JPH0642315A

JPH0642315A - ロッカアームの球面受座と球面凸部との接触部構造

Info

Publication number: JPH0642315A
Application number: JP19529992A
Authority: JP
Inventors: Setsuhito Daiza; 摂人台座; Takeshi Nakakohara; 武中小原; Yoshio Fuwa; 良雄不破
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】内燃機関の動弁機構におけるロッカアームの
球面受座と球面凸部との接触構造に関し、凸部表面に固
い、摩耗によって失われるごく薄いコーティングを設け
ることによって長期にわたって摩擦の少ない接触を行わ
せること。【構成】ロッカアームは一端がバルブのステムと接触
し、他端の下面に球状凹面受座が形成される。ラシュア
ジャスタ22はそのロッド34の先端の球面状凸部34a がロ
ッカアームの前記球状凹面受座に嵌合するように設けら
れる。凸部34a の球状の外面はその表面粗さが0.05〜0.
3 μｍＲ_Zとされ、かつ同表面上にＨ_V硬さが1500〜70
00で厚さで0.5 〜1.0 μｍのコーティング44が形成され
る。組付け後の初期なじみの過程においてロッカアーム
の球状凹面受座を鏡面化し、この鏡面化が丁度完了した
ときにおいて0.5 〜1.0 μｍの厚みのコーティング44が
削り落され、0.05〜0.3 μｍＲ_Zの地肌の部分が部分が
露出され、以後は鏡面化された凹面部との間で低摩擦の
接触が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関における動弁
機構におけるロッカアームの球面受座と球面凸部との接
触部構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロッカアームを使用する動弁機構では、
ロッカアームの一端はバルブステムに支持され、ロッカ
アームの他端は油圧式ラシュアジャスタ又は固定式のピ
ボット等の支持部材に支持される。即ち、ロッカアーム
の前記他端は球面受座を形成し、この球面受座にラシュ
アジャスタ又は固定式ピボットの端部における相補的な
球面凸部が嵌合され、球面受座と球面凸部との接触によ
ってロッカアームの他端の支持が行われる。（特開昭６
２−９８０２７号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロッカアームと油圧式
ラシュアジャスタ又は固定式のピボットとの接触部は潤
滑油が流れ難い部位にあり、その接触部に潤滑油の油膜
を形成するのが困難である。加えて、これらの接触部の
表面粗さは6.3 μｍＲ_Zの程度であり、油膜の厚さより
粗いため、二つの部品が直接的に接触する状況が起こり
える。そのため、長時間の使用の継続ないしは潤滑油の
劣化によって接触部に段付摩耗や、スカッフィングが発
生し、異音や騒音が発生するおそれがある。

【０００４】摩耗や、スカッフィングの発生に備えて材
質として耐摩耗性を高いものを使用したり、接触部の表
面粗さを細かくし、油膜を形成し易くする方法がある
が、ラシュアジャスタ又は固定式ピボット側の接触部で
ある球面凸部は被加工面が外に露出しているため所期の
表面粗さを得ることが比較的に容易ではあるが、ロッカ
アーム側の接触部である球面受座は凹面であるため被加
工面が内側に引っ込んでおり、かつこの凹面は単純な球
面ではなく、中心位置の異なる複数の球面によって構成
されているため、表面粗さを微細に加工することは困難
を伴う。

【０００５】この発明は困難な表面加工を伴うことなく
球面受座と球面凸部との間の耐摩耗性を向上させること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のロッカアーム
の球面凹面受座と球面凸部との接触部構造は、ロッカア
ームの球状凹面受座に当接する支持部材の球面凸部をそ
の表面粗さを0.05〜0.3 μｍＲ_Zとし、かつ同表面上に
ヴィッカース硬さ（Ｈ_V硬さ）が1500〜7000で厚さが0.
5 〜1.0 μｍのコーティングを有したことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】組付け後の初期なじみの過程においてロッカア
ームの球状凹面受座を鏡面化し、この鏡面化が丁度完了
したときにおいて0.5 〜1.0 μｍの厚みのコーティング
が削り落され、0.05〜0.3 μｍＲ_Zの地肌の部分が部分
が露出され、以後は鏡面化された凹面部との間で低摩擦
の接触が行われる。

【０００８】

【実施例】図１において、１０は内燃機関のシリンダヘ
ッド、１２はバルブ、１４はバルブスプリング、１６は
ロッカアーム、１８はカムシャフト、２０はカム、２２
はラシュアジャスタである。ラシュアジャスタ２２はシ
リンダヘッド１０に形成される筒状孔２４に上下摺動自
在に嵌合されるケーシング２６と、該ケーシング２６内
に摺動自在に嵌合されるピストン２８とより構成され、
かつケーシング２６内でピストン２８の底面における開
口３０を開閉するばね付勢のチェック弁３２を有する。
ピストン２８の上端からはロッド３４が一体的に突出
し、その上端の凸部３４ａは球面状をなしている。ロッ
カアーム１６は一端のパット部１６−１がバルブ１２の
ステムの上端に接触し、他端の支持部１６−２がラシュ
アジャスタ２２のロッド３４と接触している。即ち、支
持部１６−２は下向きの球面状凹面部としての受座３６
を形成し、この受座３６の凹面形状は中心位置が異なる
二つの球状凹面を接合した形状をなしている。一方、ラ
シュアジャスタ２２のロッドの上端凸部３４ａは球面状
をなし、ロッカアーム側の凹面状受座３６と嵌合してい
る。ピストン２８内の空間３８には潤滑油が充填され、
この空間３８は通路３９を介して凸部３４ａの球面上部
において開口し、一方、ロッカアーム１６側に開口４０
が穿設され、外部からの潤滑油の供給を受けるようにな
っている。カムシャフト１８の回転によってカム２０は
ロッカアーム１６を介してバルブ１２をバルブスプリン
グ１４に抗して押し下げ開弁させる。この際、ラシュア
ジャスタ２２のロッド３４の上端凸部３４ａはロッカア
ーム１６の回動運動の支点となり、カム２０の変位はロ
ッカアーム１６を介してバルブ１２に伝達せしめられ
る。また、ラシュアジャスタ２２のばね付勢のピストン
２８は凸部３４ａをしてロッカアーム１６の受座３６に
係合維持せしめ、カム２０とロッカアーム１６との間の
最適なタペットクリアランスを維持する働きをする。こ
の間、ラシュアジャスタ内の潤滑油の流れはチェック弁
３２によって制御される。

【０００９】図２において、ロッカアーム１６の凹面状
受座３６に係合する、通常の材質（クロムモリブデン鋼
等）で作られたラシュアジャスタ２２の上端凸部３４ａ
の球状外面はその表面粗さが0.05〜0.3 μｍＲ_Zに仕上
げられ、かつこの表面に、Ｈ _V硬さ1500〜7000の材料よ
り作られ、その厚みが0.05〜1.0 μｍのコーティング４
４が付されている。図２でコーティング４４はその形成
位置を明確にするため厚みを非常に誇張して図示してあ
ることは言うまでもない。

【００１０】図１の動弁機構の組み立て後最初に内燃機
関を作動させるとき、凸部３４ａと凹面状受座３６との
相互に接触している部位、即ちコーティング４４と受座
３６の表面との間の摩耗が起こる（所謂なじみ過程）。
コーティング４４はＨ_V硬さ1500〜7000の材料より作ら
れ、ロッカアームの材質より固いため受座３６の摩耗が
急速に行われ、その鏡面化が行われる。この鏡面化が完
了するころに、その厚みが0.05〜1.0 μｍと薄いコーテ
ィング４４が丁度摩耗し尽くされ、0.05〜0.3μｍＲ_Z
の母材が露出され、以後は鏡面化された受座３６と凸部
３４ａの母材との間が接触され、以後は双方の面とも摩
耗はあまり進行しない。このなじみ状態では接触面の表
面粗さは油膜より細かくなるため、段付き摩耗やスカッ
フィング等の不具合を回避することができる。

【００１１】図３はラシュアジャスタ２２の凸部３４ａ
の表面粗さとその摩耗量との関係をロッカアーム１６の
球状凹面状受座３６の、1.6, 3.2及び6.3 μｍＲ_Zの各
表面粗さについて示すものである。ここに、ラシュアジ
ャスタ側の材質は一般的に使用されているクロムモリブ
デン鋼とし、ロッカアームの材質はこれも一般的に使用
されているクロムモリブデン鋼とした。ラシュアジャス
タ及びロッカアームも共に表面粗さが小さいほどその摩
耗量を少なくすることができる。特に、ラシュアジャス
タ側の表面粗さを0.3 μｍＲ_Zより小さくするときは摩
耗量は急激に少なくなる。また、表面粗さを0.05μｍＲ
_Zより小さくしても摩耗量はあまり変化しなくなるの
で、加工上の精度をなるべく必要としないということか
ら表面粗さの下限を0.05μｍＲ_Zとする。

【００１２】次に、コーティング４４の硬さ範囲の範囲
について説明すると、Ｈ_V硬さ1500以下では固さが不足
であるため相手方の受座３６の鏡面化に時間がかかり過
ぎる。一方、Ｈ_V硬さ7000以上では鏡面化の速度が過大
となり、膜厚を薄くしても相手方の摩耗は大きくなる。
そこで、Ｈ_V硬さ1500〜7000とした。この硬さを満たす
コーティングの材質としてはＴ_iＮ，Ｔ_iＣ，Ｔ_iＣ
Ｎ，ＣｒＮ，Ａｌ₂０₃等がある。

【００１３】また、コーティング４４の厚みについて説
明すると、図４は時間に対するコーティング４４の摩耗
量を示し、一方、図５は時間に対するロッカアームの表
面粗さの変化を示す。図５から判るようにロッカアーム
の表面粗さはある時間が経過すると一定のところに落ち
つくがこのときにコーティング４４が残留しているとコ
ーティングによるロッカアームの摩耗が過大となる。即
ち、ロッカアームの表面粗さが所期の範囲である0.05〜
0.3 μｍＲ_Zになるときのコーティングの摩耗量に相当
するコーティング厚みであることが好ましく、このコー
ティング厚みの範囲は図４から0.5 〜1.0 μｍとなる。

【００１４】実施例１としてラシュアジャスタをクロム
モリブデン鋼にて形成し、焼き入処理後に球面状凸部３
４ａの表面粗さを0.1 μｍＲ_Zに仕上げ、その表面にＨ
_V硬さ2500のＴi Ｎを膜厚1.0 μｍとなるように形成
し、コーティングを形成した。実施例２としてラシュア
ジャスタをクロムモリブデン鋼にて形成し、焼き入処理
後に、球面状凸部３４ａの表面粗さを0.1 μｍＲ_Zに仕
上げ、その表面にＨ_V硬さ4000のＴi Ｃを膜厚0.5 μｍ
となるように形成し、コーティングを形成した。

【００１５】比較例１としてラシュアジャスタをクロム
モリブデン鋼にて形成し、焼き入処理後に球面状凸部３
４ａの表面粗さを6.3 μｍＲ_Zに仕上げ、コーティング
を有していないもの、比較例２として表面粗さを0.1 μ
ｍＲ_Zに仕上げ、コーティングを有しないもの、比較例
３として表面粗さを0.1 μｍＲ_Zに仕上げ、３μｍの厚
みのＴ_iＮのコーティングを有したものを作成した。各
実施例、比較例を表にすると以下のように成る。

【００１６】

【表１】

【００１７】各実施例、比較例のラシュアジャスタを４
気筒で2000 CC の内燃機関に組み込み、機関回転数2000
rpm、潤滑油温度９０°Ｃで２００時間運転した後の摩
耗量を図６にて示す。この発明の実施例１，２によって
ラシュアジャスタ、ロッカアームのいずれについても摩
耗量を抑制することができることが判る。

【００１８】

【発明の効果】ロッカアームの球面受座に当接する支持
部材の球面凸部をその表面粗さを0.05〜0.3 μｍＲ_Zと
し、かつ同表面上にＨ_V硬さが1500〜7000で厚さが0.5
〜1.0μｍのコーティングを有したことにより組付け後
の初期なじみの過程においてロッカアームの球面受座を
鏡面化すると同時にコーティングを削り落とすことで、
低摩擦の接触を行わせ、ロッカアームについても支持部
材についても長期に渡って摩耗量を抑制することがてき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はロッカアームを備えた動弁機構を示す図
である。

【図２】図２はラシュアジャスタの単品側面図である。

【図３】図３はラシュアジャスタの球面部粗さと摩耗量
との関係を示すグラフである。

【図４】図４はコーティングの摩耗量を時間に対して示
すグラフである。

【図５】図５はロッカアームの摩耗量を時間に対して示
すグラフである。

【図６】図６は各実施例、比較例におけるラシュアジャ
スタ、ロッカアームの摩耗量を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…シリンダヘッド１２…バルブ１４…バルブスプリング１６…ロッカアーム１８…カムシャフト２０…カム２２…ラシュアジャスタ３４…球面状凸部３６…球状凹面受座４４…コーティング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロッカアームの球状凹面受座に当接する
支持部材の球面凸部をその表面粗さを0.05〜0.3 μｍＲ
_Zとし、かつ同表面上にヴィッカース硬さ（Ｈ_V硬さ）
が1500〜7000で厚さが0.5 〜1.0 μｍのコーティングを
有したことを特徴とするロッカアームの球状凹面受座と
球面凸部との接触部構造。