JP4042666B2

JP4042666B2 - ロッカアーム

Info

Publication number: JP4042666B2
Application number: JP2003328617A
Authority: JP
Inventors: 義孝早稲田; 信綱本橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP2005090453A

Description

本発明は、自動車等のエンジンの動弁機構に付設されてバルブを開閉動作するロッカアームに関する。このロッカアームは、ころ転走面を備えた支軸の両端がロッカアーム胴体の軸孔に挿入されており、挿入された支軸の端面がかしめられるロッカアームに関する。

ロッカアームは、自動車エンジンの動弁機構に付設されて、動弁カムの回転に伴いその胴体がピボット受け部を中心に揺動して自動車エンジンのバルブを開閉動作させる。このロッカアームでは、胴体を構成する一対の対向側壁間に支軸が設けられ、この支軸周りに多数のころを介してローラが回転自在に支持され、支軸の両端が対向側壁それぞれに同軸上に設けた軸孔に嵌入されたうえで、両端面それぞれがかしめられて端面近傍が拡張されて両軸孔それぞれにかしめ固定される（特許文献１参照）。
特開平５−３２１６１６号

このようなロッカアームの素材は、ローラを支持するうえで高い剛性が必要であるから、その素材に高い硬度のものが用いられていた。このように硬度が高い素材は旋削により所定長さに切断されて製造されていた。このような加工作業は多くのサイクルタイムがかかり、ロッカアームの製造コストを高めるものであった。

本発明によるロッカアームは、支軸の端部が対向側壁の軸孔に挿入され、挿入された支軸の端面が軸孔にかしめられるロッカアームであって、支軸は、長尺の素材を切断してその切断端面にヘッダ加工を施すものであり、上記素材には硬度Ｈｖ１５０超２５０未満の素材が選定されており、支軸に対する熱処理としては支軸のころ転走面のみに熱硬化処理を行うことにより上記ころ転走面の硬度がＨｖ６５０以上とされるとともに、支軸の端面近傍は、Ｈｖ１５０超２５０未満の素材硬度のまま残されており、支軸端面は上記ヘッダ加工による加工硬化で、かしめ加工に適したＨｖ２００超３５０未満の硬度に成形されている。

上記した従来のロッカアーム製造工程におけるサイクルタイムを削減するために、支軸の素材を塑性加工、すなわちヘッダ加工することが考えられる。しかしこのようにすると、その切断端面は塑性加工が施されるから、かしめ加工がしにくい程に高硬度に加工硬化しまうことが考えられる。この場合、加工硬化した素材に焼鈍を施して硬度を低めて、支軸の端面のかしめ加工が容易に行えることが必要となる。しかしながら、この加工硬化後の焼鈍加工は工数上削除することが望まれる。

そこで、切断端面が加工硬化して硬度が増しても端面硬度がかしめ加工に適した硬度となるような支軸素材を用いることで、焼鈍加工が不要で、端面に対するかしめ加工を容易に行い得る支軸となる。また、支軸の端面近傍つまり端面に対するかしめ加工で拡張して対向側壁の軸孔に圧接する部分の硬度は、ヘッダ加工後も素材硬度のままに残されているから、かしめに際して十分に拡張できて軸孔に圧接し支軸のスリップトルクを十分に確保できる。

素材硬度が、上記範囲であるのは、Ｈｖ１５０以下であると、支軸端面にヘッダ加工を施したときの端面硬度がＨｖ２００以下となり、かしめ加工に適さない程度に硬度が低くなるからであり、素材硬度がＨｖ２５０以上であると支軸端面にヘッダ加工を施したときの端面硬度が３５０以上となり、かしめ加工に適さない程度に硬度が高くなるからである。したがって、素材には予め支軸端面にヘッダ加工を施したときの端面硬度がＨｖ２００超３５０未満、好ましくはＨｖ２００超３００未満の硬度に加工硬化することを見込んで選定する。

ころ転走面が上記範囲であるのは、Ｈｖ６５０未満であると、ころの転動摩耗が大きくなって好ましくないからである。ころ転走面の硬化処理には局部硬化処理に適した熱処理、例えば、高周波焼入れ等がある。

本発明によると、まず、第１に、あらかじめ、支軸端面に対するヘッダ加工による該端面の加工硬化による硬度増しを見込んで、支軸の素材に硬度Ｈｖ１５０超２５０未満、好ましくはＨｖ１８０超２００未満のものが用いられていることに大きな特徴がある。

そのため、素材を所定長さに切断し、その切断端面に冷間圧造加工等のヘッダ加工が施されて成形された結果、その切断端面が加工硬化して硬度が増しても端面硬度は、かしめ加工に適したＨｖ２００超３５０未満になるから、当該端面に対するかしめ加工が容易な支軸となっている。その結果、本発明のロッカアームの支軸では、端面硬度がかしめ加工に適した硬度になっているから、端面硬度を低めるための焼鈍が不要である。また、支軸の端面近傍つまり端面に対するかしめ加工で拡張して対向側壁の軸孔に圧接する部分の硬度は、ヘッダ加工後も素材硬度のまま、つまりＨｖ１５０超２５０未満に残されているから、かしめに際して十分に拡張できて軸孔に圧接し支軸のスリップトルクを十分に確保できる。しがって、本発明のロッカアームでは、その支軸は、端面へのかしめ加工が容易であると同時に対向側壁の軸孔への圧接力に優れたものとなる。そして、本発明では、従来必要とされていた加工硬化後の焼鈍を削除できるからロッカアームの製造コストを大きく低減できるものである。

なお、支軸素材の選定には、硬度がＨｖ２５０以上の鋼材を焼鈍して硬度Ｈｖ１５０超２５０未満の素材であってもよい。この素材では焼鈍が施されているものの加工硬化後の焼鈍ではないから、素材の選定としては、焼鈍が施されていても、施されていなくても、硬度がＨｖ１５０超２５０未満のものであればよい。端面の近傍とは、支軸端面からころ転走面までの間の領域内であり、その領域全体でも一部でもよい。

上記ロッカアームは、支軸に、硬度Ｈｖ１５０超２５０未満、好ましくはＨｖ１８０超２００未満の素材を選定する工程と、支軸の端面にヘッダ加工を施して加工硬化させて当該端面の硬度をＨｖ２００超３５０未満、好ましくはＨｖ２００超３００未満にする工程と、支軸のころ転走面に高周波焼入れを施して当該ころ転走面の硬度をＨｖ６５０以上にする工程とを経て、支軸の端面近傍を、素材硬度のまま残すことにより、製造できる。

本発明のロッカアームによれば、ヘッダ加工により加工硬化している支軸の端面に対して焼鈍を行う必要がない一方、端面近傍が素材硬度のまま残されているから、端面近傍は端面かしめ加工により拡張して対向側壁の軸孔に十分な圧接をしてスリップトルクを確保させられる。

以下、図面を参照して本発明による最良形態のロッカアームを説明する。図１はロッカアームの側面図、図２はロッカアームの正面拡大断面図、図３は支軸近傍のさらなる拡大断面図である。

これらの図において、１はロッカアーム、２はカムを示す。ロッカアーム１は、ローラ３と、胴体８とを備える。胴体８は、対向側壁４，５と、連設壁６，７とで構成される。連設壁６は、ラッシュアジャスタ９が当接するピボット受け部となり、連設壁７は、バルブステム１０が嵌入するバルブステム受部となる。対向側壁４，５には軸孔１１，１２が同軸に形成される。ローラ３には、中心孔１３が形成されている。この中心孔１３に支軸１４が挿通され、支軸１４の両端部は、軸孔１１，１２に支持される。軸孔１１，１２の外端縁には面取１１ａ，１２ａが形成されている。複数の針状ころ１５は、ローラ３の内周面であるころ転走面３ａと支軸１４の外周面であるころ転走面１４ｅとの間に介装される。

上記において、支軸１４の構造を説明すると、支軸１４は、金属製であり、その両端面１４ａ，１４ａには、不図示のかしめ治具を用いた打刻により環状溝１４ｂ，１４ｂが形成されている。この環状溝１４ｂ，１４ｂの形成により、支軸の端部外周に径方向外方へ拡径した環状のかしめ部１４ｃ，１４ｃが形成されるとともに、このかしめ部１４ｃ，１４ｃの形成に際して端面近傍１４ｄ，１４ｄが径方向外方に拡張する。かしめ部１４ｃ，１４ｃは、軸孔１１，１２の外端縁の面取１１ａ，１２ａにかしめつけられ、端面近傍１４ｄ，１４ｄは拡張して軸孔１１，１２の内周面に圧接している。これによって支軸１４は、かしめ部１４ｃ，１４ｃで抜け止めされ、また、端面近傍１４ｄ，１４ｄによりスリップトルクが付与された状態で、軸孔１１，１２に支持される。

このような支軸１４において、本実施形態では、支軸１４に、硬度Ｈｖ１５０超２５０未満の素材を用いたこと、支軸１４の端面１４ａ，１４ａを、ヘッダ加工によりＨｖ２００超３５０未満の硬度に成形したこと、支軸１４のころ転走面１４ｅを、Ｈｖ６５０以上の硬度に高周波焼入れ等により熱処理したこと、支軸１４の端面近傍１４ｄ，１４ｄを素材硬度のままに残したことを特徴とする。

本実施形態によると、支軸１４の素材に硬度Ｈｖ１５０超２５０未満のものが用いられている。そのため、ヘッダ加工により端面１４ａ，１４ａが加工硬化して硬度が増してもその硬度がＨｖ２００超３５０未満であるから、当該端面１４ａ，１４ａに対するかしめ加工を行ってかしめ部１４ｃ，１４ｃを軸孔１１，１２の面取１１ａ，１２ａに十分なかしめ力でかしめつけられる、かしめが容易な支軸１４である。その結果、この支軸１４では、従来で行われていたその端面に対するヘッダ加工後の焼鈍を削除できる。

また、支軸１４の端面近傍１４ｄ，１４ｄの硬度が素材硬度のまま、つまりＨｖ１５０超２５０未満に残されているから、かしめで十分に拡張して軸孔１１，１２に圧接し支軸１４のスリップトルクを十分に確保できる。以上により、このロッカアームの支軸１４は、端面１４ａ，１４ａへのかしめ加工が容易であると同時に対向側壁４，５の軸孔１１，１２への圧接力に優れたものとなり、また、従来必要とされていた加工硬化後の焼鈍を削除できるからロッカアーム１の製造コストを大きく低減できるものである。

さらには、以上の構造を備えたロッカアーム１では、カム２が当接してローラ３が支軸１４回りに回転し、支軸１４が針状ころ１５を介して負荷を受けた場合でも、支軸１４は確実に非回転に支持され、針状ころ１５の転動状態が安定するものとなる。

なお、支軸１の上記各部分の硬度について計測を行ったが、端面１４ａ，１４では、端面９箇所にわたって計測した硬度は、端面からの深さが０．０５ｍｍで、Ｈｖ２４５，２３５，２３６，２３９，２４４，２３２，２６０，２５８となり、すべての計測箇所でＨｖ２００超３５０未満であった。端面近傍１４ｄ，１４ｄでは、軸端より０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの位置６箇所にわたって計測した硬度は、Ｈｖ１９４，２００，１９８，２１０，１８５，１９０となり、すべての計測箇所でＨｖ１５０超２５０未満であった。他の部分の計測も行ったが、その詳細は省略する。

このような支軸１４の製造方法を簡単に説明する。
（第１工程）
支軸１４の素材に硬度がビッカース硬さＨｖで１５０超２５０未満のものを選択する。このような素材には例えばＪＩＳのＳＵＪ２等の素材を焼鈍等により上記硬度に既に調節済みのものであってもよい。
（第２工程）
素材を支軸１４の長さに切断してその切断の端面にヘッダ加工を施す。この加工により素材は加工硬化してその端面の硬度をＨｖ１８０超２００未満の範囲からＨｖ２００超３５０未満、好ましくはＨｖ２００超３００未満の範囲とする。素材には必要に応じた面取りを形成する。この場合、端面が加工硬化しても、軸端から０．５ｍｍ〜１ｍｍの硬度は、Ｈｖ１５０超２５０未満の範囲であるから、素材は端面が硬く、端面近傍が柔らかい状態である。
（第３の工程）
支軸のころ転走面となる素材の外周面に高周波焼入れ等を施して硬度Ｈｖ６５０超とする。
（第４の工程）
支軸のころ転走面となる素材の外周面に研磨等の仕上げを施して本実施形態の支軸を得る。

以上の工程を経た支軸１４においては、その端面１４ａ，１４ａの硬度がＨｖ２００超３５０未満であるため、その端面に対しての加工硬化後の焼鈍処理が必要でなくなる。なお、上記工程では、支軸１４の端面近傍１４ｄ，１４ｄは、素材硬度のまま残されている。

本発明のロッカアームの側面図本発明のロッカアームの正面拡大断面図支軸近傍のさらなる拡大断面図

符号の説明

４，５対向側壁
１１，１２軸孔
１４支軸
１４ａ支軸端面
１４ｂ環状溝
１４ｃかしめ部
１４ｄ端面近傍
１４ｅころ転走面

Claims

支軸の端部が対向側壁の軸孔に挿入され、挿入された支軸の端面が軸孔にかしめられるロッカアームであって、
支軸は、長尺の素材を切断してその切断端面にヘッダ加工を施すものであり、上記素材には硬度Ｈｖ１５０超２５０未満の素材が選定されており、
支軸に対する熱処理としては支軸のころ転走面のみに熱硬化処理を行うことにより上記ころ転走面の硬度がＨｖ６５０以上とされるとともに、支軸の端面近傍は、Ｈｖ１５０超２５０未満の素材硬度のまま残されており、支軸端面は上記ヘッダ加工による加工硬化で、かしめ加工に適したＨｖ２００超３５０未満の硬度に成形されている、ことを特徴とするロッカアーム。