JPH0639891B2 - エンジンの動弁機構 - Google Patents
エンジンの動弁機構Info
- Publication number
- JPH0639891B2 JPH0639891B2 JP60069457A JP6945785A JPH0639891B2 JP H0639891 B2 JPH0639891 B2 JP H0639891B2 JP 60069457 A JP60069457 A JP 60069457A JP 6945785 A JP6945785 A JP 6945785A JP H0639891 B2 JPH0639891 B2 JP H0639891B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- titanium
- engine
- intermetallic compound
- based alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はエンジン用の吸気弁、排気弁、ロッカーアー
ム等を有する動弁機構に関するものであって、特にその
重量を軽減することが可能であるため、エンジンの低速
減での応答性や高速性能を向上することの可能な動弁機
構に係る。
ム等を有する動弁機構に関するものであって、特にその
重量を軽減することが可能であるため、エンジンの低速
減での応答性や高速性能を向上することの可能な動弁機
構に係る。
（従来の技術） 従来のエンジンにおいては、例えば株式会社養賢堂発行
（昭和58年３月10日）「内燃機関講義」長尾不二夫著の
第409頁〜第410頁にも記載されているように、吸排気弁
は耐熱鋼によって形成され、またロッカーアーム等他の
動弁系部品もそれぞれ鋼によって形成されている。
（昭和58年３月10日）「内燃機関講義」長尾不二夫著の
第409頁〜第410頁にも記載されているように、吸排気弁
は耐熱鋼によって形成され、またロッカーアーム等他の
動弁系部品もそれぞれ鋼によって形成されている。
ところで近年、上記のような動弁系部品を軽量化し、運
動重量を軽減して個々の部品の加速性能を向上させ、到
達速度を上昇させるために、上記のような動弁系部品を
チタン合金によって形成することが行われている。この
ような部品の具体例は、例えば日本工業新聞社発行（昭
和58年12月15日）金属チタンとその応用編集委員編「金
属チタンとその応用」の第273頁〜第283頁に記載されて
いる。そして上記のようなチタン合金製の動弁系部品を
用いることにより、各部品の重量は40％程度軽量化する
ことができ、また高速性能も10％程度改善できるといわ
れている。
動重量を軽減して個々の部品の加速性能を向上させ、到
達速度を上昇させるために、上記のような動弁系部品を
チタン合金によって形成することが行われている。この
ような部品の具体例は、例えば日本工業新聞社発行（昭
和58年12月15日）金属チタンとその応用編集委員編「金
属チタンとその応用」の第273頁〜第283頁に記載されて
いる。そして上記のようなチタン合金製の動弁系部品を
用いることにより、各部品の重量は40％程度軽量化する
ことができ、また高速性能も10％程度改善できるといわ
れている。
（発明が解決しようとする問題点） ところでチタン合金を使用した場合には、上記のように
各部品を軽量化し得る訳であるが、近年これら部品をさ
らに軽量化し、低速域での応答性と高速性能とを一段と
向上したいという要望がある。そのためには、密度の低
いセラミックでもって動弁系部品を形成することが考え
られるが、セラミックは周知のように靭性の乏しい材料
であり、これで動弁系部品を製作することは不可能であ
る。また上記チタン合金は、弾性係数の小さい材料であ
るために、強度面から各部品の寸法、形状を定めるとい
うよりも、むしろその変形面から各部品の寸法等が規制
されるという場合があり、このことも上記チタン合金に
よる部品の軽量化わ阻む一因となっている。
各部品を軽量化し得る訳であるが、近年これら部品をさ
らに軽量化し、低速域での応答性と高速性能とを一段と
向上したいという要望がある。そのためには、密度の低
いセラミックでもって動弁系部品を形成することが考え
られるが、セラミックは周知のように靭性の乏しい材料
であり、これで動弁系部品を製作することは不可能であ
る。また上記チタン合金は、弾性係数の小さい材料であ
るために、強度面から各部品の寸法、形状を定めるとい
うよりも、むしろその変形面から各部品の寸法等が規制
されるという場合があり、このことも上記チタン合金に
よる部品の軽量化わ阻む一因となっている。
また上記チタン合金は高温強度と高温での耐酸化性とが
比較的高い材料ではあるが、それでもなお充分なもので
はなく、例えば排気弁においてはチタン合金をそのまま
使用することができず、モリブデン溶射やステライトの
肉盛を行って使用しているのが実情である。
比較的高い材料ではあるが、それでもなお充分なもので
はなく、例えば排気弁においてはチタン合金をそのまま
使用することができず、モリブデン溶射やステライトの
肉盛を行って使用しているのが実情である。
そこでこの発明は、上記した従来のチタン合金製の動弁
機構よりもさらに軽量化され、また高温強度と高温にお
ける耐酸化性の改善されたエンジンの動弁機構を提供す
ることをその目的としている。
機構よりもさらに軽量化され、また高温強度と高温にお
ける耐酸化性の改善されたエンジンの動弁機構を提供す
ることをその目的としている。
（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のエンジンの動弁機構は、吸気弁、吸気
弁用ロッカーアーム、排気弁、及び排気弁用ロッカーア
ームを有するエンジンの動弁機構において、上記排気弁
をチタン−アルミニウム金属間化合物TiAl基合金によっ
て形成し、また上記各ロッカーアームをチタン−アルミ
ニウム金属間化合物Ti3Al基合金によって形成し、さら
に上記吸気弁をチタン−アルミニウム金属間化合物TiAl
又はTi3Al基合金にて形成してあることを特徴としてい
る。
弁用ロッカーアーム、排気弁、及び排気弁用ロッカーア
ームを有するエンジンの動弁機構において、上記排気弁
をチタン−アルミニウム金属間化合物TiAl基合金によっ
て形成し、また上記各ロッカーアームをチタン−アルミ
ニウム金属間化合物Ti3Al基合金によって形成し、さら
に上記吸気弁をチタン−アルミニウム金属間化合物TiAl
又はTi3Al基合金にて形成してあることを特徴としてい
る。
上記におけるチタン−アルミニウム金属間化合物TiAl基
合金、Ti3Al基合金には、さらにこれらの性質を改善す
るために、NbやＷ、Ｖ、Mn等の添加金属を含有すること
がある。具体的には、TiAl基合金としては、Ti-36AlやT
i-36Al-5Nb（重量％、以下同じ）を挙げることができ、
またTi3Al基合金としては、Ti-16Al-10NbやTi-14Al-21N
bを挙げることができる。
合金、Ti3Al基合金には、さらにこれらの性質を改善す
るために、NbやＷ、Ｖ、Mn等の添加金属を含有すること
がある。具体的には、TiAl基合金としては、Ti-36AlやT
i-36Al-5Nb（重量％、以下同じ）を挙げることができ、
またTi3Al基合金としては、Ti-16Al-10NbやTi-14Al-21N
bを挙げることができる。
上記において排気弁等をTiAl基合金にて形成しているの
は、耐用温度が高いというTiAl基合金の特性を生かすた
めであり、またロッカーアーム等をTi3Al基合金にて形
成しているのは、成形性が良好であるというTi3Al基合
金の特性を生かすためである。なおこの発明において
は、上記各部品の全てを上記した各チタン−アルミニウ
ム金属間化合物基合金にて形成する場合の他、その主要
部を上記各合金によって形成する場合をも包含するもの
である。
は、耐用温度が高いというTiAl基合金の特性を生かすた
めであり、またロッカーアーム等をTi3Al基合金にて形
成しているのは、成形性が良好であるというTi3Al基合
金の特性を生かすためである。なおこの発明において
は、上記各部品の全てを上記した各チタン−アルミニウ
ム金属間化合物基合金にて形成する場合の他、その主要
部を上記各合金によって形成する場合をも包含するもの
である。
そして上記素材によって各部品を製作する場合には、ま
ず母材をアルゴンアーク溶解法、プラズマアーク溶解
法、真空アーク溶解法等によって製造し、それを精密鋳
造法や恒温鍛造法等で不純物の混入を防止しながら成形
し、その後所望により品質向上のために熱間静水圧プレ
ス処理を施す。
ず母材をアルゴンアーク溶解法、プラズマアーク溶解
法、真空アーク溶解法等によって製造し、それを精密鋳
造法や恒温鍛造法等で不純物の混入を防止しながら成形
し、その後所望により品質向上のために熱間静水圧プレ
ス処理を施す。
また各部品を製作する場合に粉末冶金法も利用できる。
すなわち母材を溶解後、不純物の混入を防止しながら、
結晶粒の微細な急冷凝固粉末とし缶に密封して、押し出
しまたは恒温鍛造で成形する。
すなわち母材を溶解後、不純物の混入を防止しながら、
結晶粒の微細な急冷凝固粉末とし缶に密封して、押し出
しまたは恒温鍛造で成形する。
（作用及び効果） 上記チタン−アルミニウム金属間化合物TiAl基合金及び
Ti3Al基合金は、その比重が鋼の約48％〜52％、チタン
合金の82％〜91％と低く、また弾性係数の高い材料であ
るため、動弁系の各部品を従来の鋼の場合の50％程度ま
で軽量化することが可能となり、そのため低速域での応
答性の改善や高速性能の向上を図ることが可能となる。
この結果、従来は４バルブであったエンジンを、２バル
ブにすることも可能であり、この場合にでも高速性能を
15％程度改善することが可能である。
Ti3Al基合金は、その比重が鋼の約48％〜52％、チタン
合金の82％〜91％と低く、また弾性係数の高い材料であ
るため、動弁系の各部品を従来の鋼の場合の50％程度ま
で軽量化することが可能となり、そのため低速域での応
答性の改善や高速性能の向上を図ることが可能となる。
この結果、従来は４バルブであったエンジンを、２バル
ブにすることも可能であり、この場合にでも高速性能を
15％程度改善することが可能である。
また上記におけるチタン−アルミニウム金属間化合物基
合金は、約700℃付近での比強度がチタン合金よりもは
るかに優れ、1000℃近くまでの耐酸化性の優れた材料で
あることから、この点においても各種部品を軽量化する
ことが可能であるし、さらに上記のように耐熱性の優れ
ていることから、排気弁においてもそのままの状態で使
用することが可能となる。
合金は、約700℃付近での比強度がチタン合金よりもは
るかに優れ、1000℃近くまでの耐酸化性の優れた材料で
あることから、この点においても各種部品を軽量化する
ことが可能であるし、さらに上記のように耐熱性の優れ
ていることから、排気弁においてもそのままの状態で使
用することが可能となる。
さらに排気弁といった往復動部品を軽量化すると、ジャ
ンプとバウンスといったバルブの異常挙動が出現しない
最高回転数が上昇する他に、摺動面での衝動力が軽減す
るので、打音低減によって予想を上回る高性能、低騒音
エンジンが実現する。また吸排気弁の慣性重量低減によ
ってスプリング荷重が低下でき、複式スプリングの単一
化が可能となる。さらにリテーナー等他の動弁系部品に
関しても低負荷に伴う軽量化（Ａｌ化等）が、より容易
に可能となって相乗効果を生み出すことが可能である。
ンプとバウンスといったバルブの異常挙動が出現しない
最高回転数が上昇する他に、摺動面での衝動力が軽減す
るので、打音低減によって予想を上回る高性能、低騒音
エンジンが実現する。また吸排気弁の慣性重量低減によ
ってスプリング荷重が低下でき、複式スプリングの単一
化が可能となる。さらにリテーナー等他の動弁系部品に
関しても低負荷に伴う軽量化（Ａｌ化等）が、より容易
に可能となって相乗効果を生み出すことが可能である。
しかも所望により恒温鍛造、押し出し、熱間静水圧プレ
ス処理、熱処理等を施すことが可能であるため、各部品
の品質を大幅に改善することが可能である。
ス処理、熱処理等を施すことが可能であるため、各部品
の品質を大幅に改善することが可能である。
また上記のように２種類のチタン−アルミニウム金属間
化合物基合金を用い、その中でさらに耐用温度と成形性
とを考慮した材料選択を行っているので、各チタン−ア
ルミニウム金属間化合物基合金の材料特性を充分に生か
した経済的な部品構成を行うことが可能である。
化合物基合金を用い、その中でさらに耐用温度と成形性
とを考慮した材料選択を行っているので、各チタン−ア
ルミニウム金属間化合物基合金の材料特性を充分に生か
した経済的な部品構成を行うことが可能である。
（実施例） 排気量500ccのガソリンエンジンにおいて、図１に示す
ような吸気弁１、ロッカーアーム３、カムシャフト４を
それぞれTi-16Al-10Nbによって製作し、また排気弁２
を、Ti-36Al-5Nbによって製作した。この場合、母材を
真空アーク溶解法によって製造し、この母材に恒温鍛造
を施すことにより、各部品を製作した。
ような吸気弁１、ロッカーアーム３、カムシャフト４を
それぞれTi-16Al-10Nbによって製作し、また排気弁２
を、Ti-36Al-5Nbによって製作した。この場合、母材を
真空アーク溶解法によって製造し、この母材に恒温鍛造
を施すことにより、各部品を製作した。
上記各部品は、鋼製部品の約50％程度に軽量化された。
その結果、エンジンの回転限界は、従来の鋼製部品を用
いた場合が毎分11000回転であったのに対して、毎分126
50回転にまで向上した。
その結果、エンジンの回転限界は、従来の鋼製部品を用
いた場合が毎分11000回転であったのに対して、毎分126
50回転にまで向上した。
第１図は動弁機構の概略構成を説明するための説明図で
ある。 １……吸気弁、２……排気弁、３……ロッカーアーム、
４……カムシャフト。
ある。 １……吸気弁、２……排気弁、３……ロッカーアーム、
４……カムシャフト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−13910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−123847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−122804（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】吸気弁、吸気弁用ロッカーアーム、排気
弁、及び排気弁用ロッカーアームを有するエンジンの動
弁機構において、上記排気弁をチタン−アルミニウム金
属間化合物TiAl基合金によって形成し、また上記各ロッ
カーアームをチタン−アルミニウム金属間化合物Ti3Al
基合金によって形成し、さらに上記吸気弁をチタン−ア
ルミニウム金属間化合物TiAl又はTi3Al基合金にて形成
してあることを特徴とするエンジンの動弁機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069457A JPH0639891B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | エンジンの動弁機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069457A JPH0639891B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | エンジンの動弁機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229907A JPS61229907A (ja) | 1986-10-14 |
| JPH0639891B2 true JPH0639891B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=13403195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069457A Expired - Lifetime JPH0639891B2 (ja) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | エンジンの動弁機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639891B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466407A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Honda Motor Co Ltd | Sliding member for internal combustion engine |
| JPH086565B2 (ja) * | 1991-02-08 | 1996-01-24 | 住友軽金属工業株式会社 | 吸・排気バルブとその製造方法 |
| JPH05202706A (ja) * | 1992-01-29 | 1993-08-10 | Daido Steel Co Ltd | エンジンバルブおよびその製造方法 |
| DE102004038681B4 (de) * | 2004-08-10 | 2017-06-01 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektromotorischer Nockenwellenversteller |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536697B2 (ja) * | 1973-03-29 | 1980-09-22 | ||
| JPS59581B2 (ja) * | 1982-01-20 | 1984-01-07 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 銀を添加した金属間化合物ＴｉＡｌ基耐熱合金 |
| JPS5964404U (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-27 | 日本ピストンリング株式会社 | 軽合金製ロツカ−ア−ム |
| JPS6013910A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-24 | Daido Steel Co Ltd | 排気バルブ |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60069457A patent/JPH0639891B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229907A (ja) | 1986-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |