(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムの回転により支点を中心として揺動し、エンジンのシリンダヘッドに設けられたバルブのステムエンドを押圧して当該バルブを開閉動作させるロッカアームにおいて、
少なくとも上記バルブのステムエンドに対して摺動接触するバルブ受けの表面に、膜厚０．３〜０．７μｍのクロム膜が形成され、そのクロム膜の上に複数のタングステンカーバイド膜と複数のダイアモンドライクカーボン膜とがその順に交互に、かつ、最外層にダイアモンドライクカーボン膜が位置するように積層されてなる積層膜が形成されているとともに、その積層膜の膜厚は１．０〜５．０μｍであり、かつ、当該積層膜中のタングステンの割合が５〜２５ａｔ％であることを特徴とするロッカアーム。
【請求項２】
上記バルブ受けの表面に加えて、ラッシュアジャスタと摺動接触して当該ロッカアームの揺動支点を形成するラッシュアジャスタ受けの表面に、上記クロム膜が形成され、そのクロム膜の上に上記積層膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロッカアーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシプロエンジンにおいてカムの回転により揺動し、シリンダヘッドに設けられている吸排気バルブを押圧してこれらを開閉動作させるためのロッカアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レシプロエンジンのカムと吸排気バルブの間に介在して、カムの回転により揺動してバルブのステムエンドを押圧することによってバルブを開閉させるロッカアームにおいては、一般に、ロッカアームボディに回動自在に支持されたローラに当接するカムが回転することにより、ロッカアームボディが揺動支点を中心として揺動し、このボディ端部に設けられたバルブ受けに摺動接触するバルブのステムエンドが押圧されることによって当該バルブが開閉する。
【０００３】
この種のロッカアームにおいては、揺動支点がボディの一端部に設けられるエンドピボットタイプと、ロッカアームボディの中央部に設けられるセンタピボットタイプがあり、エンドピボットタイプでは、通常、ロッアームボディの一端部に設けられたラッシュアジャスタ受けがラッシュアジャスタに当接することによって揺動支点を形成し、この場合、ロッカアームボディの中央部にカムに対して当接するローラが配置され、他端部にバルブ受けが設けられる。また、センタピボットタイプでは、通常、ロッカアームボディの中央部に形成された孔にピボット軸が挿入されて揺動支点を形成するとともに、一端部にカムに対して当接するローラが、他端部にバルブ受けがそれぞれ設けられる。
【０００４】
ところで、近年、自動車の燃費および出力を向上させるために、エンジン動弁系における滑り接触部位の低摩擦化が求められている。このような要求に対しては、特に、ロッカアームの滑り接触部位、つまりバルブ受けとバルブステムエンドとの接触部位や、ラッシュアジャスタ受けとラッシュアジャスタとの接触部位における摩擦係数を低減させることが有効である。そのため、従来、ロッカアームにおけるバルブ受けやラッシュアジャスタ受けの表面に対して各種表面処理を施すことが検討されているが、皮膜の磨耗や剥離（密着性）の問題、あるいは相手部材であるバルブのステムエンド等に対する攻撃性の問題が十分に解決されていない。
【０００５】
本発明はこのような諸問題点を一挙に解決すべくなされたもので、他部材に対する摺動部位における摩擦係数が低く、しかも長期にわたる使用に際しても摺動部位の磨耗や剥離を生じにくく、また、相手部材を磨耗ないしは磨滅させることのないロッカアームの提供をその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のロッカアームは、カムの回転により支点を中心として揺動し、エンジンのシリンダヘッドに設けられたバルブのステムエンドを押圧して当該バルブを開閉動作させるロッカアームにおいて、少なくとも上記バルブのステムエンドに対して摺動接触するバルブ受けの表面に、膜厚０．３〜０．７μｍのクロム膜が形成され、そのクロム膜の上に複数のタングステンカーバイド膜と複数のダイアモンドライクカーボン膜とがその順に交互に、かつ、最外層にダイアモンドライクカーボン膜が位置するように積層されてなる積層膜が形成されているとともに、その積層膜の膜厚は１．０〜５．０μｍであり、かつ、当該積層膜中のタングステンの割合が５〜２５ａｔ％であることによって特徴づけられる（請求項１）。なお、ａｔ％とは原子％であって、ここでは積層膜を形成する全原子中のタングステン原子の含有率を言う。
【０００７】
ここで、本発明においては、上記バルブ受けの表面に加えて、ラッシュアジャスタと摺動接触して当該ロッカアームの揺動支点を形成するラッシュアジャスタ受けの表面にも、上記と同じクロム膜を形成し、そのクロム膜の上に上記と同じ積層膜を形成すること（請求項２）が好ましい。
【０００８】
本発明は、摩擦係数が鉄系材料であるロッカアーム基体の１／２以下で、しかも磨耗しにくく、かつ、基体に対する密着性が良好で、更には相手部材に対する攻撃性といった諸問題点の対策が比較的容易なダイアモンドライクカーボン膜によってロッカアームの他部材に対する摺動接触部位、特にバルブのステムエンドに当接するバルブ受けの表面（請求項１）、加えてラッシュアジャスタ受けの表面（請求項２）、を被覆することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【０００９】
すなわち、ダイアモンドライクカーボン膜は潤滑性が高く、しかも固いためにこの種のロッカアームの摺動接触面を被覆して摩擦抵抗を低減するのに適しているとともに、ロッカアーム基体の表面に対してクロム層を介在させた状態で成膜することにより剥離しにくくなる。
【００１０】
そして、本発明においては、ダイアモンドライクカーボン膜単体ではなく、ダイアモンドライクカーボン膜ととタングステンカーバイド膜との積層構造を用いることにより、内部応力の緩和を図ることができ、単純なダイアモンドライクカーボン膜の場合のように内部応力に起因する割れの発生を防止して、長期にわたる過酷な条件下での使用にも耐えて低い摺動摩擦係数を維持することができる。
【００１１】
また、本発明においてロッカアームのバルブ受け表面ないしはラッシュアジャスタ受けの表面に形成するダイアモンドライクカーボン膜とタングステンカーバイド膜との積層膜は、その全体の膜厚を１．０〜５．０μｍとし、好ましくはロッカアーム基体に対する密着性を４０Ｎ以上とすることによって、実用に供してその性能を長期にわたり維持することのできる皮膜とすることができる。なお、膜厚が１μｍ未満であると膜全体の応力緩和能力が少ないため、早期に剥離を生じる。一方、膜厚が５μｍを越えると効果が飽和し、コスト上昇となる。より好ましい膜厚範囲としては、２．０〜３．５μｍである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の正面図であり、図２はその中央縦断面図で、図３は底面図である。
【００１３】
この実施の形態は本発明をエンドピボットタイプのロッカアームに本発明を適用したものであり、ロッカアーム１は、ロッカアームボディ１１と、そのロッカアームボディ１１の中央部に固定された軸１２に対して針状ころ１２ａを介して回転自在に支持されたローラ１３によって構成されている。
【００１４】
ロッカアームボディ１１の一端部にはラッシュアジャスタ受け１４が形成されているとともに、他端部にはバルブ受け１５が形成されている。そして、エンジンに対する組込み時においては、ラッシュアジャスタ受け１４の下面にラッシュアジャスタ２の上面が接触するとともに、バルブ受け１５の下面にバルブのステムエンド３が接触し、また、ローラ１３の表面にカムシャフト４ａに固定されたカム４が接触する。そして、カムシャフト４ａの回転により、ロッカアーム１はラッシュアジャスタ受け１４とラッシュアジャスタ２との接触部位を支点として揺動し、この揺動によりバルブ受け１５がバルブのステムエンド３を押圧することによって、バルブを開閉させる。
【００１５】
さて、この実施の形態における特徴は、図２に示すように、ロッカアームボディ１１の一端部に形成されてラッシュアジャスタ２と接触するラッシュアジャスタ受け１４の表面（下面）と、同じくロッカアームボディ１１の他端部に形成されてバルブのステムエンド３と接触するバルブ受け１５の表面（下面）に、それぞれダイアモンドライクカーボン膜を主体とするコーティング膜５が形成されている点である。
【００１６】
この各コーティング膜５は、実際には複数の膜体の積層体であって、図４にその模式的断面図を示すように、ロッカアームボディ１１の基体Ｂの表面に、まずクロム膜５１が中間層として形成され、その上にタングステンカーバイド膜５２とダイアモンドライクカーボン膜５３がその順に交互に形成された構造を有している。
【００１７】
中間層であるクロム膜５１の膜厚は０．３〜０．７μｍであり、その上に形成されている複数のタングステンカーバイド膜５２とダイアモンドライクカーボン膜５３との積層体はその全体が１．０〜５．０μｍとされている。タングステンカーバイド膜５２とダイアモンドライクカーボン膜５３との積層体は、ＰＶＤもしくはスパッタリングにより形成され、蒸着源にはタングステンとカーボンが用いられ、これらを交互に成膜することによって、タングステンがカーボンと結合してタングステンカーバイド膜５２となり、図４に示した構造の積層体が得られる。この積層体中に占めるタングステンの割合は、５〜２５ａｔ％の範囲とされる。また、ロッカアームボディ１１のコーティング膜５を形成する基体Ｂの表面粗さは、最大高さ粗さで３．２μｍ以下とされている。
【００１８】
以上のコーティング膜５は、ダイアモンドライクカーボン膜５３によってその滑り摩擦係数は約０．２となり、鉄系材料からなるロッカアームボディ１１の基体Ｂの滑り摩擦係数の１／２以下となる。また、中間層としてのクロム膜５１の存在と、応力緩和層としてのタングステンカーバイド膜５２の存在により、基体Ｂに対する密着性は従来のダイアモンドライクカーボン膜単体の場合に比して２倍以上の４０Ｎ以上となるとともに、内部応力による割れ等も発生することがなく、更に、耐荷重性について調査すべく、油欲潤滑のもとに材質ＳＵＪ２からなる直径３／８”のボールをコーティング膜５の表面に押圧しつつ１２００ｒｐｍで回転させた実験を行った結果、３．４ＧＰａの押圧力のもとに１０8 回転させてもなお、剥離や磨耗等の兆候を見いだすことができず、十分に実用に供し得ることが確かめられた。また、コーティング膜５が形成されるロッカアームボディ１１の表面粗さを最大高さ粗さ３．２μｍ以下としているが故に、コーティング膜５の表面に大きな凸部が存在せず、従って摺動相手部材であるバルブのステムエンド３やラッシュアジャスタ２に対する攻撃性も弱く、これらの相手部材を磨耗させることもない。
【００１９】
なお、以上の実施の形態においては、本発明をエンドピボットタイプのロッカアームに適用した例を示したが、本発明は、センタピボットタイプのロッカアームに適用し得ることは勿論であり、この場合、ラッシュアジャスタは損咲いてないので、ダイアモンドライクカーボン膜を主体とするコーティング膜はバルブ受けの表面に形成すれば足りる。
【００２０】
ただし、本発明においては、バルブ受けやラッシュアジャスタ受けのほか、例えばローラ１３の端面にも上記したコーティング膜５を形成してもよく、この場合、ロッカアームボディ１１に対する接触抵抗を軽減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロッカアームボディのバルブ受けの表面、あるいはラッシュアジャスタ受けの表面にダイアモンドライクカーボン膜を機能膜とするコーティングを施しているため、バルブのステムエンド、あるいはラッシュアジャスタとの摺動摩擦係数をロッカアーム基体のままとする場合に比して半分以下に低減させることができ、自動車の燃費や出力向上に寄与するところ大である。
【００２２】
しかも、ダイアモンドライクカーボン膜はタングステンカーボン膜との積層膜としているため、膜体の内部応力を緩和して割れ等の発生を防止することができる。また、ロッカアームの基体と上記積層膜の間に中間層としてクロム膜を介在させているため、積層膜の基体に対する密着性が大きく向上する。更に、上記積層膜を機能膜とするコーティング膜の厚さを１．０〜５．０μｍとしているため、実用に供して十分に耐え得る強度および寿命を揺するコーティング膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の正面図である。
【図２】  図１の中央縦断面図である。
【図３】  図１の底面図である。
【図４】  本発明の実施の形態で用いるコーティング膜５の構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１  ロッカアーム
１１  ロッカアームボディ
１２  軸
１３  ローラ
１４  ラッシュアジャスタ受け
１５  バルブ受け
２  ラッシュアジャスタ
３  バルブのステムエンド
４  カム
４ａ  カムシャフト
５  コーティング膜
５１  クロム膜
５２  タングステンカーバイド膜
５３  ダイアモンドライクカーボン膜
Ｂ  ロッカアームボディ１１の基体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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