JPH0881737A - 摺動特性に優れるロッカーアームおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動特性に優れ、摩耗量の少ないロッカーア
ームを提供する。 【構成】 Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５
〜１．０重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．
０〜４．０重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅ
および不純物からなる鋼の精密鋳造品よりなり、少なく
とも摺動部表面に炭化物が析出していて、摺動部表面に
おいて、Ｃ量が２．０〜３．５重量％、炭化物の面積率
が２０〜４０面積％、炭化物の平均径が１〜３μｍ、炭
化物の長短径比が２以下となっており、摺動部表面の硬
さがＨｖ８００以上となっている摺動特性に優れるロッ
カーアーム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクル機関の動弁
機構として利用され、カムシャフトの回転運動を弁の往
復運動に変換するのに利用されるロッカーアームに関
し、とくに摺動特性に優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。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル機関の動弁機構としては、プ
ッシュロッド式、ロッカーアーム式、直接駆動式などが
あり、それぞれの特徴に応じて使い分けがなされてお
り、このうち、ロッカーアーム式のものは、カムシャフ
トの回転運動を弁の往復運動に変換するロッカーアーム
を用いている。

【０００３】ロッカーアームは、摺動特性に優れている
ことが要求されるが、このようなロッカーアームを製造
するに際しては、一般に、溶製材を圧延したのち、鍛造
および軟化熱処理を行い、切削加工によって成形し、こ
の成形品をさらに熱処理することによって、摺動面の表
面硬さが高いものに確保されるようにしている。

【０００４】そして、成形品の素材が、ＪＩＳで制定さ
れた機械構造用鋼であるクロム鋼（ＳＣｒ），クロム・
モリブデン鋼（ＳＣＭ），ニッケル・クロム鋼（ＳＮ
Ｃ），ニッケル・クロム・モリブデン鋼（ＳＮＣＭ）等
の場合は、一般には、成形品に対してガス共析浸炭が施
され、これによって表面硬さが高いものに確保されるよ
うにしている。

【０００５】ところが、近年においてはロッカーアーム
の使用環境が苛酷なものになってきているため、これら
の鋼種とガス共析浸炭との組み合わせでは、十分な摺動
特性を得ることができないものとなっている。

【０００６】このため、摺動特性の向上に寄与する表面
硬さを高めるために、ガス高濃度浸炭を施し、成形品の
表面に硬質の炭化物を析出させる技術も開発されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来開発されているガス高濃度浸炭は、ガス共析浸
炭に比較して処理コストが高くつくものになると共に、
通常のＪＩＳで制定された機械構造用鋼よりなる成形体
にガス高濃度浸炭を施しても、多量の炭化物を析出させ
ることができず、そのため摺動特性の向上に限界がある
という問題点があった。

【０００８】また、切削加工によって成形されたロッカ
ーアームは、その後の浸炭焼入れ工程あるいは焼もどし
工程で大きな変形を生じるため、摺動部での研削加工代
を大きくとる必要があるので、仕上げ加工工程での生産
性の悪化につながることがあるという問題点もあった。

【０００９】一方、成形品の素材が工具鋼よりなる場合
には、焼入れ・焼もどしの熱処理を施すだけで高い表面
硬さを得ることが可能であるが、素材コスト自体が高い
ものにつくと共に、軟化熱処理が繁雑になったり、成形
性が低下したりするために、加工コストも高いものにつ
くという問題点があった。

【００１０】そして、ロッカーアームの使用環境が苛酷
化するのに伴って、工具鋼の表面に硬質の炭化物層や、
窒化層や、非鉄めっき層などを形成させることにより対
応しなければならないとなると、熱処理コストがさらに
高くつくものとなるという問題点があった。

【００１１】他方、ロッカーアーム本体を鉄鋼材料等の
靭性に優れた素材で成形し、摺動部のみに、硬質のチッ
プ材を固定することによって、十分な耐摩耗性を得るこ
とができるようにする技術も開発されているが、製作工
程の繁雑化を招き、コストが増大するという問題点があ
った。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の問題点にかん
がみてなされたものであって、摺動特性に優れるロッカ
ーアームを生産性良く低コストで提供できるようにする
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる摺動特性
に優れるロッカーアームは、請求項１に記載しているよ
うに、Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜
１．０重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０
〜４．０重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅお
よび不純物からなる鋼の精密鋳造品よりなり、少なくと
も摺動部表面に炭化物が析出していて摺動部表面の硬さ
がＨｖ８００以上となっているものとしたことを特徴と
している。

【００１４】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの実施態様においては、請求項２に記載
しているように、鋼のロストワックス精密鋳造品よりな
るものとすることができ、請求項３に記載しているよう
に、鋼の精密鋳造品に高濃度浸炭が施されているものと
することができ、請求項４に記載しているように、少な
くとも摺動部表面に炭化物が析出していて、摺動部表面
において、Ｃ量が２．０〜３．５重量％、炭化物の面積
率が２０〜４０面積％、炭化物の平均径が１〜３μｍ、
炭化物の長短径比（アスペクト比）が２以下となってい
るものとすることができる。

【００１５】また、本発明に係わる摺動特性に優れるロ
ッカーアームの製造方法は、請求項５に記載しているよ
うに、Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜
１．０重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０
〜４．０重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅお
よび不純物からなる鋼溶湯をロッカーアーム対応形状に
精密鋳造したのち、少なくとも摺動部表面に高濃度浸炭
・焼入れを施し、摺動部表面に炭化物を析出させて、摺
動部表面の硬さをＨｖ８００以上とするようにしたこと
を特徴としている。

【００１６】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求
項６に記載しているように、鋼溶湯をロストワックス法
によりロッカーアーム対応形状に精密鋳造するようにな
すことができ、請求項７に記載しているように、焼入れ
後の摺動部表面のＣ量が２．０〜３．５重量％となり、
かつ、焼入れ前に少なくとも１回以上Ａ_１変態点温度以
下にし、再度オーステナイト化温度にする浸炭処理を施
して、少なくとも摺動部表面の炭化物の面積率を２０〜
４０面積％、炭化物の平均径を１〜３μｍ、炭化物の長
短径比（アスペクト比）を２以下とするようになすこと
ができる。

【００１７】同じく、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求
項８に記載しているように、高濃度浸炭としてガス高濃
度浸炭を施すようにしたり、請求項９に記載しているよ
うに、高濃度浸炭としてプラズマ高濃度浸炭を施すよう
にしたりすることができ、さらには、請求項１０に記載
しているように、高濃度浸炭・焼入れ後にショットピー
ニングを施すようにしたりすることができる。

【００１８】

【発明の作用】本発明に係わる摺動特性に優れるロッカ
ーアームは、請求項１に記載しているように、Ｃ：０．
１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０重量％、Ｍ
ｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０〜４．０重量％、
Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅおよび不純物からな
る鋼の精密鋳造品よりなり、少なくとも摺動部表面に炭
化物が析出していて摺動部表面の硬さがＨｖ８００以上
となっているものとしたことを特徴としているが、この
ような組成の鋼を用いることとした限定理由について以
下に説明する。

【００１９】Ｃ：０．１〜０．５重量％ Ｃは鋼の強度を向上させる作用を有し、ロッカーアーム
の強度を確保するのに有効な元素であるので、このよう
な作用・効果を得るために０．１重量％以上含有させる
こととしている。しかし、０．５重量％を超えると心部
の靭性が劣化するので、０．１〜０．５重量％の範囲と
している。

【００２０】Ｓｉ：０．０５〜１．０重量％ Ｓｉは鋼の溶製時において脱酸剤として作用すると共に
高温強度を向上させる作用を有し、ロッカーアームの高
温強度を確保するのに有効な元素であるので、このよう
な作用・効果を得るために０．０５重量％以上含有させ
ることとしている。

【００２１】すなわち、ロッカーアームの摺動面が摩擦
によって焼もどされて軟化しないようにするためには、
焼もどし軟化抵抗の増大に寄与する作用を有するＳｉの
添加は有効である。また、浸炭時において炭化物の粒界
への網目状析出を軽減するためにＳｉの添加は必要であ
り、このことから、Ｓｉの含有量は０．０５重量％以上
としている。しかし、必要以上に含有させると浸炭時に
おいて浸炭雰囲気中の酸素とＳｉとが結びついて酸化層
を形成し、浸炭層が脆くなることがあるため、１．０重
量％以下としている。

【００２２】Ｍｎ：１．０重量％以下 Ｍｎは鋼の溶製時において脱酸剤および脱硫剤として作
用すると共に焼入性を向上させる作用を有し、ロッカー
アーム製造時において焼入性を確保するのに有効な元素
であるので、このような作用・効果を得るためにはより
望ましくは０．１重量％以上含有させるのが良い。しか
し、必要以上に含有させると浸炭時において浸炭雰囲気
中の酸素とＭｎとが結びついて酸化層を形成し、浸炭層
が脆くなることがあるため、１．０重量％以下としてい
る。

【００２３】Ｃｒ：２．０〜４．０重量％ Ｃｒは浸炭時において炭化物を形成する作用を有してお
り、浸炭処理によって表面に炭化物を生成することによ
り摺動部表面の硬度を向上させて摺動特性を良好なもの
とするのに有効な元素であり、含有量が２．０重量％よ
りも少ない場合には浸炭処理時において炭化物の析出量
が少ないために高い表面硬さを得ることができなくなる
ので、このような作用・効果を得るために２．０重量％
以上含有させることとしている。

【００２４】しかし、４．０重量％を超えるとガス高濃
度浸炭では表面に酸化膜が形成されて浸炭が阻害された
り、焼入れむらを生じたりすることがあるので、Ｍｎ含
有量は２．０〜４．０重量％としている。

【００２５】Ｍｏ：１．０重量％以下 Ｍｏは浸炭処理時において炭化物が析出した場合に、基
地中のＣｒが炭化物中に分配され、基地の焼入性が劣化
することを補完する作用を有する元素であり、このよう
な基地の焼入性劣化を防止するために適宜含有させるこ
とが望ましい場合もある。しかし、多量に含有させても
効果が飽和し、むしろコスト高を招くことになるため
１．０重量％以下としている。

【００２６】Ｆｅ：残部 Ｆｅは高強度でかつ高靭性を有すると共に、少なくとも
摺動部表面に炭化物が析出していて摺動部表面の硬さが
大で摺動特性に優れているロッカーアームの基地成分と
して有効な作用をもたらすもので、残部としている。

【００２７】本発明に係わる摺動特性に優れるロッカー
アームは、上記した成分組成を有する鋼の精密鋳造品よ
りなり、少なくとも摺動部表面に炭化物が析出していて
摺動部表面の硬さがＨｖ８００以上となっているもので
ある。

【００２８】ここで、少なくとも摺動部表面に炭化物が
析出しているものとするのは、摺動部表面の硬さがＨｖ
８００以上となっているものとすることができるように
するためであり、表面の硬さがＨｖ８００未満では苛酷
な使用環境下において優れた摺動特性を得ることが困難
となりやすいためである。

【００２９】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの実施態様においては、請求項２に記載
しているように、鋼のロストワックス精密鋳造品よりな
るものとすることができ、このようなロストワックス精
密鋳造品よりなるものとすることによって形状精度の優
れたロッカーアームを低コストで提供することが可能と
なる。

【００３０】また、請求項３に記載しているように、鋼
の精密鋳造品に高濃度浸炭が施されているものとするこ
とができ、このような高濃度浸炭が施されているものと
することによって、表面の硬さが十分高いものとなり、
摺動特性に優れたロッカーアームが提供されることとな
るまた、請求項４に記載しているように、少なくとも摺
動部表面に炭化物が析出していて、摺動部表面におい
て、Ｃ量が２．０〜３．５重量％、炭化物の面積率が２
０〜４０面積％、炭化物の平均径が１〜３μｍ、炭化物
の長短径比（アスペクト比）が２以下となっているもの
とすることができ、摺動部表面のＣ量が２．０重量％未
満では炭化物量が不足し、Ｈｖ８００以上の表面硬さを
確保するのが困難となるので、２．０重量％以上である
ようにするのがよく、３．５重量％を超えると炭化物量
が過剰となり、かえってロッカーアームの疲労強度が低
下することとなるので、摺動部表面のＣ量は２．０〜
３．５重量％であるようにすることが望ましい。

【００３１】また、摺動部表面における炭化物の面積率
が２０面積％よりも少なかったり、炭化物の平均径が１
μｍよりも小さかったりする場合には、Ｈｖ８００以上
の表面硬さを確保するのが困難となる傾向となるので好
ましくなく、また、炭化物の平均径が４０面積％よりも
多かったり、炭化物が平均径が３μｍよりも大きかった
り、炭化物の長短径比（アスペクト比）が２よりも大き
かったりした場合には、靭性が劣化する傾向となるので
好ましくなく、このようなことから、摺動部表面におけ
る炭化物の面積率が２０〜４０面積％、炭化物の平均径
が１〜３μｍ，炭化物の長短径比が２以下であるものと
するのが好ましい。

【００３２】本発明に係わる摺動特性に優れるロッカー
アームの製造方法は、請求項５に記載しているように、
Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０重
量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０〜４．０
重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅおよび不純
物からなる鋼溶湯をロッカーアーム対応形状に精密鋳造
したのち、少なくとも摺動部表面に高濃度浸炭・焼入れ
を施し、摺動部表面に炭化物を析出させて、摺動部表面
の硬さをＨｖ８００以上とするようにしたことを特徴と
しているが、まず、このような組成の鋼溶湯を用いるこ
ととした各成分組成の限定理由は先に述べたとおりであ
る。

【００３３】そして、このような鋼溶湯をロッカーアー
ム対応形状に精密鋳造したのち、少なくとも摺動部表面
に高濃度浸炭・焼入れを施し、摺動部表面に炭化物を析
出させて、摺動部表面の硬さをＨｖ８００以上とする
が、この場合、摺動部表面の硬さがＨｖ８００よりも低
いと、苛酷な使用環境下において優れた摺動特性を得る
ことができないので、摺動部表面の硬さはビッカース硬
さで８００以上となるようにする。

【００３４】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求
項６に記載しているように、鋼溶湯をロストワックス法
によりロッカーアーム対応形状に精密鋳造するようにな
すことができ、このようなロストワックス法を用いるこ
とによって、形状精度の優れたロッカーアームを低コス
トで製造することができるようになる。

【００３５】従来のロッカーアームでは、溶製材を用い
て製作するようにしていることが多く、この溶製材は圧
延後に鍛造および軟化熱処理が施され、切削工程により
成形されて製造されるため、加工コストが高いものとな
るが、これに対してロストワックス法による精密鋳造で
は、鋳込んだ状態のままで最終製品の形状に近い形状の
ものを得ることができるので、熱処理による変形が少な
く、摺動部の研削加工代を多くとる必要がないため、製
造コストを大幅に低下することが可能となる。

【００３６】また、本発明に係わるロッカーアームの製
造方法の実施態様においては、請求項７に記載している
ように、焼入れ後の摺動部表面のＣ量が２．０〜３．５
重量％となり、かつ、焼入れ前に少なくとも１回以上Ａ
_１変態点温度以下にし、再度オーステナイト化温度にす
る浸炭処理を施して、少なくとも摺動部表面の炭化物の
面積率を２０〜４０面積％、炭化物の平均径を１〜３μ
ｍ、炭化物の長短径比（アスペクト比）を２以下とする
ようになすことができ、この場合、焼入れ後の摺動部表
面のＣ量が２重量％未満では炭化物量が不足し、Ｈｖ８
００以上の硬さを確保することが困難となるので、炭化
物量は２．０重量％以上とするのが望ましいが、摺動部
表面のＣ量が３．５重量％を超えると、炭化物量が超過
となり、かえって疲労強度が低下する傾向となるので、
２．０〜３．５重量％の範囲とすることが望ましい。

【００３７】そして、焼入れ前に少なくとも１回以上Ａ
_１変態点温度以下に例えば冷却し、再度オーステナイト
化温度に例えば加熱する浸炭処理を施すようにすること
が望ましいが、この場合、Ａ_１変態点温度以下に例えば
冷却しそしてオーステナイト化温度以上に例えば再加熱
する処理を１回も行わないと、炭化物が粗大化し、かつ
また棒状ないしは網状に成長するため、所定の炭化物平
均径，所定の炭化物長短径比を得ることが難しくなり、
靭性が低下する傾向となるので、上記した冷却再加熱処
理を１回以上行うことが望ましい。

【００３８】そして、摺動部表面の炭化物の面積率が２
０面積％に満たず、平均径が１μｍよりも小さいと、硬
さをＨｖ８００以上に確保することが困難となる傾向に
あるので、面積率が２０面積％以上、平均径は１μｍ以
上とすることが望ましい。

【００３９】他方、炭化物の面積率が４０面積％を超
え、平均径が３μｍを超え、長短径比が２よりも大きい
と、靭性が低下する傾向となるので、炭化物の面積率が
４０面積％以下、平均径は３μｍ以下、長短径比は２以
下とすることが望ましい。

【００４０】同じく、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求
項８に記載しているように、高濃度浸炭としてガス高濃
度浸炭を施すようになすことによって、浸炭処理時にお
いて所望量の炭化物を析出させることができるように
し、摺動部の表面硬さがＨｖ８００以上となっているよ
うにして、摺動特性に優れたロッカーアームが得られる
ようにするのがよい。

【００４１】また、請求項９に記載しているように、高
濃度浸炭としてプラズマ高濃度浸炭を施すようになすこ
とができ、浸炭処理時において所望量の炭化物を析出さ
せることができるようにし、摺動部の表面硬さがＨｖ８
００以上となっているようにして、摺動特性に優れたロ
ッカーアームが得られるようにするのがよい。この場
合、プラズマ浸炭は、ロッカーアーム精密鋳造品の表面
を酸化することなく浸炭処理することが可能であるの
で、高濃度浸炭に適した浸炭方法である。また、プラズ
マ浸炭法によって浸炭処理を行うと、ガス浸炭法に比較
して短時間で浸炭処理することが可能であるという利点
ももたらされる。

【００４２】さらにまた、請求項１０に記載しているよ
うに、高濃度浸炭・焼入れ後にショットピーニングを施
すようにすることが可能であり、このショットピーニン
グを施すことによって、熱処理後のロッカーアーム精密
鋳造成形品の表面に圧縮の残留応力を付与することが可
能となり、曲げ疲労特性に優れていることが要求される
部位の強度をさらに向上させるのに適しているものとな
る。したがって、このようなショットピーニングは、摺
動特性と曲げ疲労強度に優れていることが必要とされる
ロッカーアームの製造に適用することが望ましい。

【００４３】

【実施例】表１に示す鋼種記号Ａ〜Ｏで区分する本発明
実施例および比較例の化学成分組成の鋼を溶製したの
ち、各鋼Ａ〜Ｏの溶湯を用いてロストワックス法による
精密鋳造を行うことによってロッカーアーム精密鋳造成
形品を作製した。なお、表１において、鋼種記号Ａ〜Ｆ
の鋼は、本発明で適用する鋼の組成を満足するものであ
るが、鋼種記号Ｇ〜Ｏの鋼は、本発明で適用する鋼の組
成を満足しないものである。

【００４４】

【表１】

【００４５】次に、各ロッカーアーム精密鋳造成形品に
対して高濃度浸炭・焼入れを施すのであるが、この実施
例および比較例では、図１ないし図６に示す熱処理パタ
ーンで実施した。

【００４６】このうち、図１は、カーボンポテンシャル
が２．５％のガス高濃度浸炭を施す際の熱処理パターン
を示し、焼入れ前にＡ_１変態点以下に冷却したのち再加
熱する場合を示している。

【００４７】また、図２はプラズマ高濃度浸炭を施す際
の熱処理パターンを示し、第２回目の浸炭前および焼入
れ前にそれぞれＡ_１変態点以下に冷却したのち再加熱す
る場合を示している。

【００４８】さらに、図３はカーボンポテンシャルが
１．２％のガス浸炭およびカーボンポテンシャルが０．
７％の拡散を施すガス共析浸炭を行う際の熱処理パター
ンを示し、焼入れ前にＡ_１変態点以下に冷却しない場合
を示している。

【００４９】さらにまた、図４はカーボンポテンシャル
が２．５％のガス高濃度浸炭を施す際の熱処理パターン
を示し、焼入れ前にＡ_１変態点以下に冷却しない場合を
示している。

【００５０】さらにまた、図５はプラズマ高濃度浸炭を
施す際の熱処理パターンを示し、焼入れ前にＡ_１変態点
以下に冷却しない場合を示している。

【００５１】さらにまた、図６はプラズマ高濃度浸炭を
施す際の熱処理パターンを示し、焼入れ前にＡ_１変態点
以下に冷却したのち再加熱する場合を示している。

【００５２】そこで、表１に示した鋼種記号Ａ〜Ｏの鋼
を用いてロストワックス法により作製した各ロッカーア
ーム精密鋳造成形品のうち、鋼種記号Ａ，Ｂ，Ｃのもの
に対しては、表２の試料Ｎｏ．１，２，３にも示すよう
に、図１の熱処理パターンによるガス高濃度浸炭を施
し、鋼種記号Ｄ，Ｅ，Ｆのものに対しては、表２の試料
Ｎｏ．４，５，６にも示すように、図２の熱処理パター
ンによるプラスマ高濃度浸炭を施し、さらに、試料Ｎ
ｏ．７に示すように、鋼種記号Ｃの一部のものに対して
はさらにショットピーニングを施し、同じく、試料Ｎ
ｏ．８に示すように、鋼種記号Ｆの一部のものに対して
もさらにショットピーニングを施した。そして、このと
きのショットピーニング条件は、アークハイトを０．５
ｍｍＡとした。

【００５３】他方、試料Ｎｏ．９，１０で示す比較例
１，２は、素材として溶製材を用い、圧延後鍛造および
軟化熱処理を施し、切削工程によりロッカーアーム成形
体を得た場合を示すものであり、比較例１では図３に示
した熱処理パターンによるガス浸炭を施し、比較例２で
は浸炭処理を施すことなく焼入れ焼もどし処理を施した
ものとした。

【００５４】また、試料Ｎｏ．１１〜１７で示す比較例
３〜９の場合には、鋼種記号Ｉ〜Ｏの鋼溶湯を用いて本
発明実施例と同様にロストワックス法によりロッカーア
ーム精密鋳造成形品を得たのち、図１に示す熱処理パタ
ーンでガス高濃度浸炭を施した。

【００５５】さらに、試料Ｎｏ．１８で示す比較例１０
の場合は、鋼種記号Ｃのロストワックス精密鋳造成形品
に図４に示す熱処理パターンでガス高濃度浸炭を行った
ものであり、試料Ｎｏ．１９で示す比較例１１の場合
は、鋼種記号Ｆのロストワックス精密鋳造成形品に図５
に示す熱処理パターンでプラズマ高濃度浸炭を行ったも
のであり、試料Ｎｏ．２０で示す比較例１２の場合は、
鋼種記号Ｆのロストワックス精密鋳造成形品に図６に示
す熱処理パターンでプラズマ高濃度浸炭を行ったもので
ある。

【００５６】以上の実施例１〜８により得た試料Ｎｏ．
１〜８の各ロッカーアームの表面硬さ，有効硬化層深
さ，表面Ｃ量，炭化物形態，摺動部研削代を表２に示
す。

【００５７】また、以上の比較例１〜１２により得た試
料Ｎｏ．９〜２０の各ロッカーアームの表面硬さ，有効
硬化層深さ，表面Ｃ量，炭化物形態，摺動部研削代を表
３に示す。

【００５８】

【表２】

【００５９】

【表３】

【００６０】表２に示すように、試料Ｎｏ．１〜８で示
す実施例１〜８のロッカーアームでは、表面硬さがいず
れもＨｖ８００以上となっており、また、有効硬化層深
さは１．０〜１．５ｍｍ，表面Ｃ量は２．０〜３．５重
量％の範囲内のものとなっていた。また、摺動部表面に
おける炭化物形態において、炭化物の面積率は２０〜４
０面積％、平均径は１〜３μｍ，長短径比（アスペクト
比）は２以下のものとなっていた。

【００６１】これに対して、表３に示すように、比較例
１では、ガス共析浸炭を行っているため、表面Ｃ量は
０．９％と２％を大きく下回っており、炭化物の析出が
なく、表面硬さが低いものとなっていた。

【００６２】また、比較例２では、高炭素含有鋼（１．
４５％Ｃ鋼）を用いることとして浸炭を行わず、焼入れ
焼もどしのみを行っているため、炭化物は析出している
ものの、その面積率および平均径ともに小さいものとな
っている。また、母材Ｃ量が多いため、内部まで硬化さ
れたものとなっていた。

【００６３】さらに、比較例３では、母材のＣ量が０．
０７重量％と少ないため、心部硬さが低く、浸炭硬化層
深さが極端に浅いものとなっていた。

【００６４】また、比較例４は母材のＣ量が０．５３％
と多目のものになっているため、心部まで硬化されたも
のとなっていた。

【００６５】比較例５では鋼中のＳｉ含有量が多く、比
較例６では鋼中のＭｎ含有量が多く、比較例７では鋼中
Ｃｒ含有量が多いものとなっているため、浸炭むらを生
じやすく、所定の炭化物量と硬さ分布が得られないもの
となっていた。

【００６６】比較例８では鋼中のＣｒ含有量が少ないた
め、表面Ｃ量が２重量％を下回るものとなっており、所
定の炭化物量を確保することができないため、表面硬さ
が低いものとなっていた。

【００６７】比較例９では所定の炭化物量は確保できて
いるものの、Ｍｏ含有量が多いために心部にフェライト
を生じており、心部硬さが低下したものとなっていた。

【００６８】比較例１０，１１では鋼組成としては本願
発明を満足するものを用いているものの、図４および図
５に示す熱処理パターンを採用しており、焼入れ前にＡ
_１変態点温度以下に冷却した後焼入れ温度に再加熱する
熱処理を１回も行っていないため、比較例１０では炭化
物の平均径が大きいものとなっており、比較例１１では
炭化物のアスペクト比が大きいものとなっていた。

【００６９】さらに、比較例１２では図６に示した熱処
理パターンを採用することによって表面Ｃ量が多すぎる
ものとなっているため、析出炭化物量が多いものとなっ
ていた。

【００７０】そしてまた、切削加工によりロッカーアー
ム形状に成形を行った比較例１，２では、浸炭焼入れま
たは焼入れ・焼もどしによる変形量が多いため、摺動部
の研削代が大きいものとなっていた。

【００７１】評価試験例 次に、上記実施例１〜８および比較例１〜１２の各ロッ
カーアームをエンジンに組み込み、表４に示す耐久条件
によって耐摩耗性評価試験を行った。この耐摩耗性評価
試験結果を表５に示す。

【００７２】

【表４】

【００７３】

【表５】

【００７４】表５に示した結果より明らかなように、本
発明実施例１〜８によるロッカーアームは、摺動部の最
大摩耗深さが５０μｍ未満に抑えられているが、比較例
１〜１２のロッカーアームでは、摩耗深さの増大，疲労
亀裂の発生，陥没の発生などの不具合を生じていた。

【００７５】すなわち、比較例１のロッカーアームで
は、共析浸炭を行っているため表面に炭化物が析出せ
ず、硬度が不足し、摩耗量が増大したものとなってい
た。

【００７６】また、比較例２のロッカーアームでは、Ｃ
含有量の多い母材を用いて焼入れ焼もどしによって表面
に所定量の炭化物を得ることを狙ったが、内部まで硬化
されたものとなっていたため、疲労亀裂が生じた。

【００７７】比較例３のロッカーアームでは、母材のＣ
含有量が少ないため、心部硬度が不足しており、このた
め、摺動部に陥没を生じた。

【００７８】比較例４のロッカーアームでは、母材のＣ
含有量が多いものとなっているため、心部まで硬化さ
れ、疲労強度の低下に伴う亀裂が発生した。

【００７９】比較例５〜７のロッカーアームでは、それ
ぞれ、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ含有量が多いものとなっている
ため、浸炭性が部分的に阻害され、表面に浸炭むらを生
じており、摩耗量が増大したものとなった。

【００８０】比較例８のロッカーアームでは、Ｃｒ含有
量が少ないものとなっていることに伴い、所定の表面Ｃ
量および炭化物量を確保できず、摺動部の表面硬さが低
く摩耗量も増大したものとなった。

【００８１】比較例９のロッカーアームでは、Ｍｏ含有
量が多いものとなっているため、焼入れ時に初析フェラ
イトを生じて、心部硬さが低下し、摺動部に陥没を生じ
た。

【００８２】比較例１０，１１のロッカーアームでは、
それぞれ、炭化物の平均径と炭化物のアスペクト比が大
きいものとなっているため、かえって耐摩耗性が低下
し、摩耗量が増大したものとなった。

【００８３】比較例１２のロッカーアームでは、表面炭
化物量が多すぎるものとなっていたために、疲労強度が
低下したものとなった。

【００８４】

【発明の効果】本発明に係わる摺動特性に優れるロッカ
ーアームは、請求項１に記載しているように、Ｃ：０．
１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０重量％、Ｍ
ｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０〜４．０重量％、
Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅおよび不純物からな
る鋼の精密鋳造品よりなり、少なくとも摺動部表面に炭
化物が析出していて摺動部表面の硬さがＨｖ８００以上
となっているものとしたから、摺動特性に優れるロッカ
ーアームを低コストで提供することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。

【００８５】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの実施態様においては、請求項２に記載
しているように、鋼のロストワックス精密鋳造品よりな
るものとすることによって、形状精度の優れたロッカー
アームを低コストで提供することが可能となる。

【００８６】また、請求項３に記載しているように、鋼
の精密鋳造品に高濃度浸炭が施されているものとするこ
とによって、表面の硬さが十分に高いものとなり、疲労
特性に優れた摩耗量の少ないロッカーアームを提供する
ことが可能となる。

【００８７】さらに、請求項４に記載しているように、
少なくとも摺動部表面に炭化物が析出していて、摺動部
表面において、Ｃ量が２．０〜３．５重量％、炭化物の
面積率が２０〜４０面積％、炭化物の平均径が１〜３μ
ｍ、炭化物の長短径比（アスペクト比）が２以下となっ
ているものとすることによって、摺動特性に著しく優
れ、摩耗量の少ないロッカーアームを提供することが可
能であるという著大なる効果がもたらされる。

【００８８】本発明に係わる摺動特性に優れるロッカー
アームの製造方法は、請求項５に記載しているように、
Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０重
量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：２．０〜４．０
重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部Ｆｅおよび不純
物からなる鋼溶湯をロッカーアーム対応形状に精密鋳造
したのち、少なくとも摺動部表面に高濃度浸炭・焼入れ
を施し、摺動部表面に炭化物を析出させて、摺動部表面
の硬さをＨｖ８００以上とするようにしたから、製造工
程の煩雑化が回避されると共に、仕上げ研削加工代を少
ないものとすることが可能であり、摺動特性に優れるロ
ッカーアームを低コストで提供することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。

【００８９】そして、本発明に係わる摺動特性に優れる
ロッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求
項６に記載しているように、鋼溶湯をロストワックス法
によりロッカーアーム対応形状に精密鋳造するようにな
すことによって、形状精度の優れたロッカーアームを低
コストで製造することが可能になるというより一層優れ
た効果がもたらされる。

【００９０】また、請求項７に記載しているように、焼
入れ後の摺動部表面のＣ量が２．０〜３．５重量％とな
り、かつ、焼入れ前に少なくとも１回以上Ａ_１変態点温
度以下にし、再度オーステナイト化温度にする浸炭処理
を施して、少なくとも摺動部表面の炭化物の面積率を２
０〜４０面積％、炭化物の平均径を１〜３μｍ、炭化物
の長短径比（アスペクト比）を２以下とすることによっ
て、摺動特性に優れ、摩耗量の少ないロッカーアームを
製造することが可能であるという著大なる効果がもたら
される。

【００９１】また、本発明に係わる摺動特性に優れるロ
ッカーアームの製造方法の実施態様においては、請求項
８に記載しているように、高濃度浸炭としてガス高濃度
浸炭を施すようになすことによって、浸炭処理時におい
て所望量の炭化物を析出させることが可能であり、摺動
部の表面硬さをＨｖ８００以上にすることが可能である
というより一層優れた効果がもたらされ、請求項９に記
載しているように、高濃度浸炭としてプラズマ高濃度浸
炭を施すようになすことによって、浸炭処理時において
所望量の炭化物を析出させることが可能であり、摺動部
の表面硬さをＨｖ８００以上にすることが可能であると
共に、プラズマ浸炭は鋳造品の表面を酸化することなく
浸炭処理することが可能であるため、高濃度浸炭に適す
る上に、短時間のうちに所望の浸炭処理を行うことが可
能であるという著大なる効果がもたらされる。

【００９２】さらまた、請求項１０に記載しているよう
に、高濃度浸炭・焼入れ後にショットピーニングを施す
ようになすことによって、熱処理後のロッカーアーム精
密鋳造成形品の表面に圧縮の残留応力を付与することが
可能となり、摺動特性のほか曲げ疲労特性にも優れたロ
ッカーアームを製造することが可能であるという著大な
る効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例および比較例で採用した熱処理
パターンの一例を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例で採用した熱処理パターンの他
の例を示す説明図である。

【図３】本発明の比較例で採用した熱処理パターンの他
の例を示す説明図である。

【図４】本発明の比較例で採用した熱処理パターンのさ
らに他の例を示す説明図である。

【図５】本発明の比較例で採用した熱処理パターンのさ
らに他の例を示す説明図である。

【図６】本発明の比較例で採用した熱処理パターンのさ
らに他の例を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 53/06 (72)発明者 池 田 雅 宜 三重県桑名市大山田７丁目７ー117 (72)発明者 盛 田 正 二 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 山 川 幸 夫 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 松 本 隆 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 内 山 典 子 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 加 納 眞 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 眞 木 邦 雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．
   ０５〜１．０重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：
   ２．０〜４．０重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部
   Ｆｅおよび不純物からなる鋼の精密鋳造品よりなり、少
   なくとも摺動部表面に炭化物が析出していて摺動部表面
   の硬さがＨｖ８００以上となっていることを特徴とする
   摺動特性に優れるロッカーアーム。
2. 【請求項２】 鋼のロストワックス精密鋳造品よりなる
   請求項１に記載の摺動特性に優れるロッカーアーム。
3. 【請求項３】 鋼の精密鋳造品に高濃度浸炭が施されて
   いる請求項１または２に記載の摺動特性に優れるロッカ
   ーアーム。
4. 【請求項４】 少なくとも摺動部表面に炭化物が析出し
   ていて、摺動部表面において、Ｃ量が２．０〜３．５重
   量％、炭化物の面積率が２０〜４０面積％、炭化物の平
   均径が１〜３μｍ、炭化物の長短径比が２以下となって
   いる請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動特性に優
   れるロッカーアーム。
5. 【請求項５】 Ｃ：０．１〜０．５重量％、Ｓｉ：０．
   ０５〜１．０重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、Ｃｒ：
   ２．０〜４．０重量％、Ｍｏ：１．０重量％以下、残部
   Ｆｅおよび不純物からなる鋼溶湯をロッカーアーム対応
   形状に精密鋳造したのち、少なくとも摺動部表面に高濃
   度浸炭・焼入れを施し、摺動部表面に炭化物を析出させ
   て、摺動部表面の硬さをＨｖ８００以上とすることを特
   徴とする摺動特性に優れるロッカーアームの製造方法。
6. 【請求項６】 鋼溶湯をロストワックス法によりロッカ
   ーアーム対応形状に精密鋳造する請求項５に記載の摺動
   特性に優れるロッカーアームの製造方法。
7. 【請求項７】 焼入れ後の摺動部表面のＣ量が２．０〜
   ３．５重量％となり、かつ、焼入れ前に少なくとも１回
   以上Ａ_１変態点温度以下にし、再度オーステナイト化温
   度にする浸炭処理を施して、少なくとも摺動部表面の炭
   化物の面積率を２０〜４０面積％、炭化物の平均径を１
   〜３μｍ、炭化物の長短径比を２以下とす請求項５また
   は６に記載の摺動特性に優れるロッカーアームの製造方
   法。
8. 【請求項８】 高濃度浸炭としてガス高濃度浸炭を施す
   請求項５ないし７のいずれかに記載の摺動特性に優れる
   ロッカーアームの製造方法。
9. 【請求項９】 高濃度浸炭としてプラズマ高濃度浸炭を
   施す請求項５ないし７のいずれかに記載の摺動特性に優
   れるロッカーアームの製造方法。
10. 【請求項１０】 高濃度浸炭・焼入れ後にショットピー
    ニングを施す請求項５ないし９のいずれかに記載の摺動
    特性に優れるロッカーアームの製造方法。