JP2864486B2 - Valve train wear test equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【技術分野】本発明は、動弁系摩耗試験装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a valve train wear test apparatus.

【０００２】[0002]

【従来技術】エンジンの高速・高出力化、排気ガス対
策、ガソリンの無鉛化、燃料消費率の向上、油交換距離
の延長といった各種要求に沿ったエンジンの改良や使用
条件の変化のために、近年動弁系摩耗への関心が高まり
つつある。わが国では、まず大手自動車会社数社が潤滑
油や材料評価のために独自に動弁系摩耗の自社試験方法
を確立し、その後これらを参考にして自動車技術会が台
上実機による動弁系摩耗試験方法の統一化をし、ＪＡＳ
Ｏ規格を制定した。また近年石油会社を中心にエンジン
油の動弁系摩耗防止性能に関する研究開発が進み、石油
学会では動弁系摩耗に関するレイティングシンポジウム
や講習会を実施して、各試験機関の評価基準を合わせる
よう努力してきた。摩耗試験を台上で行なう場合、実際
に燃料を使ってファイアリング運転する方法とモーター
によって駆動する方法が考えられる。前者に比較して、
後者は設備、経費、取り扱い、繰り返し性などの点で、
格段に優れた方法である。モータリング法による動弁系
摩耗試験の実施頻度は、年々増える傾向にある。しかし
この試験の実施回数を重ねたり試験装置の数が増えるに
つれて、評価の基準統一や習熟を越えた試験装置自体に
基因するデータのバラツキが存在することが判った。例
えば、モータリングエンジン試験の代表的な一つＪＡＳ
Ｏ規格トヨタ３Ａおよび旧規格トヨタ２０Ｒエンジンで
各標準油を試験した結果がＪＡＳＯより発表されたが、
その報告によると、数ケ所の試験機関だけですら摩耗損
傷の結果に大きなバラツキが存在している。その後、国
際規格対応のためにＩＳＯ国内委員会が発表した内容も
同様なもので、やはり再現性のバラツキが大きかった。
さらに１０〜１５回程度繰り返し性試験を行なうと、最
初と最後の結果にかなり差がでることも判ってきた。そ
こで、本発明者等は、データのバラツキ原因について種
々検討を重ねた結果、試験体にかける負荷要素である苛
酷度の再現性が悪く、同一の負荷をかけることができな
いことが原因であることをつきとめた。また、摩耗環境
がいよいよ厳しくなっている四サイクルエンジンにおい
て、特に苛酷な動弁機構は、その摩擦面が０．４〜０．
６ＧＰａもの高圧下にあり、接触摩擦形態は複雑なころ
がり・すべり摩擦併存下で、潤滑油膜が極めて薄く、切
れやすい。このような状況下で、動弁系摩擦面に発生す
る摩耗損傷の形態は、回転数、温度などの運転条件の違
いによって、何種類も存在する。一般に、最も多いと考
えられるのが、油膜の切れやすい低速（１５００ｒｐｍ
以下）と動弁系異常運動・振動の起りやすいエンジン最
高回転速度周辺で発生するスカッフィングと呼ばれる凝
着摩耗の一種である。同様に多いのが、中速（１５００
〜３０００ｒｐｍ）から高速（３０００ｒｐｍ以上）に
起りやすいピッチングと呼ばれる疲労摩耗の一種であ
る。さらにごく最近省燃費等の要求から、動弁系にロー
ラロッカ式が採用されるにつれ、この高速域における摩
耗損傷として、デブリデンティングと呼ばれる材料の塑
性流動の一種や高速耐久寿命に関連して各種疲労摩耗を
再現評価したいという要求が高まりつつある。代表的な
モータリングエンジン摩耗試験であるＪＡＳＯ規格トヨ
タ３Ａでは、同一試験装置で低速から高速までの回転域
をすべて網羅し運転することは不可能である。なぜな
ら、通常、出力３．７ｋＷ程度の一定回転速度で動く駆
動用電動機を使用しているからである。通常、これには
低廉価で市販され産業界で広く使用されている交流誘導
電動機を適用している。国内外各メーカーや各規格にて
確立された同種の摩耗試験方法にも、自由に回転域を選
択・変更できるものは、見当らない。もしこの目的を達
成しようとすれば、高価でかつ付属設備にてかなり場所
を取る直流電動機の採用か、回転域のやや狭いインバー
タ付き交流電動機の採用が考えられるが、いずれも欠点
が大きい。2. Description of the Related Art In order to improve an engine in accordance with various demands such as high speed and high output of an engine, measures against exhaust gas, lead-free gasoline, improvement of fuel consumption rate, and extension of an oil exchange distance, and changes in use conditions, In recent years, interest in valve train wear has been increasing. In Japan, several major automobile companies first established their own testing methods for valve train wear for evaluating lubricating oil and materials. Unify test methods and JAS
O standard was established. In recent years, research and development on the valve oil wear prevention performance of engine oil has been advanced mainly by petroleum companies, and the Petroleum Institute of Japan has conducted rating symposiums and workshops on valve gear wear to make efforts to match the evaluation standards of each testing organization. I've been. When a wear test is performed on a table, a method of actually performing a firing operation using fuel or a method of driving by a motor can be considered. Compared to the former,
The latter is in terms of equipment, cost, handling, repeatability, etc.
This is a much better method. The frequency of performing the valve train wear test by the motoring method tends to increase year by year. However, as the number of times this test was performed and the number of test devices increased, it was found that there was variation in data due to unification of evaluation standards and the test device itself beyond proficiency . For example, one of the representative motoring engine tests JAS
JASO announced the results of testing each standard oil with O standard Toyota 3A and old standard Toyota 20R engine,
The report shows that even only a few testing laboratories have significant variability in wear damage results. After that, the contents announced by the ISO National Committee for compliance with international standards were the same, and the reproducibility also varied greatly.
It has also been found that when the repeatability test is further performed about 10 to 15 times, there is a considerable difference between the first and last results. Therefore, the present inventors have conducted various studies on the causes of data variation, and as a result, it was found that the reproducibility of the severity, which is a load factor applied to the test specimen, was poor and the same load could not be applied. I found out. Further, in a four-stroke engine in which the wear environment is becoming increasingly severe, especially the severe valve operating mechanism has a friction surface of 0.4 to 0.4 mm.
Under a high pressure of 6 GPa, the form of contact friction is complicated under rolling and sliding friction, and the lubricating oil film is extremely thin and easily cut. Under such circumstances, there are many types of wear damage generated on the friction surface of the valve train depending on the operating conditions such as the rotation speed and the temperature. In general, it is considered that the most is the low speed (1500 rpm) where the oil film easily breaks.
This is a type of adhesion wear called scuffing that occurs around the maximum engine speed at which abnormal movement and vibration of the valve system tend to occur. Similarly, the medium speed (1500
This is a kind of fatigue wear called pitching, which tends to occur from 3000 rpm) to high speed (3000 rpm or more). More recently, due to the demand for fuel efficiency, etc., as the roller rocker type has been adopted for the valve train, wear damage in this high-speed range has been related to a type of plastic flow of material called debridenting and high-speed durability life. There is an increasing demand to reproduce and evaluate various types of fatigue wear. In a typical motoring engine wear test, JASO standard Toyota 3A, it is impossible to use the same test equipment to cover the entire range of rotation from low speed to high speed. This is because a drive motor that moves at a constant rotational speed of about 3.7 kW is usually used. Usually, an AC induction motor which is commercially available at a low price and widely used in the industry is applied to this. Even among the same kind of wear test methods established by domestic and foreign manufacturers and standards, there is no one that can freely select and change the rotation range. In order to achieve this object, it is possible to use a DC motor which is expensive and takes up a considerable amount of space with attached equipment, or an AC motor with an inverter having a slightly narrower rotation range, but both have serious disadvantages.

【０００３】[0003]

【目的】本発明の第一の目的は、エンジンの動弁系摩耗
試験において、試験体にかける負荷要素である苛酷度を
再現性よく、かつ簡単に調整することのできる動弁系摩
耗試験装置を提供する点にある。本発明の第二の目的
は、モーターの回転数を自由に変更することにより、ス
カッフィング試験からピッチング試験、さらにデブリデ
ンティング、プラスチックフローなどいろいろの回転数
を必要とする各種の試験を一台で実施できる新しい動弁
系摩耗試験装置を提供する点にある。A first object of the present invention is to provide a valve train wear test apparatus that can easily and easily adjust the severity as a load element applied to a test body in an engine valve train wear test. The point is to provide. The second object of the present invention is to freely change the number of rotations of the motor to perform various tests that require various rotations such as scuffing test, pitching test, debridenting, plastic flow, etc. by one unit. Another object of the present invention is to provide a new valve train wear test apparatus that can be implemented.

【０００４】[0004]

【構成】動弁系耐摩耗性評価を行なう際、試験装置の苛
酷度がその適性範囲から外れた場合には、その範囲に入
るよう調整せねばならない。本発明者等は、試験装置に
セットすべき苛酷度が一定の範囲内で再現性のあるもの
とするため、苛酷度のバラツキが何に起因しているのか
について種々検討した結果、試験装置における低周波域
振動の強弱が動弁系の摩耗や損傷に大きな影響を与えて
いることを解明し、その振動や自励・減衰効果に関与す
る、部品の適当な条件を強制的に変化させることによ
り、苛酷度を再現性よく、所定の範囲内に自由に調整で
きることを発見し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、エンジン動弁系、エンジン動弁系を強制
駆動するためのモーター、前記動弁系に前記モーターの
回転を伝えるための伝動部材および前記伝動部材の振動
数を制御するための手段よりなる動弁系摩耗試験装置で
あって、前記モーターとして無段変速機付モーターを使
用したことを特徴とする動弁系摩耗試験装置に関する。
前記伝動部材は、ベルトやチェーンやロープであり、プ
ーリーやスプロケットや溝車を介してモーターの回転を
エンジンの動弁系に伝達する。なお、伝動部材としては
弾性のある材料の方が、振動数を制御する上では好まし
い。ベルトとしては、Ｖベルトや歯付きベルトやリブド
ベルトなどが利用できる。振動数の制御は、具体的に
は、ベルト（チェーン）の張力（張り具合）、ベルト
（チェーン）の太さ、ベルト（チェーン）の材質、ベル
ト（チェーン）の長さなどによって調節することができ
る。同一の伝動部材により振動数を変化させる具体的方
法としては、図１において、動弁系の位置とモーターの
位置を相対的にずらせることにより、ベルトのスパンと
張力を変化させることができる。より具体的に言えば、
モーターの高さを微調整することにより、ベルトの張力
とスパンを変え、苛酷度を調整することができる。[Constitution] When evaluating the wear resistance of a valve train, if the severity of the test apparatus is out of the appropriate range, it must be adjusted to fall within the appropriate range. The inventors of the present invention have conducted various studies on what caused the variation in the degree of severity to ensure that the degree of severity to be set in the test apparatus is reproducible within a certain range. To clarify that the strength of low-frequency vibration has a great effect on the wear and damage of the valve train, and to forcibly change the appropriate conditions of the parts involved in the vibration and self-excitation / damping effects As a result, it was found that the severity could be freely adjusted within a predetermined range with good reproducibility, and the present invention was completed. That is, the present invention provides an engine valve train, a motor for forcibly driving the engine valve train, a transmission member for transmitting the rotation of the motor to the valve train, and a frequency for controlling the frequency of the transmission member. The present invention relates to a valve train wear testing device comprising a means, wherein a motor with a continuously variable transmission is used as the motor.
The transmission member is a belt, a chain, or a rope, and transmits the rotation of the motor to a valve train of an engine via a pulley, a sprocket, and a sheave. Note that an elastic material is more preferable as the transmission member in controlling the frequency. As the belt, a V belt, a toothed belt, a ribbed belt, or the like can be used. Specifically, the frequency can be controlled by adjusting the tension of the belt (chain), the thickness of the belt (chain), the material of the belt (chain), the length of the belt (chain), and the like. it can. As a specific method of changing the frequency with the same transmission member, the span and tension of the belt can be changed by relatively shifting the position of the valve train and the position of the motor in FIG. More specifically,
By fine-tuning the height of the motor, the belt tension and span can be changed to adjust the severity.

【０００５】しかも本発明で、はじめて動弁系摩耗試験
装置において無段変速機付モーターを使用することがで
きたものであり、これにより回転速度に関する試験条件
を自由に変更できるようになった。スカッフィングを目
的とした試験は、通常１０００ｒｐｍ前後の低速で、ピ
ッチングを目的とした試験は通常２０００ｒｐｍ前後の
中速で、デブリデンティング、プラスチックフローを目
的とした試験は通常３６００ｒｐｍ前後の高速で、それ
ぞれ実施するが、本発明の装置は、一台でそのすべての
試験を実施することができる。また、無段変速機付モー
ターを残りの試験装置と全く別のベッドにセットするこ
とにより無段変速機の使用による無用の振動を回避する
ことができる。Further, according to the present invention, a motor with a continuously variable transmission can be used for the first time in a valve train wear test apparatus, whereby the test conditions relating to the rotational speed can be freely changed. The test for scuffing is usually at a low speed of around 1000 rpm, the test for pitching is at a medium speed of around 2000 rpm, and the test for debriding and plastic flow is usually at a high speed of around 3600 rpm. In practice, the apparatus of the present invention can perform all of the tests on a single device. In addition, by setting the motor with a continuously variable transmission on a bed completely different from the rest of the test apparatus, unnecessary vibration due to the use of the continuously variable transmission can be avoided.

【０００６】本発明で用いる無段変速機付モーターにつ
いては格別の制限はないが、通常、交流誘導電動機に無
段変速機を組合せた形で使用する。無段変速機の中で
も、（１）変速範囲が１：９と広域である、（２）全域
において出力が一定である、（３）負荷変動に対する動
力伝達性能は、確実で安定している、（４）入力軸と出
力軸は同一軸線上にあり、同一方向に回転する、（５）
取付け容積が小さい、（６）騒音や振動が少ない、
（７）変速操作は容易で、正確である、といった特徴を
持つコップ無段変速機が最適である。しかし、他の種類
の無段変速機でも同じ用途に使用できる。使用する回転
域を６００ｒｐｍより４５００ｒｐｍと設定すると、表
１のコップ無段変速機の入出力回転数と許容動力（ｋ
Ｗ）の関係により、出力回転数が５００〜４５００ｒｐ
ｍまたは６００〜５４００ｒｐｍの域区分が該当し、５
０サイクル地区では、入力回転数は１５００ｒｐｍが最
適であるので、５００〜４５００ｒｐｍを選択すること
が好ましい。The motor with a continuously variable transmission used in the present invention is not particularly limited, but is usually used in a form in which an AC induction motor is combined with a continuously variable transmission. Among the continuously variable transmissions, (1) the transmission range is as wide as 1: 9, (2) the output is constant over the entire range, and (3) the power transmission performance with respect to load fluctuation is reliable and stable. (4) The input shaft and the output shaft are on the same axis and rotate in the same direction. (5)
Small mounting volume, (6) Low noise and vibration,
(7) A continuously variable cup transmission having a feature that the shifting operation is easy and accurate is optimal. However, other types of continuously variable transmissions can be used for the same applications. When the rotation range to be used is set to 4500 rpm from 600 rpm, the input / output rotation speed and the allowable power (k
W), the output rotation speed is 500 to 4500 rpm
m or a range of 600 to 5400 rpm.
In the 0 cycle zone, the input rotation speed is optimally 1500 rpm, so it is preferable to select 500 to 4500 rpm.

【０００７】[0007]

【表１】 なお、本発明の装置に用いる試験エンジンとしては、あ
らゆるエンジンとくに四サイクルエンジンが対象になり
うるが、最近、自動車のガソリンエンジンに増えつつあ
る焼結合金製パッドのロッカアームを有する四サイクル
エンジンの場合に、もっとも効果を発揮する。[Table 1] The test engine used in the apparatus of the present invention may be any engine, particularly a four-cycle engine. In the case of a four-cycle engine having a rocker arm made of a sintered alloy pad, which has recently been increasingly used in automobile gasoline engines. It is most effective.

【０００８】ベルトの振動については、すでにつぎの関
係式があることが知られている（姫路工業大学、研究報
告 NO.２１，１９６８年１０月，菅原一夫、関口久美：
Ｖベルトの振動）。それによれば、It is known that the following relational expression is already established for belt vibration (Himeji Institute of Technology, Research Report No. 21, October 1968, Kazuo Sugawara, Kumi Sekiguchi:
V-belt vibration). According to it

【数１】 (Equation 1)

【数２】 たゞし、ｆ ：ベルトの自由振動数 ｃ／ｓｅｃ ｐ ：ベルト張力 ｋｇｆ ρＡ：ベルト密度 ｋｇｓｅｃ²／ｃｍ² ｌ ：スパン長さ ｃｍ ｑ ：曲げ剛性係数ｃｍ²／ｓｅｃ ｖ ：ベルト速度 ｃｍ／ｓｅｃ ｎ ：自然数 したがって、ベルト張力を大きくすることにより、自由
振動数は大きくなる。またベルトが駆動される時には、
その速度が大きくなるに従って、自由振動数は小さくな
る性質を持つ。エンジン動弁系およびベルト系の固有振
動数とベルトの自由振動数の関係について、それぞれの
性質よりモデル図を表わすと、図２のようになる。図２
に示すとおり、試験装置がある回転数で駆動される時、
エンジン系およびベルト系振動数またはその整数倍とベ
ルトの自由振動数が近ずき重なるところで、振動が激し
くなりついに共振を起こす。一般にこの時危険なほど大
きな振幅になり、機械要素の損傷や過度の疲労そして好
まぬ騒音を生じさせる。すなわち、この時の条件式は、(Equation 2) And f: free frequency of belt c / sec p: belt tension kgf ρA: belt density kgsec ² / cm ² l: span length cm q: flexural rigidity coefficient cm ² / sec v: belt speed cm / sec n: natural number Accordingly, the free frequency is increased by increasing the belt tension. Also, when the belt is driven,
The free frequency has the property of decreasing as the speed increases. FIG. 2 shows a model diagram of the relationship between the natural frequency of the engine valve system and the belt system and the free frequency of the belt based on their respective properties. FIG.
As shown in the figure, when the test device is driven at a certain speed,
When the frequency of the engine system and the belt system or an integral multiple thereof and the free frequency of the belt approach and overlap, the vibration becomes violent and finally causes resonance. Generally, the amplitude is then dangerously large, causing damage to the mechanical elements, excessive fatigue and unwanted noise. That is, the conditional expression at this time is

【数３】 で表わされる。 たゞし、ｆｖ：動弁系の固有振動数 ｍ：自然数 このときが動弁系に与えられる苛酷度は最大となり、動
弁系の表面損傷であるスカッフィングなどが最も急速に
発生する条件である。(Equation 3) Is represented by Here, fv: natural frequency of the valve train m: natural number At this time, the severity given to the valve train becomes the maximum, and scuffing, which is surface damage of the valve train, occurs most rapidly. .

【０００９】そこで、本発明においては、伝動部材たと
えばベルトやチェーンやロープの振動数を動弁系の固有
振動数に一致させたり、近づけたりすることにより、時
には両者を共振させ、あるいはそれに近い状態をつくり
出すことにより、任意に試験に必要な苛酷度を試験体に
適用できるようにしたものである。とくに、本発明の１
態様においては、ベルトがかけ渡されているプーリー間
の距離を調節することにより、ベルトの張力ｐを変化さ
せ、ベルトの自由振動数ｆをコントロールすることによ
り、Ｖベルトの振動数と動弁系の固有振動数を時には共
振させる条件を、あるいはやゝ共振させる条件を自由に
作り出すものである。ベルトの振動数を、ベルトのたわ
み量として表示し、苛酷度をロッカパッドスカッフィン
グＤＲとして表示すると、たわみ量と苛酷度の関係は図
３のようになる。図３の数値は、特定の条件で実験した
ときの数値であるが、図３は単に苛酷度とたわみ量の相
対的関係を示すためのものである。Therefore, in the present invention, the frequency of the transmission member, for example, a belt, a chain, or a rope is made to match or approach the natural frequency of the valve train, so that the two sometimes resonate or are in a state close to that. By making, the severity required for the test can be arbitrarily applied to the test specimen. In particular, one of the present invention
In an embodiment, the belt tension is adjusted by adjusting the distance between the pulleys over which the belt is stretched, and the free frequency f of the belt is controlled. The condition for causing the natural frequency of the resonance to sometimes resonate or the condition for causing the resonance to slightly resonate is freely created. If the frequency of the belt is displayed as the amount of deflection of the belt and the severity is displayed as rocker pad scuffing DR, the relationship between the amount of deflection and the severity is as shown in FIG. The numerical values in FIG. 3 are numerical values obtained when an experiment is performed under specific conditions, but FIG. 3 merely shows the relative relationship between the severity and the amount of deflection.

【００１０】本発明においては、動弁系内のバルブスプ
リングスペーサとして種々の厚みのものを複数用意し、
必要に応じてこれを取替えることにより、さらに苛酷度
を調整することができる。In the present invention, a plurality of valve spring spacers having various thicknesses are prepared in the valve train .
By replacing this if necessary, it can be adjusted further severity.

【００１１】また、本発明においては、スプリングスペ
ーサの厚みの変更のほかに、動弁系内のバルブスプリン
グリテーナとして種々のコッタ穴径のものを複数用意
し、必要に応じてこれを取替えることにより、さらに苛
酷度を調整することも可能である。[0011] In the present invention, in addition to the change in the thickness of the spring spacer, prepared a plurality of various cotter hole diameter as the valve spring retainer in the valve system, by replacing it when necessary It is also possible to adjust the severity.

【００１２】本発明を図面を参照して説明する。図１
は、本発明の１つの具体例を示す。エンジン１のクラン
クシャフト２に連結したプーリー３と無段変速機付モー
ター６の回転軸に連結したプーリー５との間に３本のＶ
ベルト４を懸け、例えば無段変速機付モーター６の高さ
位置を変化させることにより両プーリー３と５の距離を
変化させ、これによりＶベルトの張力を調節する。ベル
トの張力は張力ゲージで知ることができる。いろいろの
張力における振動を、エンジンとモーターにそれぞれセ
ットした振動計７により測定した。前記試験装置は、エ
ンジンのリアーサイドに出ているクランクシャフト２に
プーリー３をとりつけ、無段変速機付モーター６側のプ
ーリー５と連結したが、エンジンのフロントサイド側に
出たカムシャフトフランジを利用し、これにプーリーを
とりつけて、モーター側のプーリーと連結することもで
きる（図５参照）。図１の試験装置には、エンジンオイ
ルの温度を一定に制御することのできる装置８を付設し
た。９はポンプ、１０は熱交換器である。１１と１２は
加速度計である。１３は制御記録計であり、室温、油
温、油圧、積算時間、回転数を表示、記録する。なお、
図１のエンジン１は、エンジン全体を使用しているの
で、エンジン１のうち下方部分はオイルパン等がついて
いる。しかしながら、エンジンオイルをうまく温度制御
すればシリンダブロックやオイルパンを省略することが
できる。シリンダブロックを省略し、全体を小型化すれ
ば、机上型とすることもできる。The present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
Shows one specific example of the present invention. Between the pulley 3 connected to the crankshaft 2 of the engine 1 and the pulley 5 connected to the rotation shaft of the motor 6 with a continuously variable transmission, three V
The distance between the pulleys 3 and 5 is changed by, for example, changing the height position of the motor 6 with the continuously variable transmission by hanging the belt 4, thereby adjusting the tension of the V-belt. The belt tension can be determined with a tension gauge. The dynamic vibration at various tension was measured by the vibration meter 7 that sets each of the engine and the motor. In the test apparatus, the pulley 3 was attached to the crankshaft 2 protruding to the rear side of the engine and connected to the pulley 5 of the motor 6 with a continuously variable transmission. It can also be used and attached to a pulley, which can be connected to the pulley on the motor side (see FIG. 5). The test device of FIG. 1 was provided with a device 8 capable of controlling the temperature of the engine oil to be constant. 9 is a pump and 10 is a heat exchanger. 11 and 12 are accelerometers. A control recorder 13 displays and records room temperature, oil temperature, oil pressure, accumulated time, and rotation speed. In addition,
Since the engine 1 of FIG. 1 uses the entire engine, a lower portion of the engine 1 is provided with an oil pan or the like. However, if the temperature of the engine oil is properly controlled, the cylinder block and the oil pan can be omitted. If the cylinder block is omitted and the whole is reduced in size, it can be made into a desktop type.

【００１３】[0013]

【実施例】 実施例１ （１）低速域のスカッフィング、（２）中・高速域のピ
ッチング、（３）高速域のデブリデンティングや耐久・
疲労摩耗の３種類の試験を以下の同一装置、同一オイル
を用い順次行った。なお、無段変速機付モーターとその
他の試験装置は別々のベッドにセットした。その結果を
表５に示す。これによると、従来にない高精度で便利な
試験装置であることが分かる。 （１）使用器具（図１、図５参照）Example 1 Example 1 (1) Scuffing in low speed range, (2) Pitching in middle / high speed range, (3) Debriding and durability in high speed range
Three kinds of tests of fatigue wear were sequentially performed using the same apparatus and the same oil as described below. The motor with a continuously variable transmission and other test devices were set on separate beds. Table 5 shows the results. According to this, it can be seen that this is a highly accurate and convenient test device that has never been available. (1) Used equipment (see FIGS. 1 and 5)

【表２】 （ａ）エンジン 型式 日産ＣＡ１８Ｓまたは２０Ｅ 総排気量 ｃｍ³ １８０９または１９７３ サイクル数 ４ 気筒数 ４ 弁配置 ＯＨＣロッカーアーム式１−３−４−２ 最大トルク ｋｇｆｍ／ｒｐｍ １４.５／３２００または１４.８／２８００ 備考 エンジンからピストン、コンロッド、 フライホイールを外す （ｂ）駆動装置 （ｉ）モーター 型式 東芝３相誘導モーターまたは同等品 出力／電圧 ｋｗ／ｖ ７．５／２００ 回転数 ｒｐｍ １４４０ （iｉ）無段変速機 型式 コップ１００型 出力回転数 ｒｐｍ ５００〜 ４５００ 許容動力 ｋｗ ７．３６ （iｉi）伝動ベルト 型式 細巾Ｖベルト、ラップドタイプ、三ッ星 マクスターウェッジベルト 呼び番号（ベルト長さｍｍ）３Ｖ−４７５（１２０７） 本数 ３ （iｖ）ブッシングプーリー 型式 平板型 呼称 （大）ＳＰＺ １４０−３ （小）ＳＰＺ １２０−３ （テンションプーリー）ＳＰＺ １４０−３ （２） エンジンオイル 昭和シェル石油（株）試作油 ＮＸＰ２３０ （以下、ＲＥＯ３として表示）(A) Engine type Nissan CA18S or 20E Total displacement cm ³ 1809 or 1973 Number of cycles 4 Number of cylinders 4 Valve arrangement OHC rocker arm type 1-3-4-2 Maximum torque kgfm / rpm 14.5 / 3200 Or 14.8 / 2800 Remarks Remove piston, connecting rod and flywheel from engine (b) Drive (i) Motor Model Toshiba three-phase induction motor or equivalent Output / voltage kw / v 7.5 / 200 rpm 1440 (Ii) Continuously variable transmission Model Cup 100 Model Output rotation speed rpm 500-4500 Allowable power kw 7.36 (iii) Transmission belt Model Narrow V-belt, wrapped type, Mitsuboshi Makstar wedge belt No. (belt length mm ) 3V-475 (1207) Number 3 (iv) Bushing pulley Model plate type designation (large) SPZ 140-3 (small) SPZ 120-3 (tension pulley) SPZ 140-3 (2) Engine oil Showa Shell Sekiyu KK Sample Oil NXP230 (hereinafter, shown as ReO3)

【００１４】（２）エンジンオイルの性状(2) Properties of engine oil

【表３】 [Table 3]

【００１５】（３）苛酷度の調整目標(3) Severity adjustment target

【表４】 評 価 項 目 ＲＥＯ３ ロッカーアームパッドスカッフィング評点(D.R.) ７５±５ ロッカーアームパッド評点（Ｄ.Ｒ.）は、損傷が発生す
る可能性のある面（パッド）全面積のうち、何％の部分
に損傷が発生したかを示す数値である。[Table 4] Evaluation item REO3 rocker arm pad scuffing score (DR) 75 ± 5 The rocker arm pad scoring score (DR) is a percentage of the total area of the surface (pad) where damage may occur. It is a numerical value indicating whether damage has occurred in the% portion.

【００１６】（４）苛酷度調整結果 （ｉ）バルブスプリングスペーサの厚み、コッタ穴径の
変更なしの場合[0016] (4) degree of severity adjustment result (i) a valve spring spacer thickness in the case of no change of the cotter hole diameter

【表５】 (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ 繰返し精度 ＲＥＯ３〔ｎ＝１０〕 最大値／最小値 ベルトのたわみ量(＠10kgf)mm ＊1 エンジン側のＶベルト 25.5 24.5 中間のＶベルト 26.0 24.5 モーター側のＶベルト 26.00 24.5 エンジン振動(＠1000rpm.50℃) ＊2 横 方 向 変位 mmp-p 0.08 0.09 加速度 g 0.25 0.27 縦 方 向 変位 mmp-p 0.12 0.19 加速度 g 0.31 0.35 (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ 繰返し精度 ＲＥＯ３〔ｎ＝１０〕 最大値／最小値 動弁系摩耗損傷 スカッフィング（＠1000rpm、50℃、100時間） ロッカーアームパッドD.R. 16.7 72.2 79.2／70.8 〃 摩耗量 mg 3.0 3.6 カムノーズ D.R. ＊3 11.1 62.5 〃 摩耗量 μm 3.2 4.3 ピッチング（＠2000rpm、90℃、400時間） ロッカーアームパッドD.R. 16.9 〃 摩耗量 mg 5.8 カムノーズ D.R. 26.4 29.2／19.4 〃 摩耗量 μm 9.3 ピッチング（＠4000rpm、110℃、83時間） ロッカーアームパッドD.R. 4.2 〃 摩耗量 mg 2.8 カムノーズ D.R. 13.9 18.1／9.7 〃 摩耗量 μm 3.9 デブリデンティングおよび耐久疲労（＠4400rpm、90℃、200時間） ロッカーアームパッドD.R. 6.9 9.7／4.2 〃 摩耗量 mg 4.9 カムノーズ D.R. 15.3 〃 摩耗量 μm 6.6 ＊１：たわみ量の測定方法は、図４に示すようにスパン
の中央部を張力ゲージで押し、荷重が１０ｋｇｆを示し
たときのベルトのへこみ巾をｍｍ単位で表示したもので
ある。 「エンジン側」とはＶベルトを三本並列に使用している
ので、そのエンジン側のものである。 「中間」とは三本のＶベルトの中間のものを指す。 「モーター側」とは三本のＶベルトのうち、モーター側
のものを指す。 ＊２：エンジンのカムシャフト軸に対して水平かつ直角
方向を横方向と表示し、上下方向を縦方向と表示し、カ
ムシャフト軸方向を前後方向と表示した。変位はピーク
からピークまでの距離をｍｍで表示した。 ＊３：カムノーズＤ.Ｒ.はカムノーズ摩擦接触部の何％
の部分に損傷が発生したかを表示する。[Table 5] (1) (2) (3) REO 3 REO 3 Repeatability REO 3 [n = 10] Maximum / minimum Belt deflection (＠ 10 kgf) mm * 1 V-belt on engine side 25.5 24.5 Intermediate V-belt 26.0 24.5 Motor-side V-belt 26.00 24.5 Engine vibration (＠ 1000rpm.50 ℃) * 2 Lateral displacement mmp-p 0.08 0.09 Acceleration g 0.25 0.27 Vertical displacement mmp-p 0.12 0.19 Acceleration g 0.31 0.35 ( 1) (2) (3) REO 3 REO 3 Repeatability REO 3 [n = 10] Maximum value / minimum value Valve train wear damage Scuffing (＠ 1000 rpm, 50 ° C, 100 hours) Rocker arm pad DR 16.7 72.2 79.2 / 70.8 摩 耗 Wear amount mg 3.0 3.6 Cam nose DR * 3 11.1 62.5 〃 Wear amount μm 3.2 4.3 Pitching (＠ 2000 rpm, 90 ° C, 400 hours) Rocker arm pad DR 16.9 摩 耗 Wear amount 5.8 Cam nose DR 26.4 29.2 / 19.4 〃 Wear amount μm 9.3 Pitching (＠ 4000rpm, 110 ℃, 83 hours) Rocker arm pad DR 4.2 mg Wear mg 2.8 Cam nose DR 13.9 18.1 / 9.7 〃 Wear μm 3.9 Debriding and endurance fatigue (＠ 4400 rpm, 90 ° C, 200 hours) Rocker arm pad DR 6.9 9.7 / 4.2 mg Wear mg 4.9 Cam nose DR 15.3 摩 耗 Abrasion μm 6.6 * 1: The deflection is measured by pressing the center of the span with a tension gauge as shown in Fig. 4 and the dent width of the belt when the load shows 10 kgf is shown in mm. It is indicated by. Because using the three parallel V belts as "engine side" is one of the engine side. "Intermediate" refers to the middle of the three V-belts. “Motor side” refers to the motor side of the three V-belts. * 2: The horizontal and perpendicular directions to the camshaft axis of the engine are indicated as horizontal, the up-down direction is indicated as vertical, and the camshaft axis is indicated as front-back. For displacement, the distance from peak to peak was expressed in mm. * 3: Cam nose DR is the percentage of the cam nose friction contact part
Indicates whether damage has occurred on the part.

【００１７】（ii）バルブスプリングスペーサの厚み変
更のみによる調節(Ii) Adjustment only by changing the thickness of the valve spring spacer

【表６】 (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ 繰返し精度 ＲＥＯ３〔ｎ＝10〕 最大値／最小値 ベルトのたわみ量(＠10kgf)mm エンジン側のＶベルト 25.5 25.5 中間のＶベルト 26.0 26.0 モーター側のＶベルト 26.0 26.0 （以下余白） (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ 繰返し精度 ＲＥＯ３〔ｎ＝10〕 最大値／最小値 スペーサ厚みの変更 Ｎｏ．１ 1.0mm厚みの 0.6mm厚みの 純正スペー スペーサに サのまま 変更 ２ 同上 同上 ３ 同上 同上 ４ 同上 同上 ５ 同上 同上 ６ 同上 同上 ７ 同上 同上 ８ 同上 同上 エンジン振動 横 方 向 変位 mmp-p 0.08 0.08 加速度 g 0.25 0.26 縦 方 向 変位 mmp-p 0.12 0.18 加速度 g 0.31 0.33 動弁系摩耗損傷 スカッフィング（1000rpm、50℃、100時間試験後） ロッカーアームパッドD.R. 16.7 75.0 79.2／70.8 〃 摩耗量 mg 3.0 3.5 カムノーズ D.R. 11.1 63.8 〃 摩耗量 μm 3.2 4.7 [Table 6] (1) (2) (3) REO 3 REO 3 Repeatability REO 3 [n = 10] Maximum / minimum Belt deflection (＠ 10 kgf) mm V-belt on engine side 25.5 25.5 Intermediate V Belt 26.0 26.0 Motor side V-belt 26.0 26.0 (Margin) (1) (2) (3) REO 3 REO 3 Repeatability REO 3 [n = 10] Maximum / Minimum Change in spacer thickness No. 1 1.0mm thickness 0.6mm genuine space spacer changed to 2mm Same as above 3 Same as above 4 Same as above 5 Same above Same as above 6 Same above Same as above 7 Same as above 8 Same as above Engine vibration Lateral displacement mmp-p 0.08 0.08 Acceleration g 0.25 0.26 Vertical displacement mmp-p 0.12 0.18 Acceleration g 0.31 0.33 Valve train wear damage Scuffing (after testing at 1000 rpm, 50 ° C, 100 hours) Rocker arm pad DR 16.7 75.0 79.2 / 70.8 摩 耗 Wear mg 3.0 3.5 Cam nose DR 11.1 63.8 〃 Wear μm 3.2 4.7

【００１８】（iii）リテーナコッタ穴径とベルト張力
の変更による調節The (iii) The adjustment by changing the retainer cotter hole diameter and belt tension

【表７】 (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ ベルトのたわみ量(＠10kgf)mm エンジン側のＶベルト 25.5 25.0 25.0 中間のＶベルト 26.0 25.0 25.0 モーター側のＶベルト 26.0 25.0 25.0 リテーナコッタ穴径の変更 Ｎｏ．１ 純正リテー 純正リテー コッタ穴径を ナのまま ナのまま 0.3ｍｍ拡大 ２ 同上 同上 コッタ穴径を 0.2ｍｍ拡大 ３ 同上 同上 コッタ穴径を 0.1ｍｍ拡大 ４ 同上 同上 コッタ穴径を 0.2ｍｍ拡大 ５ 同上 同上 コッタ穴径を 0.2ｍｍ拡大 ６ 同上 同上 コッタ穴径を 0.1ｍｍ拡大 ７ 同上 同上 純正リテーナ のまま ８ 同上 同上 コッタ穴径を 0.2ｍｍ拡大 (１) (２) (３) ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ ＲＥＯ３ 動弁系摩耗損傷 スカッフィング（1000rpm、50℃、100時間試験後） ロッカーアームパッドD.R. 16.7 59.7 77.8 〃 摩耗量 mg 3.0 3.4 3.8 カムノーズ D.R. 11.1 56.9 68.1 〃 摩耗量 μm 3.2 3.9 4.4 ロッカーアームパッドＭ．Ｒ． Ｎｏ．１ ９ ６ ３ ２ ９ ５ ３ ３ ８ ４ ３ ４ ９ ５ ３ ５ ８ ５ ３ ６ ８ ４ ３ ７ ８ ３ ３ ８ ９ ５ ３[Table 7] (1) (2) (3) REO 3 REO 3 REO 3 Belt deflection (＠ 10 kgf) mm V-belt on engine side 25.5 25.0 25.0 V-belt on middle 26.0 25.0 25.0 V-belt on motor side 26.0 25.0 25.0 Change of retainer cotter hole diameter No. 1 Original Retainer Original Retainer Retain the cotter hole diameter as 0.3mm without changing the diameter of the cotter hole. 2 Same as above Same as above. Increase the cotter hole diameter by 0.2mm. 3 Same as above. Increase the cotter hole diameter by 0.1mm. 4 Same as above. Increase the cotter hole diameter by 0.2mm. Same as above Cotter hole diameter increased by 0.2 mm 6 Same as above Same as above Cotter hole diameter increased by 0.1 mm 7 Same as above Same as genuine retainer 8 Same as above Same as above Same as above Cotter hole diameter expanded by 0.2 mm (1) (2) (3) REO 3 REO 3 REO 3 Valve train wear damage Scuffing (after testing at 1000 rpm, 50 ° C, 100 hours) Rocker arm pad DR 16.7 59.7 77.8 摩 耗 Wear mg 3.0 3.4 3.8 Cam nose DR 11.1 56.9 68.1 〃 Wear μm 3.2 3.9 4.4 Rocker arm pad M. R. No. 1 96 3 2 9 5 3 3 8 4 3 4 9 5 3 5 5 8 5 ... 3 6 8 ... 4 8 7 ... 3 8 9 5 3

【００１９】[0019]

【効果】本発明は、伝動部材の振動数を制御することに
より、苛酷度を任意の数値に再現性よく、容易に設定で
きる。したがって、本発明の装置による動弁系の摩耗試
験結果は再現性がよく、正確であり、信頼性の高いデー
タを提供できる。その上、本発明においては、モーター
の回転速度に関する試験条件を自由に変更できるので、
極めて便利である。According to the present invention, the severity can be easily set to an arbitrary value with good reproducibility by controlling the frequency of the transmission member. Therefore, the wear test result of the valve train by the apparatus of the present invention is highly reproducible, accurate, and can provide highly reliable data. In addition, in the present invention, since the test conditions relating to the rotation speed of the motor can be freely changed,
Extremely convenient.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の動弁系摩耗試験装置の一具体例を示す
モデル図である。FIG. 1 is a model diagram showing a specific example of a valve train wear test apparatus according to the present invention.

【図２】エンジン動弁系とベルトの振動数の重なりによ
る共振発生現象の解析モデルを示す。FIG. 2 shows an analysis model of a resonance generation phenomenon caused by an overlap between the engine valve train and the frequency of the belt.

【図３】本発明装置の１つの具体例におけるベルトのた
わみ量（荷重１０ｋｇｆ）（単位ｍｍ）と苛酷度の関係
を示す。FIG. 3 shows the relationship between the amount of deflection of the belt (load: 10 kgf) (unit: mm) and the severity in one specific example of the apparatus of the present invention.

【図４】本発明における伝動部材のたわみ量を測定する
方法を説明するための概略図を示す。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method for measuring the amount of deflection of a transmission member according to the present invention.

【図５】本発明の動弁系摩耗試験装置の他の具体例を示
すモデル図である。FIG. 5 is a model diagram showing another specific example of the valve train wear test apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ エンジン（動弁系） ２ クランクシャフト ３ プーリー ４ Ｖベルト ５ プーリー ６ 無段変速機付モーター ７ 振動計 ８ エンジンオイルの温度制御装置 ９ ポンプ １０ 熱交換器 １１ 加速度計 １２ 加速度計 １３ 制御記録計 １４ オイルパン １５ プーリー １６ バルブ １７ バルブ １８ バルブ １９ バルブ ２０ 油圧コントロールスイッチ ２１ 油圧計 ２２ フィルタ ２３ ヒーター付きオイルパン ２４ カムシャフト ２５ タイミングベルト（歯付ベルト） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine (valve drive system) 2 Crankshaft 3 Pulley 4 V belt 5 Pulley 6 Motor with a continuously variable transmission 7 Vibration meter 8 Engine oil temperature control device 9 Pump 10 Heat exchanger 11 Accelerometer 12 Accelerometer 13 Control recorder 14 Oil pan 15 Pulley 16 Valve 17 Valve 18 Valve 19 Valve 20 Hydraulic control switch 21 Oil pressure gauge 22 Filter 23 Heated oil pan 24 Camshaft 25 Timing belt (toothed belt)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−186135（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−186134（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−1950（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−186708（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 15/00Continuation of front page (56) References JP-A-6-186135 (JP, A) JP-A-6-186134 (JP, A) JP-A-6-174595 (JP, A) JP-A-57-1950 (JP) , A) Real opening 61-186708 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) G01M 15/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 エンジン動弁系、エンジン動弁系を強制
駆動するためのモーター、前記動弁系に前記モーターの
回転を伝えるための伝動部材および前記伝動部材の振動
数を制御するための手段よりなる動弁系摩耗試験装置で
あって、前記モーターとして無段変速機付モーターを使
用したことを特徴とする動弁系摩耗試験装置。An engine valve train, a motor for forcibly driving the engine valve train, a transmission member for transmitting rotation of the motor to the valve train, and means for controlling a frequency of the transmission member. A valve train wear test apparatus comprising: a motor having a continuously variable transmission as the motor. 【請求項２】 エンジン、エンジンオイルの温度制御手
段、エンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトに
連結したプーリー、モーター、モーター回転軸に連結し
たプーリー、前記２つのプーリー間にかけ渡されたベル
ト、および前記ベルトの張力を変化させる手段よりなる
動弁系摩耗試験装置であって、前記モーターとして無段
変速機付モーターを使用したことを特徴とする動弁系摩
耗試験装置。2. An engine, an engine oil temperature control means, a pulley connected to a crankshaft or a camshaft of the engine, a motor, a pulley connected to a motor rotation shaft, a belt stretched between the two pulleys, and the belt A valve train wear test apparatus comprising means for changing the tension of a valve train, wherein a motor with a continuously variable transmission is used as the motor. 【請求項３】 無段変速機付モーターとその他の試験装
置をそれぞれ別々のベッドにセットした請求項１または
２記載の動弁系摩耗試験装置。3. The valve train wear test device according to claim 1, wherein the motor with a continuously variable transmission and other test devices are set on separate beds. 【請求項４】 前記動弁系内のバルブスプリングスペー
サとして種々の厚みのものを複数用意し、これを取替自
在とした請求項１、２または３記載の動弁系摩耗試験装
置。4. The valve train wear test apparatus according to claim 1, wherein a plurality of valve spring spacers of various thicknesses are prepared in the valve train and can be replaced. 【請求項５】 前記動弁系内のバルブスプリングリテー
ナとして種々のコッタ穴径のものを複数用意し、これを
取替自在とした請求項１、２、３または４記載の動弁系
摩耗試験装置。5. A plurality of prepared having various cotter hole diameter as the valve spring retainer in said valve system, replacement freely and claims 1, 2, 3 or 4 valve train according wear test this apparatus.