(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支軸に対して、滑り軸受を介して、回転自在にローラを装着してなるカムフォロワにおいて、
前記支軸、滑り軸受およびローラの３者は鋼材製であるとともに、
前記支軸、滑り軸受およびローラの３者の接触面の硬度関係において、前記３者の接触面にそれぞれ硬化処理を施し、前記滑り軸受の接触面が、残り２者の少なくとも一方の接触面に対して所要の硬度差を有している、ことを特徴とするカムフォロワ。
【請求項２】
請求項１に記載のカムフォロワにおいて、
前記硬度差が、少なくともビッカース硬さでＨＶ５０以上である、ことを特徴とするカムフォロワ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカムフォロワにおいて、
前記３者の接触面にそれぞれ硬化処理を施し、前記滑り軸受の接触面硬度を、残り２者のいずれの表面硬度より小さくするとともに、前記滑り軸受の接触面に潤滑被膜処理が施されている、ことを特徴とするカムフォロワ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの動弁機構に利用されるカムフォロワに係り、より詳しくは、例えば固定の支軸に対して滑り軸受を介して回転自在にローラを装着してなるカムフォロワに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＨＶ型式エンジンにおけるプッシュロッド下端のラッシュアジャスタや、ＯＨＣ型式エンジンにおけるロッカーアームなどのローラ支持部材に付設されるカムフォロワには、前記ローラ支持部材に固定された支軸と、この支軸に介装されて浮動輪とも称される滑り軸受と、この滑り軸受を介して支軸に回転自在に装着されるローラとを備えて構成されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなカムフォロワでは、支軸、滑り軸受およびローラの３者それぞれの接触面は潤滑油で潤滑される。このような潤滑には強制的に前記接触面間に潤滑油を供給する強制潤滑方式や、滑り軸受の回転でそれら接触面間に潤滑油を自然に供給する自然潤滑方式がある。
【０００４】
ところで、これら潤滑方式はその接触面間が潤滑されているにもかかわらずいずれも長期の使用によりそれらの接触表面で焼き付けが発生し潤滑性が低下する傾向となっている。こうした焼き付けの原因について本出願人が研究を行ったわけであるが、まず前記潤滑を十分にしてそれらの接触表面に厚い潤滑油膜を形成し潤滑不足を解消すると前記焼き付けが発生するはずがないと考えられた。
【０００５】
そこで、潤滑油供給量を増大させて焼き付け防止を図ったがその供給にも限界があり好ましい結果には直結しなかった。そこで本出願人は、さらに種々の研究を重ねた中で前記３者の接触面における硬度に所要以上の差を持たせたところ通常の潤滑でもって焼き付けが効果的に防止されることを見いだしたのである。
【０００６】
これは、従来のカムフォロワにおいての前記３者間の相対的な硬度関係がほぼ同一であったためにそれらの接触面の油膜による耐荷重能が十分得られず、潤滑油膜が相手側の硬い接触面との接触で飛び散らされやすく、したがって、潤滑油を多量に供給してもそれら潤滑油膜が飛び散らされた接触面間では焼き付けが発生しやすい傾向となっていたからである。
【０００７】
したがって、本発明は、カムフォロワにおいて、前記３者間の硬度関係を所定の関係に規定して潤滑油膜の飛び散りを抑制可能とし、これによって、通常の潤滑油膜での耐荷重能をアップして焼き付けを効果的に防止可能とすることを共通の解決課題としている。
【０００８】
また、本発明においては、さらに、滑り軸受に対して潤滑被膜処理を施してその表面を改質してさらに焼き付け防止をより効果的にすることを他の解決課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムフォロワは、支軸に対して、滑り軸受を介して、回転自在にローラを装着してなるカムフォロワにおいて、前記支軸、滑り軸受およびローラの３者は鋼材製であるとともに、前記支軸、滑り軸受およびローラの３者の接触面の硬度関係において、前記３者の接触面にそれぞれ硬化処理を施し、前記滑り軸受の接触面が、残り２者の少なくとも一方の接触面に対して所要の硬度差を有している。
【００１０】
本発明によると、前記３者の接触面において滑り軸受の接触面が、残り２者の少なくとも一方の接触面に対して所要の硬度差を有しているので、滑り軸受の接触面が相手側の接触面に対してより軟らかいまたは相手側の接触面の方が滑り軸受のそれよりも軟らかいので、接触に際してそれらの接触面間の潤滑油膜が飛び散りにくくなり、その結果、潤滑油膜による耐荷重能が十分に得られ、上述した焼き付けの発生が効果的に防止されカムフォロワの寿命に好ましい結果となる。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様として、前記硬度差が、少なくともビッカース硬さでＨＶ５０以上である場合、さらに、潤滑油膜による耐荷重能が十分に得られ、上述した焼き付けの発生が効果的に防止されカムフォロワの寿命により好ましい結果となる。
【００１２】
本発明のさらに好ましい実施態様として、前記３者の接触面にそれぞれ硬化処理を施し、前記滑り軸受の接触面硬度を、残り２者のいずれの表面硬度より小さくするとともに、前記滑り軸受の接触面に潤滑被膜処理が施されている場合、接触面間に潤滑油膜量が少なくなっても、その接触面それ自体が潤滑性を有するので、さらに焼き付け防止に好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１および図２は、本発明の実施形態１にかかる強制潤滑方式のカムフォロワにかかり、図１はその縦断面図、図２は図１のカムフォロワに使用する支軸の斜視図である。このカムフォロワは、図４および図５に示されるエンジンの動弁機構に適用される。図４は、ＯＨＶ型式エンジンの動弁機構の概略構成図、図５は、ＯＨＣ型式エンジンの動弁機構の概略構成図である。
【００１５】
図４の例では、カム軸１のカム１ａによりプッシュロッド２を上下動させることによりその上端と連動するロッカアーム３を揺動させて、このロッカアーム３の揺動で吸気用あるいは排気用のバルブ４を開閉作動させるようになっており、ロッカアーム３の下端に備えられたラッシュアジャスタ５の下部に、実施形態１のカムフォロワ６が設けられる。
【００１６】
図５の例では、カム軸１のカム１ａにより直接的にロッカアーム３を揺動させて、このロッカアーム３の揺動でバルブ軸４ａを上下に開閉作動させるようになっており、このロッカアーム３に実施形態１のカムフォロワ６が設けられる。
【００１７】
カムフォロワ６は、図１で示すように、一対のアーム７，７、支軸８、滑り軸受１０およびローラ９を備える。
【００１８】
アーム７，７は、カムフォロワ本体から互いに所定距離隔てて平行に延びる支持体となる。支軸８は、アーム７，７の間に架橋状に取り付けられている。ローラ９は、支軸８に対してローラ９が所要の空間を介するように外嵌されている。滑り軸受１０は、この環状空間において支軸８とローラ９のいずれにも相対回転可能となる状態で介装されている。
【００１９】
図で右側のアーム７と支軸８には、外部から潤滑油の供給をうける油路１１，１２が穿設されいる。滑り軸受１０の軸方向中央部位で円周等配の数箇所には径方向に沿う貫通孔１３が設けられている。
【００２０】
滑り軸受１０の内周面には、貫通孔１３の内径開口端に連通された環状溝１４が全周にわたって形成されており、支軸８に設けた油路１２の軸方向中央部位の開口端が環状溝１４に連通されている。これによって、支軸８の油路１２は、要するに、滑り軸受１０の存在部位に対して潤滑油を供給できる。この環状溝１４は、必要に応じて設けなくてもよい。
【００２１】
支軸８の軸方向中央部位の外周には、環状溝１４に臨む錐もみ穴１２ａが形成されるとともに、支軸８の一端側の外周には偏平な切込み溝１２ｂを介してキリ穴１２ｃが径方向に沿って穿設され、錐もみ穴１２ａからキリ穴１２ｃに向けて前記油路１２が穿設されている。
【００２２】
すなわち、この支軸８の油路１２は、支軸８の軸心に対して傾き、かつ、その油路１２の両端開口が支軸８の外周面に開放されている斜め孔となっている。
【００２３】
このような構成を採用すれば、アーム７内の油路１１から支軸８内の油路１２に導かれた潤滑油は、環状溝１４の全周に亘って供給された後、複数の貫通孔１３を介してローラ９と滑り軸受１０との摺動部位に供給される。
【００２４】
この場合、アーム７内の油路１１と支軸８内の油路１２とのなす潤滑油流路の屈曲角度、および、油路１２と貫通孔１３とのなす潤滑油流路の屈曲角度はそれぞれ鈍角となっているので、これら屈曲流路での圧力損失は比較的小さいものとなる。
【００２５】
また、油路１２の一方開口領域である錐もみ穴１２ａにおいては、斜め孔である油路１２に対して直交する面が形成されているので、キリ穴１２ｃに向けて穿設工具例えばドリルで穿設加工する場合、その工具の位置決めができその孔あけ作業を高精度でかつ容易に行える。
【００２６】
さらに、錐もみ穴１２ａは、曲げ応力のかかる支軸８の軸方向中央部位に位置するので、穿設加工による支軸８の強度低下を少なく抑えることができる。
【００２７】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る自然潤滑方式のカムフォロワの縦断面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付し、同一の符号の部分についての詳しい説明は省略する。実施形態２のカムフォロワも、実施形態１のそれと同様にエンジンの動弁機構に適用される。
【００２８】
実施形態２のカムフォロワ６ａは、その本体から互いに所定距離隔てて平行に延びる支持体としてのアーム７，７を備え、これらアーム７，７の間に架橋状に取り付けられる支軸８に対してローラ９が所要の空間を介するように外嵌され、この空間に支軸８とローラ９のいずれにも相対回転可能となる状態で滑り軸受１０が介装されている。
【００２９】
そして、このカムフォロワ６ａは、支軸８に潤滑油膜溜まり１５が形成され、片方のアーム７の油路１１からその潤滑油膜溜まり１５に潤滑油膜が供給されるようになっている。
【００３０】
なお、滑り軸受１０の内周面には、好ましくは貫通孔１３の内径開口端に連通された環状溝が全周にわたって形成されており、これによって、アーム７の油路１１から支軸８の潤滑油溜まり１５に対して潤滑油を供給できるようになっている。
【００３１】
（両実施形態１，２の共通の特徴構成）
以下、実施の形態１および２の共通の特徴構成について説明する。
【００３２】
すなわち、いずれの実施の形態１，２においても、支軸８、滑り軸受１０およびローラ９の三者の接触面の硬度関係において、滑り軸受１０の接触面と残り２者である支軸８およびローラ９の一方または双方の接触面との間での硬度差を少なくともビッカース硬さでＨＶ５０以上に設定したことに特徴を有している。
【００３３】
なお、滑り軸受１０は、支軸８とローラ９との間に介装されるので、滑り軸受１０の接触面硬度が基準となり、滑り軸受１０の接触面硬度に対して残り二者の接触面硬度がビッカース硬さでＨＶ５０以上の硬度差があるとよく、したがって、残り二者の接触面硬度は滑り軸受１０のそれより高くても低くてもよい。
【００３４】
以下、具体的に説明する。
【００３５】
なお、滑り軸受１０の接触面硬度を一例としてＨＶ６５０に設定しているが、本発明はこのような接触面硬度に限定されない。
【００３６】
また、比較のため、前記三者はすべて同一材料で接触面硬度が同一としたときの耐荷重能を比率で１倍（基準比率１倍）とする。
【００３７】
また、以下の説明では滑り軸受１０は、クロム鋼鋼材（ＳＣｒ４４０）を、また残り二者は高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ２）を材料としているが、本発明は、これら材料に限定されない。
【００３８】
なお、これら三者の接触面は以下の硬度差関係を有するようにショットピーニング加工やバレル加工などの加工操作による硬化処理、焼き入れ焼き戻しなどの熱操作による硬化処理あるいは浸炭窒化処理などの表面改質による硬化処理、チタンカーバイトや窒化チタンなどの硬質被膜の形成による硬化処理、その他の周知の硬化処理が施されているが、本発明はいずれの硬化処理にも限定されない。
【００３９】
本実施の形態１，２のカムフォロワ６，６ａにおいては、このような硬化処理による前記三者間の硬度差関係によってそのカムフォロワ６，６ａの潤滑油膜による耐荷重能が基準比率の１．２〜１．５倍にアップし、また、硬化処理に加えてさらに滑り軸受１０の接触面に潤滑性向上のための潤滑被膜（固体潤滑剤による固体潤滑被膜、化学生成による化成潤滑被膜）を形成するとさらに耐荷重能が基準比率の１．３〜２．０倍にアップした。すなわち、
（１）滑り軸受１０の接触面に潤滑被膜を形成していない場合：
滑り軸受１０の接触面硬度を少なくともビッカース硬さでＨＶ６５０とし、図１の強制潤滑方式でのカムフォロワ６の場合は、支軸８とローラ９の接触面硬度を共にビッカース硬さでＨＶ４００〜ＨＶ６００の範囲として、滑り軸受１０の接触面硬度を残り二者の接触面硬度より少なくともビッカース硬さでＨＶ５０以上大きくすると、耐荷重能は基準比率の少なくとも１．２倍にアップした。
【００４０】
図３の自然潤滑方式でも同様の結果が得られた。
【００４１】
（２）滑り軸受１０の接触面に所要の潤滑被膜を形成している場合：
▲１▼、滑り軸受１０の接触面硬度をビッカース硬さで少なくともＨＶ６５０とし、図１の強制潤滑方式のカムフォロワ６の場合は、支軸８とローラ９の接触面硬度を共にビッカース硬さでＨＶ７００〜ＨＶ９００の範囲とし、滑り軸受１０の接触面硬度を、残り二者の接触面硬度より小さくする。
【００４２】
そして、この硬度差関係に加えて、固体潤滑剤による潤滑被膜を形成したときの耐荷重能は基準比率の１．７倍となる。これは前記（１）の１．２倍と比較して耐荷重能がさらにアップしている。
【００４３】
これは自然潤滑方式でも同様の結果が得られた。
【００４４】
固体潤滑剤としては、層状構造体（黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ボロン）、プラスチック（四フッ化エチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリエチレン）、軟質金属（金、銀、鉛、錫、インジウム、亜鉛）、その他（酸化鉛、フッ化カルシウム等）、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、等が挙げられる。このような固体潤滑剤による固体潤滑被膜を形成した場合、耐荷重能は、基準比率の１．７倍となる。これは前記（１）の１．２倍と比較して耐荷重能がさらにアップしている。
【００４５】
また、軟窒化処理による化成潤滑被膜やリン酸マンガン塩等の化学生成（化成）による潤滑被膜を形成した場合の耐荷重能は、基準比率の１．４倍となる。これは固体潤滑剤による潤滑被膜の場合の１．７倍よりは小さいが、潤滑被膜を形成しない前記（１）の１．２倍より大きい。
【００４６】
なお、前記軟窒化処理による化成潤滑被膜は窒化膜であるが、軟窒化処理に用いる窒化ガスとしては、ＮＨ3単体からなるガスまたはＮＨ3と炭素源とからなる混合ガス例えばＲＸガスがある。このガス雰囲気中に所要の温度で熱処理すると滑り軸受１０表面に窒化膜が形成される。
【００４７】
また、前記リン酸マンガン塩による化成潤滑被膜の場合、滑り軸受１０の表面に洗浄等の前処理を施しリン酸マンガン塩化合物の水溶液を用いてリン酸マンガン塩の潤滑被膜を形成する。このリン酸マンガン塩の水溶液に滑り軸受１０を浸けると、滑り軸受１０の表面がリン酸マンガン塩化合物で腐食されかつそのリン酸マンガン塩の結晶が析出し、その表面では前記腐食で微小で浅い凹凸が生じるとともにその表面全体にリン酸マンガン塩の潤滑被膜が形成される。
【００４８】
▲２▼、前記▲１▼では滑り軸受１０の接触面硬度を残り二者の接触面硬度より小さくしたが、さらに、滑り軸受１０の接触面硬度をビッカース硬さで少なくともＨＶ６００とし、残り二者においてもさらに、ローラ９の接触面硬度をビッカース硬さで少なくともＨＶ６５０、支軸８の接触面硬度をビッカース硬さで少なくともＨＶ７００とし、三者間の接触面硬度の硬度差を互いにビッカース硬さでＨＶ５０以上とした。
【００４９】
この場合も接触面表面の被膜は前記と同様の潤滑被膜とする。この場合の耐荷重能は基準比率の１．９倍となり、最大の耐荷重能アップとなった。
【００５０】
なお、上述した実施形態１，２における滑り軸受１０や支軸８やローラ９の材料は、上記鋼材に限定されるものではなく、他の鋼材であってもよい。また、これら三者は共に同一の鋼材で構成しても構わず、要するに、それら三者間の接触面における硬度関係に上述した関係があればよい。
【００５１】
また、滑り軸受１０の接触面硬度は、上述に限定されるものではなくＨＶ６００〜８００の範囲で適宜選択される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、支軸に対して、滑り軸受を介して、回転自在にローラを装着してなるカムフォロワにおいて、前記支軸、滑り軸受およびローラの３者の接触面の硬度関係において、前記滑り軸受の接触面が、残り２者の少なくとも一方の接触面に対して所要の硬度差を有しているので、滑り軸受の接触面が相手側の接触面に対してより軟らかいまたは相手側の接触面の方が滑り軸受のそれよりも軟らかいので、接触に際してそれらの接触面間の潤滑油膜が飛び散りにくくなり、その結果、潤滑油膜による耐荷重能が十分に得られ、上述した焼き付けの発生が効果的に防止されカムフォロワの寿命に好ましい結果となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るカムフォロワの縦断面図
【図２】図１のカムフォロワに使用する支軸の斜視図
【図３】本発明の実施形態２に係るカムフォロワの縦断面図
【図４】図１のカムフォロワの利用例を示す説明図
【図５】図１のカムフォロワの他の利用例を示す説明図
【符号の説明】
６，６ａ        カムフォロワ
７        支持体
８        支軸
９        ローラ
１０        滑り軸受（浮動輪）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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