JPH05340212A - セラミックス製アジャスティングシム - Google Patents
セラミックス製アジャスティングシムInfo
- Publication number
- JPH05340212A JPH05340212A JP14532492A JP14532492A JPH05340212A JP H05340212 A JPH05340212 A JP H05340212A JP 14532492 A JP14532492 A JP 14532492A JP 14532492 A JP14532492 A JP 14532492A JP H05340212 A JPH05340212 A JP H05340212A
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- Japan
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- cam
- surface layer
- ceramics
- shim
- valve
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 動力損失の低減とカムの保護に効果を奏する
動弁機構のバルブクリアランス調整用セラミックス製ア
ジャスティングシムを提供する。 【構成】 カムとの接触面に母材１１とは組成の異なる
母材よりも低硬度のセラミックスの表面層を設ける。こ
の表面層が摺動の初期に適度に摩耗してカムとの馴染性
が良くなり、このことによって動力損失が低減し、カム
の摩耗も抑制される。
動弁機構のバルブクリアランス調整用セラミックス製ア
ジャスティングシムを提供する。 【構成】 カムとの接触面に母材１１とは組成の異なる
母材よりも低硬度のセラミックスの表面層を設ける。こ
の表面層が摺動の初期に適度に摩耗してカムとの馴染性
が良くなり、このことによって動力損失が低減し、カム
の摩耗も抑制される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁機構に
用いるアジャスティングシムに関する。
用いるアジャスティングシムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に、エンジンの動弁機構を縦断面に
して示す。図の１はシリンダヘッド、２はカム、３はバ
ルブリフタ、４はアジャスティングシム、５は吸排気
弁、６はバルブシート、７は弁バネである。この動弁機
構は、カム２によってバルブリフタ３を駆動し、吸排気
弁５を開閉する。アジャスティングシム４は、このとき
のバルブクリアランスを調整するために用いられるもの
であって、通常は金属で作られるが、軽量化と耐摩耗性
の向上を目的としてセラミックスで作ったものもある。
して示す。図の１はシリンダヘッド、２はカム、３はバ
ルブリフタ、４はアジャスティングシム、５は吸排気
弁、６はバルブシート、７は弁バネである。この動弁機
構は、カム２によってバルブリフタ３を駆動し、吸排気
弁５を開閉する。アジャスティングシム４は、このとき
のバルブクリアランスを調整するために用いられるもの
であって、通常は金属で作られるが、軽量化と耐摩耗性
の向上を目的としてセラミックスで作ったものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アジャスティングシム
のセラミックスを用いての軽量化は、動力損失を低減す
る目的で行われているが、このアジャスティングシムが
動弁系の慣性重量に占める割合は非常に小さく、従っ
て、その軽量化による動力損失の改善効果が殆ど認めら
れない。その一方で、一般に利用されているセラミック
スはカムとの硬度差が大き過ぎるため、カムへの攻撃性
が高まってカムの摩耗が激しく、かえって逆効果と言え
なくもない面があった。
のセラミックスを用いての軽量化は、動力損失を低減す
る目的で行われているが、このアジャスティングシムが
動弁系の慣性重量に占める割合は非常に小さく、従っ
て、その軽量化による動力損失の改善効果が殆ど認めら
れない。その一方で、一般に利用されているセラミック
スはカムとの硬度差が大き過ぎるため、カムへの攻撃性
が高まってカムの摩耗が激しく、かえって逆効果と言え
なくもない面があった。
【０００４】そこで、本発明は、カムの摩耗防止と動力
損失の低減の双方に効果を奏するセラミックス製シムを
実現して提供することを目的としている。
損失の低減の双方に効果を奏するセラミックス製シムを
実現して提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、セラミックス製アジャスティングシムの
カムとの接触面に、母材よりも低硬度の異組成セラミッ
クスの表面層を設ける。
達成するため、セラミックス製アジャスティングシムの
カムとの接触面に、母材よりも低硬度の異組成セラミッ
クスの表面層を設ける。
【０００６】なお、その表面層を形成するセラミックス
は、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を含むものが好ましい。
窒素も含めてよいし、Ｓｉ、Ｏのみで表面層を形成して
も効果がある。
は、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を含むものが好ましい。
窒素も含めてよいし、Ｓｉ、Ｏのみで表面層を形成して
も効果がある。
【０００７】また、母材の表面層形成面の表面層形成前
の面粗度を十点平均粗さで０．２μｍ以下にしておくこ
と、更には、表面層の厚みを５０μｍ以下にしておくこ
とも好ましいことである。
の面粗度を十点平均粗さで０．２μｍ以下にしておくこ
と、更には、表面層の厚みを５０μｍ以下にしておくこ
とも好ましいことである。
【０００８】
【作用】動弁機構内での動力損失は、シムの重量による
ところも全くないわけではないが、むしろ、シムとカム
の相互接触面（摺動面）の面粗さや両部品の加工並びに
組立精度に起因する摺動部の局部的片当り、さらには片
当りによって生じる偏摩耗等の方が大きな影響を及ぼし
ている。
ところも全くないわけではないが、むしろ、シムとカム
の相互接触面（摺動面）の面粗さや両部品の加工並びに
組立精度に起因する摺動部の局部的片当り、さらには片
当りによって生じる偏摩耗等の方が大きな影響を及ぼし
ている。
【０００９】これに対し、本発明のシムは、カムとの接
触面に設けた表面層が摺動の初期に適度に摩耗し、その
ためにカムとの馴染性が良くなって片当り及び偏摩耗が
改善され、結果として動力損失が小さくなる。
触面に設けた表面層が摺動の初期に適度に摩耗し、その
ためにカムとの馴染性が良くなって片当り及び偏摩耗が
改善され、結果として動力損失が小さくなる。
【００１０】また、同様の理由によりカムに対する攻撃
性も薄れてカムの摩耗が減少する。
性も薄れてカムの摩耗が減少する。
【００１１】なお、カムを接触させる表面層は、母材よ
りも低硬度であるだけでなく、ヤング率も低く、かつ、
カムとの摩擦係数が母材と同等又はそれ以下であるもの
が望ましい。この表面層について、ＳｉとＯを含むもの
が好ましいとしたのは、これ等の諸特性を満たし得るか
らであり、この種のものが損失トルクの低減に有効なこ
とは実験でも確認済である。
りも低硬度であるだけでなく、ヤング率も低く、かつ、
カムとの摩擦係数が母材と同等又はそれ以下であるもの
が望ましい。この表面層について、ＳｉとＯを含むもの
が好ましいとしたのは、これ等の諸特性を満たし得るか
らであり、この種のものが損失トルクの低減に有効なこ
とは実験でも確認済である。
【００１２】また、表面層形成前の母材表面の平均十点
粗さによる面粗度について、０．２μｍ以下が好ましい
としたのは、この面粗度が摺動初期のカムとの馴染性に
影響を及ぼし、０．２μｍ異常では面粗度の増加に従い
カムへの攻撃性が高まってカムの摺動面の摩耗、荒れが
著しくなり、損失トルクの増大、カムの耐久性低下を招
き易くなることを見い出したからである。
粗さによる面粗度について、０．２μｍ以下が好ましい
としたのは、この面粗度が摺動初期のカムとの馴染性に
影響を及ぼし、０．２μｍ異常では面粗度の増加に従い
カムへの攻撃性が高まってカムの摺動面の摩耗、荒れが
著しくなり、損失トルクの増大、カムの耐久性低下を招
き易くなることを見い出したからである。
【００１３】さらに、表面層の厚みを５０μｍ以下が好
ましいとしたのは、動力損失の低減、カムへの攻撃性の
緩和については表面層の厚みによる効果の変化は認めら
れないが、異常運転等で過大応力が加わるなどして表面
層が欠落した場合、その破片が他の部品を傷つける恐れ
があり、この際のダメージを小さくするには表面層を薄
くして破片サイズが小さくなるようにしておくのが望ま
しいことと、厚い層は生産性の面でも不利になることに
よる。
ましいとしたのは、動力損失の低減、カムへの攻撃性の
緩和については表面層の厚みによる効果の変化は認めら
れないが、異常運転等で過大応力が加わるなどして表面
層が欠落した場合、その破片が他の部品を傷つける恐れ
があり、この際のダメージを小さくするには表面層を薄
くして破片サイズが小さくなるようにしておくのが望ま
しいことと、厚い層は生産性の面でも不利になることに
よる。
【００１４】
【実施例】図１に、本発明の一実施例を示す。図示のセ
ラミックス製アジャスティングシム１０は、セラミック
スから成る母材１１の全表面に、母材とは組成が異なる
母材よりも低硬度のセラミックスの表面層１２を設けて
ある。この表面層１２は、少なくともカムとの接触面に
あればよいが、図のように反対側の面にもその層１２が
あるとシムの表裏の区別が無くなり、バルブリフタに対
する組付けミスが生じない。
ラミックス製アジャスティングシム１０は、セラミック
スから成る母材１１の全表面に、母材とは組成が異なる
母材よりも低硬度のセラミックスの表面層１２を設けて
ある。この表面層１２は、少なくともカムとの接触面に
あればよいが、図のように反対側の面にもその層１２が
あるとシムの表裏の区別が無くなり、バルブリフタに対
する組付けミスが生じない。
【００１５】以下に、より詳細な実施例について述べ
る。
る。
【００１６】（実験例１）各種のセラミックス焼結体を
用いて、表１に示すＮｏ１〜１３のアジャスティングシ
ムを作製した。Ｎｏ１〜１１のシムには、カムを接触さ
せる側の母材表面をダイヤモンド砥石を用いて十点平均
粗さ０．２μｍに仕上加工した後、この部分に母材とは
組成を異ならせた０．５〜５０μｍの範囲の厚さのセラ
ミックスの表面層を形成してある。これ等のシムについ
てμ−ＥＳＣにて測定した表面層成分の重量百分率を表
１に示す。
用いて、表１に示すＮｏ１〜１３のアジャスティングシ
ムを作製した。Ｎｏ１〜１１のシムには、カムを接触さ
せる側の母材表面をダイヤモンド砥石を用いて十点平均
粗さ０．２μｍに仕上加工した後、この部分に母材とは
組成を異ならせた０．５〜５０μｍの範囲の厚さのセラ
ミックスの表面層を形成してある。これ等のシムについ
てμ−ＥＳＣにて測定した表面層成分の重量百分率を表
１に示す。
【００１７】次に、試作したアジャスティングシムの各
々を、直打式ＯＨＣ動弁機構を再現した図３のモータリ
ング装置にセッティングし、油による潤滑下で１０００
ｒｐｍ、２時間の慣らし運転の後、２０００ｒｐｍで本
運転を行い、動力損失の評価のためにこのときのモータ
消費電力を測定した。
々を、直打式ＯＨＣ動弁機構を再現した図３のモータリ
ング装置にセッティングし、油による潤滑下で１０００
ｒｐｍ、２時間の慣らし運転の後、２０００ｒｐｍで本
運転を行い、動力損失の評価のためにこのときのモータ
消費電力を測定した。
【００１８】また、カムへの攻撃性を評価するため、２
０００ｒｐｍで１００時間の連続運転を行い、その前後
のカム高さ（図３のＨ）の変化からカムの摺動面の摩耗
量を求め、さらに、その摺動面の運転後の最大面粗さも
測定した。その結果を表１に併せて示す。
０００ｒｐｍで１００時間の連続運転を行い、その前後
のカム高さ（図３のＨ）の変化からカムの摺動面の摩耗
量を求め、さらに、その摺動面の運転後の最大面粗さも
測定した。その結果を表１に併せて示す。
【００１９】なお、Ｐ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）法
は、表中の原料ガス組成で、ガス圧０．５ｔｏｒｒ、基
材温度６００℃の条件で実施した。また、ＩＰ（イオン
プレーティング）法は、表中の雰囲気ガス中、蒸発源Ｓ
ｉ、基材温度４００℃の条件で、ＭＳ（マグネトロンス
パッタ）法は、表中の雰囲気ガス中、ターゲットＡｌ、
基材温度６００℃の条件で、大気中加熱処理は、大気中
９００℃×５時間の条件で、塗薬処理は、シランカップ
リング剤塗布後、大気中８００℃×２時間加熱の条件で
各々実施した。
は、表中の原料ガス組成で、ガス圧０．５ｔｏｒｒ、基
材温度６００℃の条件で実施した。また、ＩＰ（イオン
プレーティング）法は、表中の雰囲気ガス中、蒸発源Ｓ
ｉ、基材温度４００℃の条件で、ＭＳ（マグネトロンス
パッタ）法は、表中の雰囲気ガス中、ターゲットＡｌ、
基材温度６００℃の条件で、大気中加熱処理は、大気中
９００℃×５時間の条件で、塗薬処理は、シランカップ
リング剤塗布後、大気中８００℃×２時間加熱の条件で
各々実施した。
【００２０】表中の各試料の表面層組成の残部は、母材
の焼結助剤として用いている元素である。また、試料
の表面層組成中には、表に示すＯ以外にＡｌが５４．５
ｗｔ％含まれている。
の焼結助剤として用いている元素である。また、試料
の表面層組成中には、表に示すＯ以外にＡｌが５４．５
ｗｔ％含まれている。
【００２１】表中＊を付したものは、比較例、それ以外
のものは本発明品である。
のものは本発明品である。
【００２２】
【表１】
【００２３】（実験例２）窒化珪素セラミックス焼結体
を用いてカム接触面に母材とは異組成セラミックスの表
面層を設けアジャスティングシムを作製した。このシム
の表面層は、母材の表面層形成面をダイヤモンド砥石で
表２の面粗さに仕上げ加工して実験例１の試料と同様
大気中加熱処理を行うことにより形成した。この表面層
の組成は、重量比でＳｉ４４．１％、Ｏ４８．６％、Ｎ
６．２％、残部は（母材の焼結助剤として用いられる）
Ｙ、Ａｌになっている。
を用いてカム接触面に母材とは異組成セラミックスの表
面層を設けアジャスティングシムを作製した。このシム
の表面層は、母材の表面層形成面をダイヤモンド砥石で
表２の面粗さに仕上げ加工して実験例１の試料と同様
大気中加熱処理を行うことにより形成した。この表面層
の組成は、重量比でＳｉ４４．１％、Ｏ４８．６％、Ｎ
６．２％、残部は（母材の焼結助剤として用いられる）
Ｙ、Ａｌになっている。
【００２４】これ等の各シムについて実験例と同じ方法
で動力損失とカムへの攻撃性を評価し、その結果を表２
にまとめた。
で動力損失とカムへの攻撃性を評価し、その結果を表２
にまとめた。
【００２５】
【表２】
【００２６】なお、実施例のシムの表面層は、イオンプ
レーティング法、マグネトロンスパッタ法、大気中加熱
及び塗薬処理によって形成したが、表面層の組成やその
形成方法はあくまでも一例であって、実施例に述べたも
のに限定されない。要は、母材よりも低硬度のセラミッ
ク表面層がカム接触面に存在すれば本発明の効果が生じ
る。
レーティング法、マグネトロンスパッタ法、大気中加熱
及び塗薬処理によって形成したが、表面層の組成やその
形成方法はあくまでも一例であって、実施例に述べたも
のに限定されない。要は、母材よりも低硬度のセラミッ
ク表面層がカム接触面に存在すれば本発明の効果が生じ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のアジャステ
ィングシムは、セラミックス母材上に母材よりもカムと
の馴染性に優れる異組成セラミックスの表面層を設けて
動力損失の低減効果とカムへの攻撃性の緩和効果を生じ
させたので、内燃機関の燃費削減と、性能及び耐久性の
向上に貢献できる。
ィングシムは、セラミックス母材上に母材よりもカムと
の馴染性に優れる異組成セラミックスの表面層を設けて
動力損失の低減効果とカムへの攻撃性の緩和効果を生じ
させたので、内燃機関の燃費削減と、性能及び耐久性の
向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシムの一例を示す断面図
【図２】エンジンの動弁機構を示す縦断面図
【図３】評価試験に用いたモータリング装置の概略図
１ シリンダヘッド ２ カム ３ バルブリフタ ４ アジャスティングシム ５ 吸排気弁 ６ バルブシート ７ 弁バネ １０ セラミックス製アジャスティングシム １１ 母材 １２ 表面層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 晃 伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 カムとバルブリフタ間に介在する動弁機
構のバルブクリアランス調整用のシムであって、カムと
の接触面に、母材よりも低硬度の異組成セラミックスの
表面層を設けたことを特徴とするセラミックス製アジャ
スティングシム。 - 【請求項２】 前記表面層のセラミックスは、珪素と酸
素を含むものである請求項１記載のセラミックス製アジ
ャスティングシム。 - 【請求項３】 シムの材料として、主成分が窒化珪素の
セラミックスを用いた請求項１又は２記載のセラミック
ス製アジャスティングシム。 - 【請求項４】 前記母材の表面層を形成する前の面粗度
を、平均十点粗さで０．２μｍ以下にしてある請求項１
乃至３のいずれかに記載のセラミックス製アジャスティ
ングシム。 - 【請求項５】 前記表面層の厚さが５０μｍ以下である
請求項１乃至４のいずれかに記載のセラミックス製アジ
ャスティングシム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14532492A JPH05340212A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | セラミックス製アジャスティングシム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14532492A JPH05340212A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | セラミックス製アジャスティングシム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340212A true JPH05340212A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15382532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14532492A Pending JPH05340212A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | セラミックス製アジャスティングシム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05340212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016027950A (ja) * | 2015-11-24 | 2016-02-25 | 三協オイルレス工業株式会社 | カム装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071581A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-23 | 工業技術院長 | 耐熱耐摺動損傷無機系構造材料 |
| JPH0354177A (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-08 | Koken Kaihatsu Kk | コンクリート構造物表面保護層の施工法 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP14532492A patent/JPH05340212A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6071581A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-23 | 工業技術院長 | 耐熱耐摺動損傷無機系構造材料 |
| JPH0354177A (ja) * | 1989-07-20 | 1991-03-08 | Koken Kaihatsu Kk | コンクリート構造物表面保護層の施工法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016027950A (ja) * | 2015-11-24 | 2016-02-25 | 三協オイルレス工業株式会社 | カム装置 |
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