JPS6149492B2 - - Google Patents

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JPS6149492B2
JPS6149492B2 JP54009292A JP929279A JPS6149492B2 JP S6149492 B2 JPS6149492 B2 JP S6149492B2 JP 54009292 A JP54009292 A JP 54009292A JP 929279 A JP929279 A JP 929279A JP S6149492 B2 JPS6149492 B2 JP S6149492B2
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push rod
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core
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JP54009292A
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Aaru Rinsenman Donarudo
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F01L1/146—Push-rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16—Fibres

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に圧縮力に堪えるようにした軽量
の合成筒状要素に関す。殊に本発明は内燃機関に
使用するプツシユロツドに関する。
近時、内燃機関において弁を作動するためのカ
ム軸及び弁揺動子間の押圧力伝達は金属製のプツ
シユロツドにより行なわれる。金属性ロツドは長
い間そのような装置のために選ばれた材料であつ
た。何故ならば金属はロツドが受ける圧縮力を受
持ち、曲げ破損を防ぐのに必要な固有の弾性強さ
を有するためである。最近上記内燃機関の燃料節
約が強調されるにつれて、内燃機関の各部分を金
属製部品と等しい強度と剛性を有するより軽量の
材料に置換える提案がなされるに至つた。例えば
英国特許第1343983号には、炭素繊維で強化した
プラスチツクシヤンクと該シヤンクの両端に金属
性押圧力伝達部材を取付けたプツシユロツドを開
示している。出願されたプツシユロツドに用いら
れた繊維はすべて長手方向に配列されている。上
記のプツシユロツドの長手方向だけに配列した強
化繊維の欠点は圧縮力によつて強化繊維の両端部
がまくれて広がることである。このためプツシユ
ロツドの耐久寿命が短くなりロツドが充分な劈断
抵抗力を付与しなくなる。
概して本発明は押圧力を伝達する改善された筒
状合成物を提供し、本発明において、圧縮荷重は
主として樹脂母材内で長手方向に配列された長い
単方向性の強化繊維フイラメントにより担持され
る。この長手方向に配列された強化繊維はさらに
所定角度方向に配列された繊維を有する外側さや
で被覆されている。本発明の一実施態様は繊維強
化樹脂で形成した中心部の筒状芯を備えた押圧力
伝達用筒状合成構造を備え、上記の繊維は筒状芯
の長手軸に対してほぼ0゜の方向に配列されたも
のであり、又上記の中心部の芯は該芯と一体化す
るために芯に熱溶着した繊維強化樹脂からなる外
側さやで被覆されている。外側さやの繊維は約85
゜ないし95゜の角度好ましくは90゜の角度で相互
に交叉して重ねられ、又約±40゜ないし±60゜の
方向好ましくは約±45゜の方向に配列されるよう
に筒状芯の長手軸に対して配列されている。又プ
ツシユロツドは筒状芯の両端に接着固定した金属
製の押圧力伝達部材を備えている。
本発明の実施例及び其の他の実施例は添付図面
と照し合わせて以下の詳細な説明を読めばより明
らかになるであろう。
添付図面において、数枚の図面を通して同様の
部分は同一の符号で示している。
本発明のプツシユロツドは第2図に総体的に符
号10で示すシヤンクを備える。シヤンクの両端
は金属製の押圧部材15に形成する。第2図に示
す如く金属製押圧部材15は通常球形をしてい
る。
筒状要素を製造するには、例えば薄板26のよ
うな樹脂を含浸させた単方向性の長い強化繊維か
らできた薄板から通常四返形の、さらに好ましく
は長方形の薄板を切取る。上記の強化繊維には炭
素繊維又は黒鉛繊維を使用するが以後別宜上黒鉛
繊維と称することとする。
薄板26の長さは作るべきプツシユロツドの所
定の長さにより定められる。長方形の樹脂を含浸
させた繊維薄板材料26の幅は、第3図に示す2
6の必要壁厚の芯を形成するためには、例えば心
棒25を二巻き以上巻くだけあれば充分である。
長方形薄板又は薄板26の黒鉛繊維22を含浸
させた樹脂材料は熱硬化性樹脂である。本発明に
適合した熱硬化性樹脂はエポキシ及びポリエステ
ル樹脂を含む。
エポキシ樹脂は、アミン、酸及びアルデヒドの
如きヒドロキシル基又は活性水素原子を含む化合
物とオキシラン環を含む化合物とのよく知られた
縮合生成物であるところのポリエピキシドであ
る。最もよく知られたエポキシ樹脂化合物はエピ
クロロヒドリンとビスフエノールおよびその同族
体とからなるものである。ポリエステル樹脂は多
塩基性酸と多価アルコールとの重縮合生成物であ
る。代表的なポリエステルはポリエチレンテレフ
タレートの如きポリテレフタレートを含む。
この業界でよく知られるようにこれらの熱硬化
性樹脂は硬さ等の改質剤を含む。このような化合
物の生成は本発明の主旨ではない。事実黒鉛繊維
を含浸した好ましい改質エポキシ樹脂は市販品で
ある。プツシユロツドを使用すべき温度や他の環
境条件によつて極めて特殊な材料が選ばれる。一
例をあげると、内燃機関用プツシユロツドが150
℃ないし165℃の温度の高温油中で使用される場
合に、樹脂の種類は特殊な要求に合わせるために
公知の市販の樹脂の中から選ばれる。
通常、上記の樹脂を含浸させた四辺形の薄板2
6の厚さは約0.17mm〜0.25mmで、熱硬化樹脂母材
中に約50ないし60容積%の黒鉛繊維を含む。本発
明に使用する四辺形薄板26はそのエポキシ樹脂
母材中55ないし60容積%の長に単方向黒鉛繊維を
含む。特に上記の黒鉛繊維のヤング弾性率が
2100000Kg/cm2〜3500000Kg/cm2で引張り強力が約
21000Kg/cm2〜28000Kg/cm2であることが好ましい。
再び図面について説明する。第2図の破断図で
示す如く、単方向性黒鉛繊維22はプツシユロツ
ド本体10の長手軸に対して0゜の方向に置かれ
ている。従つてプツシユロツド製造に必要な四辺
形の被覆層26は、第1図に示す如く長い単方向
性黒鉛繊維22が四辺形薄板の長手方向縁部にほ
ぼ平行となるように切断される。繊維22を有す
る薄板を切取つた後に適当な方法で配置する。こ
の薄板を第1図に示す心棒25の周りに単に巻く
だけである。
次に樹脂含浸した長繊維の第2の被覆層27を
被覆層26と同一の所定四辺形になるように原材
料から切取る。第1図及び第2図に示す如く、こ
の第2の被覆層では繊維が相互に約±90゜(繊維
は相互に約85゜ないし95゜に置かれるが)に交叉
して重ねられる。四辺形薄板27は、該四辺形薄
板材料の長手方向線部に対して繊維29のほぼ半
分の繊維が角度θ1の位置に配列され、残りのほ
ぼ半分の繊維が四辺形薄板材料の長手に対して角
度θ2の位置に配列されるように切取られる。す
べての場合θ1とθ2の大きさはほぼ同一で単に
+−の記号が逆でなるだけである。従つて以後繊
維29は筒状棒の長手軸或は四辺形の薄板材料の
長手縁に対して約±40゜ないし±60゜の間殊に好
ましくは±45゜の位置に配列される。
第1の薄板材料26に使用する繊維に対比して
外側のさやに使用する材料27に使用する繊維2
9は引張り強力が17600Kg/cm2以上で又ヤング弾性
率が633000Kg/cm2(ASTM試験法225666)以上の
繊維材料が選ばれる。上記の繊維に必要な性能を
有する市販の繊維のうちでガラス繊維と芳香族ポ
リアミド繊維がアラミド繊維として知られてい
る。この繊維の含浸樹脂は薄板26に使用する樹
脂と同一である。
第3図の実施例に示すように、被覆層27の幅
は被覆層26の周りを二巻きして中心の芯10の
必要な壁厚を形成すれば充分である。両薄板26
及び27を心棒25の周りに巻付けた後に薄板材
料をセロフアン・テープ等で止める。或は金属
芯、外部樹脂層及び樹脂を含浸した強化繊維材料
からなる組立体を熱収縮性のポリプロピレンフイ
ルム(図示せず)で巻いて止める。この熱収縮フ
イルムは成形枠としての効果を有し、又後述する
ように成形後に除去することができる。
必要な数の被覆層を備えた金属芯が巻き終ると
組立体を加熱炉に入れ各層を相互に接着させるに
充分な温度で加熱する。組立体の加熱温度は黒鉛
繊維含浸用樹脂を含めた種々の要素に関係してい
る。これらの温度は公知である。プツシユロツド
形成に使用する黒鉛繊維に含浸した改質エポキシ
樹脂の代表的な加熱温度は約175℃ないし180℃の
範囲で好ましくは177℃である。
金属芯の周りに各被覆層を止めるのに外巻きに
ポリプロピレンフイルムを使用すると、シヤンク
の外面から手ではぎ取ることにより簡単に取除く
ことができる。もしシヤンク上に何かの不備があ
る場合にはサンドブラスト又は研磨をすることに
より除去することができる。必要があればシヤン
ク10を塗装する。
又、上記の説明では本発明をほぼ円形断面の心
棒について述べたが、少数ではあるが六角形又は
八角形等の他の形状の心棒が使用できるのを理解
戴けるであろう。これは補足であり又任意的であ
るが心棒を中実又は例えば厚さ0.25mm、外径
3.175mm、内径2.667mmの不銹鋼の極めて薄い金属
管にすることができる。後者の場合金属管を樹脂
芯内部に残す。
再度図面に戻つて、第2図の押圧部材15及び
第4,5及び第6図の押圧部材は、どれも筒状本
体10の中心部開口30と嵌合状に受入れるよう
にした軸部分16を備えている。又第2図に示す
如く金属製の押圧部材はほぼ球形である。しかし
金属製押圧部材の性質及び形状はプツシユロツド
の使用目的によつて異なるものである。例えば或
る場合には、筒状本体10の一端に球形の金属製
の押圧部材を付け、又筒状本体10の他端に第6
図に示すようなカツプ形の押圧力伝達部材を付け
る。他の形式の内燃機関には第5図に示すように
ハウジング32上に軸支したローラ34を備えた
金属製押圧部材を使用する。上記のローラカム追
従機構は公知である。同様に又別の実施例におい
て筒状本体10の端部に例えばナツト34を介し
て弁揚げ器にボルト付けされる螺切した金属製押
圧部材を備えることができる。この部材上の螺条
を総体的に36で示す。
金属製押圧部材に使用する金属は限定されるも
のではないがその代表的なものは鉄合金殊に鋼で
ある。
さらに本発明を説明するために自動車に使用す
る8気筒内燃機関用の代表的なプツシユロツドに
ついて述べる。このような場合、筒状本体10の
長さは190mm〜203mmの範囲、内径は3.05mmないし
3.30mm、外径は7.62mm〜8.12mmの範囲である。芯
は筒状本体の長手軸に対して0゜方向に配置され
かつ樹脂母材の55ないし60容積%を占める長い単
方向性黒鉛繊維を含む。この外部に強化アラミド
単方向性繊維からなるさやが熱溶着して一体化さ
れている。さや状被覆層内の繊維は筒の長手軸に
対して±40゜ないし±60゜好ましくは±45゜に配
列する。又さや状被覆層は通常7.36mm〜7.62mmの
内径と7.62mm〜8.12mmの外径を有する。その末端
に2個のほぼ球状の押圧部材15を設ける。150
℃ないし165℃の温度の熱い油中でも耐抗力のあ
る接着剤から選ばれた構造用接着剤により、押圧
部材を円筒状芯及び筒状本体10に接着すること
が好ましい。
本発明を従来からある内燃機関用プツシユロツ
ドについて実施例をあげて詳しく説明したが、上
記のプツシユロツドは他の多くのものに適用でき
るものであり、前述の開示により広範囲に変形及
び置換をなし得るものである。従つて添付請求の
範囲は広義に解釈されしかも本発明の精神と範囲
に一致するのに当を得たものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の筒状部材形成に使用する心
棒、樹脂含浸させた強化黒鉛繊維材料の薄板及び
樹脂含浸させた強化芳香族ポリアミド繊維材料を
一部破断斜視図で示した等角図、第2図は本発明
のプツシユロツドの一部破断側面図、第3図は第
2図の3−3線についての横断面図、第4図ない
し第6図は本発明のプツシユロツド形成に使用で
きる別の金属性押し部材を示す図である。 15……金属製押圧部材、22……芯部分の強
化繊維、26……芯部分、27……さや部分、2
9……さや部分の強化繊維。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 中心に芯部分を又外側にさや部分を有する筒
    状本体を備え、上記芯部分が強化繊維からなる筒
    状樹脂部材で形成され、又上記強化繊維が炭素繊
    維及び黒鉛繊維のうちから選んだ長い単方向性強
    化繊維でかつ上記筒状本体の長手軸に対してほぼ
    0゜の方向に配列されたものであり、上記さや部
    分が上記芯部分と一体化され又芯部分上に配列し
    た樹脂含浸の長い単方向性繊維で形成され、かつ
    該繊維が上記筒状本体の長手軸に対して約±40゜
    ないし±60゜の方向に配置されたことを特徴とす
    るプツシユロツド。 2 上記の樹脂が熱硬化性樹脂である特許請求の
    範囲第1項記載のプツシユロツド。 3 外側さや部分の長い単方向性繊維が、引張り
    強力17600Kg/cm2以上、ヤング弾性率が633000Kg/
    cm2以上の繊維から選ばれた特許請求の範囲第2項
    記載のプツシユロツド。 4 上記繊維をガラス繊維及びアラミド繊維のう
    ちから選んだ特許請求の範囲第3項記載のプツシ
    ユロツド。 5 上記繊維がアラミド繊維である特許請求の範
    囲第3項記載のプツシユロツド。 6 上記芯部分内部に薄肉の金属筒を含んだ特許
    請求の範囲第5項記載のプツシユロツド。 7 金属製押圧部材を含む特許請求の範囲第5項
    記載のプツシユロツド。 8 金属製押圧部材がほぼ球形をなしかつプツシ
    ユロツドに接着結合された特許請求の範囲第7項
    記載のプツシユロツド。
JP929279A 1978-01-31 1979-01-31 Push rod Granted JPS54113713A (en)

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