JPH06212914A - 低摩擦の動弁装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速内燃エンジンに用いるための軽量で低摩
擦の動弁装置を提供することにある。 【構成】 動弁装置(12)は、好ましくはアルミニウ
ムあるいはマグネシウム合金のような軽量金属でできた
タペット(39)を有し、タペットの外面に薄膜状固体
潤滑材(50)が含浸され、作動中の摩擦を減少させ
る。動弁装置はさらに、カム(28)を有するカムシャ
フト(26)を備え、カムの摩耗/軸受表面には薄膜状
固体潤滑材が含浸され、作動中の摩耗をさらに減少させ
る。
擦の動弁装置を提供することにある。 【構成】 動弁装置(12)は、好ましくはアルミニウ
ムあるいはマグネシウム合金のような軽量金属でできた
タペット(39)を有し、タペットの外面に薄膜状固体
潤滑材(50)が含浸され、作動中の摩擦を減少させ
る。動弁装置はさらに、カム(28)を有するカムシャ
フト(26)を備え、カムの摩耗/軸受表面には薄膜状
固体潤滑材が含浸され、作動中の摩耗をさらに減少させ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には内燃エンジン
に係り、特に、内燃エンジンのための低摩擦動弁装置に
関する。
に係り、特に、内燃エンジンのための低摩擦動弁装置に
関する。
【0002】内燃エンジンのようなエンジンにおける弁
を開閉するためのバルブトレインすなわち動弁装置(va
lve train )を構成することが知られている。そのよう
な動弁装置は、オーバーヘッドカム型の内燃エンジンの
ための、直接作動の油圧式のバケット型タペット弁の動
弁装置であってもよい。一般的には、前記動弁装置は、
カムシャフトの回転運動を弁の軸線方向運動に転換させ
るために用いられるカムシャフト上でカムと接触するタ
ペットを有する。弁は、該弁を閉位置に偏倚させている
弁ばねによって閉じられる。
を開閉するためのバルブトレインすなわち動弁装置(va
lve train )を構成することが知られている。そのよう
な動弁装置は、オーバーヘッドカム型の内燃エンジンの
ための、直接作動の油圧式のバケット型タペット弁の動
弁装置であってもよい。一般的には、前記動弁装置は、
カムシャフトの回転運動を弁の軸線方向運動に転換させ
るために用いられるカムシャフト上でカムと接触するタ
ペットを有する。弁は、該弁を閉位置に偏倚させている
弁ばねによって閉じられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記動弁装置は、弁座
の摩耗だけではなく、温度変化によって生じる熱膨脹に
よっても生じる弁の長さの変化を補償する油圧式のラッ
シ調節機構を有する。このタイプの動弁装置は高圧装置
であり、これは、潤滑装置によって発生される油圧力を
介して、弁リフターをカムと適切に接触するように維持
し、弁の開放/閉止機能を実行する。カムによって誘起
される力に加えて、カムとの適切な接触を維持するため
に弁に連続的に加えられる一定の油圧力が、結果とし
て、動弁装置に対する摩擦損失と重要な摩耗とを増加さ
せることになる。
の摩耗だけではなく、温度変化によって生じる熱膨脹に
よっても生じる弁の長さの変化を補償する油圧式のラッ
シ調節機構を有する。このタイプの動弁装置は高圧装置
であり、これは、潤滑装置によって発生される油圧力を
介して、弁リフターをカムと適切に接触するように維持
し、弁の開放/閉止機能を実行する。カムによって誘起
される力に加えて、カムとの適切な接触を維持するため
に弁に連続的に加えられる一定の油圧力が、結果とし
て、動弁装置に対する摩擦損失と重要な摩耗とを増加さ
せることになる。
【0004】しかしながら、この油圧力は、カムのジャ
ーナルとカムシャフトの軸受表面との間、またタペット
の表面とカムの表面との間に、流体力学的な潤滑膜を提
供することが期待されている。装置の負荷が高いので、
動弁装置は境界/混合潤滑を主とする状況の中、特に7
50〜2000というエンジン速度領域に中で作動す
る。この速度領域は乗用車運転サイクルの80%以上を
占める。動弁装置の作動が主として境界/混合潤滑の状
況の中で行われるので、接触要素乃至部品は、エンジン
の寿命期間中に、カムのところで30ないし150ミク
ロンという大きな摩耗を受けることになる。
ーナルとカムシャフトの軸受表面との間、またタペット
の表面とカムの表面との間に、流体力学的な潤滑膜を提
供することが期待されている。装置の負荷が高いので、
動弁装置は境界/混合潤滑を主とする状況の中、特に7
50〜2000というエンジン速度領域に中で作動す
る。この速度領域は乗用車運転サイクルの80%以上を
占める。動弁装置の作動が主として境界/混合潤滑の状
況の中で行われるので、接触要素乃至部品は、エンジン
の寿命期間中に、カムのところで30ないし150ミク
ロンという大きな摩耗を受けることになる。
【0005】さらに、エンジンの速度は、動弁装置の往
復運動質量による“弁のトス”現象によって制限され
る。動弁装置の質量を減少させることによって、慣性力
による力を減らし、結果として、より高いエンジン作動
速度を許し、さらに、より大きなエンジン出力を得る結
果となる。さらに、動いている構成部品間の摩擦を減少
させることにより、摩耗が大きく減少し、重くて複雑で
高価な油圧装置の必要性がなくなり、エンジンは通常の
油圧力で作動することができ、摩擦損失もなく、標準的
な油圧装置の中における摩耗もなくなる。摩擦が減少す
ると、さらに、燃料経済を改良することになり、また摩
耗が減少すると、構成部品の耐久性が改良され、従っ
て、エンジンの寿命も改良される。従って、当業界にお
いては、動弁装置の質量を減少させ、動弁装置の動的要
素の間の摩擦を減少させる必要がある。
復運動質量による“弁のトス”現象によって制限され
る。動弁装置の質量を減少させることによって、慣性力
による力を減らし、結果として、より高いエンジン作動
速度を許し、さらに、より大きなエンジン出力を得る結
果となる。さらに、動いている構成部品間の摩擦を減少
させることにより、摩耗が大きく減少し、重くて複雑で
高価な油圧装置の必要性がなくなり、エンジンは通常の
油圧力で作動することができ、摩擦損失もなく、標準的
な油圧装置の中における摩耗もなくなる。摩擦が減少す
ると、さらに、燃料経済を改良することになり、また摩
耗が減少すると、構成部品の耐久性が改良され、従っ
て、エンジンの寿命も改良される。従って、当業界にお
いては、動弁装置の質量を減少させ、動弁装置の動的要
素の間の摩擦を減少させる必要がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、内燃
エンジンのようなエンジンのための、独特の軽量で摩擦
の低い動弁装置を提供する。一般的にいうと、前記動弁
装置は少なくとも1つのカムを有するカムシャフトを備
え、その外面は開放孔を有するように処理されている。
薄膜状の固体潤滑材が前記処理された表面に含浸され
る。前記動弁装置は、さらに、開放孔を有するように処
理された外周面を有する軽量のタペットを備える。この
処理された表面も固体状の薄膜になった潤滑材が含浸さ
れる。前記タペットはカムと接触する挿入物を有する。
前記タペットの挿入物は耐摩耗性のある接触面を有す
る。さらに、弁ガイドが、開放孔を形成するように処理
され、かつ固体状の薄膜になった潤滑材が含浸された内
面を有し、弁と弁ガイドとの境界における摩耗を減少さ
せる。この弁ガイドが動弁装置の中へ組入れられてもよ
い。前記固体状の薄膜になった潤滑材は油との親和性を
有し、構成体間の摩擦を減少させるために安定な油膜の
急速形成を促進させる。
エンジンのようなエンジンのための、独特の軽量で摩擦
の低い動弁装置を提供する。一般的にいうと、前記動弁
装置は少なくとも1つのカムを有するカムシャフトを備
え、その外面は開放孔を有するように処理されている。
薄膜状の固体潤滑材が前記処理された表面に含浸され
る。前記動弁装置は、さらに、開放孔を有するように処
理された外周面を有する軽量のタペットを備える。この
処理された表面も固体状の薄膜になった潤滑材が含浸さ
れる。前記タペットはカムと接触する挿入物を有する。
前記タペットの挿入物は耐摩耗性のある接触面を有す
る。さらに、弁ガイドが、開放孔を形成するように処理
され、かつ固体状の薄膜になった潤滑材が含浸された内
面を有し、弁と弁ガイドとの境界における摩耗を減少さ
せる。この弁ガイドが動弁装置の中へ組入れられてもよ
い。前記固体状の薄膜になった潤滑材は油との親和性を
有し、構成体間の摩擦を減少させるために安定な油膜の
急速形成を促進させる。
【0007】本発明の1つの利点は、内燃エンジンのた
めに低摩擦の動弁装置が提供されることにある。本発明
の他の利点は、動弁装置の接触表面に固体状の薄膜にな
った潤滑材が適用され、それによって接触圧力を減少さ
せ、対応的に摩擦と摩耗とを減少させる点にある。本発
明のさらに他の利点は、動弁装置が、カムに対するタペ
ットの油圧負荷の結果として生じる摩擦損失を避けるた
めに、固体状の薄膜になった潤滑材を組入れている点に
ある。本発明のさらに他の利点は、動弁装置の構成体に
固体状の薄膜になった潤滑材を適用した結果、摩擦損失
と、それに対応する摩耗とが大きく減少し、それによっ
て重い、複雑で高価な油圧装置の必要性をなくしている
という点にある。さらに、そのような低摩擦動弁装置は
冷間起動時のような油が欠乏している状況の間の摩耗を
減少あるいはなくし、従って、構成体の寿命、エンジン
の寿命を大きく増加させるであろう。
めに低摩擦の動弁装置が提供されることにある。本発明
の他の利点は、動弁装置の接触表面に固体状の薄膜にな
った潤滑材が適用され、それによって接触圧力を減少さ
せ、対応的に摩擦と摩耗とを減少させる点にある。本発
明のさらに他の利点は、動弁装置が、カムに対するタペ
ットの油圧負荷の結果として生じる摩擦損失を避けるた
めに、固体状の薄膜になった潤滑材を組入れている点に
ある。本発明のさらに他の利点は、動弁装置の構成体に
固体状の薄膜になった潤滑材を適用した結果、摩擦損失
と、それに対応する摩耗とが大きく減少し、それによっ
て重い、複雑で高価な油圧装置の必要性をなくしている
という点にある。さらに、そのような低摩擦動弁装置は
冷間起動時のような油が欠乏している状況の間の摩耗を
減少あるいはなくし、従って、構成体の寿命、エンジン
の寿命を大きく増加させるであろう。
【0008】本発明の他の目的、特徴、および利点は、
以下添付図面を参照しながら説明を読むことによってよ
りよく理解できることが容易にわかるであろう。
以下添付図面を参照しながら説明を読むことによってよ
りよく理解できることが容易にわかるであろう。
【0009】
【実施例】添付図面、特に図1を参照すると、本発明に
よる動弁装置(バルブトレイン)12が、全体的に14
で示された、内燃エンジンのようなエンジンに対して作
動関係になって示されている。エンジン14は、内部に
少なくとも1つの、好ましくは複数の中空シリンダー1
6を有したシリンダーブロックあるいはエンジンブロッ
ク15を含む。エンジン14はまた締具(図示せず)の
ような適当な装置によってシリンダーブロック15に固
定されたシリンダーヘッドあるいはエンジンヘッド18
を含む。前記シリンダーヘッド18はシリンダー16と
連通した吸気路20と排気路22とを有する。
よる動弁装置(バルブトレイン)12が、全体的に14
で示された、内燃エンジンのようなエンジンに対して作
動関係になって示されている。エンジン14は、内部に
少なくとも1つの、好ましくは複数の中空シリンダー1
6を有したシリンダーブロックあるいはエンジンブロッ
ク15を含む。エンジン14はまた締具(図示せず)の
ような適当な装置によってシリンダーブロック15に固
定されたシリンダーヘッドあるいはエンジンヘッド18
を含む。前記シリンダーヘッド18はシリンダー16と
連通した吸気路20と排気路22とを有する。
【0010】前記動弁装置12は吸気路20と排気路2
2とを開閉するための、全体的に24で示された少なく
とも1つの、好ましくは複数個の弁組立体を含む。好ま
しくは、吸気路20と排気路22とのために、分離的な
弁組立体24が用いられる。動弁装置12はまた弁組立
体24を開閉するための、少なくとも1つ、好ましくは
複数個のカムシャフト26を有する。前記カムシャフト
26は、当業界で知られているように、シリダーヘッド
18の中で回転可能的に支持されたシャフト部材27を
有する。前記カムシャフト26は、弁組立体24と接触
し、かつそれを動かす、少なくとも1つの、好ましくは
複数個のカム28を有する。カム28はベースの円形部
30と、突出部32とを有する。
2とを開閉するための、全体的に24で示された少なく
とも1つの、好ましくは複数個の弁組立体を含む。好ま
しくは、吸気路20と排気路22とのために、分離的な
弁組立体24が用いられる。動弁装置12はまた弁組立
体24を開閉するための、少なくとも1つ、好ましくは
複数個のカムシャフト26を有する。前記カムシャフト
26は、当業界で知られているように、シリダーヘッド
18の中で回転可能的に支持されたシャフト部材27を
有する。前記カムシャフト26は、弁組立体24と接触
し、かつそれを動かす、少なくとも1つの、好ましくは
複数個のカム28を有する。カム28はベースの円形部
30と、突出部32とを有する。
【0011】各々の弁組立体24は、ヘッド部分35と
弁ガイド37の中で滑動可能的に配置されたステム部分
36とを有する弁34を備える。前記弁ガイド37は、
当業界で知られているように、シリンダーヘッド18の
開口38の中に位置している。弁組立体24はまたタペ
ット組立体39を有し、これは弁34のステム部分35
の一端と接触し、カムシャフト26のカム28と係合す
る。前記タペット組立体39は、当業界で知られている
ように、シリンダーヘッド18のタペットガイド開口4
0の中で、滑動可能的に配置されている。弁組立体24
は、さらに、弁34のステム部分35の周りに配置され
た弁ばね41を含み、その一端はシリンダーヘッド18
と接触し、その端部はステム部分35の周りに配置され
た弁ばねリテーナ42と接触している。前記弁ばね41
は弁34のヘッド部分を弁座43と係合させ、対応的な
吸気路20あるいは排気路22を閉じる。前記弁座43
は、シリンダー16に近い方の吸気路20あるいは排気
路22の端部において、シリンダーヘッド18の凹所4
4に配置されている。
弁ガイド37の中で滑動可能的に配置されたステム部分
36とを有する弁34を備える。前記弁ガイド37は、
当業界で知られているように、シリンダーヘッド18の
開口38の中に位置している。弁組立体24はまたタペ
ット組立体39を有し、これは弁34のステム部分35
の一端と接触し、カムシャフト26のカム28と係合す
る。前記タペット組立体39は、当業界で知られている
ように、シリンダーヘッド18のタペットガイド開口4
0の中で、滑動可能的に配置されている。弁組立体24
は、さらに、弁34のステム部分35の周りに配置され
た弁ばね41を含み、その一端はシリンダーヘッド18
と接触し、その端部はステム部分35の周りに配置され
た弁ばねリテーナ42と接触している。前記弁ばね41
は弁34のヘッド部分を弁座43と係合させ、対応的な
吸気路20あるいは排気路22を閉じる。前記弁座43
は、シリンダー16に近い方の吸気路20あるいは排気
路22の端部において、シリンダーヘッド18の凹所4
4に配置されている。
【0012】図2を参照すると、本発明によるタペット
組立体39が示されている。前記タペット組立体39
は、全体的に円筒形状をしていて、弁34のステム部分
35を受留めるために中空内部47を有しているタペッ
ト本体46を含む。好ましくは、タペット本体46は、
ダイキャストの高強度アルミニウムあるいはマグネシウ
ム合金のような金属材料でできている。タペット本体4
6の外周部あるいは表面は強く陽極酸化されている。こ
の陽極酸化処理の結果、顕微鏡でも見えないほど小さい
孔、例えば約3〜10ミクロンの寸法の小孔を有する被
覆が得られ、固体状の薄膜になった潤滑材50は、仕上
げ研削の前にタペット本体46の中へ浸み込むことがで
きる。ベアリング荷重を支持するために適した陽極酸化
層の深さが約30〜40ミクロンであるということが重
要である。また、この陽極酸化処理は十分な深さと強度
を有した適当な陽極酸化層を作り出し、これは疲労荷重
の下でも崩壊しない。薄膜状の固体潤滑材50は予想さ
れる摩耗量よりも少なくとも数ミクロン多い深さにまで
浸み込まなければならず、例えば、もし予想される摩耗
量が約30ミクロンであれば、固体薄膜潤滑材50の浸
み込み深さは約35〜40ミクロンが適当である。
組立体39が示されている。前記タペット組立体39
は、全体的に円筒形状をしていて、弁34のステム部分
35を受留めるために中空内部47を有しているタペッ
ト本体46を含む。好ましくは、タペット本体46は、
ダイキャストの高強度アルミニウムあるいはマグネシウ
ム合金のような金属材料でできている。タペット本体4
6の外周部あるいは表面は強く陽極酸化されている。こ
の陽極酸化処理の結果、顕微鏡でも見えないほど小さい
孔、例えば約3〜10ミクロンの寸法の小孔を有する被
覆が得られ、固体状の薄膜になった潤滑材50は、仕上
げ研削の前にタペット本体46の中へ浸み込むことがで
きる。ベアリング荷重を支持するために適した陽極酸化
層の深さが約30〜40ミクロンであるということが重
要である。また、この陽極酸化処理は十分な深さと強度
を有した適当な陽極酸化層を作り出し、これは疲労荷重
の下でも崩壊しない。薄膜状の固体潤滑材50は予想さ
れる摩耗量よりも少なくとも数ミクロン多い深さにまで
浸み込まなければならず、例えば、もし予想される摩耗
量が約30ミクロンであれば、固体薄膜潤滑材50の浸
み込み深さは約35〜40ミクロンが適当である。
【0013】ここで用いられているような前記固体状の
薄膜になった潤滑材50は、600゜F(315℃)に
おいて0.02〜0.1の摩擦係数を有する固体潤滑材
である。前記固体状の薄膜になった潤滑材50は、好ま
しくは、40体積%のグラファイトと、20体積%の二
硫化モリブデン(MoS2 )と、残部の熱的に安定な
(375℃あるいは700゜Fまでは分解しない)ポリ
マーからなる複合物ないし合成物であり、前記ポリマー
はポリアリールスルホン(polyarylsufone)のようなポ
リマー、あるいはジシアンジアミドと結合されたビニル
ブトリルやビスフェノールAのような高温エポキシであ
る。ここで説明した固体状の薄膜になった潤滑材50
は、従来型の潤滑油との親和性によって、安定な油膜の
形成を急速に進める。前記固体状の薄膜になった潤滑材
50はまた約40%がグラファイトで、残部がアルミニ
ウムあるいは鋳鉄から成る金属マトリックスないし金属
母材の合成物(複合物)であってもよい。そのような金
属母材の合成物は、断続的あるいは補足的な潤滑目的の
ために、グラファイトを露出させることのできる多孔質
材料を提供するために、粉末冶金あるいは他の適当な手
段によって形成してもよい。グラファイトは、13%ま
では窒化ホウ素と置換えてもよい。前記固体潤滑材はま
た、MoS2 の代わりとして、10%までの銅と、Li
F、NaF、CaFの内の1つとを含んでもよい。固体
状の薄膜になった潤滑材50として適当な他の複合物な
いし合成物もまた用いることができる。
薄膜になった潤滑材50は、600゜F(315℃)に
おいて0.02〜0.1の摩擦係数を有する固体潤滑材
である。前記固体状の薄膜になった潤滑材50は、好ま
しくは、40体積%のグラファイトと、20体積%の二
硫化モリブデン(MoS2 )と、残部の熱的に安定な
(375℃あるいは700゜Fまでは分解しない)ポリ
マーからなる複合物ないし合成物であり、前記ポリマー
はポリアリールスルホン(polyarylsufone)のようなポ
リマー、あるいはジシアンジアミドと結合されたビニル
ブトリルやビスフェノールAのような高温エポキシであ
る。ここで説明した固体状の薄膜になった潤滑材50
は、従来型の潤滑油との親和性によって、安定な油膜の
形成を急速に進める。前記固体状の薄膜になった潤滑材
50はまた約40%がグラファイトで、残部がアルミニ
ウムあるいは鋳鉄から成る金属マトリックスないし金属
母材の合成物(複合物)であってもよい。そのような金
属母材の合成物は、断続的あるいは補足的な潤滑目的の
ために、グラファイトを露出させることのできる多孔質
材料を提供するために、粉末冶金あるいは他の適当な手
段によって形成してもよい。グラファイトは、13%ま
では窒化ホウ素と置換えてもよい。前記固体潤滑材はま
た、MoS2 の代わりとして、10%までの銅と、Li
F、NaF、CaFの内の1つとを含んでもよい。固体
状の薄膜になった潤滑材50として適当な他の複合物な
いし合成物もまた用いることができる。
【0014】図2から図5までに示したように、タペッ
ト組立体39はまた上端にキャビティー51を有する。
前記キャビティー51は全体的に円筒形状になってい
る。タペット組立体39はまた耐摩耗性の挿入物52を
有し、これはカム28あるいはカムシャフト26と接触
する接触面54を有している。好ましくは、前記挿入物
52はセラミック材料でできているが、高強度鋼、強化
アルミナ、あるいは焼結窒化シリコンで造ってもよい。
挿入物52はタペット本体46のキャビティー51の中
に収まるように機械加工される。挿入物52とキャビテ
ィー51とは円滑嵌合するように合致している。好まし
くは、挿入物52とキャビティー51とは補充的にそれ
ぞれ逆テーパ57,58がついており、挿入物52をキ
ャビティー51の中にロックしている。挿入物52はキ
ャビティー51の中で焼き嵌めないし縮み嵌め(shrink
-fit)によって固定される。この焼き嵌め処理は、タペ
ット本体46をエンジン作動温度(約310゜F(15
5℃))よりも約100゜F(55.6℃)だけ高い温
度までに加熱し、挿入物52を最低周囲温度(約−50
゜F(−46℃))以下にまで冷却し、その後で挿入物
52をキャビティー51の中へ位置させることによって
行われる。タペット組立体39が室温に戻ると、タペッ
ト本体46の熱膨脹係数の方が挿入物52のそれより十
分大きいので、タペット本体46は挿入物52の周りで
収縮する。この処理によって、挿入物52は、エンジン
の全作動温度範囲において、確実に、圧縮状態で保持さ
れることになる。挿入物52はまた、挿入物52とタペ
ット本体46のそれぞれに形成された対応的な環状溝5
9a,59bと係合しているロックリング59を用いる
ことにより、タペット本体46に固定してもよいことが
わかるはずである。
ト組立体39はまた上端にキャビティー51を有する。
前記キャビティー51は全体的に円筒形状になってい
る。タペット組立体39はまた耐摩耗性の挿入物52を
有し、これはカム28あるいはカムシャフト26と接触
する接触面54を有している。好ましくは、前記挿入物
52はセラミック材料でできているが、高強度鋼、強化
アルミナ、あるいは焼結窒化シリコンで造ってもよい。
挿入物52はタペット本体46のキャビティー51の中
に収まるように機械加工される。挿入物52とキャビテ
ィー51とは円滑嵌合するように合致している。好まし
くは、挿入物52とキャビティー51とは補充的にそれ
ぞれ逆テーパ57,58がついており、挿入物52をキ
ャビティー51の中にロックしている。挿入物52はキ
ャビティー51の中で焼き嵌めないし縮み嵌め(shrink
-fit)によって固定される。この焼き嵌め処理は、タペ
ット本体46をエンジン作動温度(約310゜F(15
5℃))よりも約100゜F(55.6℃)だけ高い温
度までに加熱し、挿入物52を最低周囲温度(約−50
゜F(−46℃))以下にまで冷却し、その後で挿入物
52をキャビティー51の中へ位置させることによって
行われる。タペット組立体39が室温に戻ると、タペッ
ト本体46の熱膨脹係数の方が挿入物52のそれより十
分大きいので、タペット本体46は挿入物52の周りで
収縮する。この処理によって、挿入物52は、エンジン
の全作動温度範囲において、確実に、圧縮状態で保持さ
れることになる。挿入物52はまた、挿入物52とタペ
ット本体46のそれぞれに形成された対応的な環状溝5
9a,59bと係合しているロックリング59を用いる
ことにより、タペット本体46に固定してもよいことが
わかるはずである。
【0015】図6を参照すると、カムシャフト26のカ
ム28が示されている。カム28のベースの円形部分3
0は、軟/低炭素鋼の金属材料でできた内部60を有
し、カムシャフト26の回転中に生じる応力を最小にす
る。前記内部60はシャフト27の溝部あるいは粗削り
部分62に対して機械的に固定されている。カム28の
突出部32とベースの円形部分30の残りの部分とは多
孔質の中/高炭素Ni−Cr合金鋼のような金属材料で
できている。ベースの円形部分30と突出部分32との
外周あるいは表面は、いずれか1つの既知の処理方法、
例えば炭窒化処理(carlo mitrating )を用いて、カム
表面に関する普通仕様の硬度(普通はRc55)にまで
硬化されている。一般的には、多孔質部分1.0mm以
下の深さにまでしか延在していない。この多孔質部分は
カム28の表面を固体状の薄膜になった潤滑材50で含
浸させることを可能にする。固体状の薄膜になった潤滑
材50で含浸の深さは、前述した予想摩耗度よりも少な
くとも数ミクロン大きくなければならない。
ム28が示されている。カム28のベースの円形部分3
0は、軟/低炭素鋼の金属材料でできた内部60を有
し、カムシャフト26の回転中に生じる応力を最小にす
る。前記内部60はシャフト27の溝部あるいは粗削り
部分62に対して機械的に固定されている。カム28の
突出部32とベースの円形部分30の残りの部分とは多
孔質の中/高炭素Ni−Cr合金鋼のような金属材料で
できている。ベースの円形部分30と突出部分32との
外周あるいは表面は、いずれか1つの既知の処理方法、
例えば炭窒化処理(carlo mitrating )を用いて、カム
表面に関する普通仕様の硬度(普通はRc55)にまで
硬化されている。一般的には、多孔質部分1.0mm以
下の深さにまでしか延在していない。この多孔質部分は
カム28の表面を固体状の薄膜になった潤滑材50で含
浸させることを可能にする。固体状の薄膜になった潤滑
材50で含浸の深さは、前述した予想摩耗度よりも少な
くとも数ミクロン大きくなければならない。
【0016】図7を参照すると、弁ガイド37が示され
ている。前記弁ガイド37は固体状の薄膜になった潤滑
材50で含浸された内面66を有し、弁34のステム部
分35と弁ガイド37との間の摩擦を減少させる。好ま
しくは、弁ガイド37の内面66は適当な手段によって
形成された耐摩耗性のある多孔質の層を有し、前述した
ように固体状の薄膜になった潤滑材50の含浸を用意に
している。
ている。前記弁ガイド37は固体状の薄膜になった潤滑
材50で含浸された内面66を有し、弁34のステム部
分35と弁ガイド37との間の摩擦を減少させる。好ま
しくは、弁ガイド37の内面66は適当な手段によって
形成された耐摩耗性のある多孔質の層を有し、前述した
ように固体状の薄膜になった潤滑材50の含浸を用意に
している。
【0017】図8を参照すると、弁座43が示されてい
る。弁座43は、これもまた固体状の薄膜になった潤滑
材50が含浸された外面68を有し、ヘッド部分35と
弁座43との間の摩擦とそれに対応して生じる摩耗とを
減少させる。あるいは、弁34のヘッド部分35の外面
は固体状の薄膜になった潤滑材50を含浸させても良
く、前記ヘッド部分35は、その下端において、耐摩耗
性のある挿入物を挿入するために中空状になっていても
よい。弁座43は、前述したように、耐摩耗性の多孔質
層を形成するように処理されていることがわかるはずで
ある。
る。弁座43は、これもまた固体状の薄膜になった潤滑
材50が含浸された外面68を有し、ヘッド部分35と
弁座43との間の摩擦とそれに対応して生じる摩耗とを
減少させる。あるいは、弁34のヘッド部分35の外面
は固体状の薄膜になった潤滑材50を含浸させても良
く、前記ヘッド部分35は、その下端において、耐摩耗
性のある挿入物を挿入するために中空状になっていても
よい。弁座43は、前述したように、耐摩耗性の多孔質
層を形成するように処理されていることがわかるはずで
ある。
【0018】図9を参照すると、慣らし運転の前におけ
る、タペット本体46のような対応的な弁列構成体上に
おける固体状の薄膜になった潤滑材50が示されてい
る。固体状の薄膜になった潤滑材50は実質的な摩耗深
さにまで含浸されており、外面層を有している。エンジ
ンの慣らし運転の後は、固体状の薄膜になった潤滑材5
0の層が図10に示したような安定な低摩擦の耐摩耗性
の膜を形成する。
る、タペット本体46のような対応的な弁列構成体上に
おける固体状の薄膜になった潤滑材50が示されてい
る。固体状の薄膜になった潤滑材50は実質的な摩耗深
さにまで含浸されており、外面層を有している。エンジ
ンの慣らし運転の後は、固体状の薄膜になった潤滑材5
0の層が図10に示したような安定な低摩擦の耐摩耗性
の膜を形成する。
【0019】エンジン作動の間において、固体状の薄膜
になった潤滑材50は安定な潤滑膜の形成を進める。こ
の安定な潤滑膜は油圧式の潤滑が主体になっている高速
作動時に生じる摩擦を減少させる。潤滑膜の急速形成に
よって、エンジンの低速作動時における摩擦を減少させ
ることにより、カムの摩耗が大きく減少される。
になった潤滑材50は安定な潤滑膜の形成を進める。こ
の安定な潤滑膜は油圧式の潤滑が主体になっている高速
作動時に生じる摩擦を減少させる。潤滑膜の急速形成に
よって、エンジンの低速作動時における摩擦を減少させ
ることにより、カムの摩耗が大きく減少される。
【0020】このように、弁列12における固体状の薄
膜になった潤滑材50は、油圧の負荷がなくなることに
よって、摩擦損失や接触力を減少させ、往復運動する質
量が大きく減少することによって慣性力を減少させる。
結果として、動弁装置12はエンジンの作動速度を極め
て大きくすることを許し、摩擦と摩耗とを減少させて、
エンジンの寿命を延ばす。摩耗が大きく減少するので、
動弁装置12はエンジンの寿命中の調節を必要とせず、
また油圧的なラッシ調節や付随する正確な機械加工、油
圧式の潤滑も必要としない。普通の潤滑によって満足の
いく作動が得られ、カムに対するタペットの油圧式の負
荷による油圧層に生じる摩擦損失を防ぐので、高圧の油
圧層は必要でない。
膜になった潤滑材50は、油圧の負荷がなくなることに
よって、摩擦損失や接触力を減少させ、往復運動する質
量が大きく減少することによって慣性力を減少させる。
結果として、動弁装置12はエンジンの作動速度を極め
て大きくすることを許し、摩擦と摩耗とを減少させて、
エンジンの寿命を延ばす。摩耗が大きく減少するので、
動弁装置12はエンジンの寿命中の調節を必要とせず、
また油圧的なラッシ調節や付随する正確な機械加工、油
圧式の潤滑も必要としない。普通の潤滑によって満足の
いく作動が得られ、カムに対するタペットの油圧式の負
荷による油圧層に生じる摩擦損失を防ぐので、高圧の油
圧層は必要でない。
【0021】本発明は例示的な方法で記述してきた。用
いてきた専門用語は限定用語というよりもむしろ説明用
語であることは理解できるはずである。
いてきた専門用語は限定用語というよりもむしろ説明用
語であることは理解できるはずである。
【0022】本発明の多くの修正、変更は上述の教示の
範囲内で可能である。従って、添付した特許請求の範囲
の中で、特定的に記述した以外の方法で実行することが
できる。
範囲内で可能である。従って、添付した特許請求の範囲
の中で、特定的に記述した以外の方法で実行することが
できる。
【図1】エンジンに対する作動関係にあるところを説明
した、本発明による動弁装置の部分的な断片図。
した、本発明による動弁装置の部分的な断片図。
【図2】図1の動弁装置のためのタペット組立体の拡大
図。
図。
【図3】図2のタペット組立体の一部の分解図。
【図4】組立てられた図3のタペット組立体の一部の拡
大図。
大図。
【図5】図4の円5内の一部分の拡大図。
【図6】図1の動弁装置のためのカムの拡大図。
【図7】図1の動弁装置のための弁と弁ガイドとの拡大
図。
図。
【図8】図1の動弁装置のための弁と弁座との拡大図。
【図9】慣らし運転の前の図1の動弁装置の一部分の拡
大図。
大図。
【図10】慣らし運転の後の図9と同様な図。
12 動弁装置(バルブ・トレイン) 24 弁 26 カムシャフト 28 カム 30 ベース部分 32 突出部 35 ヘッド部分 37 弁ガイド 39 タペット 43 弁座 50 固体状の薄膜になった潤滑材(薄膜状固体潤滑
材) 52 挿入物
材) 52 挿入物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01L 1/20 A 6965−3G 3/02 H 8206−3G 3/08 A 8206−3G (72)発明者 ハリー アーサー シカネック アメリカ合衆国ミシガン州ノースビル,モ ーガン サー.462
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃エンジンの少なくとも1つの弁を作
動させるための低摩擦の動弁装置において、 少なくとも1つのカムを有するカムシャフトと、 前記カムと弁とに接触するタペットとを有し、 前記カム及びタペットは薄膜状の固体潤滑材が含浸され
た外面を有し、前記潤滑材が油との親和性を有し、安定
な油膜を急速形成し、カムとタペットとの間の摩擦を減
少させるように構成された低摩擦の動弁装置。 - 【請求項2】 内燃エンジンの少なくとも1つの弁を作
動させるための低摩擦の動弁装置において、 ベース部分と突出部分とを備えた少なくとも1つのカム
を有し、前記ベース部分と突出部分とが開放開口を備え
るように処理された外面を有するカムシャフトと、 開放開口を備えるように処理された外面を有するタペッ
トとからなり、 前記タペットが、さらに、前記タペットに固定されかつ
前記カムと接触した耐摩耗性のある挿入物を有する低摩
擦の動弁装置。 - 【請求項3】 低摩擦の動弁装置において、 往復運動のために弁ガイド内に滑動可能に取付けられて
おり弁座と係合するヘッド部分を有する弁であって、前
記弁ガイドが薄膜状の固体潤滑材を含浸した内面を有
し、前記弁座に薄膜状の固体潤滑材が含浸されているも
のと、 薄膜状の固体潤滑材が含浸された外面を備えた少なくと
も1つのカムを有するカムシャフトと、 一端において前記カムと、また他端において前記弁と接
触しており薄膜状の固体潤滑材が含浸された外面を有す
るタペットであって、さらに、前記カムと接触する表面
に固定された耐摩耗性のある挿入物を有しているものと
からなる低摩擦の動弁装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US97532092A | 1992-11-12 | 1992-11-12 | |
US975320 | 1992-11-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06212914A true JPH06212914A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=25522911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5267434A Pending JPH06212914A (ja) | 1992-11-12 | 1993-10-26 | 低摩擦の動弁装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06212914A (ja) |
CA (1) | CA2102575C (ja) |
DE (1) | DE4336920C2 (ja) |
GB (1) | GB2273139B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100600312B1 (ko) * | 2003-07-25 | 2006-07-14 | 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 | 내연 기관의 실린더 헤드 구조 |
CN106736288A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 常熟市惠机电有限公司 | 一种硬质阀门连接件的制备方法 |
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US6167856B1 (en) | 1992-11-12 | 2001-01-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Low friction cam shaft |
WO2006114278A1 (de) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Alcove Management Gmbh | Lagerelement |
US8109247B2 (en) | 2008-05-19 | 2012-02-07 | GM Global Technology Operations LLC | Wear resistant camshaft and follower material |
DE102013213615A1 (de) | 2013-07-11 | 2015-01-15 | Mahle International Gmbh | Vorrichtung |
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DE1809347U (de) * | 1960-02-11 | 1960-04-07 | Beteiligungs & Patentverw Gmbh | Ventilstoessel. |
US3054649A (en) * | 1961-10-03 | 1962-09-18 | Fairbanks Morse & Co | Pore filled metal wear surfaces and method of pore filling the same |
DE1546005B1 (de) * | 1964-02-27 | 1971-01-21 | Schmidt Gmbh Karl | Behandlung von Gleitflaechen mit chemisch oder galvanisch ueberzogenen Oberflaechen |
GB1152957A (en) * | 1967-04-24 | 1969-05-21 | Cecil Arthur Creber | Improvements in or relating to Internal-Combustion Engines |
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US4366785A (en) * | 1980-09-19 | 1983-01-04 | Caterpillar Tractor Co. | Tappet with wear resisting insert |
JPS57196766A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Engine parts |
DE3239325A1 (de) * | 1982-10-23 | 1984-04-26 | Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf | Ventilstoessel fuer einen verbrennungsmotor |
JPS63109151A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Hitachi Ltd | 高硬度複合材およびその製造方法 |
US4871266A (en) * | 1987-06-24 | 1989-10-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Slide assemblies |
US4909198A (en) * | 1988-03-01 | 1990-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Aluminum alloy valve lifter with sprayed coating and method of producing same |
JP2907999B2 (ja) * | 1990-11-16 | 1999-06-21 | 日立粉末冶金株式会社 | 高温用焼結滑り軸受 |
DE4102988C1 (ja) * | 1991-02-01 | 1992-04-16 | Ina Waelzlager Schaeffler Kg, 8522 Herzogenaurach, De |
-
1993
- 1993-10-19 GB GB9321515A patent/GB2273139B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-26 JP JP5267434A patent/JPH06212914A/ja active Pending
- 1993-10-29 DE DE4336920A patent/DE4336920C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-05 CA CA002102575A patent/CA2102575C/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100600312B1 (ko) * | 2003-07-25 | 2006-07-14 | 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 | 내연 기관의 실린더 헤드 구조 |
CN106736288A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 常熟市惠机电有限公司 | 一种硬质阀门连接件的制备方法 |
WO2018119627A1 (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 常熟市惠一机电有限公司 | 一种硬质阀门连接件的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2102575C (en) | 1998-08-11 |
GB2273139B (en) | 1996-05-15 |
GB9321515D0 (en) | 1993-12-08 |
GB2273139A (en) | 1994-06-08 |
DE4336920A1 (de) | 1994-05-19 |
DE4336920C2 (de) | 1999-09-09 |
CA2102575A1 (en) | 1994-05-13 |
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