JP3362066B2

JP3362066B2 - 高密度粉末焼結チタン合金製内燃機関用バルブスプリングリテーナー及びその製造方法

Info

Publication number: JP3362066B2
Application number: JP04405593A
Authority: JP
Inventors: 敏彦松原; 孝樹水野; 昭矢尾関; 秀紀田島; 正二久保寺; 高弘藤田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; JFE Engineering Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JPH0610627A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関用バルブス
プリングリテーナーに関し、特に、高密度粉末焼結チタ
ン合金製内燃機関用バルブスプリングリテーナー及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】バルブ
スプリングリテーナーは、内燃機関例えば自動車エンジ
ンの動弁系に用いられる部品であり、バルブスプリング
を押えつつ、吸気用又は排気用バルブを支える役割を有
している。そして、エンジンの動作状態においては、こ
れらバルブの開閉サイクルが繰り返されることとなる。

【０００３】従来、この種のバルブスプリングリテーナ
ーとしては、鉄鋼製のものが一般的に用いられている
が、近時、慣性重量を軽減することにより、エンジンを
高回転化させ、燃費を向上させるという観点から、これ
の軽量化を図る試みがなされている。中でもチタン合金
は軽量であると共に十分な強度を有しているため、この
種のバルブスプリングリテーナーの材料として注目され
ている。

【０００４】しかしながら、チタンは難加工性であるた
めであるため、展伸材を冷間鍛造又は切削加工して製造
する方法では、加工費が著しく高くなってしまう。例え
ば、展伸材の丸棒から削り出してバルブスプリングリテ
ーナーを製作すると材料の約１／４を削り取ることとな
り、ネットシェープあるいはニアネットシェープにして
製造する場合に比べて１０倍以上の研削費が必要とな
る。このため、チタン合金の展伸材は一部特殊車用に用
いられているに過ぎず、汎用化されていない。

【０００５】また、チタン合金粉末を焼結してバルブス
プリングリテーナーを製造する方法も試みられている
が、単に焼結するだけでは高密度化することができず、
実用に供するためにはＨＩＰ処理を必要とし、結局コス
トが高くなり、やはり特種用途用に限定されてしまう。
また、粉末焼結品は疲労強度が低いという欠点がある。

【０００６】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、ＨＩＰを経ることなく、十分な疲労強度を
有する高密度粉末焼結チタン合金製の内燃機関用バルブ
スプリングリテーナー及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、第１に、本体と、本体から突
出し、バルブスプリングの付勢力に抗してバルブスプリ
ングを支持するための環状の支持面を有する少なくとも
１つの鍔部とを備え、本体外周面と支持面との間、又は
１の鍔部の外周面と他の鍔部の支持面との間にＲ部を有
する内燃機関用バルブスプリングリテーナーであって、
粉末焼結による（α＋β）型チタン合金からなり、全体
の焼結密度が理論密度の９９％以上であり、かつ少なく
とも前記Ｒ部近傍の環状部分の密度が理論密度の９９．
５％以上であることを特徴とする高密度粉末焼結チタン
合金製内燃機関用バルブスプリングリテーナーを提供す
る。

【０００８】また、第２に、チタン粉末と予め合金化さ
れた合金粉末とを混合して混合粉末を作製し、この混合
粉末を成形し、次いで焼結させて、本体と、本体から突
出しバルブスプリングの付勢力に抗してバルブスプリン
グを支持するための環状の支持面を有する少なくとも１
つの鍔部とを備え、本体外周面と支持面との間、又は１
の鍔部の外周面と他の鍔部の支持面との間にＲ部を有
し、（α＋β）型チタン合金からなる内燃機関用バルブ
スプリングリテーナーを製造し、このバルブスプリング
リテーナー全体の焼結密度を理論密度の９９％以上と
し、かつ少なくとも前記Ｒ部近傍の環状部分の密度を理
論密度の９９．５％以上としたことを特徴とする高密度
粉末焼結チタン合金製内燃機関用バルブスプリングリテ
ーナーの製造方法を提供する。

【０００９】本願発明者らが粉末焼結法によるチタン合
金のバルブスプリングリテーナーにおいて疲労特性を十
分なものにするために種々検討を重ねた結果、全体を９
９％以上の高密度に維持すると共に、バルブスプリング
リテーナー本体外周面と支持面との間、又は１の鍔部の
外周面と他の鍔部の支持面との間のＲ部近傍の特定部分
の密度を特に高くすることにより、そのことが達成され
ることを見出した。

【００１０】すなわち、本願発明者らがバルブスプリン
グリテーナーの実際の使用条件をシミュレートした応力
解析を行った結果、引張応力がＲ部近傍の特定部分に集
中しており、全体的に９９％の密度を有していてもこの
部分から疲労破壊が生じやすいが、この部分をさらに緻
密化することにより疲労特性が極めて良好になることを
見出したのである。具体的には、リテーナー縦断面をと
った場合において、Ｒ部の支持面側から３０°の点を中
心にした半径０．１mmの円とＲ部とで規定される部分
（実際には環状をなしている）に大きな引張応力が集中
し、この部分の密度を９９．５％以上にすれば十分な疲
労特性が得られるのである。この発明は本発明者らのこ
のような知見に基づいてなされたものである。以下、こ
の発明について詳細に説明する。

【００１１】図１は内燃機関における動弁機構を示すも
のであり、実際のバルブスプリングリテーナーの使用状
況を説明するための図である。シリンダヘッド１には、
吸気管１４が形成されており、この吸気管１４は吸気バ
ルブ２により開閉される。バルブ２のバルブステム３先
端にはバルブスプリングリテーナー４が固定される。バ
ルブスプリングリテーナー４は、図２の断面図にも示す
ように、先端にテーパが形成された円筒状のリテーナー
本体７と、本体７から突出する第１及び第２の鍔部５，
６とを有しており、第１の鍔部８が外側に、第２の鍔部
９が内側に形成されている。そして、リテーナー４は、
コッタ１７を介してバルブ２に取り付けられている。第
１の鍔部５はその図面下側の面が環状の支持面８となっ
ており、これにより外側バルブスプリング１０の一端が
支持される。また、第２の鍔部６はその図面下側の面が
環状の支持面９となっており、これにより内側バルブス
プリング１１の一端が支持される。そして、第１の鍔部
５の支持面８と第２の鍔部６の外周面との間にはＲ部２
１が形成されており、第２の鍔部６の支持面９と本体７
の外周面との間にはＲ部２２が形成されている。

【００１２】なお、バルブスプリング１０，１１の下端
はシリンダヘッド１に取り付けられた支持部材１５によ
って支持されている。この例では、外側バルブスプリン
グ１０は相対的に大きなセット荷重を有し、内側バルブ
スプリング１１は相対的に小さなセット荷重を有する。
図中、参照符号１２はロッカーアームであり、１３はカ
ムシャフト、１６は弁座である。

【００１３】内燃機関の動作状態においては、カムシャ
フト１３及びロッカーアーム１２によりバルブ２が下方
に移動することによって、排気管１４が開の状態にな
り、続いて、これにより圧縮されたバルブスプリング１
０，１１がバルブスプリングリテーナー４を押上げ、こ
れによりバルブ２が上昇して排気管１４が閉の状態とな
る。そして、内燃機関の動作中、このようなサイクルが
繰り返されることとなる。

【００１４】この発明においては、このようなバルブス
プリングリテーナー４を粉末焼結による（α＋β）型チ
タン合金で製造する。そして、リテーナー全体の密度を
理論密度の９９％以上とする。これは、９９％未満であ
るとその強度自体が不十分となり、疲労特性も著しく劣
るからである。

【００１５】さらに、図２に示すＲ部２１の近傍部分、
特に支持面８側から３０°の点を中心にした半径０．１
mmの円とＲ部とで規定される部分、又はＲ部２２の支持
面９側から３０°の点を中心にした半径０．１mmの円と
Ｒ部とで規定される部分（これの部分は実際には環状を
なしている）、又はこれら両方の部分の密度を９９．５
％以上とする。

【００１６】その理由を応力解析の結果に基づいて説明
する。ここでは、１つの鍔部を有するバルブスプリング
リテーナーをシミュレートした場合について説明する。
解析に用いたリテーナーの形状は、鍔部の厚み２．００
mm、鍔部の直径３０mm、その突出長さ３．７mmである。

【００１７】軸対称モデルにより、図３に示すように、
パンチによってリテーナー上面から受ける下向きの負荷
を鍔部で受けるという境界条件で解析した。実際には、
図１あるいは図２のように、リテーナー内面はコッタを
介してバルブに固定されており、スプリングを支持する
鍔部に上向きにスプリングの付勢力が作用する。ここで
はパンチ面の負荷圧力が１０kgf ／mm² の場合に生じる
応力分布を求めた。図４はその際の応力分布図を示すも
のであり、２０kgf ／mm² 毎の等応力分布線図として示
している。図中の数字は各等応力線の応力値である。

【００１８】この図４から明らかなように、応力はバル
ブスプリングリテーナーのＲ部近傍に集中しており、こ
のＲ部の一点において最大応力６８kgf ／mm² を示し
た。また、６０kgf ／mm² 以上の高応力を生じる領域も
極限られた領域であることがわかる。その領域は、図５
に示すように、Ｒ部の支持面側から３０°の点を中心に
した半径０．１mmの円とＲ部とで規定される部分であ
る。異なる形状のリテーナーについても同様の解析を行
ってみたが、高応力を生じる領域は図５に示した領域と
同様であった。

【００１９】このように応力の集中が大きい領域を特に
緻密化することにより、疲労特性を向上させることがで
きる。具体的には、上述のような領域に対応する部分の
密度が理論密度の９９．５％以上であれば、１０⁷ 回疲
労強度（１０⁷ サイクルの疲労試験において破断しない
最大の荷重）が十分なものとなり、十分な疲労特性を示
す。

【００２０】なお、焼結体全体の密度を９９．５％以上
にすることができれば、上述の部分の密度を特に高くす
る必要がないことはいうまでもない。しかし、現実的に
は粉末焼結だけで全体的にこのような高密度を得るため
には設備面等から困難性を伴う。従って、実際には局部
的に高密度化する技術が求められる。このように局部的
に高密度化する方法としては、粉末成形の際のパンチを
分割タイプとし、粉末の充填深さの調整、又はダイコン
トロール等の操作により、Ｒ部に対応する部分の成形密
度を特に高くする方法がある。また、ショット又はサイ
ジング等により、焼結後に局部的に密度を上昇させる方
法も採用することができる。

【００２１】この発明に係るバルブスプリングリテーナ
ーは、チタン粉末と予め合金化された合金粉末とを混合
し、その混合粉末を成形し、次いで焼結させて、（α＋
β）型チタン合金にすることにより製造される。これに
より、ＨＩＰを経ることなく理論密度の９９．０％以上
と十分に高密度のチタン合金焼結体を得ることができ、
単に素粉末を混合して作成したチタン合金の９４．５乃
至９６．５％よりもはるかに高い密度を得ることが可能
になる。また、機械的性質も溶製・鍛造チタン合金とほ
ぼ同一となる。

【００２２】（α＋β）合金としてはＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖが良く知られているが、重量％で、１．０〜４．０％
のＦｅ、１．０〜４．０％のＭｏ、３．０〜７．０％の
Ａｌ、２．０〜４．５％のＶ、及び０．５％以下のＯを
含有し、残部がＴｉ及び不可避的不純物からなるものが
より好ましい。

【００２３】以下、このように規定した理由について説
明する。ＨＩＰなどの処理を施すことなく、低温短時間
で緻密に焼結させるためには焼結速度が高いことが必要
であるが、そのためにはＴｉ中での拡散速度が大きく、
かつＴｉに対して合金元素として作用し、機械的性質に
悪影響を及ぼさない元素を適量添加すればよい。

【００２４】βＴｉ中での拡散速度が大きい元素を調査
した結果、Ｆｅがこのような元素に該当することがわか
った。すなわち、Ｆｅの拡散速度（拡散係数）は９５０
℃において１０^-11 オーダー（ｍ² ・sec ^-1）であり、
Ｔｉの自己拡散速度である１０^-13 よりも１００倍大き
い。また、Ｆｅは強度上昇に寄与する。しかし、Ｆｅの
みではカーケンドール（Kirkendall）効果により、合金
成分側に気孔が生成されやすくなり、高密度化が妨げら
れる恐れがある。

【００２５】このようなことを防止するために、本願発
明者らがさらに検討を重ねた結果、上述のような拡散速
度が大きな元素と共に、拡散速度が遅い、すなわち焼結
を遅らせる元素を添加すればよいことを見出した。

【００２６】拡散速度が遅い元素を調査した結果、Ｍｏ
がこのような元素に該当することが判明した。Ｍｏの拡
散速度は１０^-10 のオーダーであり、チタンの１／１０
である。また、Ｍｏはβチタンに全率固溶し、合金元素
として機能する。

【００２７】しかしながら、ＦｅとＭｏとの複合添加は
緻密化を促進するものの、これらのみの添加では焼結体
の強度を十分なものにすることができない。焼結体の強
度を向上させる観点からさらに検討を重ねた結果、Ｆｅ
及びＭｏに加えてさらにＡｌ及びＶを適量添加し、かつ
Ｏの含有量をコントロールすることにより、望ましい強
度を有する焼結チタン合金が得られることが判明した。

【００２８】Ａｌは置換型にＴｉへ固溶する唯一のα相
安定化元素であり、著しい固溶強化を示す。また、Ｔｉ
中での拡散速度が速いのでＦｅ，Ｍｏとの複合添加で焼
結品の密度を上昇させる効果をも有する。Ｖは、Ｔｉに
全率固溶するβ相安定化元素であり、Ｔｉとの間に脆化
相である金属間化合物を形成することなく強度を上昇さ
せる作用を有する。すなわち、Ｖは主にβ相に固溶して
これを強化する。Ｏはα相に固溶して著しく強度を上昇
させる作用を有する。

【００２９】真島らの研究（粉体および粉末冶金，１９
８７）によると、ＦｅとＴｉとの２元系状態図において
固液共存領域に入らない組成近傍までは緻密化が進む可
能性がある。また、この２元状態図から、１３５０℃で
固液共存が発現する組成は、Ｆｅで９％（重量％以下同
じ）であることがわかる。しかし、この量が多いと延性
（靭性）が低下してしまう。また、Ｆｅの量が少なすぎ
ても緻密化の効果が得られない。従って、Ｆｅ含有量は
１〜４％であることが好ましい。

【００３０】Ｍｏは上述したようにβＴｉ中での拡散速
度が遅い元素であり、拡散速度が大きいＦｅと並存する
ことにより高密度化を達成するものである。しかし、Ｍ
ｏの量が１％よりも少ない場合にはその効果が得られ
ず、４％を超えると緻密化の進行が遅れ、緻密化が十分
に図れない。従って、Ｍｏの含有量は１〜４％であるこ
とが好ましい。

【００３１】Ａｌは上述のようにα相を著しく固溶強化
させる元素である。しかし、その含有量が３％未満では
焼結品の強度を十分なものにすることができない。ま
た、７％を超えると脆化相であるＤＯ₁₉型のｈｃｐ規則
相α₂（Ｔｉ₃Ａｌ）が析出し、延性を劣化させる。従
って、Ａｌの含有量は３〜７％が好ましい。

【００３２】Ｖはβ相を固溶強化する作用を有するが、
その含有量が２％未満では焼結品の強度を十分なものに
することができない。一方、４．５％を超えると延性の
低下を招く。従って、Ｖの含有量は２〜４．５％が好ま
しい。

【００３３】ＯはＴｉ粒子及びマスターアロイ粉末（合
金成分）から持ち込まれ、上述したようにα相に固溶し
て著しく強度を上昇させる作用を有するが、この量が
０．５％を超えると延性を害する。従って、Ｏの含有量
は０．５％以下であることが好ましい。このような組成
範囲のチタン合金を用いれば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖを上
回る材料特性を得ることができる。

【００３４】なお、以上の説明では便宜的に１つの鍔部
を有するバルブスプリングリテーナーについて説明した
が、これに限らず、２つの鍔部を有するものでもよい
し、３つ以上の鍔部を有するものでもよい。

【００３５】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。

【００３６】Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの組成になるように、
平均粒径２０μｍ以下、５種類の大きさに粉砕した６０
Ａｌ−４０Ｖのマスターアロイ粉末と、−６０メッシュ
（−２５０μｍ）の純チタン粉末とを混合し、混合粉末
を作製した。この混合粉末を鋼製金型に充填後、圧力
８．０tonf／cm² で成形して図３に示すような形状のバ
ルブスプリングリテーナー成形体を得、さらに１４００
℃で５時間真空中で焼成した。このようにして全体の密
度が９８．５乃至９９．５％の粉末焼結チタン合金製バ
ルブスプリングリテーナーを製造した。これらのリテー
ナーについて図３に示すような装置を用いて静的破壊荷
重を求めた。

【００３７】なお、鍔部の厚さは、リテーナーの破壊強
度に直接影響し、これを厚くすればＲ部に生じる局部最
大応力が低下し、リテーナーの強度は高くなる。しか
し、鍔部の厚さが増加すると重量が増加して軽量化のメ
リットが損なわれる。本実施例では、この点を考慮して
外側鍔部の厚さを２mmとして評価を行った。評価の結果
を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示すように、全体の密度が９９％以
上のものについては、破壊荷重が、７０２０kgf 以上と
なり、鋼製（ＳＣＭ４１５浸炭材）のものの６３７０kg
f よりも高い強度が得られ、特に９９．３％を超えたも
のは、展伸材（溶製材）のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの破壊荷
重である７２１０kgf を超える値が得られた。これに対
して、密度が９９％未満のものは、静的破壊荷重が６５
９０kgf 以下となり、不十分な値となった。

【００４０】この結果から、この発明のように予めマス
ターアロイを作製してチタン粉末と混合する方法を採用
した場合に、（α＋β）型チタン合金であるＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ合金をＨＩＰ処理を経ることなく十分高密度に
することができ、静的強度も十分なものとすることがで
きるが、全体の密度が９９％未満では、十分な静的強度
を得ることができないことが確認された。

【００４１】これらの試料のうち、全体の密度が９９．
３％のものについて、疲労試験に供した。疲労試験は図
３と同様な負荷治具を製作し、油圧サーボ試験機を用い
て、応力比（最小応力／最大応力）＝０．１の条件で行
い、破断繰り返し数を測定した。これにより得られた疲
労寿命曲線から、１０⁷ 回疲労強度（繰り返し数１０⁷
回を超えて破断しない最大の荷重）を求めた。その結
果、その疲労強度は２９０kgf となり、展伸材（溶製
材）のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの疲労強度である５２０kgf
、及びＳＣＭ４１５浸炭材の疲労強度である５００kgf
よりも低い値となった。

【００４２】この試料を縦に切断し、その断面を観察し
た。この試料の図５の高応力部に相当する部分につい
て、存在するポアの画像処理を行い、その面積率からそ
の部分の密度を真密度比として求めた。その結果、その
部分の密度は９９．２％であり、９９．５％未満である
ことが確認された。

【００４３】次に、上述した条件で製造された混合粉末
を、下パンチが２分割タイプで上パンチが１つの金型を
用いて、各パンチの充填深さの変化及びダイコントロー
ル等の操作により、リテーナーのＲ部近傍の密度を種々
に変化させた成形体（圧粉体）を各条件１０個ずつ作製
した。なお、鍔部の厚さも疲労強度に影響する因子であ
るため、焼結後の鍔部の厚さが２．００±０．０２mmに
なるように条件を調節した。鍔部の直径、及びその突出
長さも上述の試料と同一とした。これらの成形体を１４
００℃で５時間真空中で焼成し、全体の密度を９９．２
％以上とした。各条件の試料のうちの１個ずつについて
縦に切断し、その断面を観察した。この試料の図５の高
応力部に相当する部分について、存在するポアの画像処
理を行い、その面積率からその部分の密度を真密度比と
して求めた。その結果、９８．５〜９９．８％の密度で
あった。各条件における残りの９個の試料については、
上述した図３の装置を用いて、上述した条件と同一条件
の疲労試験に供した。表２に、高応力部の密度と疲労強
度との関係を示す。

【００４４】

【表２】

【００４５】表中、高応力部の密度が９９．５％以上と
本発明の要件を満たす実施例１〜４については、疲労強
度が３９０kgf 以上となった。高応力部の密度が９９．
８である実施例４では、展伸材のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合
金及びＳＣＭ４１５浸炭材とほぼ同じ疲労強度であっ
た。これに対して、高応力部の密度が９９．５％未満で
ある比較例５〜７のものは、疲労強度が２９０kgf 以下
となり、不十分な値となった。

【００４６】次に、チタン合金の組成を変化させた実験
を行った。ここでは、Ｆｅを１．０〜４．０％、Ｍｏを
１．０〜４．０％、Ａｌを３．０〜７．０％、Ｖを２．
０〜４．５％、Ｏを０．５％以下としたチタン合金を作
製した。この範囲の組成になるように、マスターアロイ
粉末とスポンジチタン粉末とを上述の条件と同一の条件
で混合し、混合粉末を作製した。そして、混合粉末を鋼
製金型に充填し、圧力８．０tonf／cm² で図３に示すよ
うな形状のバルブスプリングリテーナー成形体を得、１
３５０℃で真空焼成を行った。その結果、この組成範囲
内のものはいずれも２時間以内という短時間で全体の密
度が９９．５％に達した。ちなみに、Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖでは１３５０℃で２０時間以上焼成しなければなら
ず、上述の組成の合金は極めて焼結性が良好であること
が確認された。

【００４７】次に、Ｆｅを２％、Ｍｏを２％、Ａｌを
４．５％、Ｖを３％、Ｏを０．２％含み残部がＴｉから
なる上述の組成範囲内の合金について、静的強度を求め
た。ここでは、全体の密度が９９．３％で、形状が上述
したものと同一であるリテーナー試料を用いた。その結
果、破壊荷重が７８００kgf となり、同一条件でのＴｉ
−６Ａｌ−４Ｖの７２８０kgf よりも高い値を示した。

【００４８】次に、同様の組成の混合粉末について、上
述した下パンチが２分割タイプで上パンチが１つの金型
を用いて、上述と同様に充填深さなどを調節してリテー
ナーのＲ部近傍の密度のみを９９．７％と９９．５％以
上の値とした試料を作製した。なお、全体の密度は９
９．３％であった。この試料について、図３の装置を用
いて疲労試験を行った。条件は上述のＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖにおけるものと同一とした。その結果、１０⁷ 回疲労
強度が５３０kgf と、密度条件が同じＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖの実施例３の４７０kgf よりも高い値となった。さら
に、この値は高応力部の密度が９９．８％と高いＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖの実施例４における５２０kgf を上回って
いることが確認された。

【００４９】この結果から、Ｆｅを１．０〜４．０％、
Ｍｏを１．０〜４．０％、Ａｌを３．０〜７．０％、Ｖ
を２．０〜４．５％、Ｏを０．５％以下としたチタン合
金は、（α＋β）型として代表的なＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
よりも焼結性が良好であり、静的強度及び疲労強度が優
れていることが確認された。すなわち、この組成の合金
を用いれば、鍔部の厚さをより小さくしてもＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖと同等の強度を得ることができるため、一層軽
量化を図ることができる。

【００５０】

【発明の効果】この発明によれば、ＨＩＰを経ることな
く、従来の鋼製バルブスプリングリテーナーと同等の強
度を有し、約４０％軽い高密度粉末焼結チタン合金製の
内燃機関用バルブスプリングリテーナー及びその製造方
法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るバルブスプリングリテーナーが
使用される内燃機関の動弁系を示す図。

【図２】この発明に係るバルブスプリングリテーナーを
示す断面図。

【図３】バルブスプリングリテーナーの静的強度及び疲
労強度の求め方を説明するための図。

【図４】バルブスプリングリテーナーの応力解析の結果
を示す図。

【図５】バルブスプリングリテーナーの応力集中部分を
示す図。

【符号の説明】

１；シリンダヘッド、２；バルブ、４；バルブスプリン
グリテーナー、５，６；鍔部、７；リテーナー本体、
８，９；支持面、１０，１１；バルブスプリング、１
７；コッタ、２１，２２；Ｒ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾関昭矢東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者田島秀紀東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者久保寺正二東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者藤田高弘東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平５−5107（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−183144（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−136106（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 3/10 F01L 3/02 B22F 1/00 B22F 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体と、本体から突出し、バルブスプリ
ングの付勢力に抗してバルブスプリングを支持するため
の環状の支持面を有する少なくとも１つの鍔部とを備
え、本体外周面と支持面との間、又は１の鍔部の外周面
と他の鍔部の支持面との間にＲ部を有する内燃機関用バ
ルブスプリングリテーナーであって、粉末焼結による
（α＋β）型チタン合金からなり、全体の焼結密度が理
論密度の９９％以上であり、かつ少なくとも前記Ｒ部近
傍の環状部分の密度が理論密度の９９．５％以上である
ことを特徴とする高密度粉末焼結チタン合金製内燃機関
用バルブスプリングリテーナー。
【請求項２】重量％で、Ａｌを３．０〜７．０％、Ｖ
を２．０〜４．５％、Ｍｏを１．０〜４．０％、Ｆｅを
１．０〜４．０％、Ｏを０．５％以下の範囲で含み、残
部Ｔｉ及び不可避的不純物からなる請求項１に記載の高
密度粉末焼結チタン合金製内燃機関用バルブスプリング
リテーナー。
【請求項３】チタン粉末と予め合金化された合金粉末
とを混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を成形
し、次いで焼結させて、本体と、本体から突出し、バル
ブスプリングの付勢力に抗してバルブスプリングを支持
するための環状の支持面を有する少なくとも１つの鍔部
とを備え、本体外周面と支持面との間、又は１の鍔部の
外周面と他の鍔部の支持面との間にＲ部を有し、（α＋
β）型チタン合金からなる内燃機関用バルブスプリング
リテーナーを製造し、このバルブスプリングリテーナー
全体の焼結密度を理論密度の９９％以上とし、かつ少な
くとも前記Ｒ部近傍の環状部分の密度を理論密度の９
９．５％以上としたことを特徴とする高密度粉末焼結チ
タン合金製内燃機関用バルブスプリングリテーナーの製
造方法。
【請求項４】前記混合粉末は、重量％で、Ａｌを３．
０〜７．０％、Ｖを２．０〜４．５％、Ｍｏを１．０〜
４．０％、Ｆｅを１．０〜４．０％、Ｏを０．５％以下
の範囲で含み、残部Ｔｉ及び不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする請求項３に記載の高密度粉末焼結チタン
合金製内燃機関用バルブスプリングリテーナーの製造方
法。