JPH0477129B2 - - Google Patents

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JPH0477129B2
JPH0477129B2 JP60246288A JP24628885A JPH0477129B2 JP H0477129 B2 JPH0477129 B2 JP H0477129B2 JP 60246288 A JP60246288 A JP 60246288A JP 24628885 A JP24628885 A JP 24628885A JP H0477129 B2 JPH0477129 B2 JP H0477129B2
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Japan
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ceramic member
valve seat
seat insert
cylinder head
thermal expansion
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JP60246288A
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JPS62107216A (ja
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Isao Oda
Nobuo Tsuno
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NGK Insulators Ltd
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Priority to EP86308506A priority patent/EP0224345B1/en
Priority to DE8686308506T priority patent/DE3674887D1/de
Priority to US06/926,520 priority patent/US4763876A/en
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Publication of JPH0477129B2 publication Critical patent/JPH0477129B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087—Ceramic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08—Ceramics; Oxides
    • F05C2203/0865—Oxide ceramics
    • F05C2203/0895—Zirconium oxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/04—Thermal properties
    • F05C2251/042—Expansivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
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    • G01N2203/0274—Tubular or ring-shaped specimens

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］ 本発明はピストン機関のシリンダーヘツドに使
用するバルブシートインサート及びそれを使用し
てなるシリンダーヘツドに関する。更に詳しく
は、セラミツク部材と金属部材から成るバルブシ
ートインサートと、該バルブシートインサートを
装着してなるピストン機関のシリンダーヘツドに
関する。 ［従来の技術］ バルブシートインサートは、ピストン機関のシ
リンダーヘツドに装着、固定して使用するリング
状の部材であり、バルブと当接することによつて
シリンダー内の圧力を保持する機能を有するもの
である。このようなバルブシートインサートとし
て、耐摩耗性、耐熱性等に優れているという観点
からセラミツク部材から成るものが特開昭59−
162345号公報及び実開昭60−12603号公報におい
て提案されている。 特開昭59−162345号公報には、部分安定化酸化
ジルコニウム（PSZ）からなる弁座（バルブシー
ト）が開示されており、一方、実開昭60−12603
号公報には、耐熱性に優れた燃焼室を実現するた
めの構造の一部として、セラミツク製バルブシー
トの構造ならびに該バルブシートとセラミツク製
バルブとの当接時の衝撃荷重をを緩和するための
機構が開示されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特開昭59−162345号公報に示さ
れているPSZは熱伝導率が小さいので断熱性は優
れているが、熱膨張係数が大きいので、PSZでバ
ルブシート全体を構成し、温度勾配の存在する条
件下で使用すると、熱応力のためPSZが破損する
欠点がある。さらにまた、セラミツク部材のみか
ら成るバルブシートのシリンダーヘツドへの取付
けは、セラミツクスの靭性不足のため、取扱いに
細心の注意を必要とする欠点がある。 一方、実開昭60−12603号公報に開示の考案で
は、バルブシート全体がセラミツク材料で構成さ
れている上、衝撃荷重を緩和する機構を組み込む
ため、バルブシートが複雑な形状となる。セラミ
ツク材料は機械加工が困難な上、靭性に乏しいの
で、かかる複雑な形状をした構造のバルブシート
は製造が困難であるとともに使用中の信頼性に問
題が生じる。さらに、セラミツク部材のみから成
るバルブシートのシリンダーヘツドへの取付け
は、セラミツクスの靭性不足のため、取扱いに細
心の注意を必要とする上自動化が困難である等の
欠点がある。 また、シリンダーヘツドを構成する金属材料
は、熱膨張係数が該セラミツク部材の熱膨張係数
より大きいのが一般的である。従つて、セラミツ
ク部材のみからなるバルブシートがシリンダーヘ
ツドへ取付けられた後、シリンダーヘツドの温度
が上昇すると、シリンダーヘツドとバルブシート
の熱膨張差のため結合力が低下して固定が不十分
となり、バルブシートが抜けたり、がたついたり
する。 以上のとおり、セラミツク部材のみからなるバ
ルブシートは実用的なものではない。 ［問題点を解決するための手段］ 従つて、本発明は上記従来のバルブシートイン
サートの欠点に鑑みなされたもので、耐摩耗性、
耐熱衝撃性、耐熱性に優れているばかりでなく、
製造が容易で信頼性が大きく、取扱い並びにシリ
ンダーヘツドへの取付けが容易なバルブシートイ
ンサート及びその製造法並びにそれを使用してな
るシリンダーヘツドを提供することを目的とす
る。 即ち、本発明によれば、セラミツク部材の外側
に金属部材を配置し、バルブ当接面をセラミツク
部材の一端に設けた状態でピストン機関のシリン
ダーヘツドに組付けて使用する複合バルブシート
インサートにおいて、セラミツク部材の外側に配
置されている金属部材は熱膨張係数が該セラミツ
ク部材の熱膨張係数と同等以上でかつ前記シリン
ダーヘツドを構成する材料の熱膨張係数より小で
あるとともに該セラミツク部材に圧入、焼嵌め、
ろう付け、拡散接合、かしめならびに鋳ぐるみよ
りなる群から選ばれた少なくとも一種の方法で一
体的に結合されていることを特徴とするバルブシ
ートインサートが提供される。 また、本発明によれば、次に示すような各種の
バルブシートインサートの製造法が提供される。 まず、第１の製造法としては、セラミツク部材
の外側に金属部材を配置し、バルブ当接面をセラ
ミツク部材の一端に設けた状態でピストン機関の
シリンダーヘツドに組付けて使用する複合バルブ
シートインサートの製造法において、円筒形状の
セラミツク部材の外周上に、熱膨張係数が該セラ
ミツク部材の熱膨張係数と同等以上でかつ前記シ
リンダーヘツドを構成する材料の熱膨張係数より
小である金属材料からなる円筒形状の金属部材
を、圧入、焼嵌め、ろう付け、拡散接合ならびに
かしめよりなる群から選ばれた少なくとも一種の
方法で一体的に接合したのち、所定形状に加工す
ることを特徴とするバルブシートインサートの製
造法であり、第２には、セラミツク部材の外側に
金属材料を配置し、バルブ当接面をセラミツク部
材の一端に設けた状態でピストン機関のシリンダ
ーヘツドに組付けて使用する複合バルブシートイ
ンサートの製造法において、円筒形状のセラミツ
ク部材の外周上に、熱膨張係数が該セラミツク部
材の熱膨張係数と同等以上でかつ前記シリンダー
ヘツドを構成する材料の熱膨張係数より小である
金属材料からなる円筒形状の金属部材を鋳ぐるみ
により形成したのち、所定形状に加工することを
特徴とするバルブシートインサートの製造法が挙
げられる。 さらに、第３の製造法としては、セラミツク部
材の外側に金属部材を配置し、バルブ当接面をセ
ラミツク部材の一端に設けた状態でピストン機関
のシリンダーヘツドに組付けて使用する複合バル
ブシートインサートの製造法において、熱膨張係
数が該セラミツク部材の熱膨張係数と同等以上で
かつ前記シリンダーヘツドを構成する材料の熱膨
張係数より小である金属材料からなる金属部材に
円筒形状の凹部を設け、該凹部に円筒形状のセラ
ミツク部材を圧入、焼嵌め、ろう付け、拡散接合
ならびにかしめよりなる群から選ばれた少なくと
も一種の方法で一体的に接合したのち、所定形状
に加工することを特徴とするバルブシートインサ
ートの製造法が挙げられる。 さらにまた、本発明によれば、セラミツク部材
の外側に金属部材を配置し、バルブ当接面がセラ
ミツク部材の一端に設けられているバルブシート
インサートが組付けられているピストン機関のシ
リンダーヘツドにおいて、円筒形状のセラミツク
部材の外周上に、熱膨張係数が該セラミツク部材
の熱膨張係数と同等以上でかつ前記シリンダーヘ
ツドを構成する材料の熱膨張係数より小である金
属材料からなる金属部材が圧入、焼嵌め、ろう付
け、拡散接合、かしめならびに鋳ぐるみよりなる
群から選ばれた少なくとも一種の方法で一体的に
接合されているバイブシートインサートが該ピス
トン機関の弁のための穴に装着されていることを
特徴とするシリンダーヘツドが提供される。 本発明のバルブシートインサートを構成するセ
ラミツク材料としては、酸化物系セラミツクス、
非酸化物系セラミツクスがともに使用できる。酸
化物系セラミツクスとしては部分安定化ジルコニ
ア、アルミナ等、非酸化物系セラミツクスとして
は窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等が好ましく
用いられるが、高温強度、耐摩耗性および耐熱衝
撃性が優れていることから、窒化珪素、炭化珪素
及びサイアロンよりなる群から選ばれた少なくと
も一種のセラミツク材料が特に好ましい。 一方、バルブシートインサートを構成する金属
材料としては、熱膨張係数が上記セラミツク材料
の熱膨張係数と同等以上で、しかもシリンダーヘ
ツドを構成する材料の熱膨張係数以下であるとと
もに、高温での機械的強度が大きい金属材料が好
ましい。 かかる金属材料としては、例えば、Fe−Ni合
金、Fe−ni−Co合金、Ti及びTi合金、耐火金属
及びその合金、ステンレス鋼がある。上記金属材
料のうち、Fe−Ni合金には42合金や52合金等の
ようにFe、Niからなる合金の他にインバーのよ
うに少量の他元素を含む低膨張合金も含まれる。
同様に、Fe−Ni−Co合金にはコバールやスーパ
ーインバーのようにFe、Ni、Coからなる合金の
他にインコロイ903のように少量の他元素を含む
低膨張合金も含まれる。尚、ここでステンレス鋼
はフエライト系ステンレス、マルテンサイト系ス
テンレス及び析出硬化型ステンレス等熱膨張係数
の小さいステンレス鋼を意味する。 また、シリンダーヘツドを構成する材料として
は、一般に、アルミニウム合金、鋳鉄、低合金鋼
等が使用されており、これらの材料の熱膨張係数
はいずれも10x10-6／℃以上である。 そこで、本発明に係るバルブシートインサート
を構成するセラミツク材料と金属材料について、
その熱膨張係数を示せば下記の表の通りである。
【表】 この表からわかる通り、セラミツク材料の熱膨
張係数は３〜11x10-6／℃の範囲にあり、一方、
金属材料の熱膨張係数は５〜12x10-6／℃の範囲
にある。 従つて、本発明のバルブシートインサートのセ
ラミツク部材及び金属部材として使用する材料の
具体的な組合せが、さらに、シリンダーヘツドを
構成する材料の熱膨張係数をも考慮して、前記の
条件、即ち金属部材の熱膨張係数がセラミツク部
材の熱膨張係数と同等以上で、しかもシリンダー
ヘツドを構成する材料の熱膨張係数より小となる
ように、適宜決められることになる。 本発明のバルブシートインサートは、その形状
は特に限定はされないが、通常、円筒状のセラミ
ツク部材の外周上に円筒状の金属部材が一体的に
結合されたものである。そして、該セラミツク部
材の内面の一端には、バルブ傘部と密接してガス
漏れを防止するためのテーパー状の当接面が設け
てある。また、セラミツク部材と金属部材の壁厚
は、使用材料の種類、使用温度、両部材の結合方
法あるいは形に応じて適宜決定する。 次に両部材の結合方法としては、嵌合、接合、
鋳ぐるみあるいはかしめが利用できる。 嵌合には焼ばめ、冷やしばめあるいは圧入が含
まれる。 接合には、ろう付けおよび拡散接合が利用でき
る。この場合には、予めセラミツク部材の金属部
材との被接合部表面にはメタライズ処理を施して
おくのが好ましい。 また、活性金属を含むろうの使用あるいは活性
金属をインサートの一部として使用することで、
セラミツク部材の表面にメタライズ処理を施さな
いでセラミツク部材と金属部材を接合することも
できる。 これらの方法のうち圧入による方法が製造が容
易なので最も好ましい。 バルブシートインサートを構成する円筒状セラ
ミツク部材の円筒両端の外径寸法は、セラミツク
部材の外周上に結合されている金属部材の種類に
応じて、同じ大きさ、あるいは異なる大きさのい
ずれかとする。バルブシートインサートを構成す
る上記両部材が熱膨張係数の差が小さい材料から
なる場合にはセラミツク部材の円筒両端の外径寸
法を同じとし、両部材の熱膨張係数の差が大きい
材料からなる場合にはセラミツク部材の円筒両端
の外径寸法を異なる大きさとするのが好ましい。
セラミツク部材の円筒両端の外径寸法を異なる大
きさとするには円筒の外周をテーパー加工すれば
よい。該テーパーの大きさはバルブシートインサ
ートの使用温度において、金属部材からセラミツ
ク部材が抜け落ちない大きさとする。 また、本発明のバルブシートインサートのシリ
ンダーヘツドへの固定は、セラミツク部材の外周
に結合されている金属部材の部分を利用して行
う。このため、焼ばめ、圧入、螺合、溶接など通
常の金属材料同士の結合方法が使用できる。 ［実施例］ 次に添付の図を参照して本発明を実施例につい
て詳細に説明する。 第１図は本発明のバルブシートインサートの使
用状況の一例を示す断面図である。 セラミツク部材８と金属部材９とから構成され
る本発明のバルブシートインサート２０がシリン
ダーヘツド２に設けられている排気口４の入口に
取付けられている。該バルブシートインサート２
０のセラミツク部材８内側の一端にはテーパー部
５が設けられている。該テーパー部５が必要に応
じてバルブ１の傘部６に当接し、シリンダー内の
圧力を保持する。 この例では、バルブシートインサート２０の上
端７が、シリンダーヘツド２に接しているため、
セラミツク部材８がバルブ１との当接を繰り返し
ても該セラミツク部材８が、バルブシートインサ
ート２０から抜けることはない。 第２図乃至第４図はそれぞれ本発明のバルブシ
ートインサートの構造の具体例を示す断面図であ
る。 第２図は円筒状のセラミツク部材２１の外周上
に同じ形状の円筒状金属部材２４が一体的に結合
されている構造のバルブシートインサートを示
す。セラミツク部材２１内側の一端にはテーパー
状のバルブ当接面２７が設けられている。 このバルブシートインサートは、たとえば次に
ようにして作ることができる。 まず所定寸法の外径と内径を有するセラミツク
製パイプと金属製パイプを作り、これらのパイプ
を所定寸法の長さに切断してセラミツク部材２１
と金属部材２４とする。しかるのち、該セラミツ
ク部材２１の外側に該金属部材２４を圧入、焼ば
め、ろう付け、拡散接合あるいはかしめ等の方法
で結合して、外側が金属部材２４、内側がセラミ
ツク部材２１の２層構造のリングとする。該リン
グの外径を所定の寸法に仕上げ加工したのち所定
の長さに切断する。 あるいは、上記セラミツク製パイプの外周上に
溶融金属を鋳造して、外側が金属製パイプ、内側
がセラミツク製パイプからなる２層構造のパイプ
とする。しかるのち、該パイプを所定寸法の長さ
に切断して、外側が金属部材２４、内側がセラミ
ツク部材２１を２層構造のリングとする。次にこ
れらリングのセラミツク部材２１の内側の一端を
テーパー形状に加工してバルブ当接面２７を形成
する。 なお、本発明のバルブシートインサートはセラ
ミツク部材の内表面を仕上げ加工をしないで使用
することもできる。 第３図はセラミツク部材２２の外表面２８がテ
ーパー形状をしており、両端の外径寸法が異なる
円筒状のセラミツク部材２２の外周上に円筒状の
金属部材２５が一体的に結合されている構造のバ
ルブシートインサートを示している。上記セラミ
ツク部材２２の端部のうち外径が小さい方の端部
の内側にはテーパー状のバルブ当接面２７が設け
られている。 このバルブシートインサートは、たとえば次の
ようにして作ることができる。 まず所定寸法の外径と内径を有するセラミツク
製パイプと金属製パイプをつくる。該セラミツク
製パイプを所定の長さに切断したのち外表面２８
をテーパー形状に加工してセラミツク部材２２と
する。また、上記金属製パイプを所定の長さに切
断して金属部材２５とする。しかるのち、該セラ
ミツク部材２２の外側に該金属部材２５を圧入、
焼ばめ、ろう付け、拡散接合、鋳ぐるみあるいは
かしめ等の方法で結合して外側が金属、内側がセ
ラミツクスの２層構造のリングとする。該リング
の外径ならびに高さを所定の寸法に仕上げ加工す
るとともにセラミツク部材２２の内側の一端をテ
ーパー形状に加工してバルブ当接面２７を形成す
る。 第４図は金属部材２６に設けられた凹部２９に
円筒状のセラミツク部材２３が一体的に結合され
ている構造のバルブシートインサートを示す。上
記セラミツク部材２３の内表面の一端にはテーパ
ー状のバルブ当接面２７が設けられている。この
バルブシートインサートは、たとえば次のように
して作ることができる。 まず所定形状の凹部２９を有する金属部材と所
定形状のセラミツク部材２３を作る。該セラミツ
ク部材２３の外径寸法は該金属部材へのセラミツ
ク部材２３の結合方法に応じて決定する。しかる
のち、該金属部材２６の凹部２９に該セラミツク
部材２３を圧入、焼ばめ、ろう付け、拡散接合あ
るいはかしめ等の方法で結合して、外側が金属、
内側がセラミツクスの２層構造の構造体とする。
該構造体の外径ならびに高さを所定の寸法に仕上
げ加工するとともにセラミツク部材２３の内側の
一端をテーパー形状に加工してバルブ当接面２７
を形成する。 あるいは、上記セラミツク部材の外周上に溶融
金属を鋳造して、外側が金属部材、内側がセラミ
ツク部材からなる２層構造の構造体とする。しか
るのち、該構造体を所定寸法の長さに切断して、
外側が金属部材２６、内側がセラミツク部材２３
の２層構造の構造体とする、次に該構造体の外
径、内径および高さを所定の寸法に仕上げ加工す
るとともにセラミツク部材２３の内側の一端をテ
ーパー形状に加工してバルブ当接面２７を形成す
る。 なお、本願発明のバルブシートインサートを構
成する金属部材が時効硬化性合金からなる場合に
は、未時効硬化状態の金属部材とセラミツク部材
とを結合し、かくして得られた結合体に時効硬化
処理を行い金属部材の硬さを所定の硬さに調整し
たのち該結合体の最終仕上げ加工を行い本願発明
のバルブシートインサートとする。 以下、本発明のバルブシートインサートの効果
に関し、その実施結果を具体的に示す。 実施例 １ 常圧焼結法による窒化珪素で内径43mm、外径48
mm、高さ10mmの円筒を作製し、該窒化珪素円筒の
外周の両縁に半径１mmの丸みを加工した。上記円
筒の外側に、内径47.4mm、外径52mm、高さ10mmの
未時効硬化処理状態のインコロイ903円筒を室温
で圧入して内側が窒化珪素円筒、外側がインコロ
イ903円筒からなる２層構造の円筒を作製した。
該円筒のインコロイ903を時効硬化により硬化さ
せるため、該円筒を真空炉中で718℃、８時間加
熱保持したのち、炉温を620℃に低下させて10時
間加熱保持した。 この時効硬化処理によりインコロイ903の硬さ
は、熱処理前のHRB90からHRC42まで増加し
た。時効硬化処理済の該円筒を高さ７mmに切断し
たのち、窒化珪素円筒の一端の内側をテーパー形
状に加工して、第２図と同じ形状のバルブシート
インサートを形成した。 該バルブシートシンサートについて、550℃で
２トンの荷重を負荷してもインコロイ903円筒か
ら窒化珪素円筒を押し抜くことができなかつた。 実施例 ２ 実施例１で作製したバルブシートインサートを
ピストンシリンダーの直径が141mmである単頭デ
イーゼルエンジンの鋳鉄製（熱膨張係数13.3×
10-6／℃、20〜500℃）シリンダーヘツドの排気
口の入口に焼ばめして、第１図に示す構造のシリ
ンダーヘツドを作製した。このシリンダーヘツド
を組付けた上記デイーゼルエンジンを回転数
1900rpmで1000時間連続運転したが、排気弁とバ
ルブシートインサートの両方に何ら異常は認めら
れなかつた。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のバルブシートイ
ンサートは、脆いセラミツク部材の外周に金属部
材が結合されているため、取り扱い中に強い衝撃
力等が作用してもセラミツク部材が破損すること
はない。一方、弁（バルブ）との当接面はセラミ
ツク部材で形成されているので、セラミツク部材
の優れた耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐熱性をそのま
ま生かすことができ、さらに金属部材の部分を利
用してシリンダーヘツドへの固定を容易に行うこ
とができる。また、セラミツク部材と該セラミツ
ク部材の外周上の金属部材とは熱膨張係数の差が
小さいので、シリンダーヘツドに組込んだ後、バ
ルブシートインサートの温度が上昇しても、金属
部材からセラミツク部材が抜けたりあるいは緩ん
だりすることはない。さらにまた、本発明のバル
ブシートインサートは、セラミツク部材と金属部
材の熱膨張係数の差が大きい場合でも、外周をテ
ーパーを有する形状に加工した円筒状のセラミツ
ク部材に金属部材を結合した構造とすることによ
り、両部材の熱膨張係数の違いによる結合力の低
下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のバルブシートインサートを組
込んだピストン機関のシリンダーヘツドの断面
図、第２図〜第４図はそれぞれ本発明のバルブシ
ートインサートの構造を示す断面図である。 １……バルブ、２……シリンダーヘツド、４…
…排気口、５……テーパー部、６……傘部、８，
２１，２２，２３……セラミツク部材、９，２
４，２５，２６……金属部材、２０……バルブシ
ートインサート、２７……バルブ当接面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク部材の外側に金属部材を配置し、
    バルブ当接面をセラミツク部材の一端に設けた状
    態でピストン機関のシリンダーヘツドに組付けて
    使用する複合バルブシートインサートにおいて、
    セラミツク部材の外側に配置されている金属部材
    は熱膨張係数が該セラミツク部材の熱膨張係数と
    同等以上でかつ前記シリンダーヘツドを構成する
    材料の熱膨張係数より小であるとともに該セラミ
    ツク部材に圧入、焼嵌め、ろう付け、拡散接合、
    かしめならびに鋳ぐるみよりなる群から選ばれた
    少なくとも一種の方法で一体的に結合されている
    ことを特徴とするバルブシートインサート。 ２ セラミツク部材と金属部材の双方の形状が円
    筒状である特許請求の範囲第１項記載のバルブシ
    ートインサート。 ３ セラミツク部材の外周がテーパー状である特
    許請求の範囲第１項又は第２項記載のバルブシー
    トインサート。 ４ セラミツク部材が窒化珪素、炭化珪素及びサ
    イアロンより成る群から選ばれた少なくとも一種
    のセラミツク材料で構成される特許請求の範囲第
    １〜３項のいずれかに記載のバルブシートインサ
    ート。 ５ セラミツク部材の外側に金属部材を配置し、
    バルブ当接面をセラミツク部材の一端に設けた状
    態でピストン機関のシリンダーヘツドに組付けて
    使用する複合バルブシートインサートの製造法に
    おいて、円筒形状のセラミツク部材の外周上に、
    熱膨張係数が該セラミツク部材の熱膨張係数と同
    等以上でかつ前記シリンダーヘツドを構成する材
    料の熱膨張係数より小である金属材料からなる円
    筒形状の金属部材を、圧入、焼嵌め、ろう付け、
    拡散接合ならびにかしめよりなる群から選ばれた
    少なくとも一種の方法で一体的に接合したのち、
    所定形状に加工することを特徴とするバルブシー
    トインサートの製造法。 ６ セラミツク部材の外周がテーパ状に加工され
    ている特許請求の範囲第５項記載のバルブシート
    インサートの製造法。 ７ セラミツク部材の外側に金属材料を配置し、
    バルブ当接面をセラミツク部材の一端に設けた状
    態でピストン機関のシリンダーヘツドに組付けて
    使用する複合バルブシートインサートの製造法に
    おいて、円筒形状のセラミツク部材の外周上に、
    熱膨張係数が該セラミツク部材の熱膨張係数と同
    等以上でかつ前記シリンダーヘツドを構成する材
    料の熱膨張係数より小である金属材料からなる円
    筒形状の金属部材を鋳ぐるみにより形成したの
    ち、所定形状に加工することを特徴とするバルブ
    シートインサートの製造法。 ８ セラミツク部材の外側に金属部材を配置し、
    バルブ当接面をセラミツク部材の一端に設けた状
    態でピストン機関のシリンダーヘツドに組付けて
    使用する複合バルブシートインサートの製造法に
    おいて、熱膨張係数が該セラミツク部材の熱膨張
    係数と同等以上でかつ前記シリンダーヘツドを構
    成する材料の熱膨張係数より小である金属材料か
    らなる金属部材に円筒形状の凹部を設け、該凹部
    に円筒形状のセラミツク部材を圧入、焼嵌め、ろ
    う付け、拡散接合ならびにかしめよりなる群から
    選ばれた少なくとも一種の方法で一体的に接合し
    たのち、所定形状に加工することを特徴とするバ
    ルブシートインサートの製造法。 ９ セラミツク部材の外側に金属部材を配置し、
    バルブ当接面がセラミツク部材の一端に設けられ
    ているバルブシートインサートが組付けられてい
    るピストン機関のシリンダーヘツドにおいて、円
    筒形状のセラミツク部材の外周上に、熱膨張係数
    が該セラミツク部材の熱膨張係数と同等以上でか
    つ前記シリンダーヘツドを構成する材料の熱膨張
    係数より小である金属材料からなる金属部材が圧
    入、焼嵌め、ろう付け、拡散接合、かしめならび
    に鋳ぐるみよりなる群から選ばれた少なくとも一
    種の方法で一体的に接合されているバルブシート
    インサートが該ピストン機関の弁のための穴に装
    着されていることを特徴とするシリンダーヘツ
    ド。
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