JP3575962B2

JP3575962B2 - Tappet

Info

Publication number: JP3575962B2
Application number: JP25704697A
Authority: JP
Inventors: 聡前田; 雅人谷口
Original assignee: UD Trucks Corp; NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: UD Trucks Corp; NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-09-22
Also published as: JPH1193625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの動弁機構に用いられるタペットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの動弁機構において、タペットはカムの回転をバルブを開閉する往復動に変換するものであり、カムあたり面に大きな荷重が作用する。そのため、カムとの接触を同じ部分で続けていると、摩耗が早く進むことから、作動中常にカムとの接触面を変える（つまり、局部あたりを防止する）よう、テーパカムとして及びカムとタペットの中心のオフセットを組み合わせにより、タペットを回転させるようになっている。このようなタペットとして、高い耐摩耗性を確保するため、カムあたり面をセラミック板（セラミックチップと称する）で形成したものがある（特開平６ー３３７０８号公報，特開平７ー２０８１１９号公報，特開平７ー１２７４０４号公報，特開平４ー２６７２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タペット本体は金属材料で形成され、その端面にセラミックチップはろう付けにより接合される。ろう付けには銀や銅などが使用されるが、ろう付け強度のバラツキによってはセラミックチップが剥離してしまうことがある。これはろう付け時において、金属の凝固中にできるブローホールが原因と考えられる。ブローホールはろう付け金属の最外周部に大きなものが発生するため、カムとの摺動軌跡がセラミック板の外周部に掛かると、その荷重に基づく内部応力により、ブローホールを起点にして疲労破壊（疲労剥離）が進行するのである。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、タペット本体１にろう付けのセラミック板２によりカム当たり面Ａを形成するタペットにおいて、セラミック板２の表面の外周縁にＣ面取り部３を除くセラミック板の表面をカム当たり面Ａの有効範囲とするその直径Ｄに対し、カム摺動軌跡をタペットの中心と結ぶ距離の最大値を半径とする円の直径ｄを、Ｄ／ｄ＞１の関係に設定する一方、Ｃ面取り部３は、タペット本体１にセラミック板２を接合するろう付け金属４のブローホールが発生しやすい領域として特定される外周部の幅と略同一の幅に設定する。
【０００６】
第２の発明では、タペット本体１にろう付けのセラミック板２によりカム当たり面Ａを形成するタペットにおいて、セラミック板２の表面の外周縁にＣ面取り部３を除くセラミック板の表面をカム当たり面Ａの有効範囲とするその直径Ｄに対し、ヘルツの接触楕円の最外周点をタペットの中心と結ぶ距離を半径とする円の直径ｄを、Ｄ／ｄ＞１の関係に設定する一方、Ｃ面取り部３は、タペット本体１にセラミック板２を接合するろう付け金属４のブローホールが発生しやすい領域として特定される外周部の幅と略同一の幅に設定する。
【０００７】
第３の発明では、第１の発明または第２の発明における、直径Ｄと直径ｄとの関係Ｄ／ｄ＞１は、単位をｍｍとしてＤ＝ｄ＋（１〜３）に設定する。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明または第２の発明においては、カム摺動軌跡がセラミック板の最外周部に掛からないため、ろう付け金属の外周部への荷重入力が減少する。したがって、最外周部に発生しやすいろう付け金属の大きなブローホール、または最外周部近辺に存在する比較的小さいブローホールに原因する疲労破壊（疲労剥離）を防止することができる。
【０００９】
第２の発明では、直径ｄが計算により、正確に求められる。
【００１０】
第３の発明では、直径Ｄと直径ｄとの間に１〜３ｍｍの余裕代を与えることにより、タペットの使用環境が諸種に異なっても、ろう付け金属の耐剥離性を十分に確保できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は傘型のタペットを表す。タペット本体１は金属材料で形成され、傘部１１端面にカムあたり面Ａを形成するセラミック板２（セラミックチップ）がろう付けされる。セラミック板２の表面はその外周縁にＣ面取り部３（傾斜するカット面を形成する）が施される。Ｃ面取り部３の幅は、タペット本体１にセラミック板２を接合するろう付け金属４の外周部（大きなブローホールが発生する領域）の幅と略同一に設定される。
【００１２】
ここで、Ｃ面取り部３を除くセラミック板２の表面をカムあたり面Ａの有効範囲としてその直径をＤと定義する。また、カムあたり面Ａにおけるカム摺動軌跡Ｂは、図４のようにカムシャフトと直交する方向の両側にヘルツの接触楕円を備える。この接触楕円の大きさは、公知の応用算出式から求められる。
【００１３】
タペットがカム（図示せず）との摺動に伴って回転すると、カム摺動軌跡Ｂはタペットの中心Ｐを結ぶ距離を半径とする円形を描くのであり、その円の最大直径をｄと定義する。そして、カムあたり面Ａの有効範囲の直径Ｄと、カム摺動軌跡Ｂが描く円の直径ｄと、はＤ／ｄ（接触率）＞１の関係に設定される。
【００１４】
カムの摺動に伴うタペット１０の回転を生じさせるため、カムあたり面Ａにクラウニングと呼ばれる曲率半径が与えられ、カム中心とタペットの中心Ｐとの間にオフセット量が設定される。つまり、カムとの接触部は点接触であり、図４においては、カムとして横から見ると傾斜するテーパカム（傾斜のないフラットカムでも可）が使用される。
【００１５】
このようにカムあたり面Ａとカム摺動範囲Ｂとの関係をＤ／ｄ＞１に設定することにより、カム摺動軌跡Ｂはセラミック板２の最外周部に掛からない。すなわち、カムとタペットとのエッジ当たり、あるいは最外周付近の当たりが避けられるため、傘部１１の変形による内部応力も低減され、ろう付け金属４のブローホールに原因する疲労破壊，疲労剥離の発生を有効に防止できる。
【００１６】
Ｄ／ｄ≦１の場合、ろう付け金属４の外周部を研磨で削り落とすことが必要になり、その切削量は図５において、セラミック板２とタペット本体１との接合面側で互いの外周部に形成したＣ面取り部５ａ，５ｂの幅以上（セラミック板のずれ分を加味する）とされるが、これに較べるとこの発明では、接触比（Ｄ／ｄ）を所定の関係に設定するのみで済むため、実施も容易かつ安価に行える。
【００１７】
カムあたり面Ａの有効範囲の直径Ｄと、カム摺動軌跡Ｂが描く円の直径ｄと、の関係Ｄ／ｄ＞１は、Ｄ＝ｄ＋（１〜３）に限定される。使用環境が諸種に異なることを考慮しても、直径Ｄと直径ｄとの間に１〜３ｍｍの余裕代を与えることにより、セラミック板２の耐剥離性を十分に確保できる。
【００１８】
図６はカップ型のタペットを表す。１はタペット本体、２はセラミック板であり、これらの剥離を防止するため、カムあたり面Ａの有効範囲の直径Ｄと、カム摺動軌跡Ｂが描く円の直径ｄと、はＤ／ｄ（接触率）＞１の関係に設定される（図４参照）。
【００１９】
【実施例】
【００２０】
【表１】

【００２１】
なお、機種の２例はいずれも、トラックなど大型車両に搭載されるディーゼルエンジンである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す傘型タペットの正面図と平面図である。
【図２】同じくＡ部の拡大図である。
【図３】同じくタペットの斜視図である。
【図４】同じくカム摺動軌跡の説明図である。
【図５】同じくタペットの一部断面図である。
【図６】カップ型タペットの正面図と平面図である。
【符号の説明】
１タペット本体
２セラミッ板
４ろう付け金属
Ａカムあたり面
Ｂカム摺動軌跡
Ｐタペット中心[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a tappet used for a valve train of an engine.
[0002]
[Prior art]
In a valve mechanism of an engine, a tappet converts the rotation of a cam into a reciprocating motion for opening and closing a valve, and a large load acts on a surface of the cam. Therefore, if the contact with the cam is continued in the same part, the wear proceeds rapidly, so that the contact surface with the cam is always changed during operation (that is, to prevent local contact). The tappet is rotated by combining the center offsets. As such a tappet, in order to ensure high abrasion resistance, a cam contact surface is formed of a ceramic plate (referred to as a ceramic chip) (JP-A-6-33708, JP-A-7-208119, JP-A-7-127404 and JP-A-4-2672.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The tappet body is formed of a metal material, and the ceramic chip is joined to the end face by brazing. Silver or copper is used for brazing, but the ceramic chip may peel off depending on the variation in brazing strength. This is considered to be due to blowholes formed during solidification of the metal during brazing. Since a large blowhole is formed at the outermost periphery of the brazing metal, if the sliding trajectory with the cam is applied to the outer periphery of the ceramic plate, the internal stress based on the load will cause the fatigue fracture from the blowhole as a starting point. (Fatigue peeling) proceeds.
[0004]
An object of the present invention is to solve such a problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, in a tappet in which a cam contact surface A is formed by a ceramic plate 2 brazed to a tappet main body 1, the surface of the ceramic plate except for a C chamfered portion 3 is formed on the outer peripheral edge of the surface of the ceramic plate 2 by a cam contact surface. For the diameter D that is the effective range of A, the diameter d of a circle whose radius is the maximum value of the distance connecting the cam sliding trajectory to the center of the tappet is set in a relationship of D / d> 1, while the C chamfering is performed. The width of the portion 3 is set to be substantially the same as the width of the outer peripheral portion of the brazing metal 4 that joins the ceramic plate 2 to the tappet body 1, which is specified as a region where blow holes are likely to occur .
[0006]
According to the second invention, in the tappet in which the cam contact surface A is formed by the ceramic plate 2 brazed to the tappet main body 1, the surface of the ceramic plate except for the C chamfered portion 3 is formed on the outer peripheral edge of the surface of the ceramic plate 2 by the cam contact surface. For the diameter D, which is the effective range of A, the diameter d of a circle whose radius is the distance connecting the outermost point of the contact ellipse of Hertz to the center of the tappet is set in a relationship of D / d> 1, while C is set. The width of the chamfered portion 3 is set to be substantially the same as the width of the outer peripheral portion specified as a region where blowholes of the brazing metal 4 for joining the ceramic plate 2 to the tappet main body 1 are likely to occur .
[0007]
In the third invention, the relationship D / d> 1 between the diameter D and the diameter d in the first invention or the second invention is set to D = d + (1-3) with a unit of mm.
[0008]
【The invention's effect】
In the first invention or the second invention, since the cam sliding locus does not extend to the outermost peripheral portion of the ceramic plate, the load input to the outer peripheral portion of the brazing metal is reduced. Therefore, it is possible to prevent fatigue breakage (fatigue delamination) caused by a large blowhole of brazing metal, which is likely to be generated at the outermost periphery, or a relatively small blowhole near the outermost periphery.
[0009]
In the second invention, the diameter d is accurately obtained by calculation.
[0010]
In the third aspect of the present invention, by providing a margin of 1 to 3 mm between the diameter D and the diameter d, the peeling resistance of the brazing metal can be sufficiently ensured even when the tappet is used in various environments.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show an umbrella-shaped tappet. The tappet body 1 is formed of a metal material, and a ceramic plate 2 (ceramic chip) forming a surface A per cam is brazed to the end surface of the umbrella portion 11. The surface of the ceramic plate 2 is provided with a C-chamfered portion 3 (forming an inclined cut surface) on its outer peripheral edge. The width of the C-chamfered portion 3 is set to be substantially the same as the width of the outer peripheral portion (the region where a large blow hole is generated) of the brazing metal 4 joining the ceramic plate 2 to the tappet body 1.
[0012]
Here, the diameter of the surface of the ceramic plate 2 excluding the C chamfered portion 3 is defined as D, which is the effective range of the surface A per cam. The cam sliding locus B on the cam contact surface A has Hertzian contact ellipses on both sides in a direction orthogonal to the camshaft as shown in FIG. The size of the contact ellipse is obtained from a known applied calculation formula.
[0013]
When the tappet rotates with the sliding of a cam (not shown), the cam sliding locus B draws a circle having a radius equal to the distance connecting the center P of the tappet, and the maximum diameter of the circle is defined as d. I do. The diameter D of the effective area of the surface A per cam and the diameter d of the circle drawn by the cam sliding locus B are set in a relationship of D / d (contact ratio)> 1.
[0014]
In order to cause the rotation of the tappet 10 due to the sliding of the cam, a radius of curvature called crowning is given to the surface A per cam, and an offset amount is set between the center of the cam and the center P of the tappet. That is, the contact portion with the cam is a point contact, and in FIG. 4, a tapered cam (a flat cam having no inclination is also acceptable) is used as the cam.
[0015]
By setting the relationship between the cam contact surface A and the cam sliding range B to D / d> 1, the cam sliding locus B does not reach the outermost peripheral portion of the ceramic plate 2. That is, since the contact between the cam and the tappet or the contact near the outermost periphery is avoided, the internal stress due to the deformation of the umbrella portion 11 is reduced, and the fatigue fracture and the fatigue peeling caused by the blow hole of the brazing metal 4 are generated. Can be effectively prevented.
[0016]
In the case of D / d ≦ 1, it is necessary to grind off the outer peripheral portion of the brazing metal 4, and the amount of cutting is shown in FIG. The contact ratio (D / d) is set to a predetermined relationship in the present invention in comparison with the width of the C-chamfered

portions

5a and 5b formed in the portion (taking into account the displacement of the ceramic plate). Since it suffices only to implement, it can be implemented easily and inexpensively.
[0017]
The relationship D / d> 1 between the diameter D of the effective range of the surface A per cam and the diameter d of the circle drawn by the cam sliding locus B is limited to D = d + (1-3). Even when considering that the use environment differs in various types, by giving a margin of 1 to 3 mm between the diameter D and the diameter d, the peeling resistance of the ceramic plate 2 can be sufficiently ensured.
[0018]
FIG. 6 shows a cup-shaped tappet. 1 is a tappet main body, 2 is a ceramic plate, and in order to prevent the separation, the diameter D of the effective area of the surface A per cam and the diameter d of the circle drawn by the cam sliding locus B are D / d ( (Contact rate)> 1 (see FIG. 4).
[0019]
【Example】
[0020]
[Table 1]

[0021]
Each of the two examples is a diesel engine mounted on a large vehicle such as a truck.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view and a plan view of an umbrella type tappet representing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG.
FIG. 3 is a perspective view of the tappet.
FIG. 4 is an explanatory view of a cam sliding locus.
FIG. 5 is a partial sectional view of the tappet.
FIG. 6 is a front view and a plan view of a cup type tappet.
[Explanation of symbols]
1 tappet body 2 ceramic plate 4 brazing metal A surface per cam B cam sliding locus P tappet center

Claims

In the tappet in which the cam contact surface A is formed by the ceramic plate 2 brazed to the tappet main body 1, the surface of the ceramic plate except the C chamfered portion 3 applied to the outer peripheral edge of the surface of the ceramic plate 2 is used as the effective surface of the cam contact surface A. With respect to the diameter D as the range, the diameter d of a circle having a radius equal to the maximum value of the distance connecting the cam sliding locus with the center of the tappet is set in a relationship of D / d> 1, while the C chamfered portion 3 A tappet having a width substantially equal to a width of an outer peripheral portion of the brazing metal 4 for joining the ceramic plate 2 to the tappet body 1, which is specified as a region where blowholes are likely to occur .

In the tappet in which the cam contact surface A is formed by the ceramic plate 2 brazed to the tappet main body 1, the surface of the ceramic plate except the C chamfered portion 3 applied to the outer peripheral edge of the surface of the ceramic plate 2 is used as the effective surface of the cam contact surface A. With respect to the diameter D as the range, the diameter d of the circle having the radius connecting the outermost point of the Hertzian contact ellipse to the center of the tappet is set in a relationship of D / d> 1, while the C chamfered portion 3 is set. Is a tappet having a width substantially equal to a width of an outer peripheral portion of the brazing metal 4 joining the ceramic plate 2 to the tappet body 1, which is specified as a region where blowholes are likely to occur .

3. The tappet according to claim 1, wherein the relation D / d> 1 between the diameter D and the diameter d is set to D = d + (1 to 3) as a unit mm. 4.