JPH09195729A - チタン合金製ポペット弁 - Google Patents
チタン合金製ポペット弁Info
- Publication number
- JPH09195729A JPH09195729A JP343296A JP343296A JPH09195729A JP H09195729 A JPH09195729 A JP H09195729A JP 343296 A JP343296 A JP 343296A JP 343296 A JP343296 A JP 343296A JP H09195729 A JPH09195729 A JP H09195729A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- layer
- titanium alloy
- poppet valve
- treatment
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、内燃機関の吸排気弁に用いて好適
の、チタン合金製ポペット弁に関し、長期間に亘って耐
焼き付き性，耐磨耗性等を確保できるようにようにす
る。 【解決手段】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられ、β型Ｔｉ合金を材料として形成されたチ
タン合金製ポペット弁において、母材の表面に酸化層を
形成する酸化処理が施されて、酸化層が主としてＴｉＯ
2 とＡｌ2 Ｏ3 とからなる第１層３０，主としてＴｉＯ
2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなる第２層３１，主として
ＴｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層３
２，主としてＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層
３３を、表面側から順番にそなえるように構成する。
の、チタン合金製ポペット弁に関し、長期間に亘って耐
焼き付き性，耐磨耗性等を確保できるようにようにす
る。 【解決手段】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられ、β型Ｔｉ合金を材料として形成されたチ
タン合金製ポペット弁において、母材の表面に酸化層を
形成する酸化処理が施されて、酸化層が主としてＴｉＯ
2 とＡｌ2 Ｏ3 とからなる第１層３０，主としてＴｉＯ
2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなる第２層３１，主として
ＴｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層３
２，主としてＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層
３３を、表面側から順番にそなえるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸排気
弁に用いて好適の、チタン合金製ポペット弁に関する。
弁に用いて好適の、チタン合金製ポペット弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関（以下、エンジンという）の性
能向上のためにエンジンの高速回転化が図られている
が、このようなエンジンの高速回転化に対応するために
は、動弁系の慣性質量の低減が重要である。特に、動弁
系の中でも大きな質量を占める吸気弁や排気弁等の弁本
体の軽量化は、エンジンの高速回転化に極めて効果が大
きい。
能向上のためにエンジンの高速回転化が図られている
が、このようなエンジンの高速回転化に対応するために
は、動弁系の慣性質量の低減が重要である。特に、動弁
系の中でも大きな質量を占める吸気弁や排気弁等の弁本
体の軽量化は、エンジンの高速回転化に極めて効果が大
きい。
【０００３】そこで、例えばβ型チタン合金を材料とし
たチタン合金製の吸気弁などの内燃機関用弁が開発され
ている。このような内燃機関の動弁系は、例えば図４
（エンジンのシリンダヘッド部分の横断面図）に示すよ
うに構成される。図４において、１０はシリンダヘッド
であり、下部に燃焼室１１の上面部１１Ａが形成され、
この燃焼室上面部１１Ａに通じるように吸気ポート１２
及び排気ポート１３が形成されている。そして、吸気ポ
ート１２の燃焼室側開口１１Ｂに吸気弁１４が、排気ポ
ート１３の燃焼室側開口１１Ｃに排気弁１５がそれぞれ
そなえられている。
たチタン合金製の吸気弁などの内燃機関用弁が開発され
ている。このような内燃機関の動弁系は、例えば図４
（エンジンのシリンダヘッド部分の横断面図）に示すよ
うに構成される。図４において、１０はシリンダヘッド
であり、下部に燃焼室１１の上面部１１Ａが形成され、
この燃焼室上面部１１Ａに通じるように吸気ポート１２
及び排気ポート１３が形成されている。そして、吸気ポ
ート１２の燃焼室側開口１１Ｂに吸気弁１４が、排気ポ
ート１３の燃焼室側開口１１Ｃに排気弁１５がそれぞれ
そなえられている。
【０００４】これらの吸気弁１４及び排気弁１５は、バ
ルブ軸部１６の一端（図中、下端）に、開口１１Ｂ，１
１Ｃを開閉する弁体としてのバルブ傘部１７をそなえた
ポペット弁（きのこ型弁）で構成され、シリンダヘッド
１０にそなえられたスチール製のバルブガイド１８に摺
動自在に嵌挿されている。また、開口１１Ｂ，１１Ｃに
はバルブ傘部１７の整合するバルブシート１９がそなえ
られる。
ルブ軸部１６の一端（図中、下端）に、開口１１Ｂ，１
１Ｃを開閉する弁体としてのバルブ傘部１７をそなえた
ポペット弁（きのこ型弁）で構成され、シリンダヘッド
１０にそなえられたスチール製のバルブガイド１８に摺
動自在に嵌挿されている。また、開口１１Ｂ，１１Ｃに
はバルブ傘部１７の整合するバルブシート１９がそなえ
られる。
【０００５】ここでは、これらの吸気弁１４及び排気弁
１５のうち、よりバルブ傘部の直径が大きく軽量化が要
求される吸気弁１４についてはβ型チタン合金製に、ま
た、比較的バルブ傘部の直径が小さく軽量化の要求度の
低い排気弁１５についてはスチール製になっている。こ
のような吸気弁１４及び排気弁１５の動弁系は、図示し
ないクランクシャフトに連動してクランクシャフトの二
分の一の回転速度で回転するカムシャフト２０Ａ，２０
Ｂと、これらのカムシャフト２０Ａ，２０Ｂに設けられ
たカム２１Ａ，２１Ｂ及びバルブ軸部１６の他端（図
中、上端）にそれぞれ当接しながらカム２１Ａ，２１Ｂ
の形状に応じて揺動するロッカアーム２２Ａ，２２Ｂ
と、吸気弁１４，排気弁１５を閉方向（図中、上方）へ
付勢するバルブスプリング２３Ａ，２３Ｂと、吸排気弁
１４，１５のバルブクリアランスの自動調整を行なうハ
イドロラッシュアジャスタ２４Ａ，２４Ｂとをそなえて
いる。
１５のうち、よりバルブ傘部の直径が大きく軽量化が要
求される吸気弁１４についてはβ型チタン合金製に、ま
た、比較的バルブ傘部の直径が小さく軽量化の要求度の
低い排気弁１５についてはスチール製になっている。こ
のような吸気弁１４及び排気弁１５の動弁系は、図示し
ないクランクシャフトに連動してクランクシャフトの二
分の一の回転速度で回転するカムシャフト２０Ａ，２０
Ｂと、これらのカムシャフト２０Ａ，２０Ｂに設けられ
たカム２１Ａ，２１Ｂ及びバルブ軸部１６の他端（図
中、上端）にそれぞれ当接しながらカム２１Ａ，２１Ｂ
の形状に応じて揺動するロッカアーム２２Ａ，２２Ｂ
と、吸気弁１４，排気弁１５を閉方向（図中、上方）へ
付勢するバルブスプリング２３Ａ，２３Ｂと、吸排気弁
１４，１５のバルブクリアランスの自動調整を行なうハ
イドロラッシュアジャスタ２４Ａ，２４Ｂとをそなえて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
作動中は、バルブ軸部１６の大部分はバルブガイド１８
に摺接し、バルブ軸部１６の上端部はロッカアーム２２
Ａ，２２Ｂと接触し、バルブ傘部１７のフェース部はバ
ルブシート１９と接触する。この場合、各吸排気弁１
４，１５は、それぞれ相手部材から大きな力を受けてお
り、特に、エンジンの高回転域での作動中は、このよう
な力が継続して作用することにより、相手部材との接触
部の磨耗や焼き付きを生じやすい。
作動中は、バルブ軸部１６の大部分はバルブガイド１８
に摺接し、バルブ軸部１６の上端部はロッカアーム２２
Ａ，２２Ｂと接触し、バルブ傘部１７のフェース部はバ
ルブシート１９と接触する。この場合、各吸排気弁１
４，１５は、それぞれ相手部材から大きな力を受けてお
り、特に、エンジンの高回転域での作動中は、このよう
な力が継続して作用することにより、相手部材との接触
部の磨耗や焼き付きを生じやすい。
【０００７】特に、チタンは活性な金属であり、他の金
属からの影響を受けやすく、チタン合金バルブでは各部
の磨耗が問題となり、軸部についても、バルブガイド１
８との摺動による耐焼き付き性、耐磨耗性が低下してし
まう。ところで、特開平７−５４１２４号公報には、Ｔ
ｉ−Ａｌ（チタン−アルミニウム）合金の耐磨耗性を向
上させるようにした技術が開示されている。しかしなが
ら、上記公報に記載されたＴｉ−Ａｌ合金は、Ａｌを３
５％以上含有した金属間化合物であって、Ａｌの含有率
が低いβ型Ｔｉ合金とは異なる金属であり、上述の課題
を解決するようなものではなかった。
属からの影響を受けやすく、チタン合金バルブでは各部
の磨耗が問題となり、軸部についても、バルブガイド１
８との摺動による耐焼き付き性、耐磨耗性が低下してし
まう。ところで、特開平７−５４１２４号公報には、Ｔ
ｉ−Ａｌ（チタン−アルミニウム）合金の耐磨耗性を向
上させるようにした技術が開示されている。しかしなが
ら、上記公報に記載されたＴｉ−Ａｌ合金は、Ａｌを３
５％以上含有した金属間化合物であって、Ａｌの含有率
が低いβ型Ｔｉ合金とは異なる金属であり、上述の課題
を解決するようなものではなかった。
【０００８】また、特開平７−５４１２４号公報には、
バルブガイドとの焼き付きを防止するようにしたチタン
合金バルブが開示されている。しかしながら、この技術
では、バルブの軸部に形成される硬化層の厚さを１μｍ
以上２０μｍ以下と規定しており、硬化層を厚くするこ
とにより窒化処理に要するコストが高くなることが避け
られない。
バルブガイドとの焼き付きを防止するようにしたチタン
合金バルブが開示されている。しかしながら、この技術
では、バルブの軸部に形成される硬化層の厚さを１μｍ
以上２０μｍ以下と規定しており、硬化層を厚くするこ
とにより窒化処理に要するコストが高くなることが避け
られない。
【０００９】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、長期間に亘って耐焼き付き性，耐磨耗性等を
確保できるようにした、チタン合金製ポペット弁を提供
することを目的とする。
たもので、長期間に亘って耐焼き付き性，耐磨耗性等を
確保できるようにした、チタン合金製ポペット弁を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のチタン合金製ポペット弁は、内燃機関におけ
る吸気弁又は排気弁としてそなえられるポペット弁であ
って、β型Ｔｉ（チタン）合金を材料として形成された
チタン合金製ポペット弁において、母材の表面に酸化層
を形成する酸化処理が施されて、該酸化層が、主として
ＴｉＯ2 とＡｌ 2 Ｏ3 とからなる第１層，主としてＴｉ
Ｏ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなる第２層，主としてＴ
ｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層，主
としてＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層を、表
面側から順番にそなえていることを特徴としている。
の本発明のチタン合金製ポペット弁は、内燃機関におけ
る吸気弁又は排気弁としてそなえられるポペット弁であ
って、β型Ｔｉ（チタン）合金を材料として形成された
チタン合金製ポペット弁において、母材の表面に酸化層
を形成する酸化処理が施されて、該酸化層が、主として
ＴｉＯ2 とＡｌ 2 Ｏ3 とからなる第１層，主としてＴｉ
Ｏ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなる第２層，主としてＴ
ｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層，主
としてＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層を、表
面側から順番にそなえていることを特徴としている。
【００１１】また、請求項２記載の本発明のチタン合金
製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に加えて、上
記の第１層〜第４層からなる該酸化層の厚みが、１μｍ
未満に設定されていることを特徴としている。また、請
求項３記載の本発明のチタン合金製ポペット弁は、上記
請求項１記載の構成に加えて、上記の酸化処理として、
塩浴軟窒化処理が用いられていることを特徴としてい
る。
製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に加えて、上
記の第１層〜第４層からなる該酸化層の厚みが、１μｍ
未満に設定されていることを特徴としている。また、請
求項３記載の本発明のチタン合金製ポペット弁は、上記
請求項１記載の構成に加えて、上記の酸化処理として、
塩浴軟窒化処理が用いられていることを特徴としてい
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としてのチタン合金製ポペット弁について説明す
ると、図１はその製造工程を説明するための図、図２は
その断面の金属組成を説明するための図、図３はその効
果を説明するための図である。本実施形態のチタン合金
製ポペット弁は、主に自動車用エンジンの吸排気弁に用
いられるものであって、特に、本実施形態では、自動車
用エンジンの吸気弁に用いる場合について説明する。
施形態としてのチタン合金製ポペット弁について説明す
ると、図１はその製造工程を説明するための図、図２は
その断面の金属組成を説明するための図、図３はその効
果を説明するための図である。本実施形態のチタン合金
製ポペット弁は、主に自動車用エンジンの吸排気弁に用
いられるものであって、特に、本実施形態では、自動車
用エンジンの吸気弁に用いる場合について説明する。
【００１３】まず、図１を用いてこのチタン合金製ポペ
ット弁の製造工程について説明すると、最初に素材とし
てのβ型Ｔｉ合金（Ｔｉ−１０Ｃｒ−５Ａｌ−３Ｖ−２
Ｃ）を吸気弁の大きさに切削する（Ｓ１）。ここで、β
型合金とは、Ａｌ（アルミニウム）の含有率が低いＴｉ
合金の一種である。また、Ｔｉ−１０Ｃｒ−５Ａｌ−３
Ｖ−２Ｃの表記は、Ｔｉ（チタン）主成分とし、１０％
のＣｒ（クロム），５％のＡｌ（アルミニウム），３％
のＶ（バナジウム）及び５％のＣ（カーボン）を含有し
ていることを示している。
ット弁の製造工程について説明すると、最初に素材とし
てのβ型Ｔｉ合金（Ｔｉ−１０Ｃｒ−５Ａｌ−３Ｖ−２
Ｃ）を吸気弁の大きさに切削する（Ｓ１）。ここで、β
型合金とは、Ａｌ（アルミニウム）の含有率が低いＴｉ
合金の一種である。また、Ｔｉ−１０Ｃｒ−５Ａｌ−３
Ｖ−２Ｃの表記は、Ｔｉ（チタン）主成分とし、１０％
のＣｒ（クロム），５％のＡｌ（アルミニウム），３％
のＶ（バナジウム）及び５％のＣ（カーボン）を含有し
ていることを示している。
【００１４】次に、この吸気弁（母材）のバルブ軸部の
上端部に鋼製のチップを溶着する（Ｓ２）。このチップ
は、ロッカアームからの駆動力が入力される部材であっ
て、バルブ軸部上端の磨耗を低減するための部材であ
る。そして、アプセット鍛造により母材にバルブの傘部
を形成し（Ｓ３）、その後、溶体化処理を行なう（Ｓ
４）。この溶体化処理は、例えば９００°Ｃで３０分間
程加熱してから自然冷却するものであり、アプセット鍛
造による歪みを除去するための工程である。そして、こ
の溶体化処理を行なった後、機械加工により母材を正確
な寸法精度で加工する（Ｓ５）。
上端部に鋼製のチップを溶着する（Ｓ２）。このチップ
は、ロッカアームからの駆動力が入力される部材であっ
て、バルブ軸部上端の磨耗を低減するための部材であ
る。そして、アプセット鍛造により母材にバルブの傘部
を形成し（Ｓ３）、その後、溶体化処理を行なう（Ｓ
４）。この溶体化処理は、例えば９００°Ｃで３０分間
程加熱してから自然冷却するものであり、アプセット鍛
造による歪みを除去するための工程である。そして、こ
の溶体化処理を行なった後、機械加工により母材を正確
な寸法精度で加工する（Ｓ５）。
【００１５】次に、バルブの表面処理を行なう（Ｓ
６）。ここで、この表面処理は酸化処理の１つとしての
塩浴軟窒化処理（又はタフトライドという）により行な
われる。この塩浴軟窒化処理は、シアンやアンモニア等
を溶融した溶剤の中で加熱してバルブの表面を窒化させ
る処理であって、ここでは、この塩浴軟窒化処理を約５
７０°Ｃで１時間程行なう。
６）。ここで、この表面処理は酸化処理の１つとしての
塩浴軟窒化処理（又はタフトライドという）により行な
われる。この塩浴軟窒化処理は、シアンやアンモニア等
を溶融した溶剤の中で加熱してバルブの表面を窒化させ
る処理であって、ここでは、この塩浴軟窒化処理を約５
７０°Ｃで１時間程行なう。
【００１６】そして、このように塩浴軟窒化処理を行な
うと、母材の表面には窒化層ではなく酸化層が形成され
る。この酸化層は、厚さが１μｍ未満（略０．８５μ
ｍ）の極めて薄い層であるが、このような酸化層により
母材の表面硬さは、Ｈｖ0.2 ＝５８０に高めることがで
きる。ところで、このような表面処理（タフトライド）
を施した母材の断面を模式的に示すと図２のようにな
る。すなわち、母材の表面には、第１層３０〜第４層３
３の４つの酸化層が形成されており、これらの４つの酸
化層により母材の表面硬さが向上するのである。
うと、母材の表面には窒化層ではなく酸化層が形成され
る。この酸化層は、厚さが１μｍ未満（略０．８５μ
ｍ）の極めて薄い層であるが、このような酸化層により
母材の表面硬さは、Ｈｖ0.2 ＝５８０に高めることがで
きる。ところで、このような表面処理（タフトライド）
を施した母材の断面を模式的に示すと図２のようにな
る。すなわち、母材の表面には、第１層３０〜第４層３
３の４つの酸化層が形成されており、これらの４つの酸
化層により母材の表面硬さが向上するのである。
【００１７】このうち第１層３０は、主にＴｉＯ2 とＡ
ｌ2 Ｏ3 とからなっており、表面から略５０ｎｍまでの
間に形成される。また、第２層３１は上記第１層３０の
成分にＴｉの成分が加わったものであって、ＴｉＯ2 と
ＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなり、５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程
度の位置に形成されている。第３層３２は上記第２層３
１の成分にＡｌの成分が加わったものであって、ＴｉＯ
2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなり、２５０ｎｍ〜
７００ｎｍ程度の位置に形成されている。また、第４層
３３は上記第３層３２の成分からＴｉＯ2 の成分を除い
たものであって、ＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなり、
７００ｎｍ〜８５０ｎｍ程度の位置に形成されている。
そして、この第４層３３の下方に、母材が存在してい
る。
ｌ2 Ｏ3 とからなっており、表面から略５０ｎｍまでの
間に形成される。また、第２層３１は上記第１層３０の
成分にＴｉの成分が加わったものであって、ＴｉＯ2 と
ＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなり、５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程
度の位置に形成されている。第３層３２は上記第２層３
１の成分にＡｌの成分が加わったものであって、ＴｉＯ
2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなり、２５０ｎｍ〜
７００ｎｍ程度の位置に形成されている。また、第４層
３３は上記第３層３２の成分からＴｉＯ2 の成分を除い
たものであって、ＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなり、
７００ｎｍ〜８５０ｎｍ程度の位置に形成されている。
そして、この第４層３３の下方に、母材が存在してい
る。
【００１８】そして、このような硬化層としての酸化層
をバルブ全体に形成することにより母材の表面硬さが向
上するのである。ところで、この塩浴軟窒化処理は時効
処理も兼ねており、この塩浴軟窒化処理を行なうことに
より、図３に示すように、芯部硬さを例えば３３０Ｈｖ
から４１５Ｈｖまで向上させることができ、疲労強度も
例えば１５ｋｇｆ／ｍｍ2 から２６．５ｋｇｆ／ｍｍ2
まで向上させることができるのである。
をバルブ全体に形成することにより母材の表面硬さが向
上するのである。ところで、この塩浴軟窒化処理は時効
処理も兼ねており、この塩浴軟窒化処理を行なうことに
より、図３に示すように、芯部硬さを例えば３３０Ｈｖ
から４１５Ｈｖまで向上させることができ、疲労強度も
例えば１５ｋｇｆ／ｍｍ2 から２６．５ｋｇｆ／ｍｍ2
まで向上させることができるのである。
【００１９】なお、上述の４つの酸化層は明確に区分さ
れるものではなく、表面側はＴｉＯ 2 とＡｌ2 Ｏ3 とか
らなっている（第１層３０）が、母材芯部近づくにした
がって徐々にＴｉの成分が増加していく（第２層３１）
ような構成になっている。そして、さらに母材芯部に近
づくと、上記の成分（ＴｉＯ2 ＋Ｔｉ＋Ａｌ2 Ｏ 3 ）に
加えて、徐々にＡｌの成分が増加し（第３層３２）、そ
の後、ＴｉＯ2 ＋Ｔｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ａｌの成分からＴ
ｉＯ2 の成分が徐々に減少していくのである（第４層３
３）。そして、このようなＴｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ａｌを有
する層（第４層３３）よりも母材芯部近づくと、今度は
徐々にＡｌ2 Ｏ3 の成分が減少していき、母材（Ｔｉ＋
Ａｌ）に変化しているのである。
れるものではなく、表面側はＴｉＯ 2 とＡｌ2 Ｏ3 とか
らなっている（第１層３０）が、母材芯部近づくにした
がって徐々にＴｉの成分が増加していく（第２層３１）
ような構成になっている。そして、さらに母材芯部に近
づくと、上記の成分（ＴｉＯ2 ＋Ｔｉ＋Ａｌ2 Ｏ 3 ）に
加えて、徐々にＡｌの成分が増加し（第３層３２）、そ
の後、ＴｉＯ2 ＋Ｔｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ａｌの成分からＴ
ｉＯ2 の成分が徐々に減少していくのである（第４層３
３）。そして、このようなＴｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ａｌを有
する層（第４層３３）よりも母材芯部近づくと、今度は
徐々にＡｌ2 Ｏ3 の成分が減少していき、母材（Ｔｉ＋
Ａｌ）に変化しているのである。
【００２０】さて、このような塩浴軟窒化処理の後は、
バルブの軸端部の焼入れを行ない（Ｓ７）軸端部を硬化
させた後、最後に仕上げ加工を行ない（Ｓ８）、チタン
合金製バルブを完成させるのである。本発明の一実施形
態としてのチタン合金製ポペット弁は、上述のように構
成されているので、以下のような利点や効果がある。
バルブの軸端部の焼入れを行ない（Ｓ７）軸端部を硬化
させた後、最後に仕上げ加工を行ない（Ｓ８）、チタン
合金製バルブを完成させるのである。本発明の一実施形
態としてのチタン合金製ポペット弁は、上述のように構
成されているので、以下のような利点や効果がある。
【００２１】すなわち、母材（バルブ）の表面に酸化層
を形成する酸化処理（ここでは、塩浴軟窒化処理）を施
すことにより、長期間に亘って耐焼き付き性，耐磨耗性
を確保することができる。具体的には、通常のエンジン
の最高回転数運転における耐久試験において、何ら表面
処理をしていないものは、短時間でバルブ及びバルブガ
イドに焼き付きが発生したが、本発明のチタン合金製ポ
ペット弁では、上記の耐久試験において連続２００時間
の運転後も焼き付き等が発生しないことを実験的に確認
することができた。
を形成する酸化処理（ここでは、塩浴軟窒化処理）を施
すことにより、長期間に亘って耐焼き付き性，耐磨耗性
を確保することができる。具体的には、通常のエンジン
の最高回転数運転における耐久試験において、何ら表面
処理をしていないものは、短時間でバルブ及びバルブガ
イドに焼き付きが発生したが、本発明のチタン合金製ポ
ペット弁では、上記の耐久試験において連続２００時間
の運転後も焼き付き等が発生しないことを実験的に確認
することができた。
【００２２】また、本発明のチタン合金製ポペット弁で
は、上述したような連続２００時間の耐久試験後も、磨
耗量はバルブで２〜５μｍ、バルブガイドで１０〜２５
μｍ程度であり、特にバルブ側のなじみ性が向上したこ
とによって、両者の磨耗が極めて減少したものと考えら
れる。したがって、通常の車両用エンジンで要求される
耐焼き付き性，耐磨耗性等を十分満足することができ、
チタンバルブを車両用エンジンに広く採用することがで
きるようになるという利点がある。また、チタンバルブ
を採用することにより、動弁系の慣性質量を低減してエ
ンジンの高回転化を図ることができるという利点も有し
ている。
は、上述したような連続２００時間の耐久試験後も、磨
耗量はバルブで２〜５μｍ、バルブガイドで１０〜２５
μｍ程度であり、特にバルブ側のなじみ性が向上したこ
とによって、両者の磨耗が極めて減少したものと考えら
れる。したがって、通常の車両用エンジンで要求される
耐焼き付き性，耐磨耗性等を十分満足することができ、
チタンバルブを車両用エンジンに広く採用することがで
きるようになるという利点がある。また、チタンバルブ
を採用することにより、動弁系の慣性質量を低減してエ
ンジンの高回転化を図ることができるという利点も有し
ている。
【００２３】また、塩浴軟窒化処理が時効処理を兼ねる
ことにより、耐焼き付き性，耐磨耗性の向上とともに疲
労強度も大きく向上させることができ、動弁系全体の信
頼性を向上させることができるのである。なお、酸化処
理は、上述の軟窒化処理に限定されるものではなく、軟
窒化処理以外にも例えば大気中加熱でも上述と同様の効
果を得ることができる。
ことにより、耐焼き付き性，耐磨耗性の向上とともに疲
労強度も大きく向上させることができ、動弁系全体の信
頼性を向上させることができるのである。なお、酸化処
理は、上述の軟窒化処理に限定されるものではなく、軟
窒化処理以外にも例えば大気中加熱でも上述と同様の効
果を得ることができる。
【００２４】また、本実施形態では、チタン合金製ポペ
ット弁をエンジンの吸気弁に用いた場合について説明し
ているが、本チタン合金製ポペット弁はエンジンの吸気
弁に限定されるものではなく、エンジンの排気弁や、摺
動や磨耗に晒される種々のポペット弁に適用することが
できる。
ット弁をエンジンの吸気弁に用いた場合について説明し
ているが、本チタン合金製ポペット弁はエンジンの吸気
弁に限定されるものではなく、エンジンの排気弁や、摺
動や磨耗に晒される種々のポペット弁に適用することが
できる。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のチタン合
金製ポペット弁によれば、内燃機関における吸気弁又は
排気弁としてそなえられるポペット弁であって、β型Ｔ
ｉ（チタン）合金を材料として形成されたチタン合金製
ポペット弁において、母材の表面に酸化層を形成する酸
化処理が施されて、該酸化層が、主としてＴｉＯ2 とＡ
ｌ2 Ｏ3 とからなる第１層，主としてＴｉＯ2 とＴｉと
Ａｌ2 Ｏ3 とからなる第２層，主としてＴｉＯ2 とＴｉ
とＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層，主としてＴｉと
Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層を、表面側から順番
にそなえるという構成により、長期間に亘って耐焼き付
き性，耐磨耗性を確保することができる。また、車両用
エンジンで要求される耐焼き付き性，耐磨耗性等を十分
に満足することで、チタンバルブを車両用エンジンに広
く採用することができるようになり、動弁系の慣性質量
を低減してエンジンの高回転化を図ることができるとい
う利点も有している。
金製ポペット弁によれば、内燃機関における吸気弁又は
排気弁としてそなえられるポペット弁であって、β型Ｔ
ｉ（チタン）合金を材料として形成されたチタン合金製
ポペット弁において、母材の表面に酸化層を形成する酸
化処理が施されて、該酸化層が、主としてＴｉＯ2 とＡ
ｌ2 Ｏ3 とからなる第１層，主としてＴｉＯ2 とＴｉと
Ａｌ2 Ｏ3 とからなる第２層，主としてＴｉＯ2 とＴｉ
とＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第３層，主としてＴｉと
Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌとからなる第４層を、表面側から順番
にそなえるという構成により、長期間に亘って耐焼き付
き性，耐磨耗性を確保することができる。また、車両用
エンジンで要求される耐焼き付き性，耐磨耗性等を十分
に満足することで、チタンバルブを車両用エンジンに広
く採用することができるようになり、動弁系の慣性質量
を低減してエンジンの高回転化を図ることができるとい
う利点も有している。
【００２６】また、請求項２記載の本発明のチタン合金
製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に加えて、上
記の第１層〜第４層からなる該酸化層の厚みを１μｍ未
満とすることで、耐焼き付き性や耐磨耗性のバラツキを
なくすことができるとともに、酸化層の剥落を防止する
ことができるのである。また、請求項３記載の本発明の
チタン合金製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に
加えて、上記の酸化処理として、塩浴軟窒化処理が用い
られるという構成により、新たな設備を設けることなく
簡単に酸化処理を行なうことができ、コストの上昇を抑
制することができるという利点がある。また、塩浴軟窒
化処理が時効処理を兼ねることになるので、耐焼き付き
性，耐磨耗性の向上とともに疲労強度も大きく向上させ
ることができ、動弁系全体の信頼性を向上させることが
できるという利点がある。
製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に加えて、上
記の第１層〜第４層からなる該酸化層の厚みを１μｍ未
満とすることで、耐焼き付き性や耐磨耗性のバラツキを
なくすことができるとともに、酸化層の剥落を防止する
ことができるのである。また、請求項３記載の本発明の
チタン合金製ポペット弁は、上記請求項１記載の構成に
加えて、上記の酸化処理として、塩浴軟窒化処理が用い
られるという構成により、新たな設備を設けることなく
簡単に酸化処理を行なうことができ、コストの上昇を抑
制することができるという利点がある。また、塩浴軟窒
化処理が時効処理を兼ねることになるので、耐焼き付き
性，耐磨耗性の向上とともに疲労強度も大きく向上させ
ることができ、動弁系全体の信頼性を向上させることが
できるという利点がある。
【図１】本発明の一実施形態としてのチタン合金製ポペ
ット弁の製造工程を説明するための図である。
ット弁の製造工程を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのチタン合金製ポペ
ット弁の断面の金属組成を説明するための図である。
ット弁の断面の金属組成を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのチタン合金製ポペ
ット弁の効果を説明するための図である。
ット弁の効果を説明するための図である。
【図４】一般的なエンジンのシリンダヘッド部の一例を
示す模式的な断面図である。
示す模式的な断面図である。
１０ シリンダヘッド １１ 燃焼室 １１Ａ 燃焼室上面部 １１Ｂ，１１Ｃ 開口 １２ 吸気ポート １３ 排気ポート １４ チタン合金製吸気弁（ポペット弁又はきのこ型
弁） １５ スチール製排気弁（ポペット弁又はきのこ型弁） １６ バルブ軸部 １７ 弁体としてのバルブ傘部 １８ スチール製のバルブガイド １９ バルブシート ２０Ａ，２０Ｂ カムシャフト ２１Ａ，２１Ｂ カム ２２Ａ，２２Ｂ ロッカアーム ２３Ａ，２３Ｂ バルブスプリング ２４Ａ，２４Ｂ ハイドロラッシュアジャスタ ３０ 第１層 ３１ 第２層 ３２ 第３層 ３３ 第４層
弁） １５ スチール製排気弁（ポペット弁又はきのこ型弁） １６ バルブ軸部 １７ 弁体としてのバルブ傘部 １８ スチール製のバルブガイド １９ バルブシート ２０Ａ，２０Ｂ カムシャフト ２１Ａ，２１Ｂ カム ２２Ａ，２２Ｂ ロッカアーム ２３Ａ，２３Ｂ バルブスプリング ２４Ａ，２４Ｂ ハイドロラッシュアジャスタ ３０ 第１層 ３１ 第２層 ３２ 第３層 ３３ 第４層
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられるポペット弁であって、β型チタン合金を
材料として形成されたチタン合金製ポペット弁におい
て、 母材の表面に酸化層を形成する酸化処理が施されて、該
酸化層が、主としてＴｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 とからなる第
１層，主としてＴｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とからなる
第２層，主としてＴｉＯ2 とＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌと
からなる第３層，主としてＴｉとＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとか
らなる第４層を、表面側から順番にそなえていることを
特徴とする、チタン合金製ポペット弁。 - 【請求項２】 上記の第１層〜第４層からなる該酸化層
の厚みが、１μｍ未満に設定されていることを特徴とす
る、請求項１記載のチタン合金製ポペット弁。 - 【請求項３】 上記の酸化処理として、塩浴軟窒化処理
が用いられていることを特徴とする、請求項１又は２記
載のチタン合金製ポペット弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP343296A JPH09195729A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | チタン合金製ポペット弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP343296A JPH09195729A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | チタン合金製ポペット弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09195729A true JPH09195729A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11557215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP343296A Pending JPH09195729A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | チタン合金製ポペット弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09195729A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544955B1 (ko) * | 1998-06-08 | 2006-01-24 | 신터스탈 게엠베하 | 내연기관용 γ-ＴｉＡｌ 베이스 합금의 포핏밸브의 제조방법 |
-
1996
- 1996-01-11 JP JP343296A patent/JPH09195729A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544955B1 (ko) * | 1998-06-08 | 2006-01-24 | 신터스탈 게엠베하 | 내연기관용 γ-ＴｉＡｌ 베이스 합금의 포핏밸브의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100540962B1 (ko) | 활주 부재 및 그 제조 방법 | |
| JP3194982B2 (ja) | エンジンのバルブリフタの製造方法 | |
| JP2006046325A (ja) | レバー形カムフォロアー | |
| US7363901B2 (en) | Engine valve, method of manufacturing same, and cylinder head incorporating same | |
| JP4541941B2 (ja) | チタン合金製タペット等の部品とその製造方法 | |
| JPH09195729A (ja) | チタン合金製ポペット弁 | |
| JP5898092B2 (ja) | 駆動カム、その製造方法、及びエンジンの動弁装置 | |
| EP0864731B1 (en) | A1 alloy valve spring retainer | |
| JPH0821216A (ja) | エンジンバルブ | |
| US20060213472A1 (en) | Valve lifter and method of manufacturing same | |
| JP3148362B2 (ja) | 動弁機構のカム接触部構造 | |
| JP3147538B2 (ja) | カムフォロワおよびその製造方法 | |
| JPH01106909A (ja) | アルミニウム合金製バルブリフタ | |
| JPH05195729A (ja) | 内燃機関用吸排気弁 | |
| EP0711904B1 (en) | Sliding part and a method of producing thereof | |
| JPS59183007A (ja) | ころがり式ロツカア−ム | |
| JPH0828224A (ja) | エンジンバルブスプリングリテーナ及びその製法 | |
| JP2008215157A (ja) | エンジンバルブ | |
| JPH09217611A (ja) | 内燃機関用弁機構 | |
| JPH04171206A (ja) | 内燃機関用バルブリテーナ | |
| JPH07139314A (ja) | チタン合金製バルブリフタ | |
| JP6102407B2 (ja) | カムの製造方法 | |
| JPH07166822A (ja) | アルミニウム合金製バルブリフタの製造方法 | |
| JP4292099B2 (ja) | エンジン用チタン合金製バルブリフタおよびその製造方法 | |
| JPH062511A (ja) | 動弁機構のカム接触部構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990406 |