JPS62150014A - アルミニウム合金製バルブシ−トレスシリンダヘツド - 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】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関に係り、更に詳細には内燃機関のア
ルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッドに係
る。

従来の技１（ｒ及び発明が解決しようとする問題点内燃
ｂ１関のシリンダヘッドは、従来より一般に、軽量化及
び成形性の点からアルミニウム合金にて形成されている
。かかるシリンダヘッドのバルブシート部には内燃機関
の運転中に吸排気バルブが繰返し罰当し、またバルブシ
ート部は燃焼室内に於＋ｊる混合気の爆発によって発生
する熱による過酷な温度条件に曝されるため、吸排気バ
ルブとの１７擦接触及び燃焼生成物によるバルブシート
部の摩耗、溶１ｐによる吹扱り、吸排気バルブの衝当に
よるへたりを防止し、またバルブシート部の熱による拡
径膨張を抑制ずべく、シリンダヘッド本体のバルブシー
ト部に座グリ加工によってリセスを形成し、該リセスに
鋳鉄や鉄系焼結材よりなるリング状のバルブシートを冷
間圧入することが行われている。

かかるバルブシートが圧入された従来のシリンダヘッド
に於ては、バルブシートとシリンダヘッド本体との間に
空気の断熱層が生じ、内燃機関の運転に伴ないシリンダ
ヘッドが高温に曝されると、この断熱層のためにバルブ
シートよりシリンダヘッド本体への熱の伝導が阻害され
、バルブシートが高温になり、その結果バルブシー（・
の耐摩耗性の如き種々の特性が低下づるという問題があ
る。

またバルブシー（−を構成する鋳鉄や鉄系焼結材の熱膨
張率及び熱伝導率はアルミニラ１、合金に比して小さい
ため、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入するに
際しては、熱膨張率や熱伝導率の相違を考慮して、バル
ブシート及びシリンダヘッド本体のリセスの寸法精度が
厳密に守られ４ｊりればならず、また複雑な加工プロセ
スが必要であるという問題がある。

更にシリンダヘッド本体のバルブシートを受りる部分の
強度及び寸法がバルブシートを圧入により固定するに足
る値に設定されなければならづ“、そのためバルブシー
ト及び吸排気バルブの直径が制限され、またシリンダヘ
ッド内の冷却水通路をバルブシート及び燃焼室に近づけ
てシリンダヘッドの冷却効率を上げることができず、そ
のため内燃機関の高性能化を図ることが困難であるとい
う問題かある。

かかる従来のシリンダヘッドに於ける上述の如き問題を
解決すべくシリンダヘッドのバルブシート部の形成に適
用することが検討されてよい合金化法が特開昭５５−８
４９７Ｍ公報及び特開昭５７−１７１５７２号公報に記
載されている。これらの方法は金属加工片の表面部を高
密度エネルギ源にて溶融し、該溶融部に合金化材料を添
加し、溶融部を加工片の他の部分による吸熱によって急
冷さけることにより、金属加工片の表面に母材金属と合
金化材料とよりなる合金層を形成するものである。また
かかる合金化法を利用して形成された合金層によりバル
ブシー１〜面が郭定されたバルブシー１−レスシリンダ
ヘッドがＳへＥ　　Ｔｅｃｈｎｉｃａｔ　　ｐａｐｅｒ
　　３ｅｒｉｅｓ　　８５０４０６に記載されている。

、［）ボの如き合金化法がアルミニウム畠金製シリング
ヘッドのバルブシート部の形成に適用される場合には、
全ての合金化ｖＪ料がアルミニウム合金の１１材中に溶
は込み、従って形成される合金層の表面には実質的に合
金化材料のみの層は形成されず、合金層は母材のアルミ
ニウム合金とは異なる組成のアルミニウム合金となるの
で、合金層の耐摩耗性等を十分に向上さピることは困難
である。

また耐摩耗性や耐熱性を向上させるべくＳｉやＮｉ等の
元素が添加される場合には、初品の３ｉやＮｉ−△１等
の金属間化合物が生成し、これらが微細に合金層中に分
散した状態になる。初品のＳｉやＮｉ−Ａｌ等の金属間
化合物は耐熱性を有しているが、合金層の基地１　ｆａ
がアルミニウム合金であるため、合金層が例えば１５０
℃以上の比較的高い温度に１−００時間以上連続的に曝
されると、合金層の強度、耐熱性、耐摩耗性等が極端に
低下し、従って合金層は実使用には耐え１ｑなくなる。

また耐熱性を一層向上させるべ（初品の３ｉ　史Ｎｉ−
Ａｌ’Ｊの金属間化合物の量を増大させると、これらの
分散材は耐熱性をイ］してはいるものの、靭性が非常に
小さい（０に近い〉ため、硬くて非常に脆い合金層が形
成されてしまう。かくして形成された合金層に於ては、
形成後に既に割れか光生じていたり、研削等の加工中に
破壊する等の問題があり、従ってかかる合金層は実用材
料としては成立しない状態図に於てのみ説明される月利
である。

また上述の如き合金化法に於ては、合金層の冷却速度は
母材との界面、合金層の内部、合金層の表面の順に大き
く、合金層の各部の冷ＦＡ速度を同一にすることが不可
能であるため、合金層の組織を均一化することが困難で
あり、特に合金層の表面の耐摩耗性等を高くすることが
困難であり、従ってかかる合金化法をシリンダヘッドの
バルブシート部の形成に適用する場合には、厚さの大き
い合金層を形成し、合金層の表面に対し比較的大きい加
工代にて機械加工を行う必要がある。

本発明は、バルブシートが圧入された従来のシリンダヘ
ッド及びシリンダヘッドのバルブシート部の形成に対し
合金化法を適用する場合に於けるｆｉホの如き問題に鑑
み、バルブシートの製造及び圧入加工が不要であり、バ
ルブシート部の熱伝導性に隈れ、従ってバルブシート部
の到達温度が従来に比して低く、これによりバルブシー
ト部の耐熱性ヤ〉耐厚■［１１等の性能に優れた低回な
バルブシートレスシリンダヘッドを提（共することを目
的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、アルミニウム合金
にて構成され、吸排気バルブを受（］るシート面がアル
ミニウム合金母材に肉盛された銅合金肉盛庖にて郭定さ
れてａ３す、前記ＲＪ村とｉＷｊ記肉盛層との間には前
記アルミニウム合金の元素と「）ｑ韻調合金の元素とよ
りなる合金層が存（ｆするアルミニウム合金製バルブシ
ートレスシリンダヘッドによって達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、バルブシート面がアルミニウム合金母
材に肉盛された銅合金の肉盛層にて郭定され、銅合金は
鋳鉄等に比して熱伝導率が高く、また肉盛層は合金層を
介して母材に連続しているので、バルブシート部にて受
けた熱が母材へ効率的に伝達され、これにより内燃機関
の運転中に於ｃ）るバルブシート部の到達温度が従来の
圧入式シリンダヘッドの場合に比して低下される。従っ
て肉盛層を構成する銅合金として耐摩耗性に優れた組成
の合金を選定することにより、バルブシート部の耐摩耗
性を向上させることができる。

またバルブシー１へ面は肉盛層により郭定されており、
合金化法によりバルブシート部が形成される場合の如く
母材よりの多用のＡ１が存在する合金層により郭定され
るわりではないので、肉盛層の組成は所望の耐摩耗性等
の特性を有する銅合金の用成菖しくはそれに近い組成で
あり、従ってバルブシート部を合金化法により形成する
場合に比してシリンダヘッドの耐久性を大幅に向上させ
ることができる。

また肉盛層と母材との間には合金層が存在しており、こ
の合金層を介して肉盛層と母材とが一体をなしているの
で、圧入式の従来のシリンダヘッド及びバルブシート部
が合金層を形成させることなく内高により形成される場
合に比して、バルブシー１へ部とシリンダヘッドの池の
部分との一体性を向上させることができる。

また肉盛層及び合金層の合計厚さは圧入されるバルブシ
ートよりも小さくてよく、またバルブシー］〜を受【プ
るための部分をバルブシートの周りに設けることが不要
であるので、吸排気バルブの直径を増大させ、また冷却
水通路をバルブシート部に近づけることが可能であり、
これにより内燃機関の高出力化を図ることができる。

更に圧入式のシリンダヘッドの場合の如く、アルミニウ
ム合金以外の材料にてバルブシートを高精度にて！！ｌ
造したり、シリンダヘッド本体にバルブシートを受け・
るリセスを高精度にて形成したり、バルブシートをシリ
ンダヘッド本体に’ＦＵＮな圧入］二稈にて固定するこ
とが不要であるので、シリンダヘッドのコストを低減す
ることができる。

本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、後に
詳細に説明する如く、肉盛層中へのｎｌ材よりのＡ１希
釈量が増大づると、肉＠層の種々の特性、特に耐摩耗性
が低下し、またブローホールＭの欠陥が増大する。従っ
て本発明の一つの詳細１、￥特徴によれば、肉Ｉ＆１台
中の母材Ｊ：りの△１希釈１１は１５％以下、好ましく
は７．５％以下に抑えられる。

また本願発明貨等が行った実験的研究の結果によれば、
後に詳細に説明する如く、合金層の１Ｇ（さが大きくな
ると肉盛層中の母材よりの△１希釈槍が増大し、逆に合
金層の厚さが小さすぎる場合には、肉盛層が母材より剥
■し易くなる。また本願発明＠笠が行った実験的研究の
結果によれば、肉１；゛＾層中のＩＮＪ祠よりの△１希
釈量と合金層の厚さとの間には実質的に線形の相関関係
があり、合金層の厚さが３００μｎｌを越えるとＡ１希
釈丘艷が１５％よりし高い値になることが確認されてい
る。従って本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、合
金層の厚さは５〜３００μｍ１好ましくは１０〜２６０
μｍに設定される。この場合肉盛工程に於て△１希釈量
が１５％以下になるよう肉盛条件を設定し管理すること
が比較的困難であるのに対し、合金層の厚さを上述の範
囲に管理することは比較的容易である。

また本願発明名等か１１つだ実験的研究の結果にＪ、れ
は、後に詳細に、説明する如く、肉盛ｈ′りの厚さが小
さすぎる場合には、内燃１関が長詩間運転される過程に
於て肉盛層が１９耗してしまい、バルブシート面に合金
層が露呈するようになり、その結果バルブシート面の酎
［！７．耗竹が著しく低下してしまう。従って本発明の
更に池の一つの詳細な特ｉ毀によれば、肉盛層の厚さは
５０μｍ以上、好Ｊ、シくは２００μｍ以上に設定され
る。

更に木願光明者等が行った実験的研究の結果によれば、
後に詳細に説明する如く、必要とされる肉盛層の厚さは
・合金層の厚さにより異なり、合金層の厚さが増大する
につれて増大する。従って本発明の更に他の一つの詳細
な特徴によれば、肉盛層の厚さｙ　（μｍ＋）は合金層
の厚さを×　（μｍ）とすれば、 ’ｌ　　＝　　１．　　５２５４ｘ　　＋４２．　　ご
う　７３〈ｘ−５へ−３００） 以上に設定される。

また肉盛層の厚さが大きりきる場合には、性能上の問題
は生じないが、銅合金が無駄に使用さ、れることに＜≧
す、また肉盛に要するエネルギも増大する。従って本発
明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、肉盛層の厚さ
は７００μｍ以下、好ましくは５００ｕｍ以下に設定さ
れる。

肉盛層を形成するための銅合金はアルミニウム合金母材
上に肉盛可能でありｉｆ厚耗性、耐熱性、耐食性を有す
る任意の銅合金であってよく、例え＋；Ｉ’１５．Ｏ％
Ｎｉ　、３．０％Ｆｅ、１．ｏ％Ｐ１残部実質的にＣＬ
Ｉなる組成の銅合金、２０．０％Ｎｉ　、４．５％Ｆｅ
、１．０％Ｐ、残部実質的にＣ１１なる組成の１１合金
、２５，０％Ｎｉ　Ｎ　２−５？６Ｆｅ、１．Ｏ％Ｐ、
残部実質的にＣｌなる組成の銅合金の如きＣＬＩ　−Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金であることが好Ｊ、しい。またかかる銅合
金をアルミニウム合ｇ　母材上に肉盛チる方法は、レー
ザ、Ｔ［Ｇアーク、電子ビームの如き高密［哀エネルギ
源を用いて＋４Ｆ）れる（１意の肉盛法であってよいが
、特に本願出願人と同一の出願人の出願にがかるＶｊ願
昭６０−１５７０２２号に開示された両派方法が好まし
い。

尚本明細書に於りる全てのパーセンテージは重量％であ
る。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実茄例 第１図は本発明によるシリンダヘッドを吸気バルブの軸
線に沿って切断して示す部分縦断面図、第２図は第１図
に示された実施例の要部を示す拡大部分断面図である。

これらの図に於て、１１はシリンダヘッドを示しており
、該シリンダヘッドは吸気ボート１２及び該吸気ボート
及び図には示されていない排気ポートと連通ずる燃焼室
窪み１３を有している。吸気ボート１２の燃焼室窪み１
３の側の間口端はバルブステムガイド１４により案内さ
れる吸気バルブ１５により開閉されるようになっており
、吸気ボートの間口端には吸気バルブの閉弁時にそのバ
ルブ要素１６をそれど密に当接した状態にて受けるバル
ブシート面１７をイｊするバルブシート部１８が設けら
れている。

シリングヘッド１１はアルミニウム合金にて構成されて
おり、バルブシート面１７はアルミニウム合金目材１９
に肉盛された銅合金の肉盛層２０にて郭定されており、
母材１９と肉盛層２０との間にはアルミニウム合金の元
素と銅合金の元素とよりなる合金層２１が介在しており
、これらは一体に連続している。固接に詳細に説明する
理由から、肉盛層２０の母材１９よりのＡ１希釈■は１
５％以下であり、合金層２１の厚さは５〜３００μｎ１
の範囲内の１１ｒ１であり、肉＠層の厚さは５０μｍ以
上の値である。

具体例 次に上述の如き構成を有するシリングヘッドの具体例に
ついて説明する。

まずアルミニウム合金ＬＪＩＳ規＋８　Ａ　Ｃ２Ｇ、公
称組成：２．０〜４．０％Ｃｕ、５．０〜７゜０％Ｓｉ
　、０．２〜０．４％Ｍ（］　、００．５％以下Ｚｎ、
０．５％以下Ｆｅ　、０．２〜０．４％ｆｙｌｎ、０．
３５％以下Ｎｉ　、０．２％以下Ｔｉ　、０．２％以下
Ｐｂ、０．１％以下Ｓｎ、０．２％以下Ｃｒ、残部実質
的に△Ｉ）よりなるシリングヘッド粗（Δを形成し、第
３１図に示されている如く、粗材２２をそのバルブシー
ト部２３の軸線の周りに回転させつつ、バルブシート面
に対応する表面２４に粉末供給ホッパのノズル２５より
肉盛層を形成するための銅合金（１５，０％Ｎｉ　、３
．０％Ｆｅ、１．ｏ％Ｐ、残部実質的にＣｕ　）の粉末
２６を層状に送給し、粉末２６の層に第３図で児て紙面
に垂直な方向へオシレ−１−されるＣＯ２レーザ２７を
照１ｊ　ｌることにより、下記の表１に示された条件に
て肉盛処理を行い、これにより肉盛層２８及び図には示
されていない合金層を形成した。

表　　　　ル −ザ出力；２．Ｑｋｗ 出力モード：　マルチモード １７−サヒーム径：ｉ、Ｑｍｍ アシストガス：　アルゴン アシストカス流Ｆｉｌ　：　　　０，５ｋｇ／　ＩＢ’
　Ｘ　ＩＯＬ；ｌ／　ｍｉｎ粉末層のすさ；１．□ｍｍ 被処理面の周速度：　　３００　ｎｏｎ／ｍｉｎビーム
オシレート周波数：　　１５０１−１ｚビ一ムオシレー
ト幅：　　５＋＋＋ｍ 次いで肉酩ｆｒ：？！２８等に対し研削等の（浅域加工
を施すことにより、第１図及び第２図に示されて（Ｘろ
如きシリングヘッドを形成した。

第４図は上述の如く形成されたシリングヘッドのバルブ
シート部の径方向の断面の金属＠Ｉ　Ｍ＆を１０（８に
て示す顕微鏡写真である。この第４図に於て中央の水平
面がバルブシー１〜面であり、その直下の白色の部分が
肉盛層であり、該肉盛層と比較的大きい結晶Ｉｌｌ職の
ｍ−４４部分との間の黒色の部分が合金層である。この
第４図より、合金層及び肉盛層中にはブローホールは発
生していないことが解る。

尚上述の如く形成されたシリングヘッドの肉盛層の厚さ
は１００〜３００μｍであり、合金層の厚さは５０〜２
５０μｍであり、肉盛層中の△１希釈量は平均で１０％
であった。

上述の如く形成されたシリングヘッド（△）の性能を評
価ずべく、−上述の如く形成されたシリングヘッドを用
いて回転数６５０Ｏｒｐｍ、全負荷にて２００時間にＢ
る台上耐久試験を行い、バルブシート部の沈み・量〈吸
気バルブの閉弁位置の試験開始時よりの変位は）をバル
ブシート部の摩耗量として測定した。

まＩＣ比較の目的で、アルミニウム合金（ＡＳＴＭ規格
Ａ３９０、公称組成＋１６．０〜１８．０％Ｓｉ　、４
．０〜５．０％Ｃｕ、１．３％以下Ｆｅ、０．４５〜０
．６５％Ｍ（］、残部実質的ニＡ１　）にて構成されバ
ルブシート部に対し肉盛等の処理が行われていないバル
ブシ一トレスシリングヘッド〈Ｂ）、アルミニウム合金
〈△Ｓ　’ｒ　Ｍ　／ＪＡｆｆｌ△３９０〉の焼結バル
ブシートがアルミニウム合金＜ＪＩＳ規格ＡＣ２Ｃ）製
のシリンダヘッド本体に圧入されることにより形成され
たシリンダヘッド（Ｃ）、アルミニウム合金（ＡＳＴＭ
規格△３９０）にて形成されたシリンダヘッドのバルブ
シート部に対し合金化を行い、１６．０〜１８゜０％Ｓ
ｉ、　１０．０％以下Ｃ１ｌ、５．０％以下Ｎｉ、１．
３％以下Ｆｅ　、０．４５〜０．６５％Ｍｇ、残部実質
的にＡ１なる組成の合金層にてバルブシート部が郭定さ
れたバルブシートレスシリングヘッド（Ｄ）、１０．０
〜１６．０％ＣＬＩ、３゜５〜８．０％Ｐｂ、３．０〜
５．０％Ｍｏ、０゜０５〜０，３０％Ｃ１残部実質的に
Ｆｅなる組成を有する鉄系焼結バルブシートをアルミニ
ウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ２Ｃ）にて構成されたシリン
ダヘッド本体に圧入することにより形成されたシリンダ
ヘッド（Ｅ）についても上述の試験と同一の条件にて台
上耐久試験を行った。これらの試験の結果を第５図に示
す。

第５図より、比較例Ｂ〜Ｄの何れの場合にしバルブシー
ト部の厚比ｆｉ１は試験間’ｌｒｊ　ｉ’）短時間のう
ちに非常に大きい値に＜２ることが解る。また従来より
一般に使用されている鉄系焼結パル１シートが圧入され
たシリンダヘッドＥの場合に（よ、試験開始後２００時
間が経過した時点に於ても、実際の内燃機関に於て許さ
れるバルブシート部の摩耗量０．４ｍｍよりも小さい値
であるが、上述の如く形成されたシリンダヘッドへのバ
ルブシート部の摩耗量はシリンダヘッドＥの場合よりも
更に小さい値であり、従ってこのシリンダヘッドはバル
ブシート面の耐摩耗性に浸れており、従来より一般に使
用されているシリンダヘッドよりも優れた耐久性を有し
ていることが解る。

次に肉盛層中へのＡｌ希釈呈及び合金層の厚さの適正範
囲について説明する。上述のバルブシート製造過程に於
ける肉盛処理の処理条件を変化させることにより、合金
層の厚さを棒々の値に変化させ、各場合について肉盛層
中へのＡ１希釈量（％）、肉盛層及び合金層中のブロー
ホールの数（ｔｉｌｌ／♂）を測定し、また各バルブシ
ートについて上述の試験と同一の条件にて台上耐久試験
を行い、バルブシート面の沈みｆｆｉ（ｌｌ１ｍ）を測
定した。

これらの試験の結果を第６図に示す。

またこれらの試験と同様の試験を肉盛層を形成するため
の銅合金として２５．０％Ｎｒ、２．ｓ％Ｆｅ、１．０
％Ｐ、残部実質的にＣｕなる組成を有する銅合金が使用
された点を除き、上述の試験の場合と同一の要領及び条
件にて試験を行った。

これらの試験の結果を第７図に示す。

第６図及び第７図より、肉盛層中へのＡ１希釈量と合金
層の厚さとの間には相関関係があり、合金層の厚さが小
さい場合、例えば５μｍｆ１度の場合にはＡ１希釈量は
殆どＯ（０，５％以内）であり、合金層の厚さが増大す
るにつれてＡ１希釈；ｊ（は線形的に増大し、合金層の
厚さが３００μｍの場合にはＡ１希釈量は１５％又はそ
れ以上の値になることが解る。またバルブシート部の沈
み吊６合金層の厚さの増大につれて増大することが解る
。

またプ１コーホールの数は合金層の厚さが３００μｍ未
満、特に２５０μｍ以下の範囲に於ては比較的少なく、
合金層の１！７さが３００μｍを越えると急激に増大す
ることが解る。合金層の厚さが小さすぎる場合には肉盛
層が母材より剥離し易くなり、バルブシート面の沈み量
を実際の内燃機関に於て許容される値である０、４＋＋
＋ｎ＋Ｉメ下の値に安全性を見込んで抑制するためには
、合金層の厚さは５〜３００μＱｌ　、好ましくは１０
〜２６０μＩｌｌに設定される必要があることが解る。

尚第７図に於（プるバルブシート面の沈み品が第６図の
場合に比して小さい値であるのは、肉盛層を形成するた
めの銅合金中に含まれるＮ１帛が多く、このＮｉにより
肉盛層の耐熱性が向上されたことによるものと推測され
る。

次に第８図及び第９図を参照して肉盛層の１４低必要厚
さについて説明する。尚第８図は肉盛Ｚの厚さ減少量Δ
【とバルブシート部の沈みｆｆ１ｈとの関係を示してお
り、ｙは肉盛層１ｉ７さを示している。

また第９図は第６図に示ざｒしたデータに基づく、合金
層の厚さとバルブシート面の沈み量との関係’ＵＵバル
ブシート而の面み吊と肉盛層の最低必要厚さとの関係を
示している。

第８図に於て、バルブシー１へ面７が図には示されてい
ない吸排気バルブの往復動軸線とのなす角度は一般に／
１５°であるので、バルブシート面の沈みｆｆ１ｈと肉
盛層の厚さ減少量△［との間には１１−．７２△１の関
係が８’＞る。従って第９図に於て、合金層の厚さが５
μｍである場合のバルブシート面の沈み吊りは０．０２
ｍｍであるので、この場合の肉盛層の最低必要厚さしは ｔ　＝０．０２／、／”Ｎｍｍ ＝０．０１４１ｎ＋＋ｎ ＝１４．１μｍ となる。従って合金層の厚さが５μｍである場合に於け
る肉盛層の厚さｙは１５μｍｆ１度であればよいが、安
全性を見込／Ｖで肉盛層の厚さｙは５０μｍ以上に設定
されることが好ましいことが解る。

また合金層の厚さが３００μｍである場合に於けるバル
ブシート部の沈みｆｆ１ｈはｏ、３５ｍｍであるので、
この場合の肉盛層の最低必要厚さｔはｔ　　−０、３５
％、／’Ｎｍｍ ＝０．２４５ｍｍ −２４５μｎｌ となる。従って合金＆の厚さが３００μｎ１である場合
には肉盛層の厚さｙは２５０μｍ程度であればよいが、
安全性を見込んで肉盛層の厚ざｙは５００μｍ以上に設
定されることが好ましいことが解る。　　・ 合金層の厚さが５μｍと３００μｍとの間の場合につい
ては、上述の合金層厚さが５μｍ及び３００μｍの場合
より比例配分式に求められてよく、従って肉盛層の厚さ
ｙ　（μｍ）は合金層の厚さを×　（−５〜３００μｍ
）として下記の式にて示される値以上に設定されること
が好ましい。

Ｖ　＝１．５２５４ｘ　＋４２．３７３以上に於ては本
発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明
はかかる実施例に限定されるものではな（、本発明の範
囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシリングヘッドの一つの実施例を
吸気バルブの軸線に沿って切断して示す部分縦断面図、
第２図は第１図に示された実施例の要部を示す拡大部分
断面図、第３図はシリングヘッド粗材のバルブシート面
に対応する面に対する肉盛処理の態様を示す前回、第４
図は本発明によるシリンダヘッドの一つの具体的実施例
に於けるバルブシート部の径方向の断面の金属組織を１
０倍にて示す顕ｌｆ２鏡写真、第５図は本発明のシリン
ダヘッドの一つの具体的実施例及び比較例について行わ
れた台上耐久試験によりｊｑられた試験時間とバルブシ
ート面の沈みけとの関係を示すグラフ、第６図及び第７
図はそれぞれ本発明のシリンダヘッドの具体的実施例に
ついて合金層の厚さと肉盛苦中への△１希釈ｊ■、肉盛
層及び合金層中のブローホールの数、バルブシート面の
沈み■との関係を示づグラフ、第８図は肉（各層の厚さ
の減少量とバルブシート面の沈み品との関係を示す前回
、第９図は合金層の厚さとバルブシート面の沈み１廿と
の関係及びバルブシート面の沈み損と肉盛層の最低必要
厚さとの関係を示すグラフである。 １１・・・シリンダヘッド、１２・・・吸気ボート、１
３・・・燃焼室窪み、１４・・・バルブステムガイド、
１５・・・吸気バルブ、１６・・・バルブ要素、１７・
・・バルブシート面、１８・・・バルブシート部、１９
・・・アルミニウム合金母材、２０・・・肉盛層、２１
・・・合金層。 ２２・・・シリングヘッド粗材、２３・・・バルブシー
ト部、２４・・・バルブシート面に対応する面、２５・
・・ノズル、２６・・・銅合金の粉末、２７・・・ＧＯ
２シー！ｆ、２８・・・肉盛層 特　ム′［出　願　人　　トヨタ自動中株式会？１代　
　　理　　　人　　弁理士　　明石　昌毅へ　　　　　
　　　　　　跪 く　　さ 第　３　図 第４図 （ｘｒＱ） 第７図 含金、１の厚ざ〔μｍ］

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金にて構成され、吸排気バルブを
   受けるシート面がアルミニウム合金母材に肉盛された銅
   合金肉盛層にて郭定されており、前記母材と前記肉盛層
   との間には前記アルミニウム合金の元素と前記銅合金の
   元素とよりなる合金層が存在するアルミニウム合金製バ
   ルブシートレスシリンダヘッド。
2. （２）特許請求の範囲第１項のアルミニウム合金製バル
   ブシートレスシリンダヘッドに於て、前記肉盛層中の前
   記母材よりのＡｌ希釈量は１５％以下であることを特徴
   とするアルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘ
   ッド。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項のアルミニウム
   合金製バルブシートレスシリンダヘッドに於て、前記合
   金層の厚さは５〜３００μｍであることを特徴とするア
   ルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッド。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかのアル
   ミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッドに於て
   、前記肉盛層の厚さは５０μｍ以上であることを特徴と
   するアルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッ
   ド。
5. （５）特許請求の範囲第４項のアルミニウム合金製バル
   ブシートレスシリンダヘッドに於て、前記肉盛層の厚さ
   ｙ（ｍｍ）は合金層の厚さをｘ（μｍ）とすれば、 ｙ＝１．５２５４ｘ＋４２．３７３ （ｘ＝５〜３００） 以上であることを特徴とするアルミニウム合金製バルブ
   シートレスシリンダヘッド。