JP2927517B2 - ロッカーアームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックチップをアルミ合金で鋳ぐるむ
ことによって形成されるロッカーアームの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ 一般に、自動車用エンジンの動弁機構においては、こ
れを軽量化するため、本体部を軽いアルミ合金で形成
し、カム摺接部のみを耐摩耗性焼結合金よりなる鉄系チ
ップ材で形成したロッカーアームが多用され、かかるロ
ッカーアームは、通常、鉄系チップ材をアルミ合金で鋳
ぐるむことにより製造される。

ところで、近年自動車用エンジンの高出力化が図ら
れ、このように高出力化されたエンジンにおいては、ロ
ッカーアームのカム摺接部にかかる面圧が増大するの
で、カム摺接部の耐摩耗性の向上が求められている。

そこで、カム摺接部を、耐摩耗性の優れた窒化ケイ素
その他のセラミック材料で形成したロッカーアームが提
案されている（例えば、特開昭58−13113号公報参
照）。このようなロッカーアームは、一般に、セラミッ
クチップを鋳造金型のキャビティ内の所定の位置（セラ
ミックチップ収容部）にセットした後、鋳造金型にアル
ミ合金溶湯を加圧注湯することによって鋳造される。

［発明が解決しようとする課題］ ここにおいて、普通の鋳造方法によりロッカーアーム
を製作すると、必然的にセラミックチップの周囲にバリ
が発生する。そして、このようなバリは、一般に、ヤス
リあるいはベルタ等のバリ取り工具を用いて除去される
が、その際バリ取り工具がセラミックチップあるいはロ
ッカーアーム本体にあたると、セラミックチップが欠け
たり、ロッカーアーム本体に損傷が発生する場合があ
る。

そこで、本願出願人は、先に、鋳造金型のセラミック
チップ収容部まわりに湯だまり部を設け、鋳造物に上記
湯だまり部に対応する突起部分を形成するようにした、
ロッカーアームの製造方法を提案している（特願平１−
161211号明細書参照）。この製造方法によれば、突起部
分を折損するなどして機械的に分離すると、バリが突起
部分に随伴されるので、とくにバリ取り工具等を用いる
ことなく、したがってロッカーアームに欠けあるいは損
傷を与えることなくバリ除去することができる。

しかしながら、上記製造方法においては、セラミック
チップをセラミックチップ収容部内にセットしたとき、
セラミックチップの周囲に湯だまり部が形成されている
ので、セラミックチップが下面を除けばほとんど鋳造金
型に当接せず、したがってセラミックチップに対する拘
束がほとんどなくなってしまう。このため、注湯時にセ
ラミックチップの変位いわゆるおどりが生じ、鋳造され
たロッカーアームに、セラミックチップの倒れあるいは
傾き等の位置ずれが生じることがある。そして、このよ
うな位置ずれが生じた場合、セラミックチップのスリッ
パ面の研削加工時に黒皮残りが生じるといった問題があ
り、またセラミックチップ端部の面取り加工時に面取り
不良が発生するといった問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、セラミックチップをアルミ合金で鋳ぐるむことに
よって形成されるロッカーアームの製造方法において、
ロッカーアーム本体あるいはセラミックチップに損傷ま
たは欠けを生じさせることなく、セラミックチップまわ
りのバリを容易に除去することができ、かつ注湯時にお
けるセラミックチップのおどりの発生を防止して、黒皮
残りあるいは面取り不良の発生を防止することができる
ロッカーアームの製造方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するため、セラミックチッ
プをアルミ合金で鋳ぐるむことによって形成されるロッ
カーアームの製造方法において、鋳造金型のセラミッ
クチップ収容部の側壁に、セラミックチップ側に突出し
てセラミックチップの動きを規制する複数の小突出部を
設けるとともに、鋳造金型のセラミックチップ収容部ま
わりに湯だまり部を設け、セラミックチップ収容部に
セラミックチップをセットして、セラミックチップの動
きを小突出部で規制し、鋳造金型にアルミ合金溶湯を
注湯し、アルミ合金溶湯を凝固させた後、鋳造物を鋳造
金型から取り外し、鋳造物の、湯だまり部によって形
成された突起部分に力を加えて、該突起部分を鋳造物か
ら分離し、鋳造製品を得るようにしたことを特徴とす
る、ロッカーアームの製造方法を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、小突出部によってセラミックチップ
の動きが規制されるので、注湯時にセラミックチップの
おどりが生じない。このため、ロッカーアームに、セラ
ミックチップの倒れ、傾き等の位置ずれが発生せず、ス
リッパ面の研削加工時の黒皮残りの発生、あるいは面取
り加工時の面取り不良の発生が防止される。

また、湯だまり部によって形成される突起部分を、折
損するなどして機械的に分離する際、セラミックチップ
まわりのバリが突起部分に随判されるので、ロッカーア
ーム本体あるいはセラミックチップに損傷または欠けを
生じさせることなく、セラミックチップのまわりのバリ
が容易に除去される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体例に説明する。

第１図と第２図とに示すように、ロッカーアーム１
（第４図参照）の鋳造に用いられる鋳造金型２は、固定
部（図示せず）に取り付けられる固定金型３と、該固定
金型３に着・脱させることができるようになった可動金
型４とで構成されている。そして、固定金型３と可動金
型４とには、夫々固定金型キャビティ５と可動金型キャ
ビティ６とが設けられ、両キャビティ5,6で、ロッカー
アーム１（第４図参照）の外表面に対応する内表面をも
つキャビティ部７を形成している。また、固定金型３に
は、キャビティ部７にアルミ合金の溶湯を供給するため
の湯道８が設けられている。以下では便宜上、キャビテ
ィ部７を長手方向（第１図では左右方向）にみて、セラ
ミックチップ10が鋳ぐるまれる側を「前」といい、湯道
８との接続部９が形成される側を「後」という。

キャビティ部７の前端部近傍には、セラミックチップ
10を支持するためのセラミックチップ収容部11が設けら
れている。そして、セラミックチップ収容部11のすぐ前
側と後側とには、夫々第1,第２湯だまり部12,13が設け
られている。また、セラミックチップ収容部11の各側方
には、夫々第3,第４湯だまり14,15が設けられている。
ここにおいて、第１〜第３湯だまり部12〜14は固定金型
３に形成され、第４湯だまり部15は可動金型４に形成さ
れている。なお、固定金型キャビティ５の略中央部には
円柱部16が形成され、この円柱部16に中子17がセットさ
れるようになっている。

第３図に示すように、固定金型３は、その本体部をな
す第１パーツ3aと、セラミックチップ10を載せるための
第２パーツ3bとからなり、第２パーツ3bは、適宜第１パ
ーツ3aから取り外すことができるようになっている。な
お、以下では、前記のキャビティ部７（第１図参照）の
「前」・「後」と対応させ、第1,第２パーツ3a,3bの配
列方向（第３図では左右方向）にみて、第２パーツ3b側
を「前」といい、第１パーツ3a側を「後」という。ま
た、前側に向かって右側を「右」といい、左側を「左」
という。

ここにおいて、第２パーツ3bの右後端部に形成された
空間部が、セラミックチップ収容部11を形成している。
なお、第１パーツ3aの前端面の右半部はセラミックチッ
プ収容部11の後壁をなす。そして、セラミックチップ収
容部11の前端部近傍において、第２パーツ3bには、セラ
ミックチップ10の動きを規制するための突出部18が形成
されている。この突出部18は、セラミックチップ10の本
体部10aの上面より僅かに上側において、後向きに若干
突出するようにして形成され、本体部10aの上面に若干
覆いかぶさるようになっている。このため、突出部18に
よって、セラミックチップ10の前端部の上方への変位が
止められるようになっている。なお、突出部18は、左右
方向にはセラミックチップ収容部11の前端部の全長にわ
たって形成されている。

また、セラミックチップ収容部11の左端部近傍におい
て、第２パーツ3bには、夫々右側（セラミックチップ
側）に若干突出する第1,第２小突出部19,20が形成され
ている。これらの第1,第２小突出部19,20は、上下方向
（第３図では紙面に垂直な方向）については、突出部18
と同じ高さの位置に形成され、前後方向については、セ
ラミックチップ収容部11の角部近くに形成されている。
なお、前後方向にみて、第1,第２小突出部19,20を、も
う少し中央寄りに形成してもよいが、セラミックチップ
10の頭部10bにかからないようにするのが好ましい。け
だし、頭部10bにかかる部分では、アルミ合金の左右方
向の厚みが薄いので、小突出部19,20によって鋳造物に
形成される凹部31,32（第４図参照）による上記厚みの
減少無視できなくなるからである。第1,第２小突出部1
9,20によって、セラミックチップ10の左端部の上方への
変位が止められるようになっている。第1,第２の小突出
部19,20は、前後方向の幅が非常に小さいので、これら
によってバリが生じることはない。なお、セラミックチ
ップ10の変位を規制するために、セラミックチップ収容
部11の全周にわたって突出部を形成するといった手法が
考えられるが、このようにすると突出部によってバリが
生じるといった問題が生じるので、この案は採用しがた
い。

左右方向にみて、第1,第２小突出部19,20と対向する
位置において、可動金型４の左端部には、第3,第４小突
出部21,22が形成されている。第3,第４小突出部21,22の
構成は、第1,第２小突出部19,20とほぼ同様である。第
3,第４小突出部21,22によって、セラミックチップ10の
右端部の上方への変位が止められるようになっている。

このように、突出部18と第１〜第４小突出部19〜22と
によって、セラミックチップ10の前端部と左端部と右端
部の上方への変位が止められるので、セラミックチップ
10がセラミックチップ収容部11内で、ほぼ完全に固定さ
れる。このため、溶湯の注湯時にセラミックチップ10の
おどりが生じない。

以下、第１図〜第３図を参照しつつ、上記鋳造金型２
を用いた、ロッカーアーム１（第４図参照）を製造方法
を説明する。

固定金型３の第２パーツ3bにセラミックチップ10をセ
ットし、この第２パーツ3bを第１パーツ3aに取り付け
る。ここで、セラミックチップ10は、窒化ケイ素を主成
分とする耐摩耗性の高いセラミック材料でつくられてい
る。なお、十分な耐摩耗性が得られれば、窒化ケイ素以
外の材料でつくられたセラミックチップ10を用いてもよ
いのはもちろんである。さらに、ロッカーアームシャフ
ト（図示せず）を通すための穴29（第４図参照）を形成
するために、固定金型３の円柱部16に中子17をセットす
る。

固定金型３に可動金型４を取り付け、両金型3,4を型
閉めする。このとき、セラミックチップ10は、突出部18
と第１〜第４小突出部19〜22によってほぼ完全に固定さ
れる。

湯道８を通してキャビティ部７には、アルミ合金ADC1
0の690℃の溶湯を加圧注湯する。なお、アルキ合金はAD
C10に限定されるものではなく、また溶湯温度が690℃に
限定されるものではないのはもちろんである。

注湯が終了して５〜６秒経過後に、可動金型４を固定
金型３から取り外す。溶湯の凝固に要する時間は非常に
短いので、注湯が終了して５〜６秒後には溶湯は完全に
凝固している。

エジェクトピン（図示せず）を用いて、固定金型３か
ら鋳造物すなわちロッカーアーム１を取り外す。第４図
と第５図とに示すように、取り外された直後におけるロ
ッカーアーム１には、夫々第１〜第４湯だまり部12〜15
によって形成された。第１〜第４突起部25〜28が付着し
ている。なお、ロッカーアーム１の略中央部には、中子
17によってロッカーアームシャフト（図示せず）を通す
ための穴29が形成されている。

また、第１〜第４小突出部19〜22によって、第１〜第
４凹部31〜34が形成されている。前記したとおり、第１
〜第４小突出部19〜22がセラミックチップ収容部11の角
部近くに設けられているので、第１〜第４凹部31〜34
が、ロッカーアーム１のアルミ合金の肉厚の厚い部分に
形成される。したがって、第１〜第４凹部31〜34は、ロ
ッカーアーム１の強度に何ら悪影響を与えない。

堰落とし後、ハンマ等を用いて、ロッカーアーム１か
ら第１〜第４突起部25〜28を機械的に除去し、第６図に
示すようなロッカーアーム１を得る。その際、セラミッ
クチップ10まわりのバリが第１〜第４突起部25〜28とと
もに除去される。したがって、バリ取り工具等を用いて
バリ取りをする必要がない。

ロッカーアーム１に、ショットブラスト等を行なった
後、所定の機械加工を行なう。

ダイヤモンド砥石を用いて、ロッカーアーム１（セラ
ミックチップ10）のスリッパ面に研削加工を行なう。

ビトダイヤ砥石を用いて、セラミックチップ10の側面
に面取り加工を行ない、ロッカーアーム１を仕上げる。

上記製造方法により、60個のロッカーアーム１を製作
したところ、スリッパ面に黒皮残りが発生したロッカー
アームは皆無であり、研削面の状態は全て良好であっ
た。また、面取り不良の発生も皆無であり、面取り量も
目標値内であった。

なお、比較のため、小突出部を設けない鋳造金型を用
いて、上記と同様の製造方法でロッカーアームを製作し
たところ、第７図〜第９図に示すように、位置ずれの生
じたセラミックチップ10′（破線で示す）を伴ったロッ
カーアーム１′がいくつか発生した。なお、第７図〜第
９図において実線で示すセラミックチップ10は、正しく
配設位置を示している。ここで、第８図に示すようなセ
ラミックチップ広がり面方向のセラミックチップ10′の
位置ずれが生じたロッカーアーム１′に面取り加工を行
なったところ、第10図に示すように、セラミックチップ
10′の両側面に面取り不良部35,36（片ざき面取り部）
が発生した。また、第９図に示すようなセラミックチッ
プ広がり面と直交する方向のセラミックチップ10′の位
置ずれが生じたロッカーアーム１′に対して、スリッパ
面の研削加工を行ったところ、第11図に示すように、黒
皮残り37が発生した。

このように、小突出部を設けない鋳造金型を用いて60
個のロッカーアームを製作したところ、21個のロッカー
アームに面取り不良部（片ざき面取り状態）が発生し、
13個のロッカーアームに黒皮残りが発生した。

以上、本発明によれば、ロッカーアームに損傷あるい
は欠けを生じさせることなくバリを容易に除去すること
ができ、かつ黒皮残りあるいは面取り不良の発生を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる製造方法によってロッカーア
ームを製造する際に用いられる鋳造金型（固定金型）の
平面説明図である。 第２図は、第１図に示す鋳造金型のＢ−Ｂ線断面説明図
である。 第３図は、第１図に示す鋳造金型のＡ−Ａ線断面説明図
である。 第４図は、第１図に示す鋳造金型を用いて、本発明にか
かる方法で製造されたロッカーアームの側面立面説明図
であり、固定金型から取り外された直後の状態を示して
いる。 第５図は、第４図に示すロッカーアームの正面立面説明
図である。 第６図は、突起部を除去した状態における、第４図と同
様の図である。 第７図は、本案との比較のため、小突出部が設けられて
いない鋳造金型を用いて製造されたロッカーアームの側
面立面説明図である。 第８図は、小突出部が設けられいない鋳造金型を用いて
製造されたロッカーアームの、セラミックチップまわり
の下面平面説明図である。 第９図は、小突出部が設けられていない鋳造金型を用い
て製造されたロッカーアームの、セラミックチップまわ
りの側面立面説明図である。 第10図は、第８図に示すロッカーアームに対して面取り
加工を行なった結果得られたロッカーアームの、セラミ
ックチップまわりの下面平面説明図である。 第11図は、第９図に示すロッカーアームに対してスリッ
パ面の研削加工を行なった結果得られたロッカーアーム
の、セラミックチップまわりの下面平面説明図である。 １……ロッカーアーム、２……鋳造金型、３……固定金
型、3a……第１パーツ、3b……第２パーツ、４……可動
金型、５……固定金型キャビティ、６……可動金型キャ
ビティ、７……キャビティ部、10……セラミックチッ
プ、11……セラミックチップ収容部、12〜15……第１〜
第４湯だまり部、18……突出部、19〜22……第１〜第４
小突出部、25〜28……第１〜第４突起部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−26812（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−104455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−168269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88973（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−33350（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 19/00 F01L 1/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックチップをアルミ合金で鋳ぐるむ
   ことによって形成されるロッカーアームの製造方法にお
   いて、 鋳造金型のセラミックチップ収容部の側壁に、セラミッ
   クチップ側に突出してセラミックチップの動きを規制す
   る複数の小突出部を設けるとともに、鋳造金型のセラミ
   ックチップ収容部まわりに湯だまり部を設け、 セラミックチップ収容部にセラミックチップをセットし
   て、セラミックチップの動きを小突出部で規制し、 鋳造金型にアルミ合金浴湯を注湯し、アルミ合金溶湯を
   凝固させた後、鋳造物を鋳造金型から取り外し、 鋳造物の、湯だまり部によって形成された突起部分に力
   を加えて、該突起部分を鋳造物から分離し、鋳造製品を
   得るようにしたことを特徴とする、ロッカーアームの製
   造方法。