JPH089964B2 - 内燃機関の動弁機構用バルブリフタ - Google Patents
内燃機関の動弁機構用バルブリフタInfo
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- JPH089964B2 JPH089964B2 JP1312629A JP31262989A JPH089964B2 JP H089964 B2 JPH089964 B2 JP H089964B2 JP 1312629 A JP1312629 A JP 1312629A JP 31262989 A JP31262989 A JP 31262989A JP H089964 B2 JPH089964 B2 JP H089964B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の動弁系に使用されるバルブリフタ
に関し、詳しくは鉄系材料からなる摺動面の耐摩耗性及
び耐焼付性を向上させたバルブリフタに関する。
に関し、詳しくは鉄系材料からなる摺動面の耐摩耗性及
び耐焼付性を向上させたバルブリフタに関する。
近年の内燃機関の高出力・高回転化に伴い、動弁機構
に使用されるカムシャフトは回転数が高くなり、カム駒
とバルブリフタとの間の摺動速度が増すため、使用条件
は苛酷になってきている。その上、バルブリフタはカム
駒のカムノーズ部に叩かれるので、摺動と衝撃が複合し
た極めて苛酷な条件で使用される結果摩耗が速く進行
し、耐久性に問題が生じてきた。
に使用されるカムシャフトは回転数が高くなり、カム駒
とバルブリフタとの間の摺動速度が増すため、使用条件
は苛酷になってきている。その上、バルブリフタはカム
駒のカムノーズ部に叩かれるので、摺動と衝撃が複合し
た極めて苛酷な条件で使用される結果摩耗が速く進行
し、耐久性に問題が生じてきた。
第６図は、直打式動弁機構を有する４サイクルエンジ
ンの一部を示す図面である。図において符号２は図示し
ない駆動系によってクランクシャフトの回転が伝達され
て、該クランクシャフトと同期して回転されるカムシャ
フトであり、符号１は本発明が対象とするバルブリフタ
である。
ンの一部を示す図面である。図において符号２は図示し
ない駆動系によってクランクシャフトの回転が伝達され
て、該クランクシャフトと同期して回転されるカムシャ
フトであり、符号１は本発明が対象とするバルブリフタ
である。
バルブリフタ１は、カムシャフト２のカムによって回
転されている最中、中間部上面11を押され、これによっ
て吸気あるいは排気バルブ50を開閉操作する。バルブ50
は外周に配置されたスプリング６によって常時上方に付
勢されている。したがって、バルブの開動作はカムシャ
フト２のカム駒における突出部がバルブリフタ中間部上
面11を押圧した時のみ行われるため、カムシャフト２の
回転数が高くなると、摺動速度の増加とバルブリフタへ
の押圧力の増加が生じ、より苛酷な使用条件となること
が理解できよう。
転されている最中、中間部上面11を押され、これによっ
て吸気あるいは排気バルブ50を開閉操作する。バルブ50
は外周に配置されたスプリング６によって常時上方に付
勢されている。したがって、バルブの開動作はカムシャ
フト２のカム駒における突出部がバルブリフタ中間部上
面11を押圧した時のみ行われるため、カムシャフト２の
回転数が高くなると、摺動速度の増加とバルブリフタへ
の押圧力の増加が生じ、より苛酷な使用条件となること
が理解できよう。
（従来の技術） 上述のような苛酷な使用条件に対応するために従来よ
り、カム駒との摺動面になる鋼材表面にクロムメッキ
や、合金工具鋼などの高級材へ窒化処理を施して、バル
ブリフタの摺動特性の向上を図ってきている。
り、カム駒との摺動面になる鋼材表面にクロムメッキ
や、合金工具鋼などの高級材へ窒化処理を施して、バル
ブリフタの摺動特性の向上を図ってきている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、現状では、上記のような表面処理法で
は、摺動特性としては充分とはいえず、焼付及び摩耗等
の問題が発生してきている。
は、摺動特性としては充分とはいえず、焼付及び摩耗等
の問題が発生してきている。
本発明は、上記問題に鑑み、従来の問題点を解消し、
より苛酷な条件下に於いても充分な耐摩耗性及び耐焼付
性を有するバルブリフタを提供することを目的とする。
より苛酷な条件下に於いても充分な耐摩耗性及び耐焼付
性を有するバルブリフタを提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明に係るバルブリフタは、バルブリフタとカム駒
の摺動面のバルブリフタ側平坦部に、耐摩耗性及び耐焼
付性に優れたファインセラミクスを複合した薄膜を形成
させることにより上記問題点を解消しようとするもので
ある。
の摺動面のバルブリフタ側平坦部に、耐摩耗性及び耐焼
付性に優れたファインセラミクスを複合した薄膜を形成
させることにより上記問題点を解消しようとするもので
ある。
具体的構成としては、内燃機関の吸排気弁を開閉させ
るために、カムと摺動するバルブリフタの鋼製平坦部
に、金属クロムとクロム窒化物Cr2Nの混合皮膜を厚み１
〜10μｍ形成させ、耐摩耗性及び耐焼付性を向上させた
ことを特徴とする。
るために、カムと摺動するバルブリフタの鋼製平坦部
に、金属クロムとクロム窒化物Cr2Nの混合皮膜を厚み１
〜10μｍ形成させ、耐摩耗性及び耐焼付性を向上させた
ことを特徴とする。
ここで、バルブリフタ上に形成させる薄膜は、物理的
気相蒸着法などにより金属クロムとクロム窒化物を基材
の処理面に形成させたものである。基材としては、構造
用炭素鋼、製造用合金鋼、肌焼鋼、又は合金工具鋼を使
用する。
気相蒸着法などにより金属クロムとクロム窒化物を基材
の処理面に形成させたものである。基材としては、構造
用炭素鋼、製造用合金鋼、肌焼鋼、又は合金工具鋼を使
用する。
本発明に係るバルブリフタの皮膜は金属クロムとクロ
ム窒化物Cr2Nが微細に混合した構成を有する。このよう
な混合した構成にする理由は、Cr2NやCrN等のクロム窒
化物のみからなる皮膜は靭性が劣るので、衝撃的力が皮
膜に加わった時に皮膜表面でのクラックや欠けが発生し
易く、一方、金属クロムのみからなる皮膜はなじみ性に
は優れるものの耐摩耗性や耐焼付性が劣るために、高速
で摺動するカム駒によって皮膜が急速に摩耗しあるいは
焼付くおそれがあるからである。これに対して、金属ク
ロムとCr2Nを微細に混合すると、それぞれの欠点を補っ
て、耐衝撃性、靭性、耐摩耗性及び耐焼付性にすぐれた
皮膜が得られる。
ム窒化物Cr2Nが微細に混合した構成を有する。このよう
な混合した構成にする理由は、Cr2NやCrN等のクロム窒
化物のみからなる皮膜は靭性が劣るので、衝撃的力が皮
膜に加わった時に皮膜表面でのクラックや欠けが発生し
易く、一方、金属クロムのみからなる皮膜はなじみ性に
は優れるものの耐摩耗性や耐焼付性が劣るために、高速
で摺動するカム駒によって皮膜が急速に摩耗しあるいは
焼付くおそれがあるからである。これに対して、金属ク
ロムとCr2Nを微細に混合すると、それぞれの欠点を補っ
て、耐衝撃性、靭性、耐摩耗性及び耐焼付性にすぐれた
皮膜が得られる。
皮膜中のCrとＮの存在原子比率は７〜10:3の範囲であ
ることが好ましい。Cr対Ｎの比率が7:3未満のＮリッチ
範囲では皮膜の靭性などが不足し、一方Cr対Ｎの比率が
10:3を超えるCrリッチ範囲では耐摩耗性などが不足す
る。
ることが好ましい。Cr対Ｎの比率が7:3未満のＮリッチ
範囲では皮膜の靭性などが不足し、一方Cr対Ｎの比率が
10:3を超えるCrリッチ範囲では耐摩耗性などが不足す
る。
皮膜の膜厚は、初期なじみにおける摩耗で表面層が消
失し耐摩耗性が失われわれないようにするために、１μ
ｍ以上の膜厚が必要であり、又表面に欠けや亀裂を生じ
ない良好な密着力を維持するため10μｍ以下が望まし
い。よって、膜厚は１μｍ〜10μｍを本発明の範囲とす
る。
失し耐摩耗性が失われわれないようにするために、１μ
ｍ以上の膜厚が必要であり、又表面に欠けや亀裂を生じ
ない良好な密着力を維持するため10μｍ以下が望まし
い。よって、膜厚は１μｍ〜10μｍを本発明の範囲とす
る。
上記皮膜を形成するには、薄膜形成直前にスパッタク
リーニングにより基材と処理面を充分活性化した後に、
電子ビーム、イオンビーム、陰極アークなどにより原料
となるクロムを蒸発させ、クロム蒸気と窒素ガスを反応
させ、未反応クロムとCr2Nを基材に成膜する方法に依る
ことができる。さらに、クロムをスパッタリングし、ク
ロム原子とスパッタ室内の窒素ガスを反応させ、未反応
のクロムとCr2Nを基材に積層する方法に依ることもでき
る。これらの方法において、クロムとの反応が起こる反
応室内に導入する窒素ガスの量をコントロールすること
により皮膜の組成をコントロールすることができる。さ
らに化学気相蒸着法に依ることもできる。
リーニングにより基材と処理面を充分活性化した後に、
電子ビーム、イオンビーム、陰極アークなどにより原料
となるクロムを蒸発させ、クロム蒸気と窒素ガスを反応
させ、未反応クロムとCr2Nを基材に成膜する方法に依る
ことができる。さらに、クロムをスパッタリングし、ク
ロム原子とスパッタ室内の窒素ガスを反応させ、未反応
のクロムとCr2Nを基材に積層する方法に依ることもでき
る。これらの方法において、クロムとの反応が起こる反
応室内に導入する窒素ガスの量をコントロールすること
により皮膜の組成をコントロールすることができる。さ
らに化学気相蒸着法に依ることもできる。
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
（実施例） 第２図に示すカムシャフト２とバルブリフタ１との摺
動面11にクロム窒化物−クロム皮膜を形成させた。
動面11にクロム窒化物−クロム皮膜を形成させた。
バルブリフタ本体の寸法・形状は、直径20mm、長さ1
4.5mmのカップ状であり、材料には合金工具鋼SKD11を使
用し、冷間鍛造でカップ状に成形した後、調質し、機械
加工によって上記寸法に仕上げた。さらに処理面をラッ
ピング及びポリッシングすることにより、表面の酸化皮
膜を機械的に取り除いた。その後、洗浄によって表面に
付着した有機物及び無機物の汚れを取り去り、イオンプ
レーティング装置の真空チャンバ内にセットし、真空引
きを行った。真空チャンバ内の真空度が４×10-3Pa（パ
スカル）以下となった時点で電子ビームを処理面にボン
バードすることによりスパッタクリーニングを施し、処
理面の清浄化を行い時間を置かずに窒素ガスを陰極近傍
に導入し、金属クロムとクロム窒化物の混合皮膜を処理
表面に重畳させた。金属クロムとクロム窒化物の混合物
は、物理的気相蒸着法の一種である陰極アーク式イオン
プレーティングにより形成させ、その際の条件はアーク
電流170A、窒素ガス圧力1.3×10-1Paとし、直径20mmの
平坦部に、約1500HMVの硬さを有する均一な５μｍの金
属クロムとクロム窒化物の混合皮膜が得られた。
4.5mmのカップ状であり、材料には合金工具鋼SKD11を使
用し、冷間鍛造でカップ状に成形した後、調質し、機械
加工によって上記寸法に仕上げた。さらに処理面をラッ
ピング及びポリッシングすることにより、表面の酸化皮
膜を機械的に取り除いた。その後、洗浄によって表面に
付着した有機物及び無機物の汚れを取り去り、イオンプ
レーティング装置の真空チャンバ内にセットし、真空引
きを行った。真空チャンバ内の真空度が４×10-3Pa（パ
スカル）以下となった時点で電子ビームを処理面にボン
バードすることによりスパッタクリーニングを施し、処
理面の清浄化を行い時間を置かずに窒素ガスを陰極近傍
に導入し、金属クロムとクロム窒化物の混合皮膜を処理
表面に重畳させた。金属クロムとクロム窒化物の混合物
は、物理的気相蒸着法の一種である陰極アーク式イオン
プレーティングにより形成させ、その際の条件はアーク
電流170A、窒素ガス圧力1.3×10-1Paとし、直径20mmの
平坦部に、約1500HMVの硬さを有する均一な５μｍの金
属クロムとクロム窒化物の混合皮膜が得られた。
この皮膜の全体の組成は70原子％Cr、30原子％Ｎであ
った。この皮膜のCoターゲットによるＸ線回折結果を第
１図に示す。同図より、皮膜はCr2NとCrが混合したもの
であることが確認された。
った。この皮膜のCoターゲットによるＸ線回折結果を第
１図に示す。同図より、皮膜はCr2NとCrが混合したもの
であることが確認された。
比較材として、２種類のバルブリフタを用いモータリ
ングテストを実施した。
ングテストを実施した。
その一つは、クロムモリブテン鋼SCM415を使用し、上
記工程により成形後炭端焼入れを行い、更に平坦面に30
μｍのクロムメッキを施したものである。他の一つは、
合金工具鋼SKD11を使用し、成形後平坦部に軟窒化を施
したものである。
記工程により成形後炭端焼入れを行い、更に平坦面に30
μｍのクロムメッキを施したものである。他の一つは、
合金工具鋼SKD11を使用し、成形後平坦部に軟窒化を施
したものである。
モータリングテストは、排気量400ccのガソリンエン
ジンにカム駒部をチル化した鋳鉄製カムシャフトを用い
て以下の条件で行った。
ジンにカム駒部をチル化した鋳鉄製カムシャフトを用い
て以下の条件で行った。
試験条件 機関回転数:6000rpm（カム回転数:3000rpm200時間） 油温:60℃ 使用オイル:5W30 エンジン運転後、バルブリフタをエンジンから取り出
し、これらの摩耗量を測定した。摩耗量は、平坦部表面
層の摩耗により生じた窪み深さを測定し、確認のために
断面を切断し顕微鏡による測定も同時に実施した。測定
結果は第３図に示すとおりである。
し、これらの摩耗量を測定した。摩耗量は、平坦部表面
層の摩耗により生じた窪み深さを測定し、確認のために
断面を切断し顕微鏡による測定も同時に実施した。測定
結果は第３図に示すとおりである。
又、第４図に示す試験機を用いて、同様の材料組合せ
での焼付試験を行った。
での焼付試験を行った。
図中、21はバルブリフタ付テストピース、22はカム駒
材テストピース、23は22のクランプ部材、24は回転シャ
フト25に接続された21のクランプ部材、26は荷重を付与
する油圧機構である。クランプ部材23に設けらた穴から
潤滑油を摺動面に供給し、またクランプ部材23に加えら
れている荷重は時々刻々ロードセル（図示せず）で測定
した。
材テストピース、23は22のクランプ部材、24は回転シャ
フト25に接続された21のクランプ部材、26は荷重を付与
する油圧機構である。クランプ部材23に設けらた穴から
潤滑油を摺動面に供給し、またクランプ部材23に加えら
れている荷重は時々刻々ロードセル（図示せず）で測定
した。
試験条件は以下のとおりであった。
潤滑方法：モータオイル＃20、油温80℃、油量250cc/mi
n 摩擦速度:8m/s（カムシャフト回転数3500rpmに対応） 接触荷重：初期20kg/cm2から10kg/cm2毎増加、焼付まで 摩擦時間：各荷重３分間保持 上記試験で得られた結果を第５図に示す。
n 摩擦速度:8m/s（カムシャフト回転数3500rpmに対応） 接触荷重：初期20kg/cm2から10kg/cm2毎増加、焼付まで 摩擦時間：各荷重３分間保持 上記試験で得られた結果を第５図に示す。
第３図及び第５図から比較材に対して本発明材は、摩
耗量が少なく焼付荷重も高くなっており、耐摩耗性及び
耐焼付性の大幅な向上がみられる。
耗量が少なく焼付荷重も高くなっており、耐摩耗性及び
耐焼付性の大幅な向上がみられる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来の窒化、
軟弱窒化及びクロムめっきに比較して優れた耐摩耗性及
び耐焼付性が得られるために、摺動と衝撃が複合した苛
酷な条件において使用される、性能が優れたバルブリフ
タを提供することができる。
軟弱窒化及びクロムめっきに比較して優れた耐摩耗性及
び耐焼付性が得られるために、摺動と衝撃が複合した苛
酷な条件において使用される、性能が優れたバルブリフ
タを提供することができる。
第１図は本発明一実施例におけるバルブリフタの平坦面
に形成された皮膜のＸ線回折図、 第２図は本発明の実施例に示すバルブリフタの断面図、 第３図はモータリングテストの結果を示すグラフ、 第４図は焼付試験に使用した焼付試験機の概略図、 第５図は焼付試験の結果を示すグラフ、 第６図はバルブリフタを含む直打式動弁機構の断面図で
ある。 １……バルブリフタ、２……カムシャフト、３……イン
ナーシム、４……シリンダヘッド、50……バルブ、51…
…バルブステム端面、６……バルブスプリング、７……
スプリングリテーナ、８……コッタ
に形成された皮膜のＸ線回折図、 第２図は本発明の実施例に示すバルブリフタの断面図、 第３図はモータリングテストの結果を示すグラフ、 第４図は焼付試験に使用した焼付試験機の概略図、 第５図は焼付試験の結果を示すグラフ、 第６図はバルブリフタを含む直打式動弁機構の断面図で
ある。 １……バルブリフタ、２……カムシャフト、３……イン
ナーシム、４……シリンダヘッド、50……バルブ、51…
…バルブステム端面、６……バルブスプリング、７……
スプリングリテーナ、８……コッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清田 文夫 新潟県柏崎市北斗町１―37 株式会社リケ ン柏崎事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−111106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87950（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】内燃機関の吸排気弁を開閉させるためにカ
ムと摺動するバルブリフタの平坦部において、構造用炭
素鋼、構造用合金鋼、肌焼鋼及び合金工具鋼から選択さ
れた鋼材表面に、金属クロムとクロム窒化物Cr2Nの混合
皮膜を厚み１〜10μｍ形成させ、かつ皮膜中のCrとＮの
存在原子比率を７〜10:3の範囲とし、耐摩耗性及び耐焼
付性を高めたことを特徴とするバルブリフタ。 - 【請求項２】前記鋼材が合金工具鋼である請求項１記載
のバルブリフタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312629A JPH089964B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 内燃機関の動弁機構用バルブリフタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312629A JPH089964B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 内燃機関の動弁機構用バルブリフタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03172504A JPH03172504A (ja) | 1991-07-25 |
| JPH089964B2 true JPH089964B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=18031503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1312629A Expired - Fee Related JPH089964B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 内燃機関の動弁機構用バルブリフタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089964B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2771947B2 (ja) * | 1994-04-21 | 1998-07-02 | 株式会社リケン | 摺動部材 |
| CN1068388C (zh) * | 1994-07-30 | 2001-07-11 | 株式会社理研 | 滑动部件 |
| JPH0931628A (ja) * | 1995-07-25 | 1997-02-04 | Riken Corp | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP2010163694A (ja) * | 1997-11-06 | 2010-07-29 | Dowa Holdings Co Ltd | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 |
| JP4721450B2 (ja) * | 2006-12-08 | 2011-07-13 | 本田技研工業株式会社 | 動弁装置の摺動部品 |
| DE102009000956A1 (de) | 2009-02-18 | 2010-08-19 | Robert Bosch Gmbh | Laserzündkerze und Vorkammermodul hierfür |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610454B2 (ja) * | 1984-10-05 | 1994-02-09 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| JP2641424B2 (ja) * | 1985-11-08 | 1997-08-13 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関動弁装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP1312629A patent/JPH089964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03172504A (ja) | 1991-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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