JPS62139911A - クロスヘツド - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はエンジンにおいてシリンダに設ける吸・排気弁
を開閉させるために用いるクロスヘッドに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

自動車などのエンジンにおいては、シリンダにその吸排
気を行なう吸・排気弁が設けてあシ、この吸・排気弁は
エンジン主軸と同調して弁開閉装置によって開閉してい
る。

吸・排気弁はシリンダの上部に設ける場合と、シリンダ
の側部に設ける場合とがあり、前者の場合に用いる弁開
閉装置としてブツシュロッド形のものがある。

このブツシュロッド形の弁開閉装置は、例えばエンシン
主軸と同調して回転されるカムをシリンダの側部に設け
、さらに前記カムの回転に追従して動作するカム追従部
材（例えば揺動レバー）と、この部材の運動に連動して
上下運動するブツシュロッドと、このブツシュロッドの
上下運動に連動して揺動運動して吸・排気弁を開閉駆動
するロッカアームとを備え、前記カムの回転をグツシュ
ロッドおよびロッカアームを介して伝達し弁の開閉運動
に変換するものである。

さらに、最近のエンジンでは、シリンダに対する吸排気
量の増大を図るために、シリンダの上部に吸気弁および
／または排気弁を複数個設ける形式が採用されている。

そして、このマルチパルプ方式のシリンダに対して用い
るブツシュロッド形弁開閉装置においては、例えばシリ
ンダ上部に設けた２個の排気弁の間にクロスヘッドをか
けわたして設け、このクロスヘッドの上部に前記ロッカ
アームの一部を当接させて、ロッカアームの揺動運動に
よりフロスヘッドを上下動させ、クロスヘッドと一体に
排気弁を動かして開閉する構成としている。

しかして、このような弁開閉装置に用いるクロスヘッド
は、その用途上次のことが要求される。すなわち、クロ
スヘッドにおいてロッカアーム゛と当接する部分は、ク
ロスヘッドおよびロッカアームが動作する時に、ロッカ
アームが摺接するために、この摺接による摩耗を抑制で
きる優れた耐摩耗性を有することが必要である。

また、クロスヘッドはシリンダから放出される熱を受け
る熱的環境下で使用される。このため、クロスヘッドの
ロッカアームと当接する部分は、前記の工うな熱的環境
下でも熱的影響により機械的強度を低下させることがな
い優れた耐熱性を有することも必要である。

しかるに、従来クロスヘッドとしては１鋳鉄製母材にス
テライトを肉盛したものなどの溶製材により一体に形成
したものが用いられている。

しかしながら、クロスヘッドを形成するこれらの材料は
、耐摩耗性および耐熱性が充分なものではない。このた
め、クロスヘッドのロッカアームと当接する部分はロッ
カアームとの摺接による摩耗が犬きく、この摩耗に伴い
クロスヘッドの円滑が困難となり、クロスヘッドの耐久
性が悪いという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、ロッカア
ームとの当接部における耐熱性および耐摩耗性に優れて
耐久性が犬であシ、シかも製造性が良好なエンジン用弁
開閉装置のクロスヘッドを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のエンジン用弁開閉装置のクロスへ。

ドは、セラミックス焼結体の外側にセラミックス焼結体
よυ熱膨張係数の大なる金属体を組合せて結合してなる
複合体を、金属からなるヘッド本体に嵌合して固着して
なることを特徴とするものである。金属体の熱膨張係数
をセラミックス焼結体より大きいものとすることにより
、温度上昇時の金属体とセラミックス焼結体の結合状態
を強固にすることができる。また、複合体は、ヘッド本
体に設けた凹部に固着する構造とすると、固着状態が安
定する。この場合、金属体の熱膨張係数をヘッド本体の
熱膨張係数より大きくすると固着状態が安定する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

まず、エンシンにおけるグツシュロッド形の弁開閉装置
の構成の一例を第４図について説明する。第４図は、シ
リンダに設けた２個の排気弁を開閉する形式の弁開閉装
置を示している。

図中１はシリンダ、このシリンダ１の上部には、該シリ
ンダ１に形成した排気孔２を開閉するための例えば２個
の排気弁３，３が並べて設けてあり、これら排気弁３，
３はシリンダ１に設けたバルブガイド４，４に上下動自
在に挿通支持されている。なお、シリンダ１の上部には
図示しない吸気弁も設けられる。５，５は排気弁３゜、
７に閉弁方向の力を与えるコイルばねである。

なお、一方の排気弁３はクロスヘッド６に挿通しナツト
ｌで固定して、コイルばね５のばね力を受け、他方の排
気弁３はばね受け／を介して、コイルばね５のばね力を
受けている。クロスヘッドロは、２個の排気弁３，３を
一体開閉動作させるためのもので、排気弁３，３にかけ
わ念して設けられる。さらて、図中７はカム８を備えた
カム軸で、このカム？は図示しない駆動装置によりエン
ジン主軸と同調して回転される。

９はカム追従レバーで、このカム追従レバー９は軸１０
によって揺動自在に設けられ、一端部がカム８に接触す
る。１１は上下方向に沿って設けられたグツシュロッド
で、このグツシュロッド１１の下端部はカム追従レバー
９に形成した接触部９ａに接触して支持され、且つ上端
部はロッカアーム１２に形成した接触部１２ｍに接触し
て支持されている。ロッカアーム１２は、軸１３によっ
て揺動自在に設けられておシ、このロッカアーム１２の
一端部には接触部１２ａが形成され、他端部はクロスヘ
ッド６の頭部の上面部に当接している。

第４図は排気弁３，３を閉じた状態を示している。そし
て、カム軸７によりカム８が回転してカム追従レバー９
を上方向へ揺動させると、ブツシュロッド１１がカム追
従レバー９により押上げられて上方向へ移動し、これに
伴い！ウシ−ロッド１１がロッカアーム１２金時計方向
に回動させる。このため、ロッカアーム１２がクロスヘ
ッド６をコイルばね５，５のばね力に抗して押し下げ、
クロスヘッド６と一体に排気弁３，３が下降してシリン
ダ１の排気孔２ｔ−開放する。

本発明はこのような弁開閉装置において用いるクロスヘ
ッド６を対象とする。次に本発明のクロスヘッドの一実
施例を第１図、第２図および第３図について説明する。

図中２１はヘッド本体で、このヘッド本体２１は従来鋳
鉄などの溶製材により形成されている。ヘッド本体２１
は例えば丁字形をなすもので、その頭部の一端部には前
記一方の排気弁３の軸部を挿通する孔部２１ａが、他端
部には他方の排気弁３の軸部と当接する当接面２１ｂが
夫々形成されている。ヘッド本体２１の頭部の上面部す
なわち前記ロッカアーム１４の他端部が当接する箇所に
は、セラミックス焼結体２３と金属体２４とを組合せて
結合してなる複合体２２が設けてあシ、この複合体２２
はヘッド本体２ノの頭部に形成した凹部２５に固着され
ている。複合体２２におけるセラミックス焼結体２３は
、耐摩耗性および耐熱性に優れたセラミックス材料例え
ばＳｔ、Ｎ４．　Ｚｒ２Ｏ□、　ＳｉＣなどで形成され
、金属体２４は、温度上昇時の構造上の結合力等を考慮
して、セラミックス焼結体より熱膨張係数の大きい金属
、例えばステンレス鋼を含む鉄系合金、などで形成され
ている。

セラミックス焼結体２３は前記ロッカアーム１４と当接
する当接部となるもので、例えば四角形の板状を′なし
ている。金属体２４はセラミックス焼結体２３の外側を
囲み該セラミックス焼結体２３をヘッ、ド本体２１に固
着するためのもので、例えば四角形の板状をなしておυ
、この金属体２４の中央部にセラミックス焼結体２３が
埋め込まれて結合されている。ヘッド本体２１の凹部２
４は平面四角形に形成され、その内部に複合体２２の金
属体２４が嵌合して固着されている。なお、凹部２５の
内側面は、例えば凹部底面から開口に向けて凹部内側に
向けて傾く傾斜面として、金属体２４が凹部２５から抜
は出すことを阻止するようにしである。

ここで複合体２２をヘッド本体２１に固着する方法につ
いて説明する。この実施例で示す固着構造の場合には、
第２図において仮想線Ａで示す外形をなす金属体を、金
属粉末を形成し仮焼した金属板焼体で構成しセラミック
ス焼結体２３と組合せてヘッド本体２１の凹部２４の内
部に配置し、次いで金属板焼体を加圧変形して、その外
形部を凹部２４の内側面に係止させ、その後に焼結を行
ない金属焼結体２４を形成することにより、複合体２２
を凹部２５に固着する。

この場合、焼結時に溶浸処理を同時に行なうことにより
、セラミックス焼結体２３と金属体２４の問および金属
体２４とヘッド本体２１との間に夫々溶浸材が介在して
、全体を一層強固に結合できる。なお、セラミックス焼
結体２３と金属体２４とは、セラミックス焼結体２３が
脱落しないように相互に係止する構成とすることもでき
る。

また、第３図のように、複合体２２を、ヘッド本体上面
にろう接あるいは溶接で固着することもできる。

また、複合体２２を別体として製作し、この複合体２２
をヘッド本体２１の凹部２５に対して圧入または焼ばめ
により固着するようにしても良い。この場合、複合体２
２を製作するためには次のような方法がある。すなわち
、セラミックス焼結体と組合せて金属粉末成形体を成形
し、その後に焼結を行なう方法、あるいはセラミックス
焼結体と金属体とを圧入または焼ばめにより結合する方
法があシ、前者の方法では焼結時に溶浸処理を行ない両
焼結体を一層強固に結合することもできる。

このように構成した本発明のクロスヘッドは、前述した
ようにヘラＰ本体２ノを２個の排気弁３．３にかけ渡し
て設け、複合体２２のセラミックス焼結体２３を口、カ
アーム１２と当接させて使用する。このため、クロスヘ
ッドの動作に伴いセラミックス焼結体２３がロッカアー
ム１２と摺接する。しかし、セラミックス焼結体２３は
耐摩耗性に優れているので、ロッカアーム１２との摺接
による摩耗が大変少ない。また、セラミックス焼結体２
３は耐熱性にも優れているので、シリンダ１から放出さ
れる熱を受けても、機械的強度が低下することがない。

従って、クロスヘッドはロッカアーム１４と良好に当接
した状態を長期に保持して使用することができる。

ここで、本発明のクロスヘッドの具体的な一例について
説明する。

まず、Ｓｉ３Ｎ４粉末を加圧成形し、これを窒素雰囲気
、温度１７００〜１８５０℃、時間２〜４Ｈの条件で焼
結してセラミックス焼結体２３ｔ−形成する。また、ス
テンレス粉末を加圧成形した後に水素雰囲気、温度１２
００〜１２５０℃、時間１〜３Ｈの条件で焼結を行なっ
て複合体２２を製作し、この複合体２２をヘッド本体２
１の凹部２５に圧入して加圧変形により固着する。この
ように製作したクロスヘッドは、最も耐摩耗性が要求さ
れるロッカアーム当シ面を、セラミックスで構成しであ
るので寿命が長く優れたものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のエンジン用弁開閉ｉ［のク
ロスヘッドによれば、ヘッド本体にセラミックス焼結体
を固着し、このセラミックス焼結体をロッカアームと当
接させるので、ロッカアームと当接する部所の耐摩耗性
および耐熱性を向上させて耐久性を高めることができ、
しかもセラミックス焼結体は金属体を介してヘッド本体
に容易且つ強固に固着でき製造性も良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクロスヘッドの一実施例を示す斜視図
、第２図及び第３図は同クロスヘッドにおける複合体の
固着部を拡大して示す断面図、第斗図は弁開閉装置の一
例を示す縦断面図である。 １・・・シリンダ、３・・・排気弁、６・・・クロスヘ
ッド、８・・・カム、９・・・カム追従レバー、１１・
・・グツシュロッド、１２・・・ロッカアーム、２１・
・・ヘッド本体、２２・・・複合体、２３・・・セラミ
ックス焼結体、２４・・・金属焼結体。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 ２フ 菓３図

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス焼結体の外側にセラミックス焼結体
   より熱膨張係数の大なる金属体を組合せて結合してなる
   複合体を、金属からなるヘッド本体に固着してなること
   を特徴とするクロスヘッド。
2. （２）複合体は、ヘッド本体に形成した凹部に固着して
   なる特許請求の範囲第１項記載のクロスヘッド。
3. （３）金属体の熱膨張係数が、ヘッド本体の熱膨張係数
   より大である特許請求の範囲第１項記載のクロスヘッド
   。
4. （４）金属体は、金属粉末を成形、焼結してなる金属焼
   結体である特許請求の範囲第１項記載のクロスヘッド。
5. （５）複合体は、セラミックス焼結体と金属体とがしま
   りばめされて結合してなるものである特許請求の範囲第
   １項記載のクロスヘッド。
6. （６）複合体は、セラミックス焼結体と金属体とが金属
   体の変形により結合してなるものである特許請求の範囲
   第１項記載のクロスヘッド。
7. （７）複合体は、セラミックス焼結体と金属体とが両者
   の間に接合材を介して結合してなるものである特許請求
   の範囲第１項記載のクロスヘッド。
8. （８）複合体は、金属体とヘッド本体とのしまりばめに
   より固着されてなるものである特許請求の範囲第２項な
   いし第７項いずれかに記載のクロスヘッド。
9. （９）複合体は、金属体の変形によりヘッド本体に固着
   されてなる特許請求の範囲第２項ないし第７項いずれか
   に記載のクロスヘッド。
10. （１０）複合体は、金属体とヘッド本体との間に接合材
    を介して固着されてなる特許請求の範囲第１項ないし第
    ７項に記載のクロスヘッド。
11. （１１）複合体は、金属体とヘッド本体との溶接により
    ヘッド本体に固着されてなる特許請求の範囲第１項ない
    し第７項に記載のクロスヘッド。