JPS62191607A

JPS62191607A - バルブシ−トインサ−ト及びそれを使用してなるシリンダ−ヘツド

Info

Publication number: JPS62191607A
Application number: JP3078486A
Authority: JP
Inventors: Isao Oda; 功小田; Nobuo Tsuno; 伸夫津野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1987-08-22
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPH0621527B2

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］本発明はピストン機関のシリンターヘットに使用するハ
ルツシー１〜インサート及びそれを使用してなるシリン
ターへウドに関する。更に詳しくは、セラミック部材と
金属部材から成るバルブシートインサートと、該バルブ
シートインサートを装着してなるピストン機関のシリン
ターヘットに関する。

［従来の技術］バルブシートインサートは、ピストン機関のシリンダー
ヘッドに装着、固定して使用するリング状の部材であり
、バルブと当接することによってシリンダー内の圧力を
保持する機能を有するものである。このようなバルブシ
ートインサートとして、耐摩耗性、耐熱性等に優れてい
るという観点からセラミック部材から成るものか特開昭
５９−１６２３４５号公報及び実開昭６０−１２６０３
号公報において提案されている。

特開昭５９−１６２３４５号公報には、部分安定化酸化
ジルコニウム（ＰＳＺ）からなる弁座（バルブシート）
か開示されており、一方、実開昭６０−１２６０３号公
報には、耐熱性に優れた燃焼室を実現するための構造の
一部として、セラミック製バルブシートの構造ならびに
該バルブシートとセラミラフ製バルブとの当接時の衝撃
荷重をを緩和するための機構が開示されている。

［発明か解決しようとする問題点］しかしながら、特開昭５９−１６２３４５号公報に示さ
れているｐＳＺは熱伝導率が小さいので断熱性は優れて
いるが、熱膨張係数が大きいので、ｐｓｚてバルブシー
ト全体を構成し、温度勾配の存在する条件下で使用する
と、熱応力のためＰＳＺか破損する欠点がある。さらに
また、セラミック部材のみから成るバルブシートのシリ
ンターヘラＩ〜への取付けは、セラミックスの靭性不足
のため、取扱いに細心の注意を必要とする欠点がある。

一方、実開昭６０−１２６０３号公報に開示の考案では
、バルブシート全体かセラミック材料で構成されている
上、衝撃荷重を緩和する機構を組み込むため、バルブシ
ートか複雑な形状となる。

セラミック材料は機械加工が困難な上、靭性に乏しいの
て、かかる複雑な形状をした構造のバルブシートは製造
か困難であるとともに使用中の信頼性に問題か生じる。

さらに、セラミック部材のみから成るバルブシートのシ
リンダーヘッドへの取付けは、セラミックスの靭性不足
のため、取扱いに細心の注意を必要とする上自動化が困
難である等の欠点がある。

また、シリンダーヘッドを構成する金属材料は、熱膨張
係数が該セラミック部材の熱膨張係数より大きいのが一
般的である。従って、セラミック部材のみからなるバル
ブシートがシリンターヘットへ取付けられた後、シリン
ダーヘッドの温度が上昇すると、シリンダーヘッドとバ
ルブシートの熱膨張差のため結合力か低下して固定か不
十分となり、バルブシートか抜けたり、がたついたりす
る。

以上のとおり、セラミック部材のみからなるバルブシー
トは実用的なものではない。

［問題点を解決するだめの手段］従って、本発明は上記従来のバルブシ一トインサートの
欠点に鑑みなされたものて、耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐
熱性に優れているばかりてなく、製造か容易て信頼性か
大きく、取扱い並びにシリンターヘットへの取付けか容
易なハルツシートインサートとそれを装着して成るシリ
ンダーヘラＩ〜を提供することを目的とする。そして、
この目的は、本発明によれば、（ａ）セラミック部材、（ｂ）該セラミック部材の外周上に一体的に形成されて
いる金属部材、とから構成されるとともに、前記ピストン機関の弁との
当接面かセラミック部材から成り、前記金属部材がオー
ステナイトと球状黒鉛からなる金属組織を有し、その熱
膨張係数か前記セラミック部材の熱膨張係数と同等以上
で且つ前記シリンターヘットを構成する材料の熱膨張係
数より小である鋳鉄から成るハルツシートインサートと
それを装着したシリンダーヘッドを提供することにより
達成される。

本発明のバルブシートインサートを構成するセラミック
材料としては、酸化物系セラミックス、非酸化物系セラ
ミックスかともに使用できる。しかし、高温強度、耐摩
耗性および耐熱衝悠性か優れていることから非酸化物セ
ラミックスか好ましく、窒化珪素、炭化珪素及びサイア
ロンよりなる群から選ばれた少なくとも一種のセラミッ
ク材料か特に好ましい。

上記非酸化物セラミックスの熱膨張係数は下記表に示す
如く、３〜５　ｘ　ｌ　Ｏ−６７℃の範囲にある１単位
：　１０−’／　’Ｃ次にシリンターヘットを構成する材料としては、一般に
、アルミニウム合金、鋳鉄、低合金鋼等か使用されてお
り、これらの材料の熱膨張係数はいずれもｌ　Ｏｘ　１
０−６７”Ｃ以上である。

一方、バルブシートインサートを構成する金属部材とし
ては、オーステナイト球状黒鉛鋳鉄であって、その熱膨
張係数か上記セラミック材料の熱膨張係数と同等以上で
、しかもシリンダーヘッドを構成する材料の熱膨張係数
より小である鋳鉄であることが必要である。

金属部材を鋳鉄、しかもオーステナイト球状黒鉛鋳鉄と
するのは、本発明のバルブシートインサー１〜を構成す
るリンク状の金属部材の如く、同一形状の金属部材を大
量にしかも安価に製造てきる方法は鋳造による方法だか
らである。そして、鋳造用金属材料の中で本発明のバル
ブシートインサートの構成部材としては鋳鉄か最適であ
る。鋳鉄以外の鉄系材料は、ｖＪ造湿温度高い上、材料
価格が高く、しかも鋳造性か鋳鉄より劣るので好ましく
ない。

又、鋳鉄なオーステナイト鋳鉄とするのは、オーステナ
イト鋳鉄は高温から室温までの温度範囲において同一の
結晶構造を有し、加熱や冷却の途中で格子変態による体
積の膨張や収縮か起こらないため、バルブシートインサ
ートのように加熱冷却の温度変化を繰返し受ける用途に
使用しても、性質や寸法の変化か生じないからである。

鋳鉄のオーステティ１〜化は主として鋳鉄中のＮｉとＭ
ｎの添加量の調節て行う。又Ｎｉ量の調節により鋳鉄の
熱膨張係数の調節も同時に行う。

鋳鉄を球状黒鉛鋳鉄とするのは、鋳鉄中に存在する黒鉛
の形状な片状から球状に変化させて鋳鉄の機械的強度を
増加させるためである。

更に、鋳鉄中の黒鉛粒子を球状として不連続に分散させ
て、本発明のバルブシートインサートのように高温にさ
らされる用途においても黒鉛の酸化による寸法の変化を
起させないためである。

黒鉛形状の球状化は溶融鋳鉄にアルカリ金属、アルカリ
土類金属及び希土類金属よりなる群から選ばれた少なく
とも一種の金属を単体あるいは合金として添加すること
で行う。

上記した金属部材は、アルカリ金属、アルカリ土類金属
及び希土類金属よりなる群から選ばれた少なくとも一種
の金属・０．０２〜０．５ｗｔ％、Ｓｉ：１．０〜７．
０ｗｔ％、Ｃ：ｔ、０〜３．０ｗｔ％、Ｍｎ　：　Ｏ６
３〜６．０ｗｔ％。

Ｎｉ：８〜３６　ｗ　ｔ％　及びＦｅを含むことが好ま
しい。

Ｓｉは鋳鉄の黒鉛化促進、耐酸化性並びに耐成長性の向
上を図るために添加するもので、添加量としては１．０
〜７．０ｗｔ％か好ましく、１．２〜５．０ｗｔ％が特
に好ましい。Ｓｉの添加量が１．０ｗｔ％未満では耐醸
化性か不十分となる上、基地の機械的強度も低下するの
で好ましくない。また、Ｓｉの添加量か７．０ｗｔ％を
超えるとオーステナイト相が不安定となる上、靭性と機
械的強度の低下が生ずるのて好ましくない。

Ｃは鋳鉄の黒鉛形成元素として添加するものて、添加量
としては１．０〜３．０ｗｔ％か好ましく、１．２〜２
．５ｗｔ％が特に好ましい。Ｃの添加量か１．０ｗｔ％
未満ではフェライトが形成されるので好ましくない。ま
た、Ｃの添加量か３．０ｗｔ％を超えると黒鉛量か過大
となり機械的強度か低下するので好ましくない。

Ｍｎは鋳鉄のオーステナイト化促進と強靭化のために添
加するもので、添加量としては０．３〜６．０ｗｔ％か
好ましく、０．４〜４．０ｗｔ％がより好ましく、０．
５〜２．０ｗｔ％か特に好ましい。Ｍｎの添加量が０．
３ｗｔ％未満では黒鉛化か遅れてチル化が促進されるの
で好ましくない。また、Ｍｎの添加量が６．０ｗｔ％を
超えると鋳物の収縮や鋳造応力の増加を招くので好まし
くない。

Ｎｉは鋳鉄のオーステナイト化のために添加するもので
あるが、黒鉛化の促進並びに黒鉛の球状化にも効果があ
る。また、Ｎｉの効果を発揮するために必要な添加量は
ＳｉやＭｎの添加量の影響を受ける。Ｎｉの添加量とし
ては８〜３６　ｗ　ｔ％か好ましく、９〜３０ｗｔ％か
より好ましく、１０〜２０ｗｔ％が特に好ましいもので
ある。

Ｎｉの添加量か８ｗｔ％未満では完全なオーステナイト
組織とならずフェライトが生成するので好ましくない。

また、Ｎｉの添加量が３６　ｗ　ｔ％を超えると、熱膨
張係数が増加するので好ましくない。

アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属よりな
る群から選ばれた少なくとも一種の金属は、黒鉛の球状
化のために添加するもので、添加量としては０．０２〜
０．５ｗｔ％か好ましく、Ｏ，ＯＳ〜０．２ｗｔ％が特
に好ましい。これら金属の添加は、金属単独、混合物あ
るいは金属と他金属との合金のいずれかの方法で行う。

これらの金属の添加量が０．０２ｗｔ％未満では黒鉛の
十分な球状化か得られないので好ましくない。また、添
加量か０．５ｗｔ％を超えるとチル化が促進されるのて
好ましくない。また上記金属は、アルカリ金属としては
Ｎａ、に、Ｌｉが、アルカリ土類金属としてはＭｇ、Ｃ
ａ、Ｂａ、Ｓｒか好ましく、希土類金属としてはＣｅや
ミツシュメタル（希土類金属の混合物）が好ましい。

上述した金属部材の熱膨張係数は、ピストン機関のバル
ブシートインサートの使用温度に於て、前記セラミック
部材とシリンダーヘッド構成材料の８膨張係数の中間の
大きさであればよい。

ピストン機関のシリンダーヘッドは冷却されているので
、バルブシートインサートの使用温度は常用２００　’
Ｃ１最高３００　’Ｃ程度と予想される。

従って、金属部材の熱膨張係数としては、室温乃至２０
０℃の温度範囲において３〜１ｏｘｌｏ−６／’Ｃが好
ましく、４〜８　ｘ　ｌ　Ｏ−’／’Ｃか特に好ましい
。また、２００　’Ｃ以上の温度範囲では、１０〜２０
ｘｌＯ−’／’Ｃの熱膨張係数であればよい。

本発明のバルブシートインサー１〜は、その形状は特に
限定はされないが、通常、円筒状のセラミック部材の外
周上に円筒状の金属部材か一体的に結合されたものであ
る。そして、該セラミック部材の内面の一端には、バル
ブ傘部と密接してガス漏れを防止するためのテーパー状
の当接面が設けである。また、セラミック部材と金属部
材の壁厚は、使用材料の種類、使用温度、両部材の結合
方法あるいは形に応じて適宜決定する。

次に両部材の結合方法としては、嵌合、接合、鋳ぐるみ
あるいはかしめか利用できる。

嵌合には焼ばめ、冷やしぼめあるいは圧入か含まれる。

接合には、ろう付けおよび拡散接合か利用てきる。この
場合には、予めセラミック部材の金属部材との被接合部
表面にはメタライズ処理を施しておくのか好ましい。

また、活性金属を含むろうの使用あるいは活性金属をイ
ンサートの一部として使用することで、セラミック部材
の表面にメタライズ処理を施さないでセラミック部材と
金属部材を接合することもできる。

これらの方法のうち圧入による方法が製造か容易なので
最も好ましい。

バルブシートインサートを構成する円筒状セラミック部
材の円筒両端の外径寸法は、同し大きさ、あるいは異な
る大きさのいずれかとする。ハルツシートインサートを
構成する上記両部材が熱膨張係数の差か小さい材料から
なる場合にはセラミック部材の円筒両端の外径寸法を同
じとし、両部材の熱膨張係数の差か大きい材料からなる
場合にはセラミック部材の円筒両端の外径寸法を異なる
大きさとするのか好ましい。セラミック部材の円筒両端
の外径寸法を異なる大きさとするには例えば円筒の外周
なテーパー加工すればよい。該テーパーの大きさはバル
ブシートインサートの使用温度において、金属部材から
セラミック部材が抜は落ちない大きさとする。

また、本発明のバルブシートインサートのシリンダーヘ
ッドへの固定は、セラミック部材の外周に結合されてい
る金属部材の部分を利用して行う。このため、焼ばめ、
圧入、螺合、溶接など通常の金属材料同士の結合方法が
使用できる。

［実施例］次に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細に
説明する。

第１図は本発明のバルブシートインサートの使用状況の
一例を示す断面図である。

セラミック部材８と金属部材９とから構成される本発明
のバルブシートインサート２０がシリンターヘッド２に
設けられている排気口４の入口に取付けられている。該
バルブシートインサート２０のセラミック部材８内側の
一端にはテーパ一部５か設けられている。該テーパ一部
５が必要に応じてバルブｌの傘部６に出接し、シリンダ
ー内の圧力を保持する。

この例ては、バルブシートインサート２０の上端７が、
シリンダーヘッド２に接しているため、セラミック部材
８かバルブｌとの当接を繰り返しても該セラミック部材
８が、バルブシートインサート２０から抜けることはな
い。

７ＪＩＪｚ図乃至第４図はそれぞれ本発明のバルブシー
トインサートの構造の具体例を示す断面図である。

第２図は円筒状のセラミック部材２１の外周上に回し形
状の円筒状金属部材２４が一体的に結合されている構造
のハルツシートインサートを示す。セラミック部材２１
内側の一端にはテーパー状のバルブ当接面２７か設けら
れている。

このバルブシートインサートは、たとえば次のようにし
て作ることができる。

まず所定寸法の外径と内径を有するセラミック製バイブ
と金属製バイブを作り、これらのバイブを所定寸法の長
さに切断してセラミック部材２１と金属部材２４とする
。しかるのち、該セラミック部材２１の外側に該金属部
材２４を圧入、焼ばめ、ろう付け、拡散接合あるいはか
しめ等の方法で結合して、外側か金属部材２４、内側か
セラミック部材２１の２層構造のリングとする。該リン
グの外径を所定の寸法に仕上げ加工したのち所定の長さ
に切断する。

あるいは、上記セラミック製パイプの外周上に溶融金属
を鋳造して、外側か金属製パイプ、内側かセラミック製
パイプからなる２層構造のバイブとする。しかるのち、
該バイブな所定寸法の長さに切断して、外側ふ金属部材
２４、内側かセラミック部材２１の２Ｐ！Ｘ構造のリン
グとする。次にこれらリングのセラミック部材２１の内
側の一端をテーパー形状に加工してバルブ当接面２７を
形成する。

なお、本発明のバルブシートインサートはセラミック部
材の内表面を仕上げ加工をしないて使用することもてき
る。

第３図はセラミック部材２２の外表面２８がテ゛　　−
バー形状をしており、両端の外径寸法か異なる円筒状の
セラミック部材２２の外周上に円筒状の金属部材２５か
一体的に結合されている構造のバルブシートインサート
を示している。上記セラミック部材２２の端部のうち外
径か小さい方の端部の内側にはテーパー状のハルツ当接
面２７か設けられている。

このバルブシートインサートは、たとえば次のようにし
て作ることかできる。

まず所定寸法の外径と内径を有するセラミック製バイブ
と金属部パイプをつくる。該セラミック製パイプを所定
の長さに切断したのち外表面２８をテーパー形状に加工
してセラミック部材２２とする。また、上記金属部パイ
プを所定の高さに切断して金属部材２５とする。しかる
のち、該セラミック部材２２の外側に該金属部材２５を
圧入、焼ばめ、ろう付け、拡散接合あるいはかしめ等の
方法で結合して外側か金属、内側がセラミックスの２層
構造のリングとする。該リングの外径ならびに高さを所
定の寸法に仕上げ加工するとともにセラミック部材２２
の内側の一端をテーパー形状に加工してハルツ当接面２
７を形成する。あるいは、所定の寸法に加工したセラミ
ック部材２２の外周上に溶融金属を鋳造して、外側か金
属部材。

内側かセラミック部材からなる２層構造体とする。しか
るのち、該構造体を所定形状に什」−げ加工する。

第４図は金属部材２６に設けられた四部２９に円筒状の
セラミック部材２３か一体的に結合されている構造のバ
ルブシートインサートを示す。上記セラミック部材２３
の内表面の一端にはテーパー状のハルツ当接面２７が設
けられている。このバルブシートインサートは、たとえ
ば次のようにして作ることかできる。

まず所定形状の凹部２９を有する金属部材と所定形状の
セラミック部材２３を作る。該セラミック部材２３の外
径寸法は該金属部材へのセラミック部材２３の結合方法
に応じて決定する。しかるのち、該金属部材２６の凹部
２９に該セラミック部材２３を圧入、焼げめ、ろう付け
、拡散接合あるいはかしめ等の方法で結合して、外側が
金属、内側かセラミックスの２層構造の構造体とする。

該構造体の外径ならびに高さを所定の寸法に仕上げ加工
するとともにセラミック部材２３の内側の一端をテーパ
ー形状に加工してバルブ当接面２７を形成する。

あるいは、上記セラミック部材の外周上に溶融金属を鋳
造して、外側か金属部材、内側がセラミック部材からな
る２層構造の構造体とする。しかるのち、該構造体を所
定寸法の長さに切断して、外側か金属部材２６、内側か
セラミック部材２３の２層構造の構造体とする。次に該
構造体の外径、内径および高さを所定の寸法に仕上げ加
工するとともにセラミック部材２３の内側の一端をテー
パー形状に加工してバルブ当接面２７を形成する。

以下、本発明のバルブシートインサートの効果に関し、
その実施結果を具体的に示す。

まず、次の実施例１に使用するオーステナイト球状黒鉛
鋳鉄の具体的な製造法について述べる。

しかし、オーステナイト球状黒鉛鋳鉄の製造法はこの方
法に限定されるものではなく、九廊株式会社発行「改訂
３版、鋳物便覧」に記載の合金鋳鉄並びに球状黒鉛鋳鉄
の製造法に準じて行うこともてきる。

まず、所定量の機械構造用炭素鋼鋼材（Ｊ　Ｉ　Ｓ：５
１５Ｃ）、ニッケルショット、フェロマンガンを高周波
誘導加熱炉で溶解した後、所定量の黒鉛電極くずを添加
して加炭を行った。しかる後、該溶湯に所定量のフェロ
シリコンを添加しＳｉ量を調整した。次いて該溶湯の温
度を１５００°Ｃまで昇温した後、Ｍｇとしての添加量
か０．２〜０．４ｗｔ％となるように、Ｆ　ｅ　４５　
ｗ　ｔ％、５１４５ｗｔ％、Ｍｇ１０ｗｔ％からなる合
金状球状化剤の所定量なトリベの底部に配置し、該トリ
ベに溶湯を注湯して球状化処理を行う。球状化処理か終
了した後、７５　ｗ　ｔ％Ｓｉを含むフェロシリコンな
溶湯に添加して接種を行い鋳型に鋳込む。

かくして得られた直径６０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの丸棒
を応力除去のため、６２０〜６８０°Ｃで１０時間加熱
して焼なましを行い、実施例に記載の試験用素材とした
。

尚、本鋳鉄の溶解には、キュポラ、電気炉並びに反射炉
が利用できるが、電気炉と反射炉か化学成分や温度の管
理か容易なので好ましく、電気炉かより好ましい。また
、本鋳鉄は精？Ｅ鋳造に利用することもできる。

（実施例１）セラミック部材として、常圧焼結法による窒化珪素で内
径４３ｕ＋１１．外径４８ｍｍ、高さ１０醜Ｉの円筒を
作製し、該窒化珪素円筒の外周の再縁に半径１ＩＩＩＩ
＋の丸みを設けたセラミック製リングを作製した。

該リンクと同時に作製した同一組成の試験片の室温〜８
００°Ｃの温度範囲における熱膨張係数は３　、７　ｘ
　ｌ　Ｏ−’／℃であった。

また、金属部材として、Ｓｉか１．９ｗｔ％、Ｃ′ｈ（
１，７ｗｔ％、Ｍｎが０．９ｗｔ％、Ｎｉか１２ｗｔ％
、ＭｇかＯ，１ｗｔ％、残部かＦｅであるオーステナイ
ト球状黒鉛鋳鉄て内径４７．６ｍｍ、外径５２ｍｍ、高
さ１０ｍｍの金属製リンクを作製した。

該リングと同時に作製した同一組成の試験片の室温〜８
００°Ｃの温度範囲における熱膨張係数は、室温〜２０
０℃て６　ｘ　ｌ　Ｏ−６，７℃、２００〜８００°Ｃ
てｌ　７　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’／”Ｃであった。

上記セラミック製リングの外側に上記金属製リンクを室
温で圧入して内側が窒化珪素リング、外側かオーステナ
イト球状黒鉛鋳鉄からなる２層構造の複合リングを作製
した。次いで、該複合リングを高さ７ｍｍ”に切断した
後、窒化珪素リングの一端の内側をテーパー形状に加工
して第２図と同じ形状のバルブシートインサートを形成
した。

該バルブシートインサートについて、３００℃で２トン
の荷重を負荷してもオーステナイト球状黒鉛リングから
窒化珪素リングを押し抜くことができなかった。

（実施例２）実施例１て作製したバルブシートインサートをピストン
シリンダーの直径が１４１１ａｍである単頭ディーゼル
エンジンの鋳鉄製（熱膨張係数１３．３Ｘ　ＩＯ−’／
℃、２０〜３００℃）シリンダーヘッドの排気口の入口
に焼ばめして、第１図に示す構造のシリンダーヘッドを
作製した。このシリンダーヘッドを組付けた上記ディー
ゼルエンジンを回転数１９００ｒｐｍで１０００時間連
続運転したが、排気弁とバルブシートインサートの両方
に何ら異常は認められなかった。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のハルツシートインサート
は、脆いセラミック部材の外周に金属部材か結合されて
いるため、取り扱い中に強い衝撃力等が作用してもセラ
ミック部材が破損することはない。一方、弁（バルブ）
との当接面はセラミック部材て形成されているので、セ
ラミック部材の優れた耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐熱性を
そのまま生かすことかでき、さらに金属部材の部分を利
用してシリンダヘラ１ζへの固定を容易に行うことがて
きる。また、セラミック部材と該セラミック部材の外周
上の金属部材とは熱膨張係数の差か小さいのて、シリン
ターヘットに組込んだ後、バルブシートインサートの温
度か上昇しても、金属部材からセラミック部材か抜けた
りあるいは緩んだりすることはない。さらにまた、本発
明のバルブシートインサートは、セラミック部材と金属
部材の熱膨張係数の差か大きい場合でも、外周をテーパ
ーを有する形状に加工した円筒状のセラミック部材に金
属部材を結合した構造とすることにより、両部材の熱膨
張係数の違いによる結合力の低下を防止することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバルブシートインサートを組込んだビ
スｈン機関のシリンダーヘッドの断面図、第２図〜第４
図はそれぞれ本発明のバルブシートインサートの構造を
示す断面図である。 ■・・・バルブ、２・・・シリンダーヘッド、４・・・
排気口、５・・・テーパ一部、６・・・全部、８．２１
．２２．２３・・・セラミック部材、９．２４．２５．
２６・・・金属部材、２ｏ・・・バルブシートインサー
ト、２７・・・バルブ当接面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ピストン機関のシリンダーヘッドに使用するバル
ブシートインサートに於て、該バルブシートインサートが（ａ）セラミック部材、（ｂ）該セラミック部材の外周上に一体的に形成されて
いる金属部材、とから構成されるとともに、前記ピストン機関の弁との
当接面がセラミック部材から成り、前記金属部材がオー
ステナイトと球状黒鉛からなる金属組織を有し、その熱
膨張係数が前記セラミック部材の熱膨張係数と同等以上
で且つ前記シリンダーヘッドを構成する材料の熱膨張係
数より小である鋳鉄から成ることを特徴とするバルブシ
ートインサート。
（２）金属部材が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及
び希土類金属よりなる群から選ばれた少なくとも一種の
金属：０．０２〜０．５ｗｔ％、Ｓｉ：１．０〜７．０
ｗｔ％、Ｃ：１．０〜３．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜６
．０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜３６ｗｔ％及びＦｅを含む特許
請求の範囲第１項記載のバルブシートインサート。
（３）セラミック部材と金属部材の双方の形状が円筒状
である特許請求の範囲第１項又は第２項記載のバルブシ
ートインサート。
（４）セラミック部材の外周がテーパー状である特許請
求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のバルブシ
ートインサート。
（５）セラミック部材が窒化珪素、炭化珪素及びサイア
ロンより成る群から選ばれた少なくとも一種のセラミッ
ク材料で構成される特許請求の範囲第１項乃至第４項の
いずれかに記載のバルブシートインサート。
（６）ピストン機関のシリンダーヘッドに於て、（ａ）
セラミック部材、（ｂ）該セラミック部材の外周上に一体的に形成されて
いる金属部材、とから構成されるとともに、前記ピストン機関の弁との
当接面がセラミック部材から成り、前記金属部材がオー
ステナイトと球状黒鉛からなる金属組織を有し、その熱
膨張係数が前記セラミック部材の熱膨張係数と同等以上
で且つ前記シリンダーヘッドを構成する材料の熱膨張係
数より小である鋳鉄から成るバルブシートインサートが
、前記ピストン機関の弁のための穴に装着されているこ
とを特徴とするシリンダーヘッド。
（７）金属部材が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及
び希土類金属よりなる群から選ばれた少なくとも一種の
金属：０．０２〜０．５ｗｔ％、Ｓｉ：１．０〜７．０
ｗｔ％、Ｃ：１．０〜３．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜６
．０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜３６ｗｔ％及びＦｅを含む特許
請求の範囲第６項記載のシリンダーヘッド。