(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムが転接するローラの外径面における
相対負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）を、０％＜Ｒｍｒ（１０％）≦１０％
粗さ曲線のクルトシスＲｋｕを、４≦Ｒｋｕ≦１０
算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．１５
表層部の圧縮応力Ｓを、８００Ｍｐａ≦Ｓ≦１１００Ｍｐａ
としたことを特徴とするカムフォロア。
【請求項２】
前記ローラの軸方向端面における算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．８としたことを特徴とする請求項１に記載のカムフォロア。
【請求項３】
前記ローラの表面加工を、流動バレルにて行ったことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカムフォロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動弁機構を構成するカムフォロアに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランクシャフトと共に回転するカムシャフトに固定のカムの動きを、バルブに伝達するための動弁機構にカムフォロアを組み込み、この動弁機構の運転時における摩擦を滑り摩擦から転がり摩擦に変えることで、当該部分の摩擦損失を低く抑えることが、近年広く行なわれるようになっている。
【０００３】
ところで、カム部分は、エンジン部品の中でも潤滑的に厳しく、その接触面は境界潤滑領域と言われている。このような条件下で使用されるローラ付カムフォロアにおいて、カムに対してローラは、基本的には転がり接触であるが、カム形状からくるローラの回転速度変化やローラに作用する荷重の急激な変動等、純転がり運動は不可能で、滑りを伴う転がり接触をしており、潤滑条件（油量、油温、異物）および相手カムの面粗さなどの関係上、ローラの外径転動面にピーリング現象が発生し、短寿命であるという問題がある。
【０００４】
そこで、使用時においてカムと転がり接触もしくは滑り接触するカムフォロアのローラの外径面の耐久性を向上させるために、従来から表面性状の改良に関する各種発明が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１には、ローラの外径面に油溜りとなる微小な凹形状のくぼみを多数設けることで、ピーリング防止を図る構成が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ローラの外径面における硬度を上げることで耐久性を向上させ、ピーリング防止を図る構成が開示されている。
【特許文献１】特許第２５９４３３９号公報
【特許文献２】特許第３１２５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１，２の構成の場合、ローラのピーリングを防ぐことができても、カムがローラに対して比較的弱い材質で形成されていると、逆にカム表面を磨耗させてしまうという問題があった。
【０００８】
すなわち、特許文献１の構成の場合、ローラの外径面を粗面とする際、遠心バレル等の加工力の高い機械で凹凸を形成するため、当該凹凸が非常に大きくなってしまう。そのため、カムと転がり接触もしくは滑り接触する際に、ローラの外径面の凹凸にてカム表面が磨耗してしまう。また、バレル加工時に、ローラの外径面のみならず内径面にも凹凸が形成されることから、ローラの内径面が当接する部材、例えば軸受のころが摩耗するという問題もあった。
【０００９】
また、特許文献２の構成の場合、ローラの外径面における大幅な高硬度化により、カム表面との硬度差が増大し、その結果カム表面を磨耗させてしまうという問題があった。
【００１０】
さらに、特許文献１の構成に対し、外径面をＳＦ（Super Finishing）加工し、表面の凹凸を小さくし、粗さ性を向上させる構成もあるが、ローラの軸方向端面はＳＦ加工を施しておらず、凹凸面となっている。このため、ローラの軸方向端面が当接するカムフォロアのホルダの内壁が摩耗してしまうという問題もあった。
【００１１】
したがって、本発明は、ローラが当接するカム表面やカムフォロアの各部における摩耗を防ぐことを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のカムフォロアは、カムが転接するローラの外径面における相対負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）を、０％＜Ｒｍｒ（１０％）≦１０％、粗さ曲線のクルトシスＲｋｕを、４≦Ｒｋｕ≦１０、算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．１５、表層部の圧縮応力Ｓを、８００Ｍｐａ≦Ｓ≦１１００Ｍｐａとしたことを特徴とする。
【００１３】
前記ローラの軸方向端面における算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．８とする。
【００１４】
前記ローラの表面加工を、流動バレルにて行う。
【００１５】
本発明のカムフォロアによると、ローラの外径面における相対負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）を、０％＜Ｒｍｒ（１０％）≦１０％としたことで、粗さの突起を少なくし、平坦部の割合を上げることができ、ローラの外径面が当接するカム表面における摩耗を防ぐことができる。
【００１６】
また、ローラの外径面における粗さ曲線のクルトシスＲｋｕを、４≦Ｒｋｕ≦１０としたことで、荷重を負荷できる部分を多く確保でき、ローラの外径面における摩耗を防ぐことができる。
【００１７】
また、ローラの外径面における算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．１５としたことで、油膜を確保しやすく、表層剥離を防ぐことができる。
【００１８】
また、表層部の圧縮応力Ｓを、８００Ｍｐａ≦Ｓ≦１１００Ｍｐａとしたことで、軸受の疲労強度を高めることができる。
【００１９】
さらに、ローラの軸方向端面における算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．８としたことで、ローラの軸方向端面が当接するカムフォロアの各部における摩耗を防ぐことができ、かつ油膜を確保しやすく、表層剥離を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、遠心バレルやショットピーニング等の表面を大きく変形させる加工を施さず、ローラ表面の凹凸によるカム表面やロッカアームの各部における摩耗を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施形態を図１ないし図２に基づいて説明する。
【００２２】
図１はロッカアームの側面図、図２はロッカアームの断面図である。
【００２３】
本発明の実施の形態に係るカムフォロアとしてのロッカアーム１は、車両のエンジンにおけるＯＨＣ動弁機構の所定の場所に配置される。２はエンジン動弁機構の所定の場所に配置されるカムを示し、ロッカアーム１は、カム２が当接して転動するローラ３と、このローラ３を介して対向する一対の対向壁４，５とを備えている。この対向壁４，５と、これら対向壁４，５どうしを長手方向両側で連設する連接壁６，７とでホルダ８が形成されている。一方の連接壁６は、ラッシュアジャスタ９の上端部が当接するピボット受け部として用いられ、他方の連接壁７は、バルブステム１０の上端部が嵌入するバルブステム受部として用いられる。
【００２４】
両対向壁４，５には、それぞれ長手方向中間部位に、支持孔１１，１２が同心に形成されている。両対向壁４，５間にローラ３が配置され、このローラ３には、その径方向中心部位でかつ軸方向に貫通する側面視円形の軸挿通孔１３が形成されている。支持孔１１，１２に、両端部１４ａが非回転に支持されるように、中実断面の軸体１４が渡されている。軸体１４は、両支持孔１１，１２に挿通して渡された状態で各端部１４ａが径方向に拡大するようかしめられ、これにより、支持孔１１，１２の周壁に対して圧接されて対向壁４，５に非回転に支持されている。
【００２５】
ローラ３の内径面を外輪軌道面３ａとし、軸体１４の外径面を内輪軌道面１４ｂとして、複数個のころ１５が軸体１４回りに転動自在に設けられ、ローラ３の外径面３ｂにカム２が転接されることで、ローラ３が軸心回りに回転する。すなわち、軸受部分は、保持器を有しない総ころタイプである。
【００２６】
上記ロッカアーム１では、クランク軸の回転に連動するカム２の回転によって、カム２が当接しているローラ３が軸体１４回りに回転するとともに、ホルダ８がピボット受け部を中心に揺動されて、不図示のシリンダヘッドに設けられているバルブを開閉動作する。
【００２７】
次に、ローラ３の製造方法について説明する。まず、円柱状の引抜き材を基材とし、その中心に複数回の鍛造加工を実施して中心穴を形成する。次いで、中心穴を形成した基材の両端面を金型を用いて面押し加工してローラ本体を形成する。
【００２８】
その後、ローラ本体に対し、流動バレル加工を施す。流動バレルは、研磨槽内の円盤を回転することで、槽内に装入されたマスが遠心力を得て外壁側に流動し、回転数に応じた高さまで外壁を上昇する。マスは槽上部で遠心力を失い、上部から底部に戻る。この運動の繰り返しによって、螺旋状（トロイダル）の滑り流動層を生じ、この流動層中にワークを投入することで、メディアとワークが互いに摺り合って、ワークが研磨されるものである。
【００２９】
このように、遠心バレルやショットピーニング等の表面を大きく変形させる加工を施さず、加工力の弱い流動バレル加工を施すので、ローラ表面の凹凸が小さくなり、ローラ表面３ａ，３ｃが当接するカム表面２ａやロッカアーム１のホルダ８等における摩耗を防ぐことができる。また、従来の加工法のように、表面改質加工後にＳＦ加工を行わないので、最表面の改質層を除去することがなく、最表面の圧縮応力を高く形成することができる。
【００３０】
具体的には、カム２が転接するローラ３の外径面３ｂにおいて、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される相対負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）が、０％＜Ｒｍｒ（１０％）≦１０％を満たすようにする。
【００３１】
ローラ３の外径面３ｂにおいて、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される粗さ曲線のクルトシスＲｋｕが、４≦Ｒｋｕ≦１０を満たすようにする。
【００３２】
ローラ３の外径面３ｂにおいて、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される算術平均粗さＲａが、０＜Ｒａ≦０．１５を満たすようにする。
【００３３】
ローラ３の表層部の圧縮応力Ｓが、８００Ｍｐａ≦Ｓ≦１１００Ｍｐａを満たすようにする。
【００３４】
また、ローラ３の軸方向端面３ｃにおいて、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される算術平均粗さＲａが、０＜Ｒａ≦０．８を満たすようにする。
【００３５】
なお、ローラ３の外径面３ｂにおける算術平均粗さ０＜Ｒａ≦０．１５と、ローラ３の軸方向端面３ｃにおける算術平均粗さ０＜Ｒａ≦０．８に違いは、一般的に外径面３ｂと軸方向端面３ｃにおいて加工法が異なり、それに基づいて両者の粗さの差を形成できる。
【００３６】
なお、流動バレル加工においては、ローラ本体の中心穴の内径より大きなメディアと鋼球を混在して行う。このように、中心穴の内径より大きなメディアと鋼球を使用することで、中心穴の内径面は加工されない。これにより、ローラ３の内径面３ａは過度に荒らされることがなく、ころ１５の摩耗を防ぐことができ、圧縮応力においては、メディアが当たる外径面３ｂは内径面３ａよりもマイナスとなる。また、加工硬化に伴う硬度は、内径面３ａに対して外径面３ｂの方が高くなり、十分な耐久性が得られる。
【００３７】
このように構成されたカムフォロアによると、ローラ３の外径面３ｂにおける相対負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）を、０％＜Ｒｍｒ（１０％）≦１０％としたことで、粗さの突起を少なくし、平坦部の割合を上げることができ、ローラ３の外径面３ｂが当接するカム表面２ａにおける摩耗を防ぐことができる。
【００３８】
また、ローラ３の外径面３ｂにおける粗さ曲線のクルトシスＲｋｕを、４≦Ｒｋｕ≦１０としたことで、荷重を負荷できる部分を多く確保でき、ローラ３の外径面３ｂにおける摩耗を防ぐことができる。
【００３９】
また、ローラ３の外径面３ｂにおける算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．１５としたことで、油膜を確保しやすく、表層剥離を防ぐことができる。
【００４０】
また、表層部の圧縮応力Ｓを、８００Ｍｐａ≦Ｓ≦１１００Ｍｐａとしたことで、軸受の疲労強度を高めることができる。
【００４１】
さらに、ローラ３の軸方向端面３ｃにおける算術平均粗さＲａを、０＜Ｒａ≦０．８としたことで、ローラ３の軸方向端面３ｃが当接するホルダ８の対向壁４，５の内面における摩耗を防ぐことができ、かつ油膜を確保しやすく、表層剥離を防ぐことができる。
【００４２】
なお、カムフォロアは、ＯＨＣ動弁機構のロッカアームに限らず、ＯＨＶ動弁機構においてカムで上下動するプッシュロッドの上端にて連動するロッカアームであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、自動車のエンジンの動弁機構を構成するカムフォロアとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態におけるロッカアームの側面図
【図２】本発明の実施の形態におけるロッカアームの断面図
【符号の説明】
【００４５】
１  ロッカアーム（カムフォロア）
２  カム
２ａ  カム表面
３  ローラ
３ａ  内径面
３ｂ  外径面
３ｃ  軸方向端面
８  ホルダ
１４  軸体
１５  ころ
【図１】
0004453624.tif 000002
【図２】
0004453624.tif 000003