JPS582406A - ロツカ−ア−ム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車用等のエンジンの動弁機構に使用さ
れるロッカーアームに関するものである。

エンジンの動弁機構においては、カムシャフトの回転に
よってロッカーアームを往復揺動させ、この往復揺動に
よって吸・排気弁を開閉させる構造をとっているのが一
般的である。このようなロッカーアームの従来例として
は、 ■　ロッカーアーム本体を鉄系の鍛造材あるいは鋳造材
により形成し、カムシャフトと接触する部分にチル鋳物
あるいは鉄系耐摩耗焼結材で形成したチップ部をろう付
固定したものや、 ■　カムシャフトと接触するチップ部を鉄系耐摩耗焼結
材で形成し、ロッカーアーム本体をアルミニウム合金鋳
物で鋳造成形する際に前記チップ部を鋳包むようにした
もの、 などがある。

これらのうち、■のロッカーアームは、従来より一般に
広く用いられているものでおるが、ロッカーアーム本体
が鉄系の材料から形成されているため重量が大きく、今
後より一層要求が厳しくなるエンジンの軽量化に対応す
るには好ましくないという問題点を有している。

一方、■のロッカーアームは、前記エンジンの軽量化に
対応するものとしてその点では好ましいが、生産性およ
び品質等を考慮した場合には次のような問題点を有して
いる。すなわち、（１）鉄系耐摩耗焼結材で形成したチ
ップ部と、アルミニウム合金鋳物よりなるロッカーアー
ム本体との間の接合強度が弱く、使用時の温度上昇の結
果、両者の熱膨張係数差によってゆるみができ、長時間
の使用中に位置ずれを生じたり、脱落したりするおそれ
があること、　。

（ｉｉ）　　ロッカーアーム本体を鋳造成形する前にチ
ップ部を鋳型の所定場所に固定させねばならないが、こ
の位置決めおよび鋳込み時のチップ部の保持が難かしく
、工程の自動化が困難であること、Ｇ１０　　アルミニ
ウム合金鋳物の強度は一般的に低いため、必要な強度を
得るにはロッカーアーム本体の肉厚をかなり−大きくす
る必要があり、材料変更による軽量化は期待したほどの
ものが得られないこと、 などである。

この発明は、上述し九従来の問題点に着目してなされた
もので、ロッカーアームのカムシャフトと接触する部分
における耐久性にすぐれていると同時にかなりの軽量化
を実現することができるロッカーアームを提供すること
を目的としている。

すなわち、この発明は、カムシャフトと接触するチップ
部をロッカーアーム本体に固定したロッカーアームにお
いて、前記ロッカーアーム本体をアルミニウム焼結合金
より形成すると共に、前記チップ部を鉄系耐摩耗焼結合
金より形成し、前記ロッカーアーム本体およびチップ部
に各々嵌合部を設けて該嵌合部で前記ロッカーアーム本
体とチップ部とを嵌合し、当該嵌合部でろう材部を介し
て一体的に結合固定したことを特徴としている。

第１図はこの発明によるロッカーアームの１構造例を示
す＠面説明図であって、このロッカーアーム１は、ロッ
カーアーム本体２とチップ部６（第２図参照）とからな
り、ロッカーアーム本体２は、厚肉のボス部２＆と薄肉
の７ランク部２ｂとをそなえた構造をなす。そして、ロ
ッカーアーム本体２をアルミニウム焼結合金より形成す
ると共に、チップ部３を鉄系耐摩耗焼結合金より形成し
、ロッカーアーム本体２およびチップ部６に各々嵌合部
２Ｃおよび３Ｃを設けて該嵌合部２ｃ。

５Ｇ＋ ３ｃでロッカーアーム本体２とチップ部６とを嵌合し、
当該嵌合部２ｃ、３ｃでろう材部４を介して一体的に結
合固定した構造をなしている。

上記構造のうち、ロッカーアーム本体２およびチップ部
３に各々設ける嵌合部２ｃおよび３ｃは、それらのうち
のいずれか一方が凸形をなすと共にいずれか他方が凹形
をなす形状とするのが一般的であるが、図示例の如く、
ロッカーアーム本体２よりもチップ部３の方がより小さ
いことから、ロッカーアーム本体２に設ける嵌合部２ｃ
を凹形とし、チップ部６に設ける嵌合部６ｃを凸形とす
ることがこの場合望ましい。そして、このような凹凸関
係とする場合にも、嵌合部６ｃの先端部分の幅Ｗ１をそ
の付は根部分の幅Ｗ、よりも大きくし、ロッカーアーム
本体２の嵌合部２ｃも前記嵌合部３ｃに対応させた形状
とし、ロッカーアーム１の揺動方向においてチップ部３
の脱落を完全に′阻止しうるようにしておくことが望ま
しい。

上記嵌合部２ｃ　、３ｃにおいてロッカーアーム本体２
とチップ部３とを嵌合し、この嵌合部でろう付けを施す
ことにより、ろう材部４を介して両者を一体的に結合固
定するが、ロッカーアーム本体２とチップ部３とを嵌合
する前に、チップ部６の少なくとも前記嵌合部６Ｃ表面
に対して、ロッカーアーム本体２との間の接合強度を高
めるための表面処理を施しておくことも望ましい。この
場合の表面処理としては亜鉛メッキあるいはアル建ニウ
ムメッキを施すのが良い。この表面処理は、ろう付部に
おけるアルミニウム焼結合金よりなるロッカーアーム本
体２と鉄系耐摩耗焼結合金よりなるチップ部６との間の
結合力をより一層強固なものにする効果を有する。なお
、この表面処理は、本来の目的からいえばチップ部３の
ロッカーアーム本体２と接触する面だけに施せばよいが
、作業性等を考えるとチップ部３０表面全体に施しても
よい。

また、チップ部３の嵌合部３ｃの寸法とロッカーアーム
本体２の嵌合部２ｃの寸法を同じにすることも考えられ
るが、それよりもむしろ、嵌合部６Ｃの寸法を嵌合部２
ｃの寸法よりも０．０５〜４−程度大きくシ、チップ部
３の嵌合部６Ｃをロッカーアーム本体２の嵌合部２Ｃに
圧入する構成とする方が望ましい。このように圧入する
ことによって、ろう付は前における嵌合後のチップ部６
の位置決めを正確におこなうことができると同時に、ろ
う付の際においてチップ部６とロッカーアーム本体２と
の間のクリアランスを適切なものにすることができる。

すなわち、鉄系のチップ部６に比べるとアルミニウム系
のロッカーアーム本体２の方が熱膨張率が大きいため、
常温で嵌合部２ｃ。

６ｃ間のクリアランスを０にしておくと、ろう付温度で
は上記クリアランスが大きくなりすぎ、その結果過剰の
ろう材が必要となったり、ろう付部のチップ部６とロッ
カーアーム本体２との間の接合強度が低下する可能性が
あることによる。これを具体的に説明すると、嵌合部６
Ｃの寸法が嵌合部２Ｃの寸法よりも０．０５１以上大き
くないときは、ろう付時の嵌合部’ｌ　ｃ　、　５゛ａ
１間でのクリアランスが大きくなりすぎ、チップ部６の
位置決めが不十分になったり、ろう材を過剰に必要とし
九り、。

接合強度が低下したりするなどの不具合を生ずることが
ある。反対に、嵌合部３ｃの寸法が嵌合部２ｃの寸法よ
りも４チを超えて大きくなると、チップ部６をロッカー
アーム本体２に圧入する際に該ロッカーアーム本体２に
クラックが発生したり、圧入後のろう付時のクリアラン
スが少なすぎてろう材が十分に回り切らず、両者の接合
強度が低下するという不具合を生ずることがある。

したがって、この発明に係るロッカーアームを製造する
に際しては、ロッカーアーム本体２を各種のアルミニウ
ム焼結合金の中から選んで形成すると共に、チップ部を
各種の鉄系耐摩耗焼結合金の中から選んで形成し、これ
らの形成の際にロッカーアーム本体２盛よびチップ部６
に各々嵌合部２’ｃ　、　５　ｃを設け、好ましくは嵌
合部２ｃを凹形にすると共に嵌合部６ｃを凸形にしがっ
嵌合部６Ｃの寸法を嵌合部２ｃの寸法よりも０．０５〜
４チ大きくシ、好ましく゛は少産くとも嵌合部６ｃに亜
鉛メッキやアルミニウムメッキ等の表面処理を施し、次
いで両液合部２ｃ、３ｃでロッカーアー９　　に（ 五本体２とチップ部６とを嵌合し、当該嵌合部でろう付
けをおこなって該ろう何部４を介して両者を一体的に結
合固定する。

以下、実施例について説明する。

実施例　１ 第１表に示す化学成分の合金粉末を用意し、これを６．
５　ｔｏｎ　／６ＩＩＩ２）圧力で圧縮成形り、り後、
５ＸＩＯ■Ｈｇの真空中において１２００℃で１時間加
熱して焼結し、次いで再加熱した状態で再加圧して密度
比９２％の第１図および第２図に示す形状のチップ部を
製造した。次にこのチップ部を１２００℃に加熱した後
焼入れし、温度５５０℃で１時間保持する焼もどし処理
を１回施し−て鉄系耐摩耗焼結合金よりなるチップ部６
を製造した。

一方、第２表に示す混合割合の混合粉末を用意し、これ
を３−５　ｔｏｎ　／　ｃｙｙｔ”の圧力で成形した後
、焼結温度５７５℃で３０分間、−４５℃の雰囲気露点
をもつＮ、ガス中で焼結を行ない、第１図に示す形状で
かつ密度比９４チのアルミニウム焼結合金よりなるロッ
カーアーム本体２を製造した。

１０　　（を 次いで、前記焼入れ焼もどし処理済のチップ部６０表面
に、通常の溶融亜鉛メッキ法によって１３〜１６μ厚の
亜鉛メッキ層を生成させた。また、この実施例において
は、ロッカーアーム本体２に設けた嵌合部２Ｃの寸法が
、チップｗ５６に設けた嵌合部３Ｃの溶融亜鉛メッキ後
の寸法に比べて０．８１小さくなるようにした。

この状態でロッカーアーム本体２の嵌合部２Ｃ内にチッ
プ部６の嵌合部６Ｃを前記ロッカーアーム本体２の回動
中心軸方向に圧入したのち、上記嵌合部２ｃ、３ｃの片
面にろう材とフラックスとを載置し、通常の方法でろう
付をおこなった。

この際のろう材としてＡｊ　−１２重量ＳＳｔ材を使用
し、−５０℃の露点をもっＮ、ガス雰囲気の炉中におい
て５６０Ｃで１５分間保持後、６ｏ。

℃に昇温して５分間保持し、その後冷却する条件でろう
付した。次いでろう付部のロッカーアーム１を大気中に
おいて５０５℃で１時間の溶体化処理後、１６０℃で１
８時間の時効処理を施し、さらに若干の機械加工全顎え
て最終製品とした。

次に、前記ロッカーアーム１を自動車用エンジンに組込
み、４／４ＬｏａｄＸ６０００ｒｐｍＸ２００ｈｒの高
速連続耐久試験および１ｏ万一の実車総合耐久試験に供
したところ、チップ部３のゆるみゃ位置ずれ、さらには
脱落などは全く見られず、すこぶる良好な結果を得るこ
とができた。

なお、本実施例において製造したロッカーアーム１は、
ロッカーアーム本体２を形成するアルミニウム焼結合金
の強度が約３５Ｋｆｆ／鴫３と従来ノアルミニウム合金
鋳物材で製造したものに比べてかなり高いことから、薄
肉化が可能であり、重量の軽減が集塊される。実施の一
例によれば、アルミ亜つム合金ダイカスト１２種（ＡＤ
Ｃ１２）によってチップ部６を鋳包んで形成したロッカ
ーアームに比較して同一の強度を得る場合に約１５チの
軽量化をはかることができた。

実施例　２ 還元鉄粉に、Ｆｅ−５０重ｉ［ｃｒ粉末、Ｆｅ−７５重
量％Ｓｉ粉末、Ｆｌ　−６０重ｉｔ　ｆｂ　Ｍｏ粉末、
？ｅ−２５，１１％Ｐ粉末および純Ｎ１粉末と黒鉛粉末
とを加え、Ｆｅ　−１２重量％Ｏｒ　−３重量％５ｉ−
１重量％　ＭＯ−１重ｉｉ＊Ｎ１−ｏ、ｓ重量５Ｐ−２
重菫チＣの組成になるようにＩｉｌ！ｌ整混粉したのち
、７ｔｏｎ　／　６Ｈ”の圧力でロッカーアームチップ
の形状に圧粉成形し、次いで真空雰囲気中で１２００℃
、１時間の条件で焼結して空孔率１５％の鉄系耐摩耗焼
結合金よりなるチップ部６を製造した。

一方、狗粉末１，０重量％、Ｓｔ粉末０．６重量嘔、Ｃ
ｕ粉末０．５重量％、残り純Ａｔ粉末にワックス１．５
重ｔチ添加したアルミニウム合金粉末を５．０ｔｏｎ　
／　６１１”の圧力で成形した後、焼結温度６３０℃、
焼結時間４５分でかっ一４２℃の雰囲気霧点をもつＮ、
ガス中で焼結をおこなって第１図に示す形状をもつ密度
比９５チのアルミニウム焼結合金よりなるロッカーアー
ム本体２を製造した。

次いで、前記チップ部３の表面に１通常の溶融アルミニ
ウムメッキ法に工って２３〜２７μ厚のメッキ層を生成
させ友。また、ロッカーアーム本体２に設けた嵌合部２
ｃの寸法を上記チップ部６に設は友嵌合部６ｃの溶融ア
ルミニウムメッキ後の寸法に比べて１．５　％小さくし
ておき、この状態でロッカーアーム本体２の嵌合部２ｃ
にチップ部６の嵌合１ｉｌＳ３ｅをロッカーアーム１の
回動中心軸方向に圧入した。

次に、上記圧入後のロッカーアーム本体２とチップ部６
の各嵌合部２ｃ、３ｃの片面側にろう材と７ラツクスと
を載置し、通常の方法でろう付をおこなった。このろう
付く際しては、ろう材とし？ＪＩ８　ＢＡ　４１４５材
を用い、−５０℃１７）露点をもつＮ、ガス雰囲気の炉
中において５１０’Ｃで１５分間保持した後、５９５℃
に昇温して５分間保持し、次いで冷却する条件でおこな
った。次に、ろう付終了後のロッカーアーム１を大気中
において５２０℃で１時間の溶体化処理後、１６０℃で
１８時間の時効処理を施し、さらに若干の機械加工を加
えて最終製品とした。

この最終製品であるロッカーアーム１を自動車用エンジ
ンに組込んで１０万一の実車総合耐久試験に供した結果
、チップ部６の位置ずれおよび脱落はもちろん、何んら
の支障も発生しなかった。

以上詳述したところから明らかなように、この発明によ
れば、 （１）　　ロッカーアーム本体およびチップ部に各々嵌
合部を設けて該嵌合部で前記ロッカーアーム本体とチッ
プ部と金嵌合し、当該嵌合部でろう何部を介して一体的
に結合固定するようにしたから、ロッカーアーム本体と
チップ部との間の接合強度をかなり高めることができ、
使用中におけるチップ部のゆるみや位置ずれの発生およ
びチップ部の脱落のおそれをなくすことができる。

（２）　　ロッカーアーム本体をアルミニウム焼結合金
より形成したから、該焼結合金の材質を選定することに
よってアルミニウム合金鋳物よりも強度をかなり高くす
ることができ、アルミニウム合金鋳物のチップ部の鋳包
みによる従来のロッカーアームに比較してさらに軽量化
をはかることができる。

（３）チップ部を鉄系・耐摩耗焼結合金より形成したか
ら、カムシャフトと接触する部分の耐久性をかなり高め
ることができ、各種の鉄系耐摩耗焼結合金について適用
できるため応用範囲がかなり広い。

などの種々のすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はロッカーアームの１構造例を示す断面説明図、
第２図は第１図のロッカーアームのチップ部のみを示す
説明図である。 １・・・ロッカーアーム、２・・・ロッカーアーム本体
、２ｃ・・・嵌合部、６・・・チップ部、３ｃ・・・嵌
合部、４・・・ろう何部。 特許出願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　カムシャフトと接触するチップ部をロッカー
   アーム本体に固定し友ロッカーアームにおいて、前記ロ
   ッカーアーム本体をアルミニウム焼結合金より形成する
   と共に、前記チップ部を鉄系耐摩耗焼結合金より形成し
   、前記ロッカーアーム本体およびチップ部に各々嵌合部
   を設けて該嵌合部で前記ロッカーアーム本体とチップ部
   とを嵌合し、当骸嵌合部でろう材部を介して一体的に結
   合固定したことを特徴とするロッカーアーム。