JP3529452B2 - カムフォロワ装置 - Google Patents

カムフォロワ装置

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JP3529452B2
JP3529452B2 JP24624694A JP24624694A JP3529452B2 JP 3529452 B2 JP3529452 B2 JP 3529452B2 JP 24624694 A JP24624694 A JP 24624694A JP 24624694 A JP24624694 A JP 24624694A JP 3529452 B2 JP3529452 B2 JP 3529452B2
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roller
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和久 北村
博明 竹林
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンの動弁
機構であるロッカーアームやバルブリフターなどに用い
られるカムフォロワ装置に係り、特にセラミックス製ロ
ーラを用いたものの改良に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のカムフォロワ装置の説明に先立
ち、その使用対象となるロッカーアームやバルブリフタ
ーを図3および図4に示す。 【0003】図3は、OHV型式エンジンの動弁機構の
概略構成図、図4は、OHC型式エンジンの動弁機構の
概略構成図である。 【0004】図3の例では、カム軸1のカム1aにより
プッシュロッド2を上下動させることによりその上端と
連動するロッカアーム4を揺動させて、このロッカアー
ム4の揺動でバルブ5を開閉動作させるようになってお
り、ロッカアーム4の下端のラッシュアジャスタ6の下
部にカムフォロワ装置7が設けられている。 【0005】図4の例では、カム軸1のカム1aにより
直接的にロッカアーム4を揺動させて、このロッカアー
ム4の揺動でバルブ5を開閉動作させるようになってお
り、このロッカアーム4にカムフォロワ装置7が設けら
れている。 【0006】これらのカムフォロワ装置7は、図2に示
すように、互いに平行に対向する二つ一対の支持壁8、
8を備え、これらの支持壁8、8の間に架橋状に取り付
けられる支軸9に対してローラ10が回転可能なように
所要隙間を介して外嵌されている。なお、支軸9および
ローラ10は、鋼材により形成されている。 【0007】ローラ10は、その外周面の軸方向両端に
面取り11,11が設けられており、両側の面取り1
1,11を除く有効転走面領域12には、台形クラウニ
ング加工が施されている。この台形クラウニングの形状
は、平坦面12aとその両側で面取り11,11の面取
り角度よりもゆるやかな角度のテーパ面12bとからな
り、図面には誇張して表してある。また、ローラ10の
中心に設けられる貫通孔の内周面の軸方向両端にも面取
り13,13が設けられており、この面取り13,13
が形成される領域の軸方向幅w5は、一般的に、外周面
の面取り11,11が形成される領域の軸方向幅w4と
同一に設定される。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】ところで、鋼製のロー
ラ10の場合には、カム1aとの相対的な姿勢の傾きつ
まりミスアライメントがあると、ローラ10の外周面に
台形クラウニング加工を施しているために、この台形ク
ラウニングで前記ミスアライメントを吸収することがで
きず、ローラ10が傾いて支軸9に対して片当たりす
る。この片当たりとなるローラ10の内周面端部は経時
的に摩耗して多少のなじみが生じるものの、支軸9の局
部に対する応力集中が緩和されにくく、早期段階で支軸
9が局部的に摩耗する結果となる。 【0009】ここで、上述したような構成のローラ10
をその摩耗防止、軽量化を目的としてセラミックス材で
形成した場合、前述の片当たり現象が発生すると、この
片当たりとなるローラ10の内周面端部はほとんど摩耗
しないために、支軸9の局部に対する応力集中が前記鋼
製ローラよりもさらに緩和されにくくなり、結果、早期
段階で支軸9が局部的に摩耗することになってしまう。 【0010】したがって、本発明は、セラミックス製ロ
ーラの支軸に対する片当たり現象に伴う支軸の局部摩耗
を抑制することを目的としている。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、カムに当接さ
せられるセラミックス製のローラが二つ一対の支持壁間
に架設された支軸に回転可能に支持されてなるカムフォ
ロワ装置において、次のような構成をとる。 【0012】本発明では、セラミック製のローラの外周
面の軸方向両端に面取りが設けられているとともに、こ
の両側の面取りを除く軸方向中間の有効転走面領域に台
形クラウニング加工が施されており、ローラの中心に設
けられる貫通孔の内周面の軸方向両端に前記外周面側の
面取り幅よりも大きい幅の面取りが設けられ、内周面の
面取りの面取り角度が、外周面の面取り角度以下に設定
されている。 【0013】 【作用】本発明は、要するに、台形クラウニングを施し
たセラミックス製ローラの支軸に対する片当たり現象で
の不具合を考慮して、ローラ内周面の軸方向両端に形成
する面取りの軸方向幅を可及的に大きくするようにして
いる。 【0014】したがって、本発明では、セラミックス製
ローラの片当たり現象が発生したときでも、ローラの傾
きを従来例に比べて大きく許容しやすくなるから、支軸
の局部に作用する接触応力が軽減されることになる。こ
れにより、片当たり現象に伴う支軸の摩耗が抑制される
ことになる。 【0015】 【実施例】以下、本発明の詳細を図1に示す実施例に基
づいて説明する。この実施例でも従来例と同様、カムフ
ォロワ装置を図3および図4に示すエンジンの動弁機構
に適用した例を挙げているので、この動弁機構の説明は
割愛する。 【0016】図1は、カムフォロワ装置の縦断面図であ
る。図例のカムフォロワ装置7は、互いに平行に対向す
る二つ一対の支持壁8、8を備え、これらの支持壁8、
8の間に架橋状に取り付けられる支軸9に対してローラ
10が回転可能なように所要隙間作動時の環境温度によ
り、鋼材製の支軸9がセラミックス製ローラ10に対し
相対的に熱膨張したとしても維持される隙間を介して外
嵌されている。この隙間は、作動時の環境温度により、
鋼材製の支軸9がセラミックス製のローラ10に対し相
対的に熱膨張したとしても維持されるように設定するの
が好ましい。 【0017】支軸9は、例えばJIS規格SUJ−2あ
るいはJIS規格SCr420やSAE規格5120な
どの鋼材、あるいはセラミックス材(窒化けい素を主体
とした焼結体)で形成される。支軸9を鋼材とする場
合、ローラ10とのすべり面に浸炭焼入れや高周波焼入
れなどの硬化処理が施される。 【0018】ローラ10は、後述するセラミックス材に
より形成されている。このローラ10は、その外周面の
軸方向両端に直線状の面取り11,11が設けられてお
り、この両側の面取り11,11を除く有効転走面領域
12には、台形クラウニング加工が施されている。この
台形クラウニングの形状は、平坦面12aとその両側で
面取り11,11の面取り角度よりもゆるやかな角度の
テーパ面12bとからなり、図面には誇張して表してあ
る。テーパ面12bは、例えば曲率半径が600〜15
00mmの円弧形状でもよい。また、ローラ10の中心
に設けられる貫通孔の内周面の軸方向両端にも直線状の
面取り13,13が設けられており、その面取り13,
13が形成される領域の軸方向幅w2は、外周面の面取
り11,11が形成される領域の軸方向幅w1よりも大
きく設定されている。特に、この実施例では、内周面の
面取り13が形成される領域の軸方向幅w2を、外周面
の面取り11の軸方向幅w1と台形クラウニングのテー
パ面12bが形成される領域の軸方向幅w3とを合わせ
た総幅よりも大きく設定している。したがって、ローラ
10の内周面の支軸9に対する傾きが、従来に比べて大
きく許容されるようになる。 【0019】なお、図の例では、内周面の面取り13の
面取り角度θ2を、外周面の面取り11の面取り角度θ
1よりもゆるやかに設定しているが、この角度について
は同じに設定してもよい。 【0020】上述したローラ10は、いわゆる低品位セ
ラミックスや高品位セラミックスのいずれでもよい。こ
の低品位セラミックスや高品位セラミックスの表現は、
製造方法に応じて使い分けられる。 【0021】 低品位セラミックスは、平均粒径0.
5〜1μmのα型の窒化けい素の粉末(低グレード品例
えば電気化学工業株式会社の品種番号SN−9FW)に
対してイットリア(Y23),アルミナ(Al23),
窒化アルミ(AlN),チタニア(TiO2)などの焼
結助剤を5〜20重量%添加する。これにバインダーを
混入して金型に充填した状態で単軸圧縮することにより
成形する。この成形品を最終形状に近い状態に加工する
とともに、バインダーなどの有機物を除去してから、1
〜10気圧の圧力下で焼結する。焼結温度や焼結時間
は、1800℃、2〜4時間である。この焼結体の転動
面や摺動面に対して超仕上げ加工を施し、最終製品の寸
法、表面状態とする。 【0022】 高品位セラミックスは、平均粒径0.
2μmのα型の窒化けい素の粉末(高グレード品例えば
株式会社宇部興産の品種番号E−10)に対してイット
リア(Y23),アルミナ(Al23),窒化アルミ
(AlN),チタニア(TiO2)などの焼結助剤を1
0重量%以下添加する。これにバインダーを混入して金
型に充填した状態で単軸圧縮することにより成形する。
この成形品を最終形状に近い状態に加工するとともに、
バインダーなどの有機物を除去してから、いわゆるHP
(ホット・プレス)、HIP(ホット・アイソスタティ
ック・プレス)と称する手法により焼結する。焼結時
に、HPでは機械的に400Kgf/cm2、HIPで
は、ガス圧により1000気圧もの高い圧力をかける。
この焼結体の転動面や摺動面に対して超仕上げ加工を施
し、表面粗さ1μRZとしている。 【0023】低品位セラミックスは、高品位セラミック
スに比べると価格を低く抑えることができるが、気孔率
が高くなり、機械的強度が若干低くなる。但し、カムフ
ォロワ装置7での使用については支障ない。 【0024】また、低品位セラミックスの場合、焼結後
に焼結体の転動面や摺動面に超仕上げを施せば、焼結体
内部に点在する気孔(ポア)が該面に対して開口するこ
とになり、これが潤滑剤などの溜まりとなるなど良好な
潤滑性を発揮する。そのため、ローラ10とカム1aと
の摺接部位、ローラ10と支軸9との摺接部位ならびに
ローラ10の端面と支持壁8,8との摺接部位における
潤滑状態が良好となり、ローラ10の摺接相手側の摩耗
を軽減できるようになる。 【0025】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ない。例えば、面取り11,13は、上記実施例のよう
な直線形状とはせずに、丸みを持つR形状としたものも
本発明に含まれる。このようにR形状の面取りとする場
合、内周面の面取りと外周面の面取りとで曲率を同じに
したり、異ならせたりすることができる。 【0026】また、台形クラウニングにおいて平坦面1
2aとテーパ面12bとの境およびテーパ面12bとそ
の両側の面取り11,11との境を、滑らかに連続する
ように丸みを持たせることができる。 【0027】 【発明の効果】以上のように、本発明では、台形クラウ
ニングが施されるセラミックス製ローラの内周面の軸方
向両端での面取りを外周面の面取りとの関係で工夫する
ことにより、支軸へのローラの片当たり現象の発生時に
おいて支軸の局部へ作用する接触応力を軽減できるよう
にしているから、支軸の早期段階での局部摩耗を回避で
きるようになる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のカムフォロワ装置の一実施例の縦断面
図。 【図2】従来のカムフォロワ装置の縦断面図。 【図3】一般的なOHV型式エンジンの動弁機構の概略
構成図。 【図4】一般的なOHC型式エンジンの動弁機構の概略
構成図。 【符号の説明】 1a カム 7 カムフォロワ装置 8 支持壁 9 支軸 10 ローラ 11 ローラ外周面の面取り 12 ローラ外周面の有効転走面領域 13 ローラ内周面の面取り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 51/00 - 55/30 F01L 1/00 - 1/46

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 カムに当接させられるセラミックス製の
    ローラが二つ一対の支持壁間に架設された支軸に回転可
    能に支持されてなるカムフォロア装置であって、 前記ローラの外周面の軸方向両端に面取りが設けられて
    いるとともに、この両側の面取りを除く軸方向中間の有
    効転走面領域に台形クラウニング加工が施されており、 ローラの中心に設けられる貫通孔の内周面の軸方向両端
    に前記外周面側の面取り幅よりも大きい幅の面取りが設
    けられ、内周面の面取りの面取り角度が、外周面の面取り角度以
    下に設定されている、 ことを特徴とするカムフォロア装
    置。
JP24624694A 1994-10-12 1994-10-12 カムフォロワ装置 Expired - Lifetime JP3529452B2 (ja)

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EP2048359B1 (en) * 2007-10-12 2015-06-24 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Improvements relating to fuel pumps
JP5868835B2 (ja) * 2012-12-03 2016-02-24 住友重機械工業株式会社 ピン・ローラ構造

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