JPH02241913A - バルブリフタ - Google Patents
バルブリフタInfo
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- JPH02241913A JPH02241913A JP1058008A JP5800889A JPH02241913A JP H02241913 A JPH02241913 A JP H02241913A JP 1058008 A JP1058008 A JP 1058008A JP 5800889 A JP5800889 A JP 5800889A JP H02241913 A JPH02241913 A JP H02241913A
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Landscapes
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はバルブリフタに係り、特に直打式動弁系エンジ
ン用の繊維強化プラスチック(FRP)製バルブリフタ
に関する。
ン用の繊維強化プラスチック(FRP)製バルブリフタ
に関する。
直打式動弁系をもつ内燃機関にはカムシャフトの回転運
動をバルブリフタの垂直運動に変換するためにバルブリ
フタを用いている。このようなバルブリフタ近傍の構造
を第13図に示す。バルブ。
動をバルブリフタの垂直運動に変換するためにバルブリ
フタを用いている。このようなバルブリフタ近傍の構造
を第13図に示す。バルブ。
スプリング2によって上方に付勢された吸、排気バルブ
1の上端は、バルブリフタ3に摺動当接し、バルブリフ
タ3はその上面をシム5を介してカム4によって摺接駆
動される。バルブリフタ3はシリンダへラド6に設けら
れたボア(バルブリフタガイド穴)7の内周面に摺接し
て上下方向に駆動されるとともに、周方向にも回転でき
る。
1の上端は、バルブリフタ3に摺動当接し、バルブリフ
タ3はその上面をシム5を介してカム4によって摺接駆
動される。バルブリフタ3はシリンダへラド6に設けら
れたボア(バルブリフタガイド穴)7の内周面に摺接し
て上下方向に駆動されるとともに、周方向にも回転でき
る。
このようなバルブリフタ3はカム4からの駆動をバルブ
1に伝達するため軽量かつ強度に優れる必要があり、ま
たバルブ1のステム端及びバルブリフタガイド穴と摺動
するため耐摩耗性に優れる必要がある。そこで、従来は
、バルブリフタは浸炭処理を施した鉄鋼が用いられてい
る。
1に伝達するため軽量かつ強度に優れる必要があり、ま
たバルブ1のステム端及びバルブリフタガイド穴と摺動
するため耐摩耗性に優れる必要がある。そこで、従来は
、バルブリフタは浸炭処理を施した鉄鋼が用いられてい
る。
近年、フリクションの低減及び高回転化による出力向上
を狙い、エンジン動弁系の慣性重量の低減が重要な課題
となっており、バルブリフタの重量の低減が求められて
いる。そのため、従来の鋼材より比強度の高いFRPの
バルブリフタへの適用が検討されている(特開昭62−
128103号公報)。
を狙い、エンジン動弁系の慣性重量の低減が重要な課題
となっており、バルブリフタの重量の低減が求められて
いる。そのため、従来の鋼材より比強度の高いFRPの
バルブリフタへの適用が検討されている(特開昭62−
128103号公報)。
しかしながら、現状では、FRPで構成したバルブリフ
タにおいて実用レベルのものは未だ提供されていない。
タにおいて実用レベルのものは未だ提供されていない。
単にFRPでバルブリフタを構成しただけでは、バルブ
リフタの破壊や、バルブリフタの摩耗によるバルブの損
傷が生じ、バルブの吹き抜は等、エンジン動弁系の機能
が損なわれる場合がある。
リフタの破壊や、バルブリフタの摩耗によるバルブの損
傷が生じ、バルブの吹き抜は等、エンジン動弁系の機能
が損なわれる場合がある。
そこで、本発明は、FRPの材料やバルブリフタの構成
を検討し、実用レベルのFRP製バルブリフタを提供す
ることを目的とする。
を検討し、実用レベルのFRP製バルブリフタを提供す
ることを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、FRP製により
形成されたバルブリフタにおいて、ガラス転移温度が2
00℃以上であり、繊維長がバルブリフタ外径の0.2
〜1.5倍程度である繊維を30〜70重量%含有させ
たFRPを用いるように構成する。
形成されたバルブリフタにおいて、ガラス転移温度が2
00℃以上であり、繊維長がバルブリフタ外径の0.2
〜1.5倍程度である繊維を30〜70重量%含有させ
たFRPを用いるように構成する。
第1図に本発明によるバルブリフタの模式図を示す。図
中、11はFRP製バルブリフタ本体、12はバルブの
ステム端が当たる部位のインサートであり、tIはイン
サートの肉厚、t2はバルブリフタの頂面の肉厚、t、
はインサート部の張り出しである。本発明において、イ
ンサート設置部のバルブリフタ頂面肉厚に対するインサ
ートの肉厚比とはt+/itである。また、インサート
部の張出し厚t3は通常0〜l mm程度であるが、本
発明では特に限定されない。
中、11はFRP製バルブリフタ本体、12はバルブの
ステム端が当たる部位のインサートであり、tIはイン
サートの肉厚、t2はバルブリフタの頂面の肉厚、t、
はインサート部の張り出しである。本発明において、イ
ンサート設置部のバルブリフタ頂面肉厚に対するインサ
ートの肉厚比とはt+/itである。また、インサート
部の張出し厚t3は通常0〜l mm程度であるが、本
発明では特に限定されない。
本発明で用いるFRPのマ) +Jフックス脂のガラス
転移温度(熱変形温度)Tgは200℃以上とする。こ
れは、排気量1500cc〜4000ccの自動車エン
ジン内バルブリフタ部の温度は最高170℃程度である
ことから、バルブリフタの強度低下、耐摩耗性の低下を
防ぐためである。具体的にはポリイミド、ビニルエステ
ルなどの樹脂が好適である。
転移温度(熱変形温度)Tgは200℃以上とする。こ
れは、排気量1500cc〜4000ccの自動車エン
ジン内バルブリフタ部の温度は最高170℃程度である
ことから、バルブリフタの強度低下、耐摩耗性の低下を
防ぐためである。具体的にはポリイミド、ビニルエステ
ルなどの樹脂が好適である。
本発明で用いるFRPの繊維はFRPに通常用いられる
繊維であることができ、炭素繊維、ガラス繊維、アラミ
ド繊維などが用いられる。
繊維であることができ、炭素繊維、ガラス繊維、アラミ
ド繊維などが用いられる。
適当な繊維含有率の範囲は30〜70重量%であるが、
これは次のようなエンジン台上試験の結果を考慮し定め
たものである。すなわち、マトリックス樹脂としてガラ
ス転移温度200℃以上の耐熱性樹脂(ビニルエステル
)にバルブリフタ外径比1.0の炭素繊維をランダム方
向に分散させた、バルブリフタを製作し、ガソリンエン
ジンに損着し、連続高速耐久試験を行なった。そして、
繊維含有率と第2図に示すバルブリフタ側面の摩耗部位
19の摩耗量との関係を求めた。結果を第3図に示すが
、繊維含有率が30重量%付近で耐摩耗特性に変曲点が
あることが見られる。この原因は、一般的に強化繊維は
マトリックス樹脂よりも高い耐摩耗性を有するところ、
繊維含有率が減少すると、高耐摩耗性の繊維の減少と低
耐摩耗性の樹脂の増加が相乗的に作用してバルブリフタ
側面の耐摩耗性が急激に低下する点が存在し、これが繊
維含有率30重量%付近であると考えられる。一方、繊
維含有率が70重量%を越えると、流動成分である樹脂
が減るので、成形が殆んど不可能になる。
これは次のようなエンジン台上試験の結果を考慮し定め
たものである。すなわち、マトリックス樹脂としてガラ
ス転移温度200℃以上の耐熱性樹脂(ビニルエステル
)にバルブリフタ外径比1.0の炭素繊維をランダム方
向に分散させた、バルブリフタを製作し、ガソリンエン
ジンに損着し、連続高速耐久試験を行なった。そして、
繊維含有率と第2図に示すバルブリフタ側面の摩耗部位
19の摩耗量との関係を求めた。結果を第3図に示すが
、繊維含有率が30重量%付近で耐摩耗特性に変曲点が
あることが見られる。この原因は、一般的に強化繊維は
マトリックス樹脂よりも高い耐摩耗性を有するところ、
繊維含有率が減少すると、高耐摩耗性の繊維の減少と低
耐摩耗性の樹脂の増加が相乗的に作用してバルブリフタ
側面の耐摩耗性が急激に低下する点が存在し、これが繊
維含有率30重量%付近であると考えられる。一方、繊
維含有率が70重量%を越えると、流動成分である樹脂
が減るので、成形が殆んど不可能になる。
次に、上記と同様の連続高速耐久試験において、繊維含
有率を50重量%とし、繊維長をいろいろに変えて、繊
維長とバルブリフタ側面の耐摩耗性との関係を調べた。
有率を50重量%とし、繊維長をいろいろに変えて、繊
維長とバルブリフタ側面の耐摩耗性との関係を調べた。
結果を第4図に示すが、繊維長がバルブリフタの外径の
0.2倍付近に変曲点が存在し、0.2未満では摩耗が
急激に増大するのが見られる。これは、繊維長が短くな
ると、繊維の樹脂との接着面積が減少してバルブリフタ
の摩耗力が繊維と樹脂の接着力を越えるからであると考
えられる。
0.2倍付近に変曲点が存在し、0.2未満では摩耗が
急激に増大するのが見られる。これは、繊維長が短くな
ると、繊維の樹脂との接着面積が減少してバルブリフタ
の摩耗力が繊維と樹脂の接着力を越えるからであると考
えられる。
また、上記と同様のバルブリフタを製造し、第5図に示
す如く、バルブリフタのステム端が当たる部位に荷重を
かけてバルブリフタの頂面の強度を調べた。結果を第6
図に示すが、繊維長がバルブリフタの外径の1.5倍を
越えると、強度は向上せず、逆に低下するのが見られる
。これは、一般的には繊維長が長くなるほど強度が高く
なるが、繊維長が長くなって繊維の分散性が悪くなった
ため、強度の変曲点が存在するものと思われる。
す如く、バルブリフタのステム端が当たる部位に荷重を
かけてバルブリフタの頂面の強度を調べた。結果を第6
図に示すが、繊維長がバルブリフタの外径の1.5倍を
越えると、強度は向上せず、逆に低下するのが見られる
。これは、一般的には繊維長が長くなるほど強度が高く
なるが、繊維長が長くなって繊維の分散性が悪くなった
ため、強度の変曲点が存在するものと思われる。
また、FRP製バレバルブリフタ、バルブからの摩耗部
位をなくすためにインサートが必要である。インサート
の材質としては、従来よりバルブリフタ用として用いら
れてきた鉄鋼、鉄鋼基合金(クロム鋼、モリブデン鋼な
ど)などが好適である。このインサートは、■バルブと
の摩耗が少ない、■割れ、欠は等が生じない、■抜けな
い、■リフタ本体に強度、剛性の面で悪影響を与えない
、などの特性が要求される。
位をなくすためにインサートが必要である。インサート
の材質としては、従来よりバルブリフタ用として用いら
れてきた鉄鋼、鉄鋼基合金(クロム鋼、モリブデン鋼な
ど)などが好適である。このインサートは、■バルブと
の摩耗が少ない、■割れ、欠は等が生じない、■抜けな
い、■リフタ本体に強度、剛性の面で悪影響を与えない
、などの特性が要求される。
そこで、いろいろな硬度を持つインサートを施した前記
同様のFRP製バレバルブリフタニルエステル/炭素繊
維、繊維長−バルブリフタ外径比1.0、繊維含有率5
0重量%)で前記同様の連続高速耐久試験を行なって、
インサート部の摩耗量を調べた(なお、インサートの厚
みはバルブリフタ頂面肉厚の30%とした)。その結果
、摩耗量はインサートの硬度(ビッカース硬度HV)5
00付近に変曲点を有し、ビッカース硬度が500未満
では摩耗量が急激に増加した。従って、インサートの硬
度はHv500以上であることが必要である。
同様のFRP製バレバルブリフタニルエステル/炭素繊
維、繊維長−バルブリフタ外径比1.0、繊維含有率5
0重量%)で前記同様の連続高速耐久試験を行なって、
インサート部の摩耗量を調べた(なお、インサートの厚
みはバルブリフタ頂面肉厚の30%とした)。その結果
、摩耗量はインサートの硬度(ビッカース硬度HV)5
00付近に変曲点を有し、ビッカース硬度が500未満
では摩耗量が急激に増加した。従って、インサートの硬
度はHv500以上であることが必要である。
次に、Hv650〜750の鋼製インサートを施して、
インサートの厚みとバルブリフタの強度との関係を調べ
た。結果を、バルブリフタの頂面の肉厚に対するインサ
ートの厚みの比(パーセント)として第7図に示すが、
強度が上記比(パーセント)が50%付近に変曲点を有
し、50%を越えると頂面強度が低下するのが見られる
。この変曲点の原因としては、FRP製バレバルブリフ
タ面強度評価時の破壊モードが層間せん断破壊から曲げ
破壊へ変わることによると考えられる。
インサートの厚みとバルブリフタの強度との関係を調べ
た。結果を、バルブリフタの頂面の肉厚に対するインサ
ートの厚みの比(パーセント)として第7図に示すが、
強度が上記比(パーセント)が50%付近に変曲点を有
し、50%を越えると頂面強度が低下するのが見られる
。この変曲点の原因としては、FRP製バレバルブリフ
タ面強度評価時の破壊モードが層間せん断破壊から曲げ
破壊へ変わることによると考えられる。
第2図を参照して説明した如く、バルブリフタの側面は
特定の部位19で摩耗が激しい。これはこの部位でバル
ブリフタがバルブリフタガイド穴と当りが強い(高面圧
)状態で摺動するためである。第14図に従来より用い
られているバルブリフタガイド穴の形状を示すが、通常
、ガイド穴の面粗度21は6.3Z程度で、上部大端部
22にIC程度の面取りが施されている。しかしながら
、このようなバルブリフタガイド穴を用いた場合、FR
P製バレバルブリフタバルブリフタ外周部の摩耗が大き
く、耐久性が不足しがちである。そこで、本発明の好ま
しい態様によれば、第8図に示す如く、バルブリフタガ
イド穴の面粗度24を0.5Z〜1.OZとし、バルブ
リフタガイド穴の上端部25の形状をRO05〜R2,
0の2面取りとし、該R面取部25の面粗度を0.5Z
〜1.OZとし、かつ動弁径の構成上バルブリフタがバ
ルブリフタガイド穴下端部より下方に突出する場合には
、その水下端部も上端部と同様の形状及び面粗度の2面
取りとする。
特定の部位19で摩耗が激しい。これはこの部位でバル
ブリフタがバルブリフタガイド穴と当りが強い(高面圧
)状態で摺動するためである。第14図に従来より用い
られているバルブリフタガイド穴の形状を示すが、通常
、ガイド穴の面粗度21は6.3Z程度で、上部大端部
22にIC程度の面取りが施されている。しかしながら
、このようなバルブリフタガイド穴を用いた場合、FR
P製バレバルブリフタバルブリフタ外周部の摩耗が大き
く、耐久性が不足しがちである。そこで、本発明の好ま
しい態様によれば、第8図に示す如く、バルブリフタガ
イド穴の面粗度24を0.5Z〜1.OZとし、バルブ
リフタガイド穴の上端部25の形状をRO05〜R2,
0の2面取りとし、該R面取部25の面粗度を0.5Z
〜1.OZとし、かつ動弁径の構成上バルブリフタがバ
ルブリフタガイド穴下端部より下方に突出する場合には
、その水下端部も上端部と同様の形状及び面粗度の2面
取りとする。
FRP製バレバルブリフタ化繊維として炭素繊維(CF
)、ガラス繊維(GF)及びケブラー繊維(KF)を用
いて前記同様のバルブリフタ(ビニルエステル樹脂、繊
維長−外径比1.0、繊維含有率5Qwt%、鋼製イン
サートのHv650〜750、頂面肉厚比30%)を製
作し、前記同様の連続高速耐久試験を行なった。その結
果を第9〜12図に示す。第9図及び第10図はバルブ
リフタガイド穴内面の面粗度とバルブリフタ外周面の摩
耗量との関係(ガイド穴上端部R0,5)、第11図及
び第12図にバルブリフタガイド穴上端部のR形状とバ
ルブリフタ外周面の摩耗量との関係(ガイド穴面粗度1
.02)をそれぞれ示す。
)、ガラス繊維(GF)及びケブラー繊維(KF)を用
いて前記同様のバルブリフタ(ビニルエステル樹脂、繊
維長−外径比1.0、繊維含有率5Qwt%、鋼製イン
サートのHv650〜750、頂面肉厚比30%)を製
作し、前記同様の連続高速耐久試験を行なった。その結
果を第9〜12図に示す。第9図及び第10図はバルブ
リフタガイド穴内面の面粗度とバルブリフタ外周面の摩
耗量との関係(ガイド穴上端部R0,5)、第11図及
び第12図にバルブリフタガイド穴上端部のR形状とバ
ルブリフタ外周面の摩耗量との関係(ガイド穴面粗度1
.02)をそれぞれ示す。
第9図および第10図からバルブリフタガイド穴内面2
の面粗度が1.0Z以下でFRPバルブリフタの外周部
摩耗量が許容値以下となることがわかる。しかし、第1
0図に示すように0.6Z以下になると摩耗量がやや増
加する傾向がみられるが、これは潤滑油が摺動面に保持
されにくくなるためと考えられる。また、第11図およ
び第12図からバルブリフタガイド穴上端部のRが0.
5以上でFRPバルブリフタの外周摩耗量が許容値以下
となることがわかる。しかし、第12図に示すように、
RO05以上ではR増加による摩耗量減少効果が小さく
、R2,0以上になると摩耗量がわずかに増加する傾向
がみられる。この摩耗量増加は第8図に示すように、R
が大きくなるとりフタ最上部とR端部との距離βが大き
くなり、カムからの力(矢印)によるa点の面圧が大き
くなるためと考えられる。また、R面取部の面粗度はガ
イド穴のストレート部とR面取部がつながる部分の近傍
がバルブリフタ外周部と接触するので、ストレート部と
同じ035Z〜1.OZの面粗度にすべきである。
の面粗度が1.0Z以下でFRPバルブリフタの外周部
摩耗量が許容値以下となることがわかる。しかし、第1
0図に示すように0.6Z以下になると摩耗量がやや増
加する傾向がみられるが、これは潤滑油が摺動面に保持
されにくくなるためと考えられる。また、第11図およ
び第12図からバルブリフタガイド穴上端部のRが0.
5以上でFRPバルブリフタの外周摩耗量が許容値以下
となることがわかる。しかし、第12図に示すように、
RO05以上ではR増加による摩耗量減少効果が小さく
、R2,0以上になると摩耗量がわずかに増加する傾向
がみられる。この摩耗量増加は第8図に示すように、R
が大きくなるとりフタ最上部とR端部との距離βが大き
くなり、カムからの力(矢印)によるa点の面圧が大き
くなるためと考えられる。また、R面取部の面粗度はガ
イド穴のストレート部とR面取部がつながる部分の近傍
がバルブリフタ外周部と接触するので、ストレート部と
同じ035Z〜1.OZの面粗度にすべきである。
本発明によれば、FRP製バルブリフタの材質及び構成
が最適化されて実用レベルのFRP製バルブリフタが提
供される。そのため、バルブリフタの軽量化とともに動
弁系の騒音低減が可能になる。後者は、FRPが従来の
鋼より振動減衰特性に優れているためである。
が最適化されて実用レベルのFRP製バルブリフタが提
供される。そのため、バルブリフタの軽量化とともに動
弁系の騒音低減が可能になる。後者は、FRPが従来の
鋼より振動減衰特性に優れているためである。
第1図は本発明によるバルブリフタの模式断面図、第2
図はバルブリフタの側面摩耗部位を示す図、第3〜4.
6〜7図は実施例のバルブリフタの特性評価グラフ図、
第5図はバルブリフタの強度試験方法を示す図、第8図
は好ましいバルブリフタガイド穴の模式断面図、第9〜
12図は好ましいバルブリフタガイド穴の特性評価グラ
フ図、第13図及び第14図は従来例のバルブ焚フタ及
びバルブリフタガイド穴を示す模式断面図である。 1・・・バルブ、 2・・・バルブスプリン
グ、3・・・バルブリフタ、 4・・・カム、5・
・・シム、 6・・・シリンダヘッド、7
・・・ボア(バルブリフタガイド穴)、11・・・FR
P製バレバルブリフタ本体2・・・インサート、
19・・・側面摩耗部位、21・・・ガイド穴の内面、
22・・・ガイド穴上端部。
図はバルブリフタの側面摩耗部位を示す図、第3〜4.
6〜7図は実施例のバルブリフタの特性評価グラフ図、
第5図はバルブリフタの強度試験方法を示す図、第8図
は好ましいバルブリフタガイド穴の模式断面図、第9〜
12図は好ましいバルブリフタガイド穴の特性評価グラ
フ図、第13図及び第14図は従来例のバルブ焚フタ及
びバルブリフタガイド穴を示す模式断面図である。 1・・・バルブ、 2・・・バルブスプリン
グ、3・・・バルブリフタ、 4・・・カム、5・
・・シム、 6・・・シリンダヘッド、7
・・・ボア(バルブリフタガイド穴)、11・・・FR
P製バレバルブリフタ本体2・・・インサート、
19・・・側面摩耗部位、21・・・ガイド穴の内面、
22・・・ガイド穴上端部。
Claims (1)
- 1、繊維強化プラスチック(FRP)により形成された
バルブリフタにおいて、ガラス転移温度が200℃以上
であり、繊維長がバルブリフタ外径の0.2〜1.5倍
程度の繊維を30〜70重量%含有させた繊維強化プラ
スチックを用いたことを特徴とするバルブリフタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058008A JPH02241913A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | バルブリフタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1058008A JPH02241913A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | バルブリフタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02241913A true JPH02241913A (ja) | 1990-09-26 |
Family
ID=13071943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1058008A Pending JPH02241913A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | バルブリフタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02241913A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05156905A (ja) * | 1991-05-28 | 1993-06-22 | Carl Freudenberg:Fa | 内燃機関動弁装置用タペット |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1058008A patent/JPH02241913A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05156905A (ja) * | 1991-05-28 | 1993-06-22 | Carl Freudenberg:Fa | 内燃機関動弁装置用タペット |
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