JPS62192534A

JPS62192534A - 耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法

Info

Publication number: JPS62192534A
Application number: JP3588486A
Authority: JP
Inventors: Sumio Jinno; 神野　純夫; Yoshifumi Yamamoto; 義史山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-02-19
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1987-08-24

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】（産業上の利用分野）本発明は、例えばエンジンの動弁機構におけるカムやロ
ッカアーム等の特に耐摩耗性が必要とされる摺接部材及
びその製造法に関する。

（従　　来　　技　　術）例えばエンジンの動弁機構におけるカムの表面は、ロッ
カアーム先端部等どの大きな面圧下での摺動に対しても
そのプロフィルを長期・間維持する必要上、耐摩耗性が
要求されるのであるが、特に近年におけるエンジンの高
速、高出力化にともなってその要求が強くなる傾向にあ
る。そこで、この種の、カムの摺接面における耐摩耗性
を向上させるための種々の試みがなされており、その一
つとして例えば実開昭５８−７５９１０号公報によれば
、カムの摺接面に多数の潤滑油保持用の孔を形成するよ
うにした考案が示されている。これによれば、カムとそ
の相手方部材との摺接面間における潤滑性が向上されて
、摺接面の摩耗が低減されることが期待される。しかし
、この考案は、カムの摺動面に単に孔を形成するだけで
あるため、孔の周辺部における応力集中や面圧の増大等
により該孔を起点してピッチングが発生するという不興
・合が生じるのである。

また、特開昭５８−４８６２２号公報によれば、カムの
摺接面にレーザービームをスポット的に照射することに
より、該面に金属組織のチル化によって硬度が高くされ
た箇所を散点状（この公報では千鳥状）に形成するよう
にした発明が示されている。これによれば、摺接面を一
様にチル化する場合における当該カムないしカム軸の熱
変形を回避しながら、該摺接面の硬度を高めて耐摩耗性
を向上さぼることが可能となる。しかし、この発明によ
るものは潤滑油の保持性の点で前記公報（実開昭５８−
７５９１０号）のものに劣り、この潤滑油保持性の点で
の改善が要請される所である。

く発　　明　　の　　目　　的）本発明は、カムを始めとする各種摺接部材における耐摩
耗性に関する上記のような実情に対処するもので、摺接
面に金属組織のチル化によって硬度が高くされた箇所を
散点状に形成すると共に、この箇所の形状を潤滑油保持
性に優れた形状とし、これにより硬度と潤滑性の両面か
ら摺接面の耐摩耗性を向上させることを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）即ち、本願の第１発明に係る耐摩耗性に浸れた摺接部材
は、摺接面に、チル層で構成され且つ周縁が該摺接面よ
り突出した多数の凹部を散点状に設けたことを特徴とす
る。この凹部は潤滑油保持孔として作用すると共に、周
縁が摺接面より突出されているので、該摺接面における
各凹部の周縁部間に油膜が形成保持されることになる。

また、この凹部は硬度の高いチル層によって構成されて
いるので、特に摺接面より突出する周縁部が該摺接面の
硬度を全般的に高めることになる。

その場合に、この凹部は内径が０．２〜０．５ｍｌ１１
．深さが０．１〜０．３ｍｍ、周縁の突出高さが２〜１
５μ程度が望ましく、また筒数は６０個／ｄ以上が望ま
しい。つまり、内径はレーザーを用いて凹部を形成する
場合にレーず−ビーム径との関係で０．２ｍｍ未満に形
成することは困難であり、またＱ、５ｍｍを超えると必
然的に単位面積当りの個数が少なくなるため、周縁の突
出部と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎて耐摩耗性
が却って低下するのである。また、深さは潤滑油の保持
性の点で０．１〜Ｑ、３ｍｍの範囲が適しており、更に
周縁の突出高さは凹部間における油膜の形成保持性の点
で２〜１５μの範囲が最も適している。

また、単位面積当りの個数については、６０個／ｃｉ未
満では凹部周縁と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎ
て耐摩耗性が却って低下すると共に、摺接面における非
チル化部の面積比率が大きくなって耐摩耗性の向上効果
が十分に得られないのである。

次に、本願の第２発明に係る耐摩耗性に優れた居接部材
の製造法は、上記第１発明に係る摺接部材を製造する方
法に関するものであって、摺接面にレーザービームをス
ポット的に照射すると共に、このレーザービームの照射
時におけるアシストガスのガス圧を１．５〜３．ＯＫｙ
／ｃｔＡの範囲に設定することを特徴とする。このよう
な方法によると、摺接面におけるレーザービームの照射
位置で金属が溶融すると共に、この溶融金属に上記圧力
のアシストガス圧が作用するため該金」が周囲に押出さ
れて凹部が形成され、この状態で溶融金属が周辺への熱
放散によって急冷されることにより凹状のチル層が形成
されることになる。その場合に、このデル層で構成され
る凹部の周縁は、膚接面上に押出された溶融金ヱによっ
て該摺接面より突出した状態となる。そして、この凹部
周縁の突出部は、必要に応じてパフ研磨等により研削さ
れて所要の高さに調整される。

尚、上記レーザービームの望ましい照射条件は次の通り
である。

・レーザータイプ：　シングルモードパルスレーザ−（
Ｃ○２レーザー）・レンズ焦点距離：　５インチ（ジャストフォーカス時
のビーム径０゜・平均比カニ　１００〜２００Ｗ・パルス周波数＝　１００〜２００Ｈ２・走査速度：　
　５０００　ｍｍ／分・アシストガス：Ａｒ・アシストガス流儀：　６０〜９０λ／分・アシストガ
ス圧：　１．５〜３．０に９／ｃｔＡこのような条件で
レーザービームを摺接面に照射すれば、内径が０．２〜
０．５＋ｎｍ、深さがＯ１１〜０．３１１１ｍ、周縁部
突出高さが０．１〜０．３ｍｍのデル層で構成される凹
部が６０個／　ｃｔＡ以上形成される。そして、上記周
縁部を２〜１５μの高さまで研削することにより、前記
第１発明に係る摺接部材が製造されることになる。

尚、上記アシストガス圧の最適値はレーザービームの出
力に関連し、該出力を大きくして比較的大きな凹部を形
成する時はガス圧の最適値も高くなり、また出力を小さ
くして比較的小さな凹部を形成する時はガス圧の最適値
も低くなるのであるが、このガス圧が１．５Ｎｇ／ｃａ
１未満では凹部の深さが不十分となり或は凹部が形成さ
れず、また３゜０　Ｋｇ／−を超えると、凹部の穴径が
大きい場合でも溶融金属が周辺に飛散してチル層の層厚
が不足することになる。

（実　　施　　例）以下、本発明の実施例について説明する。尚、以下の実
施例は本願の第２発明に係る製造法に関するものである
と同時に、この方法で得られた摺接部材が本願の第１発
明の実施例を構成する。

先ず、本実施例の対象となる摺接部材について説明する
と、第１図に示すようにこの摺接部材１はエンジンの動
弁機構におけるカム軸２に設けられたカムであって、こ
のカム１はその周面がロッカーアームとの摺接面３とさ
れていると共に、１個所が膨出した形状とされ、その膨
出部４における摺接面３に本案を構成する多数の凹部５
・・・５が形成される。

また、このカム１（カム軸２）は合金鋳鉄で形成され、
その組成は、重量％で、３．３５％のＣと、１．７８％
の３ｉと、０．７２％のＭｎと、０．０６％のＰと、０
．０５％のＳと、０．２８％のＣｒと、残部を実質的に
占めるＦｅとで構成されている。

そして、このカム１の膨出部４における摺接面３に第２
図に示すようなレーザー照射装置１０を用いてレーザー
ビームをスポット的に照射する。

ここで、上記照射装置１０はＣＯ２レーザーのシングル
モードパルスレーザ−照射装置であって、その照射条件
は、第１表に示すように、平均出力が１５０Ｗ、走査速
度が５０００１ＩｌｌＺ分、パルス周波数が１５０Ｈｚ
であり、またアシストガス（Ａｒ　＞の流儀を７０１／
分、ガス圧を２．ＯＫ９／ｄに設定した。尚、アシスト
ガス圧は、第２図に示すように照射装置１０の本体１１
内へのガス入口部１２で測定したものである。

（以下、余白）このようなレーザービームの照射により、摺接面３にお
ける照射位置の金属が溶融することになるが、この溶融
金属はアシストガス圧によって周囲に押出されると共に
、その状態で自己冷却（急冷）することにより金属組織
がチル化し、その結果、第３図に示すようなチル層６で
構成される多数の凹部５・・・５が摺接面３に散点状に
設けられる。

その場合に、レーザービームの上記の如き照射条件によ
り、第１表に示すように内径ａが平均０゜３４ｎｕａ、
深さｂが平均０．１７＋１１０１、デル層６の層厚Ｃが
平均０．１５１１１＋１、チル層６の周縁部６ａの摺接
面３からの突出高さｄが平均０．１８ｍｎ＋の凹部５・
・・５が１ＣＩＡ当り２６０個形成された。

そして、第４図に示すようにパフ研摩により上記チル層
６の周縁部６ａを研削し、摺接面３ａからの突出高さｄ
′を８〜１０μとした。

次に、このようにして摺接面３に多数の凹部５・・・５
を形成したカム１（カム軸２）を第５図に示すようにエ
ンジンの動弁機構中に組み込み、ロッカーアーム７の先
端のチップ部材８との摺動実験を次のような条件の下で
行った。

・テスト時間＝１００時間・エンジン回転数：１５００ｒｐＩＩ・使用潤滑油：モービル５ＡＥ２０井（商品名）・油温
：３２〜３７℃ ・スプリングセット荷１：３４Ｋｇ・チップ部材材質：焼結合金（Ｃ：２．０３％、Ｐ：１
．２０％、Ｍｏ　：４．６５％、Ｃｒニア。

８８％、Ｆｅ：残部）尚、比較例として、鋳造時に冷し金により摺接面の仝而
をチル化したカムについても同様の条件で実験を行った
（比較例の実験においては、油温：３８〜４３℃）。

その結果は、第２表に示すように実施例品が比較例に比
較して摩耗量が著しく減少され、また相手方のチップ部
材についても摩耗１が若干低減された。これは、実施例
品の場合、摺接面３におけるチル層６で構成された多数
の凹部５により法面３の硬度が全般的に高められると共
に、該凹部５内に保持された潤滑油と、摺接面３上に突
出したデル層周縁部６ａ・・・６ａ間に形成保持された
油膜により潤滑性が著しく向上されたことによるもので
ある。

尚、第３表及び第６図は、内径が０．２ＩＩＩｌｌの凹
部とＱ、５ｍｍの凹部を形成する場合に、アシストガス
圧によって凹部がどのように形成されるかを確認した実
験の結果を示すものである。つまり、内径がＱ、２１１
１１１及び０．５）のいずれの場合にも、アシストガス
圧が１．２Ｎ９／ｃｊではレーザービームの照射位置に
チル化部分６′が形成されるだけで凹部が形成されず（
第６図（ａ　’）参照）、また、内径が０．２１１の場
合はアシストガス圧が２．７に９−で、内径がＱ、５ｍ
ｍの場合はアシストガス圧が３．３Ｋｇ／−で、溶融金
属が周辺に飛散してチル層６″の層厚が不十分となるこ
とが確認された（第６図（Ｃ）参照）。そして、アシス
トガス圧が２．０Ｋｇ／ａＡの場合には、凹部５の深さ
、チル層６の厚さとも良好な寸法となった（第６図（ｂ
　）参照）。尚、第３表に示すように形成すべき凹部が
大きくなるほどレーザー出力を高くし、またパルス周波
数は小さくすることになる。

（以下、余白）（発明の効果）般的に高くされ、且つ潤滑油ないし油膜の保持性に優れ
た摺接部材が得られることになる。これにより、例えば
エンジンの動弁機構におけるカム等の溶接部材として、
硬度及び潤滑性の両面から耐磨耗性が向上された摺接部
材が実現されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される摺接部材の一例として示す
エンジンのカム軸の一部斜視図、第２図は本発明で用い
られるレーザービーム照射装置の概略図、第３５Ａは本
発明の実施例におけるレーＩＪ’−ビーム照射後の四部
を示す拡大断面図、第４図は同じく研削加工侵の凹部を
示す拡大断面図、第５図は耐摩耗性確認のために当該カ
ム軸を動弁機構に組込んだ状態を示す概略図、第６図（
ａ）。＜ｂ）、（Ｃ）はアシストガス圧を変化させた時の凹部
の形成状況を夫々示す拡大断面図である。１・・・摺接部材（カム）、３・・・摺接面、５・・・
凹部、６・・・チル層、６ａ・・・周縁部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）摺動面にチル層で構成された多数の凹部が散点状
に設けられていると共に、その凹部の周縁が上記摺動面
より所定量突出されていることを特徴とする耐摩耗性に
優れた摺接部材。
（２）摺接面にレーザービームをスポット的に照射して
その照射位置における金属を溶融させると共に、その照
射時におけるアシストガスのガス圧を１．５〜３．０Ｋ
ｇ／ｃｍ＾２に設定することにより、上記溶融金属が凝
固してなるチル層で構成され且つ周縁が摺接面より突出
された凹部を該摺接面に散点状に形成することを特徴と
する耐摩耗性に優れた摺接部材の製造法。