(57)【要約】【課題】支持軸５と内径側ローラ８と外径側ローラ９との互いに対向する周面同士の摺動抵抗を低減すると共に、これら各周面の摩耗を抑えて耐久性を向上させる。【解決手段】上記支持軸５と上記内径側ローラ８と上記外径側ローラ９との互いに対向する周面同士の径差を、５μｍ以上２０μｍ未満の範囲に規制する。この構成を採用する事により、これら各周面同士の間に、十分な強度を有する潤滑油膜を全周に亙って形成できる様にして、上記課題を解決する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【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に対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位する揺動部材と、この揺動部材にその端部を支持された支持軸と、この支持軸の周囲に回転自在に支持された内径側ローラと、この内径側ローラの周囲に、この内径側ローラに対する回転自在に支持され、使用時にその外周面を上記カムの外周面に当接させる外径側ローラとを備えたカムフォロア装置に於いて、上記支持軸の外周面と上記内径側ローラの内周面との間の径差と、この内径側ローラの外周面と上記外径側ローラの内周面との間の径差とのうちの、少なくとも一方の径差を、５μｍ以上２０μｍ未満の範囲に規制した事を特徴とするカムフォロア装置。
【請求項２】
支持軸と、内径側ローラと、外径側ローラとがそれぞれ鋼製で、このうちの少なくとも内径側ローラに、相手面との潤滑性を向上させる為の表面処理を施している、請求項１に記載したカムフォロア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るカムフォロア装置は、エンジンの燃料噴射装置や吸排気弁用駆動装置等の被駆動部品として使用し、例えばカムシャフトの回転をロッカーアームの往復揺動運動に変換する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン内部での摩擦低減を図り、燃料消費率を低減する事を目的として、クランクシャフトと同期したカムシャフトの回転を給気弁及び排気弁の往復運動に変換する部分に、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置を利用する事が、一般的に行われている。図１〜２は、例えば特許文献１等に記載されて従来から広く知られている、タペットローラを組み込んだカムフォロア装置の１例を示している。
【０００３】
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１に固定したカム２に対向して、このカム２の動きを受けるロッカーアーム３を設けている。このロッカーアーム３の端部には１対の支持壁部４、４を、互いに間隔を開けて設けている。この１対の支持壁部４、４の間には、鋼製で中空又は中実の支持軸５を掛け渡している。この支持軸５の両端は焼き入れする事なく、生のままとしており、支持軸５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４、４に形成した通孔７、７の内周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４、４の間に掛け渡した支持軸５の周囲にはローラ６を、回転自在に支承しており、このローラ６の外周面を、上記カム２の外周面に当接させている。
【０００４】
上述の様に構成するカムフォロア装置によれば、ロッカーアーム３とカム２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れる。この様なカムフォロア装置の設置部分にはエンジン運転時に、エンジンオイルを供給する。そして、このエンジンオイルによって、上記カム２の外周面と上記ローラ６の外周面との間、及び上記支持軸５の外周面と上記ローラ６の内周面との間を潤滑する。
【０００５】
又、ローラの回転抵抗を小さくする為に、このローラを二重構造とする事も、やはり特許文献１等に記載されて、従来から知られている。図３は、この特許文献１に記載された、本発明の対象となる従来構造の第１例を示している。ロッカーアーム３等に支持された支持軸５の周囲に、鋼製の内径側ローラ８を回転自在に支持し、更にこの内径側ローラ８の周囲に、鋼製の外径側ローラ９を、この内径側ローラ８に対する回転自在に支持している。この様に、ローラを二重構造として、滑り面を２個所にする事により、カム２と係合する上記外径側ローラ９の回転が、円滑に行なわれる様にしている。
【０００６】
次に、図４〜５は、やはり特許文献１に記載された、本発明の対象となる従来構造の第２例を示している。この第２例の構造の場合には、内径側ローラ８の表面（内外両周面及び軸方向両端面）に、相手面である、支持軸５の外周面及び外径側ローラ９の内周面との潤滑性を向上させる為の表面処理を施して、上記内径側ローラ８の表面に潤滑性皮膜１０を形成している。
【０００７】
上述の様に、内径側ローラ８の表面に潤滑性皮膜１０を形成する為の表面処理方法としては、固体潤滑皮膜処理と軟窒化処理とが採用可能である。又、このうちの固体潤滑皮膜処理としては、次の▲１▼〜▲５▼のものが使用可能である。
▲１▼  硫黄と鉄との化合物の反応層。
▲２▼  上記▲１▼に窒素を含有させた反応層。
▲３▼  燐と鉄との燐酸塩化合物の反応層。
▲４▼  二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）とポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）との単体若しくは混合物を、熱硬化性合成樹脂と共に焼成する事により得られる処理層。
▲５▼  上記▲１▼〜▲３▼のうちの何れかの反応層の表面に、二硫化モリブデンとポリ四弗化エチレンとの単体若しくは混合物を、熱硬化性合成樹脂と共に焼成する事により得られる処理層を重ね合わせたもの。
又、上記軟窒化処理としては、次の▲６▼〜▲８▼のもので、表面硬度がＨｖ６５０以上、処理層の厚さが１５μｍ以上のもが使用可能である。
▲６▼  塩浴窒化処理（タフトライド処理）
▲７▼  ガス軟窒化処理
▲８▼  イオン軟窒化処理
【０００８】
上述の様に構成する第３例の構造によれば、潤滑不良な場合にも著しい摩耗や焼き付き等の損傷が発生する事を有効に防止できる。即ち、上記支持軸５に対して上記外径側ローラ９が回転する場合には、この支持軸５の外周面と前記内径側ローラ８の内周面とが、この内径側ローラ８の外周面と上記外径側ローラ９の内周面とが、それぞれ摺動する。この際、上記内径側ローラ８の内外両周面には、それぞれ上述した様な潤滑性皮膜１０が存在するので、上記各周面同士の摺動を円滑に行なわせる事ができる。従って、カムフォロア装置を組み込んだエンジンを組み立てた後、最初の起動直後で、未だこのカムフォロア装置のローラ設置部分にエンジンオイルが送り込まれる前の状態でも、上記各周面に著しい摩耗や焼き付き等の損傷が発生する事を有効に防止できる。
【０００９】
次に、図６〜７は、やはり特許文献１に記載された、本発明の対象となる従来構造の第３例を示している。この第３例の構造の場合には、相手面との潤滑性を向上させる為の表面処理を、内径側ローラ８だけでなく外径側ローラ９にも施し、この外径側ローラ９の表面にも、潤滑性皮膜１０ａを形成している。この様に、潤滑性皮膜１０、１０ａを、内径側ローラ８と外径側ローラ９との双方の表面に形成している為、カムフォロア装置を組み込んだエンジンを組み立てた後、最初の起動直後、このカムフォロア装置のローラ設置部分にエンジンオイルが送り込まれるまでに要する時間が長くても、このカムフォロア装置に著しい摩耗や焼き付き等の損傷が発生する事を有効に防止できる。
【００１０】
又、上述の図３〜７に示した様な、ローラを二重構造とした従来のカムフォロア装置の場合、上記特許文献１にも具体的な数値が示されている様に、支持軸５の外周面と内径側ローラ８の内周面との間の径差と、この内径側ローラ８の外周面と外径側ローラ９の内周面との間の径差とを、それぞれ２０μｍ以上（更に、一般的には６０μｍ程度以下）としている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３４９０７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に、従来構造の場合には、上記支持軸５と上記内径側ローラ８と上記外径側ローラ９との互いに対向する周面同士の径差を、それぞれ２０μｍ以上と大きくしている。この為、これら各周面同士の間のラジアル隙間が大きくなり、これら各周面同士の間に十分な強度を有する油膜を全周に亙り形成しにくくなっていた。これに対し、これら各周面同士の摺動抵抗を低減すると共に、これら各周面の摩耗を抑えて耐久性を向上させる為には、これら各周面同士の間に十分な強度を有する油膜を、全周に亙り形成する事が望ましい。
本発明のカムフォロア装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムフォア装置は、前述の図３〜７に示した従来構造の場合と同様、ロッカーアーム等の揺動部材と、支持軸と、内径側ローラと、外径側ローラとを備える。
このうちの揺動部材は、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に対向して設けられ、このカムの動きを受けて揺動変位する。
又、上記支持軸は、上記揺動部材にその端部を支持されている。
又、上記内径側ローラは、上記支持軸の周囲に回転自在に支持されている。
又、上記外径側ローラは、上記内径側ローラの周囲に、この内径側ローラに対する回転自在に支持され、使用時にその外周面を上記カムの外周面に当接させる。
【００１４】
特に、本発明のカムフォロア装置に於いては、上記支持軸の外周面と上記内径側ローラの内周面との間の径差と、この内径側ローラの外周面と上記外径側ローラの内周面との間の径差とのうちの、少なくとも一方（好ましくは両方）の径差を、５μｍ以上２０μｍ未満（好ましくは、７μｍ以上１７μｍ以下）の範囲に規制している。
尚、この場合に、当該寸法規制を何れか一方の径差のみに就いて行なう場合には、他方の径差は、前述した従来の場合と同様、２０μｍ以上６０μｍ程度以下の範囲に規制する。
【００１５】
又、請求項２に記載したカムフォロア装置は、前述の図４〜５に示した従来構造の第２例並びに図６〜７に示した従来構造の第３例の場合と同様、上記支持軸と、上記内径側ローラと、上記外径側ローラとがそれぞれ鋼製で、このうちの少なくとも内径側ローラに、相手面との潤滑性を向上させる為の表面処理を施している。この場合に好ましくは、図６〜７に示した従来構造の第３例の様に、上記表面処理を、上記内径側ローラだけでなく、上記外径側ローラにも施す。
又、上記表面処理としては、上記従来構造の第２〜３例の場合と同様、固体潤滑皮膜処理と軟窒化処理とが採用できる。
又、好ましくは、上記表面処理を施した部材の表面の中心線平均粗さを、０．２Ｒａ以下（より好ましくは、０．１Ｒａ以下）とする。
【００１６】
【作用】
上述の様に、本発明のカムフォロア装置の場合には、支持軸と内径側ローラと外径側ローラとの互いに対向する各周面同士のうち、少なくとも１組の周面同士の径差を十分に小さく（５μｍ以上２０μｍ未満の範囲に規制）している。この為、この様に径差を十分に小さくした周面同士のラジアル隙間を、十分に小さくできる。従って、これら両周面同士の間に、十分な強度を有する油膜を全周に亙って形成できると共に、外部からこれら両周面同士の間に、エンジンオイル中の不溶解成分が侵入するの防止できる。この結果、これら両周面同士の摺動抵抗を低減できると共に、これら両周面の摩耗を抑えて、耐久性を向上させる事ができる。又、請求項２に記載したカムフォロア装置の様に、支持軸と内径側ローラと外径側ローラとのうち、少なくとも内径側ローラに表面処理を施せば（更には、上述した様に、この表面処理を施した部材の表面の中心線平均粗さを０．２Ｒａ以下とすれば）、潤滑不良な場合にも、この表面処理を施した部材の表面と相手面とに著しい摩耗や焼き付き等の損傷が発生する事を有効に防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に就いて、前述の図３〜７を参照しつつ説明する。これら図３〜７に示した構造に対して本発明を適用する場合には、支持軸５の外周面と内径側ローラ８の内周面との間の径差と、この内径側ローラ８の外周面と外径側ローラ９の内周面との間の径差とのうちの、少なくとも一方（好ましくは両方）の径差を、５μｍ以上２０μｍ未満（好ましくは、７μｍ以上１７μｍ以下）の範囲に規制する。この場合に、この様な寸法規制を何れか一方の径差のみに就いて行なう場合には、他方の径差は、前述した従来の場合と同様、２０μｍ以上６０μｍ程度以下の範囲に規制する。
【００１８】
尚、この場合、図３に示した構造（支持軸５と内径側ローラ８と外径側ローラ９との何れにも表面処理を施していない構造）が、請求項１のみに対応する、本発明の実施の形態の第１例となる。又、図４〜５に示した構造（支持軸５と内径側ローラ８と外径側ローラ９とのうち、内径側ローラ８にのみ表面処理を施した構造）及び図６〜７に示した構造（支持軸５と内径側ローラ８と外径側ローラ９とのうち、内径側ローラ８と外径側ローラ９とに表面処理を施した構造）が、それぞれ請求項１〜２に対応する、本発明の実施の形態の第２〜３例となる。又、この様にして本発明を実施する場合に、好ましくは、上記表面処理を施した内径側、外径側各ローラ８、９の内外両周面の中心線平均粗さを、０．２Ｒａ以下（更に好ましくは、０．１Ｒａ以下）とする。尚、表面処理を施した構造の場合には、各部の直径は、表面処理層を形成する以前の状態での、各ローラの周面に関する直径での値を言う。
【００１９】
上述した様な各実施の形態の場合には、支持軸５と内径側ローラ８と外径側ローラ９との互いに対向する各周面同士のうち、少なくとも１組の周面同士の径差を十分に小さく（５μｍ以上２０μｍ未満の範囲に規制）している。この為、この様に径差を十分に小さくした周面同士のラジアル隙間を、十分に小さくできる。従って、これら両周面同士の間に、十分な強度を有する油膜を全周に亙って形成する事ができると共に、外部からこれら両周面同士の間にエンジンオイル中の不溶解成分が侵入するの防止できる。この結果、これら両周面同士の摺動抵抗を低減できると共に、これら両周面の摩耗を抑えて耐久性を向上させる事ができる。又、図４〜５に示した第２例及び図６〜７に示した第３例の場合には、内径側、外径側各ローラ８、９の内外両周面に表面処理を施している（更には、これら内外両周面の表面粗さを０．２Ｒａ以下とする）為、潤滑不良の状態でも、これら内径側、外径側各ローラ８、９の内外両周面と相手面とに、著しい摩耗や焼き付き等の損傷が発生する事を有効に防止できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のカムフォロア装置は、以上に述べた様に構成され作用する為、支持軸と内径側ローラと外径側ローラとの互いに対向する周面同士の摺動抵抗を低減できると共に、これら各周面の摩耗を抑えて耐久性を向上させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来から知られているカムフォロア装置の１例を、使用状態で示す部分断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の対象となる従来構造の第１例を、使用状態で示す部分断面図。
【図４】同第２例を示す部分断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】本発明の対象となる従来構造の第３例を示す部分断面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【符号の説明】
１    カムシャフト
２    カム
３    ロッカーアーム
４    支持壁部
５    支持軸
６    ローラ
７    通孔
８    内径側ローラ
９    外径側ローラ
１０、１０ａ  潤滑性皮膜
【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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【図６】
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【図７】
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