JPH01100243A

JPH01100243A - 内燃機関の動弁系部材

Info

Publication number: JPH01100243A
Application number: JP25692487A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 門田　幸男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1989-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、カム、ロッカアーム、バルブリフタ等の内燃
系の動弁系部材に関するものである。

（従来の技術）自動車等の内燃機関の動弁機構において、カムの回転運
動をバルブの上下運動に変換する、ロッカアーム、バル
ブリフタ等の内燃機関の動弁部材においては、曲げ、引
っ張り、圧縮等の複雑に作用する応力に耐えるべく充分
な機械的性質が必要なことは無給のこと、カム、バルブ
等の他部品との摺動部においては、特に耐摩耗性、引っ
掻き摩耗に耐える特性、いわゆる耐スカッフィング性に
優れ、しかも摺動する相手材に対する損傷性の少ないこ
とが必要とされている。

そこで、従来、ロッカアーム、バルブリフタ等といった
内燃機関の動弁系部材には、一般に、炭素鋼、合金鋼等
の鋼部材でその本体部を製作し、そのカムとの摺動面に
対しては耐摩耗性を向上させるために、浸炭焼入処理、
チル硬化処理、硬質クロムメツキ処理、自溶性合金の溶
射処理等を実施して使用するのが通常であった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、浸炭焼入処理品においては耐スカッフィ
ング性に劣り、また、チル硬化処理品においては摺動部
材としての耐久性に劣る。

また、硬質クロムメツキ処理品においては内燃機関の作
動時における局部当たりに伴い、硬質クロムメツキの剥
離や摩耗剥離を発生することがあり、また、自溶性合金
の溶射処理品においては摺動する相手材に対する損傷性
が増大してカムの摩耗が激しくなる等、従来の内燃機関
の動弁系部材としての上述の材料・処理にはそれぞれに
問題点があった。

そのような問題点を焼結合金における組成及び組織を調
整することにより解決する技術を本発明者等は先に提案
したが（特開昭６２−１４６２４３号公報及び特願昭６
２−２８８１６２号）、本発明はそれらの技術を更に改
良するものであり、耐摩耗性、耐スカッフィング性、耐
蝕性、被削性及び脆化防止性に優れ、低温で焼結が可能
であり、かつ摺動する相手材に対する損傷性の少ない内
燃機関の動弁系部材を提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の内燃機関の動弁系部材は、重量比でＣｒ及び／
またはＭｏを２０〜６０％、Ｃを２．５〜８．５％、Ｃ
ｕを１〜５％、Ｓを０．２〜２％、Ｐ及び／またはＢを
Ｐ：０．０５〜０．８％、Ｂ：０．０３〜０．３％の割
合で含有し、残部が実質的にＦｅからなる焼結体であり
、該焼結体の密度比が９５％以上であり、粒径３０μｍ
以下のＣ「炭化物とＭｏ炭化物が面積率２０〜６０％で
焼結体基地中に均一に分散していることを特徴とする。

以下に本発明で用いる各成分元素の限定理由について説
明する（以下、％は重量％を意味する。）。

本発明において、Ｃｒ、ＭｏはＣと反応してＣｒ炭化物
（例えば、Ｃｒ、Ｃｙ　、Ｃｒ５Ｃｚ、Ｃｒ、、ＩＣ６
等）やＭｏ炭化物（例えば、ＭｏＣ１Ｍｏ、Ｃ等）を形
成し耐摩耗性を向上するとともに、一部は基地組成中に
固溶して耐蝕性を向上することから有効であるが、２０
．０％未満では上述の耐摩耗性改善効果が充分でなく、
また、６０．０％を越えると基地組成中のＣｒまたはＭ
ｏの炭化物が過多となり靭性を低下するとともに、摺動
する相手材に対する損傷性を増大することから、２０．
０〜６０．０％とした。

なお、添加するＣｒ及びＭｏは炭化物の形態、純金属の
形態のいずれであってもよい。

また、ＣはＦｅと反応して基地組織を強化するとともに
Ｃｒ、Ｍｏと反応して炭化物を形成し耐摩耗性を向上さ
せるので有効であるが、２．５％未満では析出する炭化
物量が少ないことから上述の効果が充分ではなく、８．
５％以上では残留黒鉛が多く生じ基地強度が低下するた
め２．５〜８．５％とした。

ＳはＦｅと反応して硫化物を形成して被削性を向上する
が、０．２％未満では耐削性改善効果が充分ではなく、
２．０％を越えると基地が脆化することから０．２〜２
．０％とした。

ＰとＢは低融点のステダイト相を形成し、比較的低温で
焼結体を高密度化する効果があるが、Ｐ：０．０５％未
満、Ｂ：０．０３％未満では、その効果が充分でなく、
一方Ｐ：０．８％、Ｂ：０．３％を越えると液相が多く
析出するため基地が脆化することから、Ｐ：０．０５〜
０．８％、Ｂ　：　０．０３〜０．３％とした。

Ｃｕは基地に固溶して基地の強度を向上させる作用があ
るが、Ｃｕの１％未満の添加では効果がなく、５％を超
えると効果の向上が見られないことから、１〜５％とし
た。

つぎに、本発明の焼結体の密度比を９５％以上としてい
るのは、密度比が９５％未満では残留気孔が多くなりす
ぎて、耐ピツチング性、耐摩耗性及び摺動する相手材に
対する損傷性を増大させることから密度比は９５％以上
とするのが望ましい。

更に、粒径３０μｍ以下のＣｒ炭化物とＭｏ炭化物を、
基地組織中において、面積比率にて２０〜６０％の範囲
で均一に分散させることとしているのは、粒径が３０μ
ｍを越えると摺動する相手材に対する損傷性が増大する
からであり、また、その基地組織中の面積比率が２０％
未満では炭化物量が少なくなりすぎて耐摩耗性が不充分
となり、一方、６つ％を越えると形成される炭化物量が
過多となり、摺動する相手材に対する損傷性を増大する
ことから、２０〜６０％とした。

（作用）本発明において、Ｃｒ及びＭｏはＣと反応して炭化物を
形成し、耐摩耗性を向上させ、更に形成された炭化物は
一部基地組織中に固溶して耐蝕性を向上させ、ＣはＦｅ
基地を強化し、ＳはＦｅと反応して硫化物を形成して被
削性を向上する。更に、Ｐ、　Ｂは焼結時において焼結
反応を活性化して低温での焼結を可能にし、Ｃｕは基地
に固溶して基地の強度を向上させる。そして、焼結体の
密度比を９５％以上にしたため、適度な気孔率となり、
耐摩耗性を向上させる。Ｃｒ炭化物とＭｏ炭化物の面積
比を２０〜６０％としたため、耐摩耗性に優れ、しかも
相手材に対する損傷性は低い。また、更にＣｒ炭化物と
Ｍｏ炭化物の粒径を３０μｍとしたため相手材に対する
損傷性が低くなる。

（実施例）以下に、本発明の内燃機関の動弁系部材の実施例を図面
に基づいて説明する。

実施例　ｌＣｒ７Ｃ＋粉末（平均粒径２．８　ｔｔｍ　）　３５％
、Ｃ粉末（平均粒径５μｍ）１．１％、−３５０メツシ
ユのＣｕ粉末　３％、−３５０メツシユのＦｅＰ粉末０
．３％、−３５０メツシユのＳ粉末０．４％及び残部と
してカルボニル鉄粉末を配合し、遊星ボールミルを用い
て、ヘキサン溶媒中で８時間混合した後乾燥し、ポリビ
ニルアルコールからなる粘着剤を添加して造粒した。次
いでこれを一１００メツシュに粉砕し、該粉末を６　ｔ
ｏｎ／ｃｍ”の圧力で２５ｍｍ　Ｘ　２８ｍｍ　Ｘ　５
　ｍｍの平板形状に加圧成形した。該成形体を窒素ガス
雰囲気中で５００℃の温度にて３０分間加熱して脱ろう
した後、−４０°Ｃの露点のアンモニア分解ガス雰囲気
中で　１１８０°Ｃの温度にて６０分間加熱して焼結体
（焼結合金）を得た。そしてこの焼結体を図面に示した
ような内燃機関の動弁系に組みつけて後述の耐摩耗試験
に供した。

図面において、１は本発明にがかる動弁系部材であるス
イングアーム式ロッカアーム、２はバルブ、３はラッシ
ュアジャスタ、４はカムである。ロッカアーム１はバル
ブ２及びラッシュアジャスタ３に接する部分を含むロッ
カアームの本体部１ａと本体部１ａのカム４に対して摺
動する部分に固設されたロッカアームのパッド部１ｂと
からなっている。本体部１ａは従来のものと同様に鋼材
または合金により製作されており、一方パッド部１ｂは
上記の焼結体をろう付けして固着した後、所定のパッド
形状に加工して形成される。

耐摩耗試験は、上記のロッカアーム１を、排気量２００
０ｃｃのエンジンに組み付けて無負荷、回転数１１００
０ｒｐにて２００時間のモータリング試験を行うことに
よった。

試験終了後、パッド部１ｂの摩耗量及びカム４の摩耗量
を測定した。なお、前記焼結合金に関しては、予めその
硬さ（ビッカース硬さ）、検鏡によるＣｒ炭化物とＭｏ
炭化物の平均粒径及び密度比を測定した。

実施例２〜４表１に示した配合割合により実施例１と同様にして、組
成の異なる焼結合金を作製し、同様に耐摩耗試験を行っ
た。なお、実施例２〜４において配合した金属は、平均
粒径３μＩのＣｒ、Ｃ，粉末、平均粒径２μｍのＭｏ、
Ｃ粉末、及び−３５０メツシユのＦｅＢ粉末である。

比較例１〜２比較のために、パッド部１ｂをチル鋳鉄（比較例１）ま
たは硬質クロムメツキ鋼（比較例２）とする以外は、上
記実施例１〜４と同様の動弁系部材であるスイング式ロ
ッカアームを作製し、上記実施何重ないし４と同様の耐
摩耗試験を行った。

試験結果上記実施例１ないし４で得られた焼結合金の組成、密度
比、炭化物の面積率、密度比及び硬さ並びに実施例１な
いし４の焼結合金と比較例のチル鋳物及び硬質クロムメ
ツキ鋼のエンジンテストによる耐摩耗試験の結果を表２
に示す。

この結果から明らかなように、本発明の動弁系部材にか
かる実施何重ないし４のロッカアーム１は、パッド摩耗
量及びカム摩耗量が共に小さい、すなわち実施例の焼結
合金にて作製されているパッド部１ｂは耐摩耗性に優れ
ていると共に相手材であるカムに対する損傷性が小さい
。更に、耐スカッフィング性に優れていることも確認さ
れた。

これに対して、比較例１のチル鋳鉄を用いたロッカアー
ム１は、カム摩耗量は小さいがパッド摩耗量が大きい、
すなわち相手材に対する損傷性は低いが耐摩耗性が充分
ではない。また、比較例２の硬質クロムメツキ鋼を用い
たロッカアーム１は、パット摩耗量は小さいもののカム
摩耗量は大きい、すなわち耐１ｆ耗性は優れているが相
手材に対する損傷性が高い。

なお、上記実施例においては、焼結体をロッカアーム１
の本体部１ａにろう付けによって固着するようにしたが
、この固着は任意であり、例えば機械的カシメ、鋳ぐる
み等の手段によってもよい。

また本焼結合金はカムとの当たり面を有する他の動弁部
系材、例えばバルブリフターに適用でき、更に、動弁系
部材の種類や形式によってはカムとの当たり面のみなら
ず、他の部分へ適用しても良い。

（発明の効果）本発明の動弁系部材は、基地組織中に分散させた耐摩耗
性のＣｒ炭化物とＭｏ炭化物により耐摩耗性及び耐スカ
ッフィング性に優れ、しかもＣｒ炭化物とＭｏ炭化物の
粒径を３０μｍ以下とし、かつＣｒ炭化物とＭｏ炭化物
の面積率を２０ないし６０％としたため、摺動する相手
材に対する損傷性は小さく、内燃機関の動弁系部材とし
て最適なものである。更に、Ｃ及びＣｕを含有させたこ
とから一層基地が強化し、長寿命も期待できる。

また、Ｓを含有させたことにより被削性が良好となり、
かつＰ、Ｂを含有させたことにより低温での焼結が可能
となったため、焼結、切削加工による動弁系部材の製造
が容易になり、更に脆化をも防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動弁系部材の側面図を表わ
す。図中、１・・・ロッカアーム　　１ａ・・・本体部１ｂ・・・
パッド部　　　２・・・バルブ３・・・ラッシュアジャ
スタ４・・・カム第１図

Claims

【特許請求の範囲】

重量比でＣｒ及び／またはＭｏを２０〜６０％、Ｃを２
．５〜８．５％、Ｃｕを１〜５％、Ｓを０．２〜２％、
Ｐ及び／またはＢをＰ：０．０５〜０．８％、Ｂ：０．
０３〜０．３％の割合で含有し、残部が実質的にＦｅか
らなる焼結体であり、該焼結体の密度比が９５％以上で
あり、粒径３０μｍ以下のＣｒ炭化物とＭｏ炭化物が面
積率２０〜６０％で焼結体基地中に均一に分散している
ことを特徴とする内燃機関の動弁系部材。