JP2794053B2 - 内燃機関用油圧タペット及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関における直接駆動式の動弁機構に
用いられるタペットの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

最近の自動車用エンジンは、高出力、高回転に有利な
DOHC（ダブル・オーバーヘッド・カムシャフト）式の動
弁機構を採用することが主流となっている。

DOHC式のエンジンの殆んどは、バルブを、その軸端に
装着したタペットを介して、カムにより直接駆動する直
接駆動式を採用しており、このような直接駆動式の動弁
機構に用いられるタペットの中には、動弁系の機械的、
熱的影響により生じる弁隙間の変化を自動的に補正し
て、常に弁隙間を零としうるようにした油圧タペットが
ある。

この種の油圧タペットは、上面平滑な有底円筒形のボ
ディ内に、プランジャやチェックバルブ、リターンスプ
リング等からなる弁隙間調節ユニットを組付けて構成さ
れているのが一般的であり、また常時カムと摺接するボ
ディ上面には、高い耐摩耗性と剛性が要求されるため、
ボディ全体は、通常、鋳鉄又は鋼等の鉄系金属材料によ
り成形されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

動弁系の運動部品を軽量化して慣性質量を軽減するこ
とは、バルブのカムに対する追従性を高める上において
極めて有効であり、特に上述した油圧タペットは、部品
点数が多いことから、通常のメカニカルタペットに比べ
て重量が大であり、一層の軽量化が望まれている。

このような要求から、油圧タペットにおいて、重量の
占める割合が最も大きいボディを、従来の鋳鉄や鋼製か
ら、アルミニウム合金製とすることが考えられている。
しかし、アルミニウム合金は耐摩耗性に乏しいため、常
時カムと摺接するカム受板の上面の耐久性に問題があ
り、また、ボディ内に形成された、弁隙間調節ユニット
をガイドするウェブを、プレスや受造、又は抵抗溶接等
により形成するのが難しいなどの問題がある。

これらの問題点を解決するためには、ボディの外筒
とウェブのみをアルミニウム合金により成形したのち、
鋳鉄又は鋼等の鉄系金属により成形された、 カムと摺接する受板部分を、外筒の上端に固着するこ
とが考えられる。

しかし、このように、ボディの外筒と受板部分とを異
種材料により成形すると、互いの融点、比重の違いなど
から、それら同士を、溶接等の熱溶着手段により、適切
に固着することはできないという新たな問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、アルミ
ニウム合金製のボディ外筒と、それよりも硬質のカム受
板とを、強固に一体的に結合させることにより、全体の
重量を著しく軽減させたタペットの製造方法を提供する
ことを目的としてしている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の方法は、内燃機関
のシリンダヘッドに摺動自在に、嵌合される円筒形のア
ルミニウム合金製のボディと、ボディの上部に固着され
たアルミニウム合金よりも硬質の材料製のカム受板とか
らなる内燃機関用タペットの製造方法であって、アルミ
ニウム合金の材料の外周面の上端部に、外方を向く環状
突起を備える円筒形のボディの中間品を成形したのち、
この中間品の上端内側に、外周面に環状凹所が成形され
た、アルミニウム合金よりも硬質の材料よりなるカム受
板を仮嵌合し、前記環状突起の外径より小さく、かつ前
記ボディの中間品における環状突起を除く部分の外径と
同じか又はそれよりも大きい形の成形孔を有する円筒形
金型の中を通過させることにより、前記環状突起におけ
るアルミニウム合金の少なくとも一部を、前記カム板の
前記環状凹所に流入させて、塑性変形させることによ
り、前記ボディの中間品と前記カム受板とを互いに結合
させることを特徴としている。

〔作 用〕

重量の占める割合の最も大きい円筒形のボディを、ア
ルミニウム合金製とし、かつカムが圧接するカム受板
を、それよりも硬質の材料からなるものとし、しかも、
それらが、互いに一体的に固着されるため、カム受面の
耐摩耗性を損なうことなく、タペット全体の重量が著し
く軽減される。

ボディの中間品が金型を通過した後には、ボディの中
間品に予め設けておいた環状突起は、ほぼなくなるた
め、その後の機械加工は大幅に省略され、コストの低減
が図られる。

しかも、ボディ側の一部を、カム受板の凹溝に圧入す
るだけで、双方を強固に結合しうるので、製造上何等問
題となることはない。

ボディの外周面に、Ni又はNi複号メッキ又はNi−Ｐ合
金メッキを施すと、アルミニウム合金製のシリンダヘッ
ドに装着した際の耐摩耗性を著しく高めうる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の方法により製造されるタペットの
一例を示している。

（１）は、軽合金、例えばAl−Si系又はAl−Si−Ni系
のアルミニウム合金により成形された円筒形のボディ
で、その内面の中央部よりも若干下方には、中央に通孔
（２）を備えるウェブ（1a）が、一体的に設けられてい
る。

ウェブ（1a）よりも若干上方において、周壁には、ボ
ディ（１）の内外を連通させる油孔（1b）が穿設され、
油孔（1b）は、シリンダヘッド（Ｈ）のオイルギャラリ
（Ｇ）と通じている。

ボディ（１）の上端内周面に形成した内方を向く環状
突起（1c）には、カム（Ｃ）が摺接する、例えば鋳鉄又
は鋼製のカム受板（３）の外周面に形成した半円孤状の
環状凹溝（3a）が圧入して固着されている。

カム受板（３）の下面中央には、有底円筒状の案内軸
（４）が下向きに連設され、その下端部における底板
（4a）には、上下方向を向く油孔（５）が貫設されてい
る。

案内軸（４）の上端部には、オイル溜まり用の油室
（７）と案内軸（４）内の低圧側の油室（８）とを連通
させる径方向の油孔（６）が穿設されている。

案内軸（４）には、弁隙間調節ユニット（９）が密に
外嵌されている。弁隙間調節ユニット（９）は、下端部
がウェブ（1a）の通孔（２）に嵌挿された円筒状の有底
シリンダ（10）と、前記案内軸（４）の底板（4a）にお
ける油孔（５）の下部開口端と当接して、これを開閉し
うるチェックボール（11）と、前記底板（4a）の下面に
固着された有底筒状のリテーナ（12）と、チェックボー
ル（11）とリテーナ（12）の底部との間に縮設された圧
縮コイルばね（13）と、リテーナ（12）の上端における
外向フランジと有底シリンダ（10）の底壁との間に縮設
された圧縮コイルばね（戻しばね）（14）とにより構成
されている。

有底シリンダ（10）の下端面は、常時エンジンバルブ
（Ｖ）の上端面と当接している。

カム（Ｃ）の回転により、ボディ（１）全体が下方へ
押圧されると、チェックボール（11）が油孔（５）を閉
じることにより、案内軸（４）の下方部に形成された油
室（15）内のオイルの圧力は、有底シリンダ（10）が、
バルブスプリング（Ｓ）のばね力により、相対的に上方
へ移動しようとするため急激に高まり、その剛体作用に
よりエンジンバルブ（Ｖ）は開かれる。

エンジンバルブ（Ｖ）が開かれて、油室（15）内のオ
イルがさらに高圧になると、油室（15）内のオイルは、
案内軸（４）と有底シリンダ（10）との僅かの隙間を通
って、オイル溜り（７）側へ極く微量ずつリークし、か
つ有底シリンダ（10）は若干上方に移動する。

エンジンバルブ（Ｖ）が着座して、バルブスプリング
（Ｓ）の荷重が有底シリンダ（10）に作用しなくなる
と、有底シリンダ（10）は、圧縮コイルばね（14）によ
り、上方へ移動した分だけ、すなわち、エンジンバルブ
（Ｖ）の軸端間に生じた間隙だけ下方へ移動し、かつ同
時に、チェックボール（11）が油孔（５）を開いて、リ
ークした分のオイルを、油室（８）側より油室（15）側
へ補給する。

上述したリーク作用と補給作用により、カム（Ｃ）と
カム受板（３）の間、及びシリンダ（10）とエンジンバ
ルブ（Ｖ）の間に形成される隙間を常時０に保つととも
に、動弁系の機械的・熱的影響により生じる弁隙間の変
化を、自動的に補正しうるようになっている。

なお、上記実施例のタペットを、アルミニウム合金製
のシリンダベッド（Ｈ）に組付ける際は、摺動面の耐摩
耗性が問題となるため、ボディ（１）の外周面の全面、
もしくは、比較的摩耗の少ない中央部を除く上下の面
に、厚さ10〜30μｍのメッキ（16）を施して、耐摩耗性
を向上させるようにするのがよい。

このメッキ（16）は、Ni単体、Ni−Ｐ合金又はNi−Ｐ
からなる複合材料を、無電解メッキ（化学メッキ）法に
よって施すか、あるいは、Niと硬質粒子との複合材料、
すなわち、例えばNiをベースとしたメッキ浴又はNi−Ｐ
をベースとしたメッキ浴の中に、Cr₃C₂,NbC、WC、TiC、
TaC、SiCなどの炭化物、TiN、TaN、NbN、Si₃N₄などの窒
化物、Al₂O₃、Cr₂O₃、ZrO₃などの酸化物、TiB₂、ZrB₂な
どの硼化物、及びMoSi₂、TiSi₂などの珪化物等の微粒子
を分散させ、これを無電解メッキ、電気メッキ、蒸着メ
ッキ、気相メッキ法等により施すのが好ましい。

本発明は、上記説明したようなタペットの製造方法に
関し、以下これを、第２図〜第４図に基づいて説明す
る。

まず第２図に示すように、中間品成形用ダイ（17）
に、アルミニウム合金製の円柱状ブロック（18）を挿入
したのち、パンチ（19）を下降させて、中央部よりもや
や下方の内周面に隔壁（20a）を有するとともに、上端
部に外方を向く環状突起（20b）を備える、縦断面形が
Ｈ状をなす前記ボディ（１）の中間品（20）を、冷間プ
レスにより成形する。

ついで、第３図に示すように、中間品（20）の隔壁
（20a）の中心に通孔（２）を穿設して、ウェブ（1a）
を形成するとともに、ウェブ（1a）よりもやや上方にお
いて中間品（20）の側壁に油孔（1b）を穿設したのち、
中間品（20）の内側上端に、外周面に環状凹溝（3a）
が、また下面中央に、油孔（５）及び（６）が穿設され
た有底円筒状の案内軸（４）を備える前述と同様のカム
受板（３）を、互いの上端面同士がほぼ同一面をなすよ
うに仮嵌合する。

ついで、第４図に示すように、第３図の仮嵌合した状
態のものを、金型（21）に設けた、中間品（20）の前記
環状突起を除く部分の外径とほぼ等しいか、それよりや
や大径で、前記環状突起（20b）よりも小径の成形孔へ
挿入し、かつ想像線のように、中間品（20）の上端の環
状突起（20b）を、金型（21）の開口端に当接させると
ともに、パンチ（22）を下降させて、中間品（20）の上
端面を強圧する。

これにより、環状突起（20b）は金型（21）の成形孔
内壁により、カム受板（３）の環状凹溝（3a）側に向か
って強圧され、その一部が環状凹溝（3a）内に塑性変形
して流入することにより、中間品（20）とカム受板
（３）とは強固に固着される。この際、中間品（20）
は、前記ボディ（１）と同形状に形成される。

最後に、前述した弁隙間調節ユニット（９）を組付け
れば、第１図示のような油圧タペットが得られる。

なお、上記した製造方法においては、通孔（２）をプ
レス工程の後に穿設しているが、ダイ（17）又はパンチ
（19）のいずれかに通孔（２）と同径の突起を設け、プ
レス工程における中間品（20）の成形と同時に、通孔
（２）を穿設するようにしてもよい。

また、中間品（20）の成形を、上記冷間プレスに代え
て、金型鋳造により行なってもよい。

実施例では、案内軸（４）をカム受板（３）と一体に
成形してあるが、これを通常のタペットと同様に別体と
して成形し、弁隙間調節ユニット（９）の中に組込むよ
うにしてもよい。この場合、ウエブ（1a）の厚さを大と
するか、又はウエブ（1a）と連続するボス部を形成し
て、有底シリンダ（10）を安定的にガイドするようにす
るのがよい。

カム受板（３）の環状凹溝（3a）は、上記半円弧状に
限定されないのは勿論である。

カム受板（３）は、上記鉄系の金属材料の表面に、耐
摩耗性を有する材料をコーティングしたものを用いても
よく、また、金属材料以外に、セラミックス等の非金属
や、その他の耐摩耗性を有する材料を用いることも可能
である。

本発明は、弁隙間調節ユニット（９）を備えていない
通常のメカニカルタペットにも適用することができる。

この際にも、シリンダヘッドがアルミニウム合金製の
場合、ボディの外周面にNi又はNi複合メッキを施すのが
よい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ボディをアルミニウム合金により、
かつカム受板をそれよりも硬質の材料からなるものと
し、しかもそれら同士が強固に結合されているため、重
量の占める割合の最も大きいボディの軽量化が図れ、油
圧タペット全体の重量を、従来に比して著しく軽減しう
る。

しかも、ボディの中間品が金型を通過した後には、ボ
ディの中間品に予め設けておいた環状突起は、ほぼなく
なるため、その後の機械加工は大幅に省略され、コスト
の低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により製造されるタペットの一例を示
す縦断正面図、 第２図〜第４図は、本発明の製造方法の一実施例を示
し、 第２図は、ボディの中間品を成形した状態、 第３図は、中間品にカム受板を仮嵌合した状態、 第４図は、中間品とカム受板との結合状態を、それぞれ
示す図である。 （１）ボディ （1a）ウエブ （1b）油孔 （1c）環状突起 （２）通孔 （３）カム受板 （3a）環状凹溝 （４）案内軸 （4a）底板 （５）（６）油孔 （７）（８）油室 （９）弁隙間調節ユニット （10）有底シリンダ （11）チェックボール （12）圧縮コイルばね （13）リテーナ （14）圧縮コイルばね （15）油室 （16）メッキ （17）中間品成形用ダイ （18）円柱状ブロック （19）パンチ （20）中間品 （20a）隔壁 （20b）環状突起 （21）ダイ （22）パンチ （Ｃ）カム （Ｇ）オイルギャラリ （Ｈ）シリンダヘッド （Ｓ）バルブスプリング （Ｖ）エンジンバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 1/24 F01L 1/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のシリンダヘッドに摺動自在に嵌
   合される円筒形のアルミニウム合金製のボディと、ボデ
   ィの上部に固着されたアルミニウム合金よりも硬質の材
   料製のカム受板とからなる内熱機関用タペットの製造方
   法であって、 アルミニウム合金の材料の外周面の上端部に、外方を向
   く環状突起を備える円筒形のボディの中間品を成形した
   のち、この中間品の上端内側に、外周面に環状凹所が成
   形された、アルミニウム合金よりも硬質の材料よりなる
   カム受板を仮嵌合し、前記環状突起の外径より小さく、
   かつ前記ボディの中間品における環状突起を除く部分の
   外径と同じか又はそれよりも大きい径の成形孔を有する
   円筒形金型の中を通過させることにより、前記環状突起
   におけるアルミニウム合金の少なくとも一部を、前記カ
   ム板の前記環状凹所に流入させて、塑性変形させること
   により、前記ボディの中間品と前記カム受板とを互いに
   結合させることを特徴とする内燃機関用タペットの製造
   方法。