JPH0511201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明の内燃機関の動弁機構に用いられるバル
ブスプリングリテーナに関するものである。

（従来の技術） 一般に、バルブスプリングリテーナはバルブス
テムの上端部に装着されたコツタの外周部に配設
され、同コツタに当接するとともに、バルブスプ
リングによる押圧力を受けるものであるから、コ
ツタの当たり面及びバルブスプリングの当たり面
には高い耐摩耗性が要求される。

従つて、従来のバルブスプリングリテーナは、
低炭素鋼又はクロム鋼を用いて冷間鍛造し、浸炭
焼入れにより耐摩耗性を高めたものが一般的であ
つた。

このバルブスプリングリテーナは耐摩耗性のみ
ならず強度や靭性も優れているため、高い信頼性
を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記のような鉄鋼材料で形成された
バルブスプリングリテーナは、比重が大きく軽量
化が難しいため、どうしても慣性重量が大きくな
る傾向がある。

特に、最近の内燃機関は高回転域までスムーズ
に回つて高い出力を発生するよう性能向上が図ら
れているが、このような内燃機関に慣性重量の大
きいバルブスプリングリテーナを使用すると、高
回転域においてバルブがカムの回転に追従しきれ
なくなるという問題が生じる。

そこで、従来においても、バルブスプリングリ
テーナ全体をアルミニウム合金で形成するととも
に、その表面にアルマイト処理、メツキ処理、そ
の他の表面処理を施して耐摩耗性を確保しようと
する試みがなされている。しかし、全体の強度や
表面処理層の耐摩耗性がまだ足りないとか、表面
処理層が剥離しやすいとか、表面処理による寸法
変化を修正するために後加工が必要になる等の問
題が残つていたため、実用化は困難であつた。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで、本発明のバルブスプリングリテーナは
前記問題点を解決するために、軽合金よりなるマ
トリツクス材をセラミツク粒子により分散強化し
てなる複合材料を用いて、バルブスプリングリテ
ーナの全体又は一部を形成するという技術的手段
をとつた。

（作 用） 比重の小さい軽合金をマトリツクス材とする複
合材料を用いるため、バルブスプリングリテーナ
を軽量化することができる。

また、セラミツク粒子により分散強化された同
複合材料は特に複合密度が極めて良好なため、強
度及び耐摩耗性の点で優れ、コツタの当たり部及
びバルブスプリングの当たり部の摩耗が軽減され
る。

さらに、マトリツクス材とセラミツク粒子とは
均一に混合されるので、剥離の問題は生じない。
また、バルブスプリングリテーナに寸法変化をも
たらす表面処理を施す必要もない。

（実施例） 以下、本発明をOHC動弁機構に用いるバルブ
スプリングリテーナに具体化した実施例を第１〜
３図に基づいて説明する。

シリンダヘツド１の上方には、吸排気バルブ開
閉用のカム２が形成されたカムシヤフト３が延び
ている。シリンダヘツド１におけるカム２直下の
部位にはガイド孔４が貫設されており、同ガイド
孔４内には倒立有底円筒状のボデイ８と同ボデイ
８に嵌合されたシム９とから構成された直打式の
バルブリフタ５が摺動可能に挿入されている。

また、シリンダヘツド１には吸気バルブ１０
（又は排気バルブ）が摺動可能に挿入されており、
そのバルブステム１１の上端は前記バルブリフタ
５のボデイ８の下面に当接されている。このバル
ブステム１１の上端部には下側ほど縮径する円錐
筒状に形成されたコツタ１２が装着され、同コツ
タ１２の外側には次のように構成されたバルブス
プリングリテーナ１３が嵌合されている。

すなわち、このバルブスプリングリテーナ１３
は円錐筒状のスリーブ部１３ａと、同スリーブ部
１３ａの上方に位置して垂立外周面を有するガイ
ド部１３ｂと、同ガイド部１３ｂの上方に位置す
るフランジ部１３ｃとから一体的に構成されてい
る。

そして、バルブスプリングリテーナ１３のテー
パ状の内周面はコツタ１２のテーパ状の外周面と
当接している。また、フランジ部１３ｃの下面に
は後述するバルブスプリングの端部が当接し、ガ
イド部１３ｂの垂立外周面には同バルブスプリン
グの内側部が摺動するようになつている。

また、前記バルブスプリングリテーナ１３は軽
合金よりなるマトリツクス材をセラミツク粒子に
より分散強化してなる複合材料を用いて、溶湯鍛
造法により成形され、機械加工により仕上げられ
ている。

本実施例においては、前記マトリツクス材とし
て代表的なアルミニウム合金の一つであるジユラ
ルミン（JIS、A2024）が使用され、セラミツク
粒子としてアルミナが使用されている。

続いて、前記バルブスプリングリテーナ１３の
フランジ部１３ｃとシリンダヘツド１内に設けら
れた支持面１４との間には、バルブスプリング１
５が圧縮状態で装着されている。同バルブスプリ
ング１５は常に吸気バルブ１０を上方へ付勢し、
一方、バルブステム１１の上端は前記バルブリフ
タ５のボデイ８の下面に当接している。

次に、前記バルブスプリングリテーナ１３の製
造方法を説明する。

まず、半溶融状態のマトリツクス材にセラミツ
ク粒子を均一に混合・分散させて溶湯Ｌを形成し
てから、第２図に示すように、この溶湯Ｌをダイ
ス２１中に流し込む。

次に、ダイス２１内にポンチ２３を押し込むこ
とにより溶湯Ｌに静水圧をかけて溶湯鍛造を行
う。この溶湯鍛造時の圧力により複合材料の組織
が緻密になり、ブローホール等の欠陥も生じない
ので、バルブスプリングリテーナ１３の機械的性
質が改善される。

溶湯Ｌが凝固した後、ノツクアウトピン２４を
作動させて、前記の通り形成されたバルブスプリ
ングリテーナ１３の粗形材をダイス２１から離型
させる。

続いて、この粗形材に必要に応じた熱処理を加
えて複合材料の時効硬化を施すとともに、切削加
工及び研削加工を施せば、バルブスプリングリテ
ーナ１３が完成する。

以上のように構成された実施例につき、次にそ
の作用効果を説明する。

まず、比重の小さい軽合金をマトリツクス材と
する複合材料を用いるため、バルブスプリングリ
テーナ１３を軽量化することができる。従つて、
バルブスプリングリテーナ１３の慣性重量を容易
に低減させることができ、内燃機関を高回転域ま
で運転させたときでも、カムの回転に対する吸排
気バルブの追従性を維持させることができる。

また、セラミツク粒子により分散強化された同
複合材料は強度及び耐摩耗性に優れているので、
コツタ１２の当たり部であるバルブスプリングリ
テーナ１３の内周面、並びにバルブスプリング１
５の当たり部であるガイド部１３ｂの外周面及び
フランジ部１３ｃの下面の摩耗が軽減される。

さらに、マトリツクス材とセラミツク粒子とは
均一に混合されるので、剥離の問題は生じない。
また、バルブスプリングリテーナ１３に寸法変化
をもたらす表面処理を施す必要もない。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定される
ものではなく、例えば以下のように発明の趣旨か
ら逸脱しない範囲で任意に変更して具体化するこ
ともできる。

(1) 前記バルブスプリングリテーナ１３を形成す
る複合材料は、軽合金よりなるマトリツクス材
をセラミツク粒子により分散強化してなるもの
であれば、これらの各材料を任意に選択するこ
とができる。

例えば、軽金属としてはアルミニウム合金、
マグネシウム合金、チタニウム合金等の各種軽
合金のうちから任意のものを使用することがで
きる。

また、セラミツク粒子としてアルミナ、シリ
カ、炭化ケイ素、窒化けい素、窒化ほう素、酸
化チタン、ジルコニア、カーボンその他の材料
よりなるものを使用することができる。

(2) バルブスプリングリテーナ１３の一部のみ、
特にコツタ当たり部又はバルブスプリング当た
り部のみを前記複合材料で形成することもでき
る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明はバルブスプリン
グリテーナの軽量化を可能とし、その慣性重量を
低減させることで吸排気バルブの追従性の維持を
図ることができるばかりでなく、特に複合密度が
極めて緻密になるので、コツタ当たり部又はバル
ブスプリング当たり部の摩耗を軽減することがで
き、それらの剥離の問題もなく、後加工も不要で
あるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したバルブスプリング
リテーナの実施例を示す断面図、第２図は同バル
ブスプリングリテーナの製造方法を示す断面図、
第３図は同バルブスプリングリテーナを内燃機関
に組付けた状態の断面図である。 １３…バルブスプリングリテーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軽合金よりなるマトリツクス材をセラミツク
   粒子により分散強化してなる複合材料を用いて、
   バルブスプリングリテーナの全体又は一部を形成
   したことを特徴とするバルブスプリングリテー
   ナ。 ２ 前記軽合金はアルミニウム合金、マグネシウ
   ム合金又はチタニウム合金である特許請求の範囲
   第１項に記載のバルブスプリングリテーナ。