JP2812563B2

JP2812563B2 - バルブリフタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2812563B2
Application number: JP3200791A
Authority: JP
Inventors: 文隆龍華; 清史柵木
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH04246212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関の動弁機構に
用いる，軽量かつ耐摩耗性に優れたバルブリフタ及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】バルブリフタは，内燃機関の燃料吸入また
は排気の動弁機構に用いられるもので，図６に示すごと
く，例えば燃料吸入口８１に設けたバルブ９０と，カム
８８との間に配設されるものである。そして，該バルブ
リフタ１は，底部１１を有する有底円筒構造を有し，バ
ルブステム９１の先端面９２とカム８８との間にあっ
て，その底部外壁の凹状のシム当たり面１１１には，カ
ム８８と摺動接触しているシム１３が装着されている。
また，底部内壁のステム当たり面１１２は，バルブステ
ム９１の先端面９２と当接する。また，バルブリフタ１
の胴部１２の胴部外壁面１２１は，シリンダヘッド８の
ガイド穴８２と摺動する。なお，図６において，９４は
バルブスプリング，９３はコッタ，９５はスプリングリ
テーナである。

【０００３】ところで，バルブリフタ１は，その胴部１
２がガイド穴８２に沿ってその軸方向に動くが，この際
この胴部１２はガイド穴８２と摺動すると共に回転す
る。そのため，上記各部位が異常摩耗した場合，クリア
ランス拡大による異音の発生，及び衝撃力の増大による
損傷にも連がりかねない。そのため，バルブリフタ１の
胴部１２は高い耐摩耗性が必要とされる。また，シム当
たり面１１１，ステム当たり面１１２は，カム８８の押
圧力やバルブスプリング９４の圧力を繰り返し受けるた
め，強度が必要であり，また高い耐摩耗性が要求され
る。そこで，従来は，一般に，肌焼鋼（ＳＣＭ４１５な
ど）を用いて冷間鍛造し，次いで浸炭焼入れした後，機
械加工（主に研削加工）によりバルブリフタの製品形状
に仕上げていた。即ち，上記浸炭焼入れにより表面硬化
を図り，高耐摩耗性の要求に応じている。このようにし
て作製したバルブリフタ１は，図７に示すごとく，胴部
１２の胴部外壁面１２１，胴部内壁面１２２，シム当り
面１１１，ステム当り面１１２などの全表面に，浸炭焼
入れ層４が形成されている。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかし，上記鉄系材料による
バルブリフタは，高比重であるため，慣性重量が大き
く，燃費，騒音面で不利である。また，近年，エンジン
の小型化，高出力化が必要になり，エンジンの回転数は
ますます増大している。そのため，最近ではバルブリフ
タの軽量化が強く望まれている。そこで，上記バルブリ
フタ１の胴部１２の肉厚みを薄くして，軽量化を図るこ
とが考えられる。しかし，浸炭焼入れはバルブリフタの
内側面及び外側面の両方から行われるため，胴部１２の
肉厚みを薄くすると，該胴部１２はその芯部も全て浸炭
焼入れされ，浸炭組織（マルテンサイト組織）になって
しまう。

【０００５】また，発明者らの実験によれば，胴部１２
の肉厚みを１ｍｍ以下とすると，胴部１２の靱性が低下
してしまい，エンジンが高速回転するとき，バルブリフ
タが胴部において損傷を生ずる危険性があり，これ以上
胴部の肉厚みを薄くすることは不可能である。また，こ
のような問題に対応するため，バルブリフタ本体に合金
工具鋼（ＳＫＤ１１など）を用いた例（特開昭６２−２
５３９０５号公報）や，バルブリフタの頂部と胴部とを
異種金属で接合固定する例（特開昭６３−７５３０３号
公報）がある。しかし，前者は冷間鍛造の変形抵抗が極
めて大きな合金工具鋼を用いているため，冷間鍛造時の
成形型の寿命が著しく低い。また，そのため生産性が悪
くコスト高となる。また，後者の場合は，異種金属を接
合固定する必要があるため，大量生産に不向きであり，
生産性が悪く，コスト高となる。本発明は，上記問題点
に鑑み，軽量で，耐摩耗性に優れ，かつ生産性にも優れ
たバルブリフタ及びその製造方法を提供しようとするも
のである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，肌焼鋼からなる有底円筒
状のバルブリフタにおいて，該バルブリフタはその胴部
が肉厚み０．５〜１ｍｍの薄肉形状であって，かつ胴部
外壁面の表面には耐摩耗性皮膜を形成してなり，また胴
部外壁面と胴部内壁面は浸炭焼入れされておらず，他の
部分は浸炭焼入れされていることを特徴とするバルブリ
フタにある。本発明において最も注目すべき点は，胴部
の厚みを上記範囲の薄肉形状となし，胴部外壁面及び胴
部内壁面は浸炭焼入れせずに，一方他の部分は浸炭焼入
れをなし，また胴部外壁面の表面には耐摩耗性皮膜を形
成していることにある。上記肌焼鋼は，ＳＣＭ４１５な
どを用いる。そして，バルブリフタの胴部は，その厚み
を０．５〜１ｍｍの薄肉形状となす。０．５ｍｍよりも
薄いと，エンジンが高速回転するとき，胴部が損傷する
おそれがある。また，１ｍｍよりも厚くすると，バルブ
リフタの軽量化の目的が達せられない。

【０００７】また，上記耐摩耗性皮膜としては，例えば
硬質クロムメッキ，固体潤滑剤の焼付塗装，リン酸塩皮
膜がある。上記固体潤滑剤としては，二硫化モリブデ
ン，黒鉛，二硫化タングステンなどがある。また，上記
バルブリフタを製造する方法としては，次の方法があ
る。即ち，バルブリフタの形状に加工され，肌焼鋼によ
り作製された有底円筒状体を準備し，その胴部内壁面及
び胴部外壁面に銅メッキ膜を施し，次いで該有底円筒状
体に浸炭焼入れ処理を施し，更に焼戻し処理を行ない，
その後胴部外壁面を研磨し，然る後胴部外壁面の表面に
耐摩耗性皮膜を形成することを特徴とするバルブリフタ
の製造方法がある。

【０００８】この方法においては，浸炭焼入れ工程に先
立って，胴部内壁面及び胴部外壁面に銅メッキ膜を形成
し，その後，浸炭焼入れ処理を行ない，焼戻し後，上記
胴部外壁面の表面に耐摩耗性皮膜を形成する。また，上
記の銅メッキ膜の形成方法としては，例えば青化銅浴，
ピロリン酸銅浴を用いた電気メッキ法がある。

【０００９】上記銅メッキ膜の厚みは，浸炭焼入れ防止
のために２０μｍ以上とすることが好ましい。また浸炭
焼入れ層の厚みは２００〜４００μｍとすることが好ま
しい。浸炭焼入れ層の厚みが２００μｍ未満では，充分
な耐摩耗性が得難く，一方４００μｍを越えると靱性が
損なわれ，エンジン高速時に損傷するおそれがある。ま
た，上記耐摩耗性皮膜の形成は，前記した各種の耐摩耗
性皮膜材料を用いて，メッキ，溶液皮膜処理等により行
う。また，これら耐摩耗性皮膜の厚みは，耐摩耗確保の
ために，１０〜１００μｍとすることが望ましい。

【００１０】

【作用及び効果】本発明のバルブリフタにおいては，胴
部が肉厚み０．５〜１ｍｍの薄肉形状であるため，軽量
である。また，胴部は硬質の浸炭焼入れ層を有していな
いため，バルブリフタの胴部は肌焼鋼による靱性が確保
されている。そのため，胴部が薄肉形状であっても，エ
ンジンの高速回転時において胴部が損傷するおそれがな
い。一方，胴部外壁面はシリンダブロックのガイド穴と
高速摺動するが，その表面には耐摩耗性皮膜が形成され
ている。それ故，耐摩耗性に優れている。また，バルブ
リフタの他の部分，即ちシム当たり面，ステム当たり面
などは従来と同様に浸炭焼入れを有しているので，この
部分の強度，耐摩耗性も確保されている。したがって，
本発明によれば，軽量で耐摩耗性に優れたバルブリフタ
を提供することができる。また，上記製造方法によれ
ば，上記のごとく優れたバルブリフタを，生産性良く，
容易に製造することができる。

【００１１】

【実施例】実施例１本発明の実施例にかかるバルブリフタ及びその製造方法
につき，図１ないし図４を用いて説明する。本例のバル
ブリフタ２は，図１，図４に示すごとく，肌焼鋼からな
る有底円筒状のバルブリフタであって，その胴部２２が
薄肉形状であり，かつ胴部外壁面２２１はその表面に耐
摩耗性皮膜５を形成している。また，胴部外壁面２２１
と胴部内壁面２２２は浸炭焼入れされていない。また，
該バルブリフタ２は，天井面２４１，ステム当り面２４
には浸炭焼入れ層４を有する。また，バルブリフタ底部
２１のシム当り面２５１，土手部２５２の表面にも浸炭
焼入れ層４を有する。なお，符号２５はシム装着用凹部
である。また，該胴部内壁面２２２は，その表面に銅メ
ッキ膜３を有している。

【００１２】そして，上記胴部の肉厚みｔは，約０．７
ｍｍである。また，上記浸炭焼入れ層４は，いずれも，
厚み約３００μｍの硬質のマルテンサイト層を有してい
る。また，銅メッキ膜３は厚み約２０μｍである。ま
た，耐摩耗性皮膜５は，厚み約２０μｍの硬質クロムメ
ッキ層である。次に，上記バルブリフタ２を製造するに
当っては，まず図２に示すごとく，バルブリフタ２の形
状に加工され，肌焼鋼により作製された有底円筒状体２
０を準備する。次に，青化銅めっき浴を準備し，この中
に上記有底内筒状体２０の胴部のみを浸漬し，電気メッ
キを行ない，胴部内壁面２２２，胴部外壁面２２１に銅
メッキ膜３を形成する。そのため，胴部の内外壁面以外
には，銅メッキは形成されていない。

【００１３】その後，該有底円筒上体２０を浸炭焼入れ
装置の中に入れ，浸炭焼入れを行なう。これにより，図
３に示すごとく，胴部２２以外の全表面に浸炭焼入れ層
４が形成される。その後，焼戻し，更に胴部外壁面の表
面研磨を行う。これにより，胴部外壁面２２１表面の銅
メッキ膜３は殆ど除去される。なお，この胴部外壁面の
表面研磨は耐摩耗性膜５を形成するための表面処理であ
る。それ故，銅メッキ膜３は若干残存していても良い。
次いで，胴部外壁面２２１に，図４に示すごとく，更に
硬質クロムメッキ層５を形成する。これにより，前記図
１に示したごときバルブリフタ２を得る。上記製造方法
において，有底円筒状体２０は，肌焼鋼板（ＳＣＭ４１
５）を切断し，据込み，冷間後方押出しを行い，切削加
工することにより行った。また，浸炭焼入れは，ＣＯ
（一酸化炭素）を含有する浸炭焼入れガスの雰囲気中
で，８８０℃，１８０分間処理することにより行った。
また，焼戻しは，１６０℃，６０分間行った。

【００１４】また，上記硬質クロムメッキ層５の形成
は，クロムメッキ浴中に上記有底円筒状体を浸漬し，通
常のメッキ法により行った。上記のごとく，本例のバル
ブリフタ２は，胴部２２の肉厚みが０．７ｍｍという薄
肉形状であるため，従来に比して極めて軽量である。ま
た，その胴部２２は，硬質の浸炭焼入れ層を有していな
いため，バルブリフタの胴部は肌焼鋼による大きな靱性
が確保されている。そのため，胴部が薄肉形状であって
も，エンジンの高速回転時に胴部が損傷するおそれがな
い。

【００１５】一方，胴部外壁面はシリンダブロックのガ
イド穴と高速摺動するが，その表面には上記硬質クロム
メッキ層５が形成されている。そのため，表面は耐摩耗
性に優れている。また，バルブリフタにおける，シム当
たり面２５１，ステム当たり面２４などの他の部分は，
浸炭焼入れ４を有しているので，この部分の強度，耐摩
耗性も優れている。したがって本例によれば，軽量で，
耐摩耗性に優れ，また量産性にも優れたバルブリフタを
容易に製造することができる。

【００１６】実施例２本例は，図５に示すごとく，底面２１の外面２３を平面
状に形成したバルブリフタである。そして，胴部２２以
外は，浸炭焼入れ層４を有し，胴部外壁面２２１におい
ては，硬質クロムメッキ層５を有している。一方，胴部
内壁面２２２には銅メッキ膜３を有している。また，胴
部の肉厚みは０．５ｍｍとした。その他の構造，製造方
法は実施例１と同様である。本例においても実施例１と
同様の効果を得ることができる。

【００１７】実施例３本例は，実施例１において，硬質クロムメッキ層に代え
て，固体潤滑剤の焼付塗装による耐摩耗性皮膜を形成し
たものである。本例においては，実施例１における浸漬
処理，焼戻しの後に，胴部外壁面２２１の表面を研磨
し，固体潤滑剤を吹付け，焼成し，固体潤滑剤からなる
耐摩耗性皮膜を形成した。上記固体潤滑剤としては，二
硫化モリブデンを用いた。上記皮膜形成に当たっては，
脱脂，洗浄，予熱，固体潤滑剤の吹付け，乾燥炉内焼付
けを行った。なお，かかる固体潤滑剤の被膜形成法とし
て，例えば旭千代田工業（株）の「デフリックコート
法」がある。上記耐摩耗性皮膜は厚み約１０μｍに形成
した。上記の固体潤滑剤の吹付けは，有底円筒状体を回
転させながら行った。本例においても，実施例１と同様
の効果を得ることができる。

【００１８】実施例４本例は，上記実施例３において，固体潤滑剤に代えて，
リン酸被膜処理を行ったものである。即ち，上記のごと
く，胴部外壁面２２１の表面を研磨した後，脱脂処理を
行う。その後，第１リン酸マンガン溶液（例えば，日本
パーカライジング社，商品名，リュブライト）により，
上記有底円筒状体における胴部外壁面２２１の表面を処
理する。これにより，上記表面にリン酸塩被膜が形成さ
れる。本例においても，実施例１と同様の効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のバルブリフタの断面図。

【図２】実施例１のバルブリフタの製造方法における銅
メッキ膜形成工程説明図。

【図３】実施例１における浸炭焼入れ後の説明図。

【図４】実施例１のバルブリフタの硬質クロムメッキ層
の説明図。

【図５】実施例２のバルブリフタの断面図。

【図６】動弁機構の断面図。

【図７】従来のバルブリフタの断面図。

【符号の説明】

１，２．．．バルブリフタ，２２．．．胴部，２２
１．．．胴部外壁面，２２２．．．胴部内壁面，
３．．．銅メッキ膜，４．．．浸炭焼入れ層，
５．．．硬質クロムメッキ層，

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】肌焼鋼からなる有底円筒状のバルブリフ
タにおいて，該バルブリフタはその胴部が肉厚み０．５
〜１ｍｍの薄肉形状であって，かつ胴部外壁面の表面に
は耐摩耗性皮膜を形成してなり，また胴部外壁面と胴部
内壁面は浸炭焼入れされておらず，他の部分は浸炭焼入
れされていることを特徴とするバルブリフタ。
【請求項２】バルブリフタの形状に加工され，肌焼鋼
により作製された有底円筒状体を準備し，その胴部内壁
面及び胴部外壁面に銅メッキ膜を施し，次いで該有底円
筒状体に浸炭焼入れ処理を施し，更に焼戻し処理を行な
い，その後胴部外壁面を研磨し，然る後胴部外壁面の表
面に耐摩耗性皮膜を形成することを特徴とするバルブリ
フタの製造方法。
【請求項３】請求項２において，耐摩耗性皮膜の形成
は硬質クロムのメッキ，固体潤滑剤の焼付塗装，リン酸
塩皮膜処理のいずれかであることを特徴とするバルブリ
フタの製造方法。