JP3051404B1 - タペット - Google Patents
タペットInfo
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- JP3051404B1 JP3051404B1 JP11138149A JP13814999A JP3051404B1 JP 3051404 B1 JP3051404 B1 JP 3051404B1 JP 11138149 A JP11138149 A JP 11138149A JP 13814999 A JP13814999 A JP 13814999A JP 3051404 B1 JP3051404 B1 JP 3051404B1
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Abstract
【要約】
【課題】 摩擦損失を抑えて内燃機関の燃費を向上さ
せ、省資源化を図る。摺動部での耐摩耗性及び耐焼付性
を向上させ、タペット、カム、シリンダーヘッドのタペ
ットと摺動する穴の内面の耐久性を向上させる。エンジ
ン内の過酷な摺動条件でも、はく離や割れ等が生じない
ようにする。タペットの大きさを小さくして軽量化を図
り、動力損失を少なくする。 【解決手段】 内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるた
めの、カムと摺動するタペットにおいて、タペット本体
１０のカムとの摺動面１２及びシリンダーヘッドの穴と
の摺動面１６に、摩擦抵抗が小さく耐久性に優れ、適度
な靱性及び密着性を有するダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）膜のコーティング層１８を形成させる。
せ、省資源化を図る。摺動部での耐摩耗性及び耐焼付性
を向上させ、タペット、カム、シリンダーヘッドのタペ
ットと摺動する穴の内面の耐久性を向上させる。エンジ
ン内の過酷な摺動条件でも、はく離や割れ等が生じない
ようにする。タペットの大きさを小さくして軽量化を図
り、動力損失を少なくする。 【解決手段】 内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるた
めの、カムと摺動するタペットにおいて、タペット本体
１０のカムとの摺動面１２及びシリンダーヘッドの穴と
の摺動面１６に、摩擦抵抗が小さく耐久性に優れ、適度
な靱性及び密着性を有するダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）膜のコーティング層１８を形成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸排気
弁を開閉駆動させるための、カムと摺動するタペットに
関するものである。
弁を開閉駆動させるための、カムと摺動するタペットに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直打式動弁機構において、タペットは、
カムシャフトのカムによって回転されている最中、中間
部上面を押され、これによって吸気あるいは排気バルブ
を開閉操作する。バルブは外周に配置されたスプリング
によって常時上方に押されている。したがって、バルブ
の開動作はカムシャフトのカムにおける突出部がタペッ
トの中間部上面を押圧した時のみ行われ、カムシャフト
の回転数が速くなると、摺動速度の増加が生じ、より過
酷な使用条件となる。
カムシャフトのカムによって回転されている最中、中間
部上面を押され、これによって吸気あるいは排気バルブ
を開閉操作する。バルブは外周に配置されたスプリング
によって常時上方に押されている。したがって、バルブ
の開動作はカムシャフトのカムにおける突出部がタペッ
トの中間部上面を押圧した時のみ行われ、カムシャフト
の回転数が速くなると、摺動速度の増加が生じ、より過
酷な使用条件となる。
【０００３】従来から、一般的に、タペットは浸炭材を
研削仕上げしたものが用いられている。また、特開平３
−１７２５０４号公報には、カムと摺動するバルブリフ
タ（タペットと同義）の鋼製平坦部に、金属クロムとク
ロム窒化物との混合被膜を特定の厚みで形成させること
により、耐摩耗性及び耐焼付性を向上させる技術が記載
されている。また、特開平６−２９４３０７号公報に
は、表面に最大表面粗さ（Ｒmax）が２．０μm以下であ
るダイヤモンド被膜を有するアジャスティングシムを、
タペットとカムの間に置くことにより、カムやタペット
の摩耗を少なくする技術が記載されている。また、特開
平７−１１８８３２号公報には、シムの表面を０．３μ
mRz程度にまで仕上げた後、アーク式イオンプレーティ
ング法によって窒化チタンによるコーティングを形成さ
せることが開示されており、このシムをタペットとカム
の間に置き、カムとの摺り合わせ運転を行うと、窒化チ
タン上のドロップレットの効果でシム表面も基材と同レ
ベルの０．０１〜０．３μmRzにまで鏡面化することが
記載されている。
研削仕上げしたものが用いられている。また、特開平３
−１７２５０４号公報には、カムと摺動するバルブリフ
タ（タペットと同義）の鋼製平坦部に、金属クロムとク
ロム窒化物との混合被膜を特定の厚みで形成させること
により、耐摩耗性及び耐焼付性を向上させる技術が記載
されている。また、特開平６−２９４３０７号公報に
は、表面に最大表面粗さ（Ｒmax）が２．０μm以下であ
るダイヤモンド被膜を有するアジャスティングシムを、
タペットとカムの間に置くことにより、カムやタペット
の摩耗を少なくする技術が記載されている。また、特開
平７−１１８８３２号公報には、シムの表面を０．３μ
mRz程度にまで仕上げた後、アーク式イオンプレーティ
ング法によって窒化チタンによるコーティングを形成さ
せることが開示されており、このシムをタペットとカム
の間に置き、カムとの摺り合わせ運転を行うと、窒化チ
タン上のドロップレットの効果でシム表面も基材と同レ
ベルの０．０１〜０．３μmRzにまで鏡面化することが
記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関の燃費を向上
させ、省資源化を図るためには、動弁機構の場合、タペ
ットのカム等との摺動部での摩擦抵抗を小さくし摩擦損
失を最小限に抑えることが必要であるが、従来から用い
られている浸炭材製のタペットでは摩擦損失を小さくす
ることに限界がある。また、カム、タペット及びシリン
ダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久性を向
上させるには、摺動部での耐摩耗性や耐焼付性を向上さ
せる必要があるが、従来から用いられている浸炭材製の
タペットはカム及びシリンダーヘッドの穴の内面を摩耗
させやすく、摺動部の耐摩耗性等の向上に限界がある。
させ、省資源化を図るためには、動弁機構の場合、タペ
ットのカム等との摺動部での摩擦抵抗を小さくし摩擦損
失を最小限に抑えることが必要であるが、従来から用い
られている浸炭材製のタペットでは摩擦損失を小さくす
ることに限界がある。また、カム、タペット及びシリン
ダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久性を向
上させるには、摺動部での耐摩耗性や耐焼付性を向上さ
せる必要があるが、従来から用いられている浸炭材製の
タペットはカム及びシリンダーヘッドの穴の内面を摩耗
させやすく、摺動部の耐摩耗性等の向上に限界がある。
【０００５】また、タペットの摺動部に金属クロムとク
ロム窒化物との混合被膜等を形成させる場合、金属クロ
ムとクロム窒化物との混合被膜等は、それ自身の耐摩耗
性は大きいが、摺動相手材を摩耗させやすく、また、摩
擦抵抗の低減にも限界がある。また、シムにコーティン
グを施し、タペットとカムとの間の摺動特性を改善させ
る方法では、タペットとカムの間のタペット上にシムを
置くので、タペット全体の大きさを小さくすることがで
きず、タペットの重量増大の原因となり、動力損失につ
ながる。また、タペットとシリンダーヘッドの穴との摩
擦損失の低減は図れない。また、ダイヤモンド被膜や金
属クロムとクロム窒化物との混合被膜や窒化チタン被膜
をコーティングすると、基材の表面粗さよりもコーティ
ング後の表面粗さの方が悪くなる。
ロム窒化物との混合被膜等を形成させる場合、金属クロ
ムとクロム窒化物との混合被膜等は、それ自身の耐摩耗
性は大きいが、摺動相手材を摩耗させやすく、また、摩
擦抵抗の低減にも限界がある。また、シムにコーティン
グを施し、タペットとカムとの間の摺動特性を改善させ
る方法では、タペットとカムの間のタペット上にシムを
置くので、タペット全体の大きさを小さくすることがで
きず、タペットの重量増大の原因となり、動力損失につ
ながる。また、タペットとシリンダーヘッドの穴との摩
擦損失の低減は図れない。また、ダイヤモンド被膜や金
属クロムとクロム窒化物との混合被膜や窒化チタン被膜
をコーティングすると、基材の表面粗さよりもコーティ
ング後の表面粗さの方が悪くなる。
【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、タペットのカムとの摺動面（及び
シリンダーヘッドの穴との摺動面）に、摩擦抵抗が小さ
く耐久性に優れ、適度な靱性及び密着性を有するダイヤ
モンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜をコーティングする
ことにより、摩擦損失を最小限に抑えて内燃機関の燃費
を向上させ省資源化を図ることができ、かつ、摺動部で
のタペット及び摺動相手材の摩耗を低減させて耐久性を
向上させることができ、しかも、内燃機関内の過酷な摺
動条件でもはく離や割れ等が生じることがなく、また、
コーティングによって表面仕上げ粗さが悪くならないタ
ペットを提供することにある。
で、本発明の目的は、タペットのカムとの摺動面（及び
シリンダーヘッドの穴との摺動面）に、摩擦抵抗が小さ
く耐久性に優れ、適度な靱性及び密着性を有するダイヤ
モンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜をコーティングする
ことにより、摩擦損失を最小限に抑えて内燃機関の燃費
を向上させ省資源化を図ることができ、かつ、摺動部で
のタペット及び摺動相手材の摩耗を低減させて耐久性を
向上させることができ、しかも、内燃機関内の過酷な摺
動条件でもはく離や割れ等が生じることがなく、また、
コーティングによって表面仕上げ粗さが悪くならないタ
ペットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のタペットは、内燃機関の吸排気弁を開閉
駆動させるための、カムと摺動するタペットにおいて、
タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッドの穴と
の摺動面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を
コーティングしてなる構成とされている（図２参照）。
また、本発明のタペットは、内燃機関の吸排気弁を開閉
駆動させるための、カムと摺動するタペットにおいて、
タペットのカムとの摺動面にダイヤモンドライクカーボ
ン（ＤＬＣ）膜をコーティングしてなることを特徴とし
ている（図１参照）。
めに、本発明のタペットは、内燃機関の吸排気弁を開閉
駆動させるための、カムと摺動するタペットにおいて、
タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッドの穴と
の摺動面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を
コーティングしてなる構成とされている（図２参照）。
また、本発明のタペットは、内燃機関の吸排気弁を開閉
駆動させるための、カムと摺動するタペットにおいて、
タペットのカムとの摺動面にダイヤモンドライクカーボ
ン（ＤＬＣ）膜をコーティングしてなることを特徴とし
ている（図１参照）。
【０００８】ダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏ
ｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）は、非常に低い摩擦係
数を有しており、摺動相手材を摩耗させにくく、また、
自身も摩耗しにくい性質を有している。構造的には、炭
素が四配位の結合（ＳＰ3結合）を持ってはいるが、部
分的にＳＰ2結合や水素との結合を含むために長距離秩
序的には決まった結晶構造を持たないアモルファス構造
となっている。したがって、特性的には、多くの点でダ
イヤモンドと類似しているが、膜表面が極めて平滑であ
ること等の点でダイヤモンドとの違いがある。
ｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）は、非常に低い摩擦係
数を有しており、摺動相手材を摩耗させにくく、また、
自身も摩耗しにくい性質を有している。構造的には、炭
素が四配位の結合（ＳＰ3結合）を持ってはいるが、部
分的にＳＰ2結合や水素との結合を含むために長距離秩
序的には決まった結晶構造を持たないアモルファス構造
となっている。したがって、特性的には、多くの点でダ
イヤモンドと類似しているが、膜表面が極めて平滑であ
ること等の点でダイヤモンドとの違いがある。
【０００９】上記の本発明のタペットにおいて、ダイヤ
モンドライクカーボン膜がコーティングされるタペット
は、例えば、浸炭焼入れを施された鋼材である。また、
これらの本発明のタペットにおいて、ダイヤモンドライ
クカーボン膜のコーティング層は、０．５〜２μmの厚
さ、望ましくは、１μm程度の厚さを有している。ＤＬ
Ｃ膜のコーティング層を０．５〜２μmの厚さとした理
由は、０．５μm未満の厚さでは、被膜としての特性を
十分に発揮できないからである。一方、２μmを越える
厚さとしても、被膜特性は向上せず、製造時間と製造費
用の面で不利になり、また、膜内残留応力の増加により
密着性の低下が生じかえって被膜特性が劣化するからで
ある。また、これらの本発明のタペットにおいて、ダイ
ヤモンドライクカーボン膜がコーティングされるタペッ
トの面は、ダイヤモンドライクカーボン膜の膜厚と同程
度以下の粗面とすることが好ましい。すなわち、ＤＬＣ
膜がコーティングされるタペットは、コーティング前に
ＤＬＣ膜の膜厚と同程度以下の粗さにされている。例え
ば、ＤＬＣ膜のコーティング層が１μm程度の厚みを有
する場合、コーティングされるタペットは、コーティン
グ前にＲmax（最大表面粗さ）１μm程度以下の粗さにさ
れている。
モンドライクカーボン膜がコーティングされるタペット
は、例えば、浸炭焼入れを施された鋼材である。また、
これらの本発明のタペットにおいて、ダイヤモンドライ
クカーボン膜のコーティング層は、０．５〜２μmの厚
さ、望ましくは、１μm程度の厚さを有している。ＤＬ
Ｃ膜のコーティング層を０．５〜２μmの厚さとした理
由は、０．５μm未満の厚さでは、被膜としての特性を
十分に発揮できないからである。一方、２μmを越える
厚さとしても、被膜特性は向上せず、製造時間と製造費
用の面で不利になり、また、膜内残留応力の増加により
密着性の低下が生じかえって被膜特性が劣化するからで
ある。また、これらの本発明のタペットにおいて、ダイ
ヤモンドライクカーボン膜がコーティングされるタペッ
トの面は、ダイヤモンドライクカーボン膜の膜厚と同程
度以下の粗面とすることが好ましい。すなわち、ＤＬＣ
膜がコーティングされるタペットは、コーティング前に
ＤＬＣ膜の膜厚と同程度以下の粗さにされている。例え
ば、ＤＬＣ膜のコーティング層が１μm程度の厚みを有
する場合、コーティングされるタペットは、コーティン
グ前にＲmax（最大表面粗さ）１μm程度以下の粗さにさ
れている。
【００１０】また、これらの本発明のタペットにおい
て、コーティングされたダイヤモンドライクカーボン膜
は、スクラッチ試験においてき裂やはく離によって生じ
るＡＥ（アコースティックエミッション）の発生荷重が
１５N以上である、十分な靱性及び密着性を有してい
る。なお、スクラッチ試験は、先端半径０．２mm、先端
角１２０゜のダイヤモンド圧子をＤＬＣコーティング面
に垂直に、０Nから１００N／minの割合で荷重を増加さ
せながら負荷を加えていき、同時にＤＬＣコーティング
面を水平方向に１０mm／minの速度で移動させ、き裂や
はく離が生じる際に発生するＡＥを検出することで行
う。
て、コーティングされたダイヤモンドライクカーボン膜
は、スクラッチ試験においてき裂やはく離によって生じ
るＡＥ（アコースティックエミッション）の発生荷重が
１５N以上である、十分な靱性及び密着性を有してい
る。なお、スクラッチ試験は、先端半径０．２mm、先端
角１２０゜のダイヤモンド圧子をＤＬＣコーティング面
に垂直に、０Nから１００N／minの割合で荷重を増加さ
せながら負荷を加えていき、同時にＤＬＣコーティング
面を水平方向に１０mm／minの速度で移動させ、き裂や
はく離が生じる際に発生するＡＥを検出することで行
う。
【００１１】また、これらの本発明のタペットにおい
て、コーティングされたダイヤモンドライクカーボン膜
は、プラズマＣＶＤ等のＣＶＤ（化学気相蒸着）、スパ
ッタリング、イオンプレーティング等のＰＶＤ（物理気
相蒸着）などの方法で作製される。また、これらの本発
明のタペットにおいて、コーティングされたダイヤモン
ドライクカーボン膜は、超硬合金上でヌープ硬さ１００
０〜２０００kg／mm2の硬度で、靱性を有している。ま
た、これらの本発明のタペットにおいて、タペットの摺
動面とダイヤモンドライクカーボン膜のコーティング層
との間に、Ｓｉを含む中間層を形成させておくことで高
い密着性を有するようにする。
て、コーティングされたダイヤモンドライクカーボン膜
は、プラズマＣＶＤ等のＣＶＤ（化学気相蒸着）、スパ
ッタリング、イオンプレーティング等のＰＶＤ（物理気
相蒸着）などの方法で作製される。また、これらの本発
明のタペットにおいて、コーティングされたダイヤモン
ドライクカーボン膜は、超硬合金上でヌープ硬さ１００
０〜２０００kg／mm2の硬度で、靱性を有している。ま
た、これらの本発明のタペットにおいて、タペットの摺
動面とダイヤモンドライクカーボン膜のコーティング層
との間に、Ｓｉを含む中間層を形成させておくことで高
い密着性を有するようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図１、図２は、本発明の実施の形態による
タペットを示している。図１は、浸炭材製のタペット本
体１０のカムとの摺動面１２に、ダイヤモンドライクカ
ーボン（ＤＬＣ）膜のコーティング層１４を形成させた
ものである。また、図２は、浸炭材製のタペット本体１
０のカムとの摺動面１２及びシリンダーヘッドの穴との
摺動面１６に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
膜のコーティング層１８を形成させたものである。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図１、図２は、本発明の実施の形態による
タペットを示している。図１は、浸炭材製のタペット本
体１０のカムとの摺動面１２に、ダイヤモンドライクカ
ーボン（ＤＬＣ）膜のコーティング層１４を形成させた
ものである。また、図２は、浸炭材製のタペット本体１
０のカムとの摺動面１２及びシリンダーヘッドの穴との
摺動面１６に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
膜のコーティング層１８を形成させたものである。
【００１３】図１において、ＤＬＣ膜は、例えば、原料
にＣＨ4（メタン）を用いて、高周波プラズマＣＶＤ法
により、タペットのカムとの摺動面にコーティングされ
る。同様に、図２において、ＤＬＣ膜は、例えば、原料
にＣＨ4（メタン）を用いて、高周波プラズマＣＶＤ法
により、タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッ
ドの穴との摺動面の両方にコーティングされる。高周波
プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ膜のコーティングは、密
閉容器内で、電極上に浸炭材製タペットを配置し、例え
ば、密閉容器内を１０-4〜１Torr程度の減圧状態にし、
成膜温度が２００℃以下になるようにして、原料ガスで
あるメタン及び水素（３０〜４０atm％）を導入すると
ともに、高周波電源により電極間にプラズマを発生させ
ることにより行う。高周波プラズマＣＶＤ法によるＤＬ
Ｃ膜の成膜では、成膜面積が広くとれるために量産が可
能であり、また、表面粗度及び摺動特性に優れたＤＬＣ
コーティング層が得られる。
にＣＨ4（メタン）を用いて、高周波プラズマＣＶＤ法
により、タペットのカムとの摺動面にコーティングされ
る。同様に、図２において、ＤＬＣ膜は、例えば、原料
にＣＨ4（メタン）を用いて、高周波プラズマＣＶＤ法
により、タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッ
ドの穴との摺動面の両方にコーティングされる。高周波
プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ膜のコーティングは、密
閉容器内で、電極上に浸炭材製タペットを配置し、例え
ば、密閉容器内を１０-4〜１Torr程度の減圧状態にし、
成膜温度が２００℃以下になるようにして、原料ガスで
あるメタン及び水素（３０〜４０atm％）を導入すると
ともに、高周波電源により電極間にプラズマを発生させ
ることにより行う。高周波プラズマＣＶＤ法によるＤＬ
Ｃ膜の成膜では、成膜面積が広くとれるために量産が可
能であり、また、表面粗度及び摺動特性に優れたＤＬＣ
コーティング層が得られる。
【００１４】ＤＬＣコーティング膜の摩擦係数は非常に
小さいので、内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるため
にカムと摺動するタペットのカムとの摺動面（及びシリ
ンダーヘッドの穴との摺動面）にＤＬＣ膜をコーティン
グすることで、摺動部での摩擦抵抗を小さくして摩擦損
失を抑えることができ、内燃機関の燃費を向上させ、省
資源化を図るのに非常に効果がある。また、ＤＬＣコー
ティング膜は、凝着を生じにくく、摺動相手材を摩耗さ
せにくく、かつ、自身も摩耗しにくいので、摺動部での
耐摩耗性や耐焼付性を向上させ、タペット及びカムやシ
リンダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久性
を向上させるのに非常に効果がある。
小さいので、内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるため
にカムと摺動するタペットのカムとの摺動面（及びシリ
ンダーヘッドの穴との摺動面）にＤＬＣ膜をコーティン
グすることで、摺動部での摩擦抵抗を小さくして摩擦損
失を抑えることができ、内燃機関の燃費を向上させ、省
資源化を図るのに非常に効果がある。また、ＤＬＣコー
ティング膜は、凝着を生じにくく、摺動相手材を摩耗さ
せにくく、かつ、自身も摩耗しにくいので、摺動部での
耐摩耗性や耐焼付性を向上させ、タペット及びカムやシ
リンダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久性
を向上させるのに非常に効果がある。
【００１５】また、タペット表面にＤＬＣ膜をコーティ
ングして、タペットの表面を改質できることから、タペ
ットとカムの間に摺動特性を改善したシムを置く必要が
なく、シムをタペットとバルブの間に置くことができる
ので、タペットの大きさを小さくして軽量化を図ること
ができ、動力損失を少なくすることができる。また、図
２に示すように、タペットのシリンダーヘッドの穴との
摺動面にもＤＬＣ膜をコーティングすることで、タペッ
トとシリンダーヘッドの穴との摺動部でも摩擦損失の低
減が図れる。また、ＤＬＣ膜は、基材であるタペット本
体の表面形状にそってコーティングされ、基材の表面粗
さがほぼそのままコーティング後の表面粗さとなる。
ングして、タペットの表面を改質できることから、タペ
ットとカムの間に摺動特性を改善したシムを置く必要が
なく、シムをタペットとバルブの間に置くことができる
ので、タペットの大きさを小さくして軽量化を図ること
ができ、動力損失を少なくすることができる。また、図
２に示すように、タペットのシリンダーヘッドの穴との
摺動面にもＤＬＣ膜をコーティングすることで、タペッ
トとシリンダーヘッドの穴との摺動部でも摩擦損失の低
減が図れる。また、ＤＬＣ膜は、基材であるタペット本
体の表面形状にそってコーティングされ、基材の表面粗
さがほぼそのままコーティング後の表面粗さとなる。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例として、浸炭材製タペットの
カムと摺動する面のみ、またはカム及びシリンダーヘッ
ドの穴と摺動する面のみに、高周波プラズマＣＶＤ法に
よりＤＬＣ膜をコーティングした場合の特性について示
す。ＳＣＭ４２０浸炭焼入れ焼戻し材からなるタペット
のカムと摺動する面のみ、またはカム及びシリンダーヘ
ッドの穴と摺動する面のみに、高周波プラズマＣＶＤ法
により、ＤＬＣ膜をコーティングした。コーティングし
たＤＬＣは、膜厚が約１μmで、硬度が超硬合金上でヌ
ープ硬さ約１３００kg／mm2であった。また、スクラッ
チ試験においてき裂やはく離によって生じるＡＥの発生
荷重は約２０Nであった。また、ＤＬＣコーティング後
の表面粗さはＲmax約０．６μmであった。以上の特性を
有するタペットを用いて、排気量７５０ccの４気筒４サ
イクルの実車エンジンで回転数１０００〜１４０００rp
mにて耐久試験を行った結果、ＤＬＣ膜をコーティング
したタペットでき裂やはく離は発生せず十分な耐久性を
示した。一方、スクラッチ試験においてき裂やはく離に
よって生じるＡＥの発生荷重が１５N未満のＤＬＣ膜に
対して同条件の耐久試験を行った場合には、ＤＬＣ膜を
コーティングしたタペットではく離が生じ耐久性が不足
していた。
カムと摺動する面のみ、またはカム及びシリンダーヘッ
ドの穴と摺動する面のみに、高周波プラズマＣＶＤ法に
よりＤＬＣ膜をコーティングした場合の特性について示
す。ＳＣＭ４２０浸炭焼入れ焼戻し材からなるタペット
のカムと摺動する面のみ、またはカム及びシリンダーヘ
ッドの穴と摺動する面のみに、高周波プラズマＣＶＤ法
により、ＤＬＣ膜をコーティングした。コーティングし
たＤＬＣは、膜厚が約１μmで、硬度が超硬合金上でヌ
ープ硬さ約１３００kg／mm2であった。また、スクラッ
チ試験においてき裂やはく離によって生じるＡＥの発生
荷重は約２０Nであった。また、ＤＬＣコーティング後
の表面粗さはＲmax約０．６μmであった。以上の特性を
有するタペットを用いて、排気量７５０ccの４気筒４サ
イクルの実車エンジンで回転数１０００〜１４０００rp
mにて耐久試験を行った結果、ＤＬＣ膜をコーティング
したタペットでき裂やはく離は発生せず十分な耐久性を
示した。一方、スクラッチ試験においてき裂やはく離に
よって生じるＡＥの発生荷重が１５N未満のＤＬＣ膜に
対して同条件の耐久試験を行った場合には、ＤＬＣ膜を
コーティングしたタペットではく離が生じ耐久性が不足
していた。
【００１７】つぎに、所定の試験材を用いて、カムとタ
ペットとの摺動を模擬した摺動特性評価試験を実施し
た。試験は、図３に示すように、回転摩擦摩耗試験機を
用いたボールオンディスク方式で、ディスク２０とし
て、それぞれ、ＳＣＭ４２０浸炭焼入れ焼戻し材（浸炭
焼入れ材２２）からなる試験材、この浸炭焼入れ材２２
にＤＬＣ、ＴｉＮ、ＣｒＮのいずれかの被膜２４をコー
ティングした３種類の試験材を用い、ボール２６にはφ
１０mmのカム相当材（ＳＵＪ２球、ＨＲＣ６３）を用い
た。低粘度油の供給による潤滑下で、荷重は１０kgf
（ヘルツ面圧２１０kgf／mm2）、摺動速度は３．３m／
s、試験温度は室温（約２５℃）で３０分間試験を行っ
た。２８は、ディスクとボールとの摺動部である。摺動
特性評価試験の結果は、表１に示す通りである。表１の
結果からわかるように、浸炭焼入れ材にＤＬＣ膜をコー
ティングすることで、浸炭焼入れ材のみの場合よりも摩
擦係数及びカム相当材（ボール）の摩耗量が大幅に減少
した。また、ＴｉＮやＣｒＮの膜をコーティングした場
合よりも摩擦係数及びカム相当材の摩耗量が少なく、大
きな効果が得られた。
ペットとの摺動を模擬した摺動特性評価試験を実施し
た。試験は、図３に示すように、回転摩擦摩耗試験機を
用いたボールオンディスク方式で、ディスク２０とし
て、それぞれ、ＳＣＭ４２０浸炭焼入れ焼戻し材（浸炭
焼入れ材２２）からなる試験材、この浸炭焼入れ材２２
にＤＬＣ、ＴｉＮ、ＣｒＮのいずれかの被膜２４をコー
ティングした３種類の試験材を用い、ボール２６にはφ
１０mmのカム相当材（ＳＵＪ２球、ＨＲＣ６３）を用い
た。低粘度油の供給による潤滑下で、荷重は１０kgf
（ヘルツ面圧２１０kgf／mm2）、摺動速度は３．３m／
s、試験温度は室温（約２５℃）で３０分間試験を行っ
た。２８は、ディスクとボールとの摺動部である。摺動
特性評価試験の結果は、表１に示す通りである。表１の
結果からわかるように、浸炭焼入れ材にＤＬＣ膜をコー
ティングすることで、浸炭焼入れ材のみの場合よりも摩
擦係数及びカム相当材（ボール）の摩耗量が大幅に減少
した。また、ＴｉＮやＣｒＮの膜をコーティングした場
合よりも摩擦係数及びカム相当材の摩耗量が少なく、大
きな効果が得られた。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッ
ドの穴との摺動面に、摩擦抵抗が小さく耐久性に優れ、
適度な靱性及び密着性を有するダイヤモンドライクカー
ボン（ＤＬＣ）膜をコーティングすることにより、カム
及びシリンダーヘッドの穴との摺動部での摩擦抵抗を小
さくして摩擦損失を最小限に抑えることができるので、
内燃機関の燃費を向上させ、省資源化を図ることができ
る。なお、タペットのカムとの摺動面のみに、ダイヤモ
ンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜をコーティングする場
合も、カムとの摺動部での摩擦抵抗を小さくして摩擦損
失を抑えることができる。 （２） ＤＬＣコーティング膜は、凝着を生じにくく、
摺動相手材を摩耗させにくく、かつ、自身も摩耗しにく
いので、従来の浸炭材製タペットに比べて摺動部での耐
摩耗性や耐焼付性が大幅に向上し、タペット及びカムや
シリンダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久
性を向上させることができる。 （３） タペット表面にＤＬＣ膜をコーティングして、
タペットの表面を改質できることから、タペットとカム
の間に摺動特性を改善したシムを置く必要がなく、シム
をタペットとバルブの間に置くことができるので、タペ
ットの大きさを小さくして軽量化を図ることができ、動
力損失を少なくすることができる。 （４） 適度な靱性及び密着性を有するＤＬＣ膜を用い
ることにより、内燃機関内の過酷な摺動条件でも、はく
離や割れ等が生じることがない。 （５） ＤＬＣ膜をコーティングすると、基材の表面粗
さがほぼそのままコーティング後の表面粗さになるの
で、コーティング後の表面粗さが基材の表面粗さよりも
悪くなることがない。 （６） タペットの摺動面とＤＬＣ膜のコーティング層
との間にＳｉを含む中間層を形成させる場合は、ＤＬＣ
膜の密着性が高くなる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） タペットのカムとの摺動面及びシリンダーヘッ
ドの穴との摺動面に、摩擦抵抗が小さく耐久性に優れ、
適度な靱性及び密着性を有するダイヤモンドライクカー
ボン（ＤＬＣ）膜をコーティングすることにより、カム
及びシリンダーヘッドの穴との摺動部での摩擦抵抗を小
さくして摩擦損失を最小限に抑えることができるので、
内燃機関の燃費を向上させ、省資源化を図ることができ
る。なお、タペットのカムとの摺動面のみに、ダイヤモ
ンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜をコーティングする場
合も、カムとの摺動部での摩擦抵抗を小さくして摩擦損
失を抑えることができる。 （２） ＤＬＣコーティング膜は、凝着を生じにくく、
摺動相手材を摩耗させにくく、かつ、自身も摩耗しにく
いので、従来の浸炭材製タペットに比べて摺動部での耐
摩耗性や耐焼付性が大幅に向上し、タペット及びカムや
シリンダーヘッドのタペットと摺動する穴の内面の耐久
性を向上させることができる。 （３） タペット表面にＤＬＣ膜をコーティングして、
タペットの表面を改質できることから、タペットとカム
の間に摺動特性を改善したシムを置く必要がなく、シム
をタペットとバルブの間に置くことができるので、タペ
ットの大きさを小さくして軽量化を図ることができ、動
力損失を少なくすることができる。 （４） 適度な靱性及び密着性を有するＤＬＣ膜を用い
ることにより、内燃機関内の過酷な摺動条件でも、はく
離や割れ等が生じることがない。 （５） ＤＬＣ膜をコーティングすると、基材の表面粗
さがほぼそのままコーティング後の表面粗さになるの
で、コーティング後の表面粗さが基材の表面粗さよりも
悪くなることがない。 （６） タペットの摺動面とＤＬＣ膜のコーティング層
との間にＳｉを含む中間層を形成させる場合は、ＤＬＣ
膜の密着性が高くなる。
【図１】本発明の実施の形態によるタペットの一例を示
す概略断面構成図である。
す概略断面構成図である。
【図２】本発明の実施の形態によるタペットの他の例を
示す概略断面構成図である。
示す概略断面構成図である。
【図３】カムとタペットとの摺動を模擬した摺動特性評
価試験の方法を示す概略構成斜視図である。
価試験の方法を示す概略構成斜視図である。
１０ タペット本体 １２ カムとの摺動面 １４、１８ ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜
のコーティング層 １６ シリンダーヘッドの穴との摺動面 ２０ ディスク ２２ 浸炭焼入れ材 ２４ 被膜 ２６ ボール ２８ 摺動部
のコーティング層 １６ シリンダーヘッドの穴との摺動面 ２０ ディスク ２２ 浸炭焼入れ材 ２４ 被膜 ２６ ボール ２８ 摺動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 苧野 兵衛 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 犬飼 忠 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平６−294307（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−211577（ＪＰ，Ａ) 小鯛亜紀外，「機械部品を対象とした ＤＬＣの摺動特性の評価」，第48回日本 熱処理技術協会講演大会講演概要集, 1999年５月，ｐ．53−54 三宅正二郎外，「ダイヤモンドライク カーボン膜およびダイヤモンド膜の高温 環境下でのトライポロジー」，トライポ ロジスト，第43巻，第１号，1998，ｐ. 65−72 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 C23C 14/06 F01L 1/14 F01L 1/16 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるた
めの、カムと摺動するタペットにおいて、タペットのカ
ムとの摺動面及びシリンダーヘッドの穴との摺動面にダ
イヤモンドライクカーボン膜をコーティングしてなるこ
とを特徴とするタペット。 - 【請求項２】 内燃機関の吸排気弁を開閉駆動させるた
めの、カムと摺動するタペットにおいて、タペットのカ
ムとの摺動面にダイヤモンドライクカーボン膜をコーテ
ィングしてなることを特徴とするタペット。 - 【請求項３】 ダイヤモンドライクカーボン膜がコーテ
ィングされるタペットが浸炭焼入れを施された鋼材から
なる請求項１又は２記載のタペット。 - 【請求項４】 ダイヤモンドライクカーボン膜のコーテ
ィング層が０．５〜２μmの厚さである請求項１、２又
は３記載のタペット。 - 【請求項５】 ダイヤモンドライクカーボン膜がコーテ
ィングされるタペットの面が、ダイヤモンドライクカー
ボン膜の膜厚と同程度以下の粗面である請求項１〜４の
いずれかに記載のタペット。 - 【請求項６】 コーティングされたダイヤモンドライク
カーボン膜が、スクラッチ試験においてき裂やはく離に
よって生じるＡＥ（アコースティックエミッション）の
発生荷重が１５N以上である、十分な靱性及び密着性を
有する請求項１〜５のいずれかに記載のタペット。 - 【請求項７】 コーティングされたダイヤモンドライク
カーボン膜が、プラズマＣＶＤ、スパッタリング及びイ
オンプレーティングのいずれかで形成されてなる請求項
１〜６のいずれかに記載のタペット。 - 【請求項８】 コーティングされたダイヤモンドライク
カーボン膜が、超硬合金上でヌープ硬さ１０００〜２０
００kg／mm2の硬度を有している請求項１〜７のいずれ
かに記載のタペット。 - 【請求項９】 タペットの摺動面とダイヤモンドライク
カーボン膜のコーティング層との間にＳｉを含む中間層
が形成されてなる請求項１〜８のいずれかに記載のタペ
ット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138149A JP3051404B1 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | タペット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138149A JP3051404B1 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | タペット |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3051404B1 true JP3051404B1 (ja) | 2000-06-12 |
| JP2000327484A JP2000327484A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15215168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11138149A Expired - Fee Related JP3051404B1 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | タペット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3051404B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029422A1 (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 自動車エンジン動弁系シム及びリフター、並びにこれらとカムシャフトとの組合せ |
| KR101780472B1 (ko) * | 2011-01-21 | 2017-09-21 | 주성엔지니어링(주) | 조명 장치 |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| JP3555844B2 (ja) | 1999-04-09 | 2004-08-18 | 三宅 正二郎 | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP3555891B2 (ja) * | 2002-02-22 | 2004-08-18 | 新日本石油株式会社 | 低摩擦摺動材料及びこれに用いる潤滑油組成物 |
| JP2004138128A (ja) | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Nissan Motor Co Ltd | 自動車エンジン用摺動部材 |
| US6969198B2 (en) | 2002-11-06 | 2005-11-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Low-friction sliding mechanism |
| JP4863152B2 (ja) | 2003-07-31 | 2012-01-25 | 日産自動車株式会社 | 歯車 |
| KR101003865B1 (ko) | 2003-08-06 | 2010-12-30 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 저마찰 접동 기구, 저마찰제 조성물 및 마찰 감소 방법 |
| JP4973971B2 (ja) | 2003-08-08 | 2012-07-11 | 日産自動車株式会社 | 摺動部材 |
| JP2005090489A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-04-07 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関用バルブリフター |
| JP2005090738A (ja) * | 2003-08-13 | 2005-04-07 | Nissan Motor Co Ltd | 転がり軸受 |
| US7771821B2 (en) | 2003-08-21 | 2010-08-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Low-friction sliding member and low-friction sliding mechanism using same |
| EP1508611B1 (en) | 2003-08-22 | 2019-04-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Transmission comprising low-friction sliding members and transmission oil therefor |
| JP4541941B2 (ja) | 2005-03-16 | 2010-09-08 | 川崎重工業株式会社 | チタン合金製タペット等の部品とその製造方法 |
| JP2014009131A (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Chuo Univ | 湾曲結晶の製造方法および湾曲結晶 |
-
1999
- 1999-05-19 JP JP11138149A patent/JP3051404B1/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 三宅正二郎外，「ダイヤモンドライクカーボン膜およびダイヤモンド膜の高温環境下でのトライポロジー」，トライポロジスト，第４３巻，第１号，１９９８，ｐ．６５−７２ |
| 小鯛亜紀外，「機械部品を対象としたＤＬＣの摺動特性の評価」，第４８回日本熱処理技術協会講演大会講演概要集，１９９９年５月，ｐ．５３−５４ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004029422A1 (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 自動車エンジン動弁系シム及びリフター、並びにこれらとカムシャフトとの組合せ |
| CN1296603C (zh) * | 2002-09-27 | 2007-01-24 | 日产自动车株式会社 | 机动车发动机气门驱动系统垫片或挺杆及与凸轮轴的组合 |
| KR101780472B1 (ko) * | 2011-01-21 | 2017-09-21 | 주성엔지니어링(주) | 조명 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000327484A (ja) | 2000-11-28 |
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