JPS6350614A - バルブスプリングリテ−ナ - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の動弁機構に用いられるバルブスプリ
ングリテーナに関するものである。

（従来の技術〉 一般に、バルブスプリングリテーナはバルブステムの上
端部に装着されたコックの外周部に配設され、同コツタ
に当接するとともに、バルブスプリングによる押圧力を
受けるものであるから、コツタの当たり面及びバルブス
プリングの当たり面には高い耐摩耗性が要求される。

従って、従来のバルブスプリングリテーナは、低炭素鋼
又はクロム鋼を用いて冷間鍛造し、浸炭焼入れにより耐
摩耗性を高めたものが一般的であつた。

このバルブスプリングリテーナは耐摩耗性のみならず強
度や靭性も優れているため、高い信頼性を有している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記のような鉄鋼材料で形成されたバルブス
プリングリテーナは、比重が大きく軽量化が難しいため
、どうしても慣性重量が大きくなる傾向がおる。

特に、最近の内燃機関は高回転域までスムーズに回って
高い出力を発生するよう性能向上が図られているが、こ
のような内燃機関に慣性重量の大きいバルブスプリング
リテーナを使用すると、高回転域においてバルブがカム
の回転に追従しきれなくなるという問題が生じる。

そこで、従来においても、バルブスプリングリテーナ全
体をアルミニウム合金で形成するとともに、その表面に
アルマイト処理、メッキ処理、その他の表面処理を施し
て耐摩耗性を確保しようとする試みがなされている。し
かし、全体の強度や表面処理層の耐摩耗性がまだ足りな
いとか、表面処理層が剥離しやすいとか、表面処理によ
る寸法変化を修正するために後加工が必要になる等の問
題が残っていたため、実用化は困難でおった。

発明の構成 （問題点を解決するだめの手段） そこで、本発明のバルブスプリングリテーナは前記問題
点を解決するために、バルブスプリングリテーナのうち
少なくともフランジ部の下面部をセラミック強化材又は
金属強化材により強化した金属複合部材で構成するとと
もに、リテーナ本体を軽合金で形成するという技術的手
段をとった。

（作用） バルブスプリングリテーナの大部分を占めるリテーナ本
体が比重の小さい軽合金で形成されているため、バルブ
スプリングリテーナ全体が軽量化される。

また、バルブスプリングリテーナのフランジ部の下面部
にはバルブスプリング又は環状コイルスプリングが当接
するが、該下面部を構成している金属複合部材はセラミ
ック強化材又は金属強化材により強化され、高い耐摩耗
性を有しているため、同金属複合部材が摩耗することは
ほとんどない。

ざらに、金属複合部材とリテーナ本体とは強固に一体化
又は接合されるため、両者が剥離する心配もない。また
、バルブスプリングリテーナに寸法変化をもたらす表面
処理を施す必要もない。

（第一実施例） 以下、本発明をＯＨＣ動弁機構に用いるバルブスプリン
グリテーナに具体化した第一実施例を第１〜３図に基づ
いて説明する。

シリンダヘッド１の１方には、吸排気バルブ開閉用のカ
ム２が形成されたカムシャフト３が延びている。シリン
ダヘッド１におけるカム２直下の部位にはガイド孔４が
貫設されており、同ガイド孔４内には倒立有底円筒状の
ボディ８と同ボディ８に嵌合されたシム９とから構成さ
れた直打式のバルブリフタ５がＩＭ勅可能に挿入されて
いる。

また、シリンダヘッド１には吸気バルブ１０（又は排気
バルブ）が摺動可能に挿入されており、そのバルブステ
ム１１の上端は前記バルブリフタ５のボディ８の下面に
当接されている。このバルブステム１１の上端部には下
側はど縮径する円錐筒状に形成されたコツタ１２が装着
され、同コツタ１２の外側には次のように構成されたバ
ルブスプリングリテーナ１３が嵌合されている。

すなわち、このバルブスプリングリテーナ１３は、円錐
筒状のスリーブ部１３ａと、同スリーブ部１３ａの上方
に位置して垂立外周面を有するガイド部１３ｂと、同ガ
イド部１３ｂの上方に位置するフランジ部１３Ｃとから
構成されている。

また、同バルブスプリングリテーナ１３は、材質的には
、■代表的な軽合金であるアルミニウム合金をセラミッ
ク強化材により強化してなり、コツタ１２の当たり部で
ある内周部を構成する薄肉円錐筒状の金属複合部材１３
ｄと、■同じくアルミニウム合金をセラミック強化材に
より強化してなり、後述するバルブスプリングの当たり
部であるフランジ部１３Ｇの下面部からガイド部１３ｂ
の垂立外周面部にかかる部位を構成する金屈複合部材１
３ｅと、■セラミック強化材を含まない同アルミニウム
合金のみにより形成され、金属複合部材１３ｄの外側及
び金属複合部材１３ｅの内側に一体化されたリテーナ本
体１３ｆとから構成されている。

そして、前記金属複合部材１３ｄの内周面はコツタ１２
のテーパ状の外周面と当接している。また、金属複合部
材１３ｅのうちフランジ部１３ｃの下面には後述するバ
ルブスプリングの端部が当接し、同じくガイド部１３ｂ
の垂立外周面には同バルブスプリングの内側部が摺動す
るようになっている。

本実施例における両金属複合部材１３ｄ、１３ｅ及びリ
テーナ本体１３ｆは、前記アルミニウム合金を溶湯鍛造
することにより同時にかつ一体的に成形されている。

すなわち、両金属複合部材１３ｄ、１３ｅは予め薄肉円
錐筒状又はフランジ付リング状に予備成形されたセラミ
ック強化材の集合体１３ｐ、１３ｑの内部へ、溶湯鍛造
時の圧力によりアルミニウム合金が含浸することによっ
て、複合化されながら成形されている。これと同時に、
リテーナ本体１３ｆは同溶湯鍛造に係るアルミニウム合
金によって金属複合部材１３ｄ、１３ｅと一体化されな
がら成形されている。

本実施例では、前記セラミック強化材としてアルミナを
４７．３％、シリカを５２．３％の割合で混合してなる
アルミナ・シリカ系のセラミック繊維（具体的には、イ
ソライト工業株式会社の商品名カオウール）が使用され
ている。また、前記セラミック強化材の集合体１３ｐ、
１３Ｑは、同セラミック繊維に無機質バインダを混合し
たものを圧縮成形することにより各々の形状に予備成形
されたものである。

また、前記リテーナ本体’１３ｆを構成するアルミニウ
ム合金としてはジュラルミン（ＪＩＳ、八２０２４）が
使用されている。

続いて、前記バルブスプリングリテーナ１３のフランジ
部１３ｃとシリンダヘッド１内に設けられた支持面１４
との間には、バルブスプリング１５が圧縮状態で装着さ
れている。同バルブスプリング１５は常に吸気バルブ１
０を上方へ付勢し、一方、バルブステム１１の上端は前
記バルブリフタ５のボディ８の下面に当接している。

次に、前記バルブスプリングリテーナ１３の製造方法を
説明する。

まず、前記アルミナ・シリカ系のセラミック繊維に無機
質バインダを混合したものを図示しない金型内で圧縮す
ることにより、両セラミック強化材の集合体１３ｐ、１
３Ｑを各々薄肉円錐筒状又はフランジ付リング状に予備
成形する。

次に、第２図に示すように、スリーブ部１３ａの金属複
合部材１３ｄを強化するための集合体１３ｐをダイス２
１の内底面にセットするとともに、ガイド部１３ｂとフ
ランジ部１３ｃの金属複合部材１３ｅを強化するための
集合体１３Ｑをダイス２１の内側面にセットする。

続いて、ダイス２１内に前記アルミニウム合金の溶湯し
を注入し、同ダイス２１にポンチ２３を押し込むことに
よりアルミニウム合金の溶湯しに静水圧をかけて、溶湯
鍛造を行う。

この溶湯鍛造時の圧力により、両セラミック強化材の集
合体１３ｐ、１３Ｑの内部全体にアルミニウム合金の溶
ＩＬがほぼ均一に含浸するため、両金屈複合部材１３ｄ
、１３ｅが複合化されながら成形される。同時に、リテ
ーナ本体１３ｆは同アルミニウム合金によって金属複合
部材１３ｄ。

１３ｅと一体化されながら成形される。

従って、両金属複合部材１３ｄ、１３ｅとリテーナ本体
１３ｆとの境界は一体的に融合され、強固に連続した状
態となる。

また、溶湯鍛造によりアルミニウム合金自体の組織が緻
密になり、ブローホール等の欠陥も生じないため、リテ
ーナ本体１３ｆの機械的性質も改善される。

アルミニウム合金が凝固した後、ノックアウトピン２４
を作動させて、前記の通り成形されたバルブスプリング
リテーナ１３の粗形材をダイス２１から雌型させる。

続いて、この粗形材に必要に応じた熱処理を加えてアル
ミニウム合金の時効硬化を施すとともに、切削加工及び
研削加工を施せば、バルブスプリングリテーナ１３が完
成する。

以上のように構成された第一実施例につき、次にその作
用効果を説明する。

まず、バルブスプリングリテーナ１３の大部分を占める
リテーナ本体１３ｆが比重の小さいアルミニウム合金で
形成されているため、バルブスプリングリテーナ１３全
体が軽量化される。従って、バルブスプリングリテーナ
１３の慣性重量を容易に低減させることができ、内燃機
関を高回転域まで運転させたときでも、カムの回転に対
する吸排気バルブの追従性を維持させることができる。

なお、本実施例では金属複合部材１３ｄ、１３ｅも比重
の小ざいセラミック強化材で強化されているため、前記
軽量化による効果はさらに高い。

また、金属複合部材１３ｅのうちフランジ部１３Ｃの下
面部にはバルブスプリング１５の端部が強い押圧力で当
接し、同じく金属複合部材１３ｅのうちガイド部１３ｂ
の垂立外周面にはバルブスプリング１５の内側面が摺動
する。しかし、この金属複合部材１３ｅはセラミック強
化材で強化され、高い耐摩耗性を有しているため、バル
ブスプリング１５との当接により摩耗することはほとん
どない。

同様に、バルブスプリングリテーナ１３の内周部を構成
している金属複合部材１３ｄはコツタ１２の外周面と当
接するが、同金属複合部材１３ｄが摩耗することもほと
んどない。

ざらに、金属複合部材１３ｄ、１３ｅとリテーナ本体１
３ｆとは強固に一体化されるため、これらが剥離する心
配もない。

また、バルブスプリングリテーナ１３に寸法変化をもた
らすアルマイト処理、メッキ処理等の表面処理を施す必
要がないため、後加工も不要である。

（第二実施例〉 本発明の第二実施例は、第４図に示すように、バルブス
プリングリテーナ１３がスリーブ部１３ａと、フランジ
部１３ｃと、同フランジ部１３Ｃの下面部に設けられた
溝部に嵌入された環状コイルスプリング１３ｇと、同環
状コイルスプリング１３Ｃ］の下部に当接されたワッシ
ャ１３ｈと、前記フランジ部１３Ｃに係止されるととも
にワッシャ１３ｈの下部を支持し、下面にバルブスプリ
ング１５が当接するリテーナ部材１３１とから構成され
ている。

また、材質的には■スリーブ部１．３ａの内周部及び前
記環状コイルスプリング１３Ｃ１の当たり部であるフラ
ンジ部’１３ｃ下面部の溝部に各々配設された金属複合
部材１３ｊ、１３に、は、前記セラミック強化材により
強化されたアルミニウム合金によって形成され、■リテ
ーナ本体１３ｆはセラミック強化材を含まない同アルミ
ニウム合金のみにより形成され、■環状コイルスプリン
グ″！３ｇ、ワッシャ１３ｈ及びリテーナ部材１３；は
低炭素鋼により形成されている。

従って、本実施例においてはリテーナ部材１３１の下面
がバルブスプリング１５の直接の当たり部となるが、同
バルブスプリング１５の押圧力はリテーナ部材１３１、
ワッシャ１３ｉ１及び環状コイルスプリング１３ｇを介
して金属複合部材１３ｋが間接的に受ける。よって、金
属複合部ｖＪ１３ｋに対しては環状コイルスプリング１
３Ｃ）が押圧しながら当接するが、同金属複合部材１３
には前記第一実施例と同様はとんど摩耗することがない
。

（第三実施例〉 次に、本発明の第三実施例を前記第一実施例の第１図及
び第３図を援用して説明する。

本実施例は、金属複合部材１３ｄ、１３ｅがセラミック
強化材により強化された金属により単独に成形されたも
のでおり、同金属複合部材１３ｄ。

１３ｅが軽合金よりなるリテーナ本体１３ｆに接合され
ている点においてのみ、第一実施例と相違している。

すなわち、本実施例においては、■金属：均にセラミッ
ク強化材を混合したものを圧縮成形後に焼結したり、■
金属溶湯にセラミック強１ヒ材を混合して凝固させたり
することにより、金属複合部材１３ｄ、１３ｅのみが単
独で形成されている。

そして、■同金属複合部材１３ｄ、１３ｅを別途成形し
たリテーナ本体１３ｆに対して溶着又は接着したり、■
同金属複合部材１３ｄ、１３ｅをダイスにセットしてリ
テーナ本体１３ｆを溶湯鍛造したりすることにより、金
属複合部材１３ｄ。

１３ｅがリテーナ本体１３ｆに接合されているのでおる
。

従って、本実施例も基本的には第一実施例と同様の作用
効果を奏する。もつとも、第一実施例によれば金属複合
部材１３ｄ、１３ｅとリテーナ本体１３ｆとの接合工程
を別に設ける必要がないので、この点では第一実施例の
方が有利でおる。

なお、本発明は前記実施例の購成に限定されるものでは
なく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更して具体化することもできる。

（１）　金属複合部材を強化するセラミック強化材とし
て、前記セラミック繊維以外にもセラミック粒子を使用
することができ、これらの各セラミック材料は任意に選
択することができる。

例えば、セラミック繊維として前記アルミナ・シリカ系
のもの以外に、炭化けい素、窒化けい素、窒化はう素、
ジルコニア、カーボン、その他の材料よりなる繊維を使
用したり、これらのセラミックボイスカーを使用したり
することができる。

また、セラミック粒子としてアルミナ、シリカ、炭化け
い素、窒化けい素、窒化はう素、酸化チタン、ジルコニ
ア、カーボン、その他の材料よりなる粒子を使用するこ
とができる。

（２）　金属複合部材を強化する強化材として、前記セ
ラミック強化材に代えて又はセラミック強化材と併せて
、金属強化材を使用してもよい。

金属強化材としては、タングステン繊維、ポロン繊維、
ステンレス鋼繊維、Ｆｅ、Ｎ　ｉ、　Ｏｒ。

Ｃｕ等の金属ボイスカー、その伯の全屈繊維を使用した
り、チタン、ポロン等の金属粒子を使用したりすること
ができる。

（３）　また、リテーナ本体１３ｆを形成する軽合金に
ついても、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタ
ン合金等の各種軽合金を使用することができ、前記ジュ
ラルミン（ＪＩＳ、Δ２０２４）に限定されない。例え
ば、アルミニウムーけい素合金（Ｊ　ＩＳ、ＡＣＤｌ　
０等）、超々ジュラルミン（Ｊ　ＩＳ、Ａ７０７５）等
を使用することができる。

（４）　金属複合部材１３ｅ、１３ｊ、１３にはバルブ
スプリングリテーナ１３の周方向にわたって断続的に配
設することもできる。例えば、３分割した金属複合部（
Ａを中心角で１２０度おきに並べてもよい。

（５）　第一実施例において、金属複合部材］３ｄ、１
３ｅ及びリテーナ本体１３ｆの成形方法は溶湯４９造に
限定されるものではなく、ダイキャスト法その他の各種
鋳造法を採用することもできる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明はバルブスプリングリテー
ナの軽量化を可能とし、その正性重量を低減させること
で、カムの回転に対する吸排気バルブの追従性の維持を
図ることができるばかりでなく、バルブスプリング又は
環状コイルスプリングの当接するフランジの下面部か摩
耗したり剥離したりするようなこともほとんどなく、後
加工も不要であるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したバルブスプリングリテーナ
の実施例を示す断面図、第２図は同バルブスプリングリ
テーナの製造方法を示す断面図、第３図は同バルブスプ
リングリテーナを内燃別間に組付【プた状態の断面図、
第４図は第二実施例の断面図である。 １３・・・バルブスプリングリテーナ、］３Ｃ・・・フ
ランジ部、１３６．１３ｋ・・・金属複合部材、１３１
′・・・リテーナ本体、１３Ｑ・・・１．３状コイルス
プリング、１５・・・バルブスプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バルブスプリングリテーナのうち少なくともフラン
   ジ部の下面部をセラミック強化材又は金属強化材により
   強化した金属複合部材で構成するとともに、リテーナ本
   体を軽合金で形成したことを特徴とするバルブスプリン
   グリテーナ。 ２、前記金属複合部材は薄肉のフランジ付リング状に予
   備成形されたセラミック強化材の集合体に軽合金が含浸
   されてなるものであり、前記リテーナ本体は同軽合金に
   よって金属複合部材と一体的に形成されたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のバルブス
   プリングリテーナ。 ３、前記金属複合部材はセラミック強化材により強化さ
   れた金属によって単独に成形されたものであり、同金属
   複合部材は前記リテーナ本体に接合されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のバルブスプリン
   グリテーナ。 ４、前記軽合金はアルミニウム合金、マグネシウム合金
   又はチタン合金であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のバルブスプリングリテーナ。