JP2003035112A - バルブガイド - Google Patents
バルブガイドInfo
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Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 潤滑油消費量が少なく、耐摩耗性や耐焼付性
に優れており、長さの長いバルブガイドにも適用でき、
しかも安価である内燃機関用バルブガイドを提供する。 【解決手段】 バルブガイドＡは、長手方向において鋳
鉄部材３と焼結合金部材４の２ピース部材で構成し、焼
結合金部材４は燃焼室側に配置する。鋳鉄部材３はバル
ブステム挿入孔５ａの内周に潤滑油用の螺旋溝６を有
し、焼結合金部材４はバルブステム挿入孔５ｂの内周に
潤滑油用の螺旋溝を形成していない。鋳鉄部材３と焼結
合金部材４との境において各部材３，４のバルブステム
挿入孔５ａ，５ｂの内周角部にそれぞれ面取り７，８を
形成する。また、鋳鉄部材３は、外径が焼結合金部材４
の外径よりも小さく形成している小径部分９を焼結合金
部材４との境における端部に有する。
に優れており、長さの長いバルブガイドにも適用でき、
しかも安価である内燃機関用バルブガイドを提供する。 【解決手段】 バルブガイドＡは、長手方向において鋳
鉄部材３と焼結合金部材４の２ピース部材で構成し、焼
結合金部材４は燃焼室側に配置する。鋳鉄部材３はバル
ブステム挿入孔５ａの内周に潤滑油用の螺旋溝６を有
し、焼結合金部材４はバルブステム挿入孔５ｂの内周に
潤滑油用の螺旋溝を形成していない。鋳鉄部材３と焼結
合金部材４との境において各部材３，４のバルブステム
挿入孔５ａ，５ｂの内周角部にそれぞれ面取り７，８を
形成する。また、鋳鉄部材３は、外径が焼結合金部材４
の外径よりも小さく形成している小径部分９を焼結合金
部材４との境における端部に有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れるバルブガイドに関し、特にディーゼルエンジンに使
用して有効である。
れるバルブガイドに関し、特にディーゼルエンジンに使
用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】図３において、１はシリンダヘッドで、
バルブガイド孔２にバルブガイドＢが挿入固定されてい
る。バルブガイドＢは、一般的に耐摩耗性や耐焼付性に
優れた焼結合金や鋳鉄で形成されている。しかし、ディ
ーゼルエンジン用のバルブガイドは、長さが長く焼結に
不向きの形状のものが多いため、一般的には耐摩耗性に
優れたボロン鋳鉄等の鋳鉄が使われている。
バルブガイド孔２にバルブガイドＢが挿入固定されてい
る。バルブガイドＢは、一般的に耐摩耗性や耐焼付性に
優れた焼結合金や鋳鉄で形成されている。しかし、ディ
ーゼルエンジン用のバルブガイドは、長さが長く焼結に
不向きの形状のものが多いため、一般的には耐摩耗性に
優れたボロン鋳鉄等の鋳鉄が使われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンの
高出力化に伴い、バルブガイドＢの摩耗が増加する傾向
にあり、特に排気バルブの燃焼室側は高温の排気ガスに
さらされるため、摺動条件が厳しくなり、大きく摩耗す
る場合がある。この対策として、図３に示されているよ
うに、バルブガイドＢのバルブステム挿入孔５の内周に
螺旋溝６を設け、この螺旋溝６に潤滑油を供給し、摩耗
低減を図っている。しかしながら、充分でない場合があ
る。また、潤滑油の供給量を増やすと摩耗は低減される
が、バルブガイドＢの螺旋溝６からの燃焼室内へのオイ
ル下がりによる潤滑油消費量の増加や、オイル炭化物の
堆積などの問題がある。
高出力化に伴い、バルブガイドＢの摩耗が増加する傾向
にあり、特に排気バルブの燃焼室側は高温の排気ガスに
さらされるため、摺動条件が厳しくなり、大きく摩耗す
る場合がある。この対策として、図３に示されているよ
うに、バルブガイドＢのバルブステム挿入孔５の内周に
螺旋溝６を設け、この螺旋溝６に潤滑油を供給し、摩耗
低減を図っている。しかしながら、充分でない場合があ
る。また、潤滑油の供給量を増やすと摩耗は低減される
が、バルブガイドＢの螺旋溝６からの燃焼室内へのオイ
ル下がりによる潤滑油消費量の増加や、オイル炭化物の
堆積などの問題がある。
【０００４】本発明は上記点に鑑みてなされたものであ
り、その課題は、潤滑油消費量が少なく、耐摩耗性や耐
焼付性に優れており、長さの長いバルブガイドにも適用
でき、しかも安価である内燃機関用バルブガイドを提供
することである。
り、その課題は、潤滑油消費量が少なく、耐摩耗性や耐
焼付性に優れており、長さの長いバルブガイドにも適用
でき、しかも安価である内燃機関用バルブガイドを提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次の手段を採る。すなわち、本発明の内
燃機関用バルブガイドは、バルブガイドが長手方向にお
いて材質の異なる２ピース部材で構成され、この２ピー
ス部材のうちの燃焼室側に配置される部材は焼結合金か
らなり、もう１つの部材は鋳鉄からなることを特徴とす
る。
決するために、次の手段を採る。すなわち、本発明の内
燃機関用バルブガイドは、バルブガイドが長手方向にお
いて材質の異なる２ピース部材で構成され、この２ピー
ス部材のうちの燃焼室側に配置される部材は焼結合金か
らなり、もう１つの部材は鋳鉄からなることを特徴とす
る。
【０００６】バルブガイドは、燃焼室側を耐熱耐摩耗性
や耐焼付性に優れた焼結合金で形成することで、摺動条
件に厳しい燃焼室側での耐摩耗性や耐焼付性を確保でき
る。また、焼結合金部材には潤滑油用の螺旋溝を設けな
くて済むため、潤滑油が少なくて済む。そして、本発明
のバルブガイドはバルブガイド全体が焼結合金の場合に
比べて安価にできる。
や耐焼付性に優れた焼結合金で形成することで、摺動条
件に厳しい燃焼室側での耐摩耗性や耐焼付性を確保でき
る。また、焼結合金部材には潤滑油用の螺旋溝を設けな
くて済むため、潤滑油が少なくて済む。そして、本発明
のバルブガイドはバルブガイド全体が焼結合金の場合に
比べて安価にできる。
【０００７】焼結合金部材は、長さがバルブガイド全体
の長さの２０％未満であると圧入長さが不充分となり、
５０％を越えると高価になる。したがって、焼結合金部
材は、長さがバルブガイド全体の長さの２０〜５０％の
範囲にあるのが好ましい。
の長さの２０％未満であると圧入長さが不充分となり、
５０％を越えると高価になる。したがって、焼結合金部
材は、長さがバルブガイド全体の長さの２０〜５０％の
範囲にあるのが好ましい。
【０００８】焼結合金部材は、例えば炭素、クロム、及
び鉄からなる鉄系合金素地中に硬質粒子が分散されてい
る焼結合金からなる。硬質粒子は、例えば炭素、クロ
ム、ニッケル、モリブデン、コバルト、ニオブ、及び鉄
からなる鉄系合金粉末粒子と、フェロモリブデン粒子と
を分散するのが耐摩耗性や耐焼付性の点で好ましい。
び鉄からなる鉄系合金素地中に硬質粒子が分散されてい
る焼結合金からなる。硬質粒子は、例えば炭素、クロ
ム、ニッケル、モリブデン、コバルト、ニオブ、及び鉄
からなる鉄系合金粉末粒子と、フェロモリブデン粒子と
を分散するのが耐摩耗性や耐焼付性の点で好ましい。
【０００９】焼結合金部材は銅又は銅合金を溶浸するこ
とで腐食摩耗の改善を図れる。
とで腐食摩耗の改善を図れる。
【００１０】鋳鉄部材は、例えばボロン鋳鉄が好まし
い。ボロン鋳鉄は炭素、シリコン、マンガン、りん、ク
ロム、銅、ボロン等からなる合金鋳鉄で、析出したボロ
ン炭化物により耐摩耗性及び耐焼付性が優れている。
い。ボロン鋳鉄は炭素、シリコン、マンガン、りん、ク
ロム、銅、ボロン等からなる合金鋳鉄で、析出したボロ
ン炭化物により耐摩耗性及び耐焼付性が優れている。
【００１１】焼結合金部材と鋳鉄部材との境において部
材のバルブステム挿入孔の内周角部に面取りを設けるこ
とにより、焼結合金部材と鋳鉄部材との境にオイル溜ま
りができるため、耐摩耗性や耐焼付性の改善を図れる。
面取りは鋳鉄部材と焼結合金部材のどちらか片方に設け
てもよいし、両方に設けてもよい。
材のバルブステム挿入孔の内周角部に面取りを設けるこ
とにより、焼結合金部材と鋳鉄部材との境にオイル溜ま
りができるため、耐摩耗性や耐焼付性の改善を図れる。
面取りは鋳鉄部材と焼結合金部材のどちらか片方に設け
てもよいし、両方に設けてもよい。
【００１２】鋳鉄部材は、外径が焼結合金部材の外径よ
りも小さく形成されている小径部分を焼結合金部材との
境における端部に有していることにより、鋳鉄部材と焼
結合金部材の熱膨張差による応力を緩和でき、バルブガ
イドのシリンダヘッドに対する固定をより確実にする。
上記外径の差が０．０５ｍｍ未満であると熱膨張差の影
響を受ける場合もあり、加工も高価になる。０．３ｍｍ
を越えると、加工代大、強度減となり、好ましくない。
したがって、上記外径の差は０．０５〜０．３ｍｍの範
囲にあることが好ましい。
りも小さく形成されている小径部分を焼結合金部材との
境における端部に有していることにより、鋳鉄部材と焼
結合金部材の熱膨張差による応力を緩和でき、バルブガ
イドのシリンダヘッドに対する固定をより確実にする。
上記外径の差が０．０５ｍｍ未満であると熱膨張差の影
響を受ける場合もあり、加工も高価になる。０．３ｍｍ
を越えると、加工代大、強度減となり、好ましくない。
したがって、上記外径の差は０．０５〜０．３ｍｍの範
囲にあることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１４】図１において、１はシリンダヘッドで、バ
ルブガイド孔２に本発明のバルブガイドＡが挿入固定さ
れている。本発明のバルブガイドＡは、長手方向におい
て鋳鉄部材３と焼結合金部材４の２ピース部材で構成さ
れている。鋳鉄部材３と焼結合金部材４はそれぞれバル
ブガイド孔２に圧入され、端部が突き合わされて配置さ
れている。
ルブガイド孔２に本発明のバルブガイドＡが挿入固定さ
れている。本発明のバルブガイドＡは、長手方向におい
て鋳鉄部材３と焼結合金部材４の２ピース部材で構成さ
れている。鋳鉄部材３と焼結合金部材４はそれぞれバル
ブガイド孔２に圧入され、端部が突き合わされて配置さ
れている。
【００１５】鋳鉄部材３はボロン鋳鉄で形成されてい
る。ボロン鋳鉄の組成の一例を示すと、重量比で炭素
３．０％、シリコン１．８％、マンガン０．６％、りん
０．２％、銅０．４％、クロム０．３％、モリブデン
０．４％、ボロン０．０７％、及び鉄残部である。焼結
合金部材４は燃焼室側に配置されており、鉄系合金素地
中に硬質粒子が分散され、銅が溶浸されている。硬質粒
子は鉄系合金粉末粒子と、フェロモリブデン粒子であ
る。上記焼結合金部材４の鉄系合金素地の組成の一例を
示すと、重量比で炭素０．８％、クロム３％、及び鉄残
部であり、鉄系合金粉末粒子の組成の一例を示すと、重
量比で炭素２％、クロム２０％、ニッケル８％、モリブ
デン２０％、コバルト３２％、ニオブ２％、及び鉄残部
である。
る。ボロン鋳鉄の組成の一例を示すと、重量比で炭素
３．０％、シリコン１．８％、マンガン０．６％、りん
０．２％、銅０．４％、クロム０．３％、モリブデン
０．４％、ボロン０．０７％、及び鉄残部である。焼結
合金部材４は燃焼室側に配置されており、鉄系合金素地
中に硬質粒子が分散され、銅が溶浸されている。硬質粒
子は鉄系合金粉末粒子と、フェロモリブデン粒子であ
る。上記焼結合金部材４の鉄系合金素地の組成の一例を
示すと、重量比で炭素０．８％、クロム３％、及び鉄残
部であり、鉄系合金粉末粒子の組成の一例を示すと、重
量比で炭素２％、クロム２０％、ニッケル８％、モリブ
デン２０％、コバルト３２％、ニオブ２％、及び鉄残部
である。
【００１６】鋳鉄部材３はバルブステム挿入孔５ａの内
周に潤滑油用の螺旋溝６を有している。焼結合金部材４
は潤滑油用の螺旋溝を形成しなくても潤滑作用を充分確
保できるので、バルブステム挿入孔５ｂの内周に潤滑油
用の螺旋溝は形成されていない。そのため、バルブガイ
ドＡからのオイル下がりによる潤滑油消費を少なくでき
る。鋳鉄部材３と焼結合金部材４との境において各部材
３，４のバルブステム挿入孔５ａ，５ｂの内周角部にそ
れぞれ面取り７，８が形成されている。したがって、こ
れらの面取り７，８で、鋳鉄部材３と焼結合金部材４と
の境にオイル溜まりが形成されるので、耐摩耗性や耐焼
付性を向上できる。また、鋳鉄部材３は、外径が焼結合
金部材４の外径よりも小さく形成されている小径部分９
を焼結合金部材４との境における端部に有している。こ
れにより、鋳鉄部材３と焼結合金部材４の熱膨張差によ
る応力を緩和でき、バルブガイドＡのシリンダヘッド１
に対する固定をより確実にする。
周に潤滑油用の螺旋溝６を有している。焼結合金部材４
は潤滑油用の螺旋溝を形成しなくても潤滑作用を充分確
保できるので、バルブステム挿入孔５ｂの内周に潤滑油
用の螺旋溝は形成されていない。そのため、バルブガイ
ドＡからのオイル下がりによる潤滑油消費を少なくでき
る。鋳鉄部材３と焼結合金部材４との境において各部材
３，４のバルブステム挿入孔５ａ，５ｂの内周角部にそ
れぞれ面取り７，８が形成されている。したがって、こ
れらの面取り７，８で、鋳鉄部材３と焼結合金部材４と
の境にオイル溜まりが形成されるので、耐摩耗性や耐焼
付性を向上できる。また、鋳鉄部材３は、外径が焼結合
金部材４の外径よりも小さく形成されている小径部分９
を焼結合金部材４との境における端部に有している。こ
れにより、鋳鉄部材３と焼結合金部材４の熱膨張差によ
る応力を緩和でき、バルブガイドＡのシリンダヘッド１
に対する固定をより確実にする。
【００１７】バルブガイドＡの寸法の一例を次に示す。
外径：１７ｍｍ
長さ：７５ｍｍ
焼結合金部材４の長さ：２５ｍｍ
面取り７，８：Ｃ０．５ｍｍ（４５°の斜めの面取り）
鋳鉄部材３の小径部分９と焼結合金部材４の外径差：
０．２ｍｍ 鋳鉄部材３の小径部分９の長さ：３ｍｍ
０．２ｍｍ 鋳鉄部材３の小径部分９の長さ：３ｍｍ
【００１８】次に、図３に示した従来のバルブガイドＢ
（材質：ボロン鋳鉄）と、上記で説明した本発明のバル
ブガイドＡについて、１２リッターディーゼルエンジン
にて５００時間耐久試験を行い、試験後のバルブステム
挿入孔の内周摩耗量（最大部）及びオイル下がり量を比
較した。なお、オイル下がり量は堆積した炭化物の量で
比較した。また、バルブガイドのバルブステム挿入孔の
内周と摺動するバルブステムはオーステナイト系Ｎｉ−
Ｃｒ耐熱鋼で形成され、Ｃｒめっきが施されている。
（材質：ボロン鋳鉄）と、上記で説明した本発明のバル
ブガイドＡについて、１２リッターディーゼルエンジン
にて５００時間耐久試験を行い、試験後のバルブステム
挿入孔の内周摩耗量（最大部）及びオイル下がり量を比
較した。なお、オイル下がり量は堆積した炭化物の量で
比較した。また、バルブガイドのバルブステム挿入孔の
内周と摺動するバルブステムはオーステナイト系Ｎｉ−
Ｃｒ耐熱鋼で形成され、Ｃｒめっきが施されている。
【００１９】試験結果を図２に示す。試験結果より明ら
かなように、本発明のバルブガイドは耐摩耗性に優れ、
潤滑油消費量も少ない。
かなように、本発明のバルブガイドは耐摩耗性に優れ、
潤滑油消費量も少ない。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のバルブガイ
ドによれば、潤滑油消費量が少なく、耐摩耗性や耐焼付
性に優れ、長さの長いバルブガイドにも適用でき、しか
も安価にできる。
ドによれば、潤滑油消費量が少なく、耐摩耗性や耐焼付
性に優れ、長さの長いバルブガイドにも適用でき、しか
も安価にできる。
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）はシリンダ
ヘッドのバルブガイド孔に挿入固定されているバルブガ
イドを示す縦断面図、（ｂ）はその一部分の拡大図であ
る。
ヘッドのバルブガイド孔に挿入固定されているバルブガ
イドを示す縦断面図、（ｂ）はその一部分の拡大図であ
る。
【図２】試験結果を示し、（ａ）はバルブガイドにおけ
るバルブステム挿入孔の内周摩耗を示すグラフ、（ｂ）
はバルブガイドからのオイル下がり量を示すグラフであ
る。
るバルブステム挿入孔の内周摩耗を示すグラフ、（ｂ）
はバルブガイドからのオイル下がり量を示すグラフであ
る。
【図３】シリンダヘッドのバルブガイド孔に挿入固定さ
れている従来のバルブガイドを示す縦断面図である。
れている従来のバルブガイドを示す縦断面図である。
Ａ バルブガイド
１ シリンダヘッド
２ バルブガイド孔
３ 鋳鉄部材
４ 焼結合金部材
５ａ，５ｂ バルブステム挿入孔
６ 螺旋溝
７，８ 面取り
９ 小径部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 38/18 Ｃ２２Ｃ 38/18
38/36 38/36
38/56 38/56
Claims (6)
- 【請求項１】 バルブガイドが長手方向において材質の
異なる２ピース部材で構成され、この２ピース部材のう
ちの燃焼室側に配置される部材は焼結合金からなり、も
う１つの部材は鋳鉄からなることを特徴とする内燃機関
用バルブガイド。 - 【請求項２】 前記焼結合金部材と前記鋳鉄部材との境
において少なくとも一方の部材のバルブステム挿入孔の
内周角部に面取りが形成されていることを特徴とする請
求項１記載の内燃機関用バルブガイド。 - 【請求項３】 前記鋳鉄部材は、外径が前記焼結合金部
材の外径よりも小さく形成されている小径部分を前記焼
結合金部材との境における端部に有していることを特徴
とする請求項１又は２記載の内燃機関用バルブガイド。 - 【請求項４】 前記外径の差が０．０５〜０．３ｍｍの
範囲にあることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用
バルブガイド。 - 【請求項５】 前記焼結合金部材の長さがバルブガイド
全体の長さの２０〜５０％の範囲にあることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関用バルブガ
イド。 - 【請求項６】 前記鋳鉄部材のバルブステム挿入孔の内
周に潤滑油用の螺旋溝が形成され、前記焼結合金部材の
バルブステム挿入孔の内周に潤滑油用の螺旋溝が形成さ
れていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の内燃機関用バルブガイド。
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