JPS5987211A - ロツカ−ア−ムおよびその製造方法 - 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】 この発明は自動車等の内燃保間に使用されるロッカーア
ームおよびその製造方法に関するものである。

周知のように内燃薇関におけるロッカーアームは、カム
によって駆動されてその運動をバルブに伝達するもので
あるが、その臣母が大きければ内燃ｄ関の燃費が大きく
なるから、最近ではカムやバルブに接触部分のみを高ク
ロムεη鉄等の耐摩耗性金属からなるパッド部材で構成
し、これをアルミニウム合金等の軽合金材料で鋳ぐるみ
、パッド部以外の構造部分を軽合金材料で構成したロッ
カーアームが使用されるようになっている。このような
従来のロッカーアームの一例を第１図に示す。

第１図において、軽合金材料からなる基材部１の中央に
は、図示しないロッカーシャフトが挿通されるシャフト
孔２が形成され、その基材部の一方の端部にはパルプア
ジャストスクリュー３が貫通螺合される気孔４が形成さ
れ、他方の端部には図示しないカムもしくはバルブと接
する高クロム鋳鉄等の耐摩耗性金属からなるパッド部材
５が鋳ぐるまれている。

しかるに上）ボのような従来のロッカーアームにおいて
は、気孔４の内面部分もアルミニウム合金等の軽合金材
料で構成されているが、この種の軽合金材料は一般に強
度が低いから、ロッカーアームに加わる繰返し荷重によ
って気孔４のネジ山が破壊され易く、そのため気孔４の
全長を長くしてねじ山を長くシなければならないのが実
情である。

しかしながら気孔４の全長を長くするためにはロッカー
アームの気孔４側の厚みを厚くせざるを得ず、そのため
ロッカーアームのｆｆ１ｆｆｌが大きくなり、特に気孔
４が端部に位置するため１ｄ性ｔ４ｍが大きくなって、
軽合金材料を用いた本来の目的である軽口化、慣性重量
の低減に反することとなる。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、軽合金
材料を基材とするロッカーアームにおける蟻孔部の強度
を向上させ、これによって蟻孔部におけるロッカーアー
ムの厚みを薄くなし得るようにして、軽量化、特に慣性
重量の低減を図り得るようにしたロッカーアームおよび
その製造方法を提供することを目的とするものである。

すなわちこの発明のロッカーアームは、軽合金材料を基
材としかつ一端にバルブアジャストスクリューが貫通螺
合される気孔が形成されたロッカーアームにおいて、前
記気孔の内面周囲に短繊維もしくはボイスカーが気孔の
中心軸線、に対し放射状となるように埋込まれて、その
気孔の周壁部が短繊維もしくはホイスカーによって強化
されていることを特徴とするものである。

またこの発明のロッカーアームの製造方法は、中空円筒
状をなす薄膜材の外周面に、放射状に多数のｙｒｉ繊ｍ
もしくはボイスカーが突出している円筒体を用い、ロッ
カーアームを鋳造する際に前記円筒体を前述の気孔に相
当する部分にセットしておいて鋳造時に軽合金溶湯を加
圧することにより前記短繊維もしくはボイスカーを軽合
金と複合一体化させ、凝固後に鋳型から取出されたロッ
カーアーム素形材に一体化されている前記円筒体の内面
にネジ切り加工を施すことによって気孔を形成すると同
時に前記薄膜材を除去して、軽合金に短！ｌ維もしくは
ホイスカーが複合された部分を気孔内面周囲に残すこと
を特徴とするものである。

以下この発明についてさらに詳細に説明する。

第２図はこの発明のＯツカ−アームの一例の要部、すな
わち気孔附近を拡大して示すものであり、この他の部分
は従来のロッカーアームと同様であるからそｄ明は省略
する。第２図において、基材部１はアルミニウム合金も
しくはマグネシウム合金等の軽合金材料で構成されてお
り、その基材部１の端部近くに貫通形成された気孔４の
内面の周囲には短繊維もしくはボイスカー６が埋込まれ
て、その部分すなわち気孔４の内面から所定肉厚の部分
が軽合金材料に′ｍ繊維もしくはボイスカー６を複合一
体化した複合層７で構成されている。

そして複合層７における短繊維もしくはホイスカー６の
配向は、気孔４の中心軸線に対し放射状となるように設
定されている。

前記複合層７に用いられる短繊維もしくはボイスカー６
どしては、具体的には八〇２０３　＜アルミナ）短繊維
、△Ｑ２０３−５ｉＯ２（７）Ｌｒミｔ−シ’）力）短
４１Ｆ７４１、炭素短繊維等の短繊維、あるいは５ｉＣ
（炭化珪素）ボイスカー、Ｓｉ３Ｎ４　（窒化珪素）ボ
イスカー、Ｋ２　Ｔｌｅ　０１３　　（チタン酸カリウ
ム）ボイスカー等のボイスカーを使用することが望まし
い。

また前記複合Ｒ７における短繊維もしくはボイスカー６
の配合比は、体積割合で２％〜５０％程度とすることが
望ましい。２％未満では気孔５のネジ部を強化する効果
が不充分であり、一方５０％を越えて配合比を高めても
それ以上強化効果は向上せず、軽合金との投合化が工業
的に困難となる。

上述のようなロッカーアームにおいては、気孔４の内面
周囲が短繊維もしくはホイスカー６を基材の軽合金材料
に複合一体化した複合層７となっており、しかもその灼
繊維もしくはホイスカーの配向方向が気孔４の中心軸線
に対し放射状となっているため、気孔４の中心軸線と平
行な方向にネジ山に加わる剪断応力に対し著しく強く、
そのため気孔４に螺合されたバルブアジャストスクリュ
ー３と気孔４のネジ山との間に繰返し応力が加わっても
、そのネジ山が疲労破壊するおそれが少ない。したがっ
て従来の軽合金材料単独の場合と比較して気孔４のネジ
部の強度が格段に高いがら、軽合金材料単独の場合より
も気孔４の全長を短くしてその部分のロッカーアームの
厚みを小さくすることが可能となる。

次にこの発明のロッカーアームの製造方法について説明
する。

この発明の日ツカーアームを製造するにあたっては、先
ず第３図に示すように、全体として中空円筒状をなす金
属箔等の薄膜材８の外周面に、その中心軸線に対し放射
状に突出する多数の短繊維もしくはボイスカー６が設け
られている円ｉ体９を作成する。この円筒体９の具体的
作成手段は種々考えられるが、例えば中空円筒状の金属
箔の外周面に静電植毛法によって短繊維もしくはボイス
カー放射状に付着させれば良い。あるいは薄膜材８どし
て繊布あるいは不織布を用い、その表面を起毛させても
良い。このようにして（４られた円筒体９を、第４図に
示づ゛ようにロッカーアーム鋳造用の高圧鋳造鋳型１０
の所定位置にセラ１〜する。

具体的には、＠柊的に形成すべきロッカーアームの気孔
に対する抜きビン１１に前記円筒体９を装着させる。そ
して鋳型１０内に軽合金溶湯を注湯し、図示しない加圧
プランジャによって軽合金溶湯に５００〜１５００ｋ（
］／ｃｔｆｉ！度の高圧を加え、かつその加圧力を軽合
金溶湯の凝固まで保持する。

このように溶湯に加圧力を加えることによって軽合金溶
湯を円筒体９の外周面の短ね維もしくはボイスカーの間
の空隙に含浸させて、その部分で軽合金と短繊維もしく
はホイスカーとを複合一体化することができる。軽合金
溶湯が完全に凝固した後に鋳型から取出されたロッカー
アームに対してはネジ切り加工を行う。すなわち、バル
ブアジヤス１〜スクリユーが螺合されるべき気孔を形成
するため、前記円筒体９の内面にネジ切り加工を施す。

このネジ切り加工によって螺条が形成されるとともに、
円筒体９を構成している１１１１材８が切削除去され、
その周囲の軽合金材料と複合一体化されている短繊維も
しくはホイスカーの部分が気孔の内面周囲に残る。すな
わち、内面周壁部に短繊維もしくはボイスカーが放射状
に埋め込まれた気孔が形成される。なおこの他の部分に
ついては、従来と同様に仕上げ加工すれば良い。

上述の製造方法において、最終的に形成される気孔の内
径は円筒体９の薄膜材８を切削除去する関係上、その円
筒状薄膜材８の外径よりも大きくなる。したがって当初
用意する中空円筒状の＠膜材８の外径は、形成すべき気
孔の内径よりも若干小さい径どしておく必要がある。

以下この発明の実施例を記す。

実施例 作成すべきロッカーアームの気孔の内径よりも若干小さ
い外径を有しかつその気孔の長さと同じ高さを有するス
テンレス箔からなる円筒の外周面に、１０％コロダイル
シリ力水溶液にポリビニルアルコールを３％添加したバ
インダーを塗布した。

そしてこのステンレス箔円筒外表面に、静電植毛法によ
って平均繊維径３１ＪＩＩｌ、平均ξ實維艮２ｍｍのア
ルミナ繊維（イソライト工業（株）製；商品名「サフイ
ル」）を放射状に付着させた。次いでこれを３００°Ｃ
に加熱して有償バインダーであるポリビニルアルコール
を焼成除去した後、ロッカーアーム鋳造用の高圧鋳造鋳
型における蟻孔形成用の扱きビンに装着し、同時に高ク
ロム鋳鉄製のパッド部材を鋳型内のパッド対応部に配置
し、鋳型内にＪＩＳ　　Ａ０４Ｃのアルミニウム合金の
７４０℃の溶湯を注湯し、直ちに１０００ｋ（１／ｃｆ
の加圧力で加圧し、溶湯が完全に凝固するまでその加圧
力を保持した。凝固後に鋳型から取出されたロッカーア
ーム素形材に対し、前記ステンレス箔の円筒の内側にネ
ジ加工を施し、バルブアジャストスクリュー用の気孔を
形成するとともに、ステンレス箔を除去したー。

このようにして気孔周囲に放射状にアルミナ繊維が複合
されかつパッド部に高クロム鋳鉄製パッド部材が鋳ぐる
まれだアルミニウム合金型のロッカーアームが得られた
。なおここで複合層中におけるＩ！ｌｉ維体積重体積率
％であった。このロッカーアームにおいては、４１維複
合による蟻孔のネジ部強化に伴いその蟻孔側のロッカー
アームの肉厚を薄くすることによって、従来のアルミニ
ウム合金製ロッカーアームよりもその慣性重量を５％軒
減することができた。

以上の説明で明らかなようにこの発明のロッカーアーム
は、バルブアジャストスクリューが螺合される蟻孔のネ
ジ部強度が従来の軽合金材料製ロッカーアームと比較し
て格段に高り、シたがって使用時の繰返し応力によって
ネジ部が破壊されるおそれが少ないから従来よりも格段
に耐用寿命を長くすることができ、しかも蟻孔附近の肉
厚を従来の軽合金材Ｆｌ製ロッカーアームの場合よりも
薄くして軒昂化を図り、ひいては内燃機関の燃費向上を
図り１ｑる等、各棟の効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロッカーアームの一例を示す側面図、第
２図はこの発明のロッカーアームの一例の要部を拡大し
て示す縦断側面図、第３図はこの発明のロッカーアーム
の製造方法に使用される円筒体の一例を示ず斜視図、第
４図はこの発明のロッカーアームの製造方法における鋳
型への注湯直前の状況を示す鋳型要部拡大断面図である
。 １・・・基材部、　３・・・バルブアジャストスクリュ
ー、４・・・蟻孔、　６・・・短繊維もしくはボイスカ
ー、７・・・複合層、　８・・・薄膜材、　９・・・円
筒体。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 く１）軽合金（４料を基材とし、かつ一端（ごバルブア
   ジャストスクリューが貫通螺合される蟻孔が形成された
   ロッカーアームにおいて、 前記蟻孔の内面周囲に短繊維もしくはボイスカーが蟻孔
   の中心軸線に対し放射状となるように埋込まれているこ
   とを特徴とするロッカーアーム。 （２）中空円筒状をなす辞膜材の外周面に、その中心軸
   線に対し放ＱＪ状に突出する多数の類１１ｆ維もしくは
   ホイスカーが設けられている円筒体を用意し、その円筒
   体をロッカーアーム鋳造用鋳型内におけるバルブアジャ
   ストスクリュー用の蟻孔に対応する扱きビンに装着し、
   その状態で鋳型内に軽合金溶湯を注ｉ８　Ｌ／て溶湯に
   加圧力を加え、これにより１１す２円筒体外周面の短繊
   維もしくはボイスカーの相互間の空隙に軽合金溶湯を含
   浸させ、凝固後に鋳型から取出されたロッカーアーム素
   形材に一体化されている前記円筒体の内側にネジ切り加
   工を施して、バルブアジャストスクリュー螺合用の蟻孔
   を形成すると周片に前記薄膜材を除去し、かつ軽合金材
   料に帰繊維もしくはボイスカーが複合された部分を蟻孔
   内面周囲に残すことを特徴とするロッカーアームの製造
   方法。