WO1999047810A1

WO1999047810A1 - Combinaison de cale et de came

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Publication number: WO1999047810A1
Application number: PCT/JP1999/001248
Authority: WO
Inventors: Takao Nishioka; Yasushi Mochiba
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 1999-09-23
Also published as: EP0984161A1; US6237441B1; EP0984161A4

Description

糸田シムとカムの組合せ技術分野本発明は、とくに自動車エンジンの燃料圧送ポンプの駆動系の往復動機機械構部に用いられる、より低コストで、摩耗量の低減ゃ疲労特性の改善されたシムとカムの組み合わせに関する。この組み合わせは、機構部品の耐久性向上及びポンプ性能の安定化維持に有効である。背景技術近年、地球環境問題から自動車内燃機関の燃費向上を目的として、燃焼室内に直接ガソリンゃ軽油を噴射する筒内直接噴射エンジンの実用化が盛んとなっている。これらのエンジンに用いられる燃料噴射ポンプでは、燃料の圧送圧力を得るためにカムによる往復動機構を用いる力、ここに用いられるカムとカムフォロワ一（カムローラ ―、タペットシム等）の組み合わせは、非常に過酷な摺動部品の一つであり、この耐摩耗性や疲労特性を向上させることや摩擦損失を低減させることは燃料ポンプの性能を維持、耐久させることはもとよリ、エンジン全体の効率を向上させるためには極めて有効な手段である。

このため例えば特開平 5 - 3 4 0 2 1 3号公報に記載の発明では、動弁系のカムと対向するシム摺動面に表面粗さが R _zで 0 . 0 2〜 0 . 5 μ πιの T i Nの被覆層を設け、両者の摩擦損失を低減させる試みが紹介されている。この表面硬質膜は厚みが 0 . 5〜 1 0 μ ιη 程度のものである。

同公報によれば T i Nで被覆されたシム表面とこのカム表面とが摺動することによって、カム表面がシム表面によって研摩されるためにその表面を高精度に予め研摩する必要がない。

ちなみにこの場合のカムの対向摺動面はチル合金錶鉄製で表面粗さは R _zで 3 . 2 μ m程度に仕上げられている。

又、特開平 6 - 2 5 1 1号公報には、上記公報と同じ对象に同じ目的で、カムとの接触面の表面粗さが R zで 0 . 2〜 0 . 7 μ πιの窒化珪素からなるシムの構成が開示され、さらに特開平 6 - 1 3 7 4 0 4号公報にも同様に表面仕上げされ高硬度のセラミックスからなるシムが開示されている。

いずれの公報に記載されたカム駆動機構も、単山（凸曲面が一つ）方式のものに適用されるものである。燃料ポンプのカム駆動機構に関するこのような方式は大型のディーゼル商用車のように従来よリエンジン気筒数 · スペースに余裕のある車に適用される方式であり、この方式を適用できない燃料ポンプの車に対しては、そのままでは利用できないものである。

とくに小型乗用車用のガソリンを直接噴射（以下この直接噴射を単に直噴と記述する場合もあるが、同義である）するエンジンゃデイーゼル直噴エンジン用の燃料ポンプではエンジンの全体の容積や重量を低減するニーズがある。そのため、この往復動機構部品にとつては、部品点数の軽減やその容積低減等による軽量化低コス卜化、主に鋼材を用いたカム、カムローラ一を介したころがり摩擦方式からカム、シムのすベリ摩擦方式への変更（図 1 ) が急務である。更にこれらの燃料ポンプでは、例えば大型ディーゼル車用の列型燃料ポンプのように、エンジンの気筒数と同数の燃料圧縮機構をもつ大型、高重量のポンプを搭載するスペースや許容重量に余裕がない。それ故、通常は例えば図 1に示すように複数のカム山をもつ単気筒の燃料圧縮機構で構成され、この機構でエンジン本体の各気筒へ燃料を圧送する。こうした機構においては、従来は金属材料よりなるカムローラー（以下単にローラーとも言う）が主にカムフォロワ一として用いられていた。しかしながら、この方式では、カムの摺動面とローラーとの摺動時の接線が非常に複雑になる。したがって、ローラーとカムとの摺動部分に大きな相対スベリ量を発生させずに転がり接触をさせる必要がある。このため、カムの摺動面形状が複雑になる。その結果、カムの加工に手間がかかり、コストアップとなる。特にその相対スベリ量が大きい場合には、カムの異常な摩耗につながる。この摩耗によりカムの摺動面形状が変化すると、燃料の噴射タイミングゃ «射量等に変化が出るため、エンジンにとっては致命的である。その一方で、複数のカム山をもつカムとシムの摺動では上述のようなカムとシムとの接線を滑らかにするためのカムの摺動面の複雑な形状設計が不要となる利点がある。しかしながら、上述のころがリ摩擦からすべり摩擦に変つた際のカム及びシムの摩擦仕事の低減やその摩耗量の抑制が大きな課題となっている。加えて、特にガソリン直噴エンジンでは、そのカムを固定しているカム軸がェンジン本体の力ム軸に直接固定される場合がほとんどである。このため、エンジン本体の動弁系に用いられる往復動機構にカム山数を乗じた回数の往復動が生じる。したがって、該シムの耐摩耗性、耐疲労特性（ピッチング疲労等）の飛躍的な向上が必要となる。また、エンジンのカム軸に直接カムが固定される場合には、燃料漏れを抑制するために図 1 に示す燃料を圧送するプランジャーとホルダ一との摺動部分が極めて高い寸法精度で組み合わせられている。このためこのプランジャー端部に直接該シムが装着される場合には、シムとの片当たりを抑制したり接触部を均一にするため該カムの組み付け位置の精度を調整する工夫が必要となる。このため、従来は例えば、図 1に示すような口一ラー機構ゃシム機構では図 2に示すように、プランジャーを往復動させるためのリフタ一及びリフタ一シムを別部品として配置している。この場合、リフタ一とリフタ一ホルダ一との間のクリアランスでカムの組み付け位置の精度を調整する場合（同図 a ) や、プランジャーに直接装着する場合（同図 b ) では、図 3に示すように、カムとの摺動面に平滑で球面状のいわゆるクラウニング形状を設け、この調整を行う場合がある。

これらの場合ではいずれも余分な部品を必要としたり、シムに用いる高硬度な材料のカムとの摺動面に平滑でかつ球面状の形状を付与する機械加工を必要とする。このためコストアップの要因となる。こうした形状の機械加工を行わずにクラウニング形状を設ける方法は、例えば特開昭 6 3— 2 8 9 3 0 6に開示されている。それによると予め表面を平滑にしたセラミック部材を金属部材に嵌合し、その嵌合の際に生じる応力でセラミック部材を変形させクラウニング形状を付与する。しかしこうした方法では、嵌合のための別の部材が必要であったり、精度の高いクラウニング形状が出せない。

以上示したような課題は、シムと複数のカム山をもつカムの組み合わせでのみ顕著になるものであリ、図 3に示すような通常の単山のカムでは特に顕著な問題は生じていない。すなわち繰り返すが例えばガソリンエンジンの動弁系等ではこの単山のカム機構が用いられているカ、従来の鋼製のシムを用いることにより、耐摩耗性、耐久性に関しては特に大きな課題はない。

以上のような摺動による摩擦仕事は潤滑油のような潤滑材存在下での使用条件を考慮すると、一般には対向する摺動部品間の最小隙間又は最小油膜厚さと、摺動部品の摺動面の性状が摺動特性、摩擦損失に大きな影響を与えるとされている。一般に上述の摺動での摩擦仕事は次式で示されている。

(式 1 )

F = A { a S m + ( I - a ) S t } 但し、 Fは摩擦仕事、 Aは摺動面積、 αは油膜の破断面積率、 S mは対向摺動部材が固体接触する場合の剪断強さ、 S tは油膜の剪断強さであり、 a S mの項は油膜が全く存在しない場合の摩擦仕事（境界潤滑下での摩擦仕事）を（ 1 一 a ) S tの項は油膜が存在する場合の摩擦仕事（完全流体潤滑下での摩擦仕事）を表す。ここで S mは S tに比べ大きいため、摩擦仕事 Fを低減させるためには完全流体潤滑下での摩擦仕事の項を増大させる必要があリ、すなわち αを小さくする必要がある。

一方、この完全流体潤滑を摺動部に設けるためには対向摺動部品の摺動面の性状の制御も重要である。例えば、特開平 7 — 9 8 0 5 2号の段落番号（ 0 0 04 ) では潤滑の尺度を示す油膜パラメータ Λを次式（ 2) で示し、この値を大きくすることが完全流体潤滑条件を設けるために有効であることを示している。また同時にそのためには対向する 2つの摺動面の表面粗さを小さくすることが摩擦仕事の低減に有効であることも開示している。

(式 2 )

Λ= h m i τι/f (R r m s 1 2 + R r m s 2 2 ) 但し、 hm i nは対向する摺動部品間の最小隙間又は最小油膜厚さ、 R r m s 1は片方の摺動部品表面の自乗平均粗さ、 R r m s 2 は他方の摺動部品表面の自乗平均粗さを表す。発明の開示本発明はかかる従来事情に鑑み、とくに摺動条件が過酷な往復動機械機構部品に用いるシムにおいて、摺動時の耐摩耗性、疲労特性の高いシムを供給すると共に、カムとの片当たり抑制や接触面を均一にする機構をより低コス卜で付与されたシムの供給を目的とする。上記目的を達成するために、本発明が提供するシムとカムとの組み合わせは、カムが複数のカム山を有し、そのシム表面のカムとの摺動面の硬度がカムのそれよリ高硬度である。またそれが同機構部のカムおよびその他の部品と摺動する面の表面粗さが十点平均表面粗さ R zで 0. 0 7 μ πι〜 0. 4 μπιである。この場合、カム以外の他の部品との摺動面は、平坦面であるものとそれが当接する面に凸状球面（クラウニング）形状を有するものとがある。その例を図 4及び図 1 3に示す。なおクラウニングとは、例えば同機構部の断面を示す図 5において、シムのプランジャーと当接する凸状の球面のことを言う。なお後述するクラウニングの最大高さは、図 3または図 4に表示した寸法である。

シム表面の硬度が摺動する相手のカムの摺動面よリ高硬度であるので、カム及びシムの摩耗量を低減させるために有効である。シムのカムとの摺動面の表面硬度は、ピツカ一ス硬度で 1 0 0 0 以上とするのが望ましい。このようにすれば、まず複数山カムで摺動した場合でも耐摩耗性、疲労特性の向上が顕著になる。さらに仕上げ加工により平滑になったシム表面がカムとの固体接触によっても表面粗さの劣化が抑えられる。

シムの表面粗さを十点平均表面粗さ R zで 0 . 4 μ m以下に仕上げるのは、前記の式（ 2 ) で油膜パラメ一タ Λを大きくするのに有効である。さらにシム表面の硬度が相手のカムの摺動面より高硬度であるので、その表面粗さが 0 . 4 μ mを越えると相手のカムを攻撃して摩耗させ、その結果、カムの形状に変化が生じ、ポンプの噴射タイミング等を変化させるため好ましくないからである。また 0 . 0 7 m未満の平滑な面を得ることは手間がかかるのみで、以上の効果が向上せず経済的に好ましくないからである。

またシム側の表面粗さを向上させる別の理由は、研削加工、ラッビング、ポリシング等の機械加工を用いた仕上げが、カムの摺動面のように複雑な曲面形状をしていないため比較的、簡便に行えるためである。

本発明のシムは、それが装着され接触する例えばリフタ一のようなカム以外の摺接部品と当接する面が、平坦な形状であるものと ώ 面状の球面（クラウニング）形状のものとがある。前者の場合、例えば図 3に示すように、シムとカムとの摺動面相互の当たりや接触の具合を適正に調整するため、シムのカムとの摺動面に上述のように表面粗さが R zで 0 . 0 7〜0 . 4 μ mという平滑な球面形状

(クラウニング）が付けられているものもある。一方、後者のように、例えば図 4〜図 5に示すように、シムが装着される例えばリフターやプランジャーのような部品と当接する面を凸状球面形状（クラウニング）形状とした構造のものがある。このようにすると、シムがその装着面とは大きな相対速度をもって摺動しない。このため、例えば図 3のように高度に平滑化された面に仕上げ加工をする必要性がなく、経済的な面で利点が得られる。また、この場合、シムとカムの摺動面相互の当たリや接触が適正に調整されるため、接触面圧が低減できる。このためシムとカムの摺動面に C r N、 T i N等のセラミック被覆膜や D L C等の被覆膜を使用中の膜剥離を伴うことなく、用いることができる。

一方、後者の場合、シムの好ましい形状としてはそのカムとの摺動面の平面度が 0 . 5 μ π！〜 5 μ m以下の平坦面をなすとともに、それが装着されるカム以外にそれが摺接する、例えばリフターのような装着部品との当接面のクラウニングの最大高さが、 5 μ π！〜 5 0 μ mであるのが好ましい。ここで、カムとの摺動面の平面度を 5 μ πι以下とするのは、前記式（ 2 ) のパラメータ Λを大きくするためである。さらに平面度が 5 μ πιを越えるとカムとの当たりに不均一が生じ易くなるからである。また、 0 . 5 μ πι未満に仕上げ加ェするのはコストアップに繋がりかねない。またこの場合、当接面のクラウニング高さは図 4に示すもので定義するが、これが 5 0 μ mを越えると凸状球面形状を付与する機械加工に手間がかかり、経済的な面でより不利となる。またこれが 5 μ m未満であると、カムとの片当たりや接触を調整する機能が不十分となり、カムに偏摩耗等を生じ易くなる。

更に、装着する部品と摺接するシムの ΰ状球面の表面粗さは十点平均表面粗さ R zで 0 . 6 μ π！〜 6 . 4 μ mの間であることが好ましい。これは凸型球面を付与する機械加工の経済的な面で下限として 0 . 6 μ πιが好ましく、また 6 . 4 μ mを越えるとシムを装着する相手材への攻撃性が高くなって相手材の摩耗量が大きくなり易くなる。

更に本発明のシムには、それがセラミックスからなるものがある。シムをセラミツクス製とすることにより上述の耐摩耗性、疲労特性に優れたものになる。さらに、熱膨脹係数が小さくなるため過酷な摺動によっても安定した燃料の噴射タイミングゃ噴射量等を維持することが可能となる。セラミックスよりなるシム材としての好ましい態様として、セラミックスが窒化ゲイ素系セラミックス、すなわちその主成分が窒化ゲイ素及び/又はサイアロンであるものが挙げられる。上述のようにシムには強度や硬度が高く、熱膨脹係数の小さいことが要求される。加えて往復動機械機構部品として用いられる場合は、軽量であることが要求される。それ故、窒化ゲイ素系セラミックスからなることが好ましい。とくに 8 0重量％以上の窒化ゲイ素及び/又はサイアロンを含み'、 J I S R 1 6 0 1に準拠した 3点曲げ強度が 7 0 O M P a以上であれば耐久性の点で好ましい。なお複数山カムによるカムローラ一方式では、叩き摩耗主体となるため、これに耐え表面の剥離寿命を確保することが大切であり、この観点から特に摺動面の気孔率が同面上の面積率で 2 %以下、同面上の最大気孔径が 1 0 μ m以下のものであることが望ましい。

以上述べてきたシムとカムの組み合わせについては、シムがリフター上に固定もしくは接着されずに装着されていること、又はシムが金属基材に接着する手段として接合（ロウ接等）若しくは嵌合

(かしめ、圧入、焼バメ等）のいずれか又はそれらの組合わせを選んだ場合においても上記と同様の作用 · 効果を有する。

以上述べてきた構造のシムのシム装着部品への装着方法については、図 5に示す例のようにいくつか考えられる力、その主なタイプとしてシムの回転運動が可能なルーズな装着（図 5の a ) やかしめに代表される嵌合（図 5の b ) がある。また、上述の凸型球面を付与する機械加工法としては例えば図 6に示すような、円板状のシム材をその中心線に対して回転させ、その表面を力ップ状砥石を用いて正面研削する方法が望ましい。この場合、この正面研削が圧力切込みによる超仕上げにより行われるのが特に経済的な面で好ましい。図面の簡単な説明図 1 は、ころがり方式およびすベり方式の往復動形態を表す模式図である。

図 2は、従来の口一ラー若しくはシム機構の一例の模式図である。図 3は、従来のクラウニング付きシム機構の一例の模式図である。図 4は、本発明のシムの装着当接面のクラウニングの模式図である。図 5は、本発明のシムの装着方法の例を示す模式図である。

図 6は、本発明のシムのクラウニングの加工法の一例の模式図である。

図 7は、実施例で用いた試験機の模式図である。

図 8は、実施例のシム及びカムの摩耗量を示す模式図である。図 9は、実施例のシムの装着側の当接面の摩耗量を示す模式図である。

図 1 0は、複数のカムをもつカム機構の正面図である。

図 1 1は、同じく単山のカム機構の正面図である。

図 1 2は、実施例に用いたカムおよびプランジャーの説明図である。発明を実施するための最良の形態以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。

(実施例 1 )

図 7に示すようなプランジャー 1を往復動させる図 1 0に示すような形状の 4山のカム 2を用い、これとシムとからなるカム機構及びそのカム軸 3を回転させる駆動モーター 4及びカム機構に潤滑ォィルを供給するオイルポンプ 5及びカム軸 3の駆動トルクを測定するトルクメーター 6を取り付けた燃料ポンプ模擬試験機を作製した。ここでカムは、普通铸鉄の表面をチル硬化し、所定の機械加工によりその摺動面を十点平均表面粗さ R zで 3. 2 μπιに仕上げたものを用いた。一方、従来のシム材は S CM 4 2 0浸炭焼入れ鋼で、同じく摺動面の表面を所定の機械加工により十点平均表面粗さ R ζで 3. 2 μπιに仕上げた後、リューブライト処理によりリン酸マンガン塩皮膜を施したものを用いた。なお、シムの外径は 2 0 mm、厚みは 2 mmである。

一方、本発明のシムについては、市販の S i ₃N₄焼結体（ J I S R 1 6 0 1準拠 3点曲げ強度 = 8 5 0 MP a ) 、 A 1₂0₃焼結体 (同 = 3 5 0MP a) 、 Z r〇₂焼結体（同 = 1 2 00MP a) の表面をダイヤモンド砥石を用いた研削加工及びダイヤモンド遊離砥粒を用いたラッピング、ポリシング加工を種々組み合わせて表 1に示す各十点平均表面粗さに仕上げたものを用いた。

一方、比較例としてセラミック等被覆膜を設けたシムについては、上述の従来鋼シム材の表面を WA砥石で、十点平均表面粗さを表 1 に示す種々の表面粗さに仕上げ加工した後、公知の物理蒸着法により、その表面に 1 μ m厚のダイヤモンド及び D L C被覆膜を、 3 μ m厚の T i N、 C r N被覆膜を設けたものを用いた。尚、各々のシムの表面のピツカ一ス硬度も同表中に示した。

以上のカムとシムを組合わせ、上述の試験機に装着しカム軸をモ —ター駆動によリ 2 5 0 0 r p mで運転し（潤滑油温度 8 0 °C ) 、運転開始から 1時間後と 5 0 0時間後のカム軸駆動トルクを測定した。尚、各シムの駆動トルクは、従来の鋼シムを用いた場合の駆動トルクを 1 0 0 %として、相対値として示した。

一方、カムには図 1 2に示すように、予め回転周期を測定する印を入れておきこの印を通過する時刻を光学式の計測機 7で測定した。また同時にプランジャーの頂点にも印を入れておき、この印が最も近接する際の時刻を光学式の計測機で測定し、前者の時刻と後者の時刻の差異の変化を噴射タィミングのズレと定義し、各シムを用いた場合のズレを、従来の鋼シムを用いた場合の運転開始 1時間後と 5 0 0時間後のズレを 1 0 0 %とした相対値で評価を行った。この相対値が小さい程、噴射タイミングの経時変化が少ないことになリ、燃料噴射ボンプとしての機能が安定していることになる。

以上の結果を表 1 に示した。

【表 1

※

(※付きが比較例）

以上示したように、本発明のカムとシムの組合せを用いることで、摩擦仕事の低減と噴射タイミングの経時変化の顕著な低減が達成されることが明らかとなった。 (実施例 2)

実施例 1 と同様の試験機を用いて、カムを図 1 1に示すような単山及び実施例 1 と同様の 4山のカムを用い、（潤滑油温度 1 5 0°C) 4山のカムを用いた場合が 5 00時間、単山のカムを用いた場合が 2 000時間、各々 3 00 0 r p mで運転をし、プランジャ一の往復回数を各カムで同じに設定した。実施例 1 と同様の評価を行った。尚、評価に用いたシムは従来鋼を表面粗さ 3. 2 zに仕上げたものを相対比較の基準（単山及び 4山）とし、従来鋼についても表 2および表 3に示す種々の表面粗さに変化させたもの、及び実施例 1で示した、 S i ₃N₄、 C r N被覆層、 DL C被覆層の 3種で、表 2および表 3に示す種々の表面粗さをもつものとした。

【表 2

(※付きが比較例）【表 3】

(*付き力七較

以上示すように、本発明のカムとシムを組合せることにより、噴射タィミングの経時変化の顕著な低減が達成されることが明らかとなった。また、単山カムに対しては、本発明で解決すべき課題がないことが明らかとなった。

(実施例 3 )

実施例 1同様、図 7に示すような燃料ポンプ模擬試験機を作製した。ここでカムは実施例 1 と同じものを用意した。シムの外径は 2 0 mm, 厚みは 2 mmである。

一方、従来のシム材は S CM 4 2 0浸炭焼き入れ鋼であり、実施例 1 と同様に仕上げ、リン酸マンガン塩皮膜を施したものを用意した。本発明のシムについては、実施例 1 と同じ市販の S i ₃ N₄焼結体、 A 1 , 0,焼結体の表面を実施例 1 と同様に仕上げ、表 4に示す各十点平均表面粗さにした。

一方、被覆膜を設けたシムについては、上述の従来鋼シム材の表面を WA砥石で、十点平均表面粗さを表 1に示す種々の表面粗さに仕上げ加工した後、物理蒸着法により、カムとの摺動面に 3 μ πι厚の T i N、 C r N被覆膜を設けたものを用いた。なお、クラウニング形状の付与については、各々のカムとの摺動面及びシムを装着するブランジャーと当接するシムの面（表 4では当接面と記述）を図 6に示した加工法によりクラウニング形状を付与し、各表面粗さを表 4に示した。

以上のカムとシムを組合せ、図 7の試験機に装着しカム軸をモ一タ一駆動により 2 5 00 r p mで運転し（潤滑油温度 8 0°C) 、運転開始から 2 00時間及び 500時間後のシム及びカムの摩耗量を測定した。なお、シムの摩耗量及びカムの摩耗量は図 8に示す長さ Wを試験前後で測定して確認した。なお、本発明試料のシムのカムとの摺動面は平面度を 2 3 μ mに仕上げた。

【表 4】

(*は比铰

ά式シムのクラウニング高さ/表面粗さ（ m) シムの摩耗量力ムの摩耗量料シム材 H カムとの揩動面当接面 (y« m) ((U m) No. (Sic* 粗さ： R ζ 祖さ： R ζ 200時間 500瞓 200囔 500嘌

1 従来品ナシ 3. 2 ナシ 3. 2 110 220 90 140

2 従来品 1 ϋ 3. 2 ナシ 3. 2 . 80 160 60 90

3 從来品ナシ 3. 2 10 3. 2 70 150 50 80

4 Si₃ N₄ ナシ 0. 8 ナシ 0. 8 20 30 180 300

5 Si₃ N₄ ナシ 0. 2 10 0. 8 15 20 35 60

6 Si₃ N₄ 10 0. 2 ナシ 0. 8 15 25 50 70

7 Si₃ HA ナシ 0. 2 25 0. 8 10 15 20 30

8 Al₂ 0₃ ナシ 0. 2 10 0. 8 20 30 40 65

9 Zr0₂ ナシ 0. 2 10 0. 8 25 40 35 60

10 C r N被 S ナシ 0. 2 1 U 0. 8 20 80 4 ϋ 80

11 T i m ナシ 0. 2 10 0. 8 20 90 40 80

ここで、試料 1 0、 1 1の 5 0 0時間後のシムおよびカムの摩耗量評価結果が大きくなっているのは、被覆膜の剥離が生じたためである。一方、表 5には表 4の試料 4〜 9のシムのカムとの摺動面及び当接面の加工コストを試料 4を 1 とした相対値で示した。

【表 5】

以上示したように、本発明のシムを用いることで、シム及びカムの耐摩耗性が改善され、部品としての耐久性が明らかになつたと共に、加工コストの大きな低減が図れ、より低コストな部品の提供が可能であることも明らかとなった。

(実施例 4 )

実施例 1 と同様の試験機を用いて、実施例 3の S i ₃ N ₄を表 6に示す各クラウニング高さ及び表面粗さに、実施例 3と同様の手法で仕上げ加工を行い、同じく実施例 3と同様の評価を行った結果を同表中に示した。なお、ここではシムが当接し、装着される基材との間の摺動によってシムとの当接面に生じる摩耗量は図 9に示す試験前後の長さ Wを測る方法で、 5 0 0時間後の測定結果も同表中に示した。【表 6】

( *は比較例)

一方、表 7には表 6で示した全てのシムの、カムとの摺動面及び当接面の加工コス卜を試料 1 とした相対値で示した。

【表 7

(実施例 5 )

実施例 4の試料 8に対して、カムとの摺動面の平面度を表 8に示す種々に仕上げたものを実施例 1 と同様の試験機を用いて、実施例 3同様の評価を行った結果を同表中に示した。

【表 8】

カムとの揩動シムの摩耗量力ムの摩耗量

ΰ3

面の平面度

料 ( m)

( yU m) 2纏 500瞓 200時間 500囉

1 3. ϋ 1 0 1 5 1 ϋ 1 2

2 5. 0 1 0 5 1 5 2 0

3 7. 0 1 5 2 0 3 0 4 5

4 0. 5 1 0 1 5 1 0 1 2

5 0. 1 1 0 1 1 0 1 2 一方、表 9には表 8で示した全てのシムの、カムとの摺動面及び当接面の加工コストを試料 1 を 1 とした相対値'

【表 9】

以上示したように、本発明のシムを用いることで、シム及びカムの耐摩耗性が改善され、部品としての耐久性が明らかになつたと共に、加工コストの大きな低減が図れ、より低コストな部品の提供が可能であることも明らかとなった。産業上の利用可能性本発明のシムとカムの組合せを燃料圧送ポンプの駆動機構に適用することによって、カム、シムの摩擦仕事を顕著に低減させ、かつ低コストなシムを提供することが可能となる。

また、本発明のカムとシムの組合せを用いることで、複数のカム山を持つカム機構では単山をもつカム機構に本発明のシムのみを用いる場合に比較して、摩擦仕事の低減と噴射タィミングの経時変化の顕著な低減が達成されることが明らかとなった。またセラミック等のコーティング膜に関しては、単山カムの場合は、膜剥離もなく使用可能であつたが、本発明の複数山カムとの組合せでは膜剥離が生じ、十分な耐久性が得られず、本発明の発明性が明確となった。

Claims

言青求の範囲

1 . 往復動機械機構部に用いられるシムとカムとの組み合せであつて、シム表面におけるカムとの摺動面の表面粗さが十点平均表面粗さ R zで 0 . 0 7〜 0 . 4 μ πιであり、かつ、その面の表面硬度がカムの表面硬度よりも高く、カムは複数のカム山を有することを特徴とするシムとカムとの組み合せ。

2 . シム表面におけるカム以外の部品との措動面が平面であることを特徴とする請求項 1 に記載のシムとカムとの組み合せ。

3 . シム表面におけるカム以外の部品との摺動面が凸状の球面（クラウニング）であることを特徴とする請求項 1に記載のシムと力ムとの組み合せ。

4 . カムにおけるシムとの摺動面の平面度が 0 . 5〜 5 μ πιであり、凸状の球面（クラウニング）の最大高さが 5〜 5 0 μ mであることを特徴とする請求項 3に記載のシムとカムとの組み合せ。

5 . シムは、リフターシムであって、リフターとの当接面の表面粗さ力⁵、十点平均表面粗さ R zで 0 , 6〜6 . 4 μ πιであることを特徴とする請求項 1〜請求項 4の何れかに記載のシムとカムとの組み合せ。

6 . シムにおけるカムとの摺動面の表面硬度が、ピツカ一ス硬度で 1 0 0 0以上であることを特徴とする請求項 1〜請求項 5の何れかに記載のシムとカムとの組み合せ。

7 . シムがセラミックスから成ることを特徴とする請求項 6に記載のシムとカムとの組み合せ。

. セラミックスが窒化ゲイ素系セラミックスであることを特徴とする請求項 7に記載のシムとカムとの組み合せ。 . シムの表面にセラミックス、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボン（D L C ) の被覆層を設けることを特徴とする請求項 3〜請求項 5の何れかに記載のシムとカムの組合せ。