JPH07139314A - チタン合金製バルブリフタ - Google Patents

チタン合金製バルブリフタ

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JPH07139314A
JPH07139314A JP28854193A JP28854193A JPH07139314A JP H07139314 A JPH07139314 A JP H07139314A JP 28854193 A JP28854193 A JP 28854193A JP 28854193 A JP28854193 A JP 28854193A JP H07139314 A JPH07139314 A JP H07139314A
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JP
Japan
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valve lifter
valve
titanium alloy
wear
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28854193A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Yamazaki
達夫 山崎
Isamu Takayama
勇 高山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの弁を駆動するための動弁カムと接
触しているバルブリフタの軽量化と耐磨耗処理の低コス
ト化を目的とする。 【構成】 本発明のバルブリフタは、チタン合金からな
り、表層部が酸素拡散層からなるバルブリフタ本体と、
このバルブリフタ本体のカム接触部に取り付けられたア
ジャスティングシムとからなる。さらに必要ならばバル
ブ軸端部当接部に付設された耐磨耗性チップからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁機構、
より詳しくはエンジンの弁を駆動するための動弁カムと
接触しているバルブリフタに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車などのエンジンに用いられるバル
ブリフタは、燃費向上を目的として軽量化を図るために
鉄鋼製に代わってアルミニウム合金などの軽合金製が提
案されている。しかし、軽合金製バルブリフタにする
と、シリンダーヘッドに設けられたガイド孔との耐磨耗
性や動弁カムに対する耐磨耗性、およびバルブ軸(弁
棒)端部との当接に対する耐磨耗性が問題となってく
る。
【0003】上記について、特開昭62−63105号
公報では動弁カムおよびバルブ軸に接する耐磨耗性金属
部材をアルミニウム合金で鋳包みかつ外周部をFe−P
メッキしたバルブリフタが、特開昭58−165508
号公報にはアルミニウムなどの軽合金でもって硬質材料
の突部をその頂部内面に鋳包んでバルブリフタ本体と
し、頂部に取り換え可能な鋼製アウターパッド(アジャ
スティングシム)が嵌められているバルブリフタが開示
されている。また、特開昭58−214609号公報に
おいては、アルミニウムなどの軽合金の鋳造でバルブリ
フタを形成し、カムと接する頂面およびバルブ軸(弁
棒)の当接する裏面に硬質材料を溶射することも開示さ
れており、アルミニウム製のバルブリフタ本体(タペッ
ト本体)でのカム当たり面に耐磨耗性物の溶射充填を剥
離、脱落しないように付着することも特公昭47−50
885号公報で開示されている。一方、軽量化のために
チタン合金でバルブリフタ本体を作り、耐久性のために
表面全体に窒化処理を施すことは発明協会公開技報85
−15251号に開示されており、さらにバルブリフタ
本体が基地中に平均粒径2μm〜40μmのシリコン粒
子を有するアルミニウム合金とし、バルブリフタ本体の
外周面上に硬度がHv300以上であるFe−C溶射層
とバルブリフタ当接部に付設された耐磨耗チップとカム
接触部分にアジャスティングシムを取り付けたバルブリ
フタも特開平1−315607号公報にて開示されてい
る。
【0004】上述のように軽合金製バルブリフタが各種
開示されているが、各々には次のような短所がある。特
開昭62−63105号公報に開示されたバルブリフタ
は、その耐磨耗性金属部材がインナシムとアジャスティ
ングシムとの一体型であるためにアジャスティングシム
の交換ができずメンテナンス性が良くない。また、特開
昭58−165508号公報および特開昭58−214
609号公報および特開昭47−50885号公報開示
のバルブリフタでは、シリンダヘッドなどに設けられた
ガイド孔と摺動するバルブリフタ外周面の耐磨耗性が不
十分であり、特開昭58−165508号公報において
はバルブ軸と当接するバルブリフタの端板部裏面に硬質
材料溶射層を精度良く形成することはむずかしく、また
特公昭47−50885号公報では、頂面の溶射前にテ
ーパー状食い込み部形成の複雑な加工を必要とし、この
部分に健全な溶射層を形成することはむずかしい。さら
に発明協会公開技報85−15251号では、窒化処理
のため高硬度のTiN層が形成されるが、高温で処理さ
れるため表面が荒れ、その結果シリンダヘッドに設けら
れたガイド孔が磨耗されやすくなり、特開平1−315
607号公報においては、アルミニウム合金製であるた
め、耐磨耗処理が必要でFe−C溶射層を形成すること
を採用せねばならず、コスト高を招くことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム合金製バ
ルブリフタの場合、アルミニウム合金自身の硬さが低
く、摺動部分には厚い耐磨耗層が必要となり硬質物質を
溶射せねばならず、コスト的に限界がある。本発明はこ
のような現状の問題点を解消するものであり、バルブリ
フタの軽量化と耐磨耗処理の低コスト化を目的とするチ
タン合金製バルブリフタを提供ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、(1)チタン合金からなり、その表層部に
酸素拡散層を有するバルブリフタ本体と、このバルブリ
フタ本体のカム接触部に取り付けられたアジャスティン
グシムとからなるチタン合金製バルブリフタであり、ま
た、(2)バルブリフタ本体のバルブ軸端部当接部に耐
磨耗性チップが付設された上記(1)のチタン合金製バ
ルブリフタである。
【0007】
【作用】バルブリフタ本体がチタン合金からなるのは、
チタン合金はアルミニウム合金に比べて高比強度である
からで、その結果、より一層の軽量化が可能である。さ
らにそのチタン合金製バルブリフタの表層部が酸素拡散
層からなるのは、チタン合金自身の硬度が高い上、さら
に表層部に酸素拡散層を形成することで耐磨耗性が飛躍
的に向上するからであり、その結果、バルブリフタ本体
の外周面とシリンダヘッドのガイド孔との磨耗や、バル
ブリフタ本体とアジャスティングシムとの磨耗、さらに
バルブリフタ本体とバルブ軸端部との磨耗が抑制され
る。
【0008】バルブリフタの表層部の酸素拡散層は、例
えば、大気中で加熱するという簡便で安価な方法で形成
できる。酸化処理は窒化処理に比較して低温での処理が
可能であるので、表面が荒れにくくなること、さらに酸
素硬化層の硬度は高くてもHv1000程度であるた
め、相手側への攻撃性が少なく、チタン合金製バルブリ
フタの耐磨耗処理として有効である。ここでいうチタン
合金は、商業用純チタンの1種、2種、3種、4種や特
開平1−252745号公報記載の高強度純チタンや、
α+β型チタン合金であるTi−3Al−2.5V、T
i−6Al−4V、β型合金であるTi−15V−3C
r−3Sn−3Al等いずれのチタン合金であっても、
軽量化と酸化処理により酸素拡散層を形成することが可
能である。しかしながら使用環境が200℃以下である
こと、および素材コストさらに成形加工、切削加工の低
コスト化を考慮に入れると、商業用純チタンの1種、2
種、3種、4種や特開平1−252745号公報での高
強度純チタンやTi−3Al−2.5Vが適している。
【0009】またカムシャフトのカムが接触する部分は
大きな荷重をカム摺動面から受けるので、炭素鋼、ステ
ンレス鋼などの硬質金属でできたアジャスティングシム
がバルブリフタ本体の頂部上面に取り付けられている。
このアジャスティングシムはバルブクリアランス調整が
必要になった時に取り換えられる。さらにバルブリフタ
本体とバルブ軸端部との磨耗が問題となる場合には、炭
素鋼、ステンレス鋼などの硬質金属あるいはセラミック
スの硬質材料でできた耐磨耗性チップをバルブリフタの
頂部内側に付設すればよい。
【0010】
【実施例1】純チタン3種を300〜500℃の温間
で、二硫化モリブデンやグラファイトの固体潤滑材を用
いてバルブリフタ本体1を前後方押出しにより成形し、
800℃で歪取り焼鈍後、所定寸法に機械加工する。そ
の後800℃にて1時間加熱し酸化させた後、酸化物層
を除去し、表面全体に酸素拡散層を形成させた。その層
はHv600以上の硬さが約10μmであった。そして
別途に作成しておいた炭素鋼製アジャスティングシム5
を図1のようにバルブリフタ本体の頂部3の上面に取り
付けることによってバルブリフタとした。本バルブリフ
タをエンジンに組み込み、シリンダヘッドのガイド孔で
往復運動させた。試験条件は回転数6000rpm、運
転時間180時間である。試験後にバルブリフタ本体の
外周面における磨耗量およびシリンダヘッドのガイド径
の磨耗量を測定したところ、共に1μm未満であり問題
はなかった。また、アジャスティングシムとの当接部分
の磨耗およびバルブ軸端部との当接部との磨耗も問題な
い。
【0011】
【実施例2】純チタン1種を冷間で、テフロンまたは、
アルミニウム粉末またはニッケル粉末などの固体潤滑材
を用いてバルブリフタ本体1を前後方押出しにより成形
し、800℃で歪取り焼鈍後、所定寸法に機械加工す
る。その後800℃にて1時間加熱し酸化させた後、酸
化物層を除去し、表面全体に酸素拡散層を形成させた。
その層はHv600以上の硬さが約10μmであった。
そして図2に示すように耐磨耗性チップ4をバルブリフ
タ本体の頂部3の内側に収納し、周囲のチタン合金部材
をかしめることにより固定し、別途に作成しておいた炭
素鋼製アジャスティングシム5を図2のようにバルブリ
フタ本体の頂部3の上面に取り付けることによってバル
ブリフタとした。本バルブリフタをエンジンに組み込
み、シリンダヘッドのガイド孔で往復運動させた。試験
条件は回転数6000rpm、運転時間180時間であ
る。試験後にバルブリフタ本体の外周面における磨耗量
およびシリンダヘッドのガイド径の磨耗量を測定したと
ころ、共に1μm未満であり問題はなかった。また、ア
ジャスティングシムとの当接部分の磨耗および耐磨耗性
チップとの当接部との磨耗も全く問題ない。
【0012】
【実施例3】Ti−3Al−2.5Vを500〜700
℃の温間で、二硫化タングステンやグラファイトの固体
潤滑材を用いてバルブリフタ本体1を前後方押出しによ
り成形し、800℃で歪取り焼鈍後、所定寸法に機械加
工する。その後800℃にて1時間加熱し酸化させ、酸
化物層を除去し、表面全体に酸素拡散層を形成させた。
その層はHv600以上の硬さが約10μmであった。
そして別途に作成しておいた炭素鋼製アジャスティング
シム5を図1のようにバルブリフタ本体の頂部3の上面
に取り付けることによってバルブリフタとした。本バル
ブリフタをエンジンに組み込み、シリンダヘッドのガイ
ド孔で往復運動させた。試験条件は回転数6000rp
m、運転時間180時間である。試験後にバルブリフタ
本体の外周面における磨耗量およびシリンダヘッドのガ
イド径の磨耗量を測定したところ、共に1μm未満であ
り問題はなかった。また、アジャスティングシムとの当
接部分の磨耗およびバルブ軸端部との当接部との磨耗も
問題ない。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、冷間鍛造や温間鍛造で
量産性良く、比強度の高いチタン合金により、バルブリ
フタ本体が成形でき、酸化処理により耐磨耗性を付与で
きるので軽量化が図られると共に、低コストで従来のア
ジャスティングシム等と組み合わせて、チタン合金製バ
ルブリフタが製造できる。その結果、バルブリフタの運
動エネルギーの低減にしたがって慣性質量低減による衝
撃力の低減となり、このことは動弁系の低騒音化に寄与
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のチタン合金製バルブの断面図である。
【図2】本発明の耐磨耗性チップが必要な場合のチタン
合金製バルブリフタの断面図である。
【符号の説明】
1…バルブリフタ本体 2…酸素拡散層 3…頂部 4…耐磨耗性チップ(不要な場合もある。) 5…アジャスティングシム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン合金からなり、その表層部に酸素
    拡散層を有するバルブリフタ本体と、このバルブリフタ
    本体のカム接触部に取り付けられたアジャスティングシ
    ムとからなることを特徴とするチタン合金製バルブリフ
    タ。
  2. 【請求項2】 バルブリフタ本体のバルブ軸端部当接部
    に耐磨耗性チップが付設された請求項1記載のチタン合
    金製バルブリフタ。
JP28854193A 1993-11-17 1993-11-17 チタン合金製バルブリフタ Withdrawn JPH07139314A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007090381A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Tanaka Seimitsu Kogyo Kk チタン材からなる有底円筒状の鍛造成形品
US7600499B2 (en) 2005-03-30 2009-10-13 Honda Motor Co., Ltd. Titanium alloy valve lifter

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Effective date: 20010130