JPH06137404A - カムフォロワおよびその製造方法 - Google Patents

カムフォロワおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH06137404A
JPH06137404A JP28587592A JP28587592A JPH06137404A JP H06137404 A JPH06137404 A JP H06137404A JP 28587592 A JP28587592 A JP 28587592A JP 28587592 A JP28587592 A JP 28587592A JP H06137404 A JPH06137404 A JP H06137404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cam
cam follower
engine
contact
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28587592A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3147538B2 (ja
Inventor
Yasushi Chikugi
保志 筑木
Kenji Matsunuma
健二 松沼
Akira Yamakawa
晃 山川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP28587592A priority Critical patent/JP3147538B2/ja
Publication of JPH06137404A publication Critical patent/JPH06137404A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3147538B2 publication Critical patent/JP3147538B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動による摩擦損失を低減し、大幅な動力損
失の低減を可能にするカムフォロワを提供すること。 【構成】 カムと接触する面の面粗度が十点平均粗さ
(Rz)で0.2μm以下、好ましくは0.1μm未満
で、かつ、この面のビッカース硬度が1000kgf/
mm2以上、好ましくは1200kgf/mm2以上であ
るカムフォロワ。ヤング率が25000kgf/mm2
であると一層好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁機構に
用いられるカムフォロワに関するものである。
【0002】
【従来の技術】オイルショック以来、自動車メーカーで
は、省エネルギーのために燃費改善の努力がなされてき
たが、近年、CO2排出量削減等の地球環境への取組み
が世界的に強化されてきたので、さらに大幅な燃費改善
が要求されている。
【0003】この対策として、車両の軽量化、エンジン
の高効率化と並んでエンジン等の動力損失の低減が重要
課題となっている。エンジンの動力損失の内、動弁系に
よる損失低減に対しては、主に慣性重量低減を目的とし
た部品の軽量化および摺動部の摩擦低減が検討されてい
る。
【0004】図1は自動車用エンジンの各種動弁機構を
示すもので、現在、この中でもエンジン性能面から、弁
運動特性に優れるOHC(オーバヘッドカム)方式が主
流となっている。
【0005】図2は、OHC方式の内、直接駆動方式の
動弁機構の一例を示すもので、1はエンジンシリンダヘ
ッド、2はカム、3はバルブリフタ、4はアジャスティ
ングシム、5は吸排気弁、6はバルブシート、7は弁ば
ねである。図2に示されているものにおいては、カム2
によってバルブリフタ3を駆動し、カム2の変位が吸排
気弁5に伝えられる。この場合、4のアジャスティング
ジムがカムフォロワであり、図1に示す他の方式では、
スイングアームおよびロッカーアームがカムフォロワに
相当する。また、直接駆動方式において、バルブリフタ
ーと一体化したタペットシムをカムフォロワに用いる場
合がある。
【0006】これらのカムフォロワは従来、通常、鋼で
作られているが、上記軽量化および摩擦損失低減のため
セラミックスで作られたものがある。
【0007】ところが、軽量化をはかるためにカムフォ
ロワにセラミックスを用いた場合、直接駆動方式ではカ
ムフォロワが動弁系の慣性重量に占める割合が非常に小
さいため、実際の動力損失の改善はほとんど認められ
ず、また、他の方式(スイングアーム、ロッカーアーム
方式)ではカムフォロワとしての強度面から、カムフォ
ロワ全体をセラミック化することが困難でカムとの接触
面に部分的に使用する方法が取られるため、軽量化への
寄与が小さくなり、同様に動力損失改善の効果が認めら
れないといった問題があった。
【0008】さらに、カムとカムフォロワとの摺動によ
る摩擦損失低減を目的としてセラミックスをカムフォロ
ワに使用した場合、カムへの攻撃性が高まり、カムの摩
耗が激しいという問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、摺動による
摩擦損失を低減し、大幅な動力損失の低減を可能とする
カムフォロワを提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、少
なくともカムと接触する面の面粗度が十点平均粗さ(R
z)で0.2μm以下で、かつ、該面のビッカース硬度
が1000kgf/mm2以上であることを特徴とする
カムフォロワである。
【0011】本発明において、少なくともカムと接触す
る面の面粗度が十点平均粗さ(Rz)で0.2μm以
下、好ましくは0.1μm未満で、かつ該面のビッカー
ス硬度が1000kgf/mm2以上、好ましくは12
00kgf/mm2以上のカムフォロワを用いることに
よりカムとの摺動摩擦損失が大幅に減少し、エンジンの
動力損失を低減することができるとともに、カムへの攻
撃性が低下し、カムの摩耗を改善することができる。
【0012】該面粗度が0.2μmを超えると、カムと
の摺動摩擦抵抗が増大し、動力損失の低減効果が小さく
なり、また、カムへの攻撃性が顕著となるので好ましく
ない。また、該面のビッカース硬度が1000kgf/
mm2未満では、逆にカムからの攻撃により面粗度が悪
化し、場合によっては局部的な摩耗が生じカムとのクリ
アランスが変化するため、同様にカムとの摩擦抵抗が増
大する。従って、エンジン稼働に伴って経時的に動力損
失が増大していくため特に寿命、耐久性が問題となる。
【0013】一般に、エンジンの動力損失は、エンジン
回転数に比例して増加していくが、動弁系による動力損
失は、通常エンジン回転数に関わらず、ほぼ一定値をと
るため、特にアイドリングや低速走行時の低回転域にお
いては、エンジンの動力損失に占める動弁系の動力損失
の割合が大きくなる。
【0014】この点に対して、さらにカムフォロワをヤ
ング率が25000kgf/mm2以上の材料より構成
し、かつ少なくともカムと接する面の面粗度およびビッ
カース硬度を上記本発明の範囲内に制御することによ
り、エンジン低回転域におけるカムとの摺動摩擦抵抗を
軽減し、エンジンの動力損失を一層低減することができ
る。
【0015】一方、ヤング率が25000kgf/mm
2未満の材料を用いた場合は、低回転域、特に1000
〜2000回転以下でのエンジン動力損失低減効果が小
さくなる。
【0016】本発明において、カムフォロワの少なくと
もカムと接触する面のビッカース硬度を1000kgf
/mm2以上とする方法としては、窒化ケイ素、アルミ
ナ、ジルコニア、炭化ケイ素などのセラミックス単体を
そのまま用いる方法以外に、鋼等の低硬度材料の表面
に、高硬度なセラミックスもしくは金属をコーティング
することにより作製することができる。例えば、セラミ
ックスでは、Cr、Zr、Ta、Nb、W、Hf、M
o、V、Ti、Si等の窒化物、炭化物もしくは酸化物
を物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、プラ
ズマ反応法等の気相成長法や溶射によりコーティングす
る方法がある。また、金属コーティングでは、主にCr
の蒸着、メッキ等による方法が挙げられる。
【0017】また、鋼やセラミックスもしくは、上記コ
ーティング層へ、N、C、Si、B、Ti等のイオン注
入により表面の硬度を向上させる方法を用いることがで
きる。
【0018】これらの方法により作製したカムフォロワ
の少なくともカムと接触する面の面粗度は、あらかじ
め、研削、研摩もしくはエッチング処理等によりRzを
0.2μm以下に加工するか、上記コーティング処理を
行う場合は、該処理後、加工してもよく、あるいは、処
理前後で加工を施してもよいが、コーティング層厚さが
薄い場合は、出来る限り処理前に面粗度を本発明の範囲
内に制御しておくことが望ましい。
【0019】尚、イオン注入を行う場合は、事前に面粗
度を本発明の範囲内に制御しておくことが望ましい。
【0020】自動車エンジン等の内燃機関の動弁系にお
いては、基本的に油による潤滑が行われており、理想的
には、摺動材同志の固体接触が生じることなく潤滑油に
よる油膜を介して摺動させる、すなわち流体潤滑を生じ
させることによって摺動面の摩擦抵抗を低減させること
ができる。この状態では、摩擦力は、流体の剪断応力に
基づくものであるため非常に小さく、また、摺動面の摩
耗は生じない。
【0021】カムとカムフォロワ間に形成される油膜の
厚さは、潤滑油の特性が一定であれば、エンジン回転数
および面圧により変化する。この時形成される油膜厚さ
に対して、従来のカムフォロワでは、カムと接触する面
の面粗度Rzが相対的に大きいため、カムフォロワの接
触面の凸部がカムと固体接触を生じ、両者の摺動摩擦抵
抗が大きくなっていたと考えられる。これに対して、本
発明では、カムフォロワのカムとの接触面の面粘度Rz
を0.2μm以下の平滑面としているため、形成される
油膜厚さよりも、該表面の凹凸が小さくなり、摺動摩擦
抵抗が大幅に低減されるものと思われる。
【0022】一方、エンジン始動時および低回転域で
は、面圧の上昇、潤滑油の供給が制限されるため、カム
とカムフォロワの摺動面においては、形成される油膜厚
さの減少に伴い、固体接触の割合が増加してくる(境界
潤滑領域)。従来、通常カムフォロワは鋼製であり、カ
ムは窒化による表面硬化処理を施したものが用いられて
いるため、このような状態では、カムからの攻撃により
カムフォロワの面粗度が悪化し、摺動摩擦抵抗が増加す
る。
【0023】これに対して、本発明のようにカムとの接
触面のビッカース硬度を1000kgf/mm2以上に
高めることにより、カムからの攻撃を受けても容易にカ
ムフォロワの面粗度は変化せず、安定した摺動摩擦抵抗
低減効果が得られる。この際、カムフォロワのカムとの
接触面の面粗度が0.2μmを超えると逆にカム面への
攻撃が顕著となりカムの摩耗が生じてしまう。
【0024】さらに、上記エンジン低回転域において
は、面圧の上昇によりカムフォロワは弾性変形を生じ、
ヤング率の低い材料をカムフォロワに用いた場合、この
変形度合が大きくなるため、カムとの接触面の面粗度を
粗くした場合と同じくカムとの固体接触面積が増加し、
摺動摩擦抵抗が増大する。
【0025】これに対し、本発明では、ヤング率が25
000kgf/mm2以上の材料をカムフォロワに用い
ることにより弾性変形量が小さくなり、摺動摩擦抵抗の
増大が回避されるため、さらにエンジンの動力損失を低
減することができると考えられる。
【0026】尚、上記したカムとの接触面以外の部分、
例えば直接駆動方式におけるリフターとの接触面等に本
発明を実施することにより、さらに摺動摩擦抵抗を低減
させることが可能である。
【0027】以下、本発明の実施例について述べるが、
本発明はこれに限定されるものではない。
【0028】
【実施例】
実施例1 各種セラミックス焼結体および鋼(Cr−Mo鋼)を用
いて図3に示すアジャスティングシム(カムフォロワ)
を作製した。また、鋼製アジャスティングシムについて
は、カムとの接触面(図3の符号8が付されている面)
に、各々セラミックスコーティング、クロムメッキおよ
び窒素でイオン注入したものを作製した。
【0029】上記表面処理に供する前の鋼および各種セ
ラミックス焼結体のカムとの接触面を種々の条件で仕上
加工して表1に示す面粗度にした。尚、表面処理した鋼
製アジャスティングシムについては、表面処理後の面粗
度を表1に示した。また、カムとの接触面のビッカース
硬度の測定値を表1に示す。
【0030】このようにして作製したアジャスティング
シムを図4に示す市販の2000cc自動車用ガソリン
エンジンから流用した直接駆動方式OHC動弁機構(シ
リンダーヘッド)を取り付けたモータリング装置によ
り、機関換算回転数、2000rpmで回転させカム軸
のトルクを測定した。従来の鋼製アジャスティングシム
についても同様の測定を行い、この測定値を基準として
下式により、各種アジャスティングシムのカム軸トルク
低減率を算出した。
【0031】
【数1】カム軸トルク低減率=[1−{(各種アジャス
ティングシムのカム軸トルク)/(従来の鋼製アジャス
ティングシムのカム軸トルク)}]×100(%) また、機関換算回転数1000rpmで160時間連続
稼働させた後のアジャスティングシムの面粗度およびカ
ム表面の摩耗量を測定した。
【0032】以上の結果を表1に示す。表1より明らか
なように本発明のアジャスティングシム(カムフォロ
ワ)を用いることにより、摺動摩擦抵抗低減による大幅
なカム軸トルクの低減効果が認められ、比較例のような
カムの摩耗およびカムとの接触面の面粗度の悪化も認め
られない。
【0033】
【表1】
【0034】実施例2 実施例1で作製した各種アジャスティングシム1,2,
4を実施例1と同じモータリング装置を用いて、機関換
算回転数500,1000,2000,3000rpm
の各回転数で同様にカム軸トルクを測定し、従来の鋼製
アジャスティングシムに対するカム軸トルク低減率を算
出した。また、測定に供したアジャスティングシムのヤ
ング率を測定した。結果を表2に示す。表2より、さら
にカムフォロワ構成材のヤング率を高めることにより、
低回転数においても、より大きなトルク低減効果が得ら
れる。
【0035】尚、本発明の効果は、本実施例の直接駆動
方式のカムフォロワ(アジャスティングシム)に限定さ
れるものではなく、他の動弁機構におけるカルフォロワ
においても同様の効果が得られる。
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカム
フォロワは、エンジン等内燃機関の動弁系の動力損失の
大幅な低減および耐摩耗性を改善を可能とし、内燃機関
の燃費、性能および耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車用エンジンの各種動弁機構の説明図
【図2】直接駆動方式の動弁機構の縦断面図
【図3】アジャスティングシムの縦断面図
【図4】モータリング試験装置の縦断面図である。
【符号の説明】 1 シリンダヘッド 2 カム 3 バルブリフタ 4 アジャスティングシム 5 バルブ 6 バルブシート 7 弁ばね A カムリフター B スイングアーム C ロッカーアーム D 突棒

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともカムと接触する面の面粗度
    が、十点平均粗さ(Rz)で0.2μm以下で、かつ、
    該面のビッカース硬度が1000kgf/mm2以上で
    あることを特徴とするカムフォロワ。
  2. 【請求項2】 ヤング率が25000kgf/mm2
    上の材料で構成されていることを特徴とする請求項1記
    載のカムフォロワ。
  3. 【請求項3】 少なくともカムと接触する面にセラミッ
    クスまたは金属を被覆することを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2に記載のカムフォロワの製造方法。
  4. 【請求項4】 少なくともカムと接触する面をイオン注
    入法により改質することを特徴とする請求項1乃至請求
    項3記載のカムフォロワの製造方法。
JP28587592A 1992-10-23 1992-10-23 カムフォロワおよびその製造方法 Expired - Fee Related JP3147538B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28587592A JP3147538B2 (ja) 1992-10-23 1992-10-23 カムフォロワおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28587592A JP3147538B2 (ja) 1992-10-23 1992-10-23 カムフォロワおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06137404A true JPH06137404A (ja) 1994-05-17
JP3147538B2 JP3147538B2 (ja) 2001-03-19

Family

ID=17697165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28587592A Expired - Fee Related JP3147538B2 (ja) 1992-10-23 1992-10-23 カムフォロワおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3147538B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999047810A1 (fr) * 1998-03-19 1999-09-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Combinaison de cale et de came
EP1837486A2 (en) * 2006-03-23 2007-09-26 JTEKT Corporation Cam follower
JP2010156247A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd ロッカーアームとその研磨仕上げ方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999047810A1 (fr) * 1998-03-19 1999-09-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Combinaison de cale et de came
US6237441B1 (en) 1998-03-19 2001-05-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Combination of shim and cam
EP1837486A2 (en) * 2006-03-23 2007-09-26 JTEKT Corporation Cam follower
EP1837486A3 (en) * 2006-03-23 2010-07-21 JTEKT Corporation Cam follower
JP2010156247A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd ロッカーアームとその研磨仕上げ方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3147538B2 (ja) 2001-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101282483B1 (ko) 내마모성 코팅 및 그 제조 방법
EP1411145B1 (en) Sliding structure for automotive engine
US5054440A (en) Cam follower device for valve driving mechanism in engine
WO1999047810A1 (fr) Combinaison de cale et de came
KR100540962B1 (ko) 활주 부재 및 그 제조 방법
EP1450008B1 (en) Automobile engine valve mechanism system shim and lifter, and combination of these and cam shaft
KR100320698B1 (ko) 심 및 캠의 조합체
JPWO2004081252A1 (ja) 窒化バルブリフタおよびその製造方法
JPH06137404A (ja) カムフォロワおよびその製造方法
EP2653671B1 (en) Drive cam and valve operating system in engine
JPH08226311A (ja) セラミックス製アジャスティングシム
US7308760B2 (en) Method of making a valve lifter
JP3939431B2 (ja) 内燃機関の動弁機構
JP3148362B2 (ja) 動弁機構のカム接触部構造
JPH06294307A (ja) アジャスティングシム
JP2001140608A (ja) タペット
JPH08158818A (ja) Si3N4系セラミックス製滑りローラーを持つローラータペット
JPH05163909A (ja) 内燃機関の動弁機構のカム接触部構造
JP3123258B2 (ja) アジャスティングシム及びその製造方法
KR100643617B1 (ko) 엔진 마찰저감용 타펫의 wcc 코팅방법
JP2001214711A (ja) 内燃機関用軽量カムシャフト
JP3123259B2 (ja) アジャスティングシム及びカム
JP4037143B2 (ja) 摺動部材及びその製造方法
JP2003222007A (ja) ラッシュアジャスタ
JP2001158689A (ja) ダイヤモンド被覆摺動部品

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees