JPS60208456A

JPS60208456A - 内燃機関の動弁系部材

Info

Publication number: JPS60208456A
Application number: JP6654284A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 門田　幸男; Shuichi Fujita; 藤田　秋一; Tetsuya Suganuma; 菅沼　徹哉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1985-10-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内燃機関の動弁系部材に関し、詳しくは、自
動車等に使用される内燃機関の動弁機構を構成する動弁
系部材において、カム等との摺動部において優れた耐摩
耗性が要求される、口、カアーム、バルブリフタ等の内
燃機関の動弁系部材にかかる。

〔従来技術〕

内燃機関の動弁機構において、カムの回転運動をバルブ
の上下運動に変換する、ロッカアーム。

バルブリフタ等の内燃機関の動弁系部材においては、曲
げ、引張り、圧縮等の複雑に作用する応力に耐えるべく
充分な機械的性質が必要なことはもちろんのこと、他部
品（カム、バルブ等）との摺動部においては、特に、耐
摩耗性、引っ掻き摩耗に耐える特性、いわゆる、耐スカ
ッフィング性に優れ、しかも、摺動する相手材に対する
損傷性の少ないことが必要とされている。

そこで、従来、ロッカアーム、バルブリフタ等といった
内燃機関の動弁系部材には、一般に、炭素鋼１合金鋼等
の綱部材でその本体部を製作し、そのカムとの摺動面に
対しては耐摩耗性を向上させるために、浸炭焼入処理２
チル硬化処理、硬質クロムメッキ処理、自°溶性合金の
溶射処理等を実施して使用するのが通常であった。

しかしながら、浸炭焼入処理品においては耐スカッフィ
ング性に劣り、また、チル硬化処理品においては摺動部
材としての耐久性に劣る。

また、硬質クロムメッキ処理品においては内燃機関の作
動時における局部当りに伴い、硬質クロムメッキの剥離
や摩耗剥離を発生ずることがあり、また、自溶性合金の
溶射処理品においては摺動する相手材に対する１１傷性
が増大してカムの摩耗が激しくなる等、従来の内燃機関
の動弁系部材としての上記の祠料・処理にはそれぞれに
問題点があり、より優れた内燃機関の動弁系部材の開発
が強く望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、予め、還元後の組成となすべく各金属元
素を含有する微細な金属酸化物粉末を配合した混合粉末
に同時混合した、黒鉛粉末により還元して生成した合金
粉末を、そのまま使用して成形・焼結することによって
耐摩耗性、耐スカッフィング性に優れ、しかも、摺動す
る相手材に対する損傷性を少なくすることのできる内燃
機関の動弁系部材を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

このような目的は、本発明によれば、還元後の組成を、
重量比率にて、Ｃ；１〜４％＋　Ｍ　Ｏｉ　１０〜４０
％、ＣｒＨ３〜２０％、Ｃｏａｌ〜１０％、および、Ｗ
ｉｏ、３〜５％、Ｖ；０．１〜３％。

Ｎｂ１０．０５〜１％のうち少なくともｌｎｉ類以上を
含有し、残部実質的にＦｅからなる組成となすべく、各
金属元素を含有する微細な金属酸化物粉末を配合した混
合粉末に同時混合された、黒鉛粉末により還元して生成
した合金粉末を、そのまま使用し°Ｃ１成形・焼結した
ことを特徴とする内燃機関の動弁系部材によって達成さ
れる。

〔発明の作用〕

以下、本発明の作用について説明する。

まず、本発明の内燃機関の動弁系部材の製造に使用する
合金粉末を構成する、各成分の範囲限定理由について説
明する。

なお、以下の説明において、合金元素の含有量は全て重
量比率（％）にて表示する。

本発明において、ＭＯはＣと反応して炭化物を形成し耐
摩耗性を向上するとともに、一部が基地組織中に固溶し
゛ζ基地組織を強化することから有効であるが、１０％
未満では形成される炭化物量が少ないため耐摩耗性が充
分でなく基地組織の強度も不充分であることから動弁系
部材自身の摩耗が多く、また、４０％を越えると組織中
の炭化物量が過多となり靭性を大幅に低下し、摺動する
相手材に対する損傷性を増大することから１０〜４０％
とした。

また、ＣｒはＭＯと同様にＣと反応して炭化物を形成し
耐摩耗性を向上させるとともに、一部が基地組織中に固
溶して基地組織の強度を高めるとともに耐食性を向上さ
せるので有効であるが、３％未満では組織中の炭化物形
成量が極めて僅かであるため耐摩耗性、耐食性が充分で
なく、一方、２０％を越えると形成される炭化物量が過
多となって摺動する相手材に対する損傷性を増大すると
ともに、靭性を大幅に低下することから３〜２０％とし
た。

また、ＣＯは基地組織中に固溶して基地組織を強化する
ので有効であるが、１％未満ではその効果が充分でなく
、１０％を越えるとかえって強度を低下することから１
〜１０％とした。

また、Ｃは基地組織を強化するとともにＭｏ。

Ｃｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂと反応してＭ　６Ｃ１Ｍ　７　Ｃｓ
　。

ＭｔｚＣｓ、ＭＩＣ型の炭化物を形成し耐摩耗性を向上
させるので有効であるが、１％未満では析出する炭化物
量が少ないことから上述の効果が充分でなく、４％を越
えると前記Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ。

Ｖ、Ｎｂの殆どが炭化物を形成して基地組織中に固溶す
る前記Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｖ・　Ｎｂが不足して、耐摩耗
性、耐食性を低下することから１〜４％とした。

また、Ｗ、Ｖ、　Ｎｂは、いずれも、Ｃと反応して硬質
の炭化物を形成して耐摩耗性を改善するので有効である
が、Ｗは０．３％未満、ＶはＯ，１％未満、Ｎｂは０．
０５％未満では析出する炭化物量が少ないためその効果
が充分でなく、一方、Ｗは５％、■は３％、Ｎｂは１％
を越えると析出炭化物量が過多となって摺動する相手材
に対する損傷性を増大することからＷは０．３〜５％、
■は０．１〜３％、Ｎｂは０．０５〜１％とした。

つぎに、本発明において、微細な金属酸化物粉末の混合
粉末を同時混合した、黒鉛粉末を用いて還元するのは以
下の理由によるものである。

即ち、従来、合金粉末の製造方法として、■、噴霧法、
■、搗砕法、■、還元法等が採用されているが、本発明
法においては原料である金属酸化物粉末が微細に粉砕さ
れていることから、還元時の還元温度を比較的低温とす
ることができ、還元工程において合金粉末粒子が強固に
焼結したり。

粒成長することなく相互に弱く結合した状態となり、粉
砕によって容易に粒径１０μ以下の微細な合金粉末とす
ることができるのである。

また、黒鉛粉末の還元により製造された微細な合金粉末
が優れた活性を有していることから焼結性に優れており
、合金化および炭化物形成反応も容易に進行させること
ができる。

従って、前記合金粉末は微細粉末であるにもかかわらず
圧縮成形性に優れており、通常の金型成形で容易に圧粉
成形することができる。

つぎに、本発明の内燃機関の動弁系部材が９８％以上の
密度比であって残留気孔が直径５μ以下の丸い形状をし
た閉気孔を有する残留気孔を均一に分散させている理由
について述べる。

密度比が９８％未満では残留気孔が多く成りすぎて、耐
ピッチング性、耐摩耗性、および、摺動する相手材に対
するｉＪｉ　ＩＩｋ性を増大させることから密度比は９
８％以上が望ましい。

そし′Ｃ１残留気孔の直径が５μを越えると上述の特性
が劣化するので、５μ以下の小さい残留気孔とするのが
望ましい。

また、残留気孔の形状が丸い形状に近い程耐ピッチング
性に優れており、閉気孔は潤滑油の保持す１果を向上し
て耐スカッフィング性を優れたものとする。

つぎに、本発明の内燃機関の動弁系部材においζ、平均
粒径１０μ以下の球形状の炭化物を、組織中において面
積率にて１０〜４０％の範囲で均一に分散させることと
しているのは、平均粒径が１０μを越えると摺動する相
手材に対する損傷性が増大するからである。

また、炭化物形状を球形状としているのは摺動する相手
材に対する損傷性を少なくすることができるからである
。

さらに、組織中の炭化物の面積率は、４０％を越えると
炭化物量が過多となって摺動する相手材に対する１ｉ傷
性を増大し、１０５未満では組織中の１μ化物量が少な
過ぎて動弁系部材の耐摩耗性を低下させるので１０〜４
０％とするのが良い。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

粒径５μ以下のＦｅ、Ｏ，粉末、　Ｍ　ｏ　Ｏ、粉末。

Ｃｏｏ粉末、ＣｒｚＯｚ粉末、ｗｏ、粉末、■。

０５粉末、Ｎｂ、Ｏ５粉末、Ｃ粉末を還元後に第１表に
示す各試料組成となるように配合し、ボールミルを用い
て溶媒中にて２時間湿式混合した。

ついで、上記のように配合した微細な金属酸化物粉末の
混合粉末を乾燥し１００メソシユの篩にかけた後、この
混合粉末を露点；−４０℃のアンモニア分解ガス中にて
１０００℃×２時間還元して第１表に示すような、各種
組成の海綿状合金を製造した。

つぎに、この海綿状合金を粉砕機により粉砕して１００
メソシユの篩にかけた後、この粉砕された微細な合金粉
末を、そのまま使用して５　ｔｏｎ　／ｃｌＩｌ′の圧
力で圧粉成形し、露点、−４ｏｔのアンモニア分解ガス
中で１１２０℃×１時間の焼結を実施した。

第１表において、本発明材■のＭＯ；２５％。

ＣＯ；５％、Ｃｒ；１０％、Ｗ；２％、Ｃ；３％。

残部実質的にＦｅからなる組成の合金粉末を製造するに
は、粒径５μ以下のＦｅ、Ｏ，粉末；８２ｇ、ＭＯＯ，
粉末；３８ｇ、Ｃｏｏ粉末；６ｇ。

ＣｒｔＯ＋粉末；　１５　ｇ、　ＷＯｓ粉末；２．５ｇ
。

Ｃ粉末；２１ｇを配合し、上述の工程により製造した。

また、本発明材■は、本発明材■のＷＯ，粉末に代え’
Ｃｖ、ｏ５粉末を添加し、他の微細な金属酸化物粉末は
本発明材■と同様に配合して還元後の合金粉末組成を、
本発明材■のＷ；２％に代えて■；１％としたものであ
る。

また、本発明材■は、本発明材■のＷＯ，粉末に代えて
Ｎｂ　＋ｏ５粉末を添加し、他の微細な金属酸化物粉末
は本発明材■と同様に配合して還元後の合金１５）未組
成を、本発明材■のＷ；２％に代えてＮｂ；０．５％と
したものである。

また、本発明材■は、本発明材■にＷＯ，粉末を少し減
らしてＮｂ、Ｏ５粉末を添加し、他の微細な金属酸化物
粉末は本発明材■と同様に配合して還元後の合金粉末組
成を、本発明材■のＷ；１゜５％、Ｎｂ；０．３％含有
させたものである。

また、本発明材■は、本発明材■のＷＯ，粉末に代えて
Ｖ　、Ｏ５粉末、Ｎｔ）＊Ｏｓ粉末を添加し、他の微細
な金属酸化物粉末は本発明材■と同様に配合して還元後
の合金粉末組成を、本発明材■のＷｉ２％に代えてＶｉ
ｌ、５％、Ｎｂ１Ｏ，３％を含有させたものである。

つぎに、比較材■は、本発明材■においてＷを無添加と
し、Ｍｏを１０％未満としたものである。

また、比較材■は、本発明材■において■を無添加とし
、Ｃｒを３％未満としたものである。

また、比較材■は、本発明材■においてＮｂ。

Ｃｏを無添加としたものである。

このようにして成形・焼結した焼結体をロッカアームに
ロー付した後、ロッカアームバンド形状に加工仕上して
図に示すように内燃機関に組み付けて台上耐久試験を行
った。

図において、１はスイングアーム式ロフカアームであっ
て、バルブ２およびラッシュアジャスタ３に接する部分
を含むロッカアーム本体部１ａは従来のものと同様に鋼
祠もしくは合金等によっ゛Ｃ製作され°Ｃおり、一方、
カム４に対して摺動する部分、即ら、ロッカアームパッ
ド部１ｂは前述のような焼結合金で形成されている。

この焼結合金からなるロッカアームパッド部ｌｂをロッ
カアーム本体部１ａに固着する手段は任意であり、例え
ば、ロー付９機械的カシメ、もしくは、鋳くるみ法等を
用いればよい。

なお、この実施例においてはロー付法を用いた。

上述の焼結体の緒特性〔硬さくＨｖ）、密度比（％）、
平均残留気孔径（μ）９組織（炭化物粒径、炭化物面積
率）〕の測定結果、および、この台上耐久試験終了後に
おけるロッカアームパッド部１ｂの摩耗量、カム摩耗量
の測定結果を第２表に示す。

第１表第２表第１表および第２表から明らかなように、比較材■は、
Ｗを無添加としＭＯ含有量も１０％未満としているため
組織中の炭化物の面積率も１０％未満と炭化物量が少な
いことから耐摩耗性が劣っていることが理解される。

また、比較材■は、■を無添加とし、Ｃｒを３％未満と
していることから、基地組織の強度が充分でなく炭化物
も少ないことから耐摩耗性が劣っており、さらに、残留
気孔径が５μを越えているため摺動する相手材に対する
損傷性が増大していることが理解される。

また、比較材■は、Ｎｂ、Ｃｏを無添加としているため
硬質炭化物が少なく、基地組織の強度が不充分であるこ
とから耐摩耗性が劣り、さらに、密度比が９８％未満で
あることから摺動する相手材に対する損傷性も著しく大
きくなっている。

以上の比較材■〜■に対し本発明材Φ〜■は、いずれも
、密度比が９８％以上と高く、平均残留気孔径は５μ以
下であり、組織中の炭化物も平均粒径５μ以下であるば
かりでなく、組織中の炭化物の面積率も１０〜４０％の
範囲にあり、台上耐久試験におけるカム摩耗、ロッカア
ームパッド部１’Ｊ耗も少なく内燃機関の動弁系部材と
して優れた特性を示している。

〔発明の効果〕

以上により明らかなように、本発明にかかる内燃機関の
動弁系部材によれば、還元後の組成となすべく各金属元
素を含有する微細な金属酸化物粉末を配合した混合粉末
に同時混合した、黒鉛粉末により還元して生成した合金
粉末を、そのまま使用して成形・焼結することによって
、耐摩耗性。

耐スカッフィング性に優れ、しかも、摺動する相手月に
対する損傷性を少なくすることができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

図は、内燃機関の動弁機構を示す概略図である。ｌ−ロッカアーム。１ａ−ロッカアーム本体部。ｌｂ−−ロッカアーム本体部。２　バルブ。３−・−ラッシュアジャスタ。４−−−一カム。出願人　トヨタ自動車株入会社

Claims

【特許請求の範囲】 ■、還元後の組成を、重量比率にて、Ｃａ１〜４％、Ｍ
ｏ；１０〜４０％、ＣｒＨ３〜２０％。Ｃｏａｌ−１０％、および、Ｗ　；　０．３〜５％、Ｖ
；０．１〜３％、Ｎｂ；０．０５〜１％のうち少なくと
も１種類以上を含有し、残部実質的にＦｅからなる組成
となすべく、各金属元素を含有する微細な金属酸化物粉
末を配合した混合粉末に同時混合された、黒鉛粉末によ
り還元して生成した合金粉末をそのまま使用して、成形
・焼結したことを特徴とする内燃機関の動弁系部材。２．９８％以上の密度比であって、直径５μ以下の丸い
形状をした閉気孔を有する残留気孔を均一に分散させた
特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の動弁系部材。３、平均粒径１０μ以下であって球形状をした炭化物を
、組織中の面積率にして１０〜４０％の範囲で均一に分
散させた特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の動弁系
部材。