JPH04311610A - 傾斜機能セラミックス製タペットシム - Google Patents

傾斜機能セラミックス製タペットシム

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JPH04311610A
JPH04311610A JP3103178A JP10317891A JPH04311610A JP H04311610 A JPH04311610 A JP H04311610A JP 3103178 A JP3103178 A JP 3103178A JP 10317891 A JP10317891 A JP 10317891A JP H04311610 A JPH04311610 A JP H04311610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon nitride
si3n4
ceramic
composition
tappet shim
Prior art date
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Pending
Application number
JP3103178A
Other languages
English (en)
Inventor
Chihiro Kawai
千尋 河合
Masaya Miyake
雅也 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP3103178A priority Critical patent/JPH04311610A/ja
Publication of JPH04311610A publication Critical patent/JPH04311610A/ja
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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、窒化ケイ素系複合セラ
ミックスよりなり、特定方向に優れた引張強度を有する
自動車エンジンの動弁系タペットシムに関する。 【0002】 【従来の技術】窒化ケイ素(Si3N4)は軽量であっ
て、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐熱衝撃性等を有するこ
とから、金属材料に代わる自動車エンジン部品の有望な
材料として注目され、既にSi3N4系セラミックスで
作製されたロッカーアームやターボチャージャー等が一
部に使用されている。 【0003】しかし、Si3N4系セラミックスは強度
の点でまだ十分な特性が得られていないことから、信頼
性が低く、自動車エンジン部品として広く実用化される
には至っていない。そこで従来から、Si3N4系セラ
ミックスを自動車エンジン部品として検討するに当たっ
ては、均質材料としての強度向上を図る方向で研究が進
められてきた。 【0004】ところが、自動車エンジン部品を検討する
と、ある特定方向のみの強度が要求される部品が存在す
る。例えば、自動車エンジンの動弁系タペットシム(t
appetshim)は、高速で連動するカムシャフト
とバルブの動きに追随することが要求されるが、エンジ
ンが高速回転になると一連の追随動作にタイムラグが生
じ、その結果タペットシムには一定方向に強大な引張応
力が作用する。この一定方向に作用する強大な引張応力
がタペットシムの破壊を招く原因であり、通常のSi3
N4系セラミックスでタペットシムを作製したのではこ
の一定方向の引張応力による破壊を克服することは出来
なかった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、ある特定方向に優れた強度を有することに
より、エンジンの高速回転時における強大な引張応力に
対して十分耐えることができ、高い信頼性を備えた窒化
ケイ素系セラミックスのタペットシムを提供することを
目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のタペットシムは、窒化ケイ素と熱膨張係数が
窒化ケイ素よりも大きい非酸化物系の他の耐熱性セラミ
ックスとの複合セラミックスからなり;厚さ方向の組成
が一表面側の窒化ケイ素から、他表面側の他の耐熱性セ
ラミックスの単相又は窒化ケイ素と他の耐熱性セラミッ
クスとの複合相まで、ほぼ連続的に変化しているか;或
は、厚さ方向の組成が両表面側の窒化ケイ素から、中心
部の他の耐熱性セラミックスの単相又は窒化ケイ素と他
の耐熱性セラミックスとの複合相まで、ほぼ連続的に変
化していることを特徴とするものである。 【0007】 【作用】本発明の複合セラミックスからなるタペットシ
ムは、厚さ方向の組成が一表面又は両表面のSi3N4
から、他表面又は中心部の熱膨張係数がSi3N4より
大きい非酸化物系の他の耐熱性セラミックスの単相若し
くはSi3N4と他の耐熱性セラミックスの複合相まで
ほぼ連続的に変化した、いわゆる傾斜組成になっている
。 【0008】この傾斜組成に伴って熱膨張係数もほぼ連
続的に変化しているので、粉末焼結法やCVD法等によ
りタペットシムを製造するとき、焼結温度又は成膜温度
から室温まで冷却する間に、Si3N4と他の耐熱性セ
ラミックスとの間に生じる熱応力が緩和されてクラック
や割れが発生することがなく、しかも熱膨張係数の小さ
いSi3N4側に適度に大きい圧縮残留応力が生じる。 尚、傾斜組成とせず、Si3N4と他の耐熱性セラミッ
クスとの積層構造とした場合には、熱膨張係数の大きな
他の耐熱性セラミックス側に強大な引張応力が生じて、
他の耐熱性セラミックス側から破壊する。 【0009】上記の傾斜組成に伴った熱膨張係数のほぼ
連続的な変化により、本発明のタペットシムにおいては
、一表面側のみがSi3N4である場合には該一表面に
引張応力が生じるような方向に極めて高い強度を示し、
又両表面がSi3N4である場合には前者程ではないが
、通常のSi3N4系セラミックス製のタペットシムよ
り厚さ方向に高い強度を示す。拠って、エンジン運転中
にタペットシムにかかる引張応力がSi3N4からなる
一表面側に生じるような方向に本発明のタペットシムを
取り付けることによって、高速回転での強大な引張応力
に対しても破壊することがなく、信頼性の高いセラミッ
クス製のタペットシムが得られる。 【0010】上記複合セラミックスを構成するためSi
3N4と組み合わせる非酸化物系の他の耐熱性セラミッ
クスとしては、熱膨張係数がSi3N4の約3.2×1
0−6K−1よりも大きなものであれば良いが、タペッ
トシムとしての厚さで無理なく傾斜組成とすることが出
来るように適度に大きい熱膨張係数を有するTi、Zr
、Hfの4A族元素或はB又はSiの炭化物、窒化物若
しくは炭窒化物が好ましく、その中でも耐熱衝撃性に優
れたSiC又はB4Cが特に好ましい。 【0011】 【実施例1】原料粉末として粒径0.5μmのSi3N
4粉末と粒径0.7μmのSiC粉末を用意し、これら
の粉末を比率を変え且つ焼結助剤として5wt%Y2O
3粉末と2wt%Al2O3粉末を添加して混合し、次
のごとく厚さ方向に組成を順に変化させて金型内に6層
又は5層に充填した後、それぞれ圧縮成形した。 【0012】試料A:     他表面側…100wt%SiC80wt%Si
C−20wt%Si3N4             
 60wt%SiC−40wt%Si3N4     
         40wt%SiC−60wt%Si
3N4              20wt%SiC
−80wtSi3N4    一表面側…100wt%
Si3N4      【0013】試料B:     他表面側…80wt%SiC−20wt%Si
3N4              60wt%SiC
−40wt%Si3N4              
40wt%SiC−60wt%Si3N4      
        20wt%SiC−80wtSi3N
4    一表面側…100wt%Si3N4得られた
試料A及び試料Bの各成形体を1750℃でそれぞれ常
圧焼結して、縦横それぞれ100mmで厚さ(積層方向
)が3mmの傾斜組成を有するSi3N4−SiC系複
合セラミックス材料を製造した。 【0014】次に、試料A及び試料Bの各複合セラミッ
クス材料を40×4×3mm(積層方向)の試験片サイ
ズに加工し、100wt%Si3N4からなる一表面側
に引張応力が生じる方向で3点曲げ強度試験(室温)を
行った。比較例として、傾斜組成を有しない通常のSi
3N4セラミックス(住友電気工業株式会社製、NS4
61)についても同様の3点曲げ強度試験を行い、結果
を下記表1に併せて示した。 【0015】 【表1】試  料    材    料    系  
    曲げ強度(kg/cm2)     A    Si3N4−SiC系傾斜組成  
 160B    Si3N4−SiC系傾斜組成  
    155比較例     Si3N4(NS46
1)     120【0016】 【実施例2】原料粉末として粒径0.5μmのSi3N
4粉末と粒径1.0μmのB4C粉末を用意し、これら
の粉末を比率を変え且つ焼結助剤として5wt%Y2O
3粉末と2wt%Al2O3粉末を添加して混合し、次
のごとく厚さ方向に組成を順に変化させて金型内に11
層又は9層に充填した後、それぞれ圧縮成形した。 【0017】試料C:     他表面側…100wt%Si3N4     
         20wt%B4C−80wt%Si
3N4              40wt%B4C
−60wt%Si3N4              
60wt%B4C−40wt%Si3N4      
        80wt%B4C−20wtSi3N
4    中 心 部…100wt%B4C80wt%
B4C−20wt%Si3N4           
   60wt%B4C−40wt%Si3N4   
           40wt%B4C−60wt%
Si3N4              20wt%B
4C−80wtSi3N4    一表面側…100w
t%Si3N4      【0018】試料D:     他表面側…100wt%Si3N4     
         20wt%B4C−80wt%Si
3N4              40wt%B4C
−60wt%Si3N4              
60wt%B4C−40wt%Si3N4    中 
心 部…80wt%B4C−20wtSi3N4   
           60wt%B4C−40wt%
Si3N4              40wt%B
4C−60wt%Si3N4            
  20wt%B4C−80wtSi3N4    一
表面側…100wt%Si3N4得られた試料C及び試
料Dの各成形体を実施例1と同様に常圧焼結した。 【0019】次に、得られた試料C及び試料Dの傾斜組
成を有する各Si3N4−B4C系複合セラミックス材
料を40×4×3mm(積層方向)の試験片サイズに加
工し、100wt%Si3N4からなる一表面側に引張
応力が生じる方向で3点曲げ強度試験(900℃)を行
った。比較例として、傾斜組成を有しない通常のSi3
N4セラミックス(住友電気工業株式会社製、NS46
1)についても同様の3点曲げ強度試験を行い、結果を
下記表2に併せて示した。 【0020】 【表2】試  料    材    料    系  
    曲げ強度(kg/cm2)     C    Si3N4−B4C系傾斜組成 1
36D    Si3N4−B4C系傾斜組成    
  140比較例     Si3N4(NS461)
     100【0021】 【発明の効果】本発明によれば、特定方向に極めて高い
強度特性を有する窒化ケイ素系複合セラミックスからな
り、その特定方向をエンジンの高速回転中に引張応力が
生じる方向に配置して用いる自動車エンジンの動弁系タ
ペットシムを提供でき、セラミックス製でありながら高
い信頼性のタペットシムが得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  窒化ケイ素と熱膨張係数が窒化ケイ素
    よりも大きい非酸化物系の他の耐熱性セラミックスとの
    複合セラミックスからなり、厚さ方向の組成が一表面側
    の窒化ケイ素から、他表面側の他の耐熱性セラミックス
    の単相又は窒化ケイ素と他の耐熱性セラミックスの複合
    相まで、ほぼ連続的に変化していることを特徴とする傾
    斜機能セラミックス製タペットシム。
  2. 【請求項2】  窒化ケイ素と熱膨張係数が窒化ケイ素
    よりも大きい非酸化物系の他の耐熱性セラミックスとの
    複合セラミックスからなり、厚さ方向の組成が両表面側
    の窒化ケイ素から、中心部の他の耐熱性セラミックスの
    単相又は窒化ケイ素と他の耐熱性セラミックスの複合相
    までほぼ連続的に変化していることを特徴とする傾斜機
    能セラミックス製タペットシム。
JP3103178A 1991-04-08 1991-04-08 傾斜機能セラミックス製タペットシム Pending JPH04311610A (ja)

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JP3103178A JPH04311610A (ja) 1991-04-08 1991-04-08 傾斜機能セラミックス製タペットシム

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JP3103178A JPH04311610A (ja) 1991-04-08 1991-04-08 傾斜機能セラミックス製タペットシム

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JPH04311610A true JPH04311610A (ja) 1992-11-04

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ID=14347264

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JP3103178A Pending JPH04311610A (ja) 1991-04-08 1991-04-08 傾斜機能セラミックス製タペットシム

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JP (1) JPH04311610A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0617198A1 (en) * 1993-03-26 1994-09-28 Fuji Oozx Inc. Shim structure in use for valve tappet of internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0617198A1 (en) * 1993-03-26 1994-09-28 Fuji Oozx Inc. Shim structure in use for valve tappet of internal combustion engine

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