JPH09242512A

JPH09242512A - タペット

Info

Publication number: JPH09242512A
Application number: JP4760496A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Hirotomi; 忠義広富; Masayoshi Ono; 正善大野; Hiroshi Kanamaru; 弘志金丸
Original assignee: Hino Motors Ltd; Nippon Steel Corp; Kasuya Seiko KK
Current assignee: Hino Motors Ltd; Nippon Steel Corp; Kasuya Seiko KK
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックチップのロー付け時の作業性を向上
させ、ブローホールを減小させることにより接合強度を
向上させ、更にセラミックチップの欠けを防止してタペ
ット使用時における信頼性を向上する。【解決手段】カムに接触するセラミックチップ２２がタ
ペット本体２１ａの底面２１ｂを覆うように底面にロー
付けされる。底面の全周縁に面取りＣが施される。タペ
ット本体の底面中心から周縁に向かって放射状の模様を
形成することもでき、模様に起因した底面の表面粗さは
２〜１５μｍであることが好ましい。セラミックチップ
のカムに接触する面の全周縁には丸み付けＲがされるこ
とが更に好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカム構造を有するエ
ンジンに使用されるタペットに関する。更に詳しくは、
カムに接触するセラミックチップがタペット本体の底面
を覆うようにロー付けされたタペットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】４サイクルエンジンには通常バルブシス
テムが搭載される。バルブの形状は一般的にきのこ状に
形成され、コイルスプリングの力により閉じるようにな
っている。このバルブが開放することにより、４サイク
ルの作動工程における吸気及び排気を行うことができ、
開放されたバルブから燃焼室とシリンダ内のガス交換を
行うことができるようになっている。バルブを押して開
かせる装置はクランクシャフトの回転をタイミングベル
ト又はチェーン若しくはギヤによりカムシャフトに連結
させ、カムシャフトに設けられた略卵形のカムがシャフ
トとともに回転することによりロッカアームを介してバ
ルブを開閉させる。このカムシャフトの設けられる位置
によりバルブシステムを分類することができ、いわゆる
シリンダ上方にカムシャフトが設けられるオーバヘッド
カムシャフト方式とオーバヘッドバルブ方式（以下ＯＨ
Ｖという）に大別できる。

【０００３】図５に示すように、ＯＨＶではシリンダサ
イドに水平に位置したカムシャフト１２が回転すること
により直立する一対のプッシュロッド１７を介してロッ
カアーム１８の一端を押し上げ、そのアーム１８がシー
ソ式にバルブ１９を押し下げて開くように構成される。
プッシュロッド１７下部にはカムシャフト１２のカム１
６に当接するタペット２１が装着され、プッシュロッド
１７はタペット２１を介してカム１６の回転により上下
動するように構成される。このＯＨＶによればバルブ１
９をシリンダの頭上に位置させることができるので燃焼
室は半球状に形成することも楔状に形成することもで
き、設計の自由度を増すことができる。

【０００４】一方、プッシュロッド１７の下部に設けら
れたタペット２１は常に回転するカム１６に当接し、擦
れ合っているために耐摩耗性が要求される。特に近年エ
ンジンの高出力化等に対応させるため、タペット２１に
は非常に高い耐摩耗性が要求される。この耐摩耗性の要
求を満足させるためにセラミックチップをタペット本体
の底面を覆うようにロー付けする技術が開発されてい
る。このセラミックチップのタペット本体の底面へのロ
ー付けは、タペット本体の底面とセラミックチップとの
間にロー材を介在させ、これらを同心状に位置させてこ
れらの周縁を押さえ、この状態でタペット本体に適切な
荷重を加えて加熱処理することにより行われている。こ
のようにセラミックチップをタペット本体の底面にロー
付けすることにより、セラミックの優れた耐摩耗性を利
用してカム１６に当接するタペット２１の耐久性を向上
させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックチ
ップのタペット本体の底面へのロー付けは間にロー材を
介在させ、所定の温度によりロー付けすることからセラ
ミックチップと底面との間にブローホールが残存する恐
れがあった。この点を解消して信頼性の高いタペットを
得るようにするため、接合面には必要量より僅かに多い
ロー材を装填しておき、加熱ロー付け時に接合面の外周
縁に余剰のロー材をはみ出させるようにしている。しか
し、セラミックチップの中央付近のロー材はセラミック
チップ及びタペット本体の底面の表面粗さが抵抗となっ
て有効に周縁からはみ出ることがなく、この中央付近の
ブローホールを防止することができない問題点があっ
た。また、セラミックチップの周縁は通常台板等により
押さえられているためにはみ出たロー材がこの台板に付
着して。ロー付け後の処理が困難になることもある。

【０００６】一方、セラミックチップのヤング率は鉄の
２１０００ｋｇ／ｍｍ²に比較して３００００〜５００
００ｋｇ／ｍｍ²と高い。特に動弁系の信頼性評価に使
用するヘルツ面圧への影響ではヤング率の上昇に伴い２
０〜５０％上昇するといわれている。そこで少しでもセ
ラミックチップの曲率を少なくし、クラウニング形状を
平坦に近づける必要がある。しかし、この平面度をセラ
ミックチップの周縁にまで及ぼすとセラミックチップの
周縁に角部が存在し、セラミックチップのカムに当接す
る面の周縁に応力が集中して周縁の角部が欠けることが
ある。特にバルブ開弁時におけるカムが当接するセラミ
ックチップの周縁近傍には外力が集中しやすく、タペッ
トが使用時に破損する恐れもある。本発明の目的は、セ
ラミックチップのロー付け時の作業性を向上させ、ブロ
ーホールを減小させることにより接合強度を向上させて
信頼性の高いをタペットを提供することにある。本発明
の別の目的は、セラミックチップの欠けを防止してタペ
ット使用時における信頼性を向上することのでできるタ
ペットを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、カムに接触するセラミックチップ２
２がタペット本体２１ａの底面を覆うように底面２１ｂ
にロー付けされたタペットの改良である。その特徴ある
構成は、底面２１ｂの全周縁に面取りＣが施されたとこ
ろにある。セラミックチップ２２がロー付けされる際に
はロー材が底面２１ｂの周縁に流れ出る。底面２１ｂに
設けられた面取り部分には流れ出たロー材が溜まり、ロ
ー材を底面２１ｂの外周に漏らさない。面取りＣは０．
１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、Ｃが
０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあることが更に好まし
い。Ｃが１．０ｍｍを超えるとセラミックチップ２２と
のロー付け面積の縮小を招き、Ｃが０．１ｍｍ未満であ
ると流れ出たロー材をすべて溜めることができない。

【０００８】タペット本体２１ａの材質にはＪＩＳ；Ｓ
ＮＣＭ６３０やＳＮＣＭ６１６が例示される。タペット
本体２１ａはこのような鋼材を鍛造又は切削加工して製
造され、底面２１ｂは後工程で研削又は研磨仕上げされ
る。セラミックチップ２２にはＳｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ，Ａｌ
₂Ｏ₃、ジルコニア等が例示され、その板厚は少なくとも
カムから受ける衝撃に耐え得る強度が確保できるように
設定される。ロー付け手段はＴｉを含む銀ローにより加
熱接合することが好ましい。ロー材の系としてはＡｇ−
Ｃｕ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｔｉ
系、Ｃｕ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系が特に好
ましい。またセラミックチップ２２のロー付け面には予
め蒸着法等によりメタライズ処理してもよい。その場合
にはＡｇ−Ｃｕ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系のロー材が好ま
しい。ロー材の雰囲気は真空、アルゴンガス、水素ガ
ス、窒素ガス等の非酸化雰囲気が好ましく、Ｔｉ入りロ
ー材の場合には特に真空又はアルゴンガスの雰囲気中で
ロー付けすることが好ましい。

【０００９】請求項２に係る発明は、図２に示すよう
に、請求項１に係る発明において、タペット本体２１ａ
の底面２１ｂ中心から周縁に向かって放射状の模様Ｍが
形成され、模様Ｍに起因した底面２１ｂの表面粗さが２
〜１５μｍであるタペットである。放射状に模様Ｍを形
成することによりロー付け時のガスがその模様に沿って
案内され、底面２１ｂの周縁から外部に有効に排出され
る。この加工は偏心フライスにより行うことが好まし
い。表面粗さは１５μｍを超えるとガスの周縁への排出
の障害になり、２μｍ未満であると加工が困難となる。

【００１０】請求項３に係る発明は、図１に示すよう
に、カムに接触するセラミックチップ２２がタペット本
体２１ａの底面を覆うように底面２１ｂにロー付けされ
たタペットの改良である。その特徴ある構成は、セラミ
ックチップ２２のカムに接触する面の全周縁に丸み付け
Ｒがされたタペットである。丸み付けＲによりセラミッ
クチップ２２の周縁の角部を存在をなくし、セラミック
チップ２２のカムに当接する面の周縁への応力集中を防
止する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図５に示すように、本形態に
おけるＯＨＶではピストン１１が上下動するシリンダサ
イドにカムシャフト１２が水平に配置される。カムシャ
フト１２とクランクシャフト１３とはギヤ１４により連
結され、クランクシャフト１３が回転することによりカ
ムシャフト１２が回転し、カムシャフト１２に設けられ
た一対の略卵形のカム１６が直立する一対のプッシュロ
ッド１７を上下動させるように構成される。一対のプッ
シュロッド１７は上に移動するとロッカアーム１８の一
端を押し上げ、そのアーム１８がシーソ式に回転して他
端がバルブ１９を押し下げて開き、下に移動することに
よりバルブ１９はコイルスプリング２０の力により閉じ
るようになっている。プッシュロッド１７下部にはカム
シャフト１２のカム１６に当接するタペット２１が装着
され、プッシュロッド１７はタペット２１を介してカム
１６の回転により上下動するように構成される。一対の
タペット２１は同一構造であるので、以下一方のタペッ
ト２１により説明する。

【００１２】図１及び図３に示すように、タペット２１
はセラミックチップ２２がタペット本体２１ａの底面２
１ｂを覆うようにロー付けされる。タペット本体２１ａ
はＪＩＳ規格のＳＮＣＭ６３０等の金属部材を切削加工
することにより作られ、小径部にはプッシュロッド１７
の下端が挿入される孔２１ｃを有し、孔２１ｃの下部に
はプッシュロッド１７の下部が係合する凹部２１ｄが形
成される。セラミックチップ２２はＳｉ₃Ｎ₄等が挙げら
れる。即ち、セラミックチップ２２は窒化珪素燒結体で
あり、両面が研磨仕上げされた直径３８ｍｍ、厚さ１．
５ｍｍの円板でその接合面の表面粗さＲａは０．２〜
０．３μｍになるように研磨される。更に、セラミック
チップ２２のカム１６に接触する面の全周縁には、図１
の拡大図に示すように、半径が約３ｍｍ程度の丸み付け
Ｒがなされる。

【００１３】タペット本体２１ａは大径部が３８．５ｍ
ｍ、小径部が２２．５ｍｍ、高さが５．５ｍｍの略きの
こ状に加工され、大径部の下面即ち底面２１ｂが表面粗
さＲａが０．２〜０．３μｍに研磨される。研磨は偏心
フライス加工により行われ、図２に示すように、底面中
心から周縁に向かって放射状の模様Ｍを形成するように
加工される。この時の放射状の模様Ｍに起因した底面２
１ｂの表面粗さは２〜１５μｍの範囲内になるように調
節される。底面２１ｂの研磨後には、図１の拡大図に示
すように、底面２１ｂの全周縁に約０．３ｍｍ程度の面
取りＣが更に施される。

【００１４】図４に示すように、セラミックチップ２２
の底面２１ｂへのロー付けは、セラミックチップ２２と
底面２１ｂの外径より僅かに大きく形成された凹部３１
を有する台板３２にセラミックチップ２２を配置し、セ
ラミックチップ２２上にロー材２３を介してタペット本
体２１ａの底面２１ｂが重なるようにタペット本体２１
ａを載せて行う。ロー材２３は直径３８ｍｍ，厚さ５５
μｍに形成された必要量より僅かに多いＩｎ−Ｔｉ−Ｃ
ｕ−Ａｇ係の活性ロー材（箔）をセラミックチップ２３
と同心状にして配置して底面２１ｂを重ねる。凹部３１
はセラミックチップ２２とセラミックチップ２２上に底
面２１ｂが重なるように載せたタペット本体２１ａの底
部とを収容する深さを有し、これらを同心状に位置させ
てこれらの周縁を押さえるようになっている。この状態
でタペット本体２１ａの上部に荷重Ｐが加えられ、加熱
処理することによりタペット本体２１ａの底面２１ｂに
セラミックチップ２２がロー付けされる。

【００１５】このように構成されたタペット２１ではセ
ラミックチップ２２がロー付けされる際に流れ出るロー
材２３が底面２１ｂの周縁に設けられた面取り部分Ｃに
流れ出て溜まる。また、ロー付け時のガスは底面２１ｂ
に形成された模様Ｍに沿って案内され、底面２１ｂの周
縁から外部に有効に排出される。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、タ
ペット本体の底面の全周縁に面取りを施したので、セラ
ミックチップがロー付けされる際に流れ出るロー材がこ
の面取り部分に溜まり底面の外周に漏らさない。この結
果、ロー材がロー付けのための台板等に付着してするこ
となくセラミックチップのロー付け時の作業性を向上す
ることができる。また、表面粗さが２〜１５μｍである
放射状の模様を形成すれば、ロー付け時のガスがその模
様に沿って底面の外周に案内され、底面の周縁から外部
に有効に排出されるため、ブローホールを減小させるこ
とができ、セラミックチップの底面への接合強度を向上
させることができる。更に、セラミックチップのカムに
接触する面の全周縁に丸み付けをすれば、この丸み付け
によりセラミックチップの周縁の角部をなくし、セラミ
ックチップのカムに当接する面の周縁への応力集中を防
止することができる。この結果、応力集中に起因するセ
ラミックチップの欠けを防止してタペット使用時におけ
る信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタペットの縦断面図。

【図２】そのタペットの底面図。

【図３】そのタペットを示すセラミックチップと底面と
の関係を示す斜視図。

【図４】セラミックチップを底面にロー付けする状態を
示す断面図。

【図５】本発明のタペットを使用したＯＨＶを示す構造
図。

【符号の説明】

１６カム２１タペット２１ａタペット本体２１ｂ底面２２セラミックチップＣ面取りＲ丸み付けＭ模様

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大野正善千葉県袖ケ浦市長捕拓２号580−99 カスヤ精工株式会社内 (72)発明者金丸弘志東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムに接触するセラミックチップ(22)が
タペット本体(21a)の底面(21b)を覆うように前記底面(2
1b)にロー付けされたタペットにおいて、前記底面(21b)の全周縁に面取り(C)が施されたことを特
徴とするタペット。
【請求項２】タペット本体(21a)の底面(21b)中心から
周縁に向かって放射状の模様(M)が形成され、前記模様
(M)に起因した前記底面(21b)の表面粗さが２〜１５μｍ
である請求項１記載のタペット。
【請求項３】カムに接触するセラミックチップ(22)が
タペット本体(21a)の底面(21b)を覆うように前記底面(2
1b)にロー付けされたタペットにおいて、前記セラミックチップ(22)のカムに接触する面の全周縁
に丸み付け(R)がされたことを特徴とするタペット。