JPS5939909A - Locker arm having ceramic pad - Google Patents

Locker arm having ceramic pad

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Publication number
JPS5939909A
JPS5939909A JP15021382A JP15021382A JPS5939909A JP S5939909 A JPS5939909 A JP S5939909A JP 15021382 A JP15021382 A JP 15021382A JP 15021382 A JP15021382 A JP 15021382A JP S5939909 A JPS5939909 A JP S5939909A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rocker arm
ceramic
pad
arm body
ceramic pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15021382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nishio
西尾 賢一
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15021382A priority Critical patent/JPS5939909A/en
Publication of JPS5939909A publication Critical patent/JPS5939909A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/181Centre pivot rocking arms

Abstract

PURPOSE:To permit easy and strong joint of a pad onto a body by fitting a ceramic pad onto a U-shaped fixing fitting made of metal and welding said metal fixing fitting onto a locker arm body. CONSTITUTION:A ceramic pad 2 is fitted onto a U-shaped fixing fitting 3 made of metal, which is joined onto a locker arm body 1 through welding. Therefore, easy welding is permitted, and the pad 2 can be joined fixedly onto the body 1.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セラミックバッド付ロッカアームの構造に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a rocker arm with a ceramic pad.

自動車エンジンの動弁系、特にカムシャフトとロッカア
ームとの摺動面の摩擦、摩耗の問題は、エンジンの耐久
性において大きな問題である。通常カムシャフトもロッ
カアームも鋳鉄で作られており、カムシャフトはその摺
動面をチル組織にしたり又は熱処理により硬度を上げた
りして耐摩耗性を向上させて0る。またロッカアームは
その摺動面に窒化処理又は硬質クロムめっきを施し°C
耐摩耗性の向上を図っている。しかしながら、近年の技
術の進歩に伴ってエンジンに更に過−一キな性能が要求
されるようになり、これに従ってLJ 7カアームやカ
ムシャフトについても摺動ムf日の耐ピツチング性、耐
スカッフィング性等の耐摩耗性の改善が望まれている。
BACKGROUND ART The problem of friction and wear on the sliding surfaces of the valve train of an automobile engine, particularly the camshaft and the rocker arm, is a major problem in terms of engine durability. Generally, both the camshaft and the rocker arm are made of cast iron, and the camshaft has its sliding surface made with a chill structure or heat treated to increase its hardness to improve its wear resistance. In addition, the sliding surfaces of the rocker arms are nitrided or hard chrome plated.
Efforts are being made to improve wear resistance. However, with the advancement of technology in recent years, even more extreme performance has become required of engines, and in accordance with this, the LJ 7 arm and camshaft have also been improved in terms of pitting resistance and scuffing resistance. It is desired to improve the wear resistance such as

上記のようなことから、最近はロッカーl−ムやカムシ
ャフトに用いる材料の検討が行われているが、その一つ
としてロッカアームの摺動面に耐摩耗性に優れた材料よ
りなるパッドを結合したものが検討されている。 すな
わち、ロッカアーム本体を鋳鉄やアルミニウムの鋳物か
ら形成し、パッドを種々の材料で製造せしめ、これら両
者を接合して得られる複合ロッカアームが注目されてい
る。
Due to the above reasons, materials to be used for rocker arms and camshafts have recently been studied, and one of them is to combine a pad made of a material with excellent wear resistance on the sliding surface of the rocker arm. are being considered. That is, a composite rocker arm obtained by forming the rocker arm body from a cast iron or aluminum casting, manufacturing the pad from various materials, and joining these two materials is attracting attention.

その代表的例が耐摩耗性を有するセラミック材料を使用
することが考えられている。しかしながら、金属製のロ
ッカアーム本体にバンド材としてセラミック材料を接合
することは、セラミック材料と金属との熱膨張が大きく
異なることから、鋳ぐるみによるロッカアーム本体との
結合が困姉であるとともに鋳ぐるみ時に鋳造応力による
割れを生ずることがある。また金属のように溶接等の接
合法によってセラミック材料を接合することは未だ一般
的でない。さらにセラミック材料は硬度が高く、ロッカ
アーム本体に結合した後の仕上げ加工は困離であり、な
るべく仕上げ量を少なくする必要がある等の欠点を有す
る。
A typical example of this is the use of a ceramic material having wear resistance. However, joining a ceramic material as a band material to a metal rocker arm body is difficult due to the large difference in thermal expansion between ceramic material and metal, and it is difficult to join the rocker arm body with a casting. Cracks may occur due to casting stress. Furthermore, unlike metals, it is not yet common to join ceramic materials by a joining method such as welding. Furthermore, ceramic materials have high hardness, and finishing processing after bonding to the rocker arm body is difficult, and the amount of finishing needs to be reduced as much as possible.

本発明は、上記のような欠点を解消するためになされた
もので、その目的はセラミックパッドがロッカアーム本
体に精度よく、しかも強固に接合されたロッカアームを
提供することにある。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a rocker arm in which a ceramic pad is accurately and firmly joined to a rocker arm body.

本発明のセラミック付ロッカアームは、セフミックパッ
ドをU字形の金属製固定具に嵌装し、この金属製固定具
をロッカアーム本体に溶接により接合したことを特徴と
するものである。
The ceramic rocker arm of the present invention is characterized in that a cefmic pad is fitted into a U-shaped metal fixture, and this metal fixture is joined to the rocker arm body by welding.

以下、本発明のセラミックパッド付ロッカ°j−ムの構
造を図面を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a rocker with a ceramic pad according to the present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図は本発明ロッカアームの側面図を小し、第2図は
セラミック製バンドの一例を示す側面図であり、第3図
は本発明の金属製固定具の側面図を示すものである。
FIG. 1 is a small side view of the rocker arm of the present invention, FIG. 2 is a side view of an example of a ceramic band, and FIG. 3 is a side view of the metal fixture of the present invention.

ff41図において、1は鋳鉄又はアルミニウムによっ
て鋳造されたロッカアーム本体であって、このロッカア
ーム本体1のカムに当接する面には、第2図に示ずよう
な摺動面6に曲率をもたせたカマボコ形状をし、かつセ
ラミック材料からなるパッド2が設けられている。この
セラミックパッド2は第3図に示すようなU字形に形成
された金属製固定具3に、横からの焼きばめ又は熱がし
め等によって嵌装され、一体的に形成されている。そし
てこのセラミックパッド2を有する金属製固定具3は溶
接手段によって金属製のロッカアーム本体lに接合され
ている。
In Figure ff41, reference numeral 1 denotes a rocker arm body cast from cast iron or aluminum, and the surface of the rocker arm body 1 that comes into contact with the cam has a curvature on the sliding surface 6 as shown in Figure 2. A pad 2 is provided which is shaped and made of ceramic material. This ceramic pad 2 is integrally formed by being fitted into a U-shaped metal fixture 3 as shown in FIG. 3 by lateral shrink fitting or heat tightening. The metal fixture 3 having the ceramic pad 2 is joined to the metal rocker arm body l by welding means.

上記のように構成されたロッカアームを製造するには、
まずロッカアーム本体1を従来から一般に行われている
鋳造法により製作した後、該ロッカアーム本体lにロッ
カシャフトの挿入孔A1バルブ取付は孔B等の加工を施
す。金属製固定具3は、棒材から削り出しU字溝の内側
寸法4を所定の寸法に形成する。次にパッド2は、通常
のセラミック製造工程により作製し、平面部5が所定の
寸法となるように研削する。そしてこのセラミックパッ
ド2を金属製固定具3に横から300℃の焼きばめ又は
熱かしめによって嵌合する。その後、セラミックパッド
2を嵌装した金属製固定具3の裏面7とロッカアーム本
体1とを雛付け、アーク溶接等の通常一般に行われてい
る溶接手段によって接合する。
To manufacture a rocker arm configured as above,
First, a rocker arm body 1 is manufactured by a conventional casting method, and then a rocker shaft insertion hole A1, a valve mounting hole B, etc. are formed in the rocker arm body 1. The metal fixture 3 is machined from a bar material and the inner dimension 4 of the U-shaped groove is formed to a predetermined dimension. Next, the pad 2 is manufactured by a normal ceramic manufacturing process and ground so that the flat portion 5 has a predetermined size. Then, this ceramic pad 2 is laterally fitted to the metal fixture 3 by shrink fitting or heat caulking at 300°C. Thereafter, the back surface 7 of the metal fixture 3 fitted with the ceramic pad 2 and the rocker arm body 1 are joined together by a commonly used welding method such as arc welding.

セラミックパッド2を有する金属製固定具の接合後は、
ロッカアーム本体1に予め設けられ”(いるロッカシャ
フトの挿入孔A及びバルブ取付は孔Bを基準としてセラ
ミックパッド2の摺動面6を#200及び#600のダ
イヤモンド砥石で最終形状(カマボッ形)と面粗度に仕
上げる。セラ\ツクバッドの最終形状はカマボコ形状の
平面5よりの角度が40°〜90°に形成することが望
ましい。なお、金属製固定具3の内側寸法4とセラミッ
クパッド2の平面5の寸法は、エンジン作動時のロッカ
アームに加熱される温度(約120℃)であっても最小
限必要な締代が確保出来るような寸法精度に仕上げてお
くことが必要である。
After joining the metal fixture with ceramic pad 2,
For the insertion hole A of the rocker shaft and the valve mounting hole B, which are pre-provided in the rocker arm body 1, the sliding surface 6 of the ceramic pad 2 is shaped into the final shape (kamabot shape) using #200 and #600 diamond grindstones. The final shape of the ceramic pad is preferably formed at an angle of 40° to 90° from the flat surface 5 of the semicircular shape. The dimensions of the flat surface 5 need to be finished with dimensional accuracy such that the minimum required tightening allowance can be secured even at the temperature at which the rocker arm is heated during engine operation (approximately 120° C.).

本発明に用いられるセラミック材料としては、通常用い
られている例えば窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、ア
ルミナ、結晶化ガラス等を用いることができる。また金
属製固定具に用いられる材料としては鋳鉄、アンバー等
が適している。
As the ceramic material used in the present invention, commonly used materials such as silicon nitride, silicon carbide, zirconia, alumina, and crystallized glass can be used. Cast iron, amber, etc. are suitable materials for the metal fixture.

以下、本発明のセラミックパッド付ロッカアームの実施
例を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではない。
Examples of the rocker arm with ceramic pad of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例 1 窒化珪素を主成分とするセラミックによって予め形成さ
れたパッドを、炭素鋼から厚さl asのU字形に形成
された金属製固定具に焼きばめ手段により一体的に嵌装
した。次にこのセラミックパッドが一体化された金属製
固定具を鋳鉄製ロッカアーム本体にアーク溶接法によっ
て接合してセラミック付ロッカアームを得た。
Example 1 A pad previously formed of ceramic containing silicon nitride as a main component was integrally fitted into a U-shaped metal fixture with a thickness of las by shrink-fitting from carbon steel. Next, the metal fixture with the integrated ceramic pad was joined to the cast iron rocker arm body by arc welding to obtain a ceramic rocker arm.

実施例 2 通常のかしめ装置を用い、該かしめ装置のかしめ棒に通
電しながら、実施例1と同様な金属製固定具に実施例1
と同様なセラミックパッドを嵌装せしめた。次にこのセ
ラミックバッドが一体化された金属製固定具を鋳鉄製ロ
ッカアーム本体にアーク溶接法によって接合してセラミ
ック付ロッカアームを得た。この熱かしめ方法による時
は、通電によって金属製固定具に熱が発生し、該金属製
固定具の折曲げ部からの割れが防けてセラミックバッド
を十分にかしめることができた。
Example 2 Using a normal caulking device, Example 1 was attached to a metal fixture similar to Example 1 while energizing the caulking rod of the device.
A ceramic pad similar to that was fitted. Next, the metal fixture with the integrated ceramic pad was joined to the cast iron rocker arm body by arc welding to obtain a ceramic rocker arm. When using this thermal caulking method, heat was generated in the metal fixture due to the energization, which prevented the metal fixture from cracking at the bent portion, and the ceramic pad could be sufficiently caulked.

比較例 実施例1と同様な窒化珪素を主成分とするセラミックバ
ッドを接着剤(住友スリーエム5W2214H)によっ
て鋳鉄製しIツカアーム本体に接合してセラミックバッ
ド付しlツカアームを得た。
Comparative Example A ceramic pad mainly composed of silicon nitride similar to that in Example 1 was made of cast iron and joined to an I-tsuka arm body using an adhesive (Sumitomo 3M 5W2214H), and a ceramic pad was attached to obtain an I-tsuka arm.

上記実施例1.2及び比較例で得られたセフミック付ロ
ッカアームを、それぞれ1800CCのエンジンに組付
け、全負荷最高回転(6000rpm )により耐久試
験を行った。その結果、比較例のロッカアームは、50
時間後にロッカアーム本体と金属製固定具の接合部が剥
離してエンジンI・ラブルを生したが、本発明のロッカ
アームに相当する実施例1及び2については、200時
間後も何ら異常が見られなかった。またセラミックバッ
ド面の摩耗も全くなかった。
The rocker arms with Cefmic obtained in Example 1.2 and Comparative Example were each assembled into a 1800 cc engine, and a durability test was conducted at full load maximum rotation (6000 rpm). As a result, the rocker arm of the comparative example was 50
After 200 hours, the joint between the rocker arm body and the metal fixture separated, causing engine trouble, but no abnormality was observed in Examples 1 and 2, which correspond to the rocker arm of the present invention, even after 200 hours. Ta. There was also no wear on the ceramic pad surface.

以上の如く、本発明のセラミック付ロッカアームにおい
ては、セラミックバッドをIJ字形の金属製、固定具に
嵌装し、この金属製固定具をロッカアーム本体に溶接に
より接合したから、ロッカアーム本体へのセラミックバ
ンドの接合が容昌に行え、しかもロッカアーム本体のセ
ラミックバッドの接合が強固に接合することができ、ロ
ッカアームの耐久性を著しく向上させることができる。
As described above, in the rocker arm with ceramic of the present invention, the ceramic pad is fitted into the IJ-shaped metal fixture, and this metal fixture is joined to the rocker arm body by welding, so that the ceramic band is attached to the rocker arm body. The ceramic pads of the rocker arm body can be firmly joined, and the durability of the rocker arm can be significantly improved.

またロッカアームのカムとの摺動面にセラミックバッド
を設けたから、バッドの耐摩耗性を大幅に向上させるこ
とができる効果がある。
Furthermore, since a ceramic pad is provided on the sliding surface of the rocker arm with the cam, the wear resistance of the pad can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のロッカアームの側面図、第2図はセラ
ミック製バッドの側面図、第3図は本発明の金属製固定
具の側面図である。 1−−−−一ロツカアーム本体 2−−−−−セラミックバッド 3−−−一金属製固定具
FIG. 1 is a side view of a rocker arm of the present invention, FIG. 2 is a side view of a ceramic pad, and FIG. 3 is a side view of a metal fixture of the present invention. 1-----1 Rotsuka arm body 2-----Ceramic pad 3----1 Metal fixing tool

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] セラミックパッドをU字形の金属製固定具に嵌装し、前
記金属製固定具をロッカアーム本体に溶接により接合し
たことを特徴とするセラミックバッド付ロッカアーム。
A rocker arm with a ceramic pad, characterized in that a ceramic pad is fitted into a U-shaped metal fixture, and the metal fixture is joined to a rocker arm body by welding.
JP15021382A 1982-08-30 1982-08-30 Locker arm having ceramic pad Pending JPS5939909A (en)

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JP15021382A JPS5939909A (en) 1982-08-30 1982-08-30 Locker arm having ceramic pad

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155603U (en) * 1985-03-18 1986-09-26
US4643144A (en) * 1984-08-08 1987-02-17 Feldmuele Aktiengesellschaft Operating element for operating the valves of an internal combustion engine
US4803766A (en) * 1986-12-27 1989-02-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Mounting of ceramic tip on metal rocker arm

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