JPH01106909A - アルミニウム合金製バルブリフタ - Google Patents

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、直打式動弁機構を備えたエンジンにおけるバ
ルブリフタの構造に関する。

［従来の技術］ 本発明に関連する先行技術として、特開昭５８−１６５
５０８号公報、特開昭６０−１３１９９９号公報が知ら
れている。

上述の特開昭５８−１６５５０８号公報に開示されてい
る動弁機構は、バルブリフタの軽量化とバルブリフタの
内外面の摩耗を防ぐようにしたもので、カムに従動する
軽合金製リフタの頂面に、バルブクリアランス調整用の
パッドを支持させると共に、リフタの頂部内面に硬質の
耐摩材料からなる突部を鋳込んで固定し、その突部と弁
ステム頂面とを対向させるようにしている。

また、特開昭６０−１３１９９９号公報は、たとえばエ
ンジンのピストンのスカート部の摺動部材の耐摩耗性を
向上させるようにしたもので、この摺動部材の表面には
、電気めっきにより、リン含量が０．１〜９．９重量％
の鉄・リンめっき被膜が形成されている。

ところで、直打式動弁系を有するエンジンのバルブリフ
タは、従来クロム鋼やクロムモリブデン鋼に浸炭焼入れ
を施したものが用いられている。

鋼製バルブリフタは慣性質量が大きくなるため、動弁系
の運動を高速状態まで正常に保つには、バルブスプリン
グ（コイルスプリング）を強くする必要がある。一方、
動弁系の摩擦損失量は、バルブスプリング荷重に比例す
るので、バルブスプリングを強くすると、摩擦損失量は
増大し、燃費が悪くなる。そこで、バルブリッタをアル
ミニウム合金等の軽合金から構成し重量を軽減するよう
にすれば、摩擦損失量が改善され、燃費の向上がはかれ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、バルブリフタにアルミニウム合金を採用する場
合、バルブリフタの耐摩耗性が問題となる。アルミニウ
ム合金からなるバルブリフタの耐摩耗性を向上させる方
法の一つとして、従来からバルブリフタの外周部のみに
鉄・リン電気めっきを施すことが考えられているが、こ
の方法はバルブリフタの外周部のみでアジヤスティング
シム部の耐摩耗性は確保できない。また、このような電
気めっきの場合で、めっきを外周面からまわり込みさせ
るようにすると、めっき被膜の厚さが不均一となってア
ジヤスティングシムとのクリアランスにばらつきが生じ
、騒音発生の原因となる。

なお、めっき被膜をバルブリフタの外周部およびアジヤ
スティングシム部の両方に均一に形成する方法として、
無電解ニッケル・リンめっきによる方法が考えられるが
、この方法ではアルミニウム合金からなるシリンダヘッ
ドの場合、シリンダヘッドとこの無電解ニッケル・リン
めっき被膜とが摺動によって凝着しやすくなるため、バ
ルブリフタの外周部とシリンダヘッドとの間で焼付きが
生じるという問題がある。

本発明は、上述の問題に着目し、相手部材に応じた優れ
た耐摩耗性を備えたアルミニウム合金製バルブリフタを
提供し、究極的にはバルブリフタの軽量化によって燃費
を向上させることをすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のアルミニウム合金製バルブリフ
タは、エンジンのシリンダヘッドに摺動可能に保持され
るバルブリフタの材質をアルミニウム合金から構成し、
該バルブリフタの耐摩耗性が要求される部位の表面に、
無電解ニッケル・リンめっき被膜を形成し、さらに該バ
ルブリフタのシリンダヘッドとの摺動面の前記無電解ニ
ッケル・リンめっき被膜の上に、鉄系合金電気めっき被
膜を形成したものから成る。

［作　　用］ このように構成されたアルミニウム合金製バルブリフタ
においては、耐摩耗性が要求されている部位には、無電
解ニッケル・リンめっき被膜が形成されるので、すなわ
ち、電気めっきによらない表面硬化被膜が形成されるの
で、この部位のめつき被膜の厚さは均一となり、たとえ
ばアジヤスティングシムとのクリアランスを正確に確保
することができる。また、バルブリフタのシリンダヘッ
ドとの摺動面の無電解ニッケル・リンめっき被膜の上に
、さらに鉄系合金電気めっき被膜が形成されるので、シ
リンダヘッドがアルミニウム合金からなる場合でも、シ
リンダヘッドとバルブリフタとの凝着がなくなり、バル
ブリフタの著しい摩耗および両者間での焼付きは防止さ
れる。

［実施例］ 以下に、本発明に係るアルミニウム合金製バルブリッタ
の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図ないし第７図は、本発明の一実施例を示している
。第５図は直打式動弁機構を備えたり。

ＨＣエンジンの一部を示している。図中、１はアルミニ
ウム合金からなるシリンダヘッドを示している。シリン
ダヘッド１には、吸気ボート２および排気ポート３が形
成されている。吸気ボート２の下流側開口部には、吸気
バルブ４が位置しており、同様に排気ポート３の開口部
には、排気バルブ５が位置している。

吸気バルブ４のバルブステム４ａは、シリンダヘッド１
に固定されたバルブステムガイド６により摺動可能に支
持されている。バルブステム４ａの上部外周には、バル
ブスプリング７が配設されている。バルブスプリング７
の一端は、シリンダヘッド１の凹部１ａに当接され、他
端は吸気バルブ４のバルブステム４ａの咽部にコツタ８
を介して取付けられたバルブスプリングリテーナ９に当
接されている。これにより、吸気バルブ４の傘部４ｂは
、シリンダヘッド１に取付けられたバルブシート１０に
密着するようになっている。

吸気バルブ４のバルブステム４ａの直上には、アウタシ
ム構造のバルブリフタ１１が配置されており、このバル
ブリフタ１１は、シリンダヘッド１のバルブリフタ穴１
ｂによって上下方向に摺動可能に保持されている。バル
ブリフタ１１は、カムシャフト１２のカム１２ａによっ
て駆動され、このバルブリフタ１１の動きに伴なって吸
気バルブ４が開閉されるようになっている。排気バルブ
５の構造も吸気バルブ４に準じており、排気バルブ５の
頂部にもバルブリフタ１１が位置している。

バルブリフタには、上述したアウタシム構造のものと、
第８図に示すようなインナシム構造のものとがある。イ
ンナシム構造のバルブリフタ１５は、凹部の天井面１５
ａと図示されないバルブステム頂面の間のクリアランス
調整が難かしく、現状では第７図に示すアウタシム構造
のバルブリフタ１１が多用されている。

バルブリフタ１１は、材質が引張り強度４０〜７０に！
ｊ／ｍＩＡを有するアルミニウム合金から構成されてい
る。バルブリッタ１１は、一方が天井壁部１１ａで塞が
れた円筒体であり、天井壁部１１ａの一側には、鋼製の
アジヤスティングシム１６が保持される凹部１１ｂが形
成されている。天井壁部１１ａの仙側には、吸気バルブ
４のバルブステム４ａの頂面が当接される当接部材１７
が設けられている。当接部材１７は、ｆ−１ｖ３５０〜
８００の表面硬さを有する鋼または鉄系焼結合金から構
成されており、この当接部材１７は天井壁部１１ａによ
ってかしめられている。

このようなアウタシム構造のバルブリフタ１１では、ア
ジヤスティングシム１６と摩擦部となる凹部１１ｂの底
面、側面と、吸排気バルブが当接される天井壁部１１ａ
内面と、シリンダヘッド１のバルブリフタ穴１ｂと摺接
する外周面１１Ｃに耐摩耗性が要求されている。

当接部材１７が設けれられたバルブリフタ１１には、第
１図に示すように、膜厚が１０〜３０μｍの無電解ニッ
ケル・リンめっき被膜２１が全面に施されている。この
めっき被膜は、本来耐摩耗性の要求される部位のみに形
成すればよいが、本実施例では製造を容易にするため全
面にめっき被膜を形成した。

このめっき処理は、処理温度９０℃のニッケル・リンめ
っき液に、バルブリフタ１１を２５〜７５分間浸漬させ
ることにより行なわれる。すなわち、めっき液への浸漬
時間の変化によってバルブリフタ１１の表面に形成され
るめっき被膜の膜厚が変化される。

さらに、バルブリフタ１１のシリンダヘッド１との摺動
面となる外周面１１Ｃには、このニッケル・リンめっき
被膜２１の上に膜厚が１０〜３０μ瓦の鉄系合金電気め
っき被膜２２が形成されている。このめっき処理は、Ｐ
Ｈ２，１のＦｅ−Ｐめつき液（Ｆｅ３０４．７Ｈ２０・
・・２５０ｇ／Ｊと（ＮＨ４）２８Ｑ４　・１００　ｇ
／ｌとＮａＨ２ＰＯ３，２Ｈ２・　１ｇ／Ａとを含有）
を用いて溶温り０℃、電流密度４Ａ／ｄ　ＴＩｔ、処理
時間１０〜３０分の条件で行なわれる。

つぎに、上述のアルミニウム合金製バルブリフタにおけ
る作用について説明する。

エンジンが起動されると、カムシャフト１２の回転によ
ってバルブリフタ１１が押圧され、バルブリフタ１１は
、バルブリフタ穴１ｂ内を往復動する。

この場合、バルブリッタ１１は、アルミニウム合金から
構成されているので、バルブリフタ１１の重量は従来の
鋼製バルブリフタよりも約４０％軽減されることになる
。したがって、エンジンのフリクションロスが著しく減
少し、燃費が約１〜２％向上される。

バルブリフタ１１の外周面１１Ｇには、第２図に示すよ
うに。無電解ニッケル・リンめっき被膜２１の上に鉄系
合金電気めっき被膜２２が形成されているので、バルブ
リフタ１１とシリンダヘッド１との摺動性は良好となる
。ここで、めっき被膜がニッケル・リン無電解めっき被
膜２１のみの場合は、シリンダヘッド１がアルミニウム
合金から構成されているので、外周面１１ｃがシリンダ
ヘッド１と凝着しやすくなり、耐摩耗性を確保すること
が難しくなるが、上述のように、シリンダヘッド１と摺
接する部分に鉄系合金電気めっき被膜２２が形成される
ので、シリンダヘッド１とバルブリフタ１１との摺動性
が良くなり、バルブリフタ１１の耐焼付性および耐摩耗
性が著しく向上される。

なお、各めっき被膜の膜厚は１０μｍ以下である場合は
、摩耗によりバルブリフタ１１の耐久性がエンジン寿命
まで持ちこたえることができず、逆に膜厚を３０μｍ以
上にした場合は製造コストが高くなり不経済となる。し
たがって、各めっき被膜の膜厚を１０〜３０μｍとする
のが性能、コストからみて最も適当である。

つぎに、鋼製のアジヤスティングシム１６と接触、摩擦
する凹部１１ｂの作用について説明する。第３図は、バ
ルブリフタ１１の凹部１１ｂの底面を示している。凹部
１１ｂの底面には、耐摩耗性を向上させるために無電解
ニッケル・リンめっき被膜２１のみが形成されている。

無電解ニッケル・リンめっきの特徴は、電気めっきと異
なり、めっき液と接触する部分のめつき被膜を均一にす
ることができる点である。これにより、アジヤスティン
グシム１６がほぼ完全に凹部１１ｂの底面に密着され、
アジャスティングシム１６とのクリアランスが正確なも
のとなる。したがって、タラアランスのばらつきによる
騒音の発生も抑制される。また、無電解ニッケル・リン
めっき被膜２１は、鋼製のアジヤスティングシム１６と
の摩擦において、耐摩耗性、耐焼付き性が優れているの
で、凹部１１ｂの底面および側面の摩耗が著しく小に抑
えられる。

なお、この場合も上述と同様に無電解ニッケル・リンめ
っき被膜２１の膜厚が１０μｍ以下であれば、バルブリ
フタ１１の耐摩耗性をエンジン寿命まで確保するのが難
かしくなり、膜厚が３０μｍ以上であれば製造コストが
高くなり経済的でない。

第４図は、吸気バルブ４のバルブステム４ａの先端が当
接される当接部材１７の近傍を示している。

この場合、当接部材１７の表面にも無電解ニッケル・リ
ンめっき被膜２１が形成されるが、これは、伯の部位の
めつき被膜２１の形成上、付随して形成されるものであ
り、性能上はとんど必要としない。

すなわち、当接部材１７は、熱処理等によって既に高い
硬度を有しているので、新たに表面硬化処理を施さなく
ともよい。

なお、無電解ニッケル・リンめっき被膜２１は、耐摩耗
性を向上させるため２００〜４００℃で熱処理するのが
望ましいが、こ場合、熱処理によってアルミニウム合金
の強度が低下するので、その熱処理条件は、適用エンジ
ンの強度要求に基づいて適宜設定するのがよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るアルミニウム合金製
バルブリフタによるときは、バルブリフタの材質をアル
ミニウム合金から構成したので、従来の鋼製バルブリフ
タに比べて重量を大幅に軽減することが可能となる。し
たがって、動弁系のノリクションロスが減少し、燃費の
向上がはかれる。

また、バルブリフタの耐摩耗性が要求されている部位の
表面に、無電解ニッケル・リンめっき被膜を形成するよ
うにしたので、この部位の表面硬度を高くすることがで
き、耐摩耗性を向上させることができる。さらに、この
無電解ニッケル・リンめっき被膜は、電気めっきによる
場合よりも膜厚の均一なめっき被膜を形成することがで
きるので、たとえばアジヤスティングシムとバルブリフ
タとをほぼ完全に密着させることが可能となり、クリア
ランスのばらつきよる騒音の発生を小に抑えることがで
きる。

また、バルブリフタのシリンダヘッドとの摺動向の無電
解ニッケル・リンめっき被膜の上に、ざらに鉄系合金電
気めっき被膜を形成するようにしたので、シリンダヘッ
ドの材質がアルミニウム合金から構成される場合でも、
シリンダヘットとバルブリフタとが凝着しにくくなり、
この部位の耐摩耗性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアルミニウム合金製バルブリフタ
の断面図、 第２図は第１図における■部の拡大断面図、第３図は第
１図における凹部の拡大断面図、第４図は第１図におけ
るＩｖ部の拡大断面図、第５図は第１図のアルミニウム
合金製パルブリ＝　１４　＝ フタが用いられるエンジンの要部断面図、第６図は第５
図の部分拡大断面図、 第７図は第５図のバルブリフタとのバルブアジヤスティ
ングシムの断面図、 第８図はインナシム構造のバルブリフタの断面図、 である。 ゛　１・・・・・・・・・・・・シリンダヘッド４・・
・・・・・・・・・・吸気バルブ５・・・・・・・・・
・・・排気バルブ１１・・・・・・・・・・・・バルブ
リフタ１１Ｇ・・・・・・・・・外周面（シリンダヘッ
ドとの摺動向） １６・・・・・・・・・・・・アジヤスティングシム２
１・・・・・・・・・・・・無電解ニッケル・リンめっ
き被膜 ２２・・・・・・・・・・・・鉄系合金電気めっき被膜
箪　１　［

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのシリンダヘッドに摺動可能に保持され
   るバルブリフタの材質をアルミニウム合金から構成し、
   該バルブリフタの耐摩耗性が要求される部位の表面に、
   無電解ニッケル・リンめつき被膜を形成し、さらに該バ
   ルブリフタのシリンダヘッドとの摺動面の前記無電解ニ
   ッケル・リンめつき被膜の上に、鉄系合金電気めつき被
   膜を形成したことを特徴とするアルミニウム合金製バル
   ブリフタ。