JPH10339118A

JPH10339118A - 内燃機関用バルブシート

Info

Publication number: JPH10339118A
Application number: JP9153290A
Authority: JP
Inventors: Makoto Adegawa; 眞阿出川
Original assignee: Fuji Oozx Inc; Fuji Valve Co Ltd
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】材質の異なるアルミニウム合金製のバルブシ
ート本体と金属製の座板とを、容易かつ強固に固着す
る。【解決手段】アルミニウム合金により形成されたバル
ブシート本体５ａにおけるエンジンバルブ３の弁フェー
ス部３ｃが着座するシート部に、純アルミニウム又はニ
ッケルよりなる接着被膜層１１を介して、硬質金属製の
座板５ｂを固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
シリンダヘッドに装着されるバルブシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のエンジンに用いられるバルブシー
トの大部分は、鉄系材料、例えばマルテンサイト系の耐
熱鋼やＦe基の焼結合金等により形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バルブシートは、エン
ジンバルブの着座時に、シリンダの気密性を保持する機
能と、エンジンバルブの傘部の熱をシリンダヘッド側に
逃がして、その熱負荷を軽減させる機能とを有してい
る。

【０００４】最近のエンジンの高出力化又はリーンバー
ンエンジン等の出現により、エンジンバルブの高温化は
避けられず、その冷却性能をより高めることが要求され
ている。そのためには、バルブシートの熱伝導性を高め
て、シリンダヘッドへの熱伝達性を向上させることが効
果的であるが、従来の鉄系材料により形成されたバルブ
シートでは、熱伝導性が低いため、バルブの冷却効果は
あまり期待できない。

【０００５】そこで、バルブシートを、熱伝導性に優れ
るアルミニウム合金により形成する試みがなされてい
る。しかし、アルミニウム合金製のバルブシートは、鉄
製のものに比して、機械的強度や耐摩耗性等が劣るた
め、特に、エンジンバルブが着座するシート部が早期に
摩耗し、耐久性や信頼性が損なわれる。

【０００６】この問題を解決するために、エンジンバル
ブが着座するシート部に、硬質金属製の座板を固着する
ことも考えられるが、異なる材料同士の結合は難しい。
すなわち、構造材料として用いられる通常のアルミニウ
ム合金の組成中には、10％前後のＳiが含まれているた
め、単なる圧着による結合手段では、金属製の座板との
大きな結合強度は得られない。

【０００７】そのため、溶接やろう付け等の結合手段が
用いられるが、融点の大きく異なる材料同士の結合は難
しく、結合強度にばらつきが生じ、またコスト高となる
などの問題がある。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、材質の異なるアルミニウム合金と金属材料同士
を、容易かつ強固に固着することにより、シート部の耐
摩耗性を高め、かつ熱伝導性にも優れるバルブシートを
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) アルミニウム合金により形成されたバルブシート
本体におけるエンジンバルブの弁フェース部が着座する
シート部に、純アルミニウム又はニッケルよりなる接着
被膜層を介して、硬質金属製の座板を固着する。

【００１０】(２) アルミニウム合金により形成された
シリンダヘッドにおけるエンジンバルブの弁フェース部
が着座するシート部に、純アルミニウム又はニッケルよ
りなる接着被膜層を介して、硬質金属製の座板を固着す
る。

【００１１】(３) 上記(１)または(２)項において、接
着被膜層が、予め座板に固着されているものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例を適用
した、多気筒ガソリンエンジンの動弁機構を略示してい
る。

【００１３】アルミニウム合金製(例えばＡI−Ｓi系)の
シリンダヘッド(１)に圧入されたバルブガイド(２)に
は、エンジンバルブ(３)の軸部(3a)が、上下に摺動可能
に貫挿して保持されている。

【００１４】エンジンバルブ(３)の下端の傘部(3b)に形
成された逆テーパ状の弁フェース部(3c)は、ポート(４)
の下端開口部に圧入された、本発明のバルブシート(詳
細は後述する)(５)のテーパ状のシート部と当接し、常
時はポート(４)を閉じている。

【００１５】エンジンバルブ(３)の傘部(3b)の上端部に
は、スプリングリテーナ(６)が、１対のコッタ（図示
略）を介して止着されている。スプリングリテーナ(６)
とシリンダヘッド(１)との間には、バルブスプリング
(７)が縮設され、エンジンバルブ(３)は、常時上向きに
付勢されている。

【００１６】(８)、図示しないカムにより上下に揺動さ
せられるロッカアームで、その先端に螺着したアジャス
タボルト(９)の下端により、エンジンバルブ(３)の上端
が押圧される。(10)は、オイル下がり防止用のリップシ
ールである。

【００１７】上記バルブシート(５)は、図２に拡大して
示すように、バルブシート本体(5a)と、薄肉(例えば1.0
mm程度)の座板(5b)とよりなり、それらは、それぞれア
ルミニウム合金(ＡI−Ｓi系)と鋼板等の硬質金属板によ
り形成されている。

【００１８】バルブシート本体(5a)と座板(5b)との結合
は、座板(5b)の表面に固着された純アルミニウム又はニ
ッケルよりなる接着被膜層(11)を介して行われる。すな
わち、バルブシート本体(5a)と座板(5b)とを僅かに相対
回転(互いの接合面の酸化皮膜を取り除いて新生面を出
現させるために行う)させながら、バルブシート本体(5
a)の接合面が若干塑性変形するような強い力で押圧する
と、両者は互いに一体的に固着される。

【００１９】これは、前述したように、金属材料とＳi
を含有しているアルミニウム合金との結合力は小さい
が、金属材料と純アルミニウム及びニッケル、アルミニ
ウム合金と純アルミニウム及びニッケルの結合力は大き
いため、このような純アルミニウム又はニッケルよりな
る接着被膜層(11)が強力なバインダ的役割を果たして、
アルミニウム合金製のバルブシート本体(5a)と金属製の
座板(5b)との結合力を高めるためである。

【００２０】上記接着被膜層(11)の座板(5b)への固着
は、接着被膜層(11)が純アルミニウムの際には、冷間ま
たは熱間圧延(座板成形前の平板状で行う)か溶射等によ
り、またニッケルの際には、メッキ等により行うことが
でき、かつそれらの厚さは、それぞれ５〜40μm、１〜
４μmの範囲が好ましい。

【００２１】本願の発明者らは、上記結合強度を検査す
るために、座板(5b)のバルブシート本体(5a)に対しての
剥離強度試験を行った。その結果、接着被膜層(11)を介
在させずに、単に座板(5b)をバルブシート本体(5a)に圧
着したときの剥離開始時の荷重が、３〜１５kgfであっ
たのに対し、接着被膜層(11)を施して固着した本発明の
ものの剥離荷重は２０Kgf以上にまで高まっていること
を確認している。

【００２２】なお、バルブシート本体(5a)と座板(5b)と
の固着は、上述のように、それらを別々に形成したの
ち、互いに結合する方法と、バルブシート本体(5a)を冷
間鍛造により成形するのと同時に、座板(5b)を結合する
方法とがある。

【００２３】図３は、本発明の第２実施例を示す。この
実施例では、アルミニウム合金製のシリンダヘッド(１)
におけるポート(４)の開口部を逆テーパ状に拡開するこ
とによりシート部(1a)とし、このシート部(1a)に、上述
と同様、表面に接着被膜層(11)を固着した金属製の座板
(5b)を固着してある。

【００２４】この実施例のようにすると、シリンダヘッ
ド(１)の一部がバルブシート本体を兼ねているので、第
１実施例のようなバルブシート本体(5a)を別途製作した
り、これをシリンダヘッド(１)に圧入したりする工程が
不要となり、コスト低減が可能となる。

【００２５】以上説明したように、上記第１及び第２実
施例のバルブシートにおいては、バルブシート本体(5a)
をアルミニウム合金として、これに薄肉の座板(5b)を固
着するか、又はアルミニウム合金よりなるシリンダヘッ
ド(１)に直接座板(5b)固着しているため、従来の鉄製の
バルブシートに比して、いずれも熱伝導性は良好とな
り、エンジンバルブ(３)における最も温度上昇の激しい
傘部(3b)の冷却効果が高まる。

【００２６】また、エンジンバルブ(３)の弁フェース部
(3c)は、硬質の座板(5b)と当接するので、シート部の耐
摩耗性が損なわれることもない。

【００２７】

【発明の効果】

(ａ) 請求項１記載の発明によると、材質の異なるバル
ブシート本体と座板とを、容易かつ強固に固着して、シ
ート部の耐摩耗性を高めることができ、かつ熱伝導性に
優れるバルブシートが得られる。

【００２８】(ｂ) 請求項２記載の発明によると、上記
(１)項の効果に加えて、バルブシート本体が省略される
ので、その製造及びシリンダヘッドへの圧入工程等が不
要となり、コスト低減が図れる。

【００２９】(ｃ) 請求項３記載の発明によると、接着
被膜層を座板に固着する作業を、熱間圧延やメッキ等に
より容易に行いうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を適用した動弁機構の中央
縦断正面図である。

【図２】同じく、バルブシートの拡大縦断正面図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示す要部の縦断正面図で
ある。

【符号の説明】

(１)シリンダヘッド (1a)シート部 (２)バルブガイド (３)エンジンバルブ (3a)軸部 (3b)傘部 (3c)弁フェース部 (４)ポート (５)バルブシート (5a)バルブシート本体 (5b)座板 (６)スプリングリテーナ (７)バルブスプリング (８)ロッカアーム (９)アジャスタボルト (10)リップシール (11)接着被膜層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金により形成されたバル
ブシート本体におけるエンジンバルブの弁フェース部が
着座するシート部に、純アルミニウム又はニッケルより
なる接着被膜層を介して、硬質金属製の座板を固着した
ことを特徴とする内燃機関用バルブシート。
【請求項２】アルミニウム合金により形成されたシリ
ンダヘッドにおけるエンジンバルブの弁フェース部が着
座するシート部に、純アルミニウム又はニッケルよりな
る接着被膜層を介して、硬質金属製の座板を固着したこ
とを特徴とする内燃機関用バルブシート。
【請求項３】接着被膜層が、予め座板に固着されてい
る請求項１または２記載の内燃機関用バルブシート。