JPH07118832A - 摺動部材およびその製造方法 - Google Patents

摺動部材およびその製造方法

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JPH07118832A
JPH07118832A JP26253893A JP26253893A JPH07118832A JP H07118832 A JPH07118832 A JP H07118832A JP 26253893 A JP26253893 A JP 26253893A JP 26253893 A JP26253893 A JP 26253893A JP H07118832 A JPH07118832 A JP H07118832A
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和彦 佐々木
Shigeru Yasuda
茂 安田
Masami Tokoro
雅美 所
Hitoshi Ozawa
仁 小沢
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触面の鏡面化に要する時間を短縮すること
の可能な摺動部材およびその製造方法を提供する。 【構成】 シムの基材50の表面を0.3μmRz程度
にまで仕上げた後、アーク式イオンプレーティング法に
よって窒化チタンによるコーティング層51を形成す
る。処理の際電流密度を60〜90MA/cm2 に調整
することにより、表面に基材面積に対する高さ0.5μ
mで切断した時の断面の合計面積の比が0.7〜5.2
%であるドロップレットが形成される。約10時間の摺
り合わせ運転を行うことによりカム接触面を粗さ0.2
μmRz以下にまで鏡面化できるとともに、摺り合わせ
運転によってドロップレットが折り取られてシム表面も
コーティング下地粗さと同レベルの0.01〜0.30
μmRzにまで鏡面化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカムに接触してバルブ等
に動きを伝達するシム等の摺動部材およびその製造方法
に係わり、特に接触面の鏡面化に要する時間を短縮する
ことの可能な摺動部材およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の吸気弁あるいは排気弁は、内
燃機関によって駆動されるカム軸に設置されているカム
の形状に応じて変位するシムによって駆動される。従っ
てカムとシムとの間の接触抵抗は内燃機関の損失となる
ため、カムおよびシムの接触面の表面粗さをカムとシム
との接触部に供給される潤滑油によって形成される油膜
の厚さと同程度にまで減少することが必要である。
【0003】しかしながら油膜の厚さは0.1μm程度
であるのに対し、カムの接触面の表面粗さは周知の加工
技術によれば高々1.6〜3.2μmRzmであり十分
に接触抵抗を低減することができなかった。そこで本出
願人は、予め鏡面化したシムの接触面に適当な表面粗さ
となるように例えば窒化チタンであるコーティング層を
設け、初期摺り合わせ運転中にカムのシムとの接触面を
鏡面化するカム接触部構造をすでに提案している(特開
平5−163909公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら摺り合わ
せ作用は、シムの摺動面が鏡面化されるほど弱くなるた
め、カムの鏡面化が完了するまで、接触抵抗低減の効果
が十分に発揮されないという課題を生じる。本発明は上
記課題に鑑みなされたものであって、接触面の鏡面化に
要する時間を短縮することの可能な摺動部材およびその
製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明にかかる摺動
部材は、カムと摺動する摺動部材であって、摺動部材の
接触面をカムの接触面より滑らかに仕上げるとともに滑
らかに仕上げられた接触面にHv硬度1,000以上の
材料の微細な凹凸を有するコーティング層を設ける。
【0006】第2の発明にかかる摺動部材は、摺動部材
の接触面の面積に対するコーティング層表面から高さ
0.5μmで微細な凹凸を切断した場合の切断面積の割
合を0.7〜5.2%とする。第3の発明にかかる摺動
部材の製造方法は、カムと摺動する摺動部材の製造方法
であって、摺動部材の接触面を0.3μmRz以下に仕
上げるとともにその接触面にHv硬度1,000以上の
材料をアーク式イオンプレーティング法によってコーテ
ィングする。
【0007】第4の発明にかかる摺動部材の製造方法
は、アーク式イオンプレーティング法によってコーティ
ング層を設ける際の電流密度を1平方センチメートル当
たり60〜90MA(メガアンペア)とする。
【0008】
【作用】第1の発明にかかる摺動部材にあっては、摺り
合わせ運転中に微細な凹凸によってカム接触面が鏡面化
されるとともに、カムによって摺動部材表面の微細な凹
凸が折り取られて摺動部材表面も鏡面化される。第2の
発明にかかる摺動部材にあっては、所定値以下の磨耗量
で短時間にカム接触面が鏡面化される。
【0009】第3の発明にかかる摺動部材の製造方法に
あっては、アーク式イオンプレーティング法によって摺
動部材表面にドロップレットが形成される。第4の発明
にかかる摺動部材の製造方法にあっては、所定値以下の
磨耗量で短時間にカム接触面を鏡面化することのできる
ドロップレットが形成される。
【0010】
【実施例】図1は本発明が適用される直接駆動式動弁装
置を有する内燃機関の部分断面図である。即ちシリンダ
ヘッド10上部には2本のカム軸12および14が設け
られ、一方のカム軸12はタイミングプーリおよびタイ
ミングベルト(共に図示せず)を介してクランク軸(図
示せず)によって駆動される。
【0011】カム軸12に配設される吸気カム16は吸
気バルブリフタ18を介して吸気バルブスプリング20
に抗して吸気バルブ21を駆動する。カム軸12に配設
された歯車22は他の一方のカム軸14に配設された歯
車24と嵌合し、他の一方のカム軸14を駆動する。カ
ム軸14に配設された排気カム25は排気バルブリフタ
26を介して排気バルブスプリング28に抗して排気バ
ルブ30を駆動する。
【0012】吸気バルブリフタ18の吸気カム16との
接触面および排気バルブリフタ26の排気カム25との
接触面にはそれぞれアジャスティングシム(以下シムと
記す)34および36が設置されている。そしてシム3
4および36には本発明にかかる摺動部材が使用され
る。図2はシム34および36の側断面図であって、例
えばクロムモリブデン鋼である基材50の上下面は表面
粗さが0.3μmRz以下にまで仕上げられる。
【0013】そして基材50の表面には周知のアーク式
イオンプレーティング法によってHv硬度1,000以
上の材料によってコーティング層51が形成される。な
お本実施例においてはコーティング材料としてチタン、
雰囲気ガスとして圧力10ミリトリチェリの窒素ガスを
使用し、バイアス電圧は50Vとしている。なお処理時
間は90分である。
【0014】図3はコーティング後の表面粗さの測定結
果である。この図から理解できるように、処理中に発生
するアークスポットによって金属塊52のまま飛散し基
材50に付着したチタン上に窒化チタンがコーティング
されることにより形成されるドロップレットによって、
基材50の表面には微小の突起が存在する。
【0015】図4はドロップレットを説明するための模
式図であって、(A)は側断面を、(B)はX−X切断
面図を示す。ドロップレットは基材50上にランダムに
発生し、大きさ、高さあるいは発生位置を制御すること
はできないが、発生密度は電流密度によってある程度制
御することが可能である。
【0016】単位面積当たりのドロップレットの数が少
ない場合は摺り合わせ運転中にカム接触面を十分に鏡面
化することができず、逆に数が多い場合はカム接触面に
過度の磨耗を生じる。従って短時間の摺り合わせ運転で
カム接触面の鏡面化が完了するとともに、シム表面自体
の鏡面化も完了するためには単位面積当たりのドロップ
レットの数を適当な範囲とする必要がある。
【0017】しかしながら前述のようにドロップレット
の大きさあるいは高さは制御することはできないため、
大きいドロップレットが少数存在するシムを使用した場
合にもカム接触面は過度に磨耗するおそれがある。従っ
て単位面積当たりのドロップレットの数ではなく、基材
50の面積に対する一定の高さでドロップレットを切断
した時のドロップレットの断面積(図3(B)の斜線部
の合計面積)を適当な範囲とすることが必要である。
【0018】本発明においては基材50の表面上0.5
μmにおいて切断したときの基材50の面積に対するド
ロップレットの断面積(以下ドロップレット面積比と記
す)をもって単位面積当たりのドロップレットの数を規
定するものとする。最適なドロップレット比を決定する
ためにドロップレット比の異なる5種類のシム(ドロッ
プレット比=0.7、3.0、5.2、7.2、8.0
%)を製作し、鏡面化に要する時間および接触抵抗低減
効果の試験を実施した。
【0019】図5はドロップレット比とアーク式イオン
プレーティングの電流密度との関係を表すグラフであっ
て、縦軸にドロップレット比を、横軸に電流密度をと
る。即ち電流密度を大とする程ドロップレット比も増加
する。このグラフで黒丸で示す5種類およびドロップレ
ット比が0%(表面粗さ0.01〜0.30μmRz)
の合計6種類のシムについて下記の試験を実施した。
【0020】図6はドロップレットを有する3種類のシ
ムを適用した場合のカム接触面の磨耗量を表すグラフで
あって、横軸にドロップレット比を、縦軸にカム磨耗量
をとる。即ちドロップレット比が大である程カム磨耗量
も大となるが、カム磨耗量が過大となると所定のバルブ
変位を得ることができず吸排気損失が大となるためカム
磨耗量には上限値が存在する。
【0021】従ってカム磨耗量を所定の上限値以下とす
るためにはドロップレット比を5.2%以下とすること
が必要である。図7は6種類のシムを適用した場合の接
触抵抗低減率を表すグラフであって、横軸にドロップレ
ット比を、縦軸に接触抵抗低減率をとる。このグラフに
示されるようにドロップレット比が0.7%以下である
場合には接触抵抗低減率はドロップレット比の増加に応
じて増加し、0.7%以上となると接触抵抗低減率は約
30%で飽和する。
【0022】従って表面粗さ0.2μmRz以下にまで
鏡面化するためにはドロップレット比を0.7%以上と
することが必要となる。即ちドロップレット比は0.7
〜5.2%とすることがよい。従って図4からドロップ
レット比を0.7%とする電流密度は1平方センチメー
トル当たり60MAであり、ドロップレット比を5.2
%とする電流密度は1平方センチメートル当たり90M
Aとなる。
【0023】即ちアーク式イオンプレーティング法によ
って0.7〜5.2%のドロップレット比を有するシム
を製作するためには1平方センチメートル当たりの電流
密度を60〜90MAとする必要がある。図8は100
0rpm摺り合わせにおいてドロップレットによってカ
ム接触面を鏡面化するのに要する時間を表すグラフであ
って、縦軸に接触抵抗(N・m)を、横軸に時間をと
る。
【0024】破線はドロップレット比0%のシムの接触
抵抗の経時変化であり、実線はドロップレット0.7%
のシムの接触抵抗の経時変化である。このグラフに示さ
れるようにドロップレット比0.7%のシムによれば約
10時間の摺り合わせ時間によって接触抵抗は最低値
(約1.5N・m)で飽和し、ドロップレット比0%の
シムの接触抵抗に比較して30%程度改善される。
【0025】即ちドロップレット比0.7%のシムであ
れば短時間の摺り合わせ時間で接触抵抗を低減すること
が可能となる。図9は摺り合わせの効果を表すグラフで
あって、縦軸にカム接触面の表面粗さを、横軸にシム表
面粗さをとる。即ち白丸で示されるようにドロップレッ
ト比0%(表面粗さ0.01〜0.30μmRz)のシ
ムを使用した場合には、摺り合わせによってカム接触面
の表面粗さは2.8μmRzから0.8μmRzに鏡面
化されるものの、200時間以上の摺り合わせ時間を要
する。
【0026】これに対し黒丸で示されるようにドロップ
レット比0.7%(表面粗さ約1.5μmRz)のシム
を使用した場合には、摺り合わせによってカム接触面の
表面粗さは2.8μmRzから0.2μmRz以下に約
10時間の摺り合わせ時間で鏡面化される。同時にシム
の表面粗さも約1.5μmRzからコーティング下地粗
さと同レベルの0.01〜0.30μmRzに鏡面化さ
れる。
【0027】
【発明の効果】第1の発明にかかる摺動部材によれば、
表面に形成されたドロップレットによってカム接触面を
鏡面化することが可能であるばかりでなく、摺動部材表
面もドロップレットが折り取られて鏡面化し接触抵抗を
低減することが可能となる。第2の発明にかかる摺動部
材によれば、鏡面化するための摺り合わせ時間を短縮す
ることが可能となる。
【0028】第3の発明にかかる摺動部材の製造方法に
よれば、基材表面にドロップレットを有するコーティン
グ層を形成することが可能となる。第4の発明にかかる
摺動部材の製造方法によれば、コーティングする際に摺
り合わせ時間を短縮することが可能となる適当なドロッ
プレット比を有する摺動部材を製造することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は直接駆動式動弁装置を有する内燃機関の
部分断面図である。
【図2】図2はシムの側断面図である。
【図3】図3はコーティング後の表面粗さの測定結果で
ある。
【図4】図4はドロップレットを説明するための模式図
である。
【図5】図5はドロップレット比とアーク式イオンプレ
ーティングの電流密度との関係を表すグラフである。
【図6】図6はドロップレットを有する3種類のシムを
適用した場合のカム接触面の磨耗量を表すグラフであ
る。
【図7】図7は4種類のシムを適用した場合の接触抵抗
低減率を表すグラフである。
【図8】図8はドロップレットによってカム接触面を鏡
面化するのに要する時間を表すグラフである。
【図9】図9は摺り合わせの効果を表すグラフである。
【符号の説明】
50…基材 51…窒化チタン 52…チタン塊
フロントページの続き (72)発明者 小沢 仁 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カムと摺動する摺動部材であって、 前記摺動部材の接触面をカムの接触面より滑らかに仕上
    げるとともに、滑らかに仕上げられた接触面にHv硬度
    1,000以上の材料の微細な凹凸を有するコーティン
    グ層を設けた摺動部材。
  2. 【請求項2】 前記摺動部材の接触面の面積に対するコ
    ーティング層表面から高さ0.5μmで微細な凹凸を切
    断した場合の切断面積の割合が0.7〜5.2%である
    請求項1に記載の摺動部材。
  3. 【請求項3】 カムと摺動する摺動部材の製造方法であ
    って、 前記摺動部材の接触面を0.3μmRz以下に仕上げる
    とともに、その接触面にHv硬度1,000以上の材料
    をアーク式イオンプレーティング法によってコーティン
    グする摺動部材の製造方法。
  4. 【請求項4】 アーク式イオンプレーティング法によっ
    てコーティング層を設ける際の電流密度を1平方センチ
    メートル当たり60〜90MA(メガアンペア)とする
    請求項3に記載の摺動部材の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294029B1 (en) 1998-12-24 2001-09-25 Mazda Motor Corporation Method of treating and smoothing sliding surface
WO2004029422A1 (ja) * 2002-09-27 2004-04-08 Nissan Motor Co., Ltd. 自動車エンジン動弁系シム及びリフター、並びにこれらとカムシャフトとの組合せ
US6886521B2 (en) 2002-10-16 2005-05-03 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding structure for automotive engine
JP2008031011A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Nissan Motor Co Ltd 硬質炭素被膜
DE112007000470T5 (de) 2006-02-28 2009-01-15 Kabushiki Kaisha Riken Gleitelement
EP1683888A3 (en) * 2004-12-13 2010-02-17 United Technologies Corporation Method and apparatus for cathodic arc deposition
JP2015175014A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リケン 摺動部材

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294029B1 (en) 1998-12-24 2001-09-25 Mazda Motor Corporation Method of treating and smoothing sliding surface
WO2004029422A1 (ja) * 2002-09-27 2004-04-08 Nissan Motor Co., Ltd. 自動車エンジン動弁系シム及びリフター、並びにこれらとカムシャフトとの組合せ
US7086362B2 (en) 2002-09-27 2006-08-08 Nissan Motor Co., Ltd. Automotive engine valve mechanism system shim and lifter of these and cam shaft
CN1296603C (zh) * 2002-09-27 2007-01-24 日产自动车株式会社 机动车发动机气门驱动系统垫片或挺杆及与凸轮轴的组合
US6886521B2 (en) 2002-10-16 2005-05-03 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding structure for automotive engine
US7255083B2 (en) 2002-10-16 2007-08-14 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding structure for automotive engine
EP1683888A3 (en) * 2004-12-13 2010-02-17 United Technologies Corporation Method and apparatus for cathodic arc deposition
US8241468B2 (en) 2004-12-13 2012-08-14 United Technologies Corporation Method and apparatus for cathodic arc deposition of materials on a substrate
DE112007000470T5 (de) 2006-02-28 2009-01-15 Kabushiki Kaisha Riken Gleitelement
US8123227B2 (en) 2006-02-28 2012-02-28 Kabushiki Kaisha Riken Sliding member
JP2008031011A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Nissan Motor Co Ltd 硬質炭素被膜
JP2015175014A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リケン 摺動部材

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