JPH02294505A - アルミニウム合金製タペット - 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、アルミニウム合金製タペフトに関し、特に急
冷凝固アルミニウム合金粉末を押出成形してなる押出成
形材を熱間鍛造成形することにより製作されるアルミニ
ウム合金製タペ７トの耐摩耗性と耐へたり性を改善した
ものに関する。

〔従来技術〕

最近、特開昭６２−４４５４０号公報に示すように、急
冷凝固によりアルミニウム合金粉末を製作し、次にその
粉末を押出し成形して予備成形体を製作し、次にその予
備成形体を所定形状に熱開成形してアルミニウム合金部
材を製作する技術が実用化されている。この技術によれ
ば、所望の合金元素を所望の比率で含有するアルミニウ
ム合金部材を製作することが出来る。

自動車用エンジンの動弁機構のタベフトは、軽量で耐摩
耗性・耐へたり性に優れた部材であることが必要である
ことから、上記公報に記載のアルミニウム合金部材の製
造技術によって製作することが研究されている。

このアルミニウム合金粉末を原料として製作されるアル
ミニウム合金製タベフトは、耐摩耗性一・耐へたり性を
確保するため、例えば１６重量％のＳｉと１〜３重量％
のＭｇと２〜４重量％のＣｕなどを含んだアルミニウム
合金材料で構成される。

ここで、上記Ｓｉ　は硬度を高め耐摩耗性を高めるのに
特に有効なものである． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記アルミニウム合金製タペットでは、バルブステムと
の接触部の面圧が１００ｋｇ／ａｍ２以上にも達するこ
とから上記接触部の耐摩耗性が十分でなく、圧縮強度の
不足から耐へたり性においても→一分なものではなく、
実用化する上で障害となっている。

そこで、耐摩耗性向上の為Ｓｉ含有量を約２０重珊％程
度まで高め、耐摩耗性の向上と圧縮強度向上の為２〜３
重景％のＦｅを添加することが考えられる。

しかしながら、Ｓｉ　の含有量を高めると、硬度が高ま
り熱間成形するときの加工性が低下するため、現在の熱
間鍛造成形技術では確実に成形することが困難である。

本発明の目的は、耐摩耗性・耐へたり性を確保でき且つ
加工性を確保できるようなアルミニウム合金製タベフト
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るアルミニウム合金製タベットは、急冷凝固
アルミニウム合金粉末を予備成形してなる予備成形材を
熱間鍛造成形することにより製作されるアルミニウム合
金製タベットであって、バルブステムとの接触部から反
ハルブステム側へ軸状に延びる開弁力伝達部が、その他
の部分よりもＳｉ含有量が多く且つ２〜３重量％のＦｅ
を含有するアルミニウム合金材料で構成されているもの
である。

〔作用〕

本発明に係るアルミニウム合金製タペットにおいては、
バルブステムとの接触部から反バルブステム側へ軸状に
延びる開弁力伝達部が、その他の部分よりもＳｉ含有量
が多く且つ２〜３重量％のＦｅを含有するアルミニウム
合金材料で構成されているので、Ｓｉ含有量の増加によ
り開弁力伝達部の硬さつまり耐摩耗性が向上し、Ｆｅを
含有させることにより開弁力伝達部の硬さと圧縮強度つ
まり耐へたり性が向上する。

上記開弁力伝達部に関し、Ｓｉ含有量は２０重量％程度
で十分である。Ｆｅの含有量が２重量％未満の場合には
硬さ向上及び圧縮強度向上の面で殆んど効果が得られず
、また３重量％より多《なると加工性が低下するので好
ましくない。

上記開弁力伝達部はタペットの中心部にあって熱間鍛造
成形時の加工度が低い部分なので、Ｓｉ含有量の増加と
Ｆｅの含有により加工性が低下しても確実に熱間成形す
ることが出来る．〔発明の効果〕 本発明に係るアルミニウム合金製タペットによれば、上
記〔作用〕の項で詳述したように、タペットの開弁力伝
達部がその他の部分よりもＳｉ含有量が多く且つ２〜３
重量％のＦｅを含有するアルミニウム合金材料で構成さ
れているので、開弁力伝達部の硬さ及び圧縮強度が向上
し、耐摩耗性と耐へたり性に優れたものとなる。

上記開弁力伝達部は熱間成形時の加工度が低い部分なの
で、硬さや圧縮強度が高くなっても確実に熱間鍛造成形
することが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、自動車用エンジンのＤＨＯＣ型動弁機構の
為のアルミニウム合金製タペットに本発明を適用した場
合の一例である。

第１図〜第３図に示すように、エンジンＥの吸気弁Ｉは
、第１カム軸３によりタペット５を介して駆動され、排
気弁２は第２カム軸４によりタベット５を介して駆動さ
れる。第２図に示すように、吸気弁１のバルブステム１
ａの上端部にはバルブコ，タ６を介してバルブリテーナ
７が取付けられ、ハルブステム１ａに外装されたバルブ
スプリング８はバルブリテーナ７とシリンダヘッドのス
プリング受部９（第１図参照）間に弾圧状態に装着され
、スカート部１０と上壁部１１とでキャップ状に形成さ
れたタベフト５はバルブステム１ａ及びバルブスプリン
グ８の上端部に外嵌状に且つシリンダへノド１２に摺動
自在に装着され、タベフト５の上端面には耐摩耗性鋼材
料製のシム１３が装着され、第１カム軸３のカム３ａは
シムｌ３を介してタペソト５に当接し、タペット５の土
壁部１１の中心部に軸状の開弁力伝達部１１ａが一体的
に形成されて土壁部ＩＩの下面側へ突起状に突出・し、
開弁力伝達部１ｌａの下面にはバルブステム１ａの上端
面と常時接触する接触部１４が形成され、第１カム軸３
のカム３ａからシム１３及び開弁力伝達部１１ａを介し
てバルブステム１ａに開弁力が伝達されるようになって
いる。但し、排気弁２のタベット５等の構造は上記と同
様なので、以下吸気弁ｌの為のタペソト５について説明
する。

次に、タペフト５を構成するアルミニウム合金材料につ
いて説明する。

後述のように、このタベット５は急冷凝固により製造さ
れたアルミニウム合金粉末を予備成形してなる予備成形
材を熱間鍛造成形することにより製作されるものであり
、上記タペット５のうち開弁力伝達部１１ａ以外の部分
（つまり、スカート部１０と土壁部１１の外周側部分）
は、１６重量％のＳｔと１〜３重量％のＭｇと２〜４重
量％のＣｕとを含んだアルミニウム合金材料で構成され
、開弁力伝達部１１ａは２０重量％のＳｉと１〜３重■
％のＭｇと２〜４重量％のＣｕと２〜３重景％のＦｅと
を含んだアルミニウム合金材料で構成されている。

次に、上記アルミニウム合金製タペットの製造方法につ
いて第４図（ａ）〜第４図（ｇ）を参照し乍ら説明する
。

第１工程において、下記第１表の組成の第１アルミニウ
ム合金及び第２アルミニウム合金を夫々母材とする第１
アルミニウム合金粉末及び第２アルミニウム合金粉末を
急冷凝固法により製造する。

この粉末製造方法は既存周知の方法であり、アルミニウ
ム合金の溶湯をアルゴンガス雰囲気中へ噴霧し冷却速度
１０’℃／ｓｅｃで急冷凝固させて粉末とし、その粉末
を分級（メッシュＯ〜２５０：７０％、メッシュ＞２５
０１０％）することにより製造するものである。

（本頁以下余白） 第２工程（１次成形工程）において、真空ホットプレス
の成形キャビティの中心部に第２アルミニウム合金粉末
１５ｂをまた外周部に第１アルミニウム合金粉末１５ａ
を充填し、温度３５０℃且つ加圧力２ｔｏｎ／ｃｄにて
１時間加圧保持することにより、第４図（ａｌに図示の
ように中心部及び外周部が夫々第２アルミニウム合金粉
末１５ｂ及び第１アルミニウム合金粉末１５ａからなる
丸棒状の１次成形ビレフト１６を製作する。

第３工程（押出成形工程）において、上記１次成形ビレ
フト１６を押出成形機にセットし、温度４５０℃且つ押
出比２０にて押出成形し、第４図中》に図示のようにタ
ペソト５と略同外径の丸棒状の押出成形材１６Ａを製作
する． 更に、上記押出成形材１６Ａを第４図山》に図示のよう
に所定長さに輪切りして鍛造素材ｌ７を製作する． 第４工程において、第４図（Ｃ）〜第４図（ｅ）に示す
ように、上記鍛造素材１７を鍛造装置の下型１８の成形
凹部１８ａにセットし、約４００〜５００℃に加熱した
状態で下型１８と上型１９とでタベフト５と略同形状の
クペット部材５Ａに熱間鍛造成形する。

この鍛造成形の際、第２アルミニウム合金粉末１５ｂか
らなる中心部は、Ｓｉの含有量が多く且つＦｅを含んで
いるので硬く延性に欠け加工性が低いが、この中心部は
圧縮成形されるのみで加工度が低いので、何ら欠陥が発
生することなく確実に成形されて開弁力伝達部１１ａと
なる。また、上記中心部の外側の第１アルミニウム合金
粉末１５ａからなる部分は、Ｓｔの含有量が少なく且つ
Ｆｅを含んでいないので硬さが余り高くなく延性が高く
加工性が高いので、確実に合金の流動が生じ土壁部１１
のうちの外周側部分とスカート部１０となる。尚、参考
までに、第２アルミニウム合金粉末１５ｂのみで鍛造素
材１７を製作し、鍛造成形する場合には、延性つまり加
工性に欠けるので、合金の流動が不十分となり、スカー
ト部１０の第４図（［１における上端部にクラックが発
生するなど種々の欠陥が生じる。

第５工程において、上記タベット部材５Ａを鍛．造装置
から取出し（第４図（ｆ）参照）、このタペット部材５
Ａに切削加工を施して第４図（ｇ）のようなタベット５
とする。

次に、上記のように製作され前述のような構成のアルミ
ニウム合金製タペソト５の作用について説明する。

タペット５の中心部の開弁力伝達部１１ａは、Ｓｉ含有
量（２０重四％）が高いので、硬いＳｉ化合物の生成量
が増加して基地組織の硬度が高くなり、耐摩耗性に優れ
たものとなる。加えて、開弁力伝達部１１ａは２〜３重
量％のＦｅを含んでいるので、硬く且つ圧縮強度に優れ
たＦｅＡｊｌ’：＋が生成して、開弁力伝達部１１ａの
耐摩耗性と耐へたり性が向上する。

第５図〜第７図は、２０重量％のＳｉ　と１重量％のＭ
ｇと２重量％のＣｕと種々の％のＦｅを含有したアルミ
ニウム合金製タペフト５であって前記同様に粉末製造、
１次成形、押出成形、鍛造成形及び切削加工の工程を経
て製作したものについて引張強度と硬さと据込率につい
て調べた結果を示すものである。

この結果から判るように、Ｆｅの含有量が増すのに応じ
て引張強度（但し、圧縮強度は引張強度に略比例する）
が向上ずるとともに表面のビフカース硬さが向上する一
方、加工性を表わす据込率は徐々に低下するが３％を越
えると急激に低下する。即ち、第５図〜第７図から明ら
かなように、Ｆｅの含有量が２％未満では引張強度と硬
さの双方において殆んど効果が見られず、Ｆｅの含有量
が３％を越えると加工性が急激に低下する。従って、Ｆ
ｅの含有量は２〜３重景％とすることが望ましい。

一方、上記アルミニウム合金製タベット５の開弁力伝達
部１１ａ以外の部分は、Ｓｔの含有量（１６重量％）が
低く且つＦｅを含んでいないので硬度が比較的低く加工
性も余り低くないので、鍛造成形時に合金の流動が確保
され、所期の形状に確実に成形され、スカート部１０の
第４図（『）における上端などにクラノクが発生するこ
ともない。

尚、前記タペット５の製造方法は第２工程において、第
２アルミニウム合金粉末１５ｂを用いて予め丸棒状の１
次成形中心部ビレフトを成形し、次にその１次成形中心
部ビレフトの周りに第１アルミニウム合金粉末１５ａを
充填して成形することにより１次成形ビレフトを製作し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係るもので、第１図は自動車用
エンジンの要部断面図、第２図はカム軸とタベット等の
断面図、第３図はタペットの断面図、第４図（ａｌは１
次成形ビレットの斜視図、第４図（ｂ）は押出成形材と
鍛造素材の斜視図、第４図（Ｃ）〜第４図（ｅ）は夫々
鍛造成形の各段階における鍛造素材又はタベフト部材等
の断面図、第４図（ｆｌはタペ・ノト部材の断面図、第
４図（川はクペソトの断面図、第５図は引張強度の特性
図、第６図は硬さの特性図、第７図は据込率の特性図で
ある。 １ａ・・バルブステム、　　５・・タペノト、１０・・
スカート部、　１１・・土壁部、　１１ａ・・開弁力伝
達部、　　１４・・接触部、　　１７・鍛造素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）急冷凝固アルミニウム合金粉末を予備成形してな
   る予備成形材を熱間鍛造成形することにより製作される
   アルミニウム合金製タペットであって、バルブステムと
   の接触部から反バルブステム側へ軸状に延びる開弁力伝
   達部が、その他の部分よりもＳｉ含有量が多く且つ２〜
   ３重量％のＦｅを含有するアルミニウム合金材料で構成
   されていることを特徴とするアルミニウム合金製タペッ
   ト。