JPS583950A

JPS583950A - Ｏｈｃ型動弁系

Info

Publication number: JPS583950A
Application number: JP10244381A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sakaguchi; 坂口　清; Takeshi Nakakohara; 中小原　武; Fumio Ueda; 植田　文雄; Shigeru Satake; 茂佐竹; Hiroyuki Murase; 博之村瀬
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-01-10

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】本発明は耐スカツフイング性に優れた内燃機関のＯＨＣ
型動弁系、さらに詳しくは，エンジン組付後の運転初期
において，ロッカアームとカムシャフトとの摺動面に発
生しやすいスカッフインクを良好に防止したＯＨＣ型動
弁系に関する。

内燃機関，例えば、４サイクルエンジンハ、燃焼用の混
合気をシリンダ内に取り入れ、また燃焼後の排出ガスを
外部に排出するために，１個のシリンダに吸入バルブと
排気バルブを備えている。このバルプケピストンの運動
サイクルに合わせて、適当な時期に開閉せしめる手段と
しては，通當，カムシャフトとロッカアームを組脅せて
．カムシャフトの回転運動ｋａロッカアーム往復運動に
変え、このロッカアームに当接したバルブを作動してい
る。このようなバルブ開閉機構の具体的例として、第１
図に示すようなピボット式および第２図に示すようなロ
ッカシギフト式動弁糸が知られている。いまピボット式
動弁系を例として説明すると、この動弁系では、カムシ
ャフト１が回転してカムシャフト１に絹付けられている
カムピース２のノーズ２ａがロッカアーム乙に接すると
、ロッカアーム３は下方に押されてこの力全パルプ４に
伝達する。バルブ４はバネ５により支持されており。

ロッカアーム３がカムノーズ２ｄによって押し下げられ
ると、バルブ４にバネ力に抗しながら押し開かれるよう
になっている。ｏ　、ｙカシャフト式動弁系では、第２
図に示すように、カムシャフト１の回転でカムノーズ２
ａがＯ９力アーム３の一端の当接面５ａ’に当接し、こ
れによりロッカアーム６がロッカシャフト７を軸として
回動し、ロッカアーム６の他端面５ｂ’でバネ５により
支持されているバルブ４を下方に押し下げている。上記
のような内燃機関の動弁糸において、ロッカアームとカ
ムとの当接部を形成する材料としては、従来、摺動によ
る摩耗を防止するため、硬質クロムメッキを施こしたり
、チル鋳鉄、焼入鋳鉄などが使用されていた。また。

カム材料としてはチル鋳鉄、焼入鋳鉄、焼入鋼などが使
用されていた。

しかしながら、これらの材料では耐摩耗性の点で必ずし
も十分満足すべきものでなく潤滑油が、不適当であった
り、劣イヒしたりした油が使われた場合、当接部のスカ
ッフィングや異常摩耗の発生はさけられない。このため
、バルブが充分に開閉しなくなるという問題が生ずる。

そこで昭和５５年特許願第０２７１０７号に記載されム
鋳鉄を用したロッカアーム５用いることにより、上記、
スカ・フイングや異常摩耗の防止をすることがでさるよ
うになった。しかしながら、上記材料組合せの場合には
ロッカアームとカムピースとの当接面でのなじみ性が劣
るので１組付直後のエンジン始動時例えば１０分〜２０
分位に前杉ＯＨＣ型動弁系を作動させた場合に、潤滑不
良の状態であると当接面にスカッフィングが発生するこ
とがある。

本発明は、上記のＯＨＣ型動弁系において、ロッカアー
ムとカムシャフトとの当接面のいずれか一方に、軟質表
面層を形成することにより、両部品の摺動面でのなじみ
性會向上し、エンジン組付直後に発生していたスカッフ
イングラ良好に防止しうることを目的とするものである
。

本発明で用いられるカムシャフトハ、面１摩耗性焼結合
金で形成されるものである。このｌ摩耗性焼結合金は、
例えば特願昭５５−２７１０７号に記載されているごと
く、重歓比でクロム２．５〜７．５％、−ｒンガン０．
１　［１〜ＸＯ％　、　　リｙ　［１，２〜０．８％　
。

銅１．０〜５．０％、シリコンａ５〜２．０％、モリブ
デン３％以下、炭素１５〜＆５％および残部鉄ならびに
２％以下の不純物とからなるものである。

上記組成の焼結合金は、耐摩耗性に非常に優れ。

しかも高密度、高強度でおるためカムピースのように比
較的高面臣下で使用される摺動部品に適している。

また、−力木発明で用いるロッカアームの材質は、高ク
ロム鋳鉄（ＡＳＴＭ　Ａ３３２−６７）である。

クロム含有率は重置で２４〜６０チであり、この＾クロ
ム鋳鉄は、耐摩耗性に一段と優れているため高面圧下で
の摺動部材として適している。

このほか、ロッカアーム本体を安価な普通鋳鋼製とし、
ロッカアーム本体のカムピース当接面に例えば第１図中
５ｄで示す高クロム鋳鉄製ロッカアームパッドを設ける
ようにしてもよい。

本発明においてロッカアームのカムとの摺動面に設ける
軟質層は、 ■　Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎなどの軟質金属廖るいはこ
れらの合金を部品表面に電気メッキ、溶融メッキやイオ
ンブレーティングする。

■　Ｍｏ８２　、黒鉛などの固体潤滑剤を部品表面に塗
布またはコーティングする。

等の方法により設ける。

部品衆面に設ける軟質表面層は、材質により異なるが一
般に膜厚５〜４０μであり、例えばＰｂメッキのとさは
１０μ〜２０μ、Ｚｎメッキのとさけ１０〜２０μがよ
い。また、　ＭｏＳ２　の場合には２０〜４０μ、黒鉛
の場合には２０〜４０μとする。

Ｐｂ、　Ｓｎ、　Ｚｎ、　Ｉｎ　オＬ　ヒ＋（７）合金
トＬ　”’ＣＢ、例えば以下の組成のものが適する。

ＰｂおよびＰｂ合金の場合。

純Ｐｂ、Ｐｂ−１０％Ｓ　ｎ　−２％　Ｃｒ　、　Ｐ　
ｂ　−１０％Ｓｎ、　ｐｂ−１０％ａｎ−８％１ｎＺｎ
およびＺｎ合金の場合純Ｚｎ、Ｚｎ−５％Ｃｕ−３％ＡｔａｎおよびＳｎ合金の場合純Ｓｎ、５ｎ−７％５ｂ−４％ｃｕＩｎの場合純Ｉｎなど上記金蝿を用いてロッカアームに底面層全形成するには
、例えば電気メッキの場合、常法に従い、ロッカアーム
を脱脂−削洗いした後、所定のメッキ液にて所定の時間
電気メッキする。また、溶融メッキは、常法に従い、ロ
ッカアームを脱脂−酸ｔい後、溶融状態の純金属または
合金中に浸漬し、不要部分は加工Ｖこより取り除くこと
により行なう。

Ｍｏｂ、や黒鉛をロッカアームに設けるには。

例えば予めロッカアーム全トリクＶンなどで脱脂し、Ｍ
ｏＳ２もしくけ黒鉛１０〜５０％と有機または無機バイ
ンダーおよび適当な溶剤とからなるコーティング剤を、
ロッカアームの所定の面にハケ塗り、スプＶ−，ディッ
ピング等によりコーティングし、乾燥することにより行
なう。

しかしながら、本発明は特にロッカアームに軟質表面層
を設けることに限定さｎず、カムピースのロッカアーム
当接面に同様の方法で軟質表面層を設けることもでさる
。

以下、本発明をさらに詳し〈実施例を用いて説明する。

ツカアームのメッキ付着不所望位をマスキングした後、
下記の条件にて、Ｚｎ層を膜厚１０μｍとなるようにメ
ッキした。

・亜鉛浴（組成）　苛性ソーダ　９０〜１５０ｙ／を酸
化亜鉛　　８〜１３ｙ／を添加剤　　　庸　量・浴温　　常温・電流密度　　　　α５〜６Ａ／ｄｍ’・時　間　　　
　１０分１と同様にして助処理した後下記の条件下で、膜厚５μ
ｍとなるようにＰｂ−１ｏ％８ｎ合金メッキを行なう。

・Ｐｂ−Ｓｎ浴（組成）Ｓｎ分（２価）　６ｙ／ＬＰｂ
分　　　８８９／Ｌツ化水累酸ペプトン　　ＣＬ　５　ｆ／ｌ・陽　極　　　　　Ｐｂ−１０％Ｓｎ・浴ｓ　　　　１５〜６７℃ ・電流密度　　　　Ｓ、　２　Ａ　／　ｄ　ｍ”・時　
間　　　　３〜５分実施例６０ツカアーム（実施例１と同材個）を、実施例１と同様
にして前処理した後、下記の条件にて２口溶融メッキを
行なう（メ・ンキ層厚平均膜厚１０μｍ）・亜鉛浴（組成）　純亜鉛十添加剤（適量）・う罰１　
　　　　　４５０〜５１０℃・フラックス　　　　編止
、ｉｌ！！鉛と増作アンモニウムの複塩・装　置　　　
　　　亜鉛溶融バス・時　間　　　　２〜５分・後処理　　　　　　浴から引き出した後、エア吹きに
より膜厚調整実施例４０ツカアーム（実施例１と同材質）ヲ、実施例１と同様
にして前処理した後、黒鉛層を以下のようにして設ける
（膜厚１０μｍ）。ロッカアームの衣面奮トリクツ／等
で脱脂後、黒鉛〔粒径［Ｌ５〜６μ、娘度６０％（皮１
換中）〕と無機糸パインターと希釈溶剤、し１」えはメ
チルエチルケトン（ＭＥＫ）とからなる処理剤をスプレ
ー塗装し。

當温にて１０分以上硬化させる。

実施例５０ツカアーム（実施例１と同材質のもの）ヲ。

トリクレン等で脱脂し、その後ＭＯ８２（粒径０５〜６
μ、濃度３０％（皮膜中）〕、有機バインダー〔エポキ
シ樹脂系〕オよび酸剤〔クロロセンＮＵ（キシレン＋セ
ロソルブアセテート）〕とからなる処理剤を前記ロッカ
アームの所定部位にスプレー塗装し、１８０℃×３０分
もしくは１５０℃×１時間硬化させて、膜厚１０μｍの
Ｍｏ８１層を形成する。

試験例前記ロッカアームと同材質でしかし表面処理を施こさず
研摩したままのロッカアーム（従来品）Ａと上記実施例
２で得られる新品のｏ　、７カアーム（本発明品）Ｂと
を用いて、相手部材として同様に新品のカムシャフト（
カムピース成形材料　Ｆｅ−Ｃｒ３％−０２，５％−Ｍ
ｏ　１　％−Ｍｎ　０．５％　−Ｐ０５％−Ｃｕ２％か
らなる耐摩耗性焼結合金）とともにエンジン（ＯＨＣ型
）に組み付け、第６図ｂ１〜ｂ５に示すようにエンジン
始動直後エンジンのレーシング（からふかし）を２秒に
１回の割合で５回行なう。Ｖ−シング時の最高回転速度
は、約４００Ｏｒｐｍである。なお１図中ａはエンジン
クランキングの状態を示す。

Ｖ−シンクを５回行なった後にエンジンよりロッカアー
ムを取り出し１表面アラサ計を用いてカムピースと当接
するロッカアーム面における表面アラザ（μ）を測定し
た。結果を第４図に示す。

図から明らかなように、表面無処理仕上りのロッカアー
ムＡの表面は、約２μの粗さが生じたが、本発明処理を
行なった口、ンカアームＢの表面は、［１２μの粗さが
生じただけであった。

以上の記載から明らかなように１本発明によれば、ロッ
カアームとカムピースの両部品が摺動する面のいずれか
一方に、軟質層を形成しておるため、両部品をエンジン
に紹付けた直後のなじみ性が改善され、摺動面にスカッ
フィングが生じるということがない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれＯＨＣ型勤弁糸のロッ
カアームとカムシャフト当接部分を示す要部拡大断面図
。第６図は試験例におけるエンジンのレーシング方法を示
すグラフ、第４図は上記レーシング試験を行なった後の表面無処理
のロッカアーム（比較品）Ａと表面処理したロッカアー
ム（本発明品）Ｂとの狭面アラサを示すグラフ。である。図中、１・・・カムシャフト、２・・・カムピース。５・・・ロッカアーム、４・・・バルブ。特許出願人　　トヨタ自動車工業株式会社才１図牙３図日Ｆ！１（ｅ）　− 才２図第４　図〃手続補正書 ■事件の表示昭和５６年特許願第１０２４４３号２・発
“ノ名称　　。□。型動弁系３、補正する者事件との関係　特許出願人名称　（３２０）　　）ヨタ自動車工業株式会社（ほか
　１　名）（１）明細書第７頁８行目のｒｃｒＪ　ｋ　ｒｃｕＪと
補正する。

Claims

【特許請求の範囲】＋１１　　重量比で、クロム２５〜Ｚ５％、マンガン０
１０〜五〇％、リン［１２〜０．８％、銅１．０〜５．
０％、シリコン０．５〜２．０％、モリブデン３％以下
、炭素１．５〜３５％および不純物２％以下、ならびに
残部鉄とからなる耐摩耗性焼結合金からなるカムシャフ
トと、クロム２４〜５０重量％を含有する高クロム鋳鉄
からなるロッカアームとを有するＯＨＣ型動弁系におい
て、前記カムシャフトとロッカアームとの少なくとも一
方の摺動面に、Ｐｂ、　Ｓｎ、　Ｚｎ、　Ｉｎなどの軟
質金属もしくはこれらの合金またはＭｏＳ２．黒鉛など
の固体潤滑剤からなる表面層を設けたことを特徴とする
ＯＨＣ型動弁糸。（２）　　高クロム鋳鉄からなるロッカアームのカム摺
動面に、　Ｐｂ、　ａｎ、　Ｚｎ、　Ｉｎなどの軟質金
属もしくはこれらの合金またはＭｏＳ２．黒鉛などの固
体潤滑剤からなる表面層を設けたことを特徴とする請求ＯＨＣ型動弁糸。