(57)【要約】【課題】カム１が接するローラ５を支軸４に回転自在に取り付けたカムフォロア２において、ローラ５の耐ピーリング性を向上する。【解決手段】ローラ５の外周面５ａにおける表面粗さが、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に設定されており、ローラ５の外周面５ａにおける軸方向の表面うねりが、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）で１．７以上、３．０以下に、かつ、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）でカム１の外周面１ａのろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の１／２以上、１／１以下に設定されている。これにより、ローラ５の外周面５ａとカム１の外周面１ａとが接触に伴い互いになじみやすくなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムと接するローラを備えたカムフォロアであって、
ローラの外周面における表面粗さが、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に設定されており、
ローラの外周面における軸方向の表面うねりが、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）で１．７以上、３．０以下、かつ、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）でカムの外周面のろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の１／２以上、１／１以下に設定されている、ことを特徴とするカムフォロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムと接するローラを備えたカムフォロアに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カムフォロアは、例えば、自動車等のエンジン動弁機構やその他の各種のカム機構等に用いられる。カムフォロアは、一対の側壁間に支軸が架け渡され、この支軸に複数の針状ころを介してローラが回転自在に支持されてなり、回転するカムをローラの外周面に当接させることで、一対の側壁を所定方向に往復変位させるようになっている。
【０００３】
カムの外周面の表面粗さが比較的大きく、ローラの外周面の表面粗さが比較的小さい場合、カムとローラとの接触面間での潤滑油膜が不十分になると、ローラの外周面側にピーリング損傷が発生しやすい。そこで、ローラの外周面における表面粗さを規定することにより、ローラの外周面における潤滑油膜の形成率を高めようとすることが考えられている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１０１０８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来では、カムの外周面の表面粗さに関係なく、ローラの外周面における表面粗さを規定しているので、ピーリング損傷の発生を防止するには不十分であった。
【０００５】
本発明は、カムと接触するローラの外周面にピーリング損傷が発生することを抑制または防止することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、カムと接するローラを備えたカムフォロアであって、ローラの外周面における表面粗さが、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下に設定されており、ローラの外周面における軸方向の表面うねりが、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）で１．７以上、３．０以下、かつ、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）でカムの外周面のろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の１／２以上、１／１以下に設定されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明では、ローラの外周面の面状態を従来のように表面粗さだけで規定するのではなく、この表面粗さに加え、軸方向の表面うねりについても所定範囲内に規定している。しかも、ローラの外周面における軸方向の表面うねりを、ローラの接触相手であるカムの外周面における軸方向の表面うねりの大きさを考慮して設定している。つまり、ローラの外周面の面状態をカムの外周面の面状態よりも平滑とする傾向にしながら、ローラの外周面の面状態をカムの外周面の面状態にできるだけ近づけるようにしている。これにより、カムの外周面とローラの外周面とが接触に伴いなじみやすくなるという効果がある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ローラのピーリング損傷を抑制または防止できるようになり、カムフォロアの信頼性向上に大きく貢献できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１から図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、カムフォロアの断面図、図２および図３は、耐ピーリング性に関する試験の結果を示すグラフ図である。図１において、１はカム、２はカムフォロアを示す。
【００１０】
カムフォロア２は、胴体３、支軸４およびローラ５を備える。胴体３は、平行に対向する一対の側壁３ａ，３ｂを有している。支軸４は、一対の側壁３ａ，３ｂ間に架け渡された状態で取り付けられている。ローラ５は、支軸４において一対の側壁３ａ，３ｂ間の領域に回転自在に外装されている。このカムフォロア２の動作としては、回転するカム１の外周面１ａがローラ５の外周面５ａに当接されることで、胴体３が所定方向に往復変位させられる。
【００１１】
上記ローラ５の外周面５ａにおける表面粗さと軸方向の表面うねりを次のように特定しているので、説明する。
【００１２】
日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１(１９９４)、ＪＩＳ  Ｂ  ０６５１(１９９４)では、表面粗さのパラメータとして、算術平均粗さ(Ｒａ)、十点平均粗さ(Ｒｚ)、最大高さ(Ｒｙ)、凹凸の平均間隔(μｍ)、局部山頂の平均間隔(μｍ)、負荷長さ率(ｔｐ)等が示されている。
【００１３】
本実施形態では、表面粗さのパラメータを十点平均粗さ(Ｒｚ)にしている。十点平均粗さ(Ｒｚ)の定義の説明は省略する。十点平均粗さ(Ｒｚ)の測定には、粗さ曲線が必要であるが、この粗さ曲線は、ＪＩＳの規定から、断面曲線から波長の長い成分を除去(カットオフ)したものである(ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４)が、それに加え波長が特に短い成分も不要であるとして除去したものでもある(ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４を補完した日本精密測定機器工業会規格ＪＭＡＳ５０２１−１９９６)。上記カットオフのフィルタとして、ガウシアン、２ＣＲ、特殊ガウシアン等がある。
【００１４】
また、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  ０６１０(１９６７)では、表面うねりのパラメータとして、ろ波最大うねり(ＷＣＭ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）、転がり円中心線うねり(ＷＥＡ)が示されている。
【００１５】
本実施形態では、軸方向の表面うねりのパラメータを、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）と、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）とにしている。
【００１６】
転がり円うねり曲線は、断面曲線を一定の半径の円板でたどったとき、円板の中心軌跡である。転がり円最大うねり（ＷＥＭ）は、転がり円うねり曲線から基準長さだけ抜き取った部分(抜き取り部分)の平均線に平行な２直線で抜き取り部分を挟んだとき、この２直線の間隔を転がり円うねり曲線の縦倍率の方向に測定して、この値をμｍ単位で表したものをいう。
【００１７】
ろ波中心線うねり曲線は、断面曲線から波長の短い成分と波長の長い成分とを除去して得られる曲線をいう。ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）は、ろ波中心線うねり曲線から得られる値をμｍ単位で表したものをいう。
【００１８】
本実施形態のローラ５の外周面５ａにおける表面粗さのパラメータは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１．０以上、２．０以下である。また、ローラ５の外周面５ａにおける軸方向の表面うねりのパラメータは、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）で１．７以上、３．０以下で、かつ、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）でカム面１ａのろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の１／２以上、１／１以下である。ローラ５の外周面５ａのろ波中心線うねり（ＷＣＡ）を数値で示すと、カム面１ａのろ波中心線うねり（ＷＣＡ）が０．１５の場合、０．１５／２以上、０．１５以下になる。上記した表面粗さおよび軸方向の表面うねりの範囲は、試験の結果に従い、決定されたものである。
【００１９】
これら表面粗さおよび軸方向の表面うねりの測定器には、例えば、サーフコーダＳＥ１７００、ＳＥ−２３００、ＳＥ３５００等がある。測定方式等は、ＪＩＳに従って行われる。
【００２０】
表１(数値単位μｍ)にはローラ５の外周面５ａにおける表面粗さおよび軸方向の表面うねりのパラメータの値を上記範囲外と範囲内にしたものをそれぞれ示している。詳しくは、表１には、５つの比較例ＡないしＥと、４つの実施例ＦないしＩが示される。各比較例は、ローラ５の外周面５ａの十点平均粗さ(Ｒｚ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、および、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の三つのいずれかが上記範囲外にあるときの例である。各実施例は、ローラ５の外周面５ａの十点平均粗さ(Ｒｚ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、および、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の三つすべてが上記範囲内にあるときの例である。
【００２１】
また、試験は、上述したカムフォロア２を、自動車エンジンの動弁機構で用いるロッカアームに利用した状態（例えば図４参照）で、所定時間運転して行った。比較例ＡないしＥの試料、実施例ＦないしＩの試料を用いて試験を行った。カム１の外周面１ａにおける表面粗さは、最大高さ(Ｒｙ)で２．５、軸方向の表面うねりは、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）で３．０に、かつ、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）で０．１５に設定されている。
【００２２】
【表１】
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試験の結果としては、実施例ＦないしＩのように、十点平均粗さ(Ｒｚ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の三つが同時に上記範囲内にあるときに、いずれにもピーリングが発生しないが、比較例ＡないしＥのように、十点平均粗さ(Ｒｚ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）の三つのいずれかが上記範囲外にあるときに、すべてないしはいずれかにピーリングが発生したことが分かった。
【００２３】
図２、図３は、表１を図に分かり易く表したものである。図２は横軸に十点平均粗さ(Ｒｚ)、縦軸に転がり円最大うねり（ＷＥＭ）を示し、図３は、横軸に比較例と実施例の試料、縦軸にろ波中心線うねり（ＷＣＡ）を示す。図において、白抜き四角記号の□はピーリングが発生したことを表しており、黒塗り四角記号の■はピーリングが発生していないことを表している。
【００２４】
図２、図３から分かることは、十点平均粗さ(Ｒｚ)と転がり円最大うねり（ＷＥＭ）が大きいほどピーリングの発生が少なくなるが、それらが大きくても、ピーリングが発生する例がある。例えば、比較例ＢやＦでは、十点平均粗さ(Ｒｚ)と転がり円最大うねり（ＷＥＭ）が共に大きいのにピーリングが発生している。これに対応するろ波中心線うねり（ＷＣＡ）は小さい。一方、実施例ＧやＨでは、十点平均粗さ(Ｒｚ)、転がり円最大うねり（ＷＥＭ）、ろ波中心線うねり（ＷＣＡ）はいずれも大きい。つまり、図２、図３からも、これら三つが同時に上記範囲内にあることが、ピーリング発生を防止するうえで必要であることが分かる。
【００２５】
なお、上述したローラ５の製造手順は種々考えられるが、いくつかの例を説明する。
【００２６】
１つの製造手順として、ローラ素材を鍛造ないし旋削して円筒形のローラ基材を得る。この円筒形のローラ基材に熱処理（ずぶ焼入れ）を施し、次いで、この基材の外周面に研磨を施す。この研磨はクラウニングのないストレートな研磨加工と所定のクラウニング形状を施したクラウニング加工の場合があるが、このいずれかの研磨加工のときに、所定の表面粗さと軸方向の表面うねりとを付ける。その後、ローラ基材の内周面を研磨する。
【００２７】
他の製造手順として、ローラ素材を鍛造ないし旋削して円筒形のローラ基材を得る。この円筒形のローラ基材に熱処理（ずぶ焼入れ＋浸炭窒化）を施し、次いで、この基材の外周面に研磨機で研磨加工を施す。このときに、所定の表面粗さと軸方向の表面うねりとを付ける。その後、ローラ基材の内周面を研磨する。
【００２８】
このように、ローラ５の外周面５ａに研磨加工を施す際に、ローラ５の外周面５ａに上述した表面粗さと軸方向の表面うねりとを付けるようにすることができる。ちなみに、従来では、研磨加工後に、ローラ５の外周面５ａにショットやバレル等を施すことによって、ローラ５の外周面５ａを粗く設定している。このショットやバレル等はバッチ処理であってローラ５の加工ラインから外れるものであるために、製造効率が低下する。しかし、上述したような製造手順とすれば、前記のショットやバレル等を廃止できるようになるので、ローラ５の製造のインライン化が可能となって、安価なカムフォロワ２を提供できるようになる。
【００２９】
以下に本発明の他の実施形態を説明する。
【００３０】
（１）上述したカムフォロア２は、例えば図４や図５に示すように、自動車などのエンジン動弁機構のロッカーアーム１０，２０に用いることができる。もちろん、これらのロッカーアーム１０，２０以外のロッカーアームや、その他のいろいろなカム機構にも上記カムフォロア２を用いることができる。
【００３１】
図４に示すロッカーアーム１０は、センタピボットタイプと呼ばれるものであり、胴体３の長手方向一端に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向中間にロッカシャフト３０が貫通され、さらに長手方向他端にアジャストスクリュー１１が螺合装着される。上記アジャストスクリュー１１に、前記シリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ３１のステムエンドが当接される。動作は、カム１の回転に伴いロッカシャフト３０が支点となって胴体３が傾動されて、アジャストスクリュー１１が上下方向に反復変位させられることで、バルブ３１を開閉動作させる。
【００３２】
図５に示すロッカーアーム２０は、エンドピボッドタイプと呼ばれるものであり、胴体３の長手方向中間に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向一端にバルブ嵌入部１２が、さらに長手方向他端に上向き半球形のピボット部１３がそれぞれ設けられる。このピボット部１３は、図示しないシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ３２の上端に係合される。動作は、カム１の回転に伴いピボット部１３が支点となって胴体３が傾動されて、バルブ嵌入部１２が上下方向に反復変位させられることで、バルブ３１を開閉動作させる。
【００３３】
これらのロッカーアーム１０，２０は、エンジンのシリンダヘッドに設置されるものであって、潤滑油の少ない貧潤滑な環境で使用されるが、ロッカーアーム１０，２０のローラ５の外周面５ａにおける表面粗さと軸方向に沿う表面うねりを、上述と同様に設定することにより、ローラ５のピーリング損傷を抑制または防止することができる。
【００３４】
（２）図示しないが、ローラ５を支軸４にすきま嵌めにより直接外嵌させたり、あるいはローラ５を支軸４にすべり軸受を介して嵌合させることができる。このローラ５の外周面５ａについても、上述と同様の表面粗さと軸方向うねりに設定して、カム１の外周面１ａとの接触によるピーリングを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るカムフォロアを示す断面図
【図２】耐ピーリング性に関する試験の結果を示すグラフ図
【図３】耐ピーリング性に関する試験の結果を示すグラフ図
【図４】本発明に係るカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図
【図５】本発明に係るカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図
【符号の説明】
【００３６】
１      カム
１ａ      カムの外周面
２      カムフォロア
５      ローラ
５ａ      ローラの外周面
【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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