JPH0797904A - アジャスティングシム - Google Patents
アジャスティングシムInfo
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- JPH0797904A JPH0797904A JP26557693A JP26557693A JPH0797904A JP H0797904 A JPH0797904 A JP H0797904A JP 26557693 A JP26557693 A JP 26557693A JP 26557693 A JP26557693 A JP 26557693A JP H0797904 A JPH0797904 A JP H0797904A
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- sliding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カム−シム間での摩擦係数を低減させ、同時
に複雑形状のカムに困難で高コストの特別な超精密仕上
げ加工を行わなくてもカムの表面粗さを向上させて、良
好な摺動特性を得ることができる、自動車用内燃機関の
動弁系機構にカムと組み合わせて用いるアジャスティグ
シムを提供する。 【構成】 自動車用内燃機関の動弁系機構にカム１と組
み合わせて用いるアジャスティグシム３であって、カム
１との摺動面の表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ以
下の窒化ケイ素又はサイアロンを主成分とするセラミッ
クス材と、セラミックス材の少なくともカムとの摺動面
に設けられ、ＭｏＳ2の粉末粒子がポリマーに分散した
複合材被膜とからなるアジャスティングシム３。
に複雑形状のカムに困難で高コストの特別な超精密仕上
げ加工を行わなくてもカムの表面粗さを向上させて、良
好な摺動特性を得ることができる、自動車用内燃機関の
動弁系機構にカムと組み合わせて用いるアジャスティグ
シムを提供する。 【構成】 自動車用内燃機関の動弁系機構にカム１と組
み合わせて用いるアジャスティグシム３であって、カム
１との摺動面の表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ以
下の窒化ケイ素又はサイアロンを主成分とするセラミッ
クス材と、セラミックス材の少なくともカムとの摺動面
に設けられ、ＭｏＳ2の粉末粒子がポリマーに分散した
複合材被膜とからなるアジャスティングシム３。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン等の内
燃機関の動弁系機構を構成するカムフォロアのアジャス
ティングシムに関する。
燃機関の動弁系機構を構成するカムフォロアのアジャス
ティングシムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車エンジンの効率化による燃
費の向上が強く望まれ、その有効な対策の１つとして内
燃機関の摩擦損失を低減させることが研究されている。
特に、自動車エンジンのような内燃機関のなかでも、摺
動速度が低く且つ高負荷であるため最も苛酷な摺動部品
のひとつである動弁系機構におけるカムとアジャスティ
ングシムの間の摩耗を低減させることが極めて有効とさ
れている。
費の向上が強く望まれ、その有効な対策の１つとして内
燃機関の摩擦損失を低減させることが研究されている。
特に、自動車エンジンのような内燃機関のなかでも、摺
動速度が低く且つ高負荷であるため最も苛酷な摺動部品
のひとつである動弁系機構におけるカムとアジャスティ
ングシムの間の摩耗を低減させることが極めて有効とさ
れている。
【０００３】一般に、対向する摺動部品間の最小隙間又
は最小油膜厚さと、摺動部品の摺動面の性状が、摺動特
性に大きな影響を与えるとされている。例えば、「油圧
と空気圧」第１８巻、第４号、１９８７年の第２４７〜
２５８頁、あるいは自動車技術会編「学術講演会前刷集
９２４」１９９２年の第８５〜８８頁に記載されている
ように、潤滑の尺度を示す値として、下記式１により定
義される油膜パラメータΛがよく使用されている。
は最小油膜厚さと、摺動部品の摺動面の性状が、摺動特
性に大きな影響を与えるとされている。例えば、「油圧
と空気圧」第１８巻、第４号、１９８７年の第２４７〜
２５８頁、あるいは自動車技術会編「学術講演会前刷集
９２４」１９９２年の第８５〜８８頁に記載されている
ように、潤滑の尺度を示す値として、下記式１により定
義される油膜パラメータΛがよく使用されている。
【０００４】
【式１】 Λ＝ｈmin／σ＝ｈmin／（Ｒrms1 2＋Ｒrms2 2）1/2 ただし、ｈminは対向する摺動部品間の最小隙間又は最
小油膜厚さ、σは対向する摺動部品の合成面粗さ、Ｒ
rms1は片方の摺動部品表面の自乗平均粗さ、Ｒrms2は他
方の摺動部品表面の自乗平均粗さを表す。
小油膜厚さ、σは対向する摺動部品の合成面粗さ、Ｒ
rms1は片方の摺動部品表面の自乗平均粗さ、Ｒrms2は他
方の摺動部品表面の自乗平均粗さを表す。
【０００５】この油膜パラメータΛの値が３以上の場合
は流体潤滑状態、１以下の場合は境界潤滑状態、及び１
〜３の場合は流体潤滑と境界潤滑の混在した混合潤滑状
態であるとされ、Λの値が大きいほど摺動面間の接触が
緩和されて、摺動特性が良好になると言われている。従
って、同一摺動条件下では最小隙間又は最小油膜厚さｈ
minは一定であるため、２つの摺動面の表面粗さを小さ
くすることが摩擦係数の低減に有効である。
は流体潤滑状態、１以下の場合は境界潤滑状態、及び１
〜３の場合は流体潤滑と境界潤滑の混在した混合潤滑状
態であるとされ、Λの値が大きいほど摺動面間の接触が
緩和されて、摺動特性が良好になると言われている。従
って、同一摺動条件下では最小隙間又は最小油膜厚さｈ
minは一定であるため、２つの摺動面の表面粗さを小さ
くすることが摩擦係数の低減に有効である。
【０００６】そこで、摺動部品の摺動面に高精度な超精
密仕上げ加工を施して表面粗さを出来るだけ低減させる
ことが行われているが、動弁系部品のカムのように曲面
等の複雑形状の表面に対しては、高精度な超精密仕上げ
加工は困難であり、又多大な時間と労力を要するため加
工コストも極めて高くなることから、通常の研削加工に
よる表面仕上げ加工が主流となっており、カム−シム間
での摩擦係数の低減がままならない現状である。
密仕上げ加工を施して表面粗さを出来るだけ低減させる
ことが行われているが、動弁系部品のカムのように曲面
等の複雑形状の表面に対しては、高精度な超精密仕上げ
加工は困難であり、又多大な時間と労力を要するため加
工コストも極めて高くなることから、通常の研削加工に
よる表面仕上げ加工が主流となっており、カム−シム間
での摩擦係数の低減がままならない現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、カム−シム間での摩擦係数を低減させ、
同時に複雑形状のカムに困難で高コストの特別な超精密
仕上げ加工を行わなくてもカムの表面粗さを向上させる
ことができ、もって良好な摺動特性を得ることができる
自動車用内燃機関の動弁系機構にカムと組み合わせて用
いるアジャスティグシムに関する。
の事情に鑑み、カム−シム間での摩擦係数を低減させ、
同時に複雑形状のカムに困難で高コストの特別な超精密
仕上げ加工を行わなくてもカムの表面粗さを向上させる
ことができ、もって良好な摺動特性を得ることができる
自動車用内燃機関の動弁系機構にカムと組み合わせて用
いるアジャスティグシムに関する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する自動車用内燃機関の動弁系機構に
カムと組み合わせて用いるアジャスティグシムは、カム
との摺動面の表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ以下
の窒化ケイ素又はサイアロンを主成分とするセラミック
ス材と、セラミックス材の少なくともカムとの摺動面に
設けられたＭｏＳ2の粉末粒子がポリマーに分散した複
合材被膜とからなることを特徴とする。
め、本発明が提供する自動車用内燃機関の動弁系機構に
カムと組み合わせて用いるアジャスティグシムは、カム
との摺動面の表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ以下
の窒化ケイ素又はサイアロンを主成分とするセラミック
ス材と、セラミックス材の少なくともカムとの摺動面に
設けられたＭｏＳ2の粉末粒子がポリマーに分散した複
合材被膜とからなることを特徴とする。
【０００９】本発明のアジャスティングシムに用いるセ
ラミックス材は、表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ
以下であり且つ窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はサイアロン
を主成分とするものであれば、焼結体であっても、繊
維、ウイスカー又は分散粒子のいずれかで強化された複
合材料であっても良い。焼結体及び複合材料のいずれの
場合においても、アジャスティングシムとして必要な硬
度や耐久性等を考慮すると、主成分であるＳｉ3Ｎ4又は
サイアロンの含有率は６０体積％以上であることが好ま
しい。
ラミックス材は、表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ
以下であり且つ窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又はサイアロン
を主成分とするものであれば、焼結体であっても、繊
維、ウイスカー又は分散粒子のいずれかで強化された複
合材料であっても良い。焼結体及び複合材料のいずれの
場合においても、アジャスティングシムとして必要な硬
度や耐久性等を考慮すると、主成分であるＳｉ3Ｎ4又は
サイアロンの含有率は６０体積％以上であることが好ま
しい。
【００１０】尚、かかる複合材料の具体例としては、Ｓ
ｉ3Ｎ4又はサイアロンを炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ア
ルミナ繊維等で強化した繊維強化複合材料、Ｓｉ3Ｎ4又
はサイアロンを炭化ケイ素ウイスカー等で強化したウイ
スカー強化複合材料、Ｓｉ3Ｎ4又はサイアロンを窒化チ
タン粒子や炭化ケイ素ナノ粒子等で強化した粒子分散強
化複合材料を挙げることが出来る。
ｉ3Ｎ4又はサイアロンを炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ア
ルミナ繊維等で強化した繊維強化複合材料、Ｓｉ3Ｎ4又
はサイアロンを炭化ケイ素ウイスカー等で強化したウイ
スカー強化複合材料、Ｓｉ3Ｎ4又はサイアロンを窒化チ
タン粒子や炭化ケイ素ナノ粒子等で強化した粒子分散強
化複合材料を挙げることが出来る。
【００１１】ＭｏＳ2の粉末粒子を保持して複合材被膜
を構成するポリマーとしては、ポリアミドイミド、ポリ
イミド、ポリ四フッ化エチレン、ポリフェニレンサルフ
ァイド、及びジアリルフタレート樹脂の少なくとも１種
が好ましい。ただし、上記以外のポリマーの種類によっ
ては複合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場
合があるので、ポリマーの選択には注意を要する。
を構成するポリマーとしては、ポリアミドイミド、ポリ
イミド、ポリ四フッ化エチレン、ポリフェニレンサルフ
ァイド、及びジアリルフタレート樹脂の少なくとも１種
が好ましい。ただし、上記以外のポリマーの種類によっ
ては複合材被膜が軟質となり、耐摩耗性を低下させる場
合があるので、ポリマーの選択には注意を要する。
【００１２】本発明のアジャスティングシムの製造は、
例えば以下の方法により行うことができる。まずＳｉ3
Ｎ4又はサイアロンを主成分とするセラミックス材の表
面を所定の表面粗さに研磨し、脱脂及び乾燥し、必要に
応じて表面に微細な凹凸を形成させる。次に、このセラ
ミックス材表面に、ＭｏＳ2の粉末粒子を液状ポリマー
（未硬化樹脂又は樹脂前駆物質若しくはこれらの溶液）
に分散させた塗料状懸濁液をスプレー、浸漬、刷毛塗り
等により塗布した後、焼き付け又は自然乾燥させること
によりＭｏＳ2／ポリマーの複合材被膜を形成する。
例えば以下の方法により行うことができる。まずＳｉ3
Ｎ4又はサイアロンを主成分とするセラミックス材の表
面を所定の表面粗さに研磨し、脱脂及び乾燥し、必要に
応じて表面に微細な凹凸を形成させる。次に、このセラ
ミックス材表面に、ＭｏＳ2の粉末粒子を液状ポリマー
（未硬化樹脂又は樹脂前駆物質若しくはこれらの溶液）
に分散させた塗料状懸濁液をスプレー、浸漬、刷毛塗り
等により塗布した後、焼き付け又は自然乾燥させること
によりＭｏＳ2／ポリマーの複合材被膜を形成する。
【００１３】一方、本発明のアジャスティングシムの相
手部材であるカムは、一般的な機械部品における摺動部
の構成材料である普通鋳鉄、合金鋳鉄、鋳鋼、又はチル
化等の表面処理を施した普通鋳鉄や鋳物材料、あるいは
軸受鋼や高速度鋼のような合金鋼等のほか、アルミニウ
ム合金、チタン合金、マグネシウム合金等の現在実用化
されているあらゆる摺動用金属材料が使用可能である。
手部材であるカムは、一般的な機械部品における摺動部
の構成材料である普通鋳鉄、合金鋳鉄、鋳鋼、又はチル
化等の表面処理を施した普通鋳鉄や鋳物材料、あるいは
軸受鋼や高速度鋼のような合金鋼等のほか、アルミニウ
ム合金、チタン合金、マグネシウム合金等の現在実用化
されているあらゆる摺動用金属材料が使用可能である。
【００１４】
【作用】前記式１の油膜パラメータΛの値が３未満にな
ると、摺動面上の突起の先端で摺動部材と相手部材の接
触が始まり、接触部分は流体潤滑が破れて境界潤滑とな
り、全体の潤滑状態は流体潤滑と境界潤滑の混在した混
合潤滑状態となる。この境界潤滑部分の増加と共に部材
間の摩擦係数は急激に増大するが、本発明のアジャステ
ィングシムでは、セラミックス材の表面粗さが極めて小
さいことに加えて、その表面にポリマー中に固体潤滑材
としてのＭｏＳ2の粉末粒子が分散した複合材被膜が存
在するので、境界潤滑部分におけるカム−シム間の摩擦
係数を低減させることができ、良好な摺動特性が得られ
る。
ると、摺動面上の突起の先端で摺動部材と相手部材の接
触が始まり、接触部分は流体潤滑が破れて境界潤滑とな
り、全体の潤滑状態は流体潤滑と境界潤滑の混在した混
合潤滑状態となる。この境界潤滑部分の増加と共に部材
間の摩擦係数は急激に増大するが、本発明のアジャステ
ィングシムでは、セラミックス材の表面粗さが極めて小
さいことに加えて、その表面にポリマー中に固体潤滑材
としてのＭｏＳ2の粉末粒子が分散した複合材被膜が存
在するので、境界潤滑部分におけるカム−シム間の摩擦
係数を低減させることができ、良好な摺動特性が得られ
る。
【００１５】又、油膜パラメータΛの値が小さい潤滑領
域においては、摺動部材の材質から決定される無潤滑摺
動での摩擦係数値が全体の摩擦損失において支配的であ
るが、本発明のアジャスティングシムではセラミックス
材を用いることにより、且つその表面粗さを極めて小さ
くすることにより、摩擦係数の低減を図っている。しか
も、セラミックス材の使用によって、セラミックスの持
つ高い硬度による耐摩耗性、低い表面活性度による焼き
付き現象の防止等の効果が得られるほか、鋼等と比べて
比較的軽量であるため動弁系機構全体の軽量化も期待で
きる。
域においては、摺動部材の材質から決定される無潤滑摺
動での摩擦係数値が全体の摩擦損失において支配的であ
るが、本発明のアジャスティングシムではセラミックス
材を用いることにより、且つその表面粗さを極めて小さ
くすることにより、摩擦係数の低減を図っている。しか
も、セラミックス材の使用によって、セラミックスの持
つ高い硬度による耐摩耗性、低い表面活性度による焼き
付き現象の防止等の効果が得られるほか、鋼等と比べて
比較的軽量であるため動弁系機構全体の軽量化も期待で
きる。
【００１６】更に、本発明のアジャスティングシムにお
いては、相手部材であるカムとの摺動中に、セラミック
ス材の摺動面に形成した複合材被膜が、容易に剥離し脱
落する。脱落した複合材被膜中のＭｏＳ2粒子はカム−
シムの摺動面間に介在し、ＭｏＳ2より硬度の低いカム
の金属からなる摺動面を研磨して表面粗さを向上させ
る。従って、相手部材であるカムは精密な仕上げ加工を
行わなくても、本発明のアジャスティングシムとの摺動
により自然に表面が研磨されて表面粗さが向上するの
で、経済的に極めて有利であると同時に、表面粗さの向
上により摩擦係数の低減が可能になる。
いては、相手部材であるカムとの摺動中に、セラミック
ス材の摺動面に形成した複合材被膜が、容易に剥離し脱
落する。脱落した複合材被膜中のＭｏＳ2粒子はカム−
シムの摺動面間に介在し、ＭｏＳ2より硬度の低いカム
の金属からなる摺動面を研磨して表面粗さを向上させ
る。従って、相手部材であるカムは精密な仕上げ加工を
行わなくても、本発明のアジャスティングシムとの摺動
により自然に表面が研磨されて表面粗さが向上するの
で、経済的に極めて有利であると同時に、表面粗さの向
上により摩擦係数の低減が可能になる。
【００１７】このようにして、慣らし運転中及び／又は
摺動初期に、相手部材である金属製カムの摺動面が研磨
されて平滑になって来ると、混合潤滑状態における流体
潤滑の部分が増加するので、それ以上の摩耗又は偏摩耗
の進行が停止し、カムの面精度を保持すると同時に良好
な潤滑状態を保ち続けることができる。しかも、アジャ
スティングシムはセラミックスからなるので、金属同士
のカム−シムの組み合わせと比較して表面活性度が低い
ため、この状態でのカムとの焼き付きや異常摩耗を防止
できる。
摺動初期に、相手部材である金属製カムの摺動面が研磨
されて平滑になって来ると、混合潤滑状態における流体
潤滑の部分が増加するので、それ以上の摩耗又は偏摩耗
の進行が停止し、カムの面精度を保持すると同時に良好
な潤滑状態を保ち続けることができる。しかも、アジャ
スティングシムはセラミックスからなるので、金属同士
のカム−シムの組み合わせと比較して表面活性度が低い
ため、この状態でのカムとの焼き付きや異常摩耗を防止
できる。
【００１８】特にアジャスティングシムの場合、摺動の
相手部材であるカムとの接触面圧が高いので、摺動時の
摩擦抵抗を低減させ且つシム表面の凹凸によるカム表面
への攻撃性（カムの異常摩耗）を防ぐことを考慮する
と、本発明のアジャスティングシムにおけるセラミック
ス材の表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μｍ以下であ
ることが必要である。
相手部材であるカムとの接触面圧が高いので、摺動時の
摩擦抵抗を低減させ且つシム表面の凹凸によるカム表面
への攻撃性（カムの異常摩耗）を防ぐことを考慮する
と、本発明のアジャスティングシムにおけるセラミック
ス材の表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μｍ以下であ
ることが必要である。
【００１９】又、摩擦係数の低減した状態を長時間維持
し、且つ面荒れの原因となるカムによる攻撃を防止する
ために、アジャスティングシムは高い硬度を持つことが
望ましい。アジャスティングシムが高い硬度を持つこと
により、カムとの接触による局部的な変形が生じ難く、
局部変形に起因する偏摩擦を生じることもない。これら
の効果を得るためには、アジャスティングシムのセラミ
ックス材の硬さはビッカース硬度ＨVで１０００ｋｇｆ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
し、且つ面荒れの原因となるカムによる攻撃を防止する
ために、アジャスティングシムは高い硬度を持つことが
望ましい。アジャスティングシムが高い硬度を持つこと
により、カムとの接触による局部的な変形が生じ難く、
局部変形に起因する偏摩擦を生じることもない。これら
の効果を得るためには、アジャスティングシムのセラミ
ックス材の硬さはビッカース硬度ＨVで１０００ｋｇｆ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００２０】複合材被膜を構成するＭｏＳ2の粉末粒子
は、固体潤滑材としての性質を有しており、カム−シム
間の摩耗抵抗を低減させる。かかるＭｏＳ2の粉末粒子
がポリマー中に分散した複合材被膜の膜厚は５〜３０μ
ｍの範囲であることが好ましい。その理由は、複合材被
膜の膜厚が５μｍ未満では十分な潤滑性を得ることがで
きず、逆に３０μｍを越えると耐久性及び耐摺動性にお
いて十分な効果を得られないからである。
は、固体潤滑材としての性質を有しており、カム−シム
間の摩耗抵抗を低減させる。かかるＭｏＳ2の粉末粒子
がポリマー中に分散した複合材被膜の膜厚は５〜３０μ
ｍの範囲であることが好ましい。その理由は、複合材被
膜の膜厚が５μｍ未満では十分な潤滑性を得ることがで
きず、逆に３０μｍを越えると耐久性及び耐摺動性にお
いて十分な効果を得られないからである。
【００２１】又、複合材被膜を構成するポリマーは、Ｍ
ｏＳ2粒子のバインダーとしての効果を果すものであ
り、前記のごとくポリアミドイミド、ポリイミド、ポリ
四フッ化エチレン、ポリフェニレンサルファイド、ジア
リルフタレート樹脂等が好ましい。これらのポリマーは
バインダーとしてはもちろん、自己潤滑性を期待できる
ものであり、前記ＭｏＳ2の潤滑性と併せて効果的な潤
滑被膜を形成するものと考えられる。
ｏＳ2粒子のバインダーとしての効果を果すものであ
り、前記のごとくポリアミドイミド、ポリイミド、ポリ
四フッ化エチレン、ポリフェニレンサルファイド、ジア
リルフタレート樹脂等が好ましい。これらのポリマーは
バインダーとしてはもちろん、自己潤滑性を期待できる
ものであり、前記ＭｏＳ2の潤滑性と併せて効果的な潤
滑被膜を形成するものと考えられる。
【００２２】複合材被膜中におけるポリマーの体積含有
率は５０〜９５体積％の範囲が好ましい。その理由は、
ポリマーの体積含有率が５０体積％未満ではＭｏＳ2粒
子のバインダーとしての効果が小さくなるため複合材被
膜の耐久性が低下し、９５体積％を越えると複合材被膜
の潤滑性が不十分となるからである。
率は５０〜９５体積％の範囲が好ましい。その理由は、
ポリマーの体積含有率が５０体積％未満ではＭｏＳ2粒
子のバインダーとしての効果が小さくなるため複合材被
膜の耐久性が低下し、９５体積％を越えると複合材被膜
の潤滑性が不十分となるからである。
【００２３】
【実施例】実施例１ ビッカース硬度で１４００の硬さを有するＳｉ3Ｎ4焼結
体、サイアロン焼結体及びＳｉＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4複合
材料（ＳｉＣ繊維３０体積％）からなる所定寸法の各セ
ラミックス材を、表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μ
ｍ以下のものと０.１μｍを越えるもの（比較例）との
２種類にそれぞれ表面研磨し、その表面を脱脂し、乾燥
させた。
体、サイアロン焼結体及びＳｉＣ繊維強化Ｓｉ3Ｎ4複合
材料（ＳｉＣ繊維３０体積％）からなる所定寸法の各セ
ラミックス材を、表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μ
ｍ以下のものと０.１μｍを越えるもの（比較例）との
２種類にそれぞれ表面研磨し、その表面を脱脂し、乾燥
させた。
【００２４】一方、ＭｏＳ2粉末をポリアミドイミド系
液状ポリマーに混合分散させ、ポリマーとＭｏＳ2の合
計に対するポリマーの体積含有率が７５体積％の塗料状
懸濁液とした。この塗料状懸濁液を前記各セラミックス
材の摺動面に膜厚約１０μｍとなるようにスプレー塗布
し、１７０〜１８０℃に加熱して焼き付けることによ
り、表面に複合材被膜を形成させたアジャスティングシ
ムを得た。
液状ポリマーに混合分散させ、ポリマーとＭｏＳ2の合
計に対するポリマーの体積含有率が７５体積％の塗料状
懸濁液とした。この塗料状懸濁液を前記各セラミックス
材の摺動面に膜厚約１０μｍとなるようにスプレー塗布
し、１７０〜１８０℃に加熱して焼き付けることによ
り、表面に複合材被膜を形成させたアジャスティングシ
ムを得た。
【００２５】得られた各アジャスティングシムを、図１
に示す排気量２０００ｃｃのアウターシム・タイプ直動
式動弁系を有する４気筒１６バルブの市販車用エンジン
の動弁系に、カムフォロアのアジャスティングシム３と
して取り付けた。即ち、カム軸２の回りに回転するカム
１と弁バネ５の作用により、バルブリフター４が軸方向
に移動してシリンダーヘッド７の吸排気弁６を開閉する
動弁系に、バルブリフター４の上にカム１と相対して摺
動するように上記アジャスティングシム３を装着した。
尚、カム１には合金鋳鉄のチル硬化品を用いた。
に示す排気量２０００ｃｃのアウターシム・タイプ直動
式動弁系を有する４気筒１６バルブの市販車用エンジン
の動弁系に、カムフォロアのアジャスティングシム３と
して取り付けた。即ち、カム軸２の回りに回転するカム
１と弁バネ５の作用により、バルブリフター４が軸方向
に移動してシリンダーヘッド７の吸排気弁６を開閉する
動弁系に、バルブリフター４の上にカム１と相対して摺
動するように上記アジャスティングシム３を装着した。
尚、カム１には合金鋳鉄のチル硬化品を用いた。
【００２６】この動弁系に、カム軸を駆動するモータ、
オイル供給用のポンプ、及びカム軸駆動トルク測定用の
トルクメータを取り付けて、カム軸駆動トルク測定試験
機を構成し、クランクシャフト回転数換算で２０００ｒ
ｐｍで実際にカム軸２をモーターにより駆動した。駆動
開始から１時間後と１００時間後における、カム軸駆動
トルクを測定すると共に、測定前と１００時間運転後の
アジャスティングシム３の摺動面の十点平均粗さＲZを
測定し、その結果を表１に示した。
オイル供給用のポンプ、及びカム軸駆動トルク測定用の
トルクメータを取り付けて、カム軸駆動トルク測定試験
機を構成し、クランクシャフト回転数換算で２０００ｒ
ｐｍで実際にカム軸２をモーターにより駆動した。駆動
開始から１時間後と１００時間後における、カム軸駆動
トルクを測定すると共に、測定前と１００時間運転後の
アジャスティングシム３の摺動面の十点平均粗さＲZを
測定し、その結果を表１に示した。
【００２７】又、比較例として、前記市販車用エンジン
の純正品と同等の表面粗さを有するＣｒ−Ｍｏ鋼から作
製したアジャスティングシムについても、前記カム軸駆
動トルク測定試験機を用いて同様の測定を行い、その結
果を表１に併せて示した。
の純正品と同等の表面粗さを有するＣｒ−Ｍｏ鋼から作
製したアジャスティングシムについても、前記カム軸駆
動トルク測定試験機を用いて同様の測定を行い、その結
果を表１に併せて示した。
【００２８】
【表１】 シム表面粗さＲZ(μm) 駆動トルク(kgf・mm2) 試料 セラミックス材 測定前 100時間後 1時間後 100時間後 1−1 Ｓｉ3Ｎ4焼結体 0.08 0.08 362 359 1−2 サイアロン焼結体 0.09 0.10 359 360 1−3 Ｓｉ3Ｎ4複合材料 0.08 0.08 360 359 1−4＊ Ｓｉ3Ｎ4焼結体 0.35 0.35 383 381 1−5＊ サイアロン焼結体 0.42 0.43 378 380 1−6＊ Ｓｉ3Ｎ4複合材料 0.40 0.41 377 380 1−7＊ Ｃｒ−Ｍｏ鋼 0.51 0.55 428 440 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００２９】表１の結果から明らかなように、セラミッ
クス材の摺動面にＭｏＳ2／ポリマーの複合材被膜を設
けたアジャスティングシムを用いることによって、従来
の鋼製のアジャスティングシムに比べカム軸駆動トルク
の低減を図ることが可能であり、特にセラミックス材の
表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μｍ以下であるとき
駆動トルクの低減効果が大きい。又、複合材被膜を備え
たセラミックス材のアジャスティングシムは長時間運転
後も初期の表面粗さを維持し、その場合の駆動トルクも
初期のレベルを保っていることが判る。
クス材の摺動面にＭｏＳ2／ポリマーの複合材被膜を設
けたアジャスティングシムを用いることによって、従来
の鋼製のアジャスティングシムに比べカム軸駆動トルク
の低減を図ることが可能であり、特にセラミックス材の
表面粗さが十点平均粗さＲZで０.１μｍ以下であるとき
駆動トルクの低減効果が大きい。又、複合材被膜を備え
たセラミックス材のアジャスティングシムは長時間運転
後も初期の表面粗さを維持し、その場合の駆動トルクも
初期のレベルを保っていることが判る。
【００３０】実施例２ 実施例１と同一のアジャスティングシムの各試料を用い
て、同じカム軸駆動トルク測定試験機を用いて実施例１
と同じ条件で１００時間の運転を行った。その後、アジ
ャスティングシムの相手部材である合金鋳鉄のチル硬化
品からなるカムについて、図２に示すカムノーズ長Ｌを
測定し、運転開始前のカムノーズ長との差からカム摩耗
量を求めた。又、同じく１００時間運転後のカムについ
て、摺動面の十点平均粗さＲZを測定し、これらの結果
を表２に示した。
て、同じカム軸駆動トルク測定試験機を用いて実施例１
と同じ条件で１００時間の運転を行った。その後、アジ
ャスティングシムの相手部材である合金鋳鉄のチル硬化
品からなるカムについて、図２に示すカムノーズ長Ｌを
測定し、運転開始前のカムノーズ長との差からカム摩耗
量を求めた。又、同じく１００時間運転後のカムについ
て、摺動面の十点平均粗さＲZを測定し、これらの結果
を表２に示した。
【００３１】
【表２】 シム表面粗さ 運転後のカム 運転後のカム試料 セラミックス材 測定前ＲZ(μm) 摩耗量(μm) 表面粗さＲZ(μm) 1−1 Ｓｉ3Ｎ4焼結体 0.08 21 0.52 1−2 サイアロン焼結体 0.09 16 0.36 1−3 Ｓｉ3Ｎ4複合材料 0.08 19 0.43 1−4＊ Ｓｉ3Ｎ4焼結体 0.35 234 1.48 1−5＊ サイアロン焼結体 0.42 257 1.56 1−6＊ Ｓｉ3Ｎ4複合材料 0.40 243 1.65 1−7＊ Ｃｒ−Ｍｏ鋼 0.51 321 1.71 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００３２】この結果より、アジャスティングシムのセ
ラミックス材の表面粗さＲZを０.１μｍ以下にすること
によって、摺動中における相手部材であるカムの摩耗量
を著しく減少させると同時に、摺動中にカム表面を研磨
してその表面粗さを自然に向上させることが判る。
ラミックス材の表面粗さＲZを０.１μｍ以下にすること
によって、摺動中における相手部材であるカムの摩耗量
を著しく減少させると同時に、摺動中にカム表面を研磨
してその表面粗さを自然に向上させることが判る。
【００３３】
【発明の効果】本発明のアジャスティングシムによれ
ば、潤滑剤中で相手部材であるカムとの慣らし運転中及
び摺動中に、境界潤滑となる部分の摩擦抵抗を下げるこ
とができ、カム−シム間の摺動特性を改善してカム軸駆
動トルクを従来よりも大幅に低減させることができる。
又同時に、カムとの慣らし運転中及び摺動中に、カム表
面を研磨してその表面粗さを向上させることができるの
で、複雑形状のカムの表面に特別な超精密仕上げ加工を
行わなくてもカム−シム間の摩擦係数を低減させること
が可能であり、経済的にも極めて有利である。
ば、潤滑剤中で相手部材であるカムとの慣らし運転中及
び摺動中に、境界潤滑となる部分の摩擦抵抗を下げるこ
とができ、カム−シム間の摺動特性を改善してカム軸駆
動トルクを従来よりも大幅に低減させることができる。
又同時に、カムとの慣らし運転中及び摺動中に、カム表
面を研磨してその表面粗さを向上させることができるの
で、複雑形状のカムの表面に特別な超精密仕上げ加工を
行わなくてもカム−シム間の摩擦係数を低減させること
が可能であり、経済的にも極めて有利である。
【図１】実施例で使用した自動車用内燃機関のアウター
シム・タイプ直動式動弁機構を示す概略断面図である。
シム・タイプ直動式動弁機構を示す概略断面図である。
【図２】実施例２におけるカム摩耗量の測定方法を説明
するためのカムの概略平面図である。
するためのカムの概略平面図である。
１ カム ２ カム軸 ３ アジャスティングシム ４ バルブリフター ５ 弁バネ ６ 吸排気弁 ７ シリンダーヘッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車エンジンの効率化による燃
費の向上が強く望まれ、その有効な対策の１つとして内
燃機関の摩擦損失を低減させることが研究されている。
特に、自動車エンジンのような内燃機関のなかでも、摺
動速度が低く且つ高負荷であるため最も苛酷な摺動部品
のひとつである動弁系機構におけるカムとアジャスティ
ングシムの間の摩擦損失を低減させることが極めて有効
とされている。
費の向上が強く望まれ、その有効な対策の１つとして内
燃機関の摩擦損失を低減させることが研究されている。
特に、自動車エンジンのような内燃機関のなかでも、摺
動速度が低く且つ高負荷であるため最も苛酷な摺動部品
のひとつである動弁系機構におけるカムとアジャスティ
ングシムの間の摩擦損失を低減させることが極めて有効
とされている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】更に、本発明のアジャスティングシムにお
いては、以下の作用も期待される。アジャスティングシ
ムの摺動面に形成した複合材被膜は、相手部材であるカ
ムとの摺動中に容易に剥離し脱落する。脱落した複合材
被膜中のＭｏＳ2粒子はアジャスティングシムとカムの
摺動面間に介在し、摺動時の凝着、焼き付きを防止する
作用を有するため、慣らし運転中及び摺動初期に起こる
「馴染み」によるアジャスティングシムとカムの摺動面
の平滑化を促進する。セラミックス製アジャスティング
シムは高い硬度と低い表面活性度を有するため、このと
き相手部材である金属製のカムの摺動面が優先的に平滑
化されることとなる。従って、カムは精密な仕上げ加工
を行わなくても、本発明のセラミックス製アジャスティ
ングシムとの摺動により表面が平滑化されて表面粗さが
向上するので、経済的に極めて有利であると同時に、表
面粗さの向上による摩擦係数の低減が可能になる。
いては、以下の作用も期待される。アジャスティングシ
ムの摺動面に形成した複合材被膜は、相手部材であるカ
ムとの摺動中に容易に剥離し脱落する。脱落した複合材
被膜中のＭｏＳ2粒子はアジャスティングシムとカムの
摺動面間に介在し、摺動時の凝着、焼き付きを防止する
作用を有するため、慣らし運転中及び摺動初期に起こる
「馴染み」によるアジャスティングシムとカムの摺動面
の平滑化を促進する。セラミックス製アジャスティング
シムは高い硬度と低い表面活性度を有するため、このと
き相手部材である金属製のカムの摺動面が優先的に平滑
化されることとなる。従って、カムは精密な仕上げ加工
を行わなくても、本発明のセラミックス製アジャスティ
ングシムとの摺動により表面が平滑化されて表面粗さが
向上するので、経済的に極めて有利であると同時に、表
面粗さの向上による摩擦係数の低減が可能になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】又、摩擦係数の低減した状態を長時間維持
し、且つ面荒れの原因となるカムによる攻撃を防止する
ために、アジャスティングシムは高い硬度を持つことが
望ましい。アジャスティングシムが高い硬度を持つこと
により、カムとの接触による局部的な変形が生じ難く、
局部変形に起因する偏摩耗を生じることもない。これら
の効果を得るためには、アジャスティングシムのセラミ
ックス材の硬さはビッカース硬度ＨVで１０００ｋｇｆ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
し、且つ面荒れの原因となるカムによる攻撃を防止する
ために、アジャスティングシムは高い硬度を持つことが
望ましい。アジャスティングシムが高い硬度を持つこと
により、カムとの接触による局部的な変形が生じ難く、
局部変形に起因する偏摩耗を生じることもない。これら
の効果を得るためには、アジャスティングシムのセラミ
ックス材の硬さはビッカース硬度ＨVで１０００ｋｇｆ
／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】複合材被膜を構成するＭｏＳ2の粉末粒子
は、固体潤滑材としての性質を有しており、カム−シム
間の摩擦係数を低減させる。かかるＭｏＳ2の粉末粒子
がポリマー中に分散した複合材被膜の膜厚は５〜３０μ
ｍの範囲であることが好ましい。その理由は、複合材被
膜の膜厚が５μｍ未満では十分な潤滑性を得ることがで
きず、逆に３０μｍを越えると耐久性及び耐摺動性にお
いて十分な効果を得られないからである。
は、固体潤滑材としての性質を有しており、カム−シム
間の摩擦係数を低減させる。かかるＭｏＳ2の粉末粒子
がポリマー中に分散した複合材被膜の膜厚は５〜３０μ
ｍの範囲であることが好ましい。その理由は、複合材被
膜の膜厚が５μｍ未満では十分な潤滑性を得ることがで
きず、逆に３０μｍを越えると耐久性及び耐摺動性にお
いて十分な効果を得られないからである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】この動弁系に、カム軸を駆動するモータ、
オイル供給用のポンプ、及びカム軸駆動トルク測定用の
トルクメータを取り付けて、カム軸駆動トルク測定試験
機を構成し、クランクシャフト回転数換算で２０００ｒ
ｐｍにて実際にカム軸２をモーターにより駆動した。駆
動開始から１時間後と１００時間後におけるカム軸駆動
トルクを測定すると共に、測定前と１００時間運転後の
アジャスティングシム３の摺動面の十点平均粗さＲZを
測定し、その結果を表１に示した。
オイル供給用のポンプ、及びカム軸駆動トルク測定用の
トルクメータを取り付けて、カム軸駆動トルク測定試験
機を構成し、クランクシャフト回転数換算で２０００ｒ
ｐｍにて実際にカム軸２をモーターにより駆動した。駆
動開始から１時間後と１００時間後におけるカム軸駆動
トルクを測定すると共に、測定前と１００時間運転後の
アジャスティングシム３の摺動面の十点平均粗さＲZを
測定し、その結果を表１に示した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】
【発明の効果】本発明のアジャスティングシムによれ
ば、潤滑剤中で相手部材であるカムとの慣らし運転中及
び摺動中に、境界潤滑となる部分の摩擦係数を低減させ
ることができ、カム−シム間の摺動特性を改善してカム
軸駆動トルクを従来よりも大幅に低減させることができ
る。又同時に、カムとの慣らし運転中及び摺動中に、カ
ム表面を研磨してその表面粗さを向上させることができ
るので、複雑形状のカムの表面に特別な超精密仕上げ加
工を行わなくてもカム−シム間の摩擦係数を低減させる
ことが可能であり、経済的にも極めて有利である。
ば、潤滑剤中で相手部材であるカムとの慣らし運転中及
び摺動中に、境界潤滑となる部分の摩擦係数を低減させ
ることができ、カム−シム間の摺動特性を改善してカム
軸駆動トルクを従来よりも大幅に低減させることができ
る。又同時に、カムとの慣らし運転中及び摺動中に、カ
ム表面を研磨してその表面粗さを向上させることができ
るので、複雑形状のカムの表面に特別な超精密仕上げ加
工を行わなくてもカム−シム間の摩擦係数を低減させる
ことが可能であり、経済的にも極めて有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 //(Ｃ１０Ｍ 111/04 103:06 Ｃ 107:44 107:38 107:46 107:22） Ｃ１０Ｎ 20:06 40:02 40:25 50:08 (72)発明者 西岡 隆夫 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 山川 晃 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 松沼 健二 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (6)
- 【請求項１】 自動車用内燃機関の動弁系機構にカムと
組み合わせて用いるアジャスティグシムであって、カム
との摺動面の表面粗さが十点平均粗さで０.１μｍ以下
の窒化ケイ素又はサイアロンを主成分とするセラミック
ス材と、セラミックス材の少なくともカムとの摺動面に
設けられたＭｏＳ2の粉末粒子がポリマーに分散した複
合材被膜とからなることを特徴とするアジャスティング
シム。 - 【請求項２】 セラミックス材が、窒化ケイ素又はサイ
アロンを６０体積％以上含む焼結体又は複合材料である
ことを特徴とする、請求項１に記載のアジャスティング
シム。 - 【請求項３】 セラミックス材の硬さがビッカース硬度
で１０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上であることを特徴とす
る、請求項１又は２に記載のアジャスティングシム。 - 【請求項４】 ＭｏＳ2の粉末粒子の平均粒径が５〜３
０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のアジ
ャスティングシム。 - 【請求項５】 複合材被膜のポリマーが、ポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポリ四フッ化エチレン、ポリフェニ
レンサルファイド、及びジアリルフタレート樹脂の少な
くとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の
アジャスティングシム。 - 【請求項６】 複合材被膜中におけるポリマーの含有率
が５０〜９５体積％であることを特徴とする、請求項１
又は５に記載のアジャスティングシム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26557693A JPH0797904A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アジャスティングシム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26557693A JPH0797904A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アジャスティングシム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797904A true JPH0797904A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17419043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26557693A Pending JPH0797904A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アジャスティングシム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797904A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001254808A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | バルブリフタ用シムおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP26557693A patent/JPH0797904A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001254808A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | バルブリフタ用シムおよびその製造方法 |
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