用して説明
するための各図、第７図は、硬化膜部の厚さと溶射ノズ
ルの溶射角度との関係を表示したグラフ、第11図乃至第
17図は、本発明の溶射膜の形成方法を使用して他のバル
ブロッカーアーム等に適用した具体例を説明するための
各図、第18図乃至第21図は、既に提案されている溶射膜
の形成方法をバルブロッカーアームに適用して説明する
ための各図、第22図は、既に提案されている溶射膜の形
成方法をバルブロッカーアームに適用して説明するため
のフローチャートである。１……母体、1b……カム当り面、３……仕上げ面、４…
…条溝部、５……溶射装置、5a……溶射ノズル、６……
硬化膜部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め、母体の被溶射面に、この被溶射面に
対する側面の傾斜角が20゜以上90゜以下である複数の条
溝部を間隔を存して形成する工程と、この各条溝部の位置する被溶射面に対して傾斜角が20゜
以上40゜以下となるように傾斜を付して溶射装置の溶射
ノズルを配置し、この溶射ノズルから高硬度の金属、セ
ラミックス又はこれらを含有する溶射材を溶射して、上
記条溝部をほぼ埋めるような耐磨耗性の硬化膜を形成す
る工程と、上記条溝部のみに硬化膜部が残存するような研削代をも
って、上記被溶射面の全面を研削仕上げし、上記条溝部
形成前の上記被溶射面の形状にほぼ対応する外形の仕上
げ面を形成する工程とを備えたことを特徴とする溶射膜の形成方法。