JPH04318209A - エンジンのバルブリフタの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、４サイクルエンジンの
直動式動弁装置に用いられるバルブリフタに関し、特に
リフタ本体を軽合金製にするとともに、これのバルブ軸
に当接する部分に高硬度のチップ部材を配設することに
より動弁糸の往復質量の軽量化を図るようにした場合の
、上記チップ部材の結合構造の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の４サイクルエンジンにおいては、
高回転，高出力を得るために吸気，排気バルブをバルブ
リフタを介して吸気，排気カム軸で直接開閉駆動する直
動式動弁装置が広く採用されている。また、この種の動
弁装置では、燃費の低減を図るために、動弁糸をできる
だけ軽量化してロス馬力を低減することが要請されてい
る。従来の鋼製のバルブリフタは、慣性質量が大きいた
め上記要請に応え難く、しかも減衰比が小さいことから
金属音の余韻が残りエンジンのメカノイズを大きくする
という問題もある。このような鋼製のバルブリフタに代
わるものとして、近年、アルミ合金製のものが注目され
ている。このアルミ合金は比較的柔らかいことから、バ
ルブ軸の端部が当接する部分に炭素鋼等からなる硬質の
チップ部材を配設するようにしている。ところで、上記
チップ部材を配設する場合、エンジンの振動や熱膨張量
の差によってチップ部材が回転したり，ゆるんだりする
とこのチップ部材と接触するバルブリフタの蓋部が摩耗
し易く、その結果カムとアウタパッドとのクリアランス
が変化し、異音が発生したり，バルブリフタが損傷した
り、あるいはリフト量が減少するという問題が生じる。 そこでチップ部材の回転，ゆるみを防止するために、従
来、例えば特開昭６３−１４７９０７　号公報には、バ
ルブリフタの蓋部に形成された凹部及びこれに挿入され
るチップ部材を楕円形，星形等の異形状（非真円形状）
に形成し、さらに上記凹部の周縁部にかしめ加工を施し
、これによりチップ部材を回転しないように固定する構
造が提案されている。これは例えば、図１７（ａ），（
ｂ）　に示すように、アルミ合金製リフタ本体４０の蓋
部４０ａの内面に楕円状の凹部４１を形成し、該凹部４
１内に同じく楕円状に形成されたチップ部材４２を配設
し、上記凹部４１の周縁部４１ａをかしめることにより
チップ部材４２を固定するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固定構造では、プレスで鋼板を打ち抜いて異形状の
チップ部材を形成することから寸法精度の良いものが得
られ難く、さらに上記チップ部材に硬度，耐摩耗性を得
るための浸炭等の熱処理を施すと、異形であることから
歪が生じ易く、この点からも寸法にばらつきが生じ易い
という問題がある。また、上記従来のバルブリフタでは
、図１８（ａ），（ｂ）　に示すように、細径のエンド
ミルＭを回転させながら蓋部４０ａに楕円形の凹部４１
を形成する加工となることから、該凹部４１の周側面の
直角度や底面の平面度が得られ難く、加工精度が低い。 さらに上記エンドミルによる加工は旋盤等による切削加
工と別工程で行うことから、製作工程が増える分だけ加
工能率が低いという問題もある。

【０００４】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、寸法精度，加工精度及び加工能率を向上しなが
ら軽合金製のリフタ本体にチップ部材を固定できるよう
にしたエンジンのバルブリフタを提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、有蓋
筒状の軽合金製リフタ本体の、上記蓋部の外面にカム軸
で押圧されるアウタパッドを配設し、上記蓋部の内面に
取付穴を形成するとともに、該取付穴内にバルブ軸の端
部が当接するチップ部材を配設してなるエンジンのバル
ブリフタにおいて、上記取付穴及びチップ部材を円形状
に形成するとともに、該チップ部材の周壁に溝を形成し
、該溝内に上記取付穴の周縁部を塑性流動させて上記チ
ップ部材を蓋部に固着したことを特徴としている。また
、請求項２の発明は、上記チップ部材をバルブリフタよ
り高硬度材料で構成するとともに、該チップ部材に上記
取付穴の周縁部を塑性変形させるパンチ部を形成したこ
とを特徴としている。

【０００６】

【作用】請求項１に係るエンジンのバルブリフタによれ
ば、チップ部材の溝内に、軽合金製リフタ本体の取付穴
の周縁部を塑性流動させることによって上記チップ部材
を蓋部に固着したので、エンジンの振動等によりチップ
部材が回転したり，ゆるんだりすることはなく、バルブ
リフタの摩耗を回避できる。その結果、カムとアウタパ
ッドとの間のクリアランスに変化が生じるのを防止でき
、異音の発生やバルブリフタの破損及びリフト量の減少
を回避できる。また本発明はチップ部材を塑性流動によ
り固定する構造であるから、取付穴及びチップ部材を真
円形にすることができ、従ってチップ部材は丸棒を旋盤
加工することにより容易に作成でき、しかも従来の異形
状チップ部材をプレス加工によって成形する場合に比べ
て寸法精度を向上でき、さらに浸炭処理時の歪による寸
法のばらつきを低減できる。また、リフタ本体の取付穴
についても真円形に加工できるので、リフタ本体の旋削
加工と同じ工程で製作でき、しかも従来のエンドミルに
よる加工に比べて加工精度も向上でき、かつ加工能率を
向上できる。また、請求項２に係る発明によれば、チッ
プ部材自体に形成したパンチ部で上記取付穴の周縁部を
塑性変形させるようにしたので、この場合は取付穴の周
縁部に加圧用型の跡形を残すことなく結合強度をさらに
向上できるとともに、型の寿命を向上できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明する
。図１ないし図７は本発明の第１実施例によるエンジン
のバルブリフタを説明するための図である。図１におい
て、１は直動式動弁装置を備えた水冷式４サイクルエン
ジンのシリンダヘッドである。このシリンダヘッド１の
下面には燃焼室２ａが凹設されており、該燃焼室２ａに
は排気通路３，及び吸気通路４が開口している。この開
口にはそれぞれ排気バルブ５，吸気バルブ６が配設され
ており、この各バルブ５，６の軸部５ａ，６ａはバルブ
ガイド７によって上下動自在に保持されている。また、
上記各バルブ５，６の軸部５ａ，６ａの上端にはコッタ
８を介してリテーナ９が固定されており、該リテーナ９
とシリンダヘッド２のばね座２ｂとの間にはバルブスプ
リング１０が介設されている。これにより排気バルブ５
，吸気バルブ６は上記開口を閉塞する方向に付勢されて
いる。

【０００８】また、上記排気バルブ５，吸気バルブ６の
上方にはそれぞれ排気，吸気カム軸１１，１１が配設さ
れている。この各カム軸１１は上記シリンダヘッド２の
上面に回転自在に支持されており、図示しないクランク
軸によって回転駆動される。また上記各カム軸１１の各
バルブ５，６に対応する部分にはカム１１ａが形成され
ており、該カム１１ａの回転により各バルブ５，６をバ
ルブリフタ１２を介して直接開閉駆動するようなってい
る。

【０００９】上記バルブリフタ１２は各バルブ５，６の
軸部５ａ，６ａの上端に装着されており、リフタ本体１
３と、これの上面に配設されたアウタパッド１４と、リ
フタ本体１３の内面に配設されたチップ部材１６とから
構成されている。上記リフタ本体１３は円筒状のスカー
ト部１３ａに蓋部１３ｂを一体形成してなる有蓋筒状の
ものであり、上記スカート部１３ａがシリンダヘッド１
に形成されたガイド孔２ｃに摺動自在に保持されている
。ここで上記リフタ本体１３は軽合金製のもので、具体
的にはＡｌ合金，Ｍｇ合金，あるいはチタン合金等から
形成されている。また上記スカート部１３ａの外周面に
は硬質層が形成されており、これは硬質Ｃｒメッキ，あ
るいは陽極酸化処理を施してなる多孔質層に二硫化モリ
ブデンを析出させて形成されたものである。

【００１０】また、上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂの
上面には大径のパッド用凹部１３ｄが凹設されており、
該凹部１３ｄ内に上記アウタパッド１４が着脱可能に配
設されている。このアウタパッド１４は高硬度の鋼製の
ものであり、これの上面は上記凹部１３ｄの周縁部１３
ｃより上方に突出しており、この上面に上記カム１１ａ
が摺接している。上記アウタパッド１４はこれとカム１
１ａとのクリアランスが所定値となるよう選定されてい
る。なお、このクリアランス調整は、上記リフタ本体１
３の周縁部１３ｃを治具で押し込み、該リフタ本体１３
とカム軸１１との間に隙間を設けた状態で、厚さの異な
るアウタパッドと差し替えることによって行われる。

【００１１】さらに、上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂ
の内面には小径の凹部（取付穴）１５が凹設されている
。この凹部１５内に上記チップ部材１６が配設されてお
り、該チップ部材１６には上記バルブ５，６の軸部５ａ
，６ａの上端が当接している。上記チップ部材１６は、
鋼製の円板状のもので、上記凹部１５内に位置する結合
部１６ａと、該凹部１５の周縁部１３ｅを塑性変形させ
るパンチ部１６ｂとを一体に形成して構成されている。 また上記結合部１６ａの外周面には溝１６ｃが環状に形
成されており、該溝１６ｃ内には上記凹部１５の周縁部
１３ｅの一部が塑性変形によって流入嵌合している。こ
れにより上記チップ部材１６は蓋部１３ｂに固着されて
いる。

【００１２】ここで、上記チップ部材１６の固着方法を
図４ないし図６について説明する。まず、蓋部１３ｂの
凹部１５内にチップ部材１６の結合部１６ａを挿入する
（図４，図６（ａ）　参照）。次に、蓋部１３ｂのパッ
ド用凹部１３ｄ内に下パンチＡを挿入するとともに、上
記チップ部材１６上に上パンチＢを当接させ、この上パ
ンチＢでチップ部材１６を加圧し、押し込む。すると上
記チップ部材１６のパンチ部１６ｂが凹部１５の周縁部
１３ｅに当接し（図６（ｂ）参照）、さらに押し込むと
周縁部１３ｅのパンチ部１６ｂとの当接部付近が塑性変
形し、該塑性変形部ａが上記環状溝１６ｃ内に流入する
（図６（ｃ）　参照）。そしてチップ部材１６が凹部１
５の底面に当接した時点で加圧を停止すれば、これによ
りチップ部材１６は蓋部１３ｂに結合固着される（図５
，図６（ｄ）　参照）。

【００１３】このように第１実施例によれば、高硬度材
料からなるチップ部材１６の溝１６ｃ内に、軽合金製リ
フタ本体１３の凹部１５の周縁部１３ｅを塑性変形させ
て流入嵌合させることによってチップ部材１６を蓋部１
３ｂに結合したので、エンジン振動や熱膨張差による回
転，ゆるみを防止でき、カム１１ａとアウタパッド１４
とのクリアランスの変動を防止でき、その結果異音の発
生やバルブリフタの損傷，リフト量の減少を回避できる
。また、上記チップ部材１６を塑性流動，つまりメタル
フローでリフタ本体１３に結合固着する構造を採用した
ので、該チップ部材１６を真円にすることができ、丸棒
から旋盤加工によって容易に、かつ精度良く作成でき、
従来の異形状チップ部材をプレス成形する場合に比べて
寸法精度を向上でき、寸法のばらつきを低減できる。さ
らに上記蓋部１３ｂの凹部１５も真円でよいから、上記
リフタ本体１３を旋削加工する際に同時に形成でき、従
来のエンドミル加工を不要にでき、それだけ加工能率を
向上できる。さらに、第１実施例では、チップ部材１６
のパンチ部１６ｂで上記凹部１５の周縁部１３ｅを塑性
流動させる，いわゆるワークパンチ方式を採用したので
、加圧用上パンチＢの跡形を残すことなく結合強度を向
上でき、また上パンチＢの加圧面を平坦にできることか
ら上パンチＢの寿命を向上できる。さらにまた、第１実
施例では、軽合金製リフタ本体１３を採用したことによ
り、動弁装置全体を軽量化でき、ひいては出力の向上を
図りながら燃費の低減に貢献できる。ちなみに、図７に
示すように、動弁装置を構成する各部品において鋼製バ
ルブリフタの慣性質量は略３０ｇ　であった。これに対
してアルミ合金製バルブリフタに代えることによりバル
ブリフタだけで４０％前後軽量化でき、動弁系全体では
約１０％軽量化できる。

【００１４】なお、上記第１実施例では、ワークパンチ
方式によりチップ部材１６をリフタ本体１３に結合した
場合を例にとって説明したが、本発明では、図８に示す
ように、型パンチ方式により結合させてもよい。この場
合は、蓋部１３ｂの凹部１５内に、外周面に溝２０ａを
有する円板状のチップ部材２０を挿入して位置決めし、
この状態で上記凹部１５の周縁部１３ｅを環状の凸部２
１ａを有する金型２１で加圧する。すると上記凹部１５
の周縁部１３ｅの一部が上記チップ部材２０の溝２０ａ
に塑性変形して流入し、これによりチップ部材２０が結
合される。

【００１５】図９〜図１１は、本発明の第２実施例を説
明するための図である。これは、軽合金製リフタ本体１
３の蓋部１３ｂの上面にアウタパッド１４を配設してカ
ムとの摺動面を大きくとるようにした、いわゆる縁なし
構造のバルブリフタ１２に適用した例である。上記バル
ブリフタ１２は上記弁軸６ａの上端に装着されており、
リフタ本体１３と、これの上面，内面にそれぞれ配設さ
れたアウタパッド１４，チップ部材１６とから構成され
ている。上記リフタ本体１３は円筒状のスカート部１３
ａの上端開口を蓋部１３ｂで閉塞してなる有蓋筒状のも
のであり、上記スカート部１３ａが上記シリンダヘッド
１に形成されたガイド孔２ｃで摺動自在に保持されてい
る。ここで上記リフタ本体１３は軽合金製のもので、具
体的にはアルミニューム合金，マグネシューム合金，あ
るいはチタン合金等で形成されている。また上記スカー
ト部１３ａの外周面には硬質層が形成されており、これ
は硬質Ｃｒメッキ，あるいは陽極酸化処理を施してなる
多孔質層に二硫化モリブデンを析出させて形成されたも
のである。

【００１６】また上記チップ部材１６は鋼製のもので、
棒状の位置決め部１６ａの下端に円板状の押圧部１６ｄ
を一体形成してなるものであり、この押圧部１６ｄが上
記吸気バルブ６の弁軸６ａの上端に当接している。また
上記位置決め部１６ａの上記押圧部１６ｄ側部分の外周
面には溝１６ｃが環状に形成されており、さらに該環状
溝１６ｃと押圧部１６ｄとの境界部には、蓋部１３ｂの
一部を塑性変形させるためのパンチ部１６ｂが環状かつ
段状に形成されている。そして上記環状溝１６ｃ内には
、蓋部１３ｂの一部を上記パンチ部１６ｂで塑性変形さ
せてなる塑性流動部ａが流入嵌合しており、これにより
上記チップ部材１６は上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂ
に固着されている。また上記チップ部材１６の位置決め
部１６ａの上端部は上記蓋部１３ｂの上面から上方に突
出している。

【００１７】そして上記アウタパッド１４は、上記蓋部
１３ｂのパッド載置面、つまり該蓋部１３ｂの平坦に形
成された上面に載置されており、その中央部に貫通する
ように形成された位置決め孔１４ａ内に上記位置決め部
１６ａの突出部が挿入嵌合しており、これにより該アウ
タパッド１４の横方向の移動が阻止されている。なお、
上記位置決め部１６ａの上端面は上記アウタパッド１４
の上面より若干内方に位置している。ここで上記アウタ
パッド１４の直径は、上記リフタ本体１３の蓋部１３ｂ
の直径ｄ２より少し小さい直径ｄ１に設定されている。 この直径の差は、アウタパッドの交換時に該バルブリフ
タ１２をバルブ下降位置に固定するためのストッパ工具
を当接させることのできる大きさに設定されている。こ
れにより、上記蓋部１３ｂのパッド載置面の外周縁部分
は、上記直径の差の分だけカム軸１１側に露出しており
、この部分が工具挿入部ｂとなっている。

【００１８】第２実施例においてもチップ部材１６を蓋
部１３ｂに塑性流動（メタルフロー）によって固着した
ので、該チップ部材１６のゆるみ等を防止できる。また
、第２実施例においてアウタパッド１４を交換するには
カム軸１１を回動させてバルブリフタ１２を下降させ、
図１１に示すように、該バルブリフタ１２とカム軸１１
との間に工具Ｔ１を介在させ、アウタパッド１４の上記
ストッパ工具Ｔ１と反対側部分を取り外し工具Ｔ２で上
方に押し上げ、これによりアウタパッド１４を取り外し
、代わりに厚さの異なるアウタパッドを装着する。

【００１９】このように第２実施例によれば、アウタパ
ッド１４を蓋部１３ｂより少し小径に形成することによ
り、工具挿入部ｂを設けたので、縁なし構造のバルブリ
フタを採用しながら、カム軸１１を取り外すことなく、
アウタパッドの交換を行うことができ、それだけクリア
ランス調整作業の能率を向上できる。

【００２０】なお、第２実施例では、チップ部材１６の
位置決め部１６ａを挿入する位置決め孔１４ａがアウタ
パッド１４を貫通している場合を説明したが、この位置
決め孔は、図１２，図１３に示す位置決め孔１４ａ′の
ように、アウタパッド１４を貫通しない深さに設定して
も良い。またチップ部材１６の固着方法については、図
１３に示すチップ部材１６′のように、リフタ本体１３
の外方から蓋部１３ｂの固着用穴内に挿入するようにし
てもよい。

【００２１】また第２実施例では、アウタパッド１４を
蓋部１３ｂより少し小径に設定することにより工具挿入
部ｂを形成したが、この工具挿入部は他の方法でも実現
できる。例えば図１４，図１５に示すように、アウタパ
ッド１４を蓋部１３ｂと同一径に設定するとともに、ア
ウタパッド１４に切欠部１４ｂを形成してこれを工具挿
入部ｂとし、パッド載置面の上記切欠部１４ｂ部分を外
方に臨ませるようにしてもよい。

【００２２】このようにアウタパッド１４の一部を切り
欠くことにより工具挿入部ｂを形成した場合は、アウタ
パッド１４の直径を蓋部１３ｂと同一に設定しながらパ
ッド交換を実現でき、それだけカムの接触長を長くでき
る。さらにまた、上記第２実施例では、アウタパッド１
４に作用する荷重を全てリフタ本体１３の上面で受ける
ようにしたが、これを図１６に示すように、チップ部材
でも分担するようにしても良い。リフタ本体３０の蓋部
３０ａの軸芯部にはチップ取付穴３２が貫通して形成さ
れており、該取付穴３２内には、棒状の位置決め部３３
ａと押圧部３３ｂとからなる円板状のチップ部材３３の
、該位置決め部３３ａが挿入されている。そしてこの位
置決め部３３ａの基部は上端部より大径になっている。 この上端部は上記蓋部３０ａの上面から突出しており、
これに上記アウタパッド３１の位置決め孔３１ａが嵌装
されている。そして、上記位置決め部３３ａの基部には
環状の溝３３ｃが形成されており、該溝３３ｃ内に上記
取付穴３２の周縁部３０ｂを塑性流動させることによっ
てチップ部材３３は蓋部３０ａに結合されている。 上記第１６図の変形例においても、チップ部材３３を塑
性流動によって結合固着したので、上記第２実施例と同
様の効果が得られる。さらにまた、上記アウタパッド３
１に作用する荷重をリフタ本体３０だけでなく、チップ
部材３３でも分担して受けることができる。以上のよう
に第２実施例，及び各変形例では上記チップ部材３３が
アウタパッド３１の位置決め機能を果たしており、その
ため蓋部３０ａにアウタパッド３１用の凹部が不要とな
り、その結果アウタパッド３１を第１実施例より大径に
することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明に係るエンジンのバ
ルブリフタによれば、円形状のチップ部材の周壁に溝を
形成し、該溝内にリフタ本体の蓋部に形成された取付穴
の周縁部を塑性流動させて上記チップ部材を蓋部に結合
固着したので、軽合金製リフタ本体にチップ部材を固定
する場合の、寸法精度，加工精度を向上できるとともに
、加工効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるエンジンのバルブリ
フタを説明するためのシリンダヘッドを示す断面図であ
る。

【図２】上記第１実施例のリフタ本体にチップ部材を結
合した状態を示す断面図である。

【図３】上記第１実施例の結合部分の拡大断面図である
。

【図４】上記第１実施例のチップ部材の結合手順を示す
分解断面図である。

【図５】上記第１実施例のチップ部材のワークパンチに
よる結合方法を示す断面図である。

【図６】上記第１実施例のチップ部材の結合工程を説明
するための工程図である。

【図７】上記第１実施例の軽合金製バルブリフタによる
軽量化の効果を示す特性図である。

【図８】上記第１実施例においてチップ部材の型パンチ
による結合方法を採用した場合の断面図である。

【図９】本発明の第２実施例に係るエンジンのバルブリ
フタを説明するためのシリンダヘッドの断面図である。

【図１０】上記第２実施例のバルブリフタの断面正面図
である。

【図１１】上記第２実施例のバルブリフタのアウタパッ
ド交換方法を示す断面正面図である。

【図１２】上記第２実施例のバルブリフタの変形例を示
す断面正面図である。

【図１３】上記第２実施例のバルブリフタの変形例を示
す断面正面図である。

【図１４】上記第２実施例のバルブリフタの変形例を示
す平面図である。

【図１５】上記第２実施例のバルブリフタの変形例を示
す断面正面図である。

【図１６】上記第２実施例のバルブリフタの変形例を示
す断面正面図である。

【図１７】従来のチップ部材の固定構造を示す図である
。

【図１８】従来の蓋部の取付穴の加工方法を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１　　エンジン ５，６　　バルブ ５ａ，６ａ　　バルブの軸部 １１　　カム軸 １２，３０　　バルブリフタ １３　　リフタ本体 １３ｂ，３０ａ　　蓋部 １３ｅ，３０ｂ　　周縁部 １４，３１　　アウタパッド １５，３２　　凹部（取付穴） １６，２０，３３　　チップ部材 １６ｃ，２０ａ，３３ｃ　　溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　筒体の一端部を蓋部で閉塞した軽合金
   製のリフタ本体と、上記蓋部の外面に配設されカム軸で
   押圧されるアウタパッドと、上記蓋部の内面に形成され
   た取付穴内に配設されバルブ軸の端部に当接するチップ
   部材とを備えたエンジンのバルブリフタにおいて、上記
   取付穴及びチップ部材を円形状に形成するとともに、該
   チップ部材の周壁に溝を形成し、該溝内に上記取付穴の
   周縁部を塑性流動させて上記チップ部材を蓋部に固着し
   たことを特徴とするエンジンのバルブリフタ。
2. 【請求項２】　　請求項１において、上記チップ部材が
   、リフタ本体より高硬度材料からなり、上記取付穴の周
   縁部を塑性変形させるパンチ部を有していることを特徴
   とするエンジンのバルブリフタ。