JP3123259B2 - アジャスティングシム及びカム - Google Patents
アジャスティングシム及びカムInfo
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- JP3123259B2 JP3123259B2 JP29127492A JP29127492A JP3123259B2 JP 3123259 B2 JP3123259 B2 JP 3123259B2 JP 29127492 A JP29127492 A JP 29127492A JP 29127492 A JP29127492 A JP 29127492A JP 3123259 B2 JP3123259 B2 JP 3123259B2
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- adjusting shim
- adjusting
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアジャスティングシム及
びカムの組合せに関するものである。
びカムの組合せに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車分野においては、省エネル
ギーの観点から、燃費改善が急務となってきている。こ
の対策として、車体重量の軽減化やエンジンの熱効率の
改善と並行し、エンジン等の動力損失の低減が大きな課
題となってきている。エンジンの動力損失の内、動弁系
における損失低減対策としては、主として慣性重量低減
を目的とした部品の軽量化及び、摺動部の摩擦仕事の低
減が検討されている。図１はエンジンの動弁系機構の縦
断面図である。図１において、１はエンジンのシリンダ
ーヘッド、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。図１に示されているものにおいては、カ
ム２によってバルブリフタ３を駆動しカム２の変位を吸
排気弁５に伝えるようされている。図１からわかるよう
に、バルブリフタ３とカム２との間にはアジャスティン
グシム４が配置されている。アジャスティングシム４は
バルブクリアランスを調整するためのものである。従
来、アジャスティングシム４は鋳鉄や焼結合金が中心と
して用いられている（トライボロジスト、第３４巻、第
６号、１９８９年、ＰＰ４１６）が、軽量化および耐摩
耗性向上を目的としてセラミックスで作製されたものも
ある。
ギーの観点から、燃費改善が急務となってきている。こ
の対策として、車体重量の軽減化やエンジンの熱効率の
改善と並行し、エンジン等の動力損失の低減が大きな課
題となってきている。エンジンの動力損失の内、動弁系
における損失低減対策としては、主として慣性重量低減
を目的とした部品の軽量化及び、摺動部の摩擦仕事の低
減が検討されている。図１はエンジンの動弁系機構の縦
断面図である。図１において、１はエンジンのシリンダ
ーヘッド、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。図１に示されているものにおいては、カ
ム２によってバルブリフタ３を駆動しカム２の変位を吸
排気弁５に伝えるようされている。図１からわかるよう
に、バルブリフタ３とカム２との間にはアジャスティン
グシム４が配置されている。アジャスティングシム４は
バルブクリアランスを調整するためのものである。従
来、アジャスティングシム４は鋳鉄や焼結合金が中心と
して用いられている（トライボロジスト、第３４巻、第
６号、１９８９年、ＰＰ４１６）が、軽量化および耐摩
耗性向上を目的としてセラミックスで作製されたものも
ある。
【０００３】一方、近年自動車の排気ガス問題による燃
費規制の動きから、車体の軽量化と共に、この動弁系の
フリクションロスの低減が重要な開発課題となってい
る。そこでこのアジャスティングシムにセラミック材料
を用い軽量化を図る場合が考えられるが、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が非常に
小さいため、実際の動力損失の改善はほとんど認められ
ないという問題があった。さらにセラミックアジャステ
ィングシムが接触する相手部品である図１のカム２への
攻撃性が高まり、摩耗が激しいという問題点があった。
費規制の動きから、車体の軽量化と共に、この動弁系の
フリクションロスの低減が重要な開発課題となってい
る。そこでこのアジャスティングシムにセラミック材料
を用い軽量化を図る場合が考えられるが、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が非常に
小さいため、実際の動力損失の改善はほとんど認められ
ないという問題があった。さらにセラミックアジャステ
ィングシムが接触する相手部品である図１のカム２への
攻撃性が高まり、摩耗が激しいという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はカムとアジャ
スティングシムの表面粗度を特定の関係に保つことによ
って上記フリクションロスの低減をしようとするもので
ある。
スティングシムの表面粗度を特定の関係に保つことによ
って上記フリクションロスの低減をしようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、カム
及びアジャスティングシムの接触面の硬度差がビッカー
ズ硬度で３００ｋｇ／ｍｍ2以上アジャスティングシム
の硬度が高く、かつアジャスティングシム及びカムの初
期の十点平均粗さ（Ｒｚ）が各々、０．５μｍ以下及び
３μｍ以下で、互いの表面粗度の単純二乗平均がカム及
びシム間に発生する最少油膜厚さ（エンジン回転数＝１
０００〜５０００ｒｐｍに対応する）に対し下記式１を
満足する範囲に入ることを特徴とするアジャスティング
シム及びカムである。
及びアジャスティングシムの接触面の硬度差がビッカー
ズ硬度で３００ｋｇ／ｍｍ2以上アジャスティングシム
の硬度が高く、かつアジャスティングシム及びカムの初
期の十点平均粗さ（Ｒｚ）が各々、０．５μｍ以下及び
３μｍ以下で、互いの表面粗度の単純二乗平均がカム及
びシム間に発生する最少油膜厚さ（エンジン回転数＝１
０００〜５０００ｒｐｍに対応する）に対し下記式１を
満足する範囲に入ることを特徴とするアジャスティング
シム及びカムである。
【０００６】
【数２】
【０００７】Ｒc：カムの初期の表面粗度、Ｒa：アジャ
スティングシムの初期の面粗度 ｈmin：最小油膜厚さ ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。
スティングシムの初期の面粗度 ｈmin：最小油膜厚さ ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。
【０００８】上記アジャスティングシムとカムを用いた
場合、アジャスティングシムとカムの間の摺動摩擦損失
が大幅に減少し、エンジンの動力損失を低減することが
可能であり、また同時に、カムへの相手攻撃性が低下
し、カムの摩耗も顕著に改善することが可能であるとい
う知見に至ったものである。ここで、式１の値が８を超
えるとアジャスティングシムとカム間の油膜を介しない
直接接触が顕著に生じるため、摺動摩擦損失が増大する
と共に、カムへの攻撃性が増大する場合があるので好ま
しくない。一方、式１の値が１未満の範囲では、アジャ
スティングシム及びカムの表面粗度を向上させるための
機械加工に対する経済性の面で不利である。またアジャ
スティングシムとカムの接触面の硬度差がビッカーズ硬
度で３００ｋｇ／ｍｍ2未満であると、式１の値が範囲
内に入らない場合が生じ、アジャスティングシムとカム
間の摩擦損失が減少しない。
場合、アジャスティングシムとカムの間の摺動摩擦損失
が大幅に減少し、エンジンの動力損失を低減することが
可能であり、また同時に、カムへの相手攻撃性が低下
し、カムの摩耗も顕著に改善することが可能であるとい
う知見に至ったものである。ここで、式１の値が８を超
えるとアジャスティングシムとカム間の油膜を介しない
直接接触が顕著に生じるため、摺動摩擦損失が増大する
と共に、カムへの攻撃性が増大する場合があるので好ま
しくない。一方、式１の値が１未満の範囲では、アジャ
スティングシム及びカムの表面粗度を向上させるための
機械加工に対する経済性の面で不利である。またアジャ
スティングシムとカムの接触面の硬度差がビッカーズ硬
度で３００ｋｇ／ｍｍ2未満であると、式１の値が範囲
内に入らない場合が生じ、アジャスティングシムとカム
間の摩擦損失が減少しない。
【０００９】また、本発明の効果をいっそう顕著にする
ためには、アジャスティングシムの材質が窒化ケイ素系
もしくは酸化ジルコニウム系セラミックスであると、カ
ム材質との硬度差がビッカーズ硬度で、３００ｋｇ／ｍ
ｍ2以上を維持しやすく、またアジャスティングシムの
表面を機械加工したさいに容易に面粗度を向上させるこ
とが可能である。また、アジャスティングシム及びカム
の初期の十点平均高さ粗さ（Ｒz）が各々、０．５μｍ
以下及び３μｍ以下であればエンジン作動時に式１を満
足するのに好ましい。
ためには、アジャスティングシムの材質が窒化ケイ素系
もしくは酸化ジルコニウム系セラミックスであると、カ
ム材質との硬度差がビッカーズ硬度で、３００ｋｇ／ｍ
ｍ2以上を維持しやすく、またアジャスティングシムの
表面を機械加工したさいに容易に面粗度を向上させるこ
とが可能である。また、アジャスティングシム及びカム
の初期の十点平均高さ粗さ（Ｒz）が各々、０．５μｍ
以下及び３μｍ以下であればエンジン作動時に式１を満
足するのに好ましい。
【００１０】本発明により、摺動摩擦損失を大幅に低減
させることができ、動弁系のフリクションロスを顕著に
低減することが可能である。
させることができ、動弁系のフリクションロスを顕著に
低減することが可能である。
【００１１】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。
する。
【００１２】実施例１ 表１には、アジャスティングシムの材料に窒化ケイ素
（理論密度９９％以上）をカムの材料にはチル鋳鉄を用
いた場合の各種の表面粗度に対する組合せを示す。また
カムとの接触面での両者の硬度をビッカーズ硬度で示
す。これを市販の２０００ＣＣ自動車用ガソリンエンジ
ンから流用した直接駆動方式ＯＨＣ動弁機構（シリンダ
ーヘッド）を取り付けたモーターリング装置により、機
関回転数Ｎｅ＝２０００ｒｐｍで回転させ、このさいの
摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モーターの消費電力
を測定し評価した。同評価結果を表１中に示す。この評
価は試験開始後２時間の慣らし作動をした後測定を行
い、測定直後のアジャスティングシム及びカムの表面粗
度を測定する手法を採用した。尚、最小油膜厚さｈmin
については、Ｃｈｅｎｇの式（ＡＳＭＥ、Ｊ．Ｌｕｂ．
Ｔｅｃｈ．，９２巻、１号（１９７０）を参照し求めた
結果、０．４μｍであった。またアジャスティングシム
とカムの硬度差はビッカーズ硬度で６５０ｋｇ／ｍｍ2
であった。
（理論密度９９％以上）をカムの材料にはチル鋳鉄を用
いた場合の各種の表面粗度に対する組合せを示す。また
カムとの接触面での両者の硬度をビッカーズ硬度で示
す。これを市販の２０００ＣＣ自動車用ガソリンエンジ
ンから流用した直接駆動方式ＯＨＣ動弁機構（シリンダ
ーヘッド）を取り付けたモーターリング装置により、機
関回転数Ｎｅ＝２０００ｒｐｍで回転させ、このさいの
摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モーターの消費電力
を測定し評価した。同評価結果を表１中に示す。この評
価は試験開始後２時間の慣らし作動をした後測定を行
い、測定直後のアジャスティングシム及びカムの表面粗
度を測定する手法を採用した。尚、最小油膜厚さｈmin
については、Ｃｈｅｎｇの式（ＡＳＭＥ、Ｊ．Ｌｕｂ．
Ｔｅｃｈ．，９２巻、１号（１９７０）を参照し求めた
結果、０．４μｍであった。またアジャスティングシム
とカムの硬度差はビッカーズ硬度で６５０ｋｇ／ｍｍ2
であった。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例２ 表２には、アジャスティングシムの材料に窒化ケイ素及
び酸化ジルコニウム（理論密度９９％以上）をカムの材
料にはチル鋳鉄を用いた場合の各種の表面粗度に対する
組合せを示す。またカムとの接触面での両者の硬度をビ
ッカーズ硬度で示す。これを市販の２０００ＣＣ自動車
用ガソリンエンジンから流用した直接駆動方式ＯＨＣ動
弁機構（シリンダーヘッド）を取り付けたモーターリン
グ装置により、機関回転数Ｎｅ＝１０００ｒｐｍで回転
させ、このさいの摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モ
ーターの消費電力を測定し評価した。同評価結果を表２
中に示す。この評価は試験開始後１００時間の慣らし作
動をした後測定を行い、測定直後のアジャスティングシ
ム及びカムの表面粗度を測定する手法を採用した。尚、
最小油膜厚さｈminについては、Ｃｈｅｎｇの式｛ＡＳ
ＭＥ、Ｊ．Ｌｕｂ．Ｔｅｃｈ．，９２巻、１号（１９７
０）｝を参照し求めた結果、０．２μｍであった。また
アジャスティングシムとカムの硬度差はビッカーズ硬度
で６５０ｋｇ／ｍｍ2（窒化ケイ素アジャスティングシ
ムの場合）、及び３５０ｋｇ／ｍｍ2（酸化ジルコニウ
ムの場合であった。
び酸化ジルコニウム（理論密度９９％以上）をカムの材
料にはチル鋳鉄を用いた場合の各種の表面粗度に対する
組合せを示す。またカムとの接触面での両者の硬度をビ
ッカーズ硬度で示す。これを市販の２０００ＣＣ自動車
用ガソリンエンジンから流用した直接駆動方式ＯＨＣ動
弁機構（シリンダーヘッド）を取り付けたモーターリン
グ装置により、機関回転数Ｎｅ＝１０００ｒｐｍで回転
させ、このさいの摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モ
ーターの消費電力を測定し評価した。同評価結果を表２
中に示す。この評価は試験開始後１００時間の慣らし作
動をした後測定を行い、測定直後のアジャスティングシ
ム及びカムの表面粗度を測定する手法を採用した。尚、
最小油膜厚さｈminについては、Ｃｈｅｎｇの式｛ＡＳ
ＭＥ、Ｊ．Ｌｕｂ．Ｔｅｃｈ．，９２巻、１号（１９７
０）｝を参照し求めた結果、０．２μｍであった。また
アジャスティングシムとカムの硬度差はビッカーズ硬度
で６５０ｋｇ／ｍｍ2（窒化ケイ素アジャスティングシ
ムの場合）、及び３５０ｋｇ／ｍｍ2（酸化ジルコニウ
ムの場合であった。
【００１５】
【表２】
【００１６】実施例３ 実施例２のＮo.７及び９のカムノーズの摩耗量を測定し
た結果、Ｎo.７については１μｍ未満であったのに対
し、Ｎo.９の場合は５μｍであり、本発明による相手攻
撃性の軽減が確認された。
た結果、Ｎo.７については１μｍ未満であったのに対
し、Ｎo.９の場合は５μｍであり、本発明による相手攻
撃性の軽減が確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるアジ
ャスティングシムは動弁系の動力損失及び耐摩耗性の改
善を可能とし、内燃機関の燃費、性能及び耐久性を向上
することが可能である。
ャスティングシムは動弁系の動力損失及び耐摩耗性の改
善を可能とし、内燃機関の燃費、性能及び耐久性を向上
することが可能である。
【図１】エンジンの動弁系機構の縦断面図である。
１ シリンダーヘッド 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
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 53/02 Ｆ１６Ｈ 53/02 Ｚ (56)参考文献 特開 昭61−223206（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−159403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−70133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−192745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−24818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−85407（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206001（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−106（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−45206（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 53/00 - 53/08 F01L 1/04 F01L 1/14 F01L 1/16 F01L 1/20
Claims (2)
- 【請求項１】 カム及びアジャスティングシムの接触面
の硬度差がビッカーズ硬度で３００ｋｇ／ｍｍ2以上ア
ジャスティングシムの硬度が高く、かつアジャスティン
グシム及びカムの初期の十点平均粗さ（Ｒｚ）が各々、
０．５μｍ以下及び３μｍ以下で、互いの表面粗度の単
純二乗平均がカム及びシム間に発生する最少油膜厚さ
（エンジン回転数＝１０００〜５０００ｒｐｍに対応す
る）に対し下記式１を満足する範囲に入ることを特徴と
するアジャスティングシム及びカム。 【数１】 Ｒc：カムの初期の表面粗度 Ｒa：アジャスティングシムの初期の面粗度 ｈmin：最小油膜厚さ ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。 - 【請求項２】 アジャスティングシムの材質が窒化ケイ
素系もしくは酸化ジルコニウム系セラミックスであるこ
とを特徴とする請求項１記載のアジャスティングシム及
びカム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29127492A JP3123259B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | アジャスティングシム及びカム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29127492A JP3123259B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | アジャスティングシム及びカム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137406A JPH06137406A (ja) | 1994-05-17 |
| JP3123259B2 true JP3123259B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=17766760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29127492A Expired - Fee Related JP3123259B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | アジャスティングシム及びカム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123259B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534170B2 (en) | 1999-12-01 | 2003-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond-coated sliding part |
| JP6195814B2 (ja) * | 2014-09-02 | 2017-09-13 | 三菱重工業株式会社 | ラジアルピストン式の油圧機械、油圧トランスミッション及び風力発電装置 |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP29127492A patent/JP3123259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06137406A (ja) | 1994-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |