JPH07127404A

JPH07127404A - タペット

Info

Publication number: JPH07127404A
Application number: JP30097893A
Authority: JP
Inventors: Masahito Taniguchi; 雅人谷口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】カムが摺動するタペットを自身の軸線まわり
に回転しやすくして、摩擦の低減、油膜の安定化及び偏
摩耗の防止を図る。【構成】鋳鉄製のタペット本体１に形成された入れ子
収容部２に、偏平円柱状の入れ子３が自身の軸線まわり
に回転可能に挿入され、スナップリング１０で抜け止め
されている。入れ子３の底面と収容部２の底面との間に
は、ニードル式のスラストベアリング１６が放射状に設
けられ、またタペット本体１のカム側の端面１２にはセ
ラミック板１３がろう付けされている。プッシュロッド
１０３は入れ子の凹部４に当り、セラミック板１３のカ
ム側摺動面１３ａがカムに当たる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主にエンジンに使用され
るタペットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来のタペットが使用されたオ
ーバーヘッドバルブ機構を示している。カム１００の回
転によりタペット１０４（一般には鋳鉄系）及びプッシ
ュロッド１０３が上下運動し、ロッカアーム１０２を介
してバルブ１０１を開閉させる。ここで、タペット１０
４はプッシュロッド１０３に対して回転可能であり、図
１３に示すようにカム１００の側面に緩やかなテーパ１
０６を、またタペット１０４の底面に小さな曲率１０７
を施して、両者をタペット１０４の中心から偏心した位
置で接触させるのが普通である。これにより、カム１０
０の運動に伴って適当なトルクが発生し、タペット１０
４を軸線まわりに回転運動させて、摩擦抵抗の低減、油
膜切れの回避、偏摩耗の防止を図っている。

【０００３】ところで、近年、低公害、低燃費、高出力
等の要求が、ディーゼルエンジン等を中心に高まってお
り、このような要求に応えるため、マルチバルブ化、バ
ルブハイリフト化、ＥＧＲ（エグゾーストガスリサーキ
ュレーション）等の採用が進められている。それに伴い
タペットの摺動部に対する負荷は大きくなり（高面圧
化）、そのためにタペットが軸線まわりに回転しにくく
なる等の問題が生じている。また、ＥＧＲ（エグゾース
トガスリサーキュレーション）が採用されると、タペッ
ト摺動面が再循環された排気ガスにさらされるため、潤
滑油が変質し潤滑条件が悪化する。このような厳しいタ
ペット環境に対処するため、鋳鉄系のタペットから、こ
れより摺動特性に優れた超硬合金やセラミック製のタペ
ットへの移行も進んでいる。また、以上の平タペットに
代えて、図１４に示すように、カム１００とタペット１
０４との接触部にセラミック等のローラ１０３を設けた
ローラタペットも用いられるようになり、ころがり接触
により摩擦を低減している。

【０００４】しかしながら、超硬合金製やセラミック製
のタペットは、部品製造コストが高い欠点があり、かつ
タペット摺動部における更に顕著な高面圧化や潤滑環境
の悪化に対しては、必ずしも十分な摺動特性が得られる
とは言えない問題を有している。

【０００５】また、カムとタペットの接触部にローラを
設けたローラタペットでは、摺動摩擦の低減には大きな
効果を有してはいるものの、ローラ機構の付加によりタ
ペット全体の重量が大幅に増大するほか、タペットとカ
ムの接触形態が通常のタペットと異なるため、カムプロ
フィールの変更、場合によってはエンジンブロックの改
造が必要となり、ローラを設けない通常のタペットとの
互換性がなくなるなど、汎用性にも問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、タペ
ットの軸線まわりの回転を容易にするとともに、重量の
増大を招かず、かつ、従来のタペットとの互換性を損な
わない新規な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】このような課題を解決す
るため、本発明のタペットは、タペット本体に、プッシ
ュロッドとの連結側に開口する入れ子収容部を設け、こ
の収容部に入れ子をタペット本体の軸線まわりに回転可
能に収容し、かつプッシュロッドがこの入れ子に当接す
るように構成される。

【０００８】入れ子を構成する材料には、例えば鋳鉄、
炭素鋼、合金鋼、超硬合金、セラミックなどの使用が可
能である。また、タペット本体の材質としては、例えば
鋳鉄を用いることができるが、それに限らず上記例示の
ものを含むその他の金属、あるいはセラミック等を用い
てもよい。また、入れ子を表面硬化処理したり、あるい
はその表面に、耐摩耗性、耐食性あるいは潤滑性を向上
させるために被膜を形成することが可能である。例えば
入れ子の底面あるいは側面に、セラミックや金属、合金
等の層を溶射、PVD、CVDなどで形成することが挙げられ
る。

【０００９】また、入れ子と前記収容部の間にベアリン
グ又はバックプレートを配置することができる。さら
に、タペット本体において、入れ子収容部が開口する側
とは反対側の端面に、セラミック板又は超硬合金板を接
合することができる。

【００１０】

【作用及び効果】従来のタペットでは、プッシュロッド
とタペットの相対的回転は両者の当接部においてのみ可
能であり、この１箇所の回転許容部が摩擦で回転できな
ければ、タペットはロックされた状態になるのに対し、
本発明のタペットでは、プッシュロッドとタペットの間
における回転許容部は、入れ子の介在によりプッシュロ
ッドと入れ子の間、入れ子とタペット本体の間を含む複
数箇所に分散される。従って、これら複数の回転許容部
のうち、少なくとも１箇所で回転が許容されるなら、他
の箇所で回転が許容されないとしても、結果としてタペ
ット本体の回転は妨げられず、タペットの回転が摩擦に
より妨げられる確率が減少し、タペットの回転が保証さ
れる確率が高まる。このため、タペットの摺動部におけ
る摩擦が低減されるとともに、潤滑油膜も良好に保持さ
れ、また偏摩耗も防止される。

【００１１】また、タペット全体としては、プッシュロ
ッドとの当接部が入れ子として分離された構成であるた
め、ローラ機構を付加したローラタペットのように重量
増加を招かない。さらに、タペット底部の形状は、従来
のタペットと同じものが使用できるので、カムプロフィ
ールの変更等が不要であり、従来型のタペットとの互換
性にも優れている。

【００１２】入れ子とその収容部の間にベアリング又は
バックプレートを配置する構成では、入れ子とベアリン
グ又はバックプレートとの間にも回転許容部が新たに形
成されるので、タペットはさらに回転しやすくなり、特
にベアリングを入れた場合はより小さいトルクでタペッ
トを回転させることができる。

【００１３】タペットとカムの摺動面に、超硬合金板又
はセラミック板を接合した場合では、それによりカムと
の摺動特性が向上する効果と、上記入れ子等によりタペ
ットが回転しやすくなる効果とが相乗的に作用すること
で、タペット摺動部のより厳しい高面圧化や、潤滑条件
の悪化にも対応できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図面に基
づいて説明する。（実施例１）図１に示すタペットでは、例えば鋳鉄製の
タペット本体１の上端部に、円形の有底穴状の入れ子収
容部２が設けられ、この収容部２に偏平円柱状の入れ子
３が、実質的にガタつかないように、かつタペット本体
１の軸線まわりに回転可能に挿入されている。入れ子３
の上面には凹球面状の凹部４が設けられ、この凹部４に
プッシュロッド１０３の先端が当接するように構成され
ている。入れ子３は止めリング５により収容部２の開口
から抜けないようにされており、止めリング５は収容部
２の開口部に圧入その他適宜の固定手段により固定され
ている。入れ子３は例えば炭素鋼からなり、鍛造等適宜
の加工方法により形成された後、熱処理されたものであ
る。また、タペット１のカム側摺動面１ａには、図１３
に示したような若干の曲率が施されている。

【００１５】このようなタペットにおいては、タペット
本体１が図示しないカムにより回転トルクを生じた際、
入れ子３とタペット本体１の間でも、入れ子３とプッシ
ュロッド１０３の間でも回転が許容される機会が生ず
る。

【００１６】（実施例２）図２に示すタペットでは、タ
ペット本体１内に形成された入れ子収容部２の底面に、
さらにその内径よりも小さい内径の孔７が同心的に行き
止まり状態で形成されて、それらの境界に円環状の段部
８が生じ、この段部８で入れ子３が支持される。そし
て、スナップリング１０が収容部２の開口部内周面に形
成された溝９に嵌められて、入れ子３を抜け止めしてい
る。入れ子３の凹部４の開口には、座ぐり部４ａが形成
されている。入れ子３の底面と段部８との間には、タペ
ット本体１の回転をよりスムーズに行わせるバックプレ
ート１１が介在し、入れ子３はこのバックプレート１１
を介して支持されている。バックプレート１１は、セラ
ミックや超硬合金など耐摩耗性に優れた材料で構成する
ことができ、またタペットの回転を促進するためには、
なるべく摩擦係数の小さい材料でバックプレート１１を
構成するとともに、その表面を研磨しておくことが望ま
しい。

【００１７】さらに、タペット本体１のカム摺動側の端
面１２には、セラミック板１３がろう材等により接合さ
れている。そのセラミック板１３の表面がカム側の摺動
面１３ａとなるが、ここに公知のように緩い曲率を付加
することができる。なお、セラミック板１３に代えて、
例えばWC-Co系あるいはTiC-Ni系などの超硬合金（サー
メットを含む）板を一体的に接合してもよい。このよう
なセラミック板１３又は超硬合金板により、カムとの摺
動特性が向上し、これが入れ子３及びバックプレート１
１によるタペット本体１の回転容易性と相まって、カム
の駆動抵抗を低減する。

【００１８】なお、図２においてバックプレート１１及
びセラミック板１３（又は超硬合金板）の一方又は双方
を省略することも可能である。

【００１９】（実施例３）図３に示すタペットでは、タ
ペット本体１の軸方向に深い円形の孔１５が形成され、
この底部が入れ子収容部２となっている。ここに回転可
能に収容された入れ子３は、溝９に弾性的に嵌められた
スナップリング１０で軸方向の移動が規制されている。
そして、入れ子３の底面と収容部２の底面との間に、ニ
ードル式のスラストベアリング１６が設けられている。
これらのベアリング１６は入れ子３の中心の周りに放射
状に配置されており、タペット本体１の軸方向に作用す
る荷重を受けるとともに、入れ子３とタペット本体１の
間の摩擦を大幅に低減し、タペット１の回転を一層容易
にする。ベアリング１６としては、ニードルベアリング
のほか、ボールベアリングあるいはプレーンベアリング
の採用も可能である。その他の点は図２の実施例と同様
であるが、セラミック板１３又は超硬合金板を省略する
こと、あるいは図４に示すように、入れ子３の外周面と
収容部２の内周面との間にラジアルベアリング１７を設
けることも可能である。

【００２０】（実施例４）図５に示すタペットでは、タ
ペット本体１が全体的に円柱状とされ、この上面から大
径の孔１９が形成されている。これの底面から更にこれ
より小径の入れ子収容部２が同心的に形成され、ここに
入れ子３が回転可能に収容されている。図６〜８に示す
ように、入れ子３の外周面には円環状の外周溝２０が形
成され、ここにＣ字状の弾性リング２１が縮径変形可能
に装着されている。入れ子３を収容部２に押し込めば、
弾性リング２１が一旦弾性的に縮径した後、図８のよう
にタペット本体１に形成された内周溝２２に弾性復帰し
て嵌まり込み、入れ子３の軸方向の移動を実質的に阻止
しつつ、その軸線まわりの回転を許容した状態に保つ。
その他の部分は実施例３と同様である。

【００２１】（実施例５）その他の実施例として、図９
に示すように、入れ子収容部２に複数の入れ子３を積層
状態で、かつ各々独立に軸線まわりの回転ができるよう
に収容することも可能である。この場合、入れ子３の相
互間の接触面は必ずしも平面である必要はなく、各入れ
子３の回転が妨げられなければ曲面であってもよい。

【００２２】（実施例６）また、図１０に示すように、
複数の入れ子３を互いに同心的に嵌合した状態で収容部
２に挿入し、それぞれ相互に回転できるように保持する
こともできる。このように複数の入れ子３を挿入する場
合、隣り合う入れ子３を異なる材質で構成したり、隣り
合う入れ子３の間にベアリングを挿入することも可能で
ある。

【００２３】（実施例７）タペット本体１に設ける入れ
子収容部２及び入れ子３の形状は、有底円柱状及び円柱
状のものに限らず、入れ子が収容部２内で回転できれ
ば、基本的に形態は問わない。図１１では、タペット本
体１に正方形の開口を有する角柱状の収容部２が形成さ
れ、これに球状の入れ子３が挿入されている。この入れ
子３の飛び出し防止のため、プッシュロッド１０３が貫
通する孔２５ａを備えた角板状の蓋２５が収容部２の開
口に固定されている。また、収容部２の底面に凹球面状
の凹部２３が設けられ、これで入れ子３が位置決めされ
ている。ここで収容部２の下半分を半球凹面状として、
入れ子１を支持するようにしてもよい。

【００２４】なお、本発明のタペットの効果を確認する
ために、以下の条件で試作品を製作し、それについてカ
ムの駆動トルクを測定し、従来のタペットと比較した。
内容は次のとおりである。

【００２５】炭素鋼SNCM630を鍛造、機械研削すること
により図３に示した形状のタペット本体１を作製した。
一方これとは別に、Si₃N₄粉末を主体にY₂O₃-Al₂O₃系焼
結助剤と成型バインダーを配合し、金型プレスにて成型
後、窒素ガス雰囲気中で焼成することにより、円板状の
セラミック板を作製した。得られたセラミック板の両面
を研磨後、In-Cu-Ag-Ti系活性ろう材を用いて真空加熱
することにより、セラミック板１３を図３のタペット本
体１の端面１２にろう付けした。次に、炭素鋼SNCM630
を鍛造後、浸炭焼入して入れ子３を作製し、これをタペ
ット本体１に設けられた収容部２にニードル形のスラス
トベアリング１６を介して挿入後、スナップリング１０
を用いて固定した。また、比較のために図１２に示した
従来方式のタペット１０４を、鋳鉄及びセラミック（Si
₃N₄ -Y₂O₃ -Al₂O₃）にてそれぞれ作製した。

【００２６】これらのタペットをそれぞれカムモータリ
ング試験機に装着し、カムの回転数を５００ｒｐｍと
し、かつスプリング荷重を実機の約２倍に設定して、カ
ムの駆動トルクを計測した。

【００２７】鋳鉄タペットのカム駆動トルクに対し、従
来方式のセラミックタペットではカム駆動トルクが約１
２％低減されるに留まったが、本発明が適用されたタペ
ットでは、従来の鋳鉄タペットに比べ約３０％のカム駆
動トルクの低減が認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタペットの実施例１の断面図。

【図２】実施例２の断面図。

【図３】実施例３の断面図。

【図４】その変形例の要部断面図。

【図５】実施例４の断面図。

【図６】実施例４における入れ子の斜視図。

【図７】実施例４における弾性リングの斜視図。

【図８】実施例４における弾性リング装着部の断面図。

【図９】実施例５の断面図。

【図１０】実施例６の平面断面図。

【図１１】実施例７の要部断面図。

【図１２】従来のタペットを含むオーバーヘッドバルブ
機構の正面図。

【図１３】そのタペットとカムの接触部の説明図。

【図１４】別の従来例の説明図。

【符号の説明】

１タペット本体２入れ子収容部３入れ子４凹部１０スナップリング１１バックプレート１３セラミック板１６スラストベアリング２１弾性リング１０３プッシュロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タペット本体に、プッシュロッドとの連
結側に開口する入れ子収容部を設け、その収容部に入れ
子を前記タペット本体の軸線まわりに回転可能に収容
し、かつ前記プッシュロッドがその入れ子に当接するよ
うに構成したことを特徴とするタペット。
【請求項２】前記入れ子と前記収容部との間にベアリ
ング又はバックプレートを配置した請求項１記載のタペ
ット。
【請求項３】前記タペット本体の前記入れ子収容部が
開口する側とは反対側の端面に、セラミック板又は超硬
合金板が接合されている請求項１又は２記載のタペッ
ト。