JP4292959B2 - カムフォロア - Google Patents

Description

本発明は、カムと接するローラを備えたカムフォロアに関する。

一般に、カムフォロアは、例えば、自動車等のエンジン動弁機構やその他の各種のカム機構等に用いられる。カムフォロアは、一対の側壁間に支軸が架け渡され、この支軸に複数の針状ころを介してローラが回転自在に支持されてなり、回転するカムをローラの外周面に当接させることで、一対の側壁を所定方向に往復変位させるようになっている。

このようなカムフォロアにおいては、ローラの外周面にピーリングが発生しやすかったため、ローラの外周面の表面粗さを規定することによりローラの外周面における潤滑油膜の形成率を高めて、ピーリングの発生を抑制する技術が提案されていた（例えば特許文献１参照）。
特開平５−１０１０８号

しかしながら、上記従来技術によっても、ピーリング発生を抑制ないしは防止するには不十分であった。

本願出願人は、上記従来技術に鑑みて、鋭意研究したところ、次の事実を見出した。すなわち、上記した構造のカムフォロアの場合、カムとローラとの接触面間に十分な潤滑油が供給されにくいこと、カムの回転に伴いローラが周方向に飛び跳ねることによって周方向での微小滑りが発生すること、若干傾くことによって軸方向での微小滑りが発生することに加えて、ローラの外周面が相当程度に平滑な面に仕上げられて表面粗さがカムの外周面よりも小さくなっていることにより、当該ローラの外周面側にピーリングが発生しやすいものであった。

そこで、本願出願人は、さらに研究を重ねた結果、ローラの外周面に関して、軸方向の表面粗さと円周方向の表面粗さとの関係に加えて、軸方向の表面粗さの数値を規定した結果、ローラの外周面でのピーリングの発生を実用上、抑制できる発明を完成できるに至った。

以上により、本発明によるカムフォロアは、外周面がカムと接するローラを備えたカムフォロアであって、当該ローラの外周面における、軸方向の表面粗さを、円周方向の表面粗さよりも大きくし、かつ、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に規定したことを特徴とするものである。

この場合、ローラの外周面における突起がカムの外周面の突起に軸方向で引っ掛かりやすくなるので、ローラの傾きが抑制または防止される。その結果としてローラの軸方向での微小滑りが抑制または防止されることになる。また、ローラの外周面における突起がカムの外周面の突起の先端を削りとるヤスリのように作用するため、カムとローラとの接触面がなじみやすくなる。これらの相乗により、ローラにピーリングが発生することが抑制または防止される。

当該ローラの外周面に、円周方向に筋状とした突起を軸方向に多数並設し、この筋状の突起をローラの回転軸心と直交する面に対して絶対値３０度未満の交差角度に規定したものとすることができる。この交差角度を上記範囲内とすることによりローラの傾きの抑制効果と筋状突起間における潤滑油の保持効果との両方を共に好ましいものとすることができる。

本発明では、ローラにピーリングが発生することを抑制または防止できるようになり、カムフォロアの信頼性向上に貢献できる。

図１から図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、カムフォロアの断面図、図２は、図１のローラの正面図、図３は、図１のローラの斜視図である。図１において、１はカム、２はカムフォロアを示す。

カムフォロア２は、胴体３、支軸４およびローラ５を備える。胴体３は、平行に対向する一対の側壁３ａ，３ｂを有している。支軸４は、一対の側壁３ａ，３ｂ間に架け渡された状態で取り付けられている。ローラ５は、支軸４において一対の側壁３ａ，３ｂ間の領域に複数のころ６を介して回転自在に外装されている。このカムフォロア２の動作としては、回転するカム１の外周面１ａがローラ５の外周面５ａに当接されることで、胴体３が所定方向に往復変位させられる。

上記ローラ５の外周面５ａにおける表面粗さを次のように特定しているので、説明する。

ローラ５の外周面５ａにおける軸方向での表面粗さを、ローラ５の外周面５ａにおける円周方向での表面粗さよりも大きくかつ十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に設定している。十点平均粗さ(Ｒｚ)は、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１(１９９４)で定義されているので、ここでの詳細な説明は省略する。

つまり、ローラ５の外周面５ａには、図２および図３に示すように、円周方向に沿う筋状突起７が軸方向に並んで設けられた状態になっている。この筋状突起７それぞれはローラ５の回転軸心８と直交する面９とほぼ平行に形成されている。なお、図では突起７を誇張して記載している。

但し、ローラ５の筋状突起７それぞれは、図４に示すように、ローラ５の回転軸心８と直交する面９に対して所定の交差角度θを持つように設定することができる。この角度としては、０度以上３０度未満とするのが好ましい。この場合、図４では上記面９に対して右側とした交差角度＋θであるが、上記面９に対して左側とした交差角度−θであってもよい。すなわち、突起７は、ローラ５の回転軸心と直交する面９に対して絶対値３０度未満の交差角度に規定するとよい。

以上説明したように、ローラ５の外周面５ａにおける筋状突起７がカム１の外周面１ａの突起に軸方向で引っ掛かりやすくなるので、ローラ５の傾きが抑制または防止され、その結果としてローラ５の軸方向での微小滑りが抑制または防止されることになる。また、ローラ５の外周面５ａにおける筋状突起７がカム１の外周面１ａの突起の先端を削りとるヤスリのように作用するため、カム１とローラ５との接触面がなじみやすくなる。これらの相乗により、ローラ５にピーリングが発生することを抑制または防止できるようになる。

なお、上述したローラ５の製造手順は種々考えられるが、いくつかの例を説明する。

１つの製造手順として、ローラ素材を鍛造ないし旋削して円筒形のローラ基材を得る。この円筒形のローラ基材に熱処理（ずぶ焼入れ）を施し、次いで、この基材の外周面に研磨を施す。この研磨はクラウニングのないストレートな研磨加工と所定のクラウニング形状を施したクラウニング加工の場合があるが、このいずれかの研磨加工のときに、所定の表面粗さを付ける。その後、ローラ基材の内周面を研磨する。

他の製造手順として、ローラ素材を鍛造ないし旋削して円筒形のローラ基材を得る。この円筒形のローラ基材に熱処理（ずぶ焼入れ＋浸炭窒化）を施し、次いで、この基材の外周面に研磨機で研磨加工を施す。このときに、所定の表面粗さを付ける。その後、ローラ基材の内周面を研磨する。

なお、いずれの場合でも、ローラ基材の内周面の研磨加工を、外周面の研磨加工の前工程で実施してもよい。

以下に本発明の他の実施形態を説明する。

（１）図示しないが、ローラ５を支軸４にすきま嵌めにより直接外嵌させたり、あるいはローラ５を支軸４にすべり軸受を介して嵌合させることができる。このローラ５の外周面５ａについても、上述と同様の表面粗さに設定して、カム１の外周面１ａとの接触によるピーリングを無くすことができる。

（２）上述したカムフォロア２は、例えば図５や図６に示すように、自動車などのエンジン動弁機構のロッカーアーム１０，２０に用いることができる。もちろん、これらのロッカーアーム１０，２０以外のロッカーアームや、その他のいろいろなカム機構にも上記カムフォロア２を用いることができる。

図５に示すロッカーアーム１０は、センタピボットタイプと呼ばれるものであり、胴体３の長手方向一端に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向中間にロッカシャフト３０が貫通され、さらに長手方向他端にアジャストスクリュー１１が螺合装着される。上記アジャストスクリュー１１に、前記シリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ３１のステムエンドが当接される。動作は、カム１の回転に伴いロッカシャフト３０が支点となって胴体３が傾動されて、アジャストスクリュー１１が上下方向に反復変位させられることで、バルブ３１を開閉動作させる。

図６に示すロッカーアーム２０は、エンドピボッドタイプと呼ばれるものであり、胴体３の長手方向中間に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向一端にバルブ嵌入部１２が、さらに長手方向他端に上向き半球形のピボット部１３がそれぞれ設けられる。このピボット部１３は、図示しないシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ３２の上端に係合される。動作は、カム１の回転に伴いピボット部１３が支点となって胴体３が傾動されて、バルブ嵌入部１２が上下方向に反復変位させられることで、バルブ３１を開閉動作させる。

これらのロッカーアーム１０，２０は、エンジンのシリンダヘッドに設置されるものであって、潤滑油の少ない貧潤滑な環境で使用されるが、ロッカーアーム１０，２０のローラ５の外周面５ａにおける表面粗さを、上述と同様に設定することにより、ローラ５にピーリングが発生することを抑制または防止できるようになる。

本発明の実施形態に係るカムフォロアを示す断面図 図１のローラの正面図 図１のローラの斜視図 ローラの変形例で、図２に対応する図 本発明に係るカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図 本発明に係るカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図

符号の説明

１ カム １ａ カムの外周面
２ カムフォロア ５ ローラ
５ａ ローラの外周面 ７ 筋状突起

Claims (2)

1. 外周面がカムと接するローラを備えたカムフォロアであって、当該ローラの外周面における、軸方向の表面粗さを、円周方向の表面粗さよりも大きくし、かつ、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に規定した、ことを特徴とするカムフォロア。
2. 当該ローラの外周面に、円周方向に筋状とした突起を軸方向に多数並設し、この筋状の突起をローラの回転軸心と直交する面に対して絶対値３０度未満の交差角度に規定した、ことを特徴とする請求項１に記載のカムフォロア。

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