JP3194982B2 - エンジンのバルブリフタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクルエンジンの
直動式動弁装置に用いられるバルブリフタの製造方法に
関し、特にリフタ本体を軽合金製にするとともに、これ
のバルブ軸に当接する部分に高硬度のチップ部材を配設
することにより動弁糸の往復質量の軽量化を図るように
した場合の、上記チップ部材の結合方法の改善に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近の４サイクルエンジンにおいては、
高回転，高出力を得るために吸気，排気バルブをバルブ
リフタを介して吸気，排気カム軸で直接開閉駆動する直
動式動弁装置が広く採用されている。また、この種の動
弁装置では、燃費の低減を図るために、動弁糸をできる
だけ軽量化してロス馬力を低減することが要請されてい
る。従来の鋼製のバルブリフタは、慣性質量が大きいた
め上記要請に応え難く、しかも減衰比が小さいことから
金属音の余韻が残りエンジンのメカノイズを大きくする
という問題もある。このような鋼製のバルブリフタに代
わるものとして、近年、アルミ合金製のものが注目され
ている。このアルミ合金は比較的柔らかいことから、バ
ルブ軸の端部が当接する部分に炭素鋼等からなる硬質の
チップ部材を配設するようにしている。ところで、上記
チップ部材を配設する場合、エンジンの振動や熱膨張量
の差によってチップ部材が回転したり，ゆるんだりする
とこのチップ部材と接触するバルブリフタの蓋部が磨耗
し易く、その結果カムとアウタパッドとのクリアランス
が変化し、異音が発生したり，バルブリフタが損傷した
り、あるいはリフト量が減少するという問題が生じる。
そこでチップ部材の回転，ゆるみを防止するために、従
来、例えば特開昭63-147907 号公報には、バルブリフタ
の蓋部に形成された凹部及びこれに挿入されるチップ部
材を楕円形，星形等の異形状（非真円形状）に形成し、
さらに上記凹部の周縁部にかしめ加工を施し、これによ
りチップ部材を回転しないように固定する構造が提案さ
れている。これは例えば、図８(a),(b) に示すように、
アルミ合金製リフタ本体４０の蓋部４０ａの内面に楕円
状の凹部４１を形成し、該凹部４１内に同じく楕円状に
形成されたチップ部材４２を配設し、上記凹部４１の周
縁部４１ａをかしめることによりチップ部材４２を固定
するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固定構造では、プレスで鋼板を打ち抜いて異形状の
チップ部材を形成することから寸法制度の良いものが得
られ難く、さらに上記チップ部材に硬度，耐摩耗性を得
るための浸炭等の熱処理を施すと、異形であることから
歪が生じ易く、この点からも寸法にばらつきが生じ易い
という問題がある。また、上記従来のバルブリフタで
は、図９(a),(b) に示すように、細径のエンドミルＭを
回転させながら蓋部４０ａに楕円形の凹部４１を形成す
る加工となることから、該凹部４１の周側面の直角度や
底面の平面度が得られ難く、加工精度が低い。さらに上
記エンドミルによる加工は旋盤等による切削加工と別工
程で行うことから、製作工程が増える分だけ加工能率が
低いという問題もある。

【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、寸法精度，加工精度及び加工能率を向上しなが
ら軽合金製のリフタ本体にチップ部材を固定できるよう
にしたエンジンのバルブリフタの製造方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒体の一端部
を蓋部で閉塞した軽合金製のリフタ本体と、上記蓋部の
外面に配設されカム軸で押圧されるアウタパッドと、上
記蓋部の内面に形成された取付穴内に配設されバルブ軸
の端部に当接するチップ部材とを備えたエンジンのバル
ブリフタの製造方法において、底面を有する取付穴及び
チップ部材を円形状に形成するとともに、該チップ部材
の周壁に溝を形成し、上記チップ部材をリフタ本体より
高硬度材料で形成するとともに、該チップ部材に上記取
付穴の周縁部を塑性変形させるパンチ部を形成し、上記
チップ部材を、これのパンチ部がリフタ本体に当接した
第１の位置から該チップ部材が取付穴の底面に当接する
第２の位置まで押し込むことにより、上記パンチ部がリ
フタ本体の上記取付穴の周縁部の一部を上記溝内に塑性
流動させてチップ部材をリフタ本体に固着したことを特
徴としている。

【０００６】

【作用】本発明に係るエンジンのバルブリフタの製造方
法によれば、チップ部材の溝内に軽合金製リフタ本体の
取付穴の周縁部を塑性流動させることによって上記チッ
プ部材を蓋部に固着したので、エンジンの振動等により
チップ部材が回転したり、ゆるんだりすることはなく、
バルブリフタの摩耗を回避できる。その結果、カムとア
ウタパットとの間のクリアランスに変化が生じるのを防
止でき、異音の発生やバルブリフタの破損及びリフト量
の減少を回避できる。また本発明はチップ部材を塑性流
動により固定する構造であるから、取付穴及びチップ部
材を真円形にすることができ、従ってチップ部材は丸棒
を旋盤加工することにより容易に作成でき、しかも従来
の異形状チップ部材をプレス加工によって成形する場合
に比べて寸法精度を向上でき、さらに浸炭処理時の歪に
よる寸法のばらつきを低減できる。また、リフタ本体の
取付穴についても真円形に加工できるので、リフタ本体
の切削加工と同じ工程で製作でき、しかも従来のエンド
ミルによる加工に比べて加工精度も向上でき、かつ加工
能率を向上できる。また、チップ部材自体にパンチ部を
形成し、該パンチ部で上記取付穴の周縁部を塑性変形さ
せるようにしたので、取付穴の周縁部に加工用型の跡形
を残すことなく結合強度を向上できるとともに、型の寿
命を向上できる。さらにまた、チップ部材が取付穴の底
面に当接するまで該チップ部材を加圧するようにしたの
で、加圧力，加圧時間の簡単な管理あるいは加圧負荷の
変化の大まかな検出による管理で済み、製造コストを低
減できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図７は本発明の一実施例によるエンジン
のバルブリフタの製造方法を説明するための図である。
図１において、１は直動式動弁装置を備えた水冷式４サ
イクルエンジンのシリンダヘッドである。このシリンダ
ヘッド１の下面には燃焼室２ａが凹設されており、該燃
焼室２ａには排気通路３，及び吸気通路４が開口してい
る。この開口にはそれぞれ排気バルブ５，吸気バルブ６
が配設されており、この各バルブ５，６の軸部５ａ，６
ａはバルブガイド７によって上下動自在に保持されてい
る。また、上記各バルブ５，６の軸部５ａ，６ａの上端
にはコッタ８を介してリテーナ９が固定されており、該
リテーナ９とシリンダヘッド２のばね座２ｂとの間には
バルブスプリング１０が介設されている。これにより排
気バルブ５，吸気バルブ６は上記開口を閉塞する方向に
付勢されている。

【０００８】また、上記排気バルブ５，吸気バルブ６の
上方にはそれぞれ排気，吸気カム軸１１，１１が配設さ
れている。この各カム軸１１は上記シリンダヘッド２の
上面に回転自在に支持されており、図示しないクランク
軸によって回転駆動される。また上記各カム軸１１の各
バルブ５，６に対抗する部分にはカム１１ａが形成され
ており、該カム１１ａの回転により各バルブ５，６をバ
ルブリフタ１２を介して直接開閉駆動するようになって
いる。

【０００９】上記バルブリフタ１２は各バルブ５，６の
軸部５ａ，６ａの上端に装着されており、リフタ本体１
３と、これの上面に配設されたアウタパッド１４と、リ
フタ本体１３の内面に配設されたチップ部材１６とから
構成されている。上記リフタ本体１３は円筒状のスカー
ト部１３ａに蓋部１３ｂを一体形成してなる有蓋筒状の
ものであり、上記スカート部１３ａがシリンダヘッド１
に形成されたガイド孔２ｃに摺動自在に保持されてい
る。ここで上記リフタ本体１３は軽合金製のもので、具
体的にはＡｌ合金，Ｍｇ合金，あるいはチタン合金等か
ら形成されている。また上記スカート部１３ａの外周面
には硬質層が形成されており、これは硬質Ｃｒメッキ，
あるいは陽極酸化処理を施してなる多孔質層に二硫化モ
リブデンを析出させて形成されたものである。

【００１０】また、上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂの
上面には大径のパッド用凹部１３ｄが凹設されており、
該凹部１３ｄ内に上記アウタパッド１４が着脱可能に配
設されている。このアウタパッド１４は高硬度の鋼製の
ものであり、これの上面は上記凹部１３ｄの周縁部１３
ｃより上方に突出しており、この上面に上記カム１１ａ
が摺接している。上記アウタパッド１４はこれとカム１
１ａとのクリアランスが所定値となるよう選定されてい
る。なお、このクリアランス調整は、上記リフタ本体１
３の周縁部１３ｃを治具で押し込み、該リフタ本体１３
とカム軸１１との間に隙間を設けた状態で、厚さの異な
るアウタパッドと差し替えることによって行われる。

【００１１】さらに、上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂ
の内面には小径の凹部（取付穴）１５が凹設されてい
る。この凹部１５内に上記チップ部材１６が配設されて
おり、該チップ部材１６には上記バルブ５，６の軸部５
ａ，６ａの上端が当接している。上記チップ部材１６
は、鋼製の円板状のもので、上記凹部１５内に位置する
結合部１６ａと、該凹部１５の周縁部１３ｅを塑性変形
させるパンチ部１６ｂとを一体に形成して構成されてい
る。また上記結合部１６ａの外周面には溝１６ｃが環状
に形成されており、該溝１６ｃ内には上記凹部１５の周
縁部１３ｅの一部が塑性変形によって流入嵌合してい
る。これにより上記チップ部材１６は蓋部１３ｂに固着
されている。

【００１２】ここで、上記チップ部材１６の固定方法を
図４ないし図６について説明する。まず、蓋部１３ｂの
凹部１５内にチップ部材１６の結合部１６ａを挿入する
（図４，図６(a) 参照）。次に、蓋部１３ｂのパッド用
凹部１３ｄ内に下パンチａを挿入するとともに、上記チ
ップ部材１６上に上パンチＢを当接させ、この上パンチ
Ｂでチップ部材１６を加圧し、押し込む。すると上記チ
ップ部材１６のパンチ部１６ｂが凹部１５の周縁部１３
ｅに当接し（図６(b) 参照）、さらに押し込むと周縁部
１３ｅのパンチ部１６ｂとの当接部付近が塑性変形し、
該塑性変形部ａが上記環状溝１６ｃ内に流入する（図６
(c) 参照）。そしてチップ部材１６が凹部１５の底面１
５ａに当接した時点で加圧を停止すれば、これによりチ
ップ部材１６は蓋部１３ｂに結合固着される（図５，図
６(d) 参照）。

【００１３】このように第１実施例によれば、高硬度材
料からなるチップ部材１６の溝１６ｃ内に、軽合金勢リ
フタ本体１３の凹部１５の周縁部１３ｅを塑性変形させ
て流入嵌合させることによってチップ部材１６を蓋部１
３ｂに結合したので、エンジン振動や熱膨張差による回
転，ゆるみを防止でき、カム１１ａとアウタパッド１４
とのクリアランスの変動を防止でき、その結果異音の発
生やバルブリフタの損傷，リフト量の減少を回避でき
る。また、上記チップ部材１６を塑性流動，つまりメタ
ルフローでリフタ本体１３に結合固着する構造を採用し
たので、該チップ部材１６を真円にすることができ、丸
棒から旋盤加工によって容易に、かつ精度良く作成で
き、従来の異形状チップ部材をプレス成形する場合に比
べて寸法精度を向上でき、寸法のばらつきを低減でき
る。さらに上記蓋部１３ｂの凹部１５も真円でよいか
ら、上記リフタ本体１３を切削加工する際に同時に形成
でき、従来のエンドミル加工を不要にでき、それだけ加
工能率を向上できる。さらに、第１実施例では、チップ
部材１６のパンチ部１６ｂで上記凹部１５の周縁部１３
ｅを塑性流動させる，いわゆるワークパンチ方式を採用
したので、加圧用上パンチＢの跡形を残すことなく結合
強度を向上でき、また上パンチＢの加圧面を平坦にでき
ることから上パンチＢの寿命を向上できる。この場合に
チップ部材１６を、これが凹部１５の底面１５ａに当接
するまで加圧するようにしたので、この加圧力等の管理
が容易であり、製造コストを低減できる。さらにまた、
第１実施例では、軽合金製リフタ本体１３を採用したこ
とにより、動弁装置全体を軽量化でき、ひいては出力の
向上を図りながら燃費の低減に貢献できる。ちなみに、
図７に示すように、動弁装置を構成する各部品において
鋼製バルブリフタの慣性質量は略30g であった。これに
対してアルミ合金製バルブリフタに代えることによりバ
ルブリフタだけで40％前後軽量化でき、動弁系全体では
約10％軽量化できる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンのバ
ルブリフタの製造方法によれば、円形状のチップ部材の
周壁に溝を形成し、該溝内にリフタ本体の蓋部に形成さ
れた取付穴の周縁部を塑性流動させて上記チップ部材を
蓋部に結合固着したので、軽合金製リフタ本体にチップ
部材を固定する場合の、寸法精度，加工精度を向上でき
るとともに、加工効率を向上できる効果がある。また、
チップ部材にパンチ部を形成し、このパンチ部でリフタ
本体を塑性流動させるようにしたので、加圧用型の跡形
を残すことなく結合強度を向上できるとともに型寿命を
延長できる。さらにまたチップ部材を取付穴の底面に当
接するまで加圧するようにしたので、加圧力等の管理が
容易であり、製造コストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるエンジンのバルブリフ
タの製造方法を説明するためのシリンダヘッドを示す断
面図である。

【図２】上記実施例のリフタ本体にチップ部材を結合し
た状態を示す断面図である。

【図３】上記実施例の結合部分の拡大断面図である。

【図４】上記実施例のチップ部材の結合手順を示す分解
断面図である。

【図５】上記実施例のチップ部材のワークパンチによる
結合方法を示す断面図である。

【図６】上記実施例のチップ部材の結合工程を説明する
ための工程図である。

【図７】上記実施例の軽合金製バルブリフタによる軽量
化の効果を示す特性図である。

【図８】従来のチップ部材の固定構造を示す図である。

【図９】従来の蓋部の取付穴の加工方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ エンジン ５，６ バルブ ５ａ，６ａ バルブの軸部 １１ カム軸 １２ バルブリフタ １３ リフタ本体 １３ｂ 蓋部 １３ｅ 周縁部 １４ アウタパッド １５ 凹部（取付穴） １５ａ 底面 １６ チップ部材 １６ｃ 溝

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒体の一端部を蓋部で閉塞した軽合金製
   のリフタ本体と、上記蓋部の外面に配設されカム軸で押
   圧されるアウタパッドと、上記蓋部の内面に形成された
   取付穴内に配設されバルブ軸の端部に当接するチップ部
   材とを備えたエンジンのバルブリフタの製造方法におい
   て、底面を有する取付穴及びチップ部材を円形状に形成
   するとともに、該チップ部材の周壁に溝を形成し、上記
   チップ部材をリフタ本体より高硬度材料で形成するとと
   もに、該チップ部材に上記取付穴の周縁部を塑性変形さ
   せるパンチ部を形成し、上記チップ部材を、これのパン
   チ部がリフタ本体に当接した第１の位置から該チップ部
   材が取付穴の底面に当接する第２の位置まで押し込むこ
   とにより、上記パンチ部がリフタ本体の上記取付穴の周
   縁部の一部を上記溝内に塑性流動させてチップ部材をリ
   フタ本体に固着したことを特徴とするエンジンのバルブ
   リフタの製造方法。