JPH02243732A

JPH02243732A - 内燃機関用複合材料製バルブ

Info

Publication number: JPH02243732A
Application number: JP6488289A
Authority: JP
Inventors: Futao Akai; 赤井　二雄; Tetsuya Suganuma; 菅沼　徹哉; Takashi Morikawa; 隆森川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-09-27

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、内燃機関用バルブに係り、更に詳細には複合
材料よりなる内燃機関用バルブに係る。

従来の技術内燃機関に組込まれるバルブの軽量化を図るべく、強化
材にて複合強化された軽金属よりなる複合材料にてバル
ブを形成する試みが従来より行れており、かかる複合材
料製の内燃機関用バルブの一つとして、例えば特開昭６
１−１４３５３５号公報に記載されている如く、体積率
１５〜３５％の炭化ケイ素ウィスカにて複合強化された
アルミニウム合金よりなる内燃機関用バルブが従来より
知られている。かかる内燃機関用バルブによれば、従来
の鋼よりなるバルブに比して慣性質量を低減することが
でき、またアルミニウム合金のみよりなるバルブに比し
て耐久性や耐熱性を向上させることができる。

発明が解決しようとする課題しかし近年の内燃機関の高出力化及び高回転化に伴い、
バルブ周囲の温度が従来に比して高い温度になる傾向が
あり、バルブは従来よりも苛酷な熱的環境に曝されるよ
うになっているため、上述の如く体積率１５〜３５％の
炭化ケイ素ウィスカのみにて複合強化されたアルミニウ
ム合金によってはバルブフェース部に於ける十分な耐摩
耗性を確保することができず、従ってかかるバルブによ
っては内燃機関の高出力化や高回転化を十分に達成する
ことができない。

本発明は、体積率１５〜３５％の炭化ケイ素ウィスカに
て複合強化されたアルミニウム合金よりなる従来の内燃
機関用バルブに鑑み、バルブフェース部の耐摩耗性に優
れ、従って内燃機関の高出力化や高回転化を達成するこ
とを可能にする複合材料製の内燃機関用バルブを提供す
ることを目的としている。

課題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、■軽金属をマトリ
ックスとする複合材料よりなる内燃機関用バルブに於て
、バルブフェース部が炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロ
ム粒子の混合物にて強化された軽金属よりなり、炭化ケ
イ素ウィスカ及び炭化クロム粒子の合計の体積率は２０
〜４０％であることを特徴とする内燃機関用バルブ、■
軽金属をマトリックスとする複合材料よりなる内燃機関
用バルブに於て、バルブフェース部が炭化ケイ素ウィス
カ及びＮｉ粒子の混合物にて強化された軽金属よりなり
、炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積率は１
０〜４０％であることを特徴とする内燃機関用バルブ及
び■軽金属をマトリックスとする複合材料よりなる内燃
機関用バルブに於て、バルブフェース部が炭化ケイ素ウ
ィスカ及びチタン酸カリウムウィスカの混合物にて強化
された軽金属よりなり、炭化ケイ素ウィスカ及びチタン
酸カリウムウィスカの合計の体積率は２０〜４０％であ
り、炭化ケイ素ウィスカの体積率は８％以上であること
を特徴とする内燃機関用バルブによって達成される。

発明の作用及び効果上述の如き構成によれば、合計の体積率が２０〜４０％
である炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子、合計の
体積率が１０〜４０％である炭化ケイ素ウィスカ及びＮ
ｉ粒子、又は合計の体積率が２０〜４０％である炭化ケ
イ素ウィスカ及びチタン酸カリウムウィスカによりバル
ブフェース部が複合強化されるので、後に本願発明者等
が行った実験的研究の結果からも明らかである如く、バ
ルブフェース部が炭化ケイ素ウィスカのみにて複合強化
されたアルミニウム合金よりなる場合に比して、バルブ
フェース部の耐摩耗性を大幅に向上させることができ、
これにより内燃機関の高出力化や高回転化を達成するこ
とができる。

本発明の一つの詳細な特徴によれば、上述の■の構成に
於て、炭化ケイ素ウィスカ及びクロム炭化物粒子の合計
の体積率は３０〜４０％に設定される。

また本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、上述の■
の構成に於て、炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子
の合計の体積率Ｖａは３０〜４０％に設定され、炭化ケ
イ素ウィスカの体積率ＶＳは５％以上で（Ｖａ−５）％
以下に設定される。

また本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、上述の■
の構成に於て、炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計
の体積率は２０〜４０％に設定される。

また本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、上述
の■の構成に於て、炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の
合計の体積率ｖｂは２０〜４０％に設定され、炭化ケイ
素ウィスカの体積率ＶＳは（Ｖｂ−０，５）％以下に設
定される。

また本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、上述
の■の構成に於て、炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カ
リウムウィスカの合計の体積率は３０〜４０％に設定さ
れる。

また本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、上述
の■の構成に於て炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カリ
ウムウィスカの合計の体積率Ｖｃは３０〜４０％に設定
され、炭化ケイ素ウィスカの体積率Ｖｓは９％以上で（
Ｖｃ−５）％以下に設定される。

尚本発明に於ける炭化ケイ素ウィスカの平均繊維径は０
．１〜０．５μｍであり、平均繊維長は２０〜２００μ
ｍであってよく、炭化クロム粒子及びＮｉ粒子の平均粒
径は３〜４５μｍであってよく、チタン酸カリウムウィ
スカの平均繊維径は０．１〜０．３μｍであり、平均繊
維長は２０〜３０μｍであってよい。

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。

実施例ＩＡ平均繊維径０，４８ｍ１平均繊維長３０μｍの炭化ケイ
素ウィスカ（東海カーボン株式会社製）と平均粒径３０
μｍの炭化クロム粉末（昭和電工株式会社製）とを種々
の比率にて混合しその混合物を成形することにより、第
１図に示されている如く、炭化ケイ素ウィスカ１０と炭
化クロム粒子１２とよりなり８０Ｘ８０Ｘ２０ｍｍの寸
法を有する２３個の成形体１４を形成した。この場合炭
化ケイ素ウィスカの体積率Ｖｓ、炭化クロム粒子の体積
率Ｖｒ、及びこれらの合計の体積率Ｖａは下記の表１に
示された通りであった。

次いで各成形体を６００°Ｃに予熱した後、第２図に示
されている如く高圧鋳造装置１６の鋳型１８のモールド
キャビティ２０内に配置し、該モールドキャビティ内に
７４０℃のアルミニウム合金（４％Ｃｕ　ｓ　１％Ｓｔ
、残部実質的にＡＩ）の溶湯２２を注湯し、該溶湯を鋳
型に嵌合するプランジャ２４により１０００　ｋｇ／♂
の圧力に加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固する
まで保持した。次いでかくして得られた凝固体より炭化
ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子にて複合強化された
部分を切出し、各複合材料に対し５８０℃に８時間加熱
する溶体化処理及び１８０℃に６時間加熱する人工時効
処理を施した。

次いでかくして処理された各複合材料より摩耗試験用の
ブロック試験片を形成した。但し炭化ケイ素ウィスカ及
び炭化クロム粒子の合計の体積率が５０％である複合材
料は靭性が著しく低く、これらより機械加工によりブロ
ック試験片を形成することはできなかった。次いで各ブ
ロック試験片を順次摩耗試験機にセットし、相手部材で
ある焼結金属（０，９％Ｃ，５％Ｍｏ、２．５％Ｃ０１
１６％ｐｂ、残部実質的にＦｅ）製の円筒試験片の外周
面に乾燥無潤滑状態にて接触させ、接触荷重１２．６ｋ
ｇ、滑り速度０．　９４　ｍ／ｓｅｅ　、滑り距離１０
０ｍの条件にて円筒試験片を回転させる大越式摩耗試験
を行った。これらの摩耗試験の結果を第３図乃至第６図
に示す。

内筒３図乃至第６図に於て、破線及び−点鎖線はそれぞ
れ比較参照用として、体積率３５％の炭化ケイ素ウィス
カを強化繊維としこの実施例に於て使用されたアルミニ
ウム合金と同一のアルミニウム合金をマトリックスとす
る複合材料Ａ及び内燃機関用バルブのバルブフェース部
の盛金として一般に使用されているＮ　ｉ−Ｃｒ合金Ｂ
の摩耗量（摩耗痕面積）を示している。

これらのグラフより、炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロ
ム粒子を強化材とする複合材料はこれらの何れかのみを
強化材とする複合材料よりも耐摩耗性に優れていること
が解る。また炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子の
合計の体積率Ｖａが２０〜４０％である複合材料は比較
参照用の複合材料Ａよりも耐摩耗性に優れており、従っ
て炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子の合計の体積
率Ｖａは２０〜４０％であることが好ましく、特に３０
〜４０％であることが好ましいことが解る。

また合計の体積率Ｖａが２０％である場合には炭化ケイ
素ウィスカの体積率Ｖｓは１５％以下であることが好ま
しく、特に合計の体積率Ｖａが３０〜４０％である場合
に於て炭化ケイ素ウィスカの体積率が５％以上（Ｖ　ａ
　−５）％以下の場合に複合材料の耐摩耗性がＮｉ−Ｃ
ｒ合金と同等又はそれ以上になることが解る。

尚マトリックス金属としてアルミニウム合金（ＪＩＳ規
格ＡＣ８Ａ）が使用された点を除き上述の摩耗試験と同
様の摩耗試験に於ても第３図乃至第６図に示された結果
と同様の結果が得られた。

実施例ＩＢ平均繊維径０．５μｍ１平均繊維長３０μ印の炭化ケイ
素ウィスカ（東海カーボン株式会社製）を吸引成形し機
械加工することにより、第７図に示されている如く体積
率２５％の炭化ケイ素ウィスカ２６よりなるバルブ本体
用成形体２８を形成した。また平均繊維径０．５μｍ、
平均繊維長３０μｌの炭化ケイ素ウィスカ（東海カーボ
ン株式会社製）と粒径３０μ丑の炭化クロム粉末（昭和
電工株式会社製）との混合物を吸引成形した後機械加工
することにより、第８図に示されている如く、体積率２
０％の炭化ケイ素ウィスカ３０と体積率２０％の炭化ク
ロム粒子３２との混合物よりなるバルブフェース部用成
形体３４を形成した。

次いで第９図に示されている如く、ステンレス鋼（ＪＩ
Ｓ規格５ＵＳ３０４）よりなる円筒形のケース３６であ
って、連通孔３８を介してケースの内部と連通ずる空気
室４０を一端に有するケスを用意し、該ケース内に図示
の如くバルブ本体用成形体２８及びバルブフェース部用
成形体３４を互いに組付けられた状態にて配置し、ケー
スの内面に成形体の浮上りを防止するための丸棒４２を
溶接によって固定した。

次いで二つの成形体をケース毎６００℃に予熱した後、
第１０図に示されている如く、高圧鋳造装置４４の鋳型
４６のモールドキャビティ４８内に二つの成形体をケー
ス毎配置し、鋳型内に約７４０℃のアルミニウム合金（
４％Ｃｕ、１％Ｓｉ１残部実質的にＡＩ）の溶湯５０を
注湯し、該溶湯をプランジャ５２により約１０００ｋｇ
／ａｎｌ！の圧力にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完
全に凝固するまで保持した。

溶湯が完全に凝固した後、ノックアウトピン５４により
鋳型内より凝固体を取出し、該凝固体に対し機械加工を
施すことによりケース３６内にて形成された円柱体を取
出し、該円柱体に対し５８０℃に８時間加熱する溶体化
処理及び１８０°Ｃに６時間加熱する人工時効処理を施
し、更に機械前工を行うことにより、第１１図に示され
ている如く内燃機関用の吸気バルブ５６を形成した。尚
第１１図に於て、５８及び６０はそれぞれノ（ルブステ
ム及び傘部を示しており、傘部のバルブフェース部６２
は体積率２０％の炭化ケイ素ウィスカ及び体積率２０％
の炭化クロム粒子にて複合強化されたアルミニウム合金
の複合材料６４よりなっていた。

次いでかくして形成された吸気バルブを排気量１６００
ｃｃの４気筒ガソリンエンジンに組込み、該エンジンを
回転数６０００　ｒｐｖ　、全負荷１：で１００時間運
転する耐久試験を行った。また比較の目的でバルブ全体
が炭化ケイ素ウィスカにて複合強化されたアルミニウム
合金よりなり、炭化ケイ素ウィスカ及びアルミニウム合
金がこの実施例に於て使用されたものと同一であり、炭
化ケイ素ウィスカの体積率が３５％である吸気）くルブ
（以下比較例のバルブという）についても同様の試験を
行った。

これらの試験の結果、比較例のバルブのノくルブフェー
ス部の摩耗量（摩耗深さ）は６７μｍであったのに対し
、この実施例のバルブのノくルブフェース部の摩耗量は
１０μｍであり、従ってこの実施例のバルブの耐久性は
比較例のバルブよりも遥かに優れていることが解る。

実施例ＩＣ平均繊維径３μｍ、平均繊維長３ｍｍのアルミナ短繊維
（ＩＣ１社製「サフイル」）よりなり繊維体積率が３０
％であるバルブ本体用成形体が形成され、バルブフェー
ス部用成形体の炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子
の体積率がそれぞれ１０％、３０％に設定され、マトリ
ックスの溶湯として６９０℃のマグネシウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＭＤＣＩ−Ａ）が使用され、複合材料に対し熱処
理が施されなかった点を除き、上述の実施例ＩＢの場合
と同一の要領及び条件にて吸気ノくルブを形成し、実施
例ＩＢの場合と同一の条件にて耐久試験を行った。その
結果この実施例のバルブの７１ルブフ工−ス部の摩耗量
（摩耗深さ）は１２μｍであり、この実施例のバルブの
耐久性も比較例の／＜ルブよりも遥かに優れていること
が認められた。

実施例２Ａ炭化クロム粉末の代りに平均粒径５μｍの純Ｎｉ粒子（
レアメタリック社製）が使用され、炭化ケイ素ウィスカ
の体積率ＶｓＳＮｉ粒子の体積率Ｖｎ、及びこれらの合
計の体積率ｖｂが下記の表２に示された値に設定され、
成形体の予熱温度が４００℃に設定された点を除き、上
述の実施例ＩＡの場合と同一の要領及び条件にて複合材
料を製造し、各複合材料について実施例ＩＡの場合と同
一の要領及び条件にて摩耗試験を行った。ｑれらの摩耗
試験の結果を第１２図乃至第１５図に示す。

尚この場合炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体
積率が４０％であり、Ｎｉ粒子の体積率が４％以上であ
る複合材料及び炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計
の体積率が５０％である複合材料については、それらの
複合材料よりブロック試験片を機械加工によって形成す
る際に割れが発生し、従って摩耗試験を行うことができ
なかった。

第１２図乃至第１５図に示されたグラフより、炭化ケイ
素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積率ｖｂが１０％で
ある場合を除き、炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子を強
化材とする複合材料は炭化ケイ素ウィスカのみを強化材
とする複合材料よりも耐摩耗性に優れていることが解る
。また炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積率
ｖｂが１０％であって炭化ケイ素ウィスカの体積率が７
゜５％以上である複合材料及び炭化ケイ素ウィスカ及び
Ｎｉ粒子の合計の体積率が２０〜４０％である複合材料
は比較参照用の複合材料Ａよりも耐摩耗性に優れており
、特に炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積率
は２０〜４０％であることが好ましいことが解る。また
合計の体積率ｖｂが２０〜４０％である場合には炭化ケ
イ素ウィスカの体積率Ｖｓが（Ｖｂ−０，５）以下の場
合に複合材料の耐摩耗性がＮｉ−Ｃｒ合金と同等又はそ
れ以上になり、特に合計の体積率ｖｂが４０％の場合に
はＮｉ粒子の体積率Ｖｎは３％以下であることが好まし
いことが解る。

尚マトリックス金属としてアルミニウム合金（ＪＩＳ規
格ＡＣ８Ａ）が使用された点を除き上述の摩耗試験と同
様の摩耗試験に於ても第１２図乃至第１５図に示された
結果と同様の結果が得られた。

実施例２Ｂ平均繊維径０．５μｍ１平均繊維長３０μｍの炭化ケイ
素ウィスカと平均粒径５μｍのＮｉ粒子とよりなる混合
物にてバルブフェース部用成形体が形成され、炭化ケイ
素ウィスカ及びＮｉ粒子の体積率がそれぞれ２０％、３
％に設定された点を除き、上述の実施例ＩＢの場合と同
一の要領及び条件にて吸気バルブを形成し、該吸気バル
ブについて実施例ＩＢの場合と同一の要領及び条件にて
耐久試験を行った。

その結果この実施例のバルブのバルブフェース部の摩耗
量は９μｍであり、この実施例のバルブの耐久性も比較
例のバルブよりも遥かに優れていることが認められた。

実施例２Ｃ平均繊維径３μｍ１平均繊維長３ｍｍのアルミナ短繊維
（ＩＣ１社製「サフイル」）よりなり繊維体積率が２５
％であるバルブ本体用成形体が形成され、バルブフェー
ス部用成形体の炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の体積
率がそれぞれ２５％、１％に設定され、マトリックスの
溶湯として６９０℃のマグネシウム合金（ＪＩＳ規格Ｍ
ＤＣＩ−Ａ）が使用され、複合材料に対し熱処理が施さ
れなかった点を除き、上述の実施例２Ｂの場合と同一の
要領及び条件にて吸気バルブを形成し、実施例ＩＢの場
合と同一の条件にて耐久試験を行った。

その結果この実施例のバルブのバルブフェース部の摩耗
量（摩耗深さ）は１１μｍであり、この実施例のバルブ
の耐久性も比較例のバルブよりも遥かに優れていること
が認められた。

実施例３Ａ炭化クロム粉末の代りに平均繊維径Ｏ１２μｍ、平均繊
維長３０μｍのチタン酸カリウムウィスカ（大塚化学株
式会社製）か使用され、炭化ケイ素ウィスカの体積率Ｖ
ｓ、チタン酸カリウムウイス力の体積率ｖｔ１及びこれ
らの合計の体積率Ｖｃが下記の表３に示された値に設定
された点を除き、上述の実施例ＩＡの場合と同一の要領
及び条件にて複合材料を製造し、各複合材料について実
施例ＩＡの場合と同一の要領及び条件にて摩耗試験を行
った。これらの摩耗試験の結果を第１６図乃至第１８図
に示す。

尚この場合炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カリウムウ
ィスカの合計の体積率が５０％である複合材料について
は、それらの複合材料よりプロ・ツク試験片を機械加工
によって形成する際に割れが発生し、従って摩耗試験を
行うことができなかった。

第１６図乃至第１８図に示されたグラフより、炭化ケイ
素ウィスカ及びチタン酸カリウムウィスカを強化材とす
る複合材料は炭化ケイ素ウィスカ又はチタン酸カリウム
ウィスカのみを強化材とする複合材料よりも耐摩耗性に
優れていることが解る。また炭化ケイ素ウィスカ及びチ
タン酸カリウムウィスカの合計の体積率Ｖｃが２０〜４
０％である複合材料は炭化ケイ素ウィスカの体積率Ｖｓ
が９％以上である場合に比較参照用の複合材料Ａよりも
耐摩耗性に優れており、特に炭化ケイ素ウィスカ及びチ
タン酸カリウムウィスカの合計の体積率Ｖｃが３０〜４
０％である複合材料は炭化ケイ素ウィスカの体積率が８
％以上である場合に比較参照用の複合材料Ａよりも耐摩
耗性に優れていることが解る。また合計の体積率Ｖｃが
３０〜４０％である場合には炭化ケイ素ウィスカの体積
率Ｖｓが９％以上で（Ｖ　ｃ　−５）％以下の場合に複
合材料の耐摩耗性がＮｉ−Ｃｒ合金と同等又はそれ以上
になることが解る。

尚マトリックス金属としてアルミニウム合金（ＪＩＳ規
格ＡＣ８Ａ）が使用された点を除き上述の摩耗試験と同
様の摩耗試験に於ても第１６図乃至第１８図に示された
結果と同様の結果が得られた。

実施例３Ｂ平均繊維径０．５μｌ、平均繊維長３０μｍの炭化ケイ
素ウィスカと平均繊維径０．２μｍ１平均繊維長３０μ
ｍのチタン酸カリウムウィスカ（大塚化学株式会社製）
とよりなる混合物にてバルブフェース部用成形体が形成
され、炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カリウムウィス
カの体積率がそれぞれ２５％、１０％に設定された点を
除き、上述の実施例２Ｂの場合と同一の要領及び条件に
て吸気バルブを形成し、該吸気バルブについて実施例Ｉ
Ｂの場合と同一の要領及び条件にて耐久試験を行った。

その結果この実施例のバルブのバルブフェース部の摩耗
量は１３μｍであり、この実施例のバルブの耐久性も比
較例のバルブよりも遥かに優れていることが認められた
。

実施例３Ｃ平均繊維径３μ１１平均繊維長３ｍｍのアルミナ短繊維
（ＩＣ１社製「サフィル」）よりなり繊維体積率が３０
％であるバルブ本体用成形体が形成され、バルブフェー
ス部用成形体の炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カリウ
ムウィスカの体積率がそれぞれ１０％、３０％に設定さ
れ、マトリック２］スの溶湯として６９０℃のマグネシウム合金（ＪＩｓ規
格ＭＤ’ＣＩ−Ａ）が使用され、複合材料に対し熱処理
が施されなかった点を除き、上述の実施例３Ｂの場合と
同一の要領及び条件にて吸気ノくルブを形成し、実施例
ＩＢの場合と同一の条件にて耐久試験を行った。その結
果この実施例のノくルブのバルブフェース部の摩耗量（
摩耗深さ）は１５μｍであり、この実施例のバルブの耐
久性も比較例のバルブよりも遥かに優れていることが認
められた。

以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、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。

表　　１表　　３Ｖｓ（％）Ｖｔ（％）表　　２９．５１９、５２９、５３９、．５４９、５

【図面の簡単な説明】

第１図は炭化ケイ素ウィスカと炭化クロム粒子とよりな
る成形体を示す斜視図、第２図は第１図に示された成形
体を用いて行われる高圧鋳造工程を示す断面図、第３図
乃至第６図は炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒子に
て複合強化されたアルミニウムよりなる複合材料の摩耗
試験の結果をそれぞれ炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロ
ム粒子の合計の体積率ｖａが１０％、２０％、３０％、
４０％の場合について示すグラフ、第７図は内燃機関用
バルブを製造するためのバルブ本体用成形体を示す斜視
図、第８図は内燃機関用バルブを製造するためのバルブ
フェース部用成形体を示す斜視図、第９図は第７図及び
第８図に示された成形体がケース内に配置された状態を
示す断面図、第１０図は第９図に示された組立体を用い
て行われる高圧鋳造工程を示す断面図、第１１図は本発
明による内燃機関用バルブの一つの実施例を左半分につ
いては正面図として、右半分については縦断面図として
示す解図、第１２図乃至第１５図は炭化ケイ素ウィスカ
及びＮｉ粒子にて複合強化されたアルミニウム合金より
なる複合材料について行われた摩耗試験の結果をそれぞ
れ炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積率ｖｂ
が１０％、２０％、３０％、４０％の場合について示す
グラフ、第１６図乃至第１８図は炭化ケイ素ウィスカ及
びチタン酸カリウムウィスカにて複合強化されたアルミ
ニウム合金よりなる複合材料について行われた摩耗試験
の結果をそれぞれ炭化ケイ素ウィスカ及びチタン酸カリ
ウムウィスカの合計の体積率Ｖｃが２０％、３０％、４
０％の場合について示すグラフである。１０・・・炭化ケイ素ウィスカ、１２・・・炭化クロム
粒子、１４・・・成形体、１６・・・高圧鋳造装置、１
８・・・鋳型、２０・・・モールドキャビティ、２２・
・・アルミニウム合金の溶湯、２４・・・プランジャ、
２６・・・炭化ケイ素ウィスカ、２８・・バルブ本体用
成形体。３０・・・炭化ケイ素ウィスカ、３２・・・炭化クロム
粒子、３４・・・バルブフェース部用成形体、３６・・
・ケース、３８・・連通孔、４０・・・空気室、４２・
・・丸棒。４４・・・高圧鋳造装置、４６・・・鋳型、４８・・・
モールドキャビティ、５０・・アルミニウム合金の溶湯
５２・・・プランジャ、５４・・・ノックアウトピン、
５６・・・バルブ、５８・・・バルブステム、６０・・
傘部６２・・・バルブフェース部特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
　　理　　　　　人　　　弁理士　　明　　石　　呂　
　毅第図炭化クロム粒子体積率Ｖｒ（％）第図第図炭化クロム粒子体積率Ｖｒ（％）第図炭化クロム粒子体積率Ｖｒ（％）第図第図第図第１１図第１２第１３第１４第１６第１７図炭化ケイ素ウィスカ体積率Ｖｓ（％）チタン酸カリウムウィスカ体積率Ｖｔ（％）第１８図炭化ケイ素ウィスカ体積率Ｖｓ（％）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軽金属をマトリックスとする複合材料よりなる内
燃機関用バルブに於て、バルブフェース部が炭化ケイ素
ウィスカ及びクロム炭化物粒子の混合物にて強化された
軽金属よりなり、炭化ケイ素ウィスカ及び炭化クロム粒
子の合計の体積率は２０〜４０％であることを特徴とす
る内燃機関用バルブ。
（２）軽金属をマトリックスとする複合材料よりなる内
燃機関用バルブに於て、バルブフェース部が炭化ケイ素
ウィスカ及びＮｉ粒子の混合物にて強化された軽金属よ
りなり、炭化ケイ素ウィスカ及びＮｉ粒子の合計の体積
率は１０〜４０％であることを特徴とする内燃機関用バ
ルブ。
（３）軽金属をマトリックスとする複合材料よりなる内
燃機関用バルブに於て、バルブフェース部が炭化ケイ素
ウィスカ及びチタン酸カリウムウィスカの混合物にて強
化された軽金属よりなり、炭化ケイ素ウィスカ及びチタ
ン酸カリウムウィスカの合計の体積率は２０〜４０％で
あり、炭化ケイ素ウィスカの体積率は８％以上であるこ
とを特徴とする内燃機関用バルブ。