JP2001355416A - 内燃機関のバルブシートの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 バルブシート素材を鍔付き円筒体２０に
加工する成形工程と、鍔付き円筒体２０の筒部２１に溶
接リング２４を嵌め込んで、鍔部２２を先にしてシリン
ダヘッド１１のバルブシート用凹部３２に収める組付け
工程と、溶接リング２４を溶融させることで、鍔付き円
筒体２０をシリンダヘッド１１に一体化する融着工程と
からなる内燃機関のバルブシート１７の接合方法。 【効果】 鍔付き円筒体（バルブシート）を押圧しない
ので、バルブシートが割れることはない。鍔部が溶接部
に掛るので、バルブシートを確実に固定することができ
る。バルブシートの薄肉化を図ることができ、ポートの
形状の自由度が高まり、エンジン出力の向上を図ること
ができる。溶接リングの溶接に特殊な条件を必要とせ
ず、生産性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のバルブシ
ートの接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のバルブシートの代表的な製法
には、圧入法と肉盛り法とが知られており、圧入法に
は、例えば、特開平８−７４６５７号公報「シリンダ
ヘッドおよびその製造方法」、特開平８−２００１４
８号公報「シリンダヘッドおよびその製造方法」に示さ
れたものがある。また、肉盛り法には、例えば、特公
平２−５８４４４号公報「アルミニウム合金製バルブシ
ートレスシリンダヘッド」に示されたものがある。次図
でこれら、及びの技術について説明する。なお、
符号は振り直した。

【０００３】図１２は従来の圧入法を採用したシリンダ
ヘッドの要部断面図であり、上記の図５を再掲したも
のである。シリンダヘッド本体１０１は、バルブシート
１０２，１０２を圧入したものである。

【０００４】図１３（ａ）〜（ｃ）は従来の溶接により
製造したバルブシートの説明図であり、上記の図５、
図６を再掲したものである。（ａ），（ｂ）に示すよう
に、シリンダヘッド本体１０３にシートリング材１０４
を電極１０５で加圧しながら通電し、溶接する。そし
て、（ｃ）に示すように、バルブシート部１０６を形成
する。

【０００５】図１４は従来の肉盛り法によりバルブシー
トを形成したシリンダヘッドの要部断面図であり、上記
の第２図を再掲したものである。シリンダヘッド１０
７は、肉盛層１０８にバルブシート面１０９を加工した
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１５は従来の圧入法
や肉盛り法の課題を示す図であり、上記図１２〜図１４
のバルブシートの図を重ねて示したものである。上記
のバルブシート１０２は、耐熱性や剛性を確保するため
に大型になる。従って、図１２のバルブシート１０２，
１０２間の寸法Ｓが大きくなり、設計の自由度が低下す
る。

【０００７】上記のシートリング材１０４は、のバ
ルブシート１０２より小型である。しかし、シートリン
グ材１０４を溶接する際、熱影響を受けるとともに、異
材を溶接するため、割れが起きやすい。また、シリンダ
ヘッドを塑性変形させる必要があり、シートリング材１
０４に割れが生じやすい。上記の肉盛層１０８は、厚
さが薄く、剛性不足による歪がバルブシート面１０９に
発生しやすい。また、肉盛層１０８の材質は、アルミニ
ウム合金との合金層のみしか得られず、合金化の選択の
自由度が低く、耐摩耗性の向上を図り難くい。

【０００８】そこで、本発明の目的は、圧入法や肉盛り
法に代るバルブシートの製造技術を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、バルブシート素材を筒部と鍔部とからな
る鍔付き円筒体に成形加工する成形工程と、得られた鍔
付き円筒体の筒部に溶接リングを嵌め込んで一体化し、
この一体化した部品を、鍔部を先にしてシリンダヘッド
のバルブシート用凹部に収める組付け工程と、組付けた
状態での溶接リングを加熱溶融させることで、鍔付き円
筒体をシリンダヘッドに一体化する融着工程とからな
る。

【００１０】溶接リングが溶融、凝固することで、シリ
ンダヘッドに鍔付き円筒体をなすバルブシートを取付け
ることができるとともに、鍔部がシリンダヘッドに掛か
り、バルブシートを確実に固定することができる。組付
け工程では、シリンダヘッドのバルブシート用凹部に鍔
付き円筒体を収めるので、鍔付き円筒体を加圧する必要
がなく、鍔付き円筒体に割れが起きない。

【００１１】融着工程では、溶接リングを溶融、凝固さ
せるとで、アルミニウム合金のシリンダヘッドに異材の
鍔付き円筒体を一体的に接合することができる。その結
果、鍔付き円筒体の熱伝導が向上し、バルブシートの薄
肉化を図ることができる。従って、吸気ポート及び排気
ポートの形状の自由度が向上し、且つバルブシート及び
バルブの温度を下げることができる。

【００１２】また、溶接リングを用いてレーザ溶接に適
した開先形状を形成することができるので、加熱溶融に
はレーザ溶接を採用することができる。レーザ溶接の条
件設定は一般的な溶接条件でよく、特に溶接部の深さは
鍔付き円筒体の鍔部を終点とすればよいため、溶接施行
に際し特別な管理を必要とせず、生産性がよい。この場
合、鍔付き円筒体を溶融させないので、鍔付き円筒体の
材質の選定の自由度が高まり、バルブシートの耐摩耗性
の向上並びに信頼性の向上を図りやすい。

【００１３】請求項２の溶接リングは、Ｓｉの成分量が
１０〜２４重量％であるアルミニウム合金であることを
特徴とする。Ｓｉの成分量を１０〜２４重量％にするこ
とで、アルミニウム合金の線膨張係数を小さくする。そ
の結果、運転中の加熱、冷却によるシリンダヘッドとバ
ルブシートとの熱膨張の違いを緩和する。Ｓｉの成分量
が１０重量％未満であれば、アルミニウムの線膨張係数
に及ぼす影響が小さく低線膨張係数となり難い。Ｓｉの
成分量が２４重量％を超えると、引張り強さや伸びの低
下が著しくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係るバルブシートを備えた
代表的な内燃機関の動弁機構の断面図であり、動弁機構
１０は、内燃機関のシリンダヘッド１１にバルブガイド
１２，１２を介して取付けた吸気バルブ１３及び排気バ
ルブ１４と、これらの吸気、排気バルブ１３，１４の上
部に設けたバルブスプリング１５，１５と、下部に設け
た吸気側のバルブシート１６と、排気側のバルブシート
１７とを備えたものである。１８は吸気ポート、１９は
排気ポートである。次に、バルブシート１７の接合方法
について説明する。

【００１５】図２は本発明に係るバルブシートの接合方
法（第１実施の形態）のフローチャートであり、ＳＴは
ステップを示す。 ＳＴ０１：バルブシート素材を用いて筒部と鍔部とから
なる鍔付き円筒体に成形加工する。 ＳＴ０２：筒部に溶接リングを嵌め込んで一体化する。 ＳＴ０３：一体化した部品を、鍔部を先にしてシリンダ
ヘッドのバルブシート用凹部に収める。 ＳＴ０４：溶接リングを溶融し、鍔付き円筒体をシリン
ダヘッドに一体化する。 次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０４を具体的に説明する。

【００１６】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るバルブ
シートの接合方法の第１説明図であり、成形工程及び組
付け工程（前半）を示す。なお、排気側バルブシートを
中心に説明する。 （ａ）：まず、バルブシート素材を用意し、このバルブ
シート素材を筒部２１と鍔部２２とからなる鍔付き円筒
体２０に成形加工する。具体的には、Ｆｅの粉末にＣ
ｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉなどの合金粉末及びバインダを添
加し、十分に混合したものを金型プレスにて成形し、焼
結し、鉄系焼結合金製の鍔付き円筒体２０を得る。２３
はシート部である。

【００１７】（ｂ）：一方、鋳造で溶接リング２４を造
る。溶接リング２４の型を形成した鋳造金型にアルミニ
ウム合金鋳物、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ
系合金であるＪＩＳ−ＡＣ８Ａ（以下、ＡＣ８Ａと略記
する。）の溶湯を注入し、凝固後、金型から取り出し、
湯道等を除去し、仕上げる。

【００１８】この場合、アルミニウム合金鋳物 ＡＣ８
Ａの標準成分量は、Ｓｉが１２重量％、Ｃｕが１．０重
量％、Ｎｉが１．０重量％、Ｍｇが１．０重量％であ
る。Ａｌ以外の他の成分の詳細はＪＩＳ Ｈ ５２０２
による。このように、溶接リング２４は、Ｓｉの成分量
が１０〜２４重量％であるアルミニウム合金である。

【００１９】（ｃ）：その次に、溶接リング２４を鍔付
き円筒体２０の筒部２１に嵌め込んで一体化する。その
際、溶接リング２４の端面２５を鍔部２２に当てる。な
お、鍔部２２の外径と溶接リング２４の外径は同じ寸法
であり、この一体化した部品２６の外周面は段差のない
面一（つらいち）である。一体化した部品２６を組付け
エリアへ搬送する。

【００２０】図４（ａ）、（ｂ）は本発明に係るバルブ
シートの接合方法の第２説明図であり、組付け工程（後
半）を示す。 （ａ）：予めＮＣ加工機でシリンダヘッド１１に吸気側
バルブシート用凹部３１及び排気側バルブシート用凹部
３２を切削加工する。３３は吸気側の一体化した部品を
示す。

【００２１】シリンダヘッド１１の材質は、例えば、Ａ
ｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金であるＡＣ２Ａ，ＡＣ２ＢやＡｌ
−Ｓｉ−Ｍｇ系合金であるＡＣ４Ｃなどのアルミニウム
合金鋳物である。排気側バルブシート用凹部３２の直径
は、一体化した部品２６の外径より僅かに大きく設定し
た。切削加工後、シリンダヘッド１１を搬送し、一体化
した部品２６，３３の圧入を矢印，の如く開始す
る。

【００２２】（ｂ）：一体化した部品２６を、鍔部２２
を先にしてシリンダヘッド１１のバルブシート用凹部３
２に収める。 バルブシート用凹部３２と溶接リング２４との間に僅か
な隙間を形成したので、圧入法であっても、鍔付き円筒
体２０及び溶接リング２４に押圧が発生せず、鍔付き円
筒体２０が割れることはない。

【００２３】また、バルブシート用凹部３２と溶接リン
グ２４との間に僅かな隙間、すなわち、ルート間隔を形
成することで、溶接を行うための開先３５を形成する。
この開先３５は、例えばＩ形突合せである。次に、開先
３５の溶接を開始する。

【００２４】図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るバルブ
シートの接合方法の第３説明図であり、融着（融接）工
程を示す。 （ａ）：まず、シリンダヘッド１１を溶接装置３６にセ
ットし、溶接を開始する。具体的には、シリンダヘッド
１１をターニングテーブル（図に示していない）上に、
開先３５の中心軸線３７とターニングテーブルの中心軸
線３８とが同軸になるように載せる。そして、ターニン
グテーブルでシリンダヘッド１１を矢印の如く回転さ
せながら、開先３５に溶接装置３６のレーザ溶接機４１
で光を予め設定しておいた溶接条件で照射し、溶接リン
グ２４並びにシリンダヘッド１１を同時に加熱溶融させ
る。

【００２５】（ｂ）：加熱溶融後、凝固することで、ビ
ード３９を形成するとともに、シリンダヘッド１１に鍔
付き円筒体２０を一体化する。融着工程では、シリンダ
ヘッド１１及び溶接リング２４（図５（ａ）参照）の溶
融によってシリンダヘッド１１に鍔付き円筒体２０を接
合するので、シリンダヘッド１１のアルミニウム合金鋳
物に異材の鉄系焼結合金を一体化することができる。

【００２６】また、鉄系焼結合金の鍔付き円筒体２０は
溶融しないので、アルミニウム合金鋳物と合金化しな
い。その結果、実績のある鉄系焼結合金を使用すること
ができるとともに、鍔付き円筒体２０の化学成分を任意
に選択することができ、且つ、成分量を任意に設定する
ことができる。従って、バルブシートの耐摩耗性及び信
頼性を高めることができる。

【００２７】さらに、溶接リング２４（図５（ａ）参
照）を用いてレーザ溶接に適した開先３５を形成するの
で、加熱溶融にレーザ溶接を採用することができる。こ
の場合、レーザ溶接の溶接条件は一般的な条件でよく、
溶接施行に際し特別な管理を必要とせず、生産性の向上
を図ることができる。次に、シリンダヘッド１１を加工
機械へ搬送し、シート部２３を加工する。

【００２８】（ｃ）：シート部２３（図５（ｂ）参照）
をＮＣ加工機で加工し、シート面４２を、例えば４５°
に形成し、バルブシート１７が完成する。なお、吸気側
のバルブシートも同様の工程で製造するので、詳細な説
明は省略する。

【００２９】このように、シリンダヘッド１１にバルブ
シート１７を一体的に形成するので、バルブシート１７
からシリンダヘッド１１へ熱が伝わりやすくなり、バル
ブシート１７の薄肉化を図ることができ、排気ポート１
９の形状の自由度を向上させ、且つバルブシート１７及
び排気バルブ１４（図１参照）の温度を下げることがで
きる。

【００３０】また、排気ポート１９の形状並びに吸気ポ
ートの形状を自由に形成し、且つバルブシート１７，１
６（図１参照）及び排気バルブ１４、吸気バルブ１３
（図１参照）の温度を下げることができるので、吸気、
排気の際の抵抗を低減し、エンジン出力の向上を図るこ
とができる。さらに、バルブシートの薄肉化によって、
燃焼室の形状の自由度が高まり、排出ガスの清浄化の向
上及び燃料消費量の低減に繋がる。

【００３１】その上、溶接リング２４（図５（ａ）参
照）は、Ｓｉの成分量が１０〜２４重量％であるアルミ
ニウム合金である。Ｓｉの成分量が１０重量％未満であ
れば、アルミニウムの線膨張係数に及ぼす影響は小さく
線膨張係数の低下は僅かである。Ｓｉの成分量が２４重
量％を超えると、アルミニウム合金の引張り強さや伸び
の低下が著しく、機械的特性が劣る。

【００３２】Ｓｉの成分量が１０〜２４重量％であれ
ば、Ｓｉによって、例えば、アルミニウムの線膨張係数
を約２４×１０^-6／℃から約２０×１０^-6／℃（ＡＣ８
Ａ相当）へ低下させることができる。なお、バルブシー
ト１７に用いた鉄系焼結合金（マルテンサイト系）の線
膨張係数は約１１×１０^-6／℃である。

【００３３】すなわち、溶接リング２４を低線膨張係数
（例えば、約２０×１０^-6／℃）にすることで、シリン
ダヘッド１１（約２４×１０^-6／℃）とバルブシート１
７（約１１×１０^-6／℃）との間に生じる熱膨張の違い
を吸収し、運転中の加熱、冷却による熱応力を緩和する
ことができる。

【００３４】加えて、バルブシート１７に鍔部２２を形
成し、且つ、この鍔部２２を先にしてシリンダヘッド１
１のバルブシート用凹部３２に収めたので、鍔部２２が
ビード３９に干渉し、バルブシート１７の抜けを防止す
る。従って、バルブシート１７を確実に固定することが
できる。

【００３５】図６は完成したバルブシートの比較図であ
る。バルブシート１０２、シートリング材１０４及び肉
盛層１０８は、図１５を転写したもので、従来の圧入法
や肉盛り法で製造したバルブシートである。バルブシー
ト１７は、図５（ｃ）を転写したもので、本発明のバル
ブシートの接合方法で製造したものである。図に示すよ
うに、バルブシート１７はバルブシート１０２より小さ
い。従って、設計の自由度を高めることができる。

【００３６】次に、本発明に係るバルブシートの接合方
法の別実施の形態を示す。図７（ａ）〜（ｄ）は第２実
施の形態の接合方法の説明図であり、上記図３〜図５に
示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付
し説明を省略する。 （ａ）：まず、鍔付き円筒体２０Ｂ及び溶接リング２４
を準備する。鍔付き円筒体２０Ｂは、焼結後、機械加工
でシート面４２を仕上げ、単品完成させたものである。
その次に、鍔付き円筒体２０Ｂを矢印の如くシリンダ
ヘッド１１のバルブシート用凹部３２に収める。

【００３７】（ｂ）：引続き、シリンダヘッド１１と鍔
付き円筒体２０Ｂの筒部２１との間に溶接リング２４を
矢印の如く嵌め込む。 （ｃ）：溶接リング２４を嵌め込み、開先３５を形成
し、この開先３５をレーザ溶接機４１で溶接する。 （ｄ）：ビード３９によって、シリンダヘッド１１のバ
ルブシート１７が完成する。

【００３８】図７の（ａ）に示すように、シート面４２
の加工をシリンダヘッド１１に接合する前の鍔付き円筒
体２０Ｂの時点で行うので、ＮＣ加工機への取付け段取
りや取り扱いが容易になり、生産効率の向上を図ること
ができる。

【００３９】図８（ａ）〜（ｃ）は第３実施の形態の接
合方法の説明図であり、上記図３〜図５に示す実施の形
態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略
する。 （ａ）：まず、鍔付き円筒体２０を造り、その次に、鍔
付き円筒体２０に溶射装置でアルミニウムを溶射し、コ
ーティング層４６を形成する。なお、溶射以外に物理蒸
着（ＰＶＤ）や化学蒸着（ＣＶＤ）でコーティングを施
してもよく、また、アルミニウム以外のコーティング材
として銅を用いてもよい。

【００４０】（ｂ）：コーティング層４６を形成した鍔
付き円筒体２０をシリンダヘッド１１のバルブシート用
凹部３２に収め、その次に、溶接リング２４を嵌め込ん
で開先３５を形成し、この開先３５をレーザ溶接機４１
で溶融し、溶接する。

【００４１】（ｃ）：溶融後、凝固したビード３９によ
って、シリンダヘッド１１に鍔付き円筒体２０を一体化
する。 最後に、シート面を加工し、バルブシート４７（シート
面を図示していない）が完成する。

【００４２】このように、鉄系焼結合金の鍔付き円筒体
２０にアルミニウムのコーティング層４６を形成する
と、鉄系焼結合金にアルミニウムが強固に固着するとも
に、このアルミニウムがシリンダヘッド１１のアルミニ
ウム合金に対して同種の中間層を形成するので、溶接リ
ング２４（（ｂ）参照）の溶融による溶着性がより向上
する。従って、信頼性をより高めることができる。

【００４３】図９は第４実施の形態の接合方法のフロー
チャートであり、ＳＴはステップを示す。 ＳＴ１１：バルブシート素材を用いて筒部と鍔部とから
なる鍔付き円筒体に成形加工する。 ＳＴ１２：筒部に溶接リングを嵌め込んで一体化する。 ＳＴ１３：シリンダヘッドのバルブシート用凹部にリン
グ状のはんだを置く。

【００４４】ＳＴ１４：一体化した部品を、鍔部を先に
してシリンダヘッドのバルブシート用凹部に収める。 ＳＴ１５：溶接リングを溶融し、鍔付き円筒体をシリン
ダヘッドに一体化する。 ＳＴ１６：シリンダヘッドを炉内で加熱してはんだを溶
融し、鍔部の底面をシリンダヘッドに一体化する。 次に、ＳＴ１１〜ＳＴ１６を具体的に説明する。

【００４５】図１０（ａ）、（ｂ）は第４実施の形態の
接合方法の第１説明図であり、上記図３〜図５に示す実
施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明
を省略する。 （ａ）：シリンダヘッド１１のバルブシート用凹部３２
にリング状のはんだ５１を置く。はんだ５１は、例え
ば、ＪＩＳ Ｚ ３２８１、Ｓｎ−Ｚｎ系である。

【００４６】（ｂ）：一体化した部品２６を、鍔部２２
を先にしてシリンダヘッド１１のバルブシート用凹部３
２に収め、鍔部２２の底面５２とシリンダヘッド１１と
の間ではんだ５１を挟む。

【００４７】図１１（ａ）〜（ｃ）は第４実施の形態の
接合方法の第２説明図であり、上記図３〜図５に示す実
施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明
を省略する。 （ａ）：まず、レーザ溶接機４１で開先３５を溶接す
る。 （ｂ）：溶接によってビード３９を形成するとともに、
シリンダヘッド１１に鍔付き円筒体２０を一体化する。

【００４８】（ｃ）：全ての鍔付き円筒体を溶接後、溶
接部の熱処理を加熱炉内（図に示していない）で行うと
同時に、はんだ５１を溶融し、底面５２のはんだ付けを
実施する。詳しくは、シリンダヘッド１１を加熱炉内に
置き、所定の昇温速度で溶接部を昇温し、時効処理温度
（例えば、２４０℃）以下で、且つはんだ５１が全て溶
融する温度に上げるとともに、その温度を所望の時間だ
け保持し、溶接による歪み（応力）を除去し、その後、
徐冷することで、歪み取り焼鈍とはんだ付けを同時に実
施する。

【００４９】最後に、シート面を加工し、バルブシート
１７（シート面を図示していない）が完成する。なお、
はんだ５１を加熱炉で溶融させたが、加熱炉を用いず
に、レーザ溶接機４１で開先３５を溶接する際に、溶接
の熱を利用し、はんだ５１を溶融させ、はんだ付けを行
ってもよい。

【００５０】図１１に示したように、バルブシート１７
の底面５２とシリンダヘッド１１との間に、はんだ５１
を挟み、はんだ５１を歪み取り焼鈍の加熱若しくは溶接
時の熱で溶融し、バルブシート１７の底面５２をシリン
ダヘッド１１に接合するので、バルブシート１７の底面
５２とシリンダヘッド１１とが実質的に一体となり、底
面５２からシリンダヘッド１１へ熱が伝わりやすくな
る。その結果、バルブシート１７からシリンダヘッド１
１への熱伝導性がより向上し、バルブシート１７及び排
気バルブ１４（図１参照）の温度を下げることができ
る。従って、エンジン出力をより向上させることができ
る。

【００５１】尚、本発明の実施の形態に示した図３の焼
結材（粉体）の成分は一例であり、Ｆｅ以外の成分を変
更してもよい。また、吸気側のバルブシートの成分を排
気側と同様にする必要もなく、適宜、設計（成分調整）
してもよい。また、溶接リングは、Ｓｉの成分量が１０
〜２４重量％であるアルミニウム合金であるとしたが、
必ずしもＳｉの成分量を限定するものではなく、アルミ
ニウムの線膨張係数を低下させることができる他の成分
及び成分量（機械的特性を考慮）であってもよい。

【００５２】図３では、バルブシート素材を焼結材（材
料）としたが、鉄系焼結合金を採用しない場合は、バル
ブシート素材は圧延した板材であってもよく、また、成
形前のブランク材であってもよい。また、熱伝導性のよ
い硬質銅合金を用いてもよい。融着工程の溶融にレーザ
溶接法を用いたが、電子ビーム溶接法を用いてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１では、バルブシート素材を筒部と鍔部と
からなる鍔付き円筒体に成形加工する成形工程と、鍔付
き円筒体の筒部に溶接リングを嵌め込んで一体化し、一
体化した部品を、鍔部を先にしてシリンダヘッドのバル
ブシート用凹部に収める組付け工程と、組付けた状態で
の溶接リングを加熱溶融させることで、鍔付き円筒体を
シリンダヘッドに一体化する融着工程とからなる。組付
け工程では、鍔付き円筒体をバルブシート用凹部に収め
るので、鍔付き円筒体（後のバルブシート）を押付ける
必要がなく、バルブシートが割れることはない。

【００５４】融着工程では、シリンダヘッド及び溶接リ
ングを溶融してシリンダヘッドに鍔付き円筒体を一体化
するので、シリンダヘッドの材質に対し、異材のバルブ
シートであっても確実に接続することができる。その結
果、バルブシートの熱がシリンダヘッドへ効率よく伝わ
り、逃げるので、バルブシートの薄肉化を図ることがで
き、吸気ポートの形状並びに排気ポートの形状を自由に
形成することができ、且つバルブシート及びバルブの温
度を下げられる。従って、エンジン出力の向上を図るこ
とができる。

【００５５】また、溶接リングによってレーザ溶接に適
した開先を形成した。レーザ溶接であれば、特別な溶接
条件を必要とせず、溶接が容易で、生産性の向上を図る
ことができる。さらに、バルブシートは溶融しないの
で、バルブシートとシリンダヘッドとは互いに合金化し
ない。従って、バルブシートの成分設計（調整）の自由
度が高まり、バルブシートの耐摩耗性の向上並びに信頼
性の向上を図ることができる。

【００５６】請求項２では、溶接リングは、Ｓｉの成分
量が１０〜２４重量％であるアルミニウム合金である。
Ｓｉによってアルミニウム合金の線膨張係数を低下させ
る。Ｓｉの成分量が１０重量％未満では、アルミニウム
の線膨張係数を低下させる割合が小さく、線膨張係数が
あまり小さくならない。Ｓｉの成分量が２４重量％を超
えると、アルミニウム合金の引張り強さや伸びの低下が
著しく、機械的特性が劣る。その結果、溶接リングは、
Ｓｉの成分量が１０〜２４重量％であるアルミニウム合
金であることが望ましい。すなわち、溶接リングの線膨
張係数をシリンダヘッドの線膨張係数より小さくしたの
で、シリンダヘッドと異材のバルブシートとの間で発生
する熱膨張の違いを緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブシートを備えた代表的な内
燃機関の動弁機構の断面図

【図２】本発明に係るバルブシートの接合方法（第１実
施の形態）のフローチャート

【図３】本発明に係るバルブシートの接合方法の第１説
明図

【図４】本発明に係るバルブシートの接合方法の第２説
明図

【図５】本発明に係るバルブシートの接合方法の第３説
明図

【図６】完成したバルブシートの比較図

【図７】第２実施の形態の接合方法の説明図

【図８】第３実施の形態の接合方法の説明図

【図９】第４実施の形態の接合方法のフローチャート

【図１０】第４実施の形態の接合方法の第１説明図

【図１１】第４実施の形態の接合方法の第２説明図

【図１２】従来の圧入法を採用したシリンダヘッドの要
部断面図

【図１３】従来の溶接により製造したバルブシートの説
明図

【図１４】従来の肉盛り法によりバルブシートを形成し
たシリンダヘッドの要部断面図

【図１５】従来の圧入法や肉盛り法の課題を示す図

【符号の説明】

１１…シリンダヘッド、１６，４７…吸気側のバルブシ
ート、１７…排気側のバルブシート、２０，２０Ｂ…鍔
付き円筒体、２１…筒部、２２…鍔部、２４…溶接リン
グ、２６…一体化した部品、３１…吸気側バルブシート
用凹部、３２…排気側バルブシート用凹部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブシート素材を筒部と鍔部とからな
   る鍔付き円筒体に成形加工する成形工程と、 得られた鍔付き円筒体の筒部に溶接リングを嵌め込んで
   一体化し、この一体化した部品を、鍔部を先にしてシリ
   ンダヘッドのバルブシート用凹部に収める組付け工程
   と、 組付けた状態での溶接リングを加熱溶融させることで、
   鍔付き円筒体をシリンダヘッドに一体化する融着工程と
   からなる内燃機関のバルブシートの接合方法。
2. 【請求項２】 前記溶接リングは、Ｓｉの成分量が１０
   〜２４重量％であるアルミニウム合金であることを特徴
   とする請求項１記載の内燃機関のバルブシートの接合方
   法。