JPH0754616A - ローラカムフォロワ - Google Patents
ローラカムフォロワInfo
- Publication number
- JPH0754616A JPH0754616A JP19727793A JP19727793A JPH0754616A JP H0754616 A JPH0754616 A JP H0754616A JP 19727793 A JP19727793 A JP 19727793A JP 19727793 A JP19727793 A JP 19727793A JP H0754616 A JPH0754616 A JP H0754616A
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- cam follower
- cam
- hardness
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ローラの滑りを伴う転がり接触時などでの表面
の摩耗、損傷を抑制するとともに、ローラの発熱による
寸法肥大化を抑制して、長寿命化を図ること。 【構成】ローラカムフォロワ７のローラ７ａの素材を浸
炭鋼とし、その表面硬さをロックウェルＣ硬さ（ＨＲ
Ｃ）で６３〜６８に設定しているとともに、表面残留オ
ーステナイト量（γR）を１３〜３０％に設定してい
る。これにより、ローラ７ａの表面部分が適度な硬度と
なりながら、この表面部分に適度な靭性が持たされて、
かつ残留オーステナイトがマルテンサイト変態しにくい
安定な構造となる。
の摩耗、損傷を抑制するとともに、ローラの発熱による
寸法肥大化を抑制して、長寿命化を図ること。 【構成】ローラカムフォロワ７のローラ７ａの素材を浸
炭鋼とし、その表面硬さをロックウェルＣ硬さ（ＨＲ
Ｃ）で６３〜６８に設定しているとともに、表面残留オ
ーステナイト量（γR）を１３〜３０％に設定してい
る。これにより、ローラ７ａの表面部分が適度な硬度と
なりながら、この表面部分に適度な靭性が持たされて、
かつ残留オーステナイトがマルテンサイト変態しにくい
安定な構造となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁機構用
ローラロッカアームやタペットローラなどのローラカム
フォロワに係り、特にカムシャフトのカム面との潤滑条
件やカム面の硬度、面粗さに関係なく長寿命を示すロー
ラカムフォロワに関する。
ローラロッカアームやタペットローラなどのローラカム
フォロワに係り、特にカムシャフトのカム面との潤滑条
件やカム面の硬度、面粗さに関係なく長寿命を示すロー
ラカムフォロワに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン動弁機構の耐久性とメンテナン
スフリー化を向上させる上で、カム軸におけるカムおよ
びこれに接触するカムフォロワのローラの潤滑、摩耗が
問題となっている。
スフリー化を向上させる上で、カム軸におけるカムおよ
びこれに接触するカムフォロワのローラの潤滑、摩耗が
問題となっている。
【０００３】上記動弁機構の摩耗対策としては、ＯＨＶ
型式エンジンにおいては油圧式ラッシュアジャスターが
実用化されているが、カムおよびカムフォロワのローラ
外径面の摩耗対策およびフリクションロスの低下をねら
ってカムフォロワのローラを転がり支持させる構造が採
用されている。
型式エンジンにおいては油圧式ラッシュアジャスターが
実用化されているが、カムおよびカムフォロワのローラ
外径面の摩耗対策およびフリクションロスの低下をねら
ってカムフォロワのローラを転がり支持させる構造が採
用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、カム部分
は、エンジン部分のなかでも潤滑油が希薄で潤滑条件が
厳しく、その接触面は境界潤滑領域と言われている。す
なわち、カムフォロワのローラ外径面とカムとの当接圧
力が例えば１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2と非常に高くなるよう
な厳しい使用条件の下では、潤滑油の供給不良などの要
因も加わるとカムフォロワの耐久性が十分に確保できな
い場合が生じる。このような条件下で使用されるカムフ
ォロワのローラはカムに対して基本的には転がり接触と
なるが、カム形状からくるローラの回転速度変化や軸受
作用荷重の急激な変動など、純転がり運動は不可能で、
滑りを伴う転がり接触をしており、潤滑条件（油量、油
温、異物）および相手カムの面粗さなどの関係上、ロー
ラの外径転動面に早期にピーリング現象が発生するな
ど、短寿命になっている。
は、エンジン部分のなかでも潤滑油が希薄で潤滑条件が
厳しく、その接触面は境界潤滑領域と言われている。す
なわち、カムフォロワのローラ外径面とカムとの当接圧
力が例えば１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2と非常に高くなるよう
な厳しい使用条件の下では、潤滑油の供給不良などの要
因も加わるとカムフォロワの耐久性が十分に確保できな
い場合が生じる。このような条件下で使用されるカムフ
ォロワのローラはカムに対して基本的には転がり接触と
なるが、カム形状からくるローラの回転速度変化や軸受
作用荷重の急激な変動など、純転がり運動は不可能で、
滑りを伴う転がり接触をしており、潤滑条件（油量、油
温、異物）および相手カムの面粗さなどの関係上、ロー
ラの外径転動面に早期にピーリング現象が発生するな
ど、短寿命になっている。
【０００５】また、カムフォロワにおけるローラは、従
来、軸受鋼（ＳＵＪ２材）が使用され、棒材を旋削加工
した後、焼き入れ硬化処理して得ている。このローラの
転動寿命は、外径転動面の表面粗さが重要な因子である
ことはよく知られており、従来、外径転動面の仕上げを
できるだけ滑らかな面（通常の転がり軸受の軌道面粗さ
０．０１〜０．０８μｍＲａと同等）にするのがよいと
考えられていたが、通常、カム面の仕上げ面は研削仕上
げで、Ｒｍａｘ２〜４μｍで転がり接触面としては良好
といえない。すなわち、上述のような厳しい条件の下で
は、カムフォロワのローラとカムとの外径面どうしの接
触部が金属接触を起こしやすくなる。そして、金属接触
を起こした場合には、接触部分が発熱して焼き戻し現象
を生じ、ローラ表面層の残留オーステナイトがマルテン
サイト変態を起こし、寸法の膨張を伴って上記表面の粗
さが助長されることになるので、摩擦による発熱で容易
に焼き付きが起きたり、表面層の軟化により早期にピッ
チングが発生するなどの不都合を生じる。
来、軸受鋼（ＳＵＪ２材）が使用され、棒材を旋削加工
した後、焼き入れ硬化処理して得ている。このローラの
転動寿命は、外径転動面の表面粗さが重要な因子である
ことはよく知られており、従来、外径転動面の仕上げを
できるだけ滑らかな面（通常の転がり軸受の軌道面粗さ
０．０１〜０．０８μｍＲａと同等）にするのがよいと
考えられていたが、通常、カム面の仕上げ面は研削仕上
げで、Ｒｍａｘ２〜４μｍで転がり接触面としては良好
といえない。すなわち、上述のような厳しい条件の下で
は、カムフォロワのローラとカムとの外径面どうしの接
触部が金属接触を起こしやすくなる。そして、金属接触
を起こした場合には、接触部分が発熱して焼き戻し現象
を生じ、ローラ表面層の残留オーステナイトがマルテン
サイト変態を起こし、寸法の膨張を伴って上記表面の粗
さが助長されることになるので、摩擦による発熱で容易
に焼き付きが起きたり、表面層の軟化により早期にピッ
チングが発生するなどの不都合を生じる。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、ローラ
の滑りを伴う転がり接触時などでの表面の摩耗、損傷を
抑制するとともに、ローラの発熱による寸法膨張を抑制
して、長寿命化を図ることを課題としている。
の滑りを伴う転がり接触時などでの表面の摩耗、損傷を
抑制するとともに、ローラの発熱による寸法膨張を抑制
して、長寿命化を図ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、カムに当接さ
せられるローラが支持軸に対して回転自在に支持されて
なるローラカムフォロワにおいて、前記ローラを浸炭鋼
として、その表面硬さをロックウェルＣ硬さで６３〜６
８に設定しているとともに、表面残留オーステナイト量
を１３〜３０％に設定していることに特徴を有する。
せられるローラが支持軸に対して回転自在に支持されて
なるローラカムフォロワにおいて、前記ローラを浸炭鋼
として、その表面硬さをロックウェルＣ硬さで６３〜６
８に設定しているとともに、表面残留オーステナイト量
を１３〜３０％に設定していることに特徴を有する。
【０００８】
【作用】本発明では、ローラの表面部分を適度な硬度と
しながら、この表面部分に適度な靭性を持たせてかつ残
留オーステナイトがマルテンサイト変態しにくい安定な
構造となるように工夫しているから、特にローラが滑り
を伴う転がり接触となるような状況においてもローラの
表面の摩耗や損傷が抑制されるようになるとともに、ロ
ーラ表面が発熱して焼き戻り現象を生じるような状況に
おいても、寸法膨張が抑制されて焼き付きやピッチング
が発生しにくくなる。
しながら、この表面部分に適度な靭性を持たせてかつ残
留オーステナイトがマルテンサイト変態しにくい安定な
構造となるように工夫しているから、特にローラが滑り
を伴う転がり接触となるような状況においてもローラの
表面の摩耗や損傷が抑制されるようになるとともに、ロ
ーラ表面が発熱して焼き戻り現象を生じるような状況に
おいても、寸法膨張が抑制されて焼き付きやピッチング
が発生しにくくなる。
【０００９】そして、ロックウェルＣ硬さ（ＨＲＣ）６
３未満の場合には表面硬さが十分でなく、異物をかみ込
んだ際あるいは潤滑条件が悪化して昇温による軟化が進
んだ場合に表面に傷がつきやすくなって剥離起点となり
やすく、またピッチングも生じやすくなり、耐摩耗性が
低下して軸受寿命が短くなる。その一方で、ＨＲＣ６８
を越えると表面硬さは十分であるものの靭性が低下す
る。このような観点から、ＨＲＣの臨界値を特定してい
る。
３未満の場合には表面硬さが十分でなく、異物をかみ込
んだ際あるいは潤滑条件が悪化して昇温による軟化が進
んだ場合に表面に傷がつきやすくなって剥離起点となり
やすく、またピッチングも生じやすくなり、耐摩耗性が
低下して軸受寿命が短くなる。その一方で、ＨＲＣ６８
を越えると表面硬さは十分であるものの靭性が低下す
る。このような観点から、ＨＲＣの臨界値を特定してい
る。
【００１０】残留オーステナイト量（γR）が１３％未
満であると靭性が著しく低下することが原因で亀裂進展
速度が速くなって寿命が低下する。その一方で、残留オ
ーステナイトが３０％を越えると発熱した際にマルテン
サイト変態を伴い寸法の著しい膨張を生むために、表面
粗さが助長されて焼き付きが起きやすくなる。このよう
な観点から、γRの臨界値を特定している。
満であると靭性が著しく低下することが原因で亀裂進展
速度が速くなって寿命が低下する。その一方で、残留オ
ーステナイトが３０％を越えると発熱した際にマルテン
サイト変態を伴い寸法の著しい膨張を生むために、表面
粗さが助長されて焼き付きが起きやすくなる。このよう
な観点から、γRの臨界値を特定している。
【００１１】
【実施例】本発明の詳細を図１ないし図３に示す実施例
に基づいて説明する。まず、ローラカムフォロワの利用
例を説明する。図１はＯＨＶ型式エンジンの動弁機構の
概略構成図、図２はＯＨＣ型式エンジンの動弁機構の概
略構成図である。
に基づいて説明する。まず、ローラカムフォロワの利用
例を説明する。図１はＯＨＶ型式エンジンの動弁機構の
概略構成図、図２はＯＨＣ型式エンジンの動弁機構の概
略構成図である。
【００１２】図１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
部にローラカムフォロワ７が設けられている。
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
部にローラカムフォロワ７が設けられている。
【００１３】図２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の端部にローラカムフォロワ７
が設けられている。
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の端部にローラカムフォロワ７
が設けられている。
【００１４】なお、これらのローラカムフォロワ７にお
いて、そのローラ７ａを支持軸８に針状ころ軸受などの
転がり軸受を介して転がり支持させてもよいし、また、
ローラ７ａを支持軸８に直接的に嵌めてすべり支持させ
てもよい。
いて、そのローラ７ａを支持軸８に針状ころ軸受などの
転がり軸受を介して転がり支持させてもよいし、また、
ローラ７ａを支持軸８に直接的に嵌めてすべり支持させ
てもよい。
【００１５】本発明の特徴構成を説明する。ローラカム
フォロワ７のローラ７ａの素材を浸炭鋼とし、その表面
硬さをロックウェルＣ硬さ（ＨＲＣ）で６３〜６８に設
定しているとともに、表面残留オーステナイト量
（γR）を１３〜３０％に設定している。ここでの表面
とは、最表面から深さ約５０μｍまでの部分を言う。浸
炭鋼としては、例えばＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０
Ｈ、ＳＮＣＭ２２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８
１５や、ＳＡＥ４３２０、ＳＡＥ５１２０などが挙げら
れる。
フォロワ７のローラ７ａの素材を浸炭鋼とし、その表面
硬さをロックウェルＣ硬さ（ＨＲＣ）で６３〜６８に設
定しているとともに、表面残留オーステナイト量
（γR）を１３〜３０％に設定している。ここでの表面
とは、最表面から深さ約５０μｍまでの部分を言う。浸
炭鋼としては、例えばＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０
Ｈ、ＳＮＣＭ２２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８
１５や、ＳＡＥ４３２０、ＳＡＥ５１２０などが挙げら
れる。
【００１６】このような特徴構成を有するローラ７ａ
は、浸炭鋼に対して浸炭焼き入れ処理、予備焼き戻し処
理、サブゼロ処理、本焼き戻し処理といった一連の熱処
理を施すことにより製作することができる。具体的に、
図３のグラフに示すように、例えばまず最初に、ＳＡＥ
５１２０材から所定形状に成形したローラ母材に対して
９３０℃で５時間保持して浸炭を行った後に８５０℃の
焼き入れ温度に降温して０．５時間保持する浸炭焼き入
れ処理を行い、この後、１２０℃で１時間保持した後に
空冷する予備焼き戻し処理を行い、続いて、−７０℃で
２時間保持するサブゼロ処理を行い、最後に、１６０℃
で２時間保持した後に空冷する本焼き戻し処理を行う。
このようにして得たローラの外径面を研削して超仕上げ
を施す。このようにして得られるローラの表面のＨＲＣ
は６５、γRは２５％となり、寿命的には一般的な軸受
鋼から製作したものの約９倍以上も伸びる。なお、所望
のＨＲＣとγRの関係に応じて、前述の各処理の諸条件
が調整される。
は、浸炭鋼に対して浸炭焼き入れ処理、予備焼き戻し処
理、サブゼロ処理、本焼き戻し処理といった一連の熱処
理を施すことにより製作することができる。具体的に、
図３のグラフに示すように、例えばまず最初に、ＳＡＥ
５１２０材から所定形状に成形したローラ母材に対して
９３０℃で５時間保持して浸炭を行った後に８５０℃の
焼き入れ温度に降温して０．５時間保持する浸炭焼き入
れ処理を行い、この後、１２０℃で１時間保持した後に
空冷する予備焼き戻し処理を行い、続いて、−７０℃で
２時間保持するサブゼロ処理を行い、最後に、１６０℃
で２時間保持した後に空冷する本焼き戻し処理を行う。
このようにして得たローラの外径面を研削して超仕上げ
を施す。このようにして得られるローラの表面のＨＲＣ
は６５、γRは２５％となり、寿命的には一般的な軸受
鋼から製作したものの約９倍以上も伸びる。なお、所望
のＨＲＣとγRの関係に応じて、前述の各処理の諸条件
が調整される。
【００１７】ところで、ローラカムフォロワ７のローラ
７ａの構成を前述のように特定した理由を、寿命試験に
よる結果（表１）に基づいて説明する。この試験に用い
た実機試験エンジンは、ＯＨＣＩエンドピポッド型ロッ
カアーム、運転試験条件はエンジン回転数８０００ｒｐ
ｍ、エンジンオイル温度１２５℃で、ロッカアームのロ
ーラ７ａの寸法は外径φ１７ｍｍ×幅７．５ｍｍ×ロー
ラ内接径φ８．３ｍｍであり、表面粗さを０．０８μｍ
Ｒａとしている。判定としては、２００時間後にローラ
７ａの外径面にピーリング損傷の有無を確認することに
より行っており、有る場合は○、無い場合は×としてい
る。次頁表１に示すように、実質的に、ローラ７ａのＨ
ＲＣを６３．０〜６８．０、γRを１３〜３０％とすれ
ば、長寿命となることが明らかとなった。また、表面硬
さとしては実用上ＨＲＣ６４以上に設定するのが望まし
い。
７ａの構成を前述のように特定した理由を、寿命試験に
よる結果（表１）に基づいて説明する。この試験に用い
た実機試験エンジンは、ＯＨＣＩエンドピポッド型ロッ
カアーム、運転試験条件はエンジン回転数８０００ｒｐ
ｍ、エンジンオイル温度１２５℃で、ロッカアームのロ
ーラ７ａの寸法は外径φ１７ｍｍ×幅７．５ｍｍ×ロー
ラ内接径φ８．３ｍｍであり、表面粗さを０．０８μｍ
Ｒａとしている。判定としては、２００時間後にローラ
７ａの外径面にピーリング損傷の有無を確認することに
より行っており、有る場合は○、無い場合は×としてい
る。次頁表１に示すように、実質的に、ローラ７ａのＨ
ＲＣを６３．０〜６８．０、γRを１３〜３０％とすれ
ば、長寿命となることが明らかとなった。また、表面硬
さとしては実用上ＨＲＣ６４以上に設定するのが望まし
い。
【００１８】
【表１】
【００１９】このように、ローラ７ａの表面硬さを比較
的硬く設定しながらも、その表面部分の残留オーステナ
イトを調整することにより発熱時に残留オーステナイト
がマルテンサイト変態しにくい安定な構造にできる。
的硬く設定しながらも、その表面部分の残留オーステナ
イトを調整することにより発熱時に残留オーステナイト
がマルテンサイト変態しにくい安定な構造にできる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ローラの表面部分を適
度な硬度としながら、この表面部分に適度な靭性を持た
せてかつ残留オーステナイトがマルテンサイト変態しに
くい安定な構造となるように工夫しているから、特にロ
ーラが滑りを伴う転がり接触となるような状況において
もローラの表面における摩耗、損傷抑制効果が従来に比
べて著しく向上するとともに、ローラ表面が発熱して焼
き戻し現象を生じるような状況においても、寸法膨張が
抑制されて焼き付きやピッチングが発生しにくくなる結
果となり、長寿命化を達成できるようになる。
度な硬度としながら、この表面部分に適度な靭性を持た
せてかつ残留オーステナイトがマルテンサイト変態しに
くい安定な構造となるように工夫しているから、特にロ
ーラが滑りを伴う転がり接触となるような状況において
もローラの表面における摩耗、損傷抑制効果が従来に比
べて著しく向上するとともに、ローラ表面が発熱して焼
き戻し現象を生じるような状況においても、寸法膨張が
抑制されて焼き付きやピッチングが発生しにくくなる結
果となり、長寿命化を達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローラカムフォロワの利用例を示す説
明図。
明図。
【図２】本発明のローラカムフォロワの他の利用例を示
す説明図。
す説明図。
【図３】ローラに対する熱処理工程を示すグラフ。
１ａ カム ７ ローラカムフ
ォロワ ７ａ ローラ ８ 支持軸
ォロワ ７ａ ローラ ８ 支持軸
Claims (1)
- 【請求項１】 カムに当接させられるローラが支持軸に
対して回転自在に支持されてなるローラカムフォロワで
あって、 前記ローラが浸炭鋼よりなり、その表面硬さがロックウ
ェルＣ硬さで６３〜６８に設定されているとともに、表
面残留オーステナイト量が１３〜３０％に設定されてい
る、ことを特徴とするローラカムフォロワ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19727793A JPH0754616A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | ローラカムフォロワ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19727793A JPH0754616A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | ローラカムフォロワ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754616A true JPH0754616A (ja) | 1995-02-28 |
Family
ID=16371792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19727793A Pending JPH0754616A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | ローラカムフォロワ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754616A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1555397A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-20 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rocker arm and method of manufacturing the same |
| DE10238252B4 (de) * | 2001-08-22 | 2014-08-07 | Ntn Corp. | Nockenstößel mit Rolle |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP19727793A patent/JPH0754616A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10238252B4 (de) * | 2001-08-22 | 2014-08-07 | Ntn Corp. | Nockenstößel mit Rolle |
| EP1555397A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-20 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rocker arm and method of manufacturing the same |
| US7185619B2 (en) | 2004-01-13 | 2007-03-06 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rocker arm and method of manufacturing the same |
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