(57)【要約】【課題】バルブステム摺接面の異常摩耗やピッチングを効果的に防止することができる板金製ロッカアームの提供。【解決手段】バルブステム受け９の表層部位９ａの硬度をＨＶ６５０〜８００に設定し、残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に設定した板金製ロッカアーム１。【選択図】図２
2005201066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低炭素鋼材からなる板金製ロッカアームであって、
少なくともバルブステムの摺接面の表層部位を、浸炭焼入れ焼き戻し処理によりビッカース硬さＨｖ６５０〜８００、残留オーステナイト量γＲ２５〜３５ｖｏｌ％に設定したことを特徴とする板金製ロッカアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンの動弁機構に用いられる板金製ロッカアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの動弁機構に付設される板金製ロッカアームは、板金製の胴体が備える一対の対向側壁間にローラを配置し、このローラを、針状ころを介して支軸に回転自在に支持した構成となっている。そして、両対向側壁の長手方向両側それぞれに連接した連接壁のうち、一方の連接壁をラッシュアジャスタ受けとし、他方の連接壁をバルブステム受けとしている。
【０００３】
かかる板金製ロッカアームにおいては、カムをローラに転接させることにより、ラッシュアジャスタ受けを支点として胴体を揺動させることで、バルブステム受けでバルブステムを上下動させることによりバルブを開閉させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−７４００４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記板金製ロッカアームのバルブステム受けのバルブステムとの摺接面は、潤滑状態が悪いから、その摺接面には異常摩耗やピッチングが発生しやすい。そこで、その対策として従来からバルブステム受けの摺接面にクラウニングを付けたり、接触面圧を緩和したりしていた。
【０００５】
しかしながら、潤滑剤として用いるエンジンオイルが低粘度化してくると、バルブステム受けの摺接面の潤滑状態はさらに厳しくなり、上記対策だけでは充分でなくなってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による板金製ロッカアームは、低炭素鋼材からなる板金製ロッカアームであって、少なくともバルブステム受けの摺接面の表層部位を、浸炭焼入れ焼き戻し処理によりビッカース硬さＨｖ６５０〜８００、残留オーステナイト量γＲ２５〜３５ｖｏｌ％に設定したことを特徴とするものである。上記低炭素鋼材は、炭素量０．４ｗｔ％以下の鋼材であることが好ましい。
【０００７】
一般に、残留オーステナイト量γＲが多い場合、鋼材の硬さは低くなる傾向にあるが、バルブステムがバルブステム受けに摺動する動作に伴ない、バルブステム受けの表層部位の残留オーステナイトの一部がマルテンサイト変態して、上記ビッカース硬さＨｖ６５０〜８００よりもさらに硬度が高くなる。
【０００８】
このため、バルブステム摺接面の耐疲労性、耐転がり疲労性が従来に比べて向上し、バルブステム受けの摺接面に異常摩耗やピッチングが発生することを効果的に防止することができる。
【０００９】
バルブステム受けは、一対の対向側壁の長手方向両側それぞれに形成される連接壁のうちの一方の連接壁を用いて形成される。このバルブステム受けを構成する連接壁は一対の対向側壁とは別体で形成した後、溶接により両対向側壁間に一体化するようにしてもよいし、一枚の金属板からブランク材を形成する際に連接壁となる領域を一体に形成しておくようにしてもよい。
【００１０】
何れにしても、バルブステム受けの摺接面の表層部位におけるビッカース硬さをＨｖ６５０〜８００に、また、残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に設定しているから、浸炭焼入れ焼き戻しのうち焼入れの温度を従来のそれよりも高温側に設定して残留オーステナイトがマルテンサイトに変態する量を減らすことを可能とし、焼戻しの温度を従来のそれよりも低温側に設定して残留オーステナイトの分解を抑えて残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に設定することを可能としている。
【００１１】
好ましくは、バルブステム受けの摺接面に、多数のディンプルを形成することにより、ディンプルに潤滑剤を保持可能とし、バルブステムとバルブステム受けの摺接面との摺動動作に伴なってエンジンオイル等の潤滑剤をその摺接面に供給して当該摺接面を十分に潤滑し、当該摺接面に異常摩耗やピッチングが発生することを効果的に抑制することができる。
【００１２】
上記ディンプルは、ショットピーニング処理により形成することが好ましい。ショットピーニング処理は、小径の硬質小球であるショット材を投射装置で加速噴射させて処理面に衝突させる冷間加工であり、これによって処理面にある程度の粗さを形成するとともにその表面を加工硬化して高い圧縮残留応力を付与する。
【００１３】
このように、ショットピーニング処理によりディンプルを形成した場合、バルブステム受けの摺接面が加工硬化するから、バルブステム受けの摺接面に異常摩耗やピッチングが発生することをさらに効果的に防止ないしは抑制することができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、バルブステム受けの摺接面に異常摩耗やピッチングが発生することを効果的に防止、ないしは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は板金製ロッカアームの全体構成を示す分解斜視図、図２は板金製ロッカアームの幅方向中心での断面図、図３は板金製ロッカアームの連接壁とバルブステムとの接触状態を示す拡大断面図、図４は繰返し数と摩耗量との関係を示すグラフ図である。
【００１６】
これらの図を参照して、１は板金製ロッカアームを示し、板金製ロッカアーム１は、胴体２を備える。胴体２は、一対の対向側壁６,７を有する。対向側壁６,７それぞれの長手方向中央領域に、支軸３を支持する軸孔６ａ，７ａを備える。支軸３の端部は、かしめられることにより軸孔６ａ，７ａの周壁面に圧接して対向側壁６,７に非回転に組付けられる。
【００１７】
ローラ５は、針状ころ４を介して支軸３回りに回転自在に外装されている。両対向側壁６,７の長手方向一方側で連接する連接壁８と、長手方向他方側で連接する連接壁９とを有する。
【００１８】
一方側の連接壁８は、ラッシュアジャスタ１０の上端部が嵌入されるラッシュアジャスタ受け８を構成し、他方側の連接壁９は、バルブステム１１の上端部を受けるバルブステム受け９を構成する。バルブステム受け９は、両対向側壁６,７とは別体に形成されて溶接によって対向側壁６,７間に固定される。
【００１９】
バルブステム受け９は、矩形の平板を断面略コ字形に形成して両側の垂下壁部１２,１２と、垂下壁部１２,１２どうしを連接する天板壁部１３とから一体に形成されている。天板壁部１３の下面はバルブステム１１の上端面１１ａが接触して摺動するバルブステム摺接面１３ａであり、このバルブステム摺接面１３ａは、下向きに膨出し、かつ、長手方向に湾曲するクラウニング形状に形成されている。
【００２０】
上記板金製ロッカアーム１では、カム１５がローラ５の外周面に接触して回転する動作に伴なって、ローラ５は針状ころ４を介して支軸３回りに回転し、ローラ５はカム１５の回転に伴なって押圧されることで、板金製ロッカアーム１の胴体２がラッシュアジャスタ１０の上端部１０ａとラッシュアジャスタ受け８との摺動部を中心に揺動し、この胴体２の動作に伴なってバルブステム１１が上下動してバルブが開閉される。
【００２１】
以上の構成を備え、かつ、動作を行う板金製ロッカアーム１は、低炭素鋼材からなり、バルブステム受け９も低炭素鋼材から構成されている。この低炭素鋼材は、炭素量が好ましくは０．４ｗｔ％以下の鋼材であり、これには、ＪＩＳ鋼種でＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０、ＳＣＲ４２０等がある。
【００２２】
そして、バルブステム摺接面１３ａを含む表層部位９ａの硬度をビッカース硬さＨｖで６５０〜８００に設定し、また、残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に設定している。
【００２３】
上記に関して従来からの板金製ロッカアームでは、低炭素鋼材に浸炭焼入れ焼戻しをして表層部位の硬度をビッカース硬さＨｖで６５０〜８００とし、また、残留オーステナイト量γＲを１４ｖｏｌ％としていた。このような板金製ロッカアームでは、バルブステム摺接面にクラウニングを付けても、バルブステム摺接面に異常摩耗やピッチングが発生する可能性がある。
【００２４】
本発明の板金製ロッカアーム１の場合、低炭素鋼材に浸炭焼入れ焼戻しを行う前に、予めバルブステム受け９を対向側壁６,７に溶接しておく。そして、板金製ロッカアーム１に対する熱処理条件を変更して、バルブステム摺接面１３ａの表層部位の硬さをＨＶ６５０〜８００、残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に調整している。
【００２５】
この熱処理条件の変更としては、胴体２の焼入れ温度を従来のそれよりも高温側に設定し、焼戻し温度を従来のそれよりも低温側に設定している。このように焼入れ温度を高温側に設定することで、残留オーステナイトがマルテンサイトに変態する量を減らすことができ、焼戻し温度を低温側に設定することで、残留オーステナイトの分解を抑えるようにして、上記のように、残留オーステナイト量γＲを２５〜３５ｖｏｌ％に調整している。
【００２６】
ところで、一般に残留オーステナイト量γＲが多い場合は、硬さが低くなる傾向にあるが、バルブステム１１がバルブステム摺接面１３ａと摺動することに伴ない、２５〜３５ｖｏｌ％の残留オーステナイトが分解してマルテンサイトに変態して、バルブステム摺接面１３ａの表層部位の硬度がさらに高くなるようにしている。
【００２７】
このため、本発明では、バルブステム受け９の残留オーステナイト量γＲが従来からの１４％前後と比較して２５〜３５ｖｏｌ％、好ましくは２８〜３２％程度と多くしたことにより、バルブステム受け９の寿命を延びる一方、残留オーステナイトの分解によりバルブステム摺接面１３ａの表層部位の硬度が高くなって塑性変形しにくくなることにより、バルブステム摺接面１３ａの耐衝撃強さ、耐疲労強度、耐摩耗性、耐ピッチング性が向上する。
【００２８】
このことは実験によっても明らかにされており、図４において、黒丸印「●」のデータで示す従来の残留オーステナイト量γＲ：１６．９ｖｏｌ％の場合と、黒四角「■」のデータで示す本発明の残留オーステナイト量γＲ：３１．５ｖｏｌ％の場合とでは、同じバルブステム摺接面１３ａとバルブステム１１との摺動回数に相当する「繰返し数」では、従来に比べて本発明の場合の方がバルブステム摺接面１３ａの「摩耗量」が著しく低く済むことが明らかである。
【００２９】
このように、バルブステム摺接面１３ａにクラウニングを形成するなどしてバルブステム摺接面１３ａとバルブステム１１との接触面圧を緩和する一方で、バルブステム摺接面１３ａにおける残留オーステナイト量γＲを従来に比べて多くすることで、バルブステム摺接面１３ａの耐疲労性を向上させ、異常摩耗やピッチングを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施する最良の形態を示す板金製ロッカアームの斜視図
【図２】板金製ロッカアームの使用状態を示す全体側面図
【図３】板金製ロッカアームのバルブステム受けとバルブステムとの摺動状態を示す拡大断面図
【図４】繰返し数と摩耗量との関係を示すグラフ図
【符号の説明】
【００３１】
１      板金製ロッカアーム
６,７    対向側壁
９      バルブステム受け
１１    バルブステム
１３ａ  バルブステム摺接面
【図１】
2005201066.tif 000003
【図２】
2005201066.tif 000004
【図３】
2005201066.tif 000005
【図４】
2005201066.tif 000006