JPH06137406A - Adjusting shims and cams - Google Patents
Adjusting shims and camsInfo
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- JPH06137406A JPH06137406A JP29127492A JP29127492A JPH06137406A JP H06137406 A JPH06137406 A JP H06137406A JP 29127492 A JP29127492 A JP 29127492A JP 29127492 A JP29127492 A JP 29127492A JP H06137406 A JPH06137406 A JP H06137406A
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- adjusting shim
- surface roughness
- shim
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンの動弁形のフリクションロスの低減
を目的としている。
【構成】 カム2及びアジャスティングシム4の接触面
の硬度差がビッカーズ硬度で300kg/mm2以上ア
ジャスティングシム4の硬度が高く、かつ互いの表面粗
度の単純二乗平均がカム2及びシム間に発生する最小油
膜厚さ(エンジン回転数=1000〜5000rpmに
対応する)に対し下記式1を満足する範囲に入るアジャ
スティングシム4及びカム2。
【数1】
Rc:カムの初期の表面粗度、Ra:アジャスティングシ
ムの初期の面粗度
hmin:最小油膜厚さ
ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。
(57) [Summary] [Purpose] The purpose is to reduce the friction loss of the valve operating type of the engine. [Composition] The hardness difference between the contact surfaces of the cam 2 and the adjusting shim 4 is 300 Vg / mm 2 or more in Vickers hardness, and the hardness of the adjusting shim 4 is high, and the simple root mean square of the mutual surface roughness is between the cam 2 and the shim. The adjusting shim 4 and the cam 2 which fall within the range satisfying the following formula 1 with respect to the minimum oil film thickness (corresponding to the engine speed = 1000 to 5000 rpm) that occurs in 1). [Equation 1] R c: the initial surface roughness of the cam, R a: adjusting shim initial surface roughness h min: minimum oil film thickness wherein adjusting shim and the surface roughness of the cam is evaluated by ten-point average roughness .
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアジャスティングシム及
びカムの組合せに関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a combination of adjusting shims and cams.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、自動車分野においては、省エネル
ギーの観点から、燃費改善が急務となってきている。こ
の対策として、車体重量の軽減化やエンジンの熱効率の
改善と並行し、エンジン等の動力損失の低減が大きな課
題となってきている。エンジンの動力損失の内、動弁系
における損失低減対策としては、主として慣性重量低減
を目的とした部品の軽量化及び、摺動部の摩擦仕事の低
減が検討されている。図1はエンジンの動弁系機構の縦
断面図である。図1において、1はエンジンのシリンダ
ーヘッド、2はカム、3はバルブリフタ、4はアジャス
ティングシム、5は吸排気弁、6はバルブシート、7は
弁バネである。図1に示されているものにおいては、カ
ム2によってバルブリフタ3を駆動しカム2の変位を吸
排気弁5に伝えるようされている。図1からわかるよう
に、バルブリフタ3とカム2との間にはアジャスティン
グシム4が配置されている。アジャスティングシム4は
バルブクリアランスを調整するためのものである。従
来、アジャスティングシム4は鋳鉄や焼結合金が中心と
して用いられている(トライボロジスト、第34巻、第
6号、1989年、PP416)が、軽量化および耐摩
耗性向上を目的としてセラミックスで作製されたものも
ある。2. Description of the Related Art Recently, in the field of automobiles, there is an urgent need to improve fuel efficiency from the viewpoint of energy saving. As a countermeasure against this, along with the reduction of the weight of the vehicle body and the improvement of the thermal efficiency of the engine, reduction of power loss of the engine and the like has become a major issue. Among the power loss of the engine, as a measure for reducing the loss in the valve train, the weight reduction of parts mainly for the purpose of reducing the inertial weight and the reduction of friction work of the sliding portion have been studied. FIG. 1 is a vertical sectional view of a valve train mechanism of an engine. In FIG. 1, 1 is a cylinder head of an engine, 2 is a cam, 3 is a valve lifter, 4 is an adjusting shim, 5 is an intake / exhaust valve, 6 is a valve seat, and 7 is a valve spring. In the structure shown in FIG. 1, the cam 2 drives the valve lifter 3 to transmit the displacement of the cam 2 to the intake / exhaust valve 5. As can be seen from FIG. 1, an adjusting shim 4 is arranged between the valve lifter 3 and the cam 2. The adjusting shim 4 is for adjusting the valve clearance. Conventionally, the adjusting shim 4 is mainly made of cast iron or a sintered alloy (Tribologist, Volume 34, No. 6, 1989, PP416), but it is made of ceramics for the purpose of weight reduction and wear resistance improvement. Some were made.
【0003】一方、近年自動車の排気ガス問題による燃
費規制の動きから、車体の軽量化と共に、この動弁系の
フリクションロスの低減が重要な開発課題となってい
る。そこでこのアジャスティングシムにセラミック材料
を用い軽量化を図る場合が考えられるが、このアジャス
ティングシムが動弁系の慣性重量に占める割合が非常に
小さいため、実際の動力損失の改善はほとんど認められ
ないという問題があった。さらにセラミックアジャステ
ィングシムが接触する相手部品である図1のカム2への
攻撃性が高まり、摩耗が激しいという問題点があった。On the other hand, in recent years, due to the movement of fuel consumption regulation due to the exhaust gas problem of automobiles, it is an important development subject to reduce the weight of the vehicle body and reduce the friction loss of the valve train. Therefore, it may be possible to reduce the weight by using a ceramic material for this adjusting shim.However, since the ratio of this adjusting shim to the inertial weight of the valve train is very small, the improvement of the actual power loss is hardly recognized. There was a problem of not having. Furthermore, there is a problem in that the aggressivity of the cam 2 shown in FIG. 1, which is a mating component with which the ceramic adjusting shim comes into contact, is increased, resulting in severe wear.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明はカムとアジャ
スティングシムの表面粗度を特定の関係に保つことによ
って上記フリクションロスの低減をしようとするもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to reduce the friction loss by maintaining the surface roughness of the cam and the adjusting shim in a specific relationship.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、カム
及びアジャスティングシムの接触面の硬度差がビッカー
ス硬度で300kg/mm2以上アジャスティングシム
の硬度が高く、かつ互いの表面粗度の単純二乗平均がカ
ム及びシム間に発生する最少油膜厚さ(エンジン回転数
=1000〜5000rpmに対応する)に対し次式を
満足する範囲に入ることを特徴とするアジャスティング
シム及びカムである。Therefore, in the present invention, the difference in hardness between the contact surfaces of the cam and the adjusting shim is 300 kg / mm 2 or more in Vickers hardness, and the hardness of the adjusting shim is high, and the mutual surface roughness is simple. The adjusting shim and cam are characterized in that the root mean square falls within a range satisfying the following expression with respect to the minimum oil film thickness generated between the cam and the shim (corresponding to engine speed = 1000 to 5000 rpm).
【0006】[0006]
【数2】 [Equation 2]
【0007】Rc:カムの初期の表面粗度、Ra:アジャ
スティングシムの初期の面粗度 hmin:最小油膜厚さ ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。R c : initial surface roughness of the cam, R a : initial surface roughness of the adjusting shim h min : minimum oil film thickness Here, the surface roughness of the adjusting shim and the cam is a ten-point average roughness. Evaluate with.
【0008】上記アジャスティングシムとカムを用いた
場合、アジャスティングシムとカムの間の摺動摩擦損失
が大幅に減少し、エンジンの動力損失を低減することが
可能であり、また同時に、カムへの相手攻撃性が低下
し、カムの摩耗も顕著に改善することが可能であるとい
う知見に至ったものである。ここで、式1の値が8を超
えるとアジャスティングシムとカム間の油膜を介しない
直接接触が顕著に生じるため、摺動摩擦損失が増大する
と共に、カムへの攻撃性が増大する場合があるので好ま
しくない。一方、式1の値が1未満の範囲では、アジャ
スティングシム及びカムの表面粗度を向上させるための
機械加工に対する経済性の面で不利である。またアジャ
スティングシムとカムの接触面の硬度差がビッカーズ硬
度で300kg/mm2未満であると、式1の値が範囲
内に入らない場合が生じ、アジャスティングシムとカム
間の摩擦損失が減少しない。When the above adjusting shim and cam are used, the sliding friction loss between the adjusting shim and the cam is significantly reduced, and it is possible to reduce the power loss of the engine, and at the same time, to the cam. The present inventors have come to the knowledge that the attacking power against the opponent is reduced and the wear of the cam can be remarkably improved. Here, when the value of the expression 1 exceeds 8, the direct contact between the adjusting shim and the cam is notably caused without passing through the oil film, so that the sliding friction loss may increase and the aggression to the cam may increase. It is not preferable. On the other hand, if the value of Expression 1 is less than 1, it is disadvantageous in terms of economical efficiency for machining for improving the surface roughness of the adjusting shim and the cam. Also, if the hardness difference between the contact surface of the adjusting shim and the cam is less than 300 kg / mm 2 in Vickers hardness, the value of formula 1 may not be within the range, and the friction loss between the adjusting shim and the cam is reduced. do not do.
【0009】また、本発明の効果をいっそう顕著にする
ためには、アジャスティングシムの材質が窒化ケイ素系
もしくは酸化ジルコニウム系セラミックスであると、カ
ム材質との硬度差がビッカーズ硬度で、300kg/m
m2以上を維持しやすく、またアジャスティングシムの
表面を機械加工したさいに容易に面粗度を向上させるこ
とが可能である。また、アジャスティングシム及びカム
の初期の十点平均高さ粗さ(Rz)が各々、0.5μm
以下及び3μm以下であればエンジン作動時に式1を満
足するのに好ましい。In order to make the effect of the present invention more remarkable, when the material of the adjusting shim is silicon nitride ceramics or zirconium oxide ceramics, the hardness difference from the cam material is 300 kg / m in Vickers hardness.
It is easy to maintain m 2 or more, and it is possible to easily improve the surface roughness when the surface of the adjusting shim is machined. The initial ten-point average height roughness (R z ) of the adjusting shim and the cam is 0.5 μm, respectively.
The following and 3 μm or less are preferable to satisfy the expression 1 when the engine is operating.
【0010】本発明により、摺動摩擦損失を大幅に低減
させることができ、動弁系のフリクションロスを顕著に
低減することが可能である。According to the present invention, the sliding friction loss can be significantly reduced, and the friction loss of the valve train can be significantly reduced.
【0011】[0011]
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.
【0012】実施例1 表1には、アジャスティングシムの材料に窒化ケイ素
(理論密度99%以上)をカムの材料にはチル鋳鉄を用
いた場合の各種の表面粗度に対する組合せを示す。また
カムとの接触面での両者の硬度をビッカーズ硬度で示
す。これを市販の2000CC自動車用ガソリンエンジ
ンから流用した直接駆動方式OHC動弁機構(シリンダ
ーヘッド)を取り付けたモーターリング装置により、機
関回転数Ne=2000rpmで回転させ、このさいの
摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モーターの消費電力
を測定し評価した。同評価結果を表1中に示す。この評
価は試験開始後2時間の慣らし作動をした後測定を行
い、測定直後のアジャスティングシム及びカムの表面粗
度を測定する手法を採用した。尚、最小油膜厚さhmin
については、Chengの式(ASME、J.Lub.
Tech.,92巻、1号(1970)を参照し求めた
結果、0.4μmであった。またアジャスティングシム
とカムの硬度差はビッカーズ硬度で650kg/mm2
であった。Example 1 Table 1 shows combinations for various surface roughnesses when silicon nitride (theoretical density of 99% or more) is used as the material of the adjusting shim and chill cast iron is used as the material of the cam. The hardness of the contact surface with the cam is shown by Vickers hardness. This was rotated from a commercially available 2000CC automobile gasoline engine by a motoring device equipped with a direct drive type OHC valve mechanism (cylinder head), which was rotated at an engine speed Ne = 2000 rpm. The power consumption of the camshaft drive motor was measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. This evaluation was carried out by performing a break-in operation for 2 hours after the start of the test, and then measuring the surface roughness of the adjusting shim and the cam immediately after the measurement. The minimum oil film thickness h min
For Cheng's equation (ASME, J. Lub.
Tech. 92, No. 1, (1970), the result was 0.4 μm. The hardness difference between the adjusting shim and the cam is 650 kg / mm 2 in Vickers hardness.
Met.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】実施例2 表2には、アジャスティングシムの材料に窒化ケイ素及
び酸化ジルコニウム(理論密度99%以上)をカムの材
料にはチル鋳鉄を用いた場合の各種の表面粗度に対する
組合せを示す。またカムとの接触面での両者の硬度をビ
ッカーズ硬度で示す。これを市販の2000CC自動車
用ガソリンエンジンから流用した直接駆動方式OHC動
弁機構(シリンダーヘッド)を取り付けたモーターリン
グ装置により、機関回転数Ne=1000rpmで回転
させ、このさいの摺動摩擦損失の評価はカム軸の駆動モ
ーターの消費電力を測定し評価した。同評価結果を表2
中に示す。この評価は試験開始後100時間の慣らし作
動をした後測定を行い、測定直後のアジャスティングシ
ム及びカムの表面粗度を測定する手法を採用した。尚、
最小油膜厚さhminについては、Chengの式{AS
ME、J.Lub.Tech.,92巻、1号(197
0)}を参照し求めた結果、0.2μmであった。また
アジャスティングシムとカムの硬度差はビッカーズ硬度
で650kg/mm2(窒化ケイ素アジャスティングシ
ムの場合)、及び350kg/mm2(酸化ジルコニウ
ムの場合であった。Example 2 Table 2 shows combinations of various surface roughnesses when silicon nitride and zirconium oxide (theoretical density of 99% or more) are used as the material of the adjusting shim and chill cast iron is used as the material of the cam. Show. The hardness of the contact surface with the cam is shown by Vickers hardness. This was rotated from a commercially available 2000CC automobile gasoline engine by a motoring device equipped with a direct drive type OHC valve mechanism (cylinder head), which was rotated at an engine speed Ne = 1000 rpm. The power consumption of the camshaft drive motor was measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
Shown inside. This evaluation was carried out by performing a break-in operation for 100 hours after the start of the test and then measuring the surface roughness of the adjusting shim and the cam immediately after the measurement. still,
For the minimum oil film thickness h min , the Cheng equation {AS
ME, J. Lub. Tech. , Volume 92, Issue 1 (197
0)}, and the result was 0.2 μm. The difference in hardness between the adjusting shim and the cam was 650 kg / mm 2 in the Vickers hardness (in the case of silicon nitride adjusting shim) and 350 kg / mm 2 (in the case of zirconium oxide).
【0015】[0015]
【表2】 [Table 2]
【0016】実施例3 実施例2のNo.7及び9のカムノーズの摩耗量を測定し
た結果、No.7については1μm未満であったのに対
し、No.9の場合は5μmであり、本発明による相手攻
撃性の軽減が確認された。Example 3 As a result of measuring the wear amount of the cam noses of Nos. 7 and 9 in Example 2, No. 7 was less than 1 μm, while No. 9 was 5 μm. It was confirmed that the invention reduced the attack on the opponent.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるアジ
ャスティングシムは動弁系の動力損失及び耐摩耗性の改
善を可能とし、内燃機関の燃費、性能及び耐久性を向上
することが可能である。As described above, the adjusting shim according to the present invention can improve the power loss and wear resistance of the valve train and can improve the fuel consumption, performance and durability of the internal combustion engine. is there.
【図1】エンジンの動弁系機構の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a valve train system mechanism of an engine.
1 シリンダーヘッド 2 カム 3 バルブリフタ 4 アジャスティングシム 5 吸排気弁 6 バルブシート 7 弁バネ 1 Cylinder head 2 Cam 3 Valve lifter 4 Adjusting shim 5 Intake / exhaust valve 6 Valve seat 7 Valve spring
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16H 53/02 Z Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display area F16H 53/02 Z
Claims (3)
の硬度差がビッカーズ硬度で300kg/mm2以上ア
ジャスティングシムの硬度が高く、かつ互いの表面粗度
の単純二乗平均がカム及びシム間に発生する最少油膜厚
さ(エンジン回転数=1000〜5000rpmに対応
する)に対し下記式1を満足する範囲に入ることを特徴
とするアジャスティングシム及びカム。 【数1】 Rc:カムの初期の表面粗度、Ra:アジャスティングシ
ムの初期の面粗度 hmin:最小油膜厚さ ここでアジャスティングシム及びカムの面粗度は十点平
均粗さで評価する。1. The difference in hardness between the contact surfaces of the cam and the adjusting shim is 300 kg / mm 2 or more in terms of Vickers hardness, and the hardness of the adjusting shim is high, and a simple root mean square of mutual surface roughness occurs between the cam and the shim. An adjusting shim and a cam having a minimum oil film thickness (corresponding to an engine speed of 1000 to 5000 rpm) satisfying the following formula (1). [Equation 1] R c: the initial surface roughness of the cam, R a: adjusting shim initial surface roughness h min: minimum oil film thickness wherein adjusting shim and the surface roughness of the cam is evaluated by ten-point average roughness .
素系もしくは酸化ジルコニウム系セラミックスであるこ
とを特徴とする請求項1記載のアジャスティングシム及
びカム。2. The adjusting shim and cam according to claim 1, wherein the material of the adjusting shim is silicon nitride-based or zirconium oxide-based ceramics.
十点平均高さ粗さ(Rz)が各々、0.5μm以下及び
3μm以下であることを特徴とする請求項1または請求
項2記載のアジャスティングシム及びカム。3. The initial ten-point average height roughness (R z ) of the adjusting shim and the cam is 0.5 μm or less and 3 μm or less, respectively. Adjusting shims and cams.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29127492A JP3123259B2 (en) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Adjusting shims and cams |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29127492A JP3123259B2 (en) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Adjusting shims and cams |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06137406A true JPH06137406A (en) | 1994-05-17 |
JP3123259B2 JP3123259B2 (en) | 2001-01-09 |
Family
ID=17766760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29127492A Expired - Fee Related JP3123259B2 (en) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Adjusting shims and cams |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3123259B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6534170B2 (en) | 1999-12-01 | 2003-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond-coated sliding part |
JP2016050565A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 三菱重工業株式会社 | Radial piston hydraulic machine, hydraulic pressure gear transmission, and wind power generator |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP29127492A patent/JP3123259B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6534170B2 (en) | 1999-12-01 | 2003-03-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond-coated sliding part |
JP2016050565A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 三菱重工業株式会社 | Radial piston hydraulic machine, hydraulic pressure gear transmission, and wind power generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3123259B2 (en) | 2001-01-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |