JPH09242515A - タペットの構造 - Google Patents

タペットの構造

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JPH09242515A
JPH09242515A JP4760796A JP4760796A JPH09242515A JP H09242515 A JPH09242515 A JP H09242515A JP 4760796 A JP4760796 A JP 4760796A JP 4760796 A JP4760796 A JP 4760796A JP H09242515 A JPH09242515 A JP H09242515A
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JP
Japan
Prior art keywords
ceramic chip
tappet
flange portion
thickness
brazing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4760796A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadayoshi Hirotomi
忠義 広富
Masayoshi Ono
正善 大野
Hiroshi Kanamaru
弘志 金丸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Nippon Steel Corp
Kasuya Seiko KK
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Nippon Steel Corp
Kasuya Seiko KK
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Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd, Nippon Steel Corp, Kasuya Seiko KK filed Critical Hino Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フランジ部とセラミックチップの厚さの適正化
をはかり、バルブ開弁時にかかる衝撃に対して十分な強
度を有する。 【解決手段】プッシュロッド17の下部に嵌入するスラ
イダ部22cとスライダ部22cの下部に末広がりに設
けられたフランジ部22dを有し、カムシャフト13の
カム16に接触するセラミックチップ23がフランジ部
22dの底面22aを覆うように底面22aにロー付け
される。セラミックチップ23の厚さをT1とし、フラ
ンジ部22dの周縁の厚さをT2とするとき、0.12
<T1/T2<0.40に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプッシュロッドの下
部に設けられるタペットに関する。更に詳しくは、カム
シャフトの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の構造
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4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はプッシュロッド17の下部に嵌入す
るスライダ部とこのスライダ部の下部に末広がりに設け
られたフランジ部を有し、このフランジ部の底面は常に
カム16に当接して擦れ合う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に
タペット21に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ロー付けは、底
面とセラミックチップとの間にロー材の種類又はセラミ
ックチップ若しくはタペット本体の材質等に応じた適切
な荷重を加えた状態で加熱処理することによりタペット
本体の底面にセラミックチップをロー付けしている。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と当接するタペット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、その間にロ
ー材を介在させ、所定の温度によりロー付けすることか
らフランジ部とセラミックチップの厚さが適正な比率で
構成されない場合に熱膨張係数の差からロー付け後の冷
却時にセラミックチップに内部応力が過剰に蓄積される
ことがある。この内部応力の蓄積はセラミックチップの
接合強度の低下を招き、タペットの外力に対する強度を
低下させる不具合がある。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
中して加わるためにタペットが使用時に破損する恐れも
ある。この不具合を解消するために、セラミックチップ
と底面との間に応力吸収材を介在させることが考えられ
るが、作業工数の増加と構造の複雑化を来たし、タペッ
トの単価を押し上げる不具合がある。
【0006】本発明の目的は、フランジ部とセラミック
チップの厚さの適正化をはかり、バルブ開弁時にかかる
衝撃に対して十分な強度を有するタペットの構造を提供
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及び図4に示すように、プッシュロッド17の下部
に嵌入するスライダ部22cとスライダ部22cの下部
に末広がりに設けられたフランジ部22dを有し、カム
シャフト13のカム16に接触するセラミックチップ2
3がフランジ部22dの底面22aを覆うように底面2
2a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23の厚さをT1とし、
フランジ部22dの周縁の厚さをT2とするとき、0.
12<T1/T2<0.40であるところにある。T1
2が0.12未満であるとセラミックチップ23が吸
収するロー付け時の応力はフランジ部22dが吸収する
応力に比較して過大となりセラミックチップ23の内部
応力が過剰になる。また、T1/T2が0.40を超える
とセラミックチップ23がロー付け時の応力を吸収せず
にセラミックチップ23の接合強度の低下を招く。
【0008】タペット本体21aの材質には構造用炭素
鋼及び構造用合金鋼等が挙げられ、JIS規格のSNC
M630、SNCM616やS48C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によ
り製造され、底面22a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23にはSi34、SiC,
Al23、ジルコニア等が例示される。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、1.0mm〜2.0mmが好ましく、
1.2mm〜1.8mmが更に好ましい。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−T
i系、Cu−Ti系、又はAg−Cu−Ni−Ti系が
挙げられる。またセラミックチップ23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。ロー付け時の雰囲気は真空、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】
【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4に示すように、本形態に
おけるOHVではピストン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、押し下げ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1
2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2
1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。
【0010】図1及び図2に示すように、タペット21
はセラミックチップ23がタペット本体22の底面22
aを覆うようにロー付けされる。タペット本体22は、
プッシュロッド17の下端が挿入される穴22bを有す
るスライダ部22cの下部に末広がりに設けられたフラ
ンジ部22dを有する。穴22bの下部にはプッシュロ
ッド17の下部が係合する凹部22eが形成される。タ
ペット本体22はS48Cの金属部材を切削加工するこ
とにより作られ、スライダ部22cは22.5mmフラ
ンジ部22dの外径は38.5mmに加工される。フラ
ンジ部22dの下面即ち底面22aは表面粗さRaが
0.2〜0.3μmに研磨される。セラミックチップ2
3はSi34である。セラミックチップ23は窒化珪素
燒結体であって、両面が研磨仕上げされた直径38mm
の円板でその接合面の表面粗さRaは0.2〜0.3μ
mとなるように研磨される。
【0011】本発明の特徴ある構成は、セラミックチッ
プ23の厚さをT1とし、フランジ部22dの周縁の厚
さをT2とするとき、0.12<T1/T2<0.40と
なるように構成されたところにある。セラミックチップ
23の底面22aへのロー付けは、ロー材24に対して
剥離性のある台板上にセラミックチップ23を配置し、
セラミックチップ23上にロー材24を介してタペット
本体22の底面22aが重なるようにタペット本体22
を載せて行う。タペット本体22の上部には荷重が加え
られ、この状態で加熱処理することによりタペット本体
22の底面22aにセラミックチップ23がロー付けさ
れる。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 <実施例1〜3>図1及び図2に示すタペット21を3
種類製造した。これらのタペット21は表1に示すよう
にセラミックチップ23の厚さT1、及びフランジ部2
2dの周縁の厚さT2を0.12<T1/T2<0.40
を満足するようにそれぞれ設定して製造した。これらの
タペット21は全てタペット本体22がS48Cからな
り、その底面直径が38.5mmであり、一方セラミッ
クチップ23が直径38mmのSi34からなる3種類
のセラミックチップ23をタペット本体22の底面22
aにAg−Cu−Ti系のロー材24によりロー付けを
した。ロー付けは、セラミックチップ23と同径のAg
−Cu−Tiロー材24の箔をセラミックチップ23の
上に重ね、更にこの上にタペット本体22を載せてこの
状態でこれらに荷重20kgf/cm2を加え、真空中
で850℃に加熱することにより積層接着して3種類
(実施例1、実施例2及び実施例3)のタペットを製造
した。
【0013】<比較例1〜4>表1に示すようにセラミ
ックチップの厚さT1及びフランジ部の周縁の厚さT2
を0.12<T1/T2<0.40を満足しないようにそ
れぞれ設定して4種類のタペット(比較例1、比較例
2、比較例3及び比較例4)を製造した。上記以外のタ
ペット本体及びセラミックチップの形状、寸法及び材質
は上記実施例1〜3と同一にした。
【0014】<比較試験と評価>実施例1〜3及び比較
例1〜4のタペットについて、それぞれのセラミックチ
ップの衝撃に対する強度を図3に示す装置31により比
較試験した。その結果を表1に示す。図3に示す装置3
1はタペット21が鉛直方向に移動可能にスライダ部2
2cを保持する支持部材31aと、タペット21の上部
に設けられ間接的に荷重Pを加える加圧部材31bと、
セラミックチップ23の周縁部近傍に当接する半球状の
受け部材31cとにより構成される。受け部材31cは
セラミックチップ23の周縁から3mm内側に位置さ
せ、加圧部材31bを介して上方からタペット21に衝
撃荷重を加え、セラミックチップ23が破損したときの
荷重Pを衝撃強度として測定した。
【0015】
【表1】
【0016】表1から明らかなように、実施例1〜3の
タペットは一般的に衝撃に対して十分な強度といわれて
いる3.4ton以上の値を示した。これに対して比較例
1〜4のタペットはこの値を下回った。これはフランジ
部とセラミックチップの厚さが適正な比率で構成されな
いことに起因するセラミックチップの過剰な応力吸収の
ためと考えられる。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ラミックチップの厚さをT1とし、フランジ部の周縁の
厚さをT2とするとき、0.12<T1/T2<0.40
であるように構成したので、ロー付け時の熱膨張係数の
相違による応力を均等に分散させてフランジ部とセラミ
ックチップの厚さを適正化することができる。この結
果、セラミックチップの底面への接合強度が低下するこ
となく、バルブ開弁時にかかる衝撃に対して十分な強度
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタペットの構造を示す縦断面図。
【図2】そのタペットの分解斜視図。
【図3】そのタペットの衝撃試験の構成図。
【図4】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】
13 カムシャフト 16 カム 17 プッシュロッド 21 タペット 22 タペット本体 22a 底面 22c スライダ部 22d フランジ部 23 セラミックチップ
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プッシュロッド(17)の下部に嵌入するス
    ライダ部(22c)と前記スライダ部(22c)の下部に末広がり
    に設けられたフランジ部(22d)を有し、カムシャフト(1
    3)のカム(16)に接触するセラミックチップ(23)が前記フ
    ランジ部(22d)の底面(22a)を覆うように前記底面(22a)
    に接着されたタペットにおいて、 前記セラミックチップ(23)の厚さをT1とし、前記フラ
    ンジ部(22d)の周縁の厚さをT2とするとき、0.12<
    1/T2<0.40であることを特徴とするタペットの
    構造。
JP4760796A 1996-03-05 1996-03-05 タペットの構造 Withdrawn JPH09242515A (ja)

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Effective date: 20030506