JPH05332104A - 動弁機構のカム接触部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明はカム接触部に耐摩耗材のコーティン
グを施した内燃機関の動弁機構のカム接触部構造に関
し、このコーティング部にかかる引張応力を緩和してカ
ム接触部の耐久性を向上させることを目的とする。 【構成】 吸気弁等を構成するバルブ３にカムの力を伝
達するためのバルブリフタ２を設ける。バルブリフタ２
のカム１と対向する面にシム７を配置する。シム７のカ
ム１側は球面状に凸とされ、その表面にはセラミックの
耐摩耗層６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動弁機構のカム接触部構
造に係り、特にカムと摺動するカム接触部に、耐摩耗性
材のコーティングを施した内燃機関の動弁機構のカム接
触部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の動弁機構のカム接触部は、摺
動と衝撃が複合した極めて過酷な条件で使用される。こ
のため、動弁機構のカム接触部には高い耐久性が要求さ
れている。そこで、従来、このような要求を満たすカム
接触部として、摺動面にセラミック材からなる耐摩耗材
をコーティングしたものが提案されている（特開平３−
１７２５０４号公報）。

【０００３】このカム接触部を用いた動弁機構のカム接
触部構造によれば、カム接触部は高い耐熱性及び耐摩耗
性を有する。このため、摩耗や焼き付きといった問題に
対するカム接触部の耐久性が著しく向上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、内燃
機関の動弁機構においては、カムとカム接触部は高い面
圧で接触する。このため、カム接触部にはカムとの接触
点を中心とした放射状かつ凹状の弾性変形が生じる。従
って、上記従来の動弁機構のカム接触部構造において
は、カム接触部のセラミックコーティング面にカムが接
触する際には、セラミック材に放射状の引張応力が働
く。

【０００５】また、セラミック材は一般に脆性材料であ
る。このため、カム接触部にコーティングされたセラミ
ック材にこのように高い引張応力が加えられると、その
応力によりセラミック材に亀裂や剥離が生じて、コーテ
ィング層が破損するという問題があった。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、カム接触部にカムが接触した際にセラミックコー
ティングにかかる引張応力を緩和して、接触圧に対する
カム接触部の耐久性を向上させた動弁機構のカム接触部
構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、カムとの
摺動面であるカム接触部を、カム接触部本体と、該カム
接触部本体上に形成された耐摩耗層とで構成する動弁機
構のカム接触部構造において、前記カム接触部本体の前
記カム側を凸状の球面とすることで解決される。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、前記耐摩耗層は前記カム
側を凸状とする球面となる。このコーティング層を前記
カムが押圧すると前記カム接触部の凸形状が潰れて平坦
に近づく。このとき前記コーティング層には、カムとの
接触点を中心とする放射状の圧縮応力が作用する。従っ
て、前記コーティング層が前記カムに押圧されても、亀
裂を生じさせる引張応力が発生しないためコーティング
層の破損が防止される。

【０００９】

【実施例】図１は本発明に係る動弁機構のカム接触部構
造の一実施例の構成断面図を示す。同図において１は、
図示しない内燃機関のクランクシャフトの回転が伝達さ
れて、このクランクシャフトと同期して回転するカムシ
ャフトに設けられたカムである。

【００１０】符号２はバルブリフタでシリンダブロック
５の所定位置に組み込まれ、カムシャフトと共にカム１
が回転すると、カム１の突出部に押圧されてバルブ３を
下方向に押圧する。図示されないバルブ３の先端部には
吸気弁または排気弁を構成する弁体が設けられており、
カム１により下方向に押圧されるとその弁体が吸気ポー
トまたは排気ポートを開弁する。一方、バルブ３はその
外周に設けられたバルブスプリング４により常時上方向
に付勢されているため、カム１の作用により下方向に押
圧されているときを除いて、吸気ポートまたは排気ポー
トは閉弁される。

【００１１】本実施例の構造においては、カム１と摺動
するカム接触部は表面にセラミックの耐摩耗層６を有す
るシム７で構成されている。このシム７はカム接触部に
相当し、カム１とバルブ３の高さ方向の位置関係を調整
するための部材でもある。つまり、シム７の厚さを調整
することによりカム１やバルブリフタ２の加工精度等に
よる誤差を相殺して、バルブ３による開閉弁動作が精度
良く行われるようにしている。

【００１２】図２は上記のシム７の拡大図を示し、同図
において斜線で示す領域は断面図を示す。同図に示すよ
うにシム７の表面は凸状の球面形状とされ、その面には
セラミックからなる耐摩耗層６が設けられている。

【００１３】図３は本実施例の構造の作用、効果を説明
するための図で、同図（Ａ）は従来のカム接触部にカム
の突出部が接触している瞬間の断面図を示し、同図
（Ｂ）は本実施例のカム接触部（シム７）にカムの突出
部が接触している瞬間の断面図を示す。以下、各図に基
づいて本実施例構造の作用、効果を説明する。尚、各図
中、図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００１４】同図（Ａ）において、１７はカム接触部を
構成する従来のシムで、カム１と摺動する側の平坦な面
にはセラミックの耐摩耗層１６が設けられている。ま
た、同図（Ａ）に示すように、カム１がシム１７を押圧
するとシム１７は弾性変形して、カム１との接触点を中
心とした凹面形状になる。このため、耐摩耗層１６には
引張応力σｒが作用し、耐摩耗層１６の破損の原因とな
る。

【００１５】これに反して本実施例のシム７は、上記し
たように耐摩耗層６を有する面が凸状の球面である。こ
のため、カム１がシム７を押圧してシム７が弾性変形す
ると、シム７の球面が潰れて平坦に近づき、同図（Ｂ）
に示すように耐摩耗層６とカム１との接触点を中心とす
る半径方向に圧縮応力が働く。

【００１６】従って、上記の耐摩耗層１６のときのよう
に亀裂を生じさせるような力（引張応力）が作用しな
い。また、仮に耐摩耗層の一部に、変形により引張応力
が作用する部位があっても、その引張応力は上記の圧縮
応力により緩和されるため、コーティング層が平坦な場
合の圧縮応力に比べて小さい力になる。

【００１７】また、シム７の表面が凸状の球面形状であ
るため、カム１がその表面を摺動する際、カム１が押圧
する点がどの位置であっても上記の効果を得ることがで
き、カム１とシム７の位置精度によらず上記の効果を得
ることができる。

【００１８】このように、本実施例の構造によれば、カ
ム１による動弁動作中に耐摩耗層６に生じる引張応力が
小さく、耐摩耗層６に亀裂が生じることがない。このた
め、シム７の耐摩耗性及び耐焼き付き性が改善されて、
内燃機関の吸排気弁の耐久性が向上する。

【００１９】尚、本実施例においては、球面形状による
突出高さｈはシム７の外径Ｄに対してほぼ０．０５％と
して、上記の効果を確保しつつ、シム７とカム１の位置
がばらついた場合にも、両者の距離が変動しないように
している。

【００２０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、前記カム
の押圧力による前記耐摩耗層の破損を防止することがで
きる。このため、従来問題となっている前記耐摩耗層の
剥離による、カム接触部の摩耗や焼き付きを防止するこ
とができる。

【００２１】このように、本発明に係る構造は、カム接
触部の耐久性を向上させ、開閉弁タイミング精度の長期
間維持を可能とすることから、高精度な開閉弁タイミン
グと、高い耐久性が要求される動弁機構のカム接触部の
構造に適するという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動弁機構のカム接触部構造の一実
施例の構成断面図である。

【図２】本実施例の構造によるカム接触部の拡大図であ
る。

【図３】本実施例の構造の作用、効果を説明するための
カムとカム接触部の拡大図である。

【符号の説明】

１ カム ２ バルブリフタ ３ バルブ ４ バルブスプリング ６ 耐摩耗層 ７ シム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小沢 仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐々木 和彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 守谷 嘉人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムとの摺動面であるカム接触部を、カ
   ム接触部本体と、該カム接触部本体上に形成された耐摩
   耗層とで構成する動弁機構のカム接触部構造において、 前記カム接触部本体の前記カム側を凸状の球面とするこ
   とを特徴とする動弁機構のカム接触部構造。