JPH10102U - エンジンの動弁機構用カムフォロア装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量でしかも優れた耐摩耗性を有する構造を
実現する。 【解決手段】 鋼製の軸８の周囲にセラミック製のロー
ラ１０を回転自在に支持する。ローラ１０の内径面と軸
８の外径面との一方又は双方に、表面粗さが０．０８〜
０．３μｍRaの微細な凹凸を形成する。又、この微細な
凹凸の負荷比とスライスレベルとの関係を所定のものに
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案の対象となるエンジンの動弁機構用カムフォロア装置は、自動車の走行 用等として使用されるエンジンの動弁機構中に組み込み、動弁機構部分の摩擦を 少なくして、エンジン運転時に於ける燃料消費率の低減を図る。特に、本考案は 、この様な動弁機構中のローラの内径面（内周面）と軸の外径面（外周面）との 間に十分な潤滑油を保持する様にして、上述の様なカムフォロア装置の耐久性向 上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】

自動車の走行用等として使用されるエンジンには、各種の構造のものがあるが 、往復ピストン型エンジンの場合は、一部の２サイクルエンジンを除き、クラン クシャフトの回転と同期して開閉する吸気弁及び排気弁を設けている。これら吸 気弁及び排気弁を駆動する為の動弁機構としては各種の構造のものが存在するが 、その１例として、例えば図１０に示したＳＯＨＣ型のものでは、クランクシャ フト１の１／２の速度で回転する（４サイクルエンジンの場合）１本のカムシャ フト２により、ロッカーアーム３、３を介して吸気弁４及び排気弁５を往復駆動 する。クランクシャフト１と同期して回転するカムシャフト２に固設したカム６ 、６は、ロッカーアーム３、３の端部と摺接しつつ吸気弁４及び排気弁５を往復 駆動する。

【０００３】 ところで、近年、エンジン運転時に於けるカム６、６の周面とロッカーアーム ３、３等の相手側部材の対向部分との摩擦力を低減し、エンジン運転時に於ける 燃料消費率の低減を図る為、上記対向部分に、カム６、６の回転に伴なって回転 するカムフォロア装置を設ける事が行なわれる様になった。即ち、図１１〜１２ に示す様に、カム６と対向するロッカーアーム３の端部に互いに間隔を開けて設 けた１対の支持壁部７、７に、軸８の両端部を支持固定し、この軸８の周囲に、 ころ９、９を介して短円筒状のローラ１０を設けている。そして、このローラ１ ０の外周面とカム６の外周面とを互いに当接させて、カム６の回転に伴ないロー ラ１０が、軸８を中心として回転する様にしている。この様なローラ１０を設け 、カム６とこれに対向する部材との間の摩擦を、滑り摩擦から転がり摩擦に変え る事により、燃料消費率の低減を図れる。

【０００４】 又、近年に於けるエンジンの高回転化に対応すべく、カムフォロア部分の軽量 化を図る為、例えば実開昭６２−２０３９１１号公報に開示されている様に、ロ ッカーアーム３をアルミニウム合金により、ローラ１０を比重の小さな（軽い） セラミックにより、それぞれ造ると共に、ころ９、９を省略し、上記セラミック 製のローラ１０を鋼製で中空の軸８の周囲に直接、回転自在に支承する事が考え られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、単にセラミック製のローラ１０を、鋼製の軸８の周囲に回転自在に 支承した場合、上記ローラ１０の内径面１２と接触する軸８の外径面１３の摩耗 が進んでしまう。この様な摩耗を防止する為、特開平１−１５３８６３号公報に は、軸８の外径面１３、或はローラ１０の内径面１２に、ヘリングボーン状の動 圧溝を形成し、ローラ１０の回転に伴なって、上記外径面１３と内径面１２との 間に油膜が形成される様に構成する事により、上記両面１２、１３間の潤滑を行 なう技術が開示されている。

【０００６】 ところが、軸８の外径面１３やローラ１０の内径面１２は比較的小径で周速が 遅い為、エンジン回転数等の条件によっては、上記両面１２、１３間に十分な油 膜が形成されず、軸８の外径面１３が摩耗する可能性を無視する事が出来ない。 この為、ロッカーアーム３と軸８との内側に潤滑油の供給路を設け、この供給路 を通じて、軸８の外径面１３とローラ１０の内径面１２との間に潤滑油を送り込 む事も考えられているが、供給路の加工が面倒で、製作費が嵩む事が避けられな い。 本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置は、特に面倒な加工を施す事 なく、ローラの内径面と軸の外径面との間に十分な量の潤滑油を保持出来る様に する事により、軸の異常摩耗を防止するものである。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】

本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置は何れも、エンジンのクラン クシャフトと同期して回転するカムシャフトに固定されたカムと、このカムに対 向して設けられ、このカムの動きを受ける部材に間隔を開けて形成した１対の支 持壁部と、両端の未焼き入れ部分を上記１対の支持壁部に形成した通孔の内径面 に向けてかしめる事により、この１対の支持壁部の間に掛け渡す状態で固定され た鋼製の軸と、この軸の周囲に回転自在に支承されたセラミック製のローラとか ら構成する。 特に、本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置のうち、請求項１に記 載したものに於いては、上記ローラの内径面を表面粗さが０．２μｍRa以下の平 滑面とし、上記軸の外径面で上記ローラの内径面と対向する部分を焼き入れ硬化 すると共に、少なくともこの部分にバレル加工により、表面粗さが０．０８μｍ Ra〜０．３μｍRaで、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１０％以 下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２５％以下である微細な凹凸を形 成する事により、上記軸の外径面とローラの内径面との間の保油性能を向上させ ている。 又、請求項２に記載したものに於いては、上記ローラの内径面に、表面粗さが ０．０５〜０．８μｍRaで、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１ ０％以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２５％以下である微細な凹 凸を形成し、軸の外径面で上記ローラの内径面と対向する部分を、表面粗さが０ ．２μｍRa以下の平滑面とする事により、上記軸の外径面とローラの内径面との 間の保油性能を向上させている。 更に、請求項３に記載したものに於いては、上記ローラの内径面並びに上記軸 の外径面で上記ローラの内径面と対向する部分に、表面粗さが０．０５〜０．８ μｍRaで、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１０％以下で、負荷 比が７０％の時のスライスレベルが２５％以下である微細な凹凸を形成する事に より、上記軸の外径面とローラの内径面との間の保油性能を向上させている。

【０００８】

【作用】

上述の様に構成する本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置は、その ローラの内径面又は軸の外径面に微細な凹凸を形成している為、潤滑油の保持性 能が優れている。この為、上記内径面と外径面との間の潤滑を良好にして、軸の 外径面の異常摩耗を防止できる。特に、本考案の場合には、スライスレベルが小 さいうちから負荷比が大きいので、良好な潤滑油溜りとして機能する、幅が狭く 深い凹部が表面に存在する為、ローラの内径面と軸の外径面との接触部に微細な 油膜切れ部分が生じにくくなって、良好な潤滑性能を得られる。

【０００９】

【実施例】

図１〜３は、本考案の第一実施例を示している。本考案のエンジンの動弁機構 用カムフォロア装置は、前述した従来のカムフォロア装置と同様に、エンジンの クランクシャフトと同期して回転するカムシャフト２に固定された金属製のカム ６に対向して設けられ、このカム６の動きを受けるロッカーアーム３の端部に、 １対の支持壁部７、７を、互いに間隔を開けて形成している。そして、この１対 の支持壁部７、７の間に鋼製で中空の軸８を、掛け渡す様に固定している。この 軸８の両端は焼き入れする事なく、生のままとしており、軸８を固定する際には 、この未焼き入れ部分を、上記１対の支持壁部７、７に形成した通孔１１、１１ の内径面に向けてかしめ付ける。上述の様にして、１対の支持壁部７、７の間に 掛け渡す状態で固定された鋼製の軸８の周囲にはセラミック製のローラ１０を、 回転自在に支承しており、このローラ１０の外径面を、前記カム６の外周面に当 接させている。

【００１０】 更に、本実施例のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置に於いては、上記ロ ーラ１０の内径面１２にホーニング加工等、適当な表面加工を施す事により、上 記内径面１２を、表面粗さが０．２μｍRa以下の平滑面としている。

【００１１】 又、上記１対の支持壁部７、７に固定された軸８の外径面１３の中間部で、上 記ローラ１０の内径面１２と対向する部分は、焼き入れ硬化している。この様に 上記軸８の外径面１３の中間部を焼き入れ硬化すると共に、少なくともこの焼き 入れ硬化部分にバレル加工（タンブラ加工を含む。）により、表面粗さが０．０ ８μｍRa〜０．３μｍRaの微細な凹凸を形成している。又、この微細な凹凸は、 後述する図４の曲線ａ〜ｄから明らかな通り、負荷比が１０％の場合のスライス レベルが１０％以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２５％以下とす る。尚、軸８の外径面１３の表面粗さが、上記所望値となる様に、バレル加工に 使用するメディア並びに加工速度、加工時間を適宜選択する。

【００１２】 上述の様に構成する本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置により、 ロッカーアーム３とカム６との間に働く摩擦力を低減し、エンジン運転時に於け る燃料消費率の低減を図る際の作用自体は、前述した従来のカムフォロア装置と 同様である。

【００１３】 特に、本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置の場合は、軸８の外径 面１３に微細な凹凸を形成している為、上記外径面１３とローラ１０の内径面１ ２との間の潤滑油の保持性能が優れている。この結果、上記内径面１２と外径面 １３との間の潤滑を良好に行ない、上記外径面１３の一部で、内径面１２と対向 する部分が焼き入れ硬化されて耐摩耗性が向上している事と相まって、ローラ１ ０の回転に伴なう軸８の外径面１３の異常摩耗を防止できる。

【００１４】 即ち、軸８の外径面１３に、上述の様な条件を満たす微細な凹凸を形成した場 合、スライスレベルＲと負荷比Ｔ_P との関係が、図４に曲線ａ〜ｄに示す様にな るのに対し、従来から使用されていた軸８の外径面の場合、両者Ｒ、Ｔ_P の関係 が、同図に曲線ｅ〜ｇに示す様になる。尚、スライスレベルＲとは、表面の凹凸 を表わす曲線を架空の直線で切断する場合に、どの部分で切断するかを表わすも ので、図５に鎖線イで示す様に、最も高い山の頂部に接する直線のスライスレベ ルを０％、同図に鎖線ロで示す様に、最も深い谷の底部に接する直線のスライス レベルを１００％とし、両直線の間を１００等分して％で表わした。又、負荷比 Ｔ_P は、或る架空の直線で表面の凹凸を切断した場合に、この直線で切断される 断面部分の長さ（上記架空の直線迄表面が摩耗した場合に、負荷を受けられる部 分の長さ。）の割合を表わしたもので、例えば、図５に示す様に、長さＥの範囲 で評価を行ない、長さａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの５箇所で凹凸面の山が切断された場 合、負荷比Ｔ_P は、次式で表される。 Ｔ_P ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）／Ｅ

【００１５】 この様なスライスレベルＲと負荷比Ｔ_P とを、潤滑の面から見た場合、スライ スレベルＲが小さい（０％に近い）うちから、負荷比Ｔ_P が大きい事が好ましい 。即ち、スライスレベルＲが小さいうちから負荷比Ｔ_P が大きくなるのは、表面 に幅が狭く、深い凹部が存在する事を意味し、この凹部が潤滑油溜として寄与す る為、良好な潤滑性能を得る事が出来る。この点を考慮しつつ、図４を見た場合 、本考案のカムフォロア装置が、従来品に比べて、良好な潤滑性能を発揮する事 が解る。

【００１６】 次に、図６〜７は、本考案の第二実施例を示している。上述の第一実施例が、 ローラ１０の内径面１２を平滑面とし、軸８の外径面１３（図１〜３参照）に微 細な凹凸を形成していたのに対し、本実施例の場合、上記内径面１２に、表面粗 さが０．０５〜０．８μｍRaで、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベル が１０％以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２５％以下である微細 な凹凸を形成している。軸８の外径面１３で、上記ローラ１０の内径面１２と対 向する部分は、表面粗さが０．２μｍRa以下の平滑面としても、或は表面粗さが ０．０５μｍRa〜０．８μｍRaの微細な凹凸を形成しても良い。

【００１７】 尚、ローラ１０の内径面１２に表面粗さが０．０５〜０．８μｍRaで、且つ、 負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１０％以下で、負荷比が７０％の時の スライスレベルが２５％以下である微細な凹凸を形成する作業は、ホーニング加 工に使用する砥石の粒度を適当に選定する事で行なう。そして、砥石の回転速度 と軸方向移動速度との関係を適当に選定する事により、上記内径面１２に、図７ に示す様な、斜格子状の溝を多数形成する。

【００１８】 次に、図８は、本考案の第三実施例を示している。本実施例の場合、ローラ１ ０の両端面と、ロッカーアーム３の端部に形成した１対の支持壁部７、７の内側 面との間に鋼製のワッシャ１４、１４を設け、セラミック製で固いローラ１０の 端面と、アルミニウム合金製で軟らかい支持壁部７、７の内側面とが直接接触す るのを防止する事により、各支持壁部７、７の内側面が異常に摩耗するのを防止 している。

【００１９】 尚、この場合に於いて好ましくは、ローラ１０の両端面を、表面粗さが０．２ μｍRa以下の平滑面として、ローラ１０の両端面とワッシャ１４、１４との間の 摩擦係数を小さくしたり、或は、各ワッシャ１４、１４を軸８に対して回転自在 に支持する事により、上記ワッシャ１４、１４や支持壁部７、７の内側面の摩耗 を防止する。

【００２０】 又、図９に示す様に、ワッシャ１４の内周縁に切り欠き１５、１５を設け、こ の切り欠き１５、１５を通じて、ワッシャ１４の両側面と、ローラ１０の両端面 及び支持壁部７、７の内側面との間に、潤滑油が送り込まれ易くすれば、上記ワ ッシャ１４、１４や支持壁部７、７の内側面の摩耗防止性能が向上する。

【００２１】 更に、ワッシャ１４、１４を焼き入れ硬化したり、各ワッシャ１４、１４の表 面にバレル加工により、表面粗さが０．０８μｍRa〜０．３μｍRaの微細な凹凸 を形成して、この表面に於ける保油性能を向上させれば、上記ワッシャ１４、１ ４や支持壁部７、７の内側面の摩耗防止を、より確実に図れる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案のエンジンの動弁機構用カムフォロア装置は、以上に述べた通り構成さ れるが、軸の外径面又はローラの内径面に、保油性能の優れた微細な凹凸を形成 する為、鋼製の軸とセラミック製のローラとの間の潤滑を良好にして、セラミッ クに比べて軟らかい軸が摩耗するのを防止し、この軸の耐久性を向上させる事が 出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例の全体構成を示す、図１１
のＡ−Ａ断面に相当する図。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図３】第一実施例に使用する軸とローラとの分解斜視
図。

【図４】潤滑性能に影響するスライスレベルと負荷比と
の関係を示す線図。

【図５】負荷比を説明する為、表面の凹凸を拡大して示
す断面図。

【図６】本考案の第二実施例を示す、ローラの斜視図。

【図７】同じくローラの内径面の拡大図。

【図８】本考案の第三実施例を示す、図１と同様の方向
から切断した断面図。

【図９】ワッシャの１例を示す斜視図。

【図１０】エンジンの動弁機構の１例を示す斜視図。

【図１１】図１０に示した動弁機構に組み込んだカムフ
ォロア装置の側面図。

【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１ クランクシャフト ２ カムシャフト ３ ロッカーアーム ４ 吸気弁 ５ 排気弁 ６ カム ７ 支持壁部 ８ 軸 ９ ころ １０ ローラ １１ 通孔 １２ 内径面 １３ 外径面 １４ ワッシャ １５ 切り欠き

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのクランクシャフトと同期して
   回転するカムシャフトに固定されたカムと、このカムに
   対向して設けられ、このカムの動きを受ける部材に間隔
   を開けて形成した１対の支持壁部と、両端の未焼き入れ
   部分を上記１対の支持壁部に形成した通孔の内径面に向
   けてかしめる事により、この１対の支持壁部の間に掛け
   渡す状態で固定された鋼製の軸と、この軸の周囲に回転
   自在に支承されたセラミック製のローラとから成るエン
   ジンの動弁機構用カムフォロア装置であって、上記ロー
   ラの内径面を表面粗さが０．２μｍRa以下の平滑面と
   し、上記軸の外径面で上記ローラの内径面と対向する部
   分を焼き入れ硬化すると共に、少なくともこの部分にバ
   レル加工により、表面粗さが０．０８μｍRa〜０．３μ
   ｍRaで、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベル
   が１０％以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベル
   が２５％以下である微細な凹凸を形成する事により、上
   記軸の外径面とローラの内径面との間の保油性能を向上
   させたエンジンの動弁機構用カムフォロア装置。
2. 【請求項２】 エンジンのクランクシャフトと同期して
   回転するカムシャフトに固定されたカムと、このカムに
   対向して設けられ、このカムの動きを受ける部材に間隔
   を開けて形成した１対の支持壁部と、両端の未焼き入れ
   部分を上記１対の支持壁部に形成した通孔の内径面に向
   けてかしめる事により、この１対の支持壁部の間に掛け
   渡す状態で固定された鋼製の軸と、この軸の周囲に回転
   自在に支承されたセラミック製のローラとから成るエン
   ジンの動弁機構用カムフォロア装置であって、上記ロー
   ラの内径面に、表面粗さが０．０５〜０．８μｍRaで、
   且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１０％
   以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２５％
   以下である微細な凹凸を形成し、軸の外径面で上記ロー
   ラの内径面と対向する部分を、表面粗さが０．２μｍRa
   以下の平滑面とする事により、上記軸の外径面とローラ
   の内径面との間の保油性能を向上させたエンジンの動弁
   機構用カムフォロア装置。
3. 【請求項３】 エンジンのクランクシャフトと同期して
   回転するカムシャフトに固定されたカムと、このカムに
   対向して設けられ、このカムの動きを受ける部材に間隔
   を開けて形成した１対の支持壁部と、両端の未焼き入れ
   部分を上記１対の支持壁部に形成した通孔の内径面に向
   けてかしめる事により、この１対の支持壁部の間に掛け
   渡す状態で固定された鋼製の軸と、この軸の周囲に回転
   自在に支承されたセラミック製のローラとから成るエン
   ジンの動弁機構用カムフォロア装置であって、上記ロー
   ラの内径面並びに上記軸の外径面で上記ローラの内径面
   と対向する部分に、表面粗さが０．０５〜０．８μｍRa
   で、且つ、負荷比が１０％の場合のスライスレベルが１
   ０％以下で、負荷比が７０％の時のスライスレベルが２
   ５％以下である微細な凹凸を形成する事により、上記軸
   の外径面とローラの内径面との間の保油性能を向上させ
   たエンジンの動弁機構用カムフォロア装置。