JPS639604A - バルブリフタ - 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ＯＨＣ勅弁機構又はＯＨＶ動弁機構
に用いられるバルブリフタに関するものである。

（従来の技術） 一般に、バルブリフタは有底円筒状のボディを備えてお
り、その外周面がシリンダヘッドのガイド孔に１習動す
るとともに、上壁部の外面がカムに、土壁部の内面がバ
ルブステム又はブツシュロッドに各々当たりながら、カ
ムの変位をバルブに伝える役割を果すものでおるから、
ボディの外周面、カム当たり面、バルブステム当たり面
、ブツシュロッド当たり面等には高い耐摩耗性が要求さ
れる。

従って、従来のバルブリフタは、■ねずみ鋳鉄又は合金
鋳鉄を用いて鋳造し、チル硬化又は高周波焼入れにより
耐摩耗性を高めたものや、■低炭素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
あった。

これらのバルブリフタ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、前記のような鋳鉄や炭素鋼で形成されたバル
ブリフタは、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ある。

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潰性重最の大きいバルブリフタを使
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、バルブリフタ全体をアルミニ
ウム合金で形成するとともに、前記光たり面等の表面に
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、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、実用化は困難であった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで、本発明のバルブリフタは前記問題点を解決する
ために、ボディの側壁部のうち外周部の全体又は一部を
セラミック強化材により強化した複合部材で構成すると
ともに、側壁部本体を軽合金のみで形成するという技術
的手段をとった。

（作用） バルブリフタの大部分を占める側壁部本体が比重の小ざ
い軽合金で形成されており、外周部の全体又は一部を構
成する複合部材も比重の小さいセラミック強化材で強化
されているため、バルブリフタ全体が軽量化される。

また、側壁部の外周部は内燃機関のガイド孔に対して直
接１習動するが、同外周部の全体又は一部を構成してい
る複合部材はセラミック強化材で強化され、優れた耐摩
耗性を有しているため、同外周部が摩耗することはほと
んどない。

ざらに、複合部材と側壁部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、側壁
部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動弁機構に用いる直打式バルブリ
フタ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の上方には、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内には次のように構成さ
れた直打式のバルブリフタ５が摺動可能に挿入されてい
る。

すなわち、本実施例のバルブリフタ５は、前記ガイド孔
４内を摺動する側壁部６とその上端よりやや下方に設け
られた土壁部７とで倒立有底円筒状に形成されたボディ
８と、同上壁部７上に嵌合された円盤状のシム９とから
構成されている。

ざらに詳しく説明すると、第１図に示すように、側壁部
６のうち前記ガイド孔４に対して直接摺動する外周部の
全体は、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る薄肉円筒状の複合部材
６ａで構成され、同複合部材６ａより内側の側壁部本体
６ｂは同アルミニウム合金のみで形成されている。

また、土壁部７の中央部もセラミック強化材により強化
された略円柱状の複合部材７ａで構成ざれており、同複
合部材７ａの下面はやや下方へ突出して後述するバルブ
ステムの当たり部となっている。また、同複合部材７ａ
の周囲の土壁部本体７ｂはアルミニウム合金のみによっ
て前記側壁部本体６ｂと一体的に形成されている。なお
、複合部材７ａの上面には溶湯鍛造時の移動を防止する
ための係止凹部７Ｃが設けられている。

本実施例における同複合部材６ａ、７ａ及び各壁部本体
６ｂ、７ｂ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工いる。

すなわち、同複合部材６ａ、７ａは予め薄肉円筒状又は
略円柱状に予備成形されたセラミック強化材の集合体６
ｐ、７Ｄ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、各壁部本体６ｂ、７ｂは同溶
＠鍛造に係るアルミニウム合金によって複合部材５ａ、
７ａ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力オウール）が使用され
ている。また、前記セラミック強化材の集合体６１）、
７ｐ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、前記各壁部本体６ｂ、７ｂを形成するアルミニウ
ム合金としてはジュラルミン（Ｊ　Ｉｓ。

Ａ２０２４＞が使用されている。

また、前記シム９はクロムモリブデン鋼によって形成さ
れているとともに、前記カム２の当たり面を含む全表面
が浸炭焼入れによって硬化されている。

続いて、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の複合部材７ａの
下面に当接されている。

また、バルブステム１１の上端部にはコック１２が装着
され、同コツタ１２は下側はど縮径する円すい台形状に
形成されている。同コツタ１２の外側にはバルブスプリ
ングリテーナ１３が嵌合され、同バルブスプリングリテ
ーナ１３のテーバ状の内周面はコツタ１２のテーバ状の
外周面と当接している。また、バルブスプリングリテー
ナ１３のフランジ部とシリンダヘッド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１０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の複合部材７ａの下面に当
接している。

次に、前記バルブリフタ５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６ｐ、７ｐ
を各々薄肉円筒状又は略円柱状に予備成形する。

次に、第２図に示すように、側壁部６の複合部材６ａを
強化するための集合体６ｐをダイス２１の内側面にセッ
トするとともに、土壁部７の複合部材７ａを強化するた
めの集合体７ｐをダイス２１の内底面にセットする。こ
のとき、後者の集合体材７ｐの係止凹部７Ｃに対してノ
ックアウトピン２４上面の突起２２を嵌合させることに
より、同集合体７ｐの位置決めを容易に行うことができ
、さらにその移動を防止することもできる。

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ＩＬ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６ｐ、７ｐ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、同複合部材５ａ、７ａが複
合化されながら成形される。

同時に、各壁部本体６ｂ、７ｂは同アルミニウム合金に
よって複合部材６ａ、７ａと一体化されながら成形され
る。

従って、複合部材６ａと側壁部本体６ｂとの境界並びに
複合部材７ａと土壁部本体７ｂ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、各壁
部本体６ｂ、７ｂ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、前記の通り形成されたボディ８の粗形材
をダイス２″ｌ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
研削加工を施し、上壁部７上にシム９を嵌合させれば、
バルブリフタ５が完成する。

以上のように構成された実施例につき、次にその作用効
果を説明する。

まず、バルブリフタ５の大部分を占める側壁部本体６ｂ
が比重の小さいアルミニウム合金で形成されており、外
周部の全体又は一部を構成する複合部材６ａ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、バルブリ
フタ５全体が軽量化する。従って、バルブリフタ５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、吸排気バルブの追従性を
維持させることができる。

特に、本実施例においては側壁部６のみならず土壁部７
も比重の小さい材料で形成されているので、航記軽量化
の効果はさらに高い。

また、側壁部６の外周部は内燃機関のガイド孔４に対し
て直接摺動するが、同外周部の全体を構成している複合
部材６ａはセラミック強化材で強化され、優れた耐摩耗
性を有しているため、同外周部が摩耗することはほとん
どない。同様に、土壁部７の複合部材７ａの下面（バル
ブステム当たり面）がバルブステム１１の上端との当接
により摩耗することもほとんどない。

さらに、複合部材６ａ、７ａと各壁部本体６ｂ。

７ｂ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、側壁部６等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
工も不要でおる。

（第二実施例） 本発明の第二実施例は、第４図に示すように、側壁部６
の外周部の両端部のみが第一実施例と同様のセラミック
強化材により強化された複合部材６Ｃで構成され、いず
れの複合材料６Ｃも同側壁部６より短い薄肉円筒状をな
している点においてのみ、第一実施例と相違している。

いま、側壁部６の外周部のうちシリンダヘッド１のガイ
ド孔４に対して強い力で接触する可能性があるのは、両
端部だけであることが判明しているから、本実施例のよ
うに両端部のみを複合部材６Ｃで構成すれば、同外周部
は充分な耐摩耗性を備えることになる。従って、本実施
例も第一実施例と同様の作用効果を奏する。

ざらに、本実施例は第一実施例よりセラミック強化材の
使用用を減らすことができるので、バルブリフタをより
安価に提供することができるという効果も奏する。

（第三実施例） 本発明の第三実施例は、第５図に示すように、別体のシ
ムを有しないボディ８のみよりなるバルブリフタであっ
て、側壁部６の外周部から上壁部７の中央部及び上面部
にかかる部分が、セラミック強化材により強化された複
合部材３０で構成されている点においてのみ、前記第一
実施例と相違している。

従って、本実施例も第一実施例と同様の作用効果を奏す
る他、前記シムに相当する部分まで軽量化が図られてい
るので、バルブリフタ全体がさらに軽量化されるばかり
でなく、前記複合部材３０の上面がカム当たり部を構成
するため、その部分の耐摩耗性も保証されるという効果
がある。

く第四実施例〉 次に、本発明を０ｆ−ＩＶ勅弁機構に用いるバルブリフ
タに具体化した第四実施例を第６図に基づいて説明する
。

内燃機関の下部には吸排気バルブ開閉用のカム３１の形
成されたカムシャフト３２が延びており、カム３１直上
の部位には図示しないガイド孔が員股されている。同ガ
イド孔内には、側壁部３３及び底壁部３４により略有底
円筒状に形成されたボディ３５と、同底壁部３４に嵌合
された円盤状のシム３６とから構成されたバルブリフタ
３７が摺動可能に挿入されている。

そして、側壁部３３のうち前記ガイド孔に対して直接摺
動する外周部の全体と、底壁部３４のうちブツシュロッ
ド３８が当接する中央部とが、各々セラミック強化材に
より強化された複合部材３３ａ、３４ａで構成され、側
壁部本体３３ｂと底壁部本体３４ｂとは前記アルミニウ
ム合金によって一体的に形成されている。

従って、本実施例は、底壁部３４の複合部材３４ａの上
面がブツシュロッド３８の当接によって摩耗することも
ほとんどないという効果を奏し、他は第一実施例の効果
と同様である。

（第五実施例） 本発明の第五実施例は、第７図に示すように、ブツシュ
ロッド３８の当たり部が薄肉状の複合部材３４Ｇで構成
されるとともに、側壁部３３の下部に２本のフォーク４
１が形成され、同フォーク４１間に架設されたピン４２
に対して前記カム３１に当接するローラー４３が回動可
能に軸支されている点においてのみ、前記第四実施例と
相違している。

したがって、本実施例も第四実施例と同様の作用効果を
奏する他、カム３１とローラー４３との摩擦係数が極め
て低く、その間では摩耗の問題が生じないという効果が
ある。

（第六実施例） 次に、本発明の第六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、複合部材５ａ、７ａ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あり
、同複合部材５ａ、７ａが軽合金よりなる各壁部本体６
ｂ、７ｂ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、■金属粉にセラミック
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化材を混合して凝固させたりす
ることにより、複合部材６ａ。

７ａのみが単独で形成されている。

そして、■同視合部材５ａ、７ａを別途成形した各壁部
本体６ｂ、７ｂに対して溶着又は接着したり、■同視合
部材６ａ、７ａをダイスにセットして各壁部本体６ｂ、
７ｂを溶湯鍛造したりすることにより、複合部材６ａ、
７ａが各壁部本体６ｂ、７ｂに接合されているのである
。

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複合部材
５ａ、７ａと各壁部本体６ｂ、７ｂ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
利である。

なお、本発明は前記実施例の構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）　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
のもの以外にジルコニア、窒化はう素、カーボン、その
他の材料よりなるものを使用したり、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
料よりなるもの使用することができる。

（２）　また、側壁部本体６ｂ、３３ｂ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、Ａ２０２４）に限定されない。

例えば、アルミニウムーけい素合金（Ｊ　Ｉｓ、ＡＣＤ
ＩＯ等）、超々ジュラルミン（Ｊ　ＩＳ、Ａ７０７５）
等を使用することができる。

（３）　側壁部の複合部材６ａ、６Ｇ、３３ａは、同側
壁部の外周部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分割した複合部材を中心角で１２
０度おきに並べてもよい。

（４）　第−実施例等において、複合部材６ａ。

７ａ及び各壁部本体６ｂ、７ｂの成形方法は溶湯鍛造に
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、本発明はバルブリフタの軽量化を
可能とし、その・隅性重量を低減させることで吸排気バ
ルブの追従性の維持を図ることができるばかりでなく、
側壁部の外周部が摩耗したり剥離したりするようなこと
もほとんどなく、後力Ｏ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１〜３図は本発明を具体化した第一実施例を示し、第
１図はバルブリフタの断面図、第２図はバルブリフタの
製造方法を示す断面図、第３図は内燃機関にバルブリフ
タを取付けた状態の断面図、第４図は第二実施例のバル
ブリフタの断面図、第５図は第三実施例のバルブリフタ
の断面図、第６図は第四実施例のバルブリフタの断面図
、第７図は第五実施例のバルブリフタの断面図でおる。 ６．３３・・・側壁部、６ａ、６ｃ、３０．３３ａ・・
・複合部材、６ｂ、３３ｂ・・・側壁部本体。 特許出願人　　　　小田井鉄工株式会社代　理　人　　
　弁理士　　恩１）博宣第４８Ｊ 第５図 ］０ ｉ７ｖＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボディの側壁部のうち外周部の全体又は一部をセラ
   ミック強化材により強化した複合部材で構成するととも
   に、側壁部本体を軽合金で形成したことを特徴とするバ
   ルブリフタ。 ２、前記複合部材は薄肉円筒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、前記側壁部本体は同軽合金によって複合部材と一体
   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項に記載のバルブリフタ。 ３、前記複合部材はセラミック強化材により強化された
   金属により単独に成形されたものであり、同複合部材は
   前記側壁部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項に記載のバルブリフタ。 ４、前記複合部材は前記外周部の全体を構成するもので
   あり、薄肉円筒状をなしていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のバルブリフタ。 ５、前記複合部材は前記外周部の両端部のみを構成する
   ものであり、側壁部より短い薄肉円筒状をなしているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のバルブリ
   フタ。 ６、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項に記載のバルブリフタ。