(57)【要約】【課題】対向側壁７，８の軸孔７ａ，８ａに支軸４の両端部４ａ，４ｂを挿入して打刻かしめしたカムフォロア２において、ころ６の転動動作を安定にする。【解決手段】一対の側壁７，８の板厚２ｍｍないし４ｍｍに対して支軸４の両端部４ａ，４ｂが打刻かしめ前において３００Ｈｖ以上、３５０Ｈｖ以下に設定されている。この設定で支軸４の両端部４ａ，４ｂに打刻かしめを施して支軸４の両端部４ａ，４ｂを各軸孔７ａ，８ａに軸方向および周方向に位置決め可能でありながら、打刻かしめを施しても支軸４において対向側壁７，８の内側面よりも軸方向内側に露出している領域の塑性変形が抑制または防止される。この結果、支軸４に対するころ６の接触状態が良好となる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の支軸の両端部が、一対の対向側壁に同軸に設けられた軸孔それぞれに挿入されたうえで打刻かしめされるカムフォロアであって、当該支軸の両端部それぞれの打刻かしめ前の硬度が、両対向側壁それぞれの板厚２ｍｍないし４ｍｍに対して、ビッカース硬さ３００Ｈｖ以上、３５０Ｈｖ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、カムフォロアに関する。このカムフォロアは、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。
【背景技術】
【０００２】
カムフォロアは、一対の対向側壁間に架け渡された金属製の支軸に、ローラを回転自在に外装した構成であり、回転するカムがローラの外周面に当接されることで、カムフォロア全体を所定方向に往復変位させるようになっている。支軸は、その両端部が両対向側壁に同軸に設けられた各軸孔に挿入され打刻かしめされることにより軸孔外端縁にかしめ固定される。このようなかしめを容易確実に行ううえで、支軸の両端部の硬度は、２００Ｈｖ以上２８０Ｈｖ以下と低く軟質に設定されている。この支軸両端部の硬度と比較して、両対向側壁間の支軸部分はころ転走面となるから硬度６９７Ｈｖ以上８３２Ｈｖ以下と高く硬質に設定されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３２１６１６号公報（全頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来例では、カムフォロアの軽量化目的から対向側壁をプレス加工品としてその板厚が２ｍｍないし４ｍｍ程度に極めて薄肉になると、支軸の両端部が軟質なために、打刻かしめによる支軸の塑性変形が、軸孔内に位置する支軸の両端部にとどまらず、対向側壁の内側面よりも軸方向内側に露出している支軸領域（露出支軸領域）にまで及んで、ころ転走面におけるころの転がり動作に悪影響を及ぼしてくるようになる。そのため、従来では、ころ両端部にクラウニングを付けることによってころ両端部を露出支軸領域に非接触にして、ころの転動動作に影響を及ばさないようにしていた。しかしながら、ころ両端部に対するクラウニングの形成には高い加工精度が要求されるなど、カムフォロアの製造コストを増大させる要因となるなどの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるカムフォロアは、金属製の支軸の両端部が一対の対向側壁に同軸に設けられた軸孔それぞれに挿入されて打刻かしめされるカムフォロアであって、当該支軸の両端部それぞれの打刻かしめ前の硬度が両対向側壁それぞれの板厚２ｍｍないし４ｍｍに対して、ビッカース硬さで３００Ｈｖ以上、３５０Ｈｖ以下に設定されていることを特徴としているものである。
【０００５】
この構成では、支軸の両端部の硬度が打刻かしめ前としては３００Ｈｖ以上と高く比較的硬質に設定されているので、支軸の端面に対し打刻かしめをすると、支軸の両端部において打刻かしめ位置に近い軸孔内周面の外端縁側では径方向外側への膨張量（支軸の母線形状の変形量）が大きくても、軸孔の内端縁側ではその膨張量が小さくなっている。その結果、両対向側壁の板厚が２ｍｍないし４ｍｍと薄肉であっても、対向側壁の内側面よりも軸方向内側に露出する露出支軸領域にまで打刻かしめの影響が及ばないようになる。
【０００６】
そのため、本発明では、両対向側壁それぞれの板厚が２ｍｍないし４ｍｍと極めて薄肉であっても、露出支軸領域の塑性変形量を抑制ないしは防止できるものとなり、ころの端部にクラウニングを付けず、支軸ところとの接触面積を増大させることができ、これによって支軸ところの接触状態を良好にして転動性能を向上できる。
【０００７】
同時にまた、本発明では、支軸の両端部の硬度を打刻かしめ前で３５０Ｈｖ以下に設定されて、それほど高い硬質には設定されていないから、打刻かしめによる支軸の両端部の塑性変形量を必要程度に確保して支軸の両端部を軸孔に圧接させて軸方向ならびに周方向にその位置決めを図れるものである。
【０００８】
以上により、本発明では、支軸の両端部に対して、露出支軸領域にまで打刻かしめの影響を及ばさない範囲で打刻かしめを容易に行えるから、カムフォロアの製造コストに影響をさせず、高い性能のカムフォロアを提供できるものとなる。
【０００９】
上記支軸は、好ましくは、その母材にビッカース硬さ３００Ｈｖ未満に調質された線状鋼材を用いるとともに、その両端部の上記硬度を、ヘッダ加工に次いで研削加工されたことによる加工硬化により設定する。
【００１０】
このような場合では、支軸の両端部の硬度をその加工硬化で調整できることにより、支軸の両端部の硬度を別途の工程で設定する必要がなくなり、支軸の両端部の硬度設定のために余分なコストがかからずに済んで好ましい。また、このような加工硬化による場合、支軸の両端部の表層が硬化しているものの、両端部の内部が金属母材の硬度のまま軟質に保たれているから、打刻かしめによって起こる所定の塑性変形、つまり支軸の軸方向ならびに周方向の位置決めに必要な塑性変形が容易に行えるようになり、しかも、支軸において対向側壁の内側面よりも軸方向内側に露出している領域に塑性変形が発生することが抑制または防止されるという効果もある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、対向側壁の軸孔に対する支軸の両端部の打刻かしめの影響をなくすために、ころにクラウニング加工を施す必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照して本発明による最良の形態のカムフォロアを説明する。図１はカムフォロアの断面図、図２は、カムフォロアの支軸をその一端面側から見た図を示す。これらの図において、符号１はカム、２はカムフォロアを示す。
【００１３】
カムフォロア２は、胴体３、支軸４、ローラ５、および複数のころ６を備える。胴体３は、ほぼ平行な一対の対向側壁７，８を有している。支軸４は対向側壁７，８間に架け渡されている。ローラ５は、支軸４において対向側壁７，８間の領域に複数のころ６を介して回転自在に外装されている。ころ６は、単に両端縁が面取されただけの形状であり、クラウニングが施されていない。対向側壁７，８には、板厚方向に貫通する軸孔７ａ，８ａが同軸に設けられ、軸孔７ａ，８ａの外端には外側へ向けて拡径する面取７ｂ，８ｂが設けられている。
【００１４】
支軸４の両端部４ａ，４ｂは、軸孔７ａ，８ａに、すきま嵌めにより挿入され、かつ、打刻かしめを施されており、これによって支軸４は対向側壁７，８間に軸方向ならびに周方向に位置決めされている。この打刻かしめにより、支軸４の一端側と他端側それぞれの端面に、支軸４の中心軸線Ｏと同心の環状溝１５，１５が形成される。環状溝１５，１５の形成の際、環状溝１５，１５に存在していた金属が塑性流動することに伴い、支軸４の両端側それぞれの外周に径方向外向きに突出するようにかしめ部１６，１６が形成されるとともに、かしめ部１６，１６よりも軸方向内側領域が径方向外向きに膨張する。
【００１５】
例えばカムフォロア２を軽量化する目的より、胴体３を例えばクロムモリブデン鋼材などの鋼材をプレス加工して製作する場合、対向側壁７，８の板厚を２ｍｍないし４ｍｍと薄肉にすることが可能である。胴体３の素材としては前述した鋼材に限定されない。
【００１６】
このような場合、支軸４の両端部４ａ、４ｂそれぞれに打刻かしめが行われると、この打刻かしめに伴う塑性変形がころ転走面４ｃにまで発生しやすいことを考慮して、支軸４の特に両端部４ａ，４ｂそれぞれの硬度は、種々に設定され、これにより、前記塑性変形は抑制ないしは防止されるので、以下で説明する。
【００１７】
支軸４は、その母材に、例えば高炭素クロム軸受鋼、浸炭鋼などの金属が用いられる。支軸４において対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａ内に挿入される両端部４ａ，４ｂの打刻かしめ前の硬度は、対向側壁７，８の板厚の２ｍｍないし４ｍｍに対して、ビッカース硬さ３００Ｈｖ以上、３５０Ｈｖ以下である。また、支軸４の両端部４ａ，４ｂの硬度は、上記に限定されず、例えば、対向側壁７，８の板厚の２ｍｍないし４ｍｍに対して、３１０Ｈｖ以上、３２０Ｈｖ以下に設定してもよい。また、対向側壁７，８の板厚は、より薄肉でもよく、例えば、上限値が３ｍｍでもよい。
【００１８】
ここで、支軸４の一端部４ａは、支軸４の一端面から一方の対向側壁７の内側面までの範囲内に相当し、同他端部４ｂは支軸４の他端面から他方の対向側壁８の内側面までの範囲内に相当する。
【００１９】
支軸４の両端部４ａ，４ｂの打刻かしめ前の硬度が、下限の３００Ｈｖ未満に設定されると、支軸４において対向側壁７，８の内側面よりも軸方向内側に露出している支軸領域（露出支軸領域）に打刻かしめに伴う塑性変形量が大きくなりすぎ、ころ６にクラウニングを付ける必要が生じてくる。支軸４の両端部４ａ，４ｂの打刻かしめ前の硬度が、上限の３５０Ｈｖを超えて設定されると、打刻かしめによる塑性変形が不足して軸方向ならびに周方向の位置決めが不十分となるなど、打刻かしめ作業が困難になってくる。
【００２０】
支軸４のころ転走面４ｃの硬度は、耐摩耗性などを考慮して、ビッカース硬さ７００Ｈｖ以上に設定されることが好ましい。
【００２１】
支軸４の製法を具体的に説明する。支軸４の母材に３００Ｈｖ未満に調質された高炭素クロム軸受鋼からなるコイル材を用いる。このコイル材を支軸４の長さに切断する。切断して得た支軸材の両端部をヘッダ加工（冷間鍛造加工等）により成型するとともに研削加工する。この後、支軸材のころ転走面４ｃに相当する軸方向中間領域のみを高周波焼入れ等により硬化処理してから外周面を研磨して支軸４が得られる。支軸４の両端部４ａ，４ｂは、ヘッダ加工、さらに、その後の研削加工により加工硬化して３００Ｈｖ以上、３５０Ｈｖ以下になる。
【００２２】
このように、支軸４の両端部４ａ、４ｂの硬度は従来例よりも硬くする方向で特定の数値範囲に設定されるので、支軸４の両端部４ａ、４ｂに打刻かしめが施されると、その両端部４ａ、４ｂは対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａそれぞれに軸方向と周方向に位置決めされ、しかも、打刻かしめが施されることによって、支軸４において対向側壁７，８の内側面よりも軸方向内側に露出している支軸領域の塑性変形は、抑制ないし防止される。これにより、支軸４ところ６との接触状態が良好になってころ６にクラウニング加工を施す必要がなくなる。
【００２３】
図３を参照して、支軸４の両端部４ａ、４ｂの硬度と、打刻かしめに伴う支軸４の母線形状の変形量との関係を説明する。
【００２４】
図３は、支軸４の両端部４ａ、４ｂの打刻かしめ前の硬度が、２９０Ｈｖ以下に設定された場合、露出支軸領域に母線変形量で０．５μｍの膨張が発生し、２９０Ｈｖ超、３００Ｈｖ未満の範囲に設定された場合、その膨張が急速に小さくなり、３００Ｈｖ以上に設定された場合、その膨張が発生しないことを示している。このことから、支軸４の両端部４ａ、４ｂの打刻かしめ前の硬度の下限値は３００Ｈｖに設定される。
【００２５】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００２６】
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２０，３０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２０，３０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。
【００２７】
図４に示すロッカーアーム２０は、センタピボットタイプと呼ばれるものであり、プレス製の胴体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２１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２２が螺合装着される。上記アジャストスクリュー２２に、不図示のシリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ４０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２１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２２が上下方向に反復変位させられることで、バルブ４０を開閉動作させる。
【００２８】
図５に示すロッカーアーム３０は、エンドピボッドタイプと呼ばれるものであり、プレス製の胴体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３１が、さらに長手方向他端に上向き半球形のピボット部３２がそれぞれ設けられる。このピボット部３２は、不図示のシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ４１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３２が支点となって胴体３が傾動されて、バルブ嵌入部３１が上下方向に反復変位させられることで、バルブ４０を開閉動作させる。
【００２９】
これらのロッカーアーム２０，３０は、エンジンのシリンダヘッドに設置されるものであるが、上述したような支軸４の構成によって、カム１とローラ５とのミスアライメント（心ずれ）を抑制または防止できるので、バルブの開閉動作を安定にするうえで有利となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のカムフォロアは、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利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の最良の形態に係るカムフォロアを示す断面図
【図２】図１の支軸をその一端面側から見た図
【図３】図１における支軸の端部の硬度と変形との関係を示す図
【図４】本発明によるカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図
【図５】本発明によ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】
【００３２】
４          支軸
４ａ、４ｂ  支軸の各端部
４ｃ        支軸のころ転走面
５          ローラ
６          ころ
７、８      対向側壁
【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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