JPS6067639A - カム装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、カム部材と、ノＪム部材に摺接しカム部材の
運動に従属して作動する従動部材とを含むカム装置に関
づ−る。

〔従来技術〕

カム装置、特にかなりの速度で作動環るカム装置におい
てカム部材と摺接する従動部材の部分は、ｋ４摩耗性が
良いこと、耐スカッフィング性が良いこと、相手材攻撃
性の低いことが要請される。ここでスカッフィングとは
、変形、ＶｊＪ９Ｉ！荷重、潤滑不良などｊ＆ニーより
−て局部的に固体接着状態にｔ、す、その部分がむしり
とられる現象をいう。相手材とは一般にカム部材をいう
。

これらの性質をバランスよく確保りることはなかなか困
Ｉｌｌである。例えば、従属部材を表面硬化さけると、
従動部側の耐摩耗性が良くなる反面、カム部材を摩耗さ
けやすくなり、相手材攻撃性が高くなる問題がある。

ところで、例えば自動車の動弁機構に用いられるカム装
置においては、従来より、従動部材としてのロッカアー
ムやバルブリフターを一般に鉄鋼や合金鋼で作り、その
従動部材のうちカム部材と摺接する部分の表面には、浸
炭焼入、チル硬化、あるいは硬質クロムメッキを施して
いた。

しかしながら浸炭焼入れした場合には耐スカッフィング
性が劣り、チル硬化した場合も同様であり更には耐久性
が劣る。又硬質りｌ］ムメッキした場合には局部光りに
よる剥離や摩耗剥離が生じることが多く、この場合耐摩
耗性が劣る。従っていずれの処理の場合にも、カム装置
に数品される上記した性質をバランスよく確保すること
ができな“かった。

また他の処理として自溶性合金の溶るあるいは溶射が行
なわれているが、これらの場合にも同様であった。

〔発明の目的〕

本発明は上記した従来技術の実情に鑑みなされ／ｊもの
であり、耐摩耗性、耐スカッフィング性に優れ、かつ相
手部材攻撃性の低い従動部材を具備づるカム装置を提供
りることを目的とづる。

〔発明の構成〕

本発明のカム装置は、カム部材と、カム部材に摺接しカ
ム部材の運動に従属して作動する従動部材とを含むカム
装置において、 上記従動部材のうち少なくともカム部材と摺接する部分
は、硬質相が３０〜６０重量％であり、残部が結合相で
ある硬質焼結合金で構成されており、上記硬質相はクロ
ム炭化物、ａ３よびクロムとタングステンとの固溶炭化
物のうち少なくとも一種から構成されており、上記結合
相は＝１バルトを主要成分とづ−る金属であることを特
徴とづるものである。

カム装置は一般に、カム部材を運動例えば回転運動や直
線運動させることによって、従１ＦＩＩｊ部材をｔｌ−
復運動させるものである。本発明のカム装置においては
、構成部品であるカム部材や従動部材の形状、ｍ構等は
従来のものと同一でもＪ、い。代表的なカム装置として
は、自動車のエンジンの動弁機構に用いられるカム装置
がある。動弁；幾椙に用いられるカム装置では、カム部
材は卵形状に形成され、従動部材としてロッカーアーム
やバルブリフターが設けられ、カム部材がカム軸により
回転運動すると、ロッカーアームやバルブリフターが往
復運動する。尚カム装置としては、通常の板カムでもよ
く、またカム部材の外周に溝を形成し、この溝に従動部
材の先端を挿入しｌＣ溝カムでもＪ、く、またカム部材
が直線往復運動する直動カムでもよく、また円柱状か円
すい状のカム部材にＵｊ　９Ａ形状の溝を形成し、この
溝に従動部材の突起部を挿入した円柱カムや円すいカム
でもよく、またカム部材をカム軸に対して傾斜状態に取
イ」りた斜板カムぐもよく、又他の種類のものＣもよい
。

本発明を特色づ（プる従動部材は、カム部材と摺接する
部分が硬質焼結合金で構成されている。この部分は、耐
摩耗性、耐スカッフィング性がよいこと、相手材攻撃性
が低いことをバランスよく確保するため、硬くなりづぎ
ず又軟かりぎないように−４る必要がある。従って硬質
焼結合金の硬さは１−１ｖ　５００〜１２００（７）範
ｕ■、更に望ましくはト１ｖ６００〜１０００の範囲が
望ましい。従動部材は、ノｊム部材と摺接する部分のみ
を硬質焼結合金で４１４成してもよい。この場合には硬
質焼結合金から４ｆ４成しＩＣパッドを従動部材の当該
部分にろう付（）づればよい。又、場合によっては従動
部材の全体をｖＪ！賀焼結合金から構成してもよい。硬
質焼結合金は、硬質相が３０〜６０重量％であり、硬質
相を結合Ｊ゛る結合相が残部を占める。硬質相を３０〜
６０重但％とした理由は、＠淳耗１ｉ、耐スカッフィン
グ性、相手材攻撃性をバランスよ＜　ｔｉｃ保りるため
である。即ら硬質相が３０重量％未満であると硬質相の
割合が少ないため従動部材の耐摩耗性が劣り、逆に硬質
相が６０Φ吊％をこえると耐摩耗性がよくなる反面、硬
質相のυｊ合が多１ノーきるため相手材攻撃性が強くな
りづぎるからである。

従つ′Ｃ硬質相の割合【よ少なづぎてもいりないし、多
づぎてもい（）ない。

本発明の硬質相は、クロム炭化物及びり１」ムとタング
ステンとの固溶炭化物のうち少なくとも一種から構成さ
れている。クロム炭化物として−（まＣｒ７Ｃ３が望ま
しい。クロムとタングステンとの固溶炭化物としてはく
Ｃｒ−Ｗ）７Ｃ３が望ましい。尚タングステンの炭化物
であるＷＣ（ま、硬質相に含まぬ方が望ましい。ＷＣは
超硬であるＩこめ、カム装置の従動部材の材料としては
映づぎ、相手材攻撃性が強くなりすぎるからである。そ
の）こめ炭素の含有量を調整する必要がある。硬質相に
含まれる炭化物の粒径は、細かい方が望ましい。炭化物
の粒径が大きくなると、相手材攻撃性が強くなるし、し
かも従動部材の耐摩耗性が低下づ゛るｈ）らである。そ
のため炭化物の粒径は１０μｍ以下が望ましい。

結合相はコバルトを主要成分と覆る金属であり、硬質相
よりも硬度は低い。結合相としてのｗノ＜Ｊレト合金は
、タングステン及びクロムを合Ｕて３１量％以上固溶し
ているのが望まし０゜その１ｍ！　ｒｌ］Ｇに　。

結合相自体の強化を図るため、更に（よｒ＃４食性１旬
」二を図るためである。上記固溶によって耐熱１／ｌ二
も１ｒｊｌ上させうる。そのため、通常のカム装置に比
して耐熱性が要請される自動車のエンジンの動弁機構に
用いられるカム装置に好適づる。

硬質相の組成としては、クロムが２０重量％〜５０重量
％の範囲、タングステンが５重量％〜２０重用％の範囲
が望ましい。その組成未満の場°合硬質相の割合が減り
、カム装置の従動部材として使用に耐えず、またその組
成を越えた場合には硬質相の割合が増えすぎ相手材攻撃
性が強くなりすぎるからである。又硬質相中の炭素は２
重石％〜５重量％の範囲が望ましい。その間以下の場合
、クロム炭化物や、クロムとタングステンとの固溶炭化
物が少なくなり耐摩耗性が劣化するからであり、その量
を越えた場合には超硬なＷＣが生じて相手材攻撃性が強
くなりづざるからである。

結合相の組成としては、コバルトが４０重量％〜７０重
量％の範囲が望ましく、クロムが２０重量％〜５０重量
％の範囲が望ましく、タングステンが５重量％〜２０重
量％の範囲が望ましい。

尚、硬質焼結合金の密度比は、９５％以上が望ましい。

その理由は、密度比が低いと、例えば密度比９５％未満
では、従動部材とカム部材との間の油膜形成が悪くなり
、耐摩耗性が低下するからである。ここで密度比とは、
真密度に対づる比率をいう。

本発明を特色づ番プる従動部材を製８づる代表的な方法
を説明すると、まず、０ｒ７Ｃ３の炭化物の粉末、（Ｃ
ｒ−Ｗ）Ｃの炭化物の粉末を予め製造しておく。そして
これらの粉末に」パル１への粉末、タングステンの粉末
、クロムの粉末を混合する。これらの粉末はできるだけ
細かい方がにい。

次に圧力０．５ハＱ／ａ１〜３ｋｇ／ｃｎｕでプレスし
、その圧粉体を１２００℃〜１３００℃で焼結しパッド
を形成する。そして、このように焼結したパッドを従動
部材にろう付【ノし、その部分を所定のｊ法に加工する
。

このような方法で製造Ｊることにより、従動部材の材料
としては不適切なほど硬度が高いＷ　Ｃ’０）生成を抑
制づ”ることができ、この結果炭化物かＣｒ７ｃ３及び
（Ｏｒ−Ｗ）７Ｃ３である焼結体が得られる。またクロ
ム炭化物の粒径＄り御が容易となる。

〔発明の効果〕

本発明のカム装置においては、従動部材のうちカム部材
と摺接づる部分は、耐摩耗性、耐スカッフィング性、相
手材攻撃性がバランスよく確保される。

従って特に、自動車のエンジンの動弁機構のようにかな
りの速度で従動部材がカム部材に摺接して作動づるカム
装置に８３いて好適である。

〔実施例〕

本発明の一実施例のカム装置の側面図を第１図に示づ。

第１図において１は従動部材としてのロッカアームであ
り、これの側面には硬質焼結合金からなるパッド２が固
着されてＬｌ３す、このパッド２がカム部材３に摺接し
ている。そしてロッカ７−ム１の一端に（よラッシュア
ジ１７スタ４が設けられ、ロッカアーム１の他端にはバ
ルブ５が設（〕られている。本実施例では、Ｃｒ７Ｇ３
粉末３００、（Ｏｒ−Ｗ）Ｃ粉末１０！］、：Ｉパル１
ル粉末４５ｏ１タングステン粉末１０ｇ１り［１ム粉末
５ｇを′ｍ媒中で湿式混合し、その混合粉末を圧力０．
５〜３ｋＱ／Ｃ１でプレスして２０ｍｍｘ　ｌ　６ｍｍ
ｘ　４　ｍｍの大きさの圧粉体を形成した。粉末の粒度
は０．５〜３μｍ程度とした。溶媒は有機溶剤を用いた
。その後、その圧粉体を真空中で１２００〜１３００℃
の温度で焼結し、硬質焼結合金からなるパッド２を形成
した。そしてこのパッド２を１コツ力アーム１にろう付
１）し、それを所定の形状に加工した。

本実施例では表のＮｏ、１で示ずように硬質相中のクロ
ムは３４．６重量％、タングステンは９゜６重量％、疾
素は３．８重量％であり、従って硬質相の硬質焼結合金
全体に占める割合は４Ｆ３Ｘ口ｍ％である。結合相中の
コバル１〜は４８．３重量％、り【コムとタングステン
の固溶量は３．７重量％Ｃあり、従って、結合相の硬質
焼結合金全体に占める割合は５２重量％である。

以上のように構成したカム装δをエンジンの動弁８１１
１！３に組み込んでエンジンテストを行なった。

エンジンテストの条件は次のようである。即ち２１６気
筒で回転数１０００　ｒｐｎｌとし、無負荷の状態ｒ−
２００時間運転した。このエンジンテストは２回繰返し
た。このエンジンテストの結果は、バッド摩耗量は３μ
ｍと少なく、カム部材摩耗量は１５μｍと少なかった。

更には硬質相の割合等のテスト条件を種々変更し、同様
のエンジンテストを行なった。このテス］へ条件及びテ
スト結果を表のＮ００２〜Ｎ０９５に示しＩこ。Ｎｏ、
２〜Ｎ０１５のいずれの場合もパッド摩耗量、カム部材
摩耗ｍは表に示されるように非常に少なかった。これは
後述づるＮｏ、６８３よびＮＯ６７の数十分の１と極め
−Ｃ少ない。このようにバット摩耗量が少ないことから
、本実施例の従動部材は耐摩耗性、耐スカッフィング性
がＪ：いことがわかる。また従動部材と１習接するカム
部材の摩耗量が少ないことから、本実施例の従動部材は
相手材攻撃性が低いことがわかる。

更には比較例を表のＮ０１６、Ｎ０９７に示した。Ｎ０
１６の場合は、硬質相が３０％未満で、硬さＨｖ５００
未満である。ＮＯ３７の場合は、硬質相が６０％を越え
、硬さＬｌ　ｖ　１２’００を越えた。

Ｎ０９６の場合には炭化物の粒径が１０μｍ以下で、密
度比が９５％以上で、結合相の固溶量も３％以上である
にもかかわらず、硬質相の割合が３０％未満と少ないた
め摩耗量は８５μｍ、５７μ川とかなり多かった。Ｎｏ
、７の場合にも炭化物の粒径が１０μｍ以下で、密度比
が９５％以上で、結合相への固溶量が３％以上であるに
もかかわらず、硬質相の割合が６０％を越えるため同様
に摩耗量はかなり多かった。

以上のことから本発明の＆Ｊ！？４相の割合がパッドと
カム部材の１ｆ粍ｍの大小に人ｅ−’ｃＫ影響をうえ、
従って耐摩耗性、耐スカッフィング性、相手材攻撃性に
大きな影響をあたえることがわかる。

第２図は、本発明の他の実施例のカム装置の側面図を示
したものである。この実施例にＪ３いては、カム部Ｉ７
が回転づると、バルブリフター８、ブラシコロラド９を
介してロッカー７７−ム１０が作動し、これによりバル
ブスプリング１１に挿入されたバルブ１２が往復運動を
（ｊなう。この実施例においてはバルブリフター８の一
端に、硬質焼結合金からなるパッド１３が固゛肴されＣ
いる。この実施例においてもパッド１３の摩耗損、カム
部材の摩耗ｍは少なかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図及び第２図ともに
自動車のエンジンの動弁機構に組み込むカム装置の側面
図である。 １・・・ロッカーアーム（従動部材） ２・・・パッド ３・・・カム部材 ７・・・カム部材 ８・・・バルブリフター（従動部材） １３・・・パッド 特許出願人　トヨタ自動車株式会朽 同　住友電気工業株式会社 代理人　弁理士　大川　宏 同　弁理士　藤谷　修 同　弁理士　丸山明夫 ＝　１６　− 第１ 第２［ば

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　）Ｊム部材と、カム部材に摺接しカム部材の運
   動に従属して作動する従動部材とを含むカム装置におい
   て、 上記従動部材のうち少なくともカム部材と摺接する部分
   は、硬質相が３０〜６０重邑％であり、残部が結合相で
   ある硬質焼結合金で構成されており、上記硬質相はクロ
   ム炭化物、およびクロムとタングステンとの固溶炭化物
   のうち少なくとも一種から構成されており、上記結合相
   はコバルトを主要成分とする全屈であることを特徴とづ
   るカム装置。 （２）硬質相の組成は、クロムが２０ｔｉＮｆｆｉ％〜
   ５０重量％、タングステンが５重間％〜２０重量％、炭
   素が２＠徂％〜５重石％であり、そして結合相の組成は
   、コバル］〜が４０重間％〜７０重量％である特許請求
   の範囲第１項記載のカム装置。 （３）従動部材は、自動車のエンジンの動弁機構を構成
   するロッカーアームである特ｉｉ′ｒ請求の範囲第１項
   記載のカム装置。 （４）従動部材は、自動車のエンジンの動弁機構を構成
   づるパルプリフターである特ム′］Ｐｌｉ求の範囲第１
   項記載のカム装置。 （５）結合相は、タングステン及びクロムをあわせて３
   重量％以上固溶しているコバル１−合金で構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のノＪム装置。 （６）硬質相のクロム炭化物はＣｒ７Ｃ３であり、クロ
   ムとタングステンの固溶炭化物は（Ｃｒ・Ｗ＞７０３で
   ある特許請求の範囲第１項記載のカム装置。 く７〉硬質相の炭化物の粒径は１０μｍ以上〇ある特許
   請求の範囲第１項記載のカム装置。 （８）硬質焼結合金の硬さは１−ＩＶ５００〜１２００
   である特許請求の範囲第１項記載の７Ｊム装置α。 （９）硬質焼結合金の硬さは１−ＩＶ６００〜１０００
   である特許請求の範囲第７項記載のカム装酋（１０）硬
   質焼結合金の密度比は、９５％以上である特許請求の範
   囲第１項記載のカム装置。