JPS6146405A - 内燃機関の弁駆動装置用制御部材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関の弁駆動装置用の金属製制御部材であ
って、カム軸のカムと係合する作業面にセラミック材料
から成る挿入部分に４にえている形式のものに関する。

制御部材とは本発明の明細書によれは、タペット、傾倒
レバー、引っ張リレバー、揺動レバーおよび面付ぎタペ
ットを意味する。

従来の技術 初めに述べた形式の制御部材特にタペットはドイツ連邦
共和国特許出願公告第３２０５８７８号、第３２３９３
２５号および第ろ６ろ２４５５号の各明細書から公知で
ある。セラミック挿入部分の固定可能性として、ドイツ
連邦共和国特許出願公告第３２３９３２５号明細書は収
縮、締め付け、貼り付けまたは注型全提案しているのに
対し、ドイツ連邦共和国特許出願公告第３２　ＣＩ　５
８７８号明細書および第３３３２４５５号明細書によれ
は、エポオキシド樹脂による貼り付けが行なわれている
。実地において、セラミック挿入部分を鑞接合部によっ
て金属製の制御部材に固定することも公知である。これ
らすべての提案はなお欠点を有しているので、セラミッ
ク材料のそれ自体傑出した特性にも拘らず、セラミック
材料から成る挿入部分全備えた制御部材を広範囲に用い
ることが今だにできない。

詳しくは公知の提案は以下の欠点を有する：水を含む潤
滑剤に対してなお１５０°Ｃにお檗て充分に持続した強
度全弔する接着結合部は、機関内の条件下では充分な強
度を示さない。媒体内で測定しないでそれ自体２０〜４
　Ｑ　ＭＰａの剪断強度ヲ廟するエポオキシド樹脂接着
部は、申し分な（確実であるとは証明されていない。

油および水が作用する場合には５０％に達するまでの減
少が認められる。

剪断強度が約ｉ　Ｑ　Ｑ　ＭＰａとなお比較的に高いセ
ラミック挿入部分と金属＊　ｊｎｌ、制御部材との間の
鑞接合部は、金属およびセラミック挿入部分の膨張係数
が互いに接近している場合にのみ可能である。これに対
して膨張が著しく異なると、セラミック挿入部分内なら
びに鑞接合個所に裂開もしくは破裂を惹起する内部応力
が生ずる。

鑞接合の別の欠点は、鑞接個ＰＪｒ金生せしめるのに８
００〜９００°Ｃの高い温度を必要とする点にある。こ
の場合、金属製制御部材のすでに熱処理された範囲が不
都合な影響を受けることかある。さらに真空または保獲
ガス内での作条が必要なこと、高い温度によるエネルギ
ー消費か要求されること、および銀含有の鍛接材料が高
いことも欠点である。

セラミック挿入部分の注型は、制御部材がアルミニウム
から成っている場合にのみ可能である。何故ならば別の
金属材料の場合に必要な高い注型温度およびこれから生
ずるセラミック挿入部分に関する温度急変の結果、この
場合熱衝撃による亀裂の危険が生ずるからである０しか
しながら多くの機関の場合、強度の理由から鋳鉄または
鋼から成る制御部材全必要とするので、該固定技術は機
関構成の広い範囲には活用されないままである。つまり
アルミニウム内に注型された挿入部分は高い応力が加わ
ると充分には固定されない。同じ欠点が、専ら収縮また
は締め付けにより金属製制御部材内に固定されたセラミ
ック挿入部分の場合にも認められる。

発明が解決しようとする問題点 公知の制御部材の欠点に基づいて本発明の課題は、初め
に述べた形式の制御部材において、セラミック挿入部分
の結合強度を改良して、応力が強（かつ長く続く場合で
も申し分のない強度が保証されているようにすることに
ある。さらに本発明は、金属製およびセラミック材料成
分の組み合せ可能性全拡大し、かつできるだけ簡単で問
題のない製造という大量生産上不可避的に必要とされる
経済的な必要条件を満たすようにする。

問題点を解決するだめの手段 前記課題？解決するため本発明によれは、初めに述べた
形式の制御部材において、セラミック材料から成る挿入
部分が、耐油性および耐熱性の加硫されたエラストマー
から形成されている連続した結合層または分割された範
囲から成る結合層により、制御部材上に固定されている
ようにした。

発明の効果 本発明によれば、内燃機関の運転条件下でセラミック挿
入部分と金属製制御部材との間の申し分のない結合強度
が得られる。金属製の制御・部材とは本発明の意味する
ところでは、鋳鉄、鋼、アルミニウムまたはその他の合
金から成る適宜な構成部分である。

金属製制御部材上のセラミック挿入部分のきわめて良好
な付着作用は、一部は油もしくは油と水との混合物に対
する加硫されたエラストマーの高い耐性により明らかで
あるが、このことは、本発明により製造された制御部材
において測定された２〜４　ＭＰａの、セラミック挿入
部分の分離に必要な剪断力がエポオキシド樹脂結合部よ
りも著しく低い限りは駕くべきことである。

たとえ本発明による制御部材のすぐれた適性が機関内で
生ずる状態下で何によって生ぜしめられるかが確実には
明らかではないとしても、このことは多分法のことで明
らかである：加硫されたエラストマー結合層の低い弾性
係数の結果、カムの作用によって生ずる応力が取り除か
れ、かつこれにより結合層の機械的な破壊が防止される
。

本発明の別の利点は、エラストマー結合層の弾性的な変
形に基づき、一種の騒音緩衝作用が得られる。エラスト
マーにおいて需・度が上昇した場合もしくは機械的な負
荷が強い場合に一種の膨張補償が生ずることによって、
従来は金属製１ム制御部材と比べて異なる熱的な膨張係
数に基づぎセラミック挿入部分として使用が断念された
例えば炭化珪素のようなセラミック材料ｔも、金属製制
御部材と組み合わすことが可能である。

本発明による制御部材のそれ自体簡単かつ問題のない形
成により種々異なる実施例が可能であり、かつ設計者は
従来公知の固定可能性に基づいて狭く制限された数の実
施例にもはや束縛されない。

実施態様 申し分のない結合強度全達成するのに適した実施例にお
いて、挿入部分は分離された範囲から成る結合層により
制御部材上に固定されている。しかしながら、特に良好
な結合をイｈるため、および製作技術上の理由から、連
続した結合層が有利である。この場合、幾何学的に規則
正しく構成された比較的厚い範囲が比較的薄い範囲と並
んで配置されている連続した結合層が特に有利であると
判明した。比較的厚い範囲は０．２〜１玉の範囲内にあ
り、有利には０．４〜０．８關の厚さをｌ［している。

この厚さ内の範囲によつて、一方では傑出した結合強度
が得られ、かつ他方では過度に高い弾性変形が回避され
る。比較的薄い範囲は０．０１〜０．０５市の厚さを有
している。

本発明の有利な実施例においては、結合層がフルオルを
含むエラストマーから成っており、この場合フルオルシ
リコンゴム、弗化ビニリデンおよびクロルトリフルオル
エチレンのコポリマーが１利である。弗化ビニリデン−
へキサフルオルプロピレンを基礎とするニジストマーが
特に適していると判明した。上記成分の混合物もまた適
している。上記エラストマーは、高い温度影響下および
通常の機関油および潤滑剤の作用下で、制御部材とセラ
ミック挿入部分との特に良好な結合全保証する。

別の実施例によれは中間層は、ニトリルゴム、ポリアク
レートゴムまたはエピクロルヒドリンゴムから成ってい
る。これらのゴムタイプもしくはポリマーはコストの点
で有利であり、かつ種々異なる挿入範囲に関して申し分
のないものと判明した。耐油性が充分でない結果、ブタ
ジェンスチロールを基礎とするエンストマーおよび天然
ゴムは不適当である。

特に有利な実施例によれば、挿入部分が、制御部材と結
合するために設けられた下面に幾何学的に構成された隆
起部および切欠きヲ肩していると、挿入部分と制御部材
との詩に良好なかつ確実な結合が得られる。このような
実施例の場合には、比較的厚い範囲が挿入部分の下面の
切欠き内に、かつ比較的薄い範囲が陸起部上にそれぞれ
配置されている連続した結合層が用いられる。

二者択一的に、制御部材が結合層ををり付けるのに役立
つ結合個所に、幾何学的に規則正しく構成された***部
および切欠き全備えている。

ことができる。この場合、挿入部分の下面は平らに形成
されている。有利には溝もしくはウェブの形式で行なわ
れる***部もしくは切欠ぎの構成は、作用する力が制御
部材の金属部分内にできるだけ直接導入されるので、的
に刹効である。この場合、溝またはウェブが負荷経過の
長手方向につまりカムの回転方向に平行に延在するよう
に挿入部分の下面または制御部材に配置されていると、
特に適している。このような構成上の措置は、カムに対
して直角に配置された溝もしくはウェブが、この場合セ
ラミック挿入部分内に生ずる高い曲げ応力により、挿入
部分のあｆり高くない有効寿命金生せしめることが判明
したので、有利である。

セラミック材料として本発明によれは、問題となる挿入
目的に関して丁でに公知の部分的に安定化された酸化ジ
ルコニウム、または例えばドイツ連邦共和国特許第２７
４４７００号明細書に記載された酸化アルミニウムおよ
び酸化ジルコニウム金倉む混合物、さらに炭化珪素、窒
化珪素またはオキシ窒化珪素を使用することができる。

場合によっては前記セラミック材料は、例えは酸化マグ
ネ７クム、酸化イツトリウム、炭化チク／および窒化チ
タンのような別の公知の添加剤を含んでいることもでき
る。この場合本発明は、従来その種々異なる熱的な膨張
係数に基づき上記挿入範囲に関して挿入できなかったよ
うな材料をも互いに紹み合わすことが可能である。

制御部材上の挿入部分の特に確実な嵌合を得るため、有
利には、カム軸の回転方向に位置しかつ挿入部分を付加
的に固定するストッパが制御部材の近くに設けられてい
る。

エラストマー結合層の塗布、その加硫および個々の構成
部分の結合は、自体公知の形式で熱および圧力の作用下
で行なわれ、この場合初めに述べた鑞接法におけるよう
な、すでに熱処理された制御部材範囲に不都合な影響を
及すこと全心配する必要がない。

実施例 次に本発明を図示の実施例に基づき説明する。

第１図は、上方に位動するカム軸？有する棒間用の鋳鋼
から成る揺動レバーの形式で本発明による制御部材１全
示している。酸化マグネシウムで安定化された酸化シリ
コニウムか１，４１セラミンク挿入部分２は、ストッパ
６によって固定されていて、かつカム用の作業面上形成
している。制御部材１は図示されていない球頭金有する
ピン全受容するための支承個所８を有している。硬化さ
れた円珈部９は図示されていない弁棒全操作するのに役
立つ。　　　゛第２図は、ストッパ６によって固定され
た挿入部分２七゛有する第１図に示された制御部材の平
面図である。破線はカムの回転方向における溝７ａおよ
びウェブ５ａの経過を示す。

第６図は第１図の■−■線に沿った断面図であって、セ
ラミック挿入部分２ｔｉする制御部材１を示しており、
該挿入部分は、規則的に延在する条片の形式で連続した
範囲から成るエラストマー結合層３により、結合個所１
２のところで制御部材１と結合されている。エラストマ
ー結合層３は、挿入部分２の下面４上に配置された溝Ｉ
ａ内に突入する０、５１＋＋７１１の厚さの比較的厚い
範囲１０七有しており、−万、ウェブ５ａ上でエラスト
マー結合層３は比較的薄い【囲１１に０．０５ｍｍの厚
さ全有している。エラストマー結合層３は弗化ビニリデ
ン−へキサフルジオルプロピレン七基礎とするコポリマ
ー（ＦＫＭ　）から成っており、該コポリマーは挿入部
分２を制御部材１の結合個所１２と結合するため熱およ
び圧力の作用下で加硫される。この場合６ＭＰａの剪断
強度が測定された。

第４図には、挿入部分２の下面４に設けられたウェブ５
ａの形式の***部５および消７ａの形式の切欠ぎ７がそ
れぞれ示されている。

第５図には本発明による制御部材１の一実施例が示され
ており、この場合セラミック挿入部分２はまだ組み込ま
れていない。この実施例の場合、制御部材１の上面に結
合個所１２を形成するため、ウェブ１３ａの形式の***
部１３お。

よび溝１４ａの形式の切欠き１４が設けられている。

セラミック挿入部分２の別の実施例が第６図に示されて
おり、この場合該実施例は第６図に示した実施例と比べ
て多数のウェブ５ａもしくは溝γａｉ挿入部分２の下面
４に有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は揺動レバーにおける本発明による制御部材の側
面図、第２図は第１図に示した制御部材の平面図、第６
図は第１図の■−■線に沿った断面図、第４図は第６図
に示した挿入部分上制御部材から取り外した状態で示す
図、第５図は挿入部分？取り除いた制御部材の断面図、
および第６図は挿入部分の別の実施例を示す断面図であ
る。 １・・・制御部材、２・・・挿入部分、３・・・結合層
、４・・・下面、５，１３・・・***部、５ａ、１３ａ
・・・ウェブ、６・・・ストッパ、７．１４・・・切欠
き、７ａ、１４ａ・・・溝、８・・・支承個所、９・・
・円頂部、１ｏ、ｉｉ・・・範囲、１２・・・結合個所
二Ｐｉコ ≦０７４ ？ 二り万ｒＨ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の弁駆動装置用の金属製制御部材であつて
   、カム軸のカムと係合する作業面にセラミック材料から
   成る挿入部分を備えている形式のものにおいて、前記の
   セラミック材料から成る挿入部分（２）が、耐油性およ
   び耐熱性の加硫されたエラストマーから形成されている
   連続した結合層または分割された範囲から成る結合層（
   ３）により、制御部材 （１）上に固定されていることを特徴とする内燃機関の
   弁駆動装置用制御部材。 ２、前記結合層（３）が連続しており、かつ幾何学的に
   規則正しく構成されて互いに並んで配置された比較的厚
   い範囲（１０）および比較的薄い範囲（１１）から成つ
   ている、前記特許請求の範囲第１項に記載の制御部材。 ３、前記の比較的厚い範囲（１０）が０．２〜１ｍｍ有
   利には０．４〜０．８ｍｍの厚さを有しており、かつ比
   較的薄い範囲（１１）が０．０１〜０．０５ｍｍの厚さ
   を有している前記特許請求の範囲第１項および第２項の
   いずれか１項に記載の制御部材。 ４、前記結合層（３）がフルオルを含むエラストマーか
   ら成つている、前記特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか１項に記載の制御部材。 ５、前記結合層（３）が弗化ビニリデンコポリマーを基
   礎とするエラストマー、クロルトリフルオルエチレンコ
   ポリマー、フルオルシリコンゴム、有利には弗化ビニリ
   デン−ヘキサフルオルプロピレンを基礎とするコポリマ
   ー、またはこれらの成分の混合物から成つている、前記
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に
   記載の制御部材。 ６、前記結合層（３）がニトリルゴム、ポリアクリレー
   トゴム、またはエピクロルヒドリンゴムから成つている
   、前記特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項に記載の制御部材。 ７、前記挿入部分（２）が、制御部材（１）との結合の
   ために設けられた下面（４）に、幾何学的に規則正しく
   構成された***部（５）および切欠き（７）を有してい
   る、前記特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
   か１項に記載の制御部材。 ８、前記制御部材（１）が、幾何学的に規則正しく構成
   された***部（１３）および切欠き（１４）を備えてい
   てかつ結合層（３）を取り付けるために設けられた結合
   個所（１２）を有している、前記特許請求の範囲第１項
   から第６項までのいずれか１項に記載の制御部材。 ９　前記切欠き（７、１４）が溝（７ａ、１４ａ）の形
   式で、かつ***部（５、１３）がウェブ（５ａ、１３ａ
   ）の形式でそれぞれ形成されている、前記特許請求の範
   囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の制御部
   材。 １０、前記挿入部分（２）のセラミック材料が、部分的
   に安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムお
   よび酸化ジルコニウムを含む混合物、炭化珪素、窒化珪
   素、オキシ窒化珪素または上記物質の混合物である、前
   記特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項
   に記載の制御部材。