JP5495959B2 - Valve lifter - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの動弁系の構成用品であるバルブリフタに関する。 The present invention relates to a valve lifter that is a component of an engine valve system.
車両用内燃機関(以後「エンジン」とも呼ぶ)の効率を高め、燃費を向上させるたには、エンジン内部で動く部材が引き起こす損失、いわゆるメカロスを低減する必要がある。なかでも、動弁系に関しては、さまざまな改善が行われてきた。例えば、燃焼室内に吸気を送り、また燃焼後のガスを排気するバルブは、長いプッシュロッドを有するOHV方式から、カムシャフトを燃焼室の上部に配置したOHC方式へと進化してきた。OHC方式は、カムシャフトをクランク軸からのチェーンによる回転運動で駆動させるので、質量のあるプッシュロッドを線運動させる場合より損失低減しやすい。 In order to increase the efficiency of a vehicle internal combustion engine (hereinafter also referred to as “engine”) and improve fuel efficiency, it is necessary to reduce a loss caused by a member moving inside the engine, so-called mechanical loss. In particular, various improvements have been made regarding the valve train. For example, a valve that sends intake air into the combustion chamber and exhausts the gas after combustion has evolved from an OHV system having a long push rod to an OHC system in which a camshaft is arranged at the upper part of the combustion chamber. In the OHC system, the camshaft is driven by a rotational motion by a chain from the crankshaft, and therefore it is easier to reduce the loss than when the push rod having a mass is linearly moved.
OHC方式でも、カムがバルブを直接に駆動する方式(ダイレクト方式)では、カムやバルブを軽量化でき、エンジンの高回転、低損失を実現しやすい。一方、カムとカムからの動力をバルブに伝達するバルブリフタとの間の摺動摩擦(フリクション)が、メカロスの原因となる。従来は、このバルブリフタの頂面を鏡面に仕上げるといった方法でフリクションの低減を行っていた。 Even in the OHC system, a system in which the cam directly drives the valve (direct system) can reduce the weight of the cam and valve, and can easily realize high engine speed and low loss. On the other hand, sliding friction (friction) between the cam and the valve lifter that transmits the power from the cam to the valve causes mechanical loss. Conventionally, the friction has been reduced by finishing the top surface of the valve lifter into a mirror surface.
ところで、近年、摩擦と摩耗と潤滑を一括してあつかうトライボロジーが盛んに研究され、実用的な局面に応用されている例も多い。エンジンにおける摺動部分への応用も見受けられる。特許文献1は、摺動受部材全般に応用できる摩擦低減の技術を開示している。特に、バルブリフタへの応用も開示されている。 By the way, in recent years, tribology that deals with friction, wear, and lubrication collectively has been actively researched and applied to practical aspects in many cases. Application to sliding parts in engines can also be seen. Patent Document 1 discloses a technique for reducing friction that can be applied to all sliding receiving members. In particular, application to a valve lifter is also disclosed.
ここでは、タペット(バルブリフタ)の冠面(頂面)の少なくとも中心Cから離れた部位に位置する環状帯部分には円形状のくぼみを多数形成すると共に、冠面の少なくとも中心部分には一方の対向辺が(カムの)摺動方向に垂直で且つ他方の対向辺が摺動方向に沿う矩形状のくぼみを同心円状に多数形成した構成が開示されている。 Here, a large number of circular depressions are formed in the annular band portion located at least at the center C of the crown surface (top surface) of the tappet (valve lifter), and at least one central portion of the crown surface There is disclosed a configuration in which a large number of concentric rectangular recesses are formed in which the opposing sides are perpendicular to the sliding direction (of the cam) and the other opposing sides are along the sliding direction.
特許文献1では、摺動部材の摺動速度が遅くそして両者間の潤滑油膜厚さが薄い摺動部材の折り返し点ないしその近傍の摺動端近傍部分では、矩形状のくぼみよりも円形状のくぼみの方がフリクションを低減するうえで有効であり、一方、摺動部材の摺動速度が速い部分では、円形状のくぼみよりも矩形状のくぼみの方がフリクションを低減する上で有効であると教示している。 In Patent Document 1, the sliding speed of the sliding member is slow and the lubricating oil film thickness between the two is thin, and at the turn-around point of the sliding member or in the vicinity of the sliding end in the vicinity thereof, the circular shape is more than the rectangular recess. Indentations are more effective in reducing friction, while rectangular indentations are more effective in reducing friction than circular indentations where the sliding speed of the sliding member is high. Teaches.
また、特許文献1では、この理由として、潤滑油膜厚さが薄い領域では、メタルコンタクトが発生するので、矩形状のくぼみよりも円形状のくぼみの方がくぼみ段差を垂直に乗り越えやすく、摺動速度が速い領域では潤滑油膜厚さが十分に厚いのでメタルコンタクトが減るし、摺動方向に対して垂直な辺が多いほど、くぼみ段差に乗り上げる際の油圧増幅効果によってより一層くぼみ効果が得られやすいので矩形状のくぼみがよいとしている。 Further, in Patent Document 1, as a reason for this, metal contact occurs in a region where the lubricant film thickness is thin, so that a circular recess is easier to get over a recess step than a rectangular recess, and slides. In the high speed region, the lubricant film thickness is sufficiently thick so that the number of metal contacts is reduced, and the more the sides perpendicular to the sliding direction are, the more the depression effect can be obtained due to the hydraulic amplification effect when riding on the depression step. As it is easy, rectangular depressions are good.
摩擦の低減は、さまざまな試みや研究がされているが、全ての局面に対応できる考え方は少なく、ケース毎に試行錯誤される場合が多い。バルブリフタの場合も、特許文献1のようなくぼみの形成で対応できる範囲もあるかもしれないが、カムの幅、バルブリフタの径、さらには、エンジンの排気量や高回転型若しくは低回転型といった、そのエンジンに付与したいエンジン特性によっても摩擦状態は変化する。 Various attempts and studies have been made to reduce friction, but there are few ideas that can deal with all aspects, and trial and error are often performed for each case. In the case of a valve lifter, there may be a range that can be dealt with by forming a dent as in Patent Document 1, but the cam width, the diameter of the valve lifter, and further, the engine displacement, the high rotation type or the low rotation type, The friction state also changes depending on the engine characteristics to be applied to the engine.
また、バルブリフタの頂面の摩擦の低減は、エンジン全体のメカロスの低減に非常に効果的である。従って、バルブリフタの頂面の摩擦低減には、より細かな制御が要望されるところである。 Further, reducing the friction on the top surface of the valve lifter is very effective in reducing the mechanical loss of the entire engine. Therefore, finer control is desired to reduce the friction on the top surface of the valve lifter.
特に、バルブリフタとカムとの間にはメタルコンタクトが必ず存在するので、荷重をささえるためにも、バルリフタの頂面にはくぼみのない部分も必要である。そして特許文献1に開示の技術では、くぼみの総面積を決めてしまうと、くぼみの形状だけでさまざまな摩擦状態に対応せねばならない。したがって、くぼみの総面積が狭ければ、摩擦低減の細かな制御ができにくいという課題があった。 In particular, since a metal contact always exists between the valve lifter and the cam, the top surface of the valve lifter must also have a concave portion in order to support the load. In the technique disclosed in Patent Document 1, once the total area of the recess is determined, it is necessary to deal with various frictional states only by the shape of the recess. Therefore, if the total area of the dent is small, there is a problem that fine control of friction reduction is difficult.
本発明は上記の課題に鑑み想到されたものであり、くぼみの総面積がバルブリフタの頂面の総面積の占める割合が少なくてもカムとバルブリフタの間の摩擦状態を細かく制御することを目的とする。 The present invention has been conceived in view of the above problems, and aims to finely control the friction state between the cam and the valve lifter even if the total area of the recess is a small proportion of the total area of the top surface of the valve lifter. To do.
具体的には、本発明は、
車両用内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブとバルブ駆動カムとの間に配置されるバルブリフタであって、
前記バルブリフタの頂面には底面に微小溝が形成された扇状のくぼみが同心円の市松模様状に配置されたことを特徴とするバルブリフタを提供する。
Specifically, the present invention provides:
A valve lifter disposed between an intake valve or an exhaust valve of a vehicle internal combustion engine and a valve drive cam,
Provided is a valve lifter characterized in that fan-shaped depressions having micro grooves formed on the bottom surface are arranged in a concentric checkered pattern on the top surface of the valve lifter.
また、本発明のバルブリフタでは、
前記扇状のくぼみに形成された前記微小溝は、前記バルブリフタの中心に対して同心円状に形成されたことを特徴とする。
In the valve lifter of the present invention,
The minute groove formed in the fan-shaped depression is formed concentrically with respect to the center of the valve lifter.
また、本発明のバルブリフタでは、
前記扇状のくぼみに形成された前記微小溝は、前記バルブリフタの中心に対して放射状に形成されたことを特徴とする。
In the valve lifter of the present invention,
The minute grooves formed in the fan-shaped depression are formed radially with respect to the center of the valve lifter.
また、本発明のバルブリフタでは、
前記頂面には、
前記バルブリフタの中心に対して、同心円状に形成された微小溝を有する扇状のくぼみと、
前記バルブリフタの中心に対して、放射状に形成された微小溝を有する扇状のくぼみとが、混在することを特徴とする。
In the valve lifter of the present invention,
On the top surface,
A fan-shaped depression having a minute groove formed concentrically with respect to the center of the valve lifter;
A fan-shaped depression having minute grooves formed radially with respect to the center of the valve lifter is mixed.
本発明のバルブリフタは、頂面に微小溝を形成した矩形状のくぼみを千鳥格子状に配置したので、潤滑油が微小溝を流れる方向で得る事の出来る動圧によるフリクション低減効果と、潤滑油が微小溝を乗り越える方向で得られるレイリーステップ効果(若しくは油溜り効果)で得られるフリクション低減効果を、単独に若しくは複合させて用いることができるので、エンジン設計に応じて細かなフリクション制御が可能になる。 In the valve lifter according to the present invention, the rectangular recesses having micro grooves formed on the top surface are arranged in a staggered pattern, so that the friction reducing effect by the dynamic pressure that can be obtained in the direction in which the lubricating oil flows in the micro grooves, and lubrication The friction reduction effect obtained by the Rayleigh step effect (or oil sump effect) obtained in the direction in which the oil crosses the minute groove can be used alone or in combination, so fine friction control is possible depending on the engine design become.
図1には、バルブ機構の概略を示す。バルブ機構は、内燃機関の吸気もしくは排気口に配置され、吸気もしくは排気を燃焼室から出し入れする際に作動する。皿状のバルブ100は棒状のバルブステム102に連結されている。バルブステム102の他方の端はバルブリフタ1にシム104を介して当接されている。また、バルブステム102とシム104の間にはバルブスプリングリテーナ106が配置されている。バルブスプリング108は、バルブステム102に挿入され、シリンダヘッド内の所定壁面110とバルブスプリングリテーナ106との間に配置される。そして、バルブスプリングリテーナ106を上方向(バルブが閉じる方向)に付勢する。 FIG. 1 shows an outline of the valve mechanism. The valve mechanism is disposed at the intake or exhaust port of the internal combustion engine and operates when intake or exhaust is taken in or out of the combustion chamber. The dish-shaped valve 100 is connected to a rod-shaped valve stem 102. The other end of the valve stem 102 is in contact with the valve lifter 1 via a shim 104. A valve spring retainer 106 is disposed between the valve stem 102 and the shim 104. The valve spring 108 is inserted into the valve stem 102 and is disposed between a predetermined wall surface 110 in the cylinder head and the valve spring retainer 106. Then, the valve spring retainer 106 is biased upward (in the direction in which the valve closes).
バルブリフタ1は、一方が開口した円筒形をしており、バルブスプリング108とバルブステム102を内部に入れるように冠着される。バルブリフタ1の頂面4の上部にはカム2が配置されており、カム2がバルブリフタ1を押し下げることによりバルブがバルブスプリング108の付勢力に打ち勝って開く。 The valve lifter 1 has a cylindrical shape with one opening, and is crowned so that the valve spring 108 and the valve stem 102 are placed inside. A cam 2 is disposed on the top surface 4 of the valve lifter 1. When the cam 2 pushes down the valve lifter 1, the valve overcomes the urging force of the valve spring 108 and opens.
カム2のベースサークル内にはオイル供給用の油孔が設けられており(図示せず)、カム2とバルブリフタ1の頂面4との間に潤滑油を供給する。 An oil hole for oil supply (not shown) is provided in the base circle of the cam 2, and lubricating oil is supplied between the cam 2 and the top surface 4 of the valve lifter 1.
図2には、本発明のバルブリフタの頂面4を示す。本発明のバルブリフタ1の頂面4には、くぼみ6が形成されている。図2ではくぼみを黒の領域で表した。くぼみは、バルブリフタ1の中心に対して同心円状の区画8に形成される。ここで同心円状の区画8とは、所定の幅10を有した環形状をいう。説明のために、バルブリフタの中心から周縁に向かって順につけた番号を区画番号と呼ぶ。また、同じ区画中でくぼみでない部分を平坦部12と呼ぶ。図2では、白の部分である。平坦部12はバルブリフタ1の頂面4の表面である。 FIG. 2 shows the top surface 4 of the valve lifter of the present invention. A recess 6 is formed on the top surface 4 of the valve lifter 1 of the present invention. In FIG. 2, the indentation is represented by a black area. The indentation is formed in a concentric section 8 with respect to the center of the valve lifter 1. Here, the concentric section 8 refers to a ring shape having a predetermined width 10. For the sake of explanation, numbers assigned in order from the center of the valve lifter toward the periphery are referred to as section numbers. Further, a portion that is not recessed in the same section is referred to as a flat portion 12. In FIG. 2, it is a white part. The flat portion 12 is the surface of the top surface 4 of the valve lifter 1.
くぼみ6は、同心円状の区画8の中に等間隔で形成される。つまり、くぼみ6は正確には扇形状をしている。しかし、小さな面積であるので、矩形状と言ってもよい。さらに、区画番号の前後の区画中に形成されるくぼみは、バルブリフタの中心からの半径にそって連続しては形成されない。すなわち、バルブリフタの頂面4全体でみると、くぼみ6は同心円の市松模様状に配置されている。若しくはダーツの的模様状に配置されているともいえる。 The recesses 6 are formed at equal intervals in the concentric compartments 8. That is, the recess 6 has a fan shape precisely. However, since it is a small area, it may be said to be rectangular. Furthermore, the depressions formed in the sections before and after the section number are not formed continuously along the radius from the center of the valve lifter. That is, when viewed from the entire top surface 4 of the valve lifter, the recesses 6 are arranged in a concentric checkered pattern. Or it can be said that it is arranged in the shape of a dart.
同心円状の区画8は、頂面4の中心から所定の半径の間に形成される。言い換えると、周縁部分にはくぼみが形成されない部分がある。この領域はカムが当接しない部分にあたり、フリクションを低減させる必要がないからである。また、頂面4の中心部分では、くぼみ6が小さくなりすぎ、また、加工も容易でないので、くぼみ6を形成しなくてもよい。 The concentric section 8 is formed between the center of the top surface 4 and a predetermined radius. In other words, there is a portion where no dent is formed in the peripheral portion. This is because this region is a portion where the cam does not contact, and it is not necessary to reduce the friction. Further, in the central portion of the top surface 4, the recess 6 becomes too small and the processing is not easy, so the recess 6 does not need to be formed.
それぞれの区画8の幅10は同じでなくてもよい。つまり、中心部分と周辺部分で区画の幅を変えてもよい。区画内に形成されるくぼみの大きさを調節することで、フリクション低減の効果が最適になるように調整できるからである。 The width 10 of each section 8 may not be the same. That is, the width of the partition may be changed between the central portion and the peripheral portion. This is because it can be adjusted so that the effect of reducing friction is optimized by adjusting the size of the recess formed in the compartment.
図3(a)には、くぼみ6の1つを拡大した斜視図を示す。図中符号Cはバルブリフタ頂面4の中心方向を表し、符号Eはバルブリフタ頂面4の周縁方向を示す。くぼみ6の底部には微小溝14が形成されている。図3(b)には、図3(a)のA−Aの断面を示す。微小溝14はくぼみ6の底部に複数本形成されており、それぞれの微小溝14の間には畝部16が形成されている。畝部16の頂点18は平坦部12より少なくとも下に形成されている。平坦部12から畝部16の頂点18までの深さを変えると、後述するフリクション制御を行うことができる。なお、平坦部12から畝部16の頂点18までの深さをくぼみ深さ20と呼び、畝部16の頂点18から溝の底までを溝深さ22とする。 FIG. 3A shows an enlarged perspective view of one of the recesses 6. In the figure, symbol C represents the center direction of the valve lifter top surface 4, and symbol E represents the peripheral direction of the valve lifter top surface 4. A minute groove 14 is formed at the bottom of the recess 6. FIG. 3B shows a cross section taken along the line AA of FIG. A plurality of minute grooves 14 are formed at the bottom of the recess 6, and a flange 16 is formed between each minute groove 14. The apex 18 of the flange portion 16 is formed at least below the flat portion 12. When the depth from the flat portion 12 to the apex 18 of the flange portion 16 is changed, friction control described later can be performed. The depth from the flat portion 12 to the apex 18 of the flange portion 16 is referred to as a recess depth 20, and the depth from the apex 18 of the flange portion 16 to the bottom of the groove is defined as a groove depth 22.
微小溝の大きさは特に限定されないが、幅が約1μm以下の大きさであり、くぼみの大きさは約1〜2mm程度が好適である。また、このような微小溝付のくぼみは、初めにくぼみを形成してからくぼみの底に微小溝を形成してもよいし、微小溝を連続的に形成し、その結果くぼみが形成されてもよい。これらの微小溝やくぼみは、フォトリゾグラフィを用いたウエットエッチングやスパッタを用いたドライエッチング、またレーザー加工で形成することもできる。 The size of the minute groove is not particularly limited, but the width is about 1 μm or less, and the size of the recess is preferably about 1 to 2 mm. In addition, such a groove with a minute groove may be formed at the bottom of the depression after the depression is formed first, or the groove is formed continuously as a result of forming the minute groove continuously. Also good. These minute grooves and depressions can be formed by wet etching using photolithography, dry etching using sputtering, or laser processing.
図3(a)では、微小溝14は、バルブリフタ1の中心に対して円周方向に形成されている。しかし、微小溝14はバルブリフタ1の中心に対して、放射状に形成することもできる。図4には放射状に形成された微小溝15を有するくぼみ7を例示する。 In FIG. 3A, the minute groove 14 is formed in the circumferential direction with respect to the center of the valve lifter 1. However, the minute grooves 14 can also be formed radially with respect to the center of the valve lifter 1. FIG. 4 exemplifies the recess 7 having the minute grooves 15 formed in a radial pattern.
次に本発明のバルブリフタ1の効果について説明する。図5は、カム2とバルブリフタ1の接触を概説する図である。図5(e)は頂面上での摺動軌跡を示したものである。図5(a)を参照して、カム2のベース位置では、カム2とバルブリフタ1は接触していない。図5(b)を参照して、カム2が回転すると頂面上のある位置でカム2がバルブリフタ1に接触する(図5(e)符号24)。その後カム2の回転が進むと接触する部分はバルブリフタ1の周縁に向かう(図5(e)符号25)。 Next, the effect of the valve lifter 1 of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram outlining the contact between the cam 2 and the valve lifter 1. FIG. 5E shows a sliding locus on the top surface. Referring to FIG. 5A, at the base position of cam 2, cam 2 and valve lifter 1 are not in contact. Referring to FIG. 5B, when the cam 2 rotates, the cam 2 contacts the valve lifter 1 at a certain position on the top surface (reference numeral 24 in FIG. 5E). Thereafter, as the rotation of the cam 2 proceeds, the contacted portion is directed toward the periphery of the valve lifter 1 (reference numeral 25 in FIG. 5 (e)).
そして、図5(c)を参照して、カム山の先端が接触した後は、接触部分はバルブリフタの中心に向かう(図5(e)符号26)。図5(d)頂面の中心をすぎてからカム山の先端が頂面から離れた後は、接触部は頂面の中心に向かって移動し(図5(e)符号27)、そして再びカムは離れる。 Then, referring to FIG. 5C, after the tip of the cam crest comes into contact, the contact portion goes to the center of the valve lifter (reference numeral 26 in FIG. 5E). After the center of the top surface of FIG. 5 (d) has passed and the tip of the cam crest has moved away from the top surface, the contact portion moves toward the center of the top surface (reference numeral 27 in FIG. 5 (e)) and again. The cam leaves.
図6は本発明のバルブリフタの頂面に上記のカムとの摺動軌跡30を重ねたものである。ここではくぼみの底部に形成した微小溝は頂面の中心に対して同心円状に形成されている場合を示す。くぼみ6には円周方向の微小溝14が入っていることを示すため、くぼみ6には円周方向の白線32を付けて示した。 FIG. 6 shows the sliding surface 30 with the above cam superimposed on the top surface of the valve lifter of the present invention. Here, a case is shown in which the minute groove formed at the bottom of the recess is formed concentrically with respect to the center of the top surface. In order to show that the indentation 6 has the minute grooves 14 in the circumferential direction, the indentation 6 is shown with a white line 32 in the circumferential direction.
図6の場合、カムの摺動速度の速い頂面の中心に近い部分34では、微小溝14はカム2の摺動方向と平行になる。つまり、図6(b)を参照して、潤滑油38はくぼみ6の中で微小溝14の方向に流れやすい。微小溝14の方向に流れた潤滑油はくぼみ6の縁40にぶつかるので、ここで動圧が発生する。符号41で示した形状はくぼみ6の上方を通過するカムが受ける圧力を模式的に示したものである。すなわち、頂面の中心部分では動圧により油膜を確保し、フリクションの低下を期待できる。 In the case of FIG. 6, the minute groove 14 is parallel to the sliding direction of the cam 2 in the portion 34 close to the center of the top surface where the sliding speed of the cam is fast. That is, referring to FIG. 6B, the lubricating oil 38 tends to flow in the direction of the minute groove 14 in the recess 6. Since the lubricating oil that has flowed in the direction of the minute groove 14 hits the edge 40 of the recess 6, dynamic pressure is generated here. The shape indicated by reference numeral 41 schematically shows the pressure received by the cam passing above the recess 6. That is, an oil film is secured by the dynamic pressure at the center of the top surface, and a reduction in friction can be expected.
一方、カム2の摺動速度の遅くなる頂面4の周縁部分では、微小溝14はカム2の摺動方向に対して直角方向になる。図7(a)にはくぼみ6の半径方向断面を示す。符号42はカム2の摺動方向を示す。また、図7(b)は図7(a)の符号44の部分を拡大した図である。カム2の摺動に従ってくぼみ6の中の潤滑油は畝部16を乗り越えなければならない。 On the other hand, in the peripheral portion of the top surface 4 where the sliding speed of the cam 2 is slow, the minute groove 14 is perpendicular to the sliding direction of the cam 2. FIG. 7A shows a radial cross section of the recess 6. Reference numeral 42 indicates the sliding direction of the cam 2. FIG. 7B is an enlarged view of the portion 44 in FIG. As the cam 2 slides, the lubricating oil in the recess 6 must get over the flange 16.
畝部16を乗り越える前後において、圧力の上昇および低下が生じるが、潤滑油が油などの非圧縮性溶液では、圧力は液体の蒸気圧より低くはならず、液体中に溶解した気体の飽和気圧より低くならない。そのため、畝部16を乗り越えた部分で圧力が低下すると、潤滑油中に溶解した気体によって気泡46が形成され、結果、付加された荷重を支える力が生じる。これがレイリーステップ効果と呼ばれる効果である。符号47は畝部16の前後の圧力変化を示す模式図である。 The pressure rises and falls before and after getting over the flange 16, but when the lubricating oil is an incompressible solution such as oil, the pressure does not become lower than the vapor pressure of the liquid, and the saturated atmospheric pressure of the gas dissolved in the liquid Not lower. For this reason, when the pressure is reduced at the part over the flange part 16, bubbles 46 are formed by the gas dissolved in the lubricating oil, and as a result, a force for supporting the applied load is generated. This is an effect called the Rayleigh step effect. Reference numeral 47 is a schematic view showing a pressure change before and after the flange portion 16.
つまり、頂面4の周縁部分では、くぼみ6の底に形成した微小溝14が発生するレイリーステップ効果によってカム2からの荷重を支える圧力が生じ、フリクション低下に寄与する。 That is, in the peripheral portion of the top surface 4, a pressure that supports the load from the cam 2 is generated by the Rayleigh step effect generated by the minute groove 14 formed at the bottom of the recess 6, which contributes to a reduction in friction.
以上のように同心円の市松模様に配置したくぼみ6の底部に形成した微小溝14がカム2の摺動方向に対して平行か直角かで、それぞれ得られる効果が異なる。従って、動圧を得た方がフリクションが小さくなるか、レイリーステップ効果の方がフリクションを小さくできるかで微小溝14の形成方向を適宜選択することができる。 As described above, the obtained effect differs depending on whether the minute groove 14 formed at the bottom of the recess 6 arranged in a concentric checkered pattern is parallel or perpendicular to the sliding direction of the cam 2. Therefore, the direction in which the microgrooves 14 are formed can be selected as appropriate depending on whether the dynamic pressure is obtained and the friction is reduced or the Rayleigh step effect can reduce the friction.
図8には、くぼみ7の底に形成した微小溝15が頂面4の中心に対して放射状に形成されている場合を示す。図8(a)では、くぼみ7に放射状の白線を記載してこれを表した。この場合は、頂面4の中央部分では、カムの摺動方向に対して微小溝15は直角方向となり、頂面4の周縁部分ではカムの摺動方向に対して微小溝15は平行となる。つまり、微小溝を放射状に形成すると、バルブリフタ頂面の中央部ではレイリーステップ効果を期待でき、周縁部分では動圧による効果を期待できる。 FIG. 8 shows a case where the minute grooves 15 formed at the bottom of the depression 7 are formed radially with respect to the center of the top surface 4. In FIG. 8A, a radial white line is written in the depression 7 to represent this. In this case, in the central portion of the top surface 4, the minute groove 15 is perpendicular to the sliding direction of the cam, and in the peripheral portion of the top surface 4, the minute groove 15 is parallel to the sliding direction of the cam. . That is, when the minute grooves are formed radially, a Rayleigh step effect can be expected at the central portion of the top surface of the valve lifter, and an effect due to dynamic pressure can be expected at the peripheral portion.
また、くぼみの底部に形成した微小溝の深さと頂面の表面から畝部までの深さによって、得られる動圧とレイリーステップ効果の程度を調整することができるので、バルブやカムの大きさ若しくはエンジンの仕様によってメカロスを低減したい回転領域に応じて適宜設定することができる。 In addition, the degree of the dynamic pressure and the Rayleigh step effect can be adjusted by adjusting the depth of the micro-grooves formed at the bottom of the recess and the depth from the top surface to the heel. Or it can set suitably according to the rotation area which wants to reduce mechanical loss by the specification of an engine.
図8(b)には、くぼみの微小溝を同心円状に形成した部分と、放射状に形成した部分を混在させた場合についての例を示す。中心部分に近い領域では微小溝14を同心円状とし、周縁部分に近い部分は微小溝15を放射状とした。すなわち、中心部分ではくぼみ6が形成されており、周縁部分ではくぼみ7が形成されている。このようにすると、中心部分でも周縁部分でも動圧によるフリクション低減効果を期待できる。また、中心部分と周縁部分で微小溝の方向を逆にすると、中央部でも周縁部分でもレイリーステップ効果によるフリクション低減効果を期待できる。 FIG. 8 (b) shows an example of a case where a concentric circular groove portion and a radially formed portion are mixed. In the region close to the central part, the micro grooves 14 are concentric, and in the part close to the peripheral part, the micro grooves 15 are radial. That is, the recess 6 is formed at the central portion, and the recess 7 is formed at the peripheral portion. In this way, it is possible to expect a friction reduction effect due to dynamic pressure in both the central portion and the peripheral portion. Further, if the direction of the minute groove is reversed between the central portion and the peripheral portion, the friction reduction effect due to the Rayleigh step effect can be expected in the central portion and the peripheral portion.
なお、本発明で同心円の市松模様状には、区画の円周方向でくぼみ6と平坦部12の長さを等しくしない場合を排除しない。例えば、図9(a)を参照して、同じ区画8内でくぼみ6の長さ5の方が平坦部12の長さ11より長い場合を示す。このようにすると、区画の前後でくぼみ6が重なる部分48が生じる。この場合はレイリーステップ効果への寄与は期待できる。一方、図9(b)では、くぼみ6の長さ5が平坦部12の長さ11より短い場合を示す。区画の前後ではくぼみ6でない部分50が頂面4の中心から放射状に形成されることとなり、メタルコンタクトは増加するものの、荷重の支持は強くなる。 In the present invention, the concentric checkered pattern does not exclude the case where the lengths of the recess 6 and the flat portion 12 are not equal in the circumferential direction of the section. For example, referring to FIG. 9A, the case where the length 5 of the recess 6 is longer than the length 11 of the flat portion 12 in the same section 8 is shown. If it does in this way, the part 48 in which the hollow 6 will overlap before and behind a division arises. In this case, contribution to the Rayleigh step effect can be expected. On the other hand, FIG. 9B shows a case where the length 5 of the recess 6 is shorter than the length 11 of the flat portion 12. Before and after the section, the portion 50 that is not the recess 6 is formed radially from the center of the top surface 4, and the metal contact increases, but the load is supported more strongly.
さらに、区画内で半径方向の幅52が区画幅10と同一でない場合を排除しない。例えば、図9(c)では、区画の幅10よりくぼみの幅52が短い場合を示す。 Further, the case where the radial width 52 is not the same as the section width 10 in the section is not excluded. For example, FIG. 9C shows a case where the indentation width 52 is shorter than the section width 10.
以上のように本発明のバルブリフタは、カムと摺動する頂面に同心円の市松模様状のくぼみを形成し、くぼみの底には微小溝を形成したので、くぼみによる動圧および微小溝によるレイリーステップ効果を調整することで、細かな摩擦制御が可能になる。 As described above, the valve lifter according to the present invention has a concentric checkered dent formed on the top surface that slides with the cam, and a minute groove formed on the bottom of the dent. Fine friction control becomes possible by adjusting the step effect.
本発明のバルブリフタは、OHCのダイレクト方式を採用するエンジンの吸排気バルブに好適に利用することができる。 The valve lifter of the present invention can be suitably used for an intake / exhaust valve of an engine employing an OHC direct method.
1 バルブリフタ
2 カム
4 バルブリフタの頂面
6 くぼみ(円周方向の微小溝)
7 くぼみ(放射方向の微小溝)
8 区画
10 区画の幅
12 平坦部
14 微小溝(円周方向)
15 微小溝(放射方向)
16 畝部
18 畝部の頂点
20 くぼみ深さ
22 溝深さ
24〜27 摺動軌跡
30 摺動軌跡
32 白線
34 中心部分
36 周縁部分
38 潤滑油の流れ
40 くぼみの壁
41 圧力
42 潤滑油の流れ
46 気泡
47 圧力
1 Valve lifter 2 Cam 4 Top surface of valve lifter 6 Indentation (circumferential groove)
7 Indentation (radial minute groove)
8 compartments 10 compartment widths 12 flat parts 14 micro grooves (circumferential direction)
15 Micro groove (radial direction)
16 ridge portion 18 apex of ridge portion 20 depth of depression 22 groove depth 24 to 27 sliding locus 30 sliding locus 32 white line 34 central portion 36 peripheral portion 38 flow of lubricating oil 40 wall of depression 40 pressure 42 flow of lubricating oil 46 Bubble 47 Pressure
Claims (4)
前記バルブリフタの頂面には底面に微小溝が形成された扇状のくぼみが同心円の市松模様状に配置されたことを特徴とするバルブリフタ。 A valve lifter disposed between an intake valve or an exhaust valve of a vehicle internal combustion engine and a valve drive cam,
A valve lifter, wherein a fan-shaped depression having a minute groove formed on the bottom surface is arranged in a concentric checkered pattern on the top surface of the valve lifter.
前記バルブリフタの中心に対して、同心円状に形成された微小溝を有する扇状のくぼみと、
前記バルブリフタの中心に対して、放射状に形成された微小溝を有する扇状のくぼみとが、混在する請求項1に記載されたバルブリフタ。 On the top surface,
A fan-shaped depression having a minute groove formed concentrically with respect to the center of the valve lifter;
2. The valve lifter according to claim 1, wherein fan-shaped depressions having minute grooves formed radially are mixed with respect to a center of the valve lifter.
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