JP2670070B2 - ピボツト棒及びその製造方法 - Google Patents
ピボツト棒及びその製造方法Info
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- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
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- F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
- F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
- F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料噴射弁駆動装置列及びエンジン・シリン
ダー弁駆動装置列に備えられる型式の押棒の如きピボツ
ト棒に関するものである。
ダー弁駆動装置列に備えられる型式の押棒の如きピボツ
ト棒に関するものである。
［従来の技術］ 管状軸を備えた構造のエンジンの燃料噴射装置の噴射
ピストン若しくはシリンダー弁を硬質材料製ピボツト接
触部材の端部内に入れる目的で利用される押棒の如きピ
ボツト棒を作成することが長年慣用になっている。こう
した公知の押棒の例についてはジマツテオ等の米国特許
第3,272,190号に見ることが出来る。然し乍ら、例え
ば、こうしたエンジンのサブ・システム駆動装置列のピ
ボツト棒の玉継手要素の間にかかる高い圧縮荷重は（約
32,186ないし48,279キロメートル（20,000ないし30,000
マイル）程度の短かさで）結果的に玉とソケツトの硬質
金属面にすら摩耗を生じさせ、その度合は望ましくない
相当量の遊びが生じる程度であり、これが関連ある燃料
噴射装置、弁等の作動にマイナスの影響を与える。こう
した摩耗は品質の劣る潤滑油若しくはエンジン内での使
用中に耐摩耗添加剤が消耗する良品質の潤滑油でも最も
普通に生じることである。従って、こうした摩耗が生じ
た場合、エンジンを主に補修する必要があり、そのため
関連あるエンジンが装備してある車両は１日以上使用を
中止しなければならない。
ピストン若しくはシリンダー弁を硬質材料製ピボツト接
触部材の端部内に入れる目的で利用される押棒の如きピ
ボツト棒を作成することが長年慣用になっている。こう
した公知の押棒の例についてはジマツテオ等の米国特許
第3,272,190号に見ることが出来る。然し乍ら、例え
ば、こうしたエンジンのサブ・システム駆動装置列のピ
ボツト棒の玉継手要素の間にかかる高い圧縮荷重は（約
32,186ないし48,279キロメートル（20,000ないし30,000
マイル）程度の短かさで）結果的に玉とソケツトの硬質
金属面にすら摩耗を生じさせ、その度合は望ましくない
相当量の遊びが生じる程度であり、これが関連ある燃料
噴射装置、弁等の作動にマイナスの影響を与える。こう
した摩耗は品質の劣る潤滑油若しくはエンジン内での使
用中に耐摩耗添加剤が消耗する良品質の潤滑油でも最も
普通に生じることである。従って、こうした摩耗が生じ
た場合、エンジンを主に補修する必要があり、そのため
関連あるエンジンが装備してある車両は１日以上使用を
中止しなければならない。
セラミツク要素の使用で摩耗が劇的に減少出来、その
度合は金属製ソケツトとセラミツク製玉の組合せの場合
でも相当程度の高い摩耗が生じるまでに約804,650キロ
メートル（500,000）マイル程度の寿命を期待出来る
（即ち、従来の技術の金属対金属による玉継手の寿命の
20倍程度の増加）。従つて、押棒等用のピボツト挿入体
プラグが耐摩耗セラミツク材料製であれば明確な利点を
達成することが出来る。一方、管の端部にセラミツク
（即ち、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等）を取付け
ることに関するセラミツク・チツプ付き押棒の設計には
困難な問題が存在している。
度合は金属製ソケツトとセラミツク製玉の組合せの場合
でも相当程度の高い摩耗が生じるまでに約804,650キロ
メートル（500,000）マイル程度の寿命を期待出来る
（即ち、従来の技術の金属対金属による玉継手の寿命の
20倍程度の増加）。従つて、押棒等用のピボツト挿入体
プラグが耐摩耗セラミツク材料製であれば明確な利点を
達成することが出来る。一方、管の端部にセラミツク
（即ち、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等）を取付け
ることに関するセラミツク・チツプ付き押棒の設計には
困難な問題が存在している。
金属製プラグを金属製管に結合する場合、『プレスば
め』が両部品の取付け法としては最も簡単且つ経済的な
方法であるところからプラグ挿入体を管に取付ける手段
としてこのプレスばめが通常使用されている。然し乍
ら、セラミツク製端部部品同志でこのプレスばめを行な
う場合に生ずる問題は、セラミツク端部部品同志を共に
保持する目的で使用される『プレス』の量に正比例する
引張『フープ』応力がプレスばめによりセラミツク部品
内に生じることである。金属同志ではこの点は金属に延
性があるので通常は重大な問題とならないが、セラミツ
クの場合引張応力が高過ぎるとセラミツク部品が破壊す
るおそれがある。この破壊の問題はこうしたセラミツク
材料に対する『破壊』条件が不定確であることで複雑に
なる。『プレス』の量は関連ある部品同志の厳密な公差
によって直接的に制御することが出来るが、この方法で
は、結果的に『所要の』公差が不経済な程小さいばかり
でなく今日の技術で生産することが出来ない。
め』が両部品の取付け法としては最も簡単且つ経済的な
方法であるところからプラグ挿入体を管に取付ける手段
としてこのプレスばめが通常使用されている。然し乍
ら、セラミツク製端部部品同志でこのプレスばめを行な
う場合に生ずる問題は、セラミツク端部部品同志を共に
保持する目的で使用される『プレス』の量に正比例する
引張『フープ』応力がプレスばめによりセラミツク部品
内に生じることである。金属同志ではこの点は金属に延
性があるので通常は重大な問題とならないが、セラミツ
クの場合引張応力が高過ぎるとセラミツク部品が破壊す
るおそれがある。この破壊の問題はこうしたセラミツク
材料に対する『破壊』条件が不定確であることで複雑に
なる。『プレス』の量は関連ある部品同志の厳密な公差
によって直接的に制御することが出来るが、この方法で
は、結果的に『所要の』公差が不経済な程小さいばかり
でなく今日の技術で生産することが出来ない。
フールマンの米国特許第4,508,067号は、例えば鋳鉄
製の軸状の堅いタペツト体が端部ソケツトを有し、もろ
い硬質セラミツク材料製カム接触部材が、半田付け又は
ろう付けによって保持されるようにしたタペツトとこの
タペツト用のカム接触部材を開示している。高ヘルツ
（接触）応力を減少させる目的で、カム接触面とカムの
間に生ずる最大接触力を利用する特別の式、カム接触面
の材料のヤング率、カム接触面の材料のポアソン比に従
つて決定される寸法関係を有する球面が接触面に設けら
れる。更に、カム接触部材の後面は平坦であり、接触応
力及びその接触応力に附随する摩耗を低減化させるため
作動中にカム係合面に対向するカム接触部材上と平坦面
が常時空洞に向つて偏倚するよう当該後面と堅いタペツ
ト体のソケツトの底壁の間に共通の空洞が設けてある。
然し乍ら、こうした設計には多数の欠点が存在してい
る。第一に、半田付け又はろう付けではセラミツク挿入
体と金属体部材の間に充分な結合を得ることが困難であ
る。更に、半田付けが使用される場合、温度の悪影響が
考えられる。又、この型式の接触部材を製造することに
伴なう正確な機械加工があるためこの部材が典型的なプ
レスばめ設置方式のものより相当高価となり、その上、
接触によつて『常時』、セラミツク部品を偏倚させてい
る設計に固有の曲げ応力が実質上こわれ易い材料製のセ
ラミツク挿入体に損傷をもたらす。
製の軸状の堅いタペツト体が端部ソケツトを有し、もろ
い硬質セラミツク材料製カム接触部材が、半田付け又は
ろう付けによって保持されるようにしたタペツトとこの
タペツト用のカム接触部材を開示している。高ヘルツ
（接触）応力を減少させる目的で、カム接触面とカムの
間に生ずる最大接触力を利用する特別の式、カム接触面
の材料のヤング率、カム接触面の材料のポアソン比に従
つて決定される寸法関係を有する球面が接触面に設けら
れる。更に、カム接触部材の後面は平坦であり、接触応
力及びその接触応力に附随する摩耗を低減化させるため
作動中にカム係合面に対向するカム接触部材上と平坦面
が常時空洞に向つて偏倚するよう当該後面と堅いタペツ
ト体のソケツトの底壁の間に共通の空洞が設けてある。
然し乍ら、こうした設計には多数の欠点が存在してい
る。第一に、半田付け又はろう付けではセラミツク挿入
体と金属体部材の間に充分な結合を得ることが困難であ
る。更に、半田付けが使用される場合、温度の悪影響が
考えられる。又、この型式の接触部材を製造することに
伴なう正確な機械加工があるためこの部材が典型的なプ
レスばめ設置方式のものより相当高価となり、その上、
接触によつて『常時』、セラミツク部品を偏倚させてい
る設計に固有の曲げ応力が実質上こわれ易い材料製のセ
ラミツク挿入体に損傷をもたらす。
耐摩耗挿入体を備えたタペツトについてはゴロフ等の
米国特許第4,366,785号にも開示してある。この特許に
おいては、タペツト体は例えば鋳鉄、鋼等で作成された
円筒状部品であり、この部品に対しセラミツク材料製の
円版型耐摩耗挿入体が締まりばめ又はプレスばめを通じ
てタペツト体の端部にある補合形状の切欠き内に設置さ
れる。平坦な外側接触面を備えたデイスク形のセラミツ
ク製耐摩耗挿入体を作成し且つこの耐摩耗挿入体をタペ
ツト体の端部切欠き内に完全に受入れられた状態にする
ことでフープ応力の問題が回避される。セラミツク挿入
体の引張応力荷重は存在しない。（引張荷重は圧縮荷重
に対して高度に抵抗性があるセラミツク材料を「アキレ
ス・ヒール」（Achilles heel）である。）然し乍ら、
こうした設計はピボツト挿入体に対する設置軸として簡
単な管材料を使用せず、代わりに鋳造又は機械加工によ
って製造しなければならない、底壁付きの受入れ凹部を
備えた本体部材が必要となる等諸欠点を伴なう。更にこ
の特許の設計の場合、例えば挿入体が設置軸の端部を越
えて軸方向に突出する箇所でプラグ又は挿入体が単なる
圧縮フープ応力でなく引張フープ応力を受けることにな
るような様式で耐摩耗プラグ又は挿入体を取付ける目的
に使用出来ないので適用可能性の面から限界がある。
米国特許第4,366,785号にも開示してある。この特許に
おいては、タペツト体は例えば鋳鉄、鋼等で作成された
円筒状部品であり、この部品に対しセラミツク材料製の
円版型耐摩耗挿入体が締まりばめ又はプレスばめを通じ
てタペツト体の端部にある補合形状の切欠き内に設置さ
れる。平坦な外側接触面を備えたデイスク形のセラミツ
ク製耐摩耗挿入体を作成し且つこの耐摩耗挿入体をタペ
ツト体の端部切欠き内に完全に受入れられた状態にする
ことでフープ応力の問題が回避される。セラミツク挿入
体の引張応力荷重は存在しない。（引張荷重は圧縮荷重
に対して高度に抵抗性があるセラミツク材料を「アキレ
ス・ヒール」（Achilles heel）である。）然し乍ら、
こうした設計はピボツト挿入体に対する設置軸として簡
単な管材料を使用せず、代わりに鋳造又は機械加工によ
って製造しなければならない、底壁付きの受入れ凹部を
備えた本体部材が必要となる等諸欠点を伴なう。更にこ
の特許の設計の場合、例えば挿入体が設置軸の端部を越
えて軸方向に突出する箇所でプラグ又は挿入体が単なる
圧縮フープ応力でなく引張フープ応力を受けることにな
るような様式で耐摩耗プラグ又は挿入体を取付ける目的
に使用出来ないので適用可能性の面から限界がある。
［解決しようとする課題］ 前掲の内容に鑑み、本発明の目的は、挿入体が設置軸
の端部を越えて軸方向に突出するという事実にも拘わら
ず、又、設置軸とピボツト挿入体の製造上の公差にも拘
わらず組立て中若しくは使用中にセラミツク材料の最大
引張主要応力を越えずに締まりばめ固着部分によりセラ
ミツク・ピボツト挿入体を設置軸に取付けることが出来
る、燃料噴射装置とシリンダー弁を作動させるエンジン
駆動装置列内に使用される型式の押棒の如きピボツト棒
を提供することにある。
の端部を越えて軸方向に突出するという事実にも拘わら
ず、又、設置軸とピボツト挿入体の製造上の公差にも拘
わらず組立て中若しくは使用中にセラミツク材料の最大
引張主要応力を越えずに締まりばめ固着部分によりセラ
ミツク・ピボツト挿入体を設置軸に取付けることが出来
る、燃料噴射装置とシリンダー弁を作動させるエンジン
駆動装置列内に使用される型式の押棒の如きピボツト棒
を提供することにある。
本発明の他の目的は設置軸を標準的な中空管材料で又
は鋳造で作成された特別に製造された部片若しくは堅
い、棒材料で作成可能にすることにある。
は鋳造で作成された特別に製造された部片若しくは堅
い、棒材料で作成可能にすることにある。
本発明の更に他の目的はセラミツク挿入体に凸形若し
くは凹形接触面を備え得るようにすることにある。
くは凹形接触面を備え得るようにすることにある。
本発明の他の目的は、設置軸の内部に挿入体を挿入す
る度合を制限する周壁の端面に対する当接係合にてセラ
ミツク挿入体にその突出部分において当接面を設けるこ
とが出来るようにし、又同時に締まりばめに加えてセラ
ミツク挿入体の接触面から設置軸への荷重の直接的移動
を容易にする装置を提供することにある。
る度合を制限する周壁の端面に対する当接係合にてセラ
ミツク挿入体にその突出部分において当接面を設けるこ
とが出来るようにし、又同時に締まりばめに加えてセラ
ミツク挿入体の接触面から設置軸への荷重の直接的移動
を容易にする装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は前掲の諸目的を達成するピボ
ツト棒の製造方法を提供することにある。
ツト棒の製造方法を提供することにある。
本発明の特定の目的は、セラミツク材料の最大引張主
要応力を下廻わる応力の下で周壁が可塑的に変形するこ
とにより、締まりばめの形成中に周壁の可塑的変形が原
因で周壁と挿入体部分の間に存在する直径締めしろの度
合変動にも拘わらずセラミツク材料の最大引張主要応力
を締まりばめによるピボツト挿入体の設置軸周壁への固
着が越えないようにセラミツク・ピボツト挿入体に対す
る受入れ空間を包囲する設置軸の周壁の厚さと材料組成
がセラミツク材料の最大引張主要応力に適合される、セ
ラミツク材料製ピボツト挿入体も備えたピボツト棒の製
造方法を提供することにある。
要応力を下廻わる応力の下で周壁が可塑的に変形するこ
とにより、締まりばめの形成中に周壁の可塑的変形が原
因で周壁と挿入体部分の間に存在する直径締めしろの度
合変動にも拘わらずセラミツク材料の最大引張主要応力
を締まりばめによるピボツト挿入体の設置軸周壁への固
着が越えないようにセラミツク・ピボツト挿入体に対す
る受入れ空間を包囲する設置軸の周壁の厚さと材料組成
がセラミツク材料の最大引張主要応力に適合される、セ
ラミツク材料製ピボツト挿入体も備えたピボツト棒の製
造方法を提供することにある。
本発明によるこれらの目的と他の諸目的は本発明の開
発中に決定され、且つ第１図を参照して説明する主要引
張応力と直径締めしろの間の関係を利用する本発明の好
適実施態様に従って達成される。第１図は高引張応力の
２つの領域Ａ、Ｂにてプレスばめの変動量を以って生じ
る主要引張応力を模式的に表したもので、各領域は設置
軸Ｒの受入れ空間内に固定されたピボツト挿入体Ｉを有
するピボツト棒に対して存在する荷重／組立て条件の異
なる局面により生じ、ピボツト挿入体Ｉの一部分は設置
軸Ｒの端部を越えて軸方向に延在し、軸Ｒの周壁の端面
上に当接係合する当接面を備えた部分を有している。点
Ａにおける応力は組立て力の結果であり、即ち、プレス
ばめにより発生された圧力の結果であり、一方、点Ｂに
おける応力は挿入体Ｉから設置軸Ｒの縁部迄の軸方向荷
重移転の結果である。
発中に決定され、且つ第１図を参照して説明する主要引
張応力と直径締めしろの間の関係を利用する本発明の好
適実施態様に従って達成される。第１図は高引張応力の
２つの領域Ａ、Ｂにてプレスばめの変動量を以って生じ
る主要引張応力を模式的に表したもので、各領域は設置
軸Ｒの受入れ空間内に固定されたピボツト挿入体Ｉを有
するピボツト棒に対して存在する荷重／組立て条件の異
なる局面により生じ、ピボツト挿入体Ｉの一部分は設置
軸Ｒの端部を越えて軸方向に延在し、軸Ｒの周壁の端面
上に当接係合する当接面を備えた部分を有している。点
Ａにおける応力は組立て力の結果であり、即ち、プレス
ばめにより発生された圧力の結果であり、一方、点Ｂに
おける応力は挿入体Ｉから設置軸Ｒの縁部迄の軸方向荷
重移転の結果である。
第１図から理解出来る如く、軸Ｒに対する挿入体Ｉの
プレスばめ固着が点線１で表わされる如く可塑変形を伴
なわずに作成される場合、点Ａにおける応力は直径締め
しろ量の増加に伴なって増加する。一方、点線２から理
解出来る如く、点Ｂにおける応力は直径締めしろの増加
に伴なって劇的に減少する。これは曲線２が挿入体Ｉと
設置軸Ｒの間の力の伝達に対する直径締めしろの効果も
表わすという事実の結果であり、これは大きい締めしろ
においては殆んどプレスばめの境界面に沿って生ずる摩
擦を通じて生じ、一方、小さい締めしろにおいては、摩
擦荷重の移転が少なく、多くの力が挿入体Ｉから軸Ｒの
端部において当接する境界面における設置軸Ｒへ伝えら
れる。従って、曲線１と２が公差する丸でかこった点SM
にて最適の直径締めしろ値が生じる。然し乍ら、窒化珪
素の如きセラミツク材料に対しては、その引張応力限界
値を越えることを防止する目的上要求される締めしろは
不経済的に小さく、即ち窒化珪素の如き材料を精密機械
加工するコストは、充分に小さい公差を以って機械加工
することが極めて困難であり、そのため高くなり過ぎ
る。
プレスばめ固着が点線１で表わされる如く可塑変形を伴
なわずに作成される場合、点Ａにおける応力は直径締め
しろ量の増加に伴なって増加する。一方、点線２から理
解出来る如く、点Ｂにおける応力は直径締めしろの増加
に伴なって劇的に減少する。これは曲線２が挿入体Ｉと
設置軸Ｒの間の力の伝達に対する直径締めしろの効果も
表わすという事実の結果であり、これは大きい締めしろ
においては殆んどプレスばめの境界面に沿って生ずる摩
擦を通じて生じ、一方、小さい締めしろにおいては、摩
擦荷重の移転が少なく、多くの力が挿入体Ｉから軸Ｒの
端部において当接する境界面における設置軸Ｒへ伝えら
れる。従って、曲線１と２が公差する丸でかこった点SM
にて最適の直径締めしろ値が生じる。然し乍ら、窒化珪
素の如きセラミツク材料に対しては、その引張応力限界
値を越えることを防止する目的上要求される締めしろは
不経済的に小さく、即ち窒化珪素の如き材料を精密機械
加工するコストは、充分に小さい公差を以って機械加工
することが極めて困難であり、そのため高くなり過ぎ
る。
実線３は、軸Ｒの受入れ空間を定める周壁がピボツト
挿入体の当該軸へのプレスばめ固着中に可塑的に変形さ
れる場合の点Ａにて生ずる組立て応力の曲線を表わす。
曲線３から理解出来る如く、主要引張応力は直径締めし
ろが制限無しに増加するのに伴ない有る限界値に近付
く。その結果、可塑性効果が設計に導入されれば、ピボ
ツト挿入体Ｉに対して使用されるセラミツク材料の最大
応力とは無関係に直径締めしろを選択出来ることが判明
した。
挿入体の当該軸へのプレスばめ固着中に可塑的に変形さ
れる場合の点Ａにて生ずる組立て応力の曲線を表わす。
曲線３から理解出来る如く、主要引張応力は直径締めし
ろが制限無しに増加するのに伴ない有る限界値に近付
く。その結果、可塑性効果が設計に導入されれば、ピボ
ツト挿入体Ｉに対して使用されるセラミツク材料の最大
応力とは無関係に直径締めしろを選択出来ることが判明
した。
例えば、第１図を参照すると、可塑性を伴なう点Ａに
おける応力と（組立て中における設置軸の可塑的変形を
伴なう又は伴なわない応力と同じ）点Ｂにおける応力に
対する曲線を基に達成可能な最適応力レベルを表わす交
点SMPのＸ−ed点が可塑性無しで得られる最適応力SMよ
り相当低く又これが大きい直径締めしろにより達成され
ることが理解出来る。更に、直径締めしろを二重にした
場合でも主要引張強さのレベルは最適値smを充分下廻わ
るレベルにて達成されることが理解出来る。従って、容
易に得ることができる製造上の公差でもセラミツク材料
の最大引張主要応力が越えられないよう低SMPに対する
直径締めしろ値を選択することによって機械加工の困難
な部品の精密機械加工を省くことが出来る。
おける応力と（組立て中における設置軸の可塑的変形を
伴なう又は伴なわない応力と同じ）点Ｂにおける応力に
対する曲線を基に達成可能な最適応力レベルを表わす交
点SMPのＸ−ed点が可塑性無しで得られる最適応力SMよ
り相当低く又これが大きい直径締めしろにより達成され
ることが理解出来る。更に、直径締めしろを二重にした
場合でも主要引張強さのレベルは最適値smを充分下廻わ
るレベルにて達成されることが理解出来る。従って、容
易に得ることができる製造上の公差でもセラミツク材料
の最大引張主要応力が越えられないよう低SMPに対する
直径締めしろ値を選択することによって機械加工の困難
な部品の精密機械加工を省くことが出来る。
本発明のこれらの及び他の特性、特徴及び利点につい
ては以下の詳細な説明と添附図面から一層明らかとなろ
う。
ては以下の詳細な説明と添附図面から一層明らかとなろ
う。
［実施例］ 一例として第２図又は第３図に模式的に示されている
型式の駆動装置列においてはセラミツク製玉継手の受け
る圧縮荷重をセラミツク製玉継手が増加出来、玉とソケ
ツト部品の一方のみがセラミツク材料製である場合でも
品質の劣った潤滑油内でマイナスの相当量の摩耗が生じ
る前に達成可能な継手の寿命を例えば約804,650キロメ
ートル（500,000マイル）程度の値以上に増加出来るこ
とが判明した。この点に関して、第２図がカム15により
作成される運動を弁ロツカー・レバー17に伝える目的で
使用される押棒13の各反対側端部に玉継手11が設けてあ
るエンジン・シリンダー・ヘツド弁駆動装置列を表わし
ていることに注目される。レバー17は弁19をクロス・ヘ
ツド23を介して弁座挿入体21に対し相対的に着座及び離
座させる目的で使用されている。
型式の駆動装置列においてはセラミツク製玉継手の受け
る圧縮荷重をセラミツク製玉継手が増加出来、玉とソケ
ツト部品の一方のみがセラミツク材料製である場合でも
品質の劣った潤滑油内でマイナスの相当量の摩耗が生じ
る前に達成可能な継手の寿命を例えば約804,650キロメ
ートル（500,000マイル）程度の値以上に増加出来るこ
とが判明した。この点に関して、第２図がカム15により
作成される運動を弁ロツカー・レバー17に伝える目的で
使用される押棒13の各反対側端部に玉継手11が設けてあ
るエンジン・シリンダー・ヘツド弁駆動装置列を表わし
ていることに注目される。レバー17は弁19をクロス・ヘ
ツド23を介して弁座挿入体21に対し相対的に着座及び離
座させる目的で使用されている。
他方、第３図は玉継手25が４個備えてある燃料噴射駆
動装置列を表わしている。玉継手25の第１対は第２図の
配列の押棒13に対するものと同様の様式にて押棒27の反
対側端部に配設してある。一方、運動は継手の各反対側
端部において一対の玉継手25の玉部分を形成する改変型
押棒33を介して噴射ロツカー・レバー29から噴射ピスト
ン31に伝えられる。
動装置列を表わしている。玉継手25の第１対は第２図の
配列の押棒13に対するものと同様の様式にて押棒27の反
対側端部に配設してある。一方、運動は継手の各反対側
端部において一対の玉継手25の玉部分を形成する改変型
押棒33を介して噴射ロツカー・レバー29から噴射ピスト
ン31に伝えられる。
本発明は第２図及び第３図に示された型式の駆動装置
列に特に利用されるが、（高荷重がある場合、玉継手の
使用はコスト高で時間を消費し、使用する所要回数は車
両用エンジン又はそれが部品となっている機器の部片の
購入にあたって重要な因子になり得る）本発明のピボツ
ト棒は又要件が類似している他の多数の環境下でも利用
分野があることに注目されよう。更に、押棒13、27は設
置軸30の反対側端部に固定される玉ピボツト挿入体29b
及びソケツト挿入体29sで構成されるが、利用分野に応
じて本発明によるピボツト棒は（第３図の部品33に対す
る如き）２個の玉ピボツト挿入体29b、２個のソケツト
部分29c又は設置軸30の一端部のみに固定された単一の
玉ピボツト挿入体29b、29sのみを有し得ることが理解す
べきである。
列に特に利用されるが、（高荷重がある場合、玉継手の
使用はコスト高で時間を消費し、使用する所要回数は車
両用エンジン又はそれが部品となっている機器の部片の
購入にあたって重要な因子になり得る）本発明のピボツ
ト棒は又要件が類似している他の多数の環境下でも利用
分野があることに注目されよう。更に、押棒13、27は設
置軸30の反対側端部に固定される玉ピボツト挿入体29b
及びソケツト挿入体29sで構成されるが、利用分野に応
じて本発明によるピボツト棒は（第３図の部品33に対す
る如き）２個の玉ピボツト挿入体29b、２個のソケツト
部分29c又は設置軸30の一端部のみに固定された単一の
玉ピボツト挿入体29b、29sのみを有し得ることが理解す
べきである。
第５図及び第６図に図示する一好適実施例によれば、
設置軸はASTM Ａ−513に指定の如き標準寸法、公差、
肉厚を有するMT 1020、1021鋼管の如き「在庫があって
すぐ手に入る」管性であり、一方、（第７図の）他の実
施例においては、設置棒30′は標準棒材料部片で作成さ
れ又は鋳造部片にすることが出来る。前者の例において
は、管の貫通孔はピボツト挿入体29b又は29sの第１ステ
ム部分37を受入れる内部受入れ空間33′を形成し、一
方、後者の例においては、受入れ空間は棒材料の場合は
機械加工をし鋳造部片の場合は成型により設置軸30′の
端部分内に形成される凹部35である。
設置軸はASTM Ａ−513に指定の如き標準寸法、公差、
肉厚を有するMT 1020、1021鋼管の如き「在庫があって
すぐ手に入る」管性であり、一方、（第７図の）他の実
施例においては、設置棒30′は標準棒材料部片で作成さ
れ又は鋳造部片にすることが出来る。前者の例において
は、管の貫通孔はピボツト挿入体29b又は29sの第１ステ
ム部分37を受入れる内部受入れ空間33′を形成し、一
方、後者の例においては、受入れ空間は棒材料の場合は
機械加工をし鋳造部片の場合は成型により設置軸30′の
端部分内に形成される凹部35である。
受入れ空間33′,35内でのステム部分37のプレスばめ
相互接続を容易にするため、ステム部分37の挿入端部に
は面取り39が備えられ、受入れ空間33′、35のリムには
面取り41が備えてある。更に、本発明によれば、受入れ
空間33′又は35を包囲する周壁の厚さ（ｔ）とその材料
組成は挿入体部分29又ｂは29sが形成されるセラミツク
材料の最大引張主要応力（即ち、材料の破壊を生じさせ
ずに許容出来る最大引張応力）に適合されるので、周壁
は第６図にて対称の拡大図にて示された締まりばめ固着
体の形成中にピボツト挿入体の第１部分37によって可塑
的に変形されることになる。この様にして、第１図を参
照して先に詳細に説明した如く、締まりばめ固着体は受
入れ空間33′、35の内径Diとピボツト挿入体のステム部
分と外径Doの間に存在する、設置軸とピボツト挿入体の
製造上の公差から生ずる直径締めしろの度合の変動にも
拘わらずセラミツク材料の最大引張主要応量が増加する
のを防止する装置として作成されている。即ち、ピボツ
ト部分のセラミツク材料の最大主要応力以下になってい
る荷重において周癖が変形することを確実にすることに
より、最大公差変動の場合でもピボツト棒の組立てとピ
ボツト棒の作動荷重に対しその最大引張主要応力を下廻
る引張主要応力レベルがピボツト挿入体内に作成される
ような直径締めしろを作成出来る。
相互接続を容易にするため、ステム部分37の挿入端部に
は面取り39が備えられ、受入れ空間33′、35のリムには
面取り41が備えてある。更に、本発明によれば、受入れ
空間33′又は35を包囲する周壁の厚さ（ｔ）とその材料
組成は挿入体部分29又ｂは29sが形成されるセラミツク
材料の最大引張主要応力（即ち、材料の破壊を生じさせ
ずに許容出来る最大引張応力）に適合されるので、周壁
は第６図にて対称の拡大図にて示された締まりばめ固着
体の形成中にピボツト挿入体の第１部分37によって可塑
的に変形されることになる。この様にして、第１図を参
照して先に詳細に説明した如く、締まりばめ固着体は受
入れ空間33′、35の内径Diとピボツト挿入体のステム部
分と外径Doの間に存在する、設置軸とピボツト挿入体の
製造上の公差から生ずる直径締めしろの度合の変動にも
拘わらずセラミツク材料の最大引張主要応量が増加する
のを防止する装置として作成されている。即ち、ピボツ
ト部分のセラミツク材料の最大主要応力以下になってい
る荷重において周癖が変形することを確実にすることに
より、最大公差変動の場合でもピボツト棒の組立てとピ
ボツト棒の作動荷重に対しその最大引張主要応力を下廻
る引張主要応力レベルがピボツト挿入体内に作成される
ような直径締めしろを作成出来る。
図面から又、理解出来る如く、ピボツト挿入体29s及
び29bは又、設置軸に対するピボツト挿入体の固着後に
設置軸30、30′の端部を越えて軸方向に突出する第２部
分43を有している。第７図に示された如き実施態様の場
合、ステム部分37の長さLSが受入れ空間25を包囲する壁
の長さLR以上である場合は、設置軸30′の端面45はピボ
ツト挿入体の面する面47に係合しない。こうした状況下
においては、前述した因子同士が適合されることで充分
である。
び29bは又、設置軸に対するピボツト挿入体の固着後に
設置軸30、30′の端部を越えて軸方向に突出する第２部
分43を有している。第７図に示された如き実施態様の場
合、ステム部分37の長さLSが受入れ空間25を包囲する壁
の長さLR以上である場合は、設置軸30′の端面45はピボ
ツト挿入体の面する面47に係合しない。こうした状況下
においては、前述した因子同士が適合されることで充分
である。
一方、第５図、第６図の実施例又は第７図の実施例の
場合、長さLSは長さLR以下であり表面47は当接面として
作用し、この当接面は設置軸30、30′の端面45と当接係
合し、こうして第１部分37が内部受入れ空間33′、35内
に挿入される度合を制限するよう作用し、締まりばめと
摩擦効果に加えて荷重をピボツト挿入体29b、29sから設
置軸30、30′に伝えることが出来る装置を提供する。こ
うした場合、設置軸の周と締まりばめ固着状態にあるス
テムの軸方向長さもピボツト挿入体の形成されるそのセ
ラミツク材料に対する最大引張主要応力に適合されるこ
とが必要である。
場合、長さLSは長さLR以下であり表面47は当接面として
作用し、この当接面は設置軸30、30′の端面45と当接係
合し、こうして第１部分37が内部受入れ空間33′、35内
に挿入される度合を制限するよう作用し、締まりばめと
摩擦効果に加えて荷重をピボツト挿入体29b、29sから設
置軸30、30′に伝えることが出来る装置を提供する。こ
うした場合、設置軸の周と締まりばめ固着状態にあるス
テムの軸方向長さもピボツト挿入体の形成されるそのセ
ラミツク材料に対する最大引張主要応力に適合されるこ
とが必要である。
本発明の締まりばめ概念を特定の場合にどのように適
用出来るかについての一層詳細な図解を提供する目的か
らここで第８図を参照する。第８図において、本発明に
よる締まりばめ固着により窒化珪素製ピボツト挿入体29
b又は29sが結合される各種異なった「在庫があってすぐ
手に入る」管31に対し主要応力曲線が計算されている。
（計算に対しては、摩擦係数は0.30に等しい定数として
扱われている。） 厚さ2.413mm（0.095インチ）の肉厚の管に対する曲線
と比較から理解される如く、25,000ksi、＋又は−5,000
ksiの値は窒化珪素ピボツト挿入体の最大許容引張応力
値として利用される場合、締まりばめになっているステ
ムの長さを減少させると最小応力を上昇させる効果があ
る。これは僅かの荷重が締まりばめによりささえられ、
多くの荷重が当接係合状態にある表面45、47の間で伝え
られることによる。図示の特定の例においては、9.1999
mm（0.3622インチ）から4.3739mm（0.1722インチ）にス
テム長さを減少させると、締まりばめ固着が不適切なも
のになるが、これは窒化珪素挿入体部品に対する最大引
張応力が超過されないことが保証出来ないことによる。
用出来るかについての一層詳細な図解を提供する目的か
らここで第８図を参照する。第８図において、本発明に
よる締まりばめ固着により窒化珪素製ピボツト挿入体29
b又は29sが結合される各種異なった「在庫があってすぐ
手に入る」管31に対し主要応力曲線が計算されている。
（計算に対しては、摩擦係数は0.30に等しい定数として
扱われている。） 厚さ2.413mm（0.095インチ）の肉厚の管に対する曲線
と比較から理解される如く、25,000ksi、＋又は−5,000
ksiの値は窒化珪素ピボツト挿入体の最大許容引張応力
値として利用される場合、締まりばめになっているステ
ムの長さを減少させると最小応力を上昇させる効果があ
る。これは僅かの荷重が締まりばめによりささえられ、
多くの荷重が当接係合状態にある表面45、47の間で伝え
られることによる。図示の特定の例においては、9.1999
mm（0.3622インチ）から4.3739mm（0.1722インチ）にス
テム長さを減少させると、締まりばめ固着が不適切なも
のになるが、これは窒化珪素挿入体部品に対する最大引
張応力が超過されないことが保証出来ないことによる。
ステム長さが9.1999mm（0.3622インチ）になっている
締まりばめ固着体に対する３本の曲線をここで比較する
と、肉厚を2.413mm（0.095インチ）から1.651mm（0.065
インチ）に下げることで大略同じ最小応力レベルも有す
る曲線が作成されるが、それより薄い1.651mm（0.065イ
ンチ）になると、管がこれより大きい直径締めしろ値に
てこの最小値を達成し、最小応力レベル点が作成される
値以上の直径締めしろに対しては応力レベルは2.413mm
（0.095インチ）の肉厚管が使用される場合の値より相
当小さい値にとどまることが理解出来る。
締まりばめ固着体に対する３本の曲線をここで比較する
と、肉厚を2.413mm（0.095インチ）から1.651mm（0.065
インチ）に下げることで大略同じ最小応力レベルも有す
る曲線が作成されるが、それより薄い1.651mm（0.065イ
ンチ）になると、管がこれより大きい直径締めしろ値に
てこの最小値を達成し、最小応力レベル点が作成される
値以上の直径締めしろに対しては応力レベルは2.413mm
（0.095インチ）の肉厚管が使用される場合の値より相
当小さい値にとどまることが理解出来る。
一方、肉厚1.651mm（0.065インチ）の管に対する曲線
を肉厚1.4732mm（0.058インチ）の管の曲線と比較する
と、この場合もその変更が結果的に最小応力レベルでの
相当の変化を伴なわずに最小応力レベルを作成するのに
必要な直径締めしろの増加になることが理解出来る。然
し乍ら、肉厚2.413mm（0.095インチ）の管に対する状況
とは異なって最小応力レベルの達成される値より大きい
直径締めしろを表わす曲線部分での1.651mm（0.065イン
チ）及び1.4732mm（0.058インチ）の肉厚管に対する曲
線の間で劇的な応力レベルの減少が生じず、こうした値
は全て窒化珪素ピボツト挿入体に対し25,000ksi、＋又
は−5,000許容最大応力値内にある。小さい締めしろ値
は実際上の観点からは大きい直径締めしろの場合よりコ
スト高で製造が困難であるので、1.4732mm（0.058イン
チ）及び1.651mm（0.065インチ）の肉厚の管がこの例に
対する本発明による締まりばめ固着を達成するのに同等
に最適であると考えることが出来る。又、指摘する点
は、最大製造公差変動が直径Diの＋公差及び直径Doの−
公差にて生じる場合でも第８図に示されたこれらの曲線
の最小応力レベル点の左側では望ましくない直径締めし
ろが生じないよう第８図の曲線に示された最小応力レベ
ル点の右側にて充分である直径締めしろが目的とされる
点にある。
を肉厚1.4732mm（0.058インチ）の管の曲線と比較する
と、この場合もその変更が結果的に最小応力レベルでの
相当の変化を伴なわずに最小応力レベルを作成するのに
必要な直径締めしろの増加になることが理解出来る。然
し乍ら、肉厚2.413mm（0.095インチ）の管に対する状況
とは異なって最小応力レベルの達成される値より大きい
直径締めしろを表わす曲線部分での1.651mm（0.065イン
チ）及び1.4732mm（0.058インチ）の肉厚管に対する曲
線の間で劇的な応力レベルの減少が生じず、こうした値
は全て窒化珪素ピボツト挿入体に対し25,000ksi、＋又
は−5,000許容最大応力値内にある。小さい締めしろ値
は実際上の観点からは大きい直径締めしろの場合よりコ
スト高で製造が困難であるので、1.4732mm（0.058イン
チ）及び1.651mm（0.065インチ）の肉厚の管がこの例に
対する本発明による締まりばめ固着を達成するのに同等
に最適であると考えることが出来る。又、指摘する点
は、最大製造公差変動が直径Diの＋公差及び直径Doの−
公差にて生じる場合でも第８図に示されたこれらの曲線
の最小応力レベル点の左側では望ましくない直径締めし
ろが生じないよう第８図の曲線に示された最小応力レベ
ル点の右側にて充分である直径締めしろが目的とされる
点にある。
前掲の内容に従って作成されたピボツト棒は摩耗寿命
が著しく増加したことが判明し、その製造に使用される
方法は製造方法での著しい簡略化をもたらし、こうして
そのコストを下げる。更に、セラミツク内の誘引された
引張『フープ』応力が臨海（破壊）値以下となるような
圧力を受けるよう設置軸の肉厚を寸法付けすることによ
り、セラミツク・ピボツト挿入体の引張破壊の可能性を
使用中だけでなくプレスばめ組立て作動中に生ずる高応
力荷重下でも下げることが出来る。
が著しく増加したことが判明し、その製造に使用される
方法は製造方法での著しい簡略化をもたらし、こうして
そのコストを下げる。更に、セラミツク内の誘引された
引張『フープ』応力が臨海（破壊）値以下となるような
圧力を受けるよう設置軸の肉厚を寸法付けすることによ
り、セラミツク・ピボツト挿入体の引張破壊の可能性を
使用中だけでなくプレスばめ組立て作動中に生ずる高応
力荷重下でも下げることが出来る。
［発明の効果］ 本発明は特にジーゼル・エンジンの如きエンジン用と
シリンダー・ヘツド弁と燃料噴射駆動装置列の構成要素
に利用されるが、部品に与えられる圧縮応力が高いこと
が原因でセラミツク製、及び／又はソケツト構成要素を
使用することが必要若しくは望ましい場合及び／又は劇
的に増加する摩耗の無い寿命値が慣用的に利用される金
属より高価なセラミツク材料を使用している場合のコス
トを上廻わるような環境でも利用される。
シリンダー・ヘツド弁と燃料噴射駆動装置列の構成要素
に利用されるが、部品に与えられる圧縮応力が高いこと
が原因でセラミツク製、及び／又はソケツト構成要素を
使用することが必要若しくは望ましい場合及び／又は劇
的に増加する摩耗の無い寿命値が慣用的に利用される金
属より高価なセラミツク材料を使用している場合のコス
トを上廻わるような環境でも利用される。
第１図は締まりばめの量が作動するセラミツク・ピボツ
ト挿入体内の主要引張応力を概略的に示すグラフ。 第２図及び第３図は各々本発明によるピボツト棒を導入
しているシリンダー・ヘツド弁と燃料噴射駆動装置列の
概略説明図。 第４図は第２図又は第３図の駆動装置列のいずれかの駆
動装置列で使用する本発明の実施例によるピボツト棒の
斜視図。 第５図及び第６図は各々ピボツト挿入体の設置直前と直
後の中空管設置軸を使用するピボツト棒の説明図で、設
置軸は横断面で示してある。 第７図は設置軸がその端部に形成されたソケツトを有す
る組立て直前の本発明によるピボツト棒の横断面図。 第８図は肉厚と締めしろの軸方向長さの効果を図解して
いる最大引張主要応力曲線の概略を示すグラフである。 主要部分の符号の説明 １……挿入体 11、25……玉継手 13、27……押棒 15……カム 17……弁ロツカー・レバー 23……クロス・ヘツド 29……噴射ロツカー・レバー 29b……ピボツト挿入体 29s……ソケツト挿入体 31……噴射ピストン 33……押棒 33′……凹部 35……凹部 37……第１ステム部分
ト挿入体内の主要引張応力を概略的に示すグラフ。 第２図及び第３図は各々本発明によるピボツト棒を導入
しているシリンダー・ヘツド弁と燃料噴射駆動装置列の
概略説明図。 第４図は第２図又は第３図の駆動装置列のいずれかの駆
動装置列で使用する本発明の実施例によるピボツト棒の
斜視図。 第５図及び第６図は各々ピボツト挿入体の設置直前と直
後の中空管設置軸を使用するピボツト棒の説明図で、設
置軸は横断面で示してある。 第７図は設置軸がその端部に形成されたソケツトを有す
る組立て直前の本発明によるピボツト棒の横断面図。 第８図は肉厚と締めしろの軸方向長さの効果を図解して
いる最大引張主要応力曲線の概略を示すグラフである。 主要部分の符号の説明 １……挿入体 11、25……玉継手 13、27……押棒 15……カム 17……弁ロツカー・レバー 23……クロス・ヘツド 29……噴射ロツカー・レバー 29b……ピボツト挿入体 29s……ソケツト挿入体 31……噴射ピストン 33……押棒 33′……凹部 35……凹部 37……第１ステム部分
Claims (9)
- 【請求項１】ピボツト棒であって、 （Ａ）少なくとも一端部に内部受入れ空間を備えた設置
軸を有し、； （Ｂ）セラミック材料から形成されるピボット挿入体を
有し、前記ピボット挿入体は、前記受入れ空間内に配置
される第１部分と、設置軸の前記端部を越えて軸方向へ
延在する第２部分とを有して配設され、； （Ｃ）ピボット挿入体の前記第１部分と、前記受入れ空
間を包囲する前記設置軸の周囲壁との間に締まりばめ固
着部分を有し、前記締まりばめ固着部分は、設置軸とピ
ボット挿入体の製造公差に起因して前記受入れ空間を包
囲する前記設置軸の周囲壁の内径とピボット挿入体の前
記第１部分の外径との間に存在する直径締めしろの変動
に係わらずセラミック材料の引張応力が最大引張主要応
力を越えることを防止する手段として構成され、前記構
成は、前記周囲壁の厚さと材料組成とを前記最大引張主
要応力に適合させて前記締まりばめ固着部分形成中にピ
ボット挿入体の前記第１部分によって前記周囲壁を塑性
変形することにより形成される、； ピボット棒。 - 【請求項２】ピボット挿入体の前記第２部分は、周囲壁
の端部面上に当接係合して前記第１部分の前記内部受入
れ空間内への挿入長を制限する当接面を有し、前記防止
手段は、前記最大引張主要応力に適合する前記周囲壁と
前記第１部分との間に締まりばめ固着部分の軸方向長を
含む、特許請求の範囲第１項記載のピボット棒。 - 【請求項３】前記設置軸が中空管であり、前記受入空間
が管の長さにわたり延在する、特許請求の範囲第２項記
載のピボット棒。 - 【請求項４】前記受入空間が、軸の前記端部内に形成さ
れた凹部であり、前記凹部が、前記第１部分の基底端部
が着座する底壁を有する、特許請求の範囲第１項記載の
ピボット棒。 - 【請求項５】前記ピボット挿入体が前記第２部分に凸状
接触面を有する、特許請求の範囲第１項記載のピボット
棒。 - 【請求項６】前記ピボット挿入体が前記第２部分に凹状
接触面を有する、特許請求の範囲第１項記載のピボット
棒。 - 【請求項７】前記ピボット挿入体が、前記締まりばめ固
着部分により設置軸の対向端の各々に設置される、特許
請求の範囲第１項記載のピボット棒。 - 【請求項８】設置軸と、セラミック材料から形成される
ピボット挿入体とを有し、所定の最大引張主要応力を呈
するピボット棒の製造方法であって、前記ピボット挿入
体は、設置軸の一端部の受入れ空間内に配置される第１
部分と、前記端部を越えて軸方向へ延在するピボット挿
入体の第２部分とを有して配設され、 （Ａ）受入れ空間を包囲する設置軸の周囲壁の厚さと組
成とをセラミック材料の最大引張主要応力に適合させる
ステップを有し、前記最大引張主要応力を下回る応力下
で前記周囲壁は塑性変形され、； （Ｂ）設置軸とピボット挿入体の製造公差に起因して周
囲壁の内径と前記第１部分の外径との間に存在する直径
締めしろの変動に係わらずセラミック材料の最大引張主
要応力を越えることなく締まりばめによってピボット挿
入体の前記第１部分を設置軸の前記周囲壁へ固着するス
テップを有し、前記固着は、前記締まりばめの形成中に
ピボット挿入体の前記第１部分による前記周囲壁の塑性
変形を与えることによって行われる、； ピボット棒製造方法。 - 【請求項９】ピボット挿入体の前記第２部分は、前記固
着ステップ中に周囲壁の端部面と当接係合される当接面
を有し、前記適合ステップは、固着ステップで生成され
る締まりばめの軸方向長を、周囲壁の厚さ及び材料組成
と共に前記最大引張主要応力に適合させるステップを含
む、特許請求の範囲第８項記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/022,229 US4794894A (en) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | Ceramic tipped pivot rod and method for its manufacture |
| US022,229 | 1987-03-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63280901A JPS63280901A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2670070B2 true JP2670070B2 (ja) | 1997-10-29 |
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