JPH0552402B2 - - Google Patents
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- JPH0552402B2 JPH0552402B2 JP60010287A JP1028785A JPH0552402B2 JP H0552402 B2 JPH0552402 B2 JP H0552402B2 JP 60010287 A JP60010287 A JP 60010287A JP 1028785 A JP1028785 A JP 1028785A JP H0552402 B2 JPH0552402 B2 JP H0552402B2
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- Japan
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- cylinder head
- fibers
- valve guide
- valve
- wear
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
- F16L3/08—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets substantially surrounding the pipe, cable or protective tubing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はバルブガイドインサートレス軽合金シ
リンダヘツド、更に詳しくは内燃機関のバルブガ
イドインサートを省略した軽合金からなるシリン
ダヘツドに関するものである。 〔従来の技術〕 内燃機関のバルブ機構は、一般に所定形状のシ
リンダヘツドに設けられたバルブガイド孔に、吸
気バルブ又は排気バルブのバルブステムが摺動自
在に挿通され、バルブガイド孔にはバルブステム
の高速摺動にも十分耐えられるように、バルブガ
イドブツシユが取り付けられている。 一方、車両と軽量化のために、内燃機関のシリ
ンダヘツドをアルミニウム（Al）合金、マグネ
シウム（Mg）合金等の軽合金製とする傾向にあ
り、このような軽合金製シリンダヘツドでは、バ
ルブガイドブツシユの耐摩耗性と耐焼付性を確保
するために、主として鋳鉄系のバルブガイドブツ
シユを加工・圧入している。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、軽合金製シリンダヘツドにバルブガ
イドブツシユを加工・圧入するためにはシリンダ
ヘツドのバルブガイドブツシユ下穴加工、バルブ
ガイドブツシユ加工、圧入加工等に多大のコスト
と時間が費やされる。又、バルブの冷却効果も低
くなるため、バルブガイドブツシユやバルブに高
級な耐熱耐摩耗性材料や表面処理が必要となり、
エンジン高性能化のネツクにもなつている。 他方、バルブガイドブツシユを廃止してバルブ
ガイドブツシユ部位の母材に直接、溶射、クラツ
デイング、アロイング等により耐熱、耐摩耗材料
を表面被覆した場合には、運転中の熱サイクルに
よる熱歪に対し、母材との熱膨張の差、弾性率の
差、母材の剛性不足等により被覆材の剥離が生じ
易く、これは実用化の妨げになつている。 本発明は前記従来技術の問題点を解決するため
のものであり、その目的とするところは、アルミ
ニウム合金又はマグネシウム合金製シリンダヘツ
ドのバルブガイド部の材質が強化され、更にバル
ブステムとの摺動部が耐摩耗性材料を用いて、被
覆されてなる、耐摩耗性及び耐焼付性の優れたバ
ルブガイドインサートレス軽合金シリンダヘツド
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 すなわち本発明のバルブガイドインサートレス
軽合金シリンダヘツドは、アルミニウム合金又は
マグネシウム合金製シリンダヘツドのバルブガイ
ド部の上端部及び／又は下端部が繊維強化金属化
され且つバルブステムとの当たり面部に耐摩耗性
金属材料の被覆層が設けられたことを特徴とす
る。 本発明に用いられる強化繊維としては鋳造時の
高温に耐えられ且つ本発明の目的を達成し得るも
のならば種類を選ばないが、特に、セラミツク繊
維、炭素繊維、ガラス繊維及び金属繊維が好まし
い。 具体的には、セラミツク繊維としては、例えば
二酸化珪素（SiO2）繊維、酸化アルミニウム
（Al2O3）繊維、炭化珪素（SiC）繊維等が挙げら
れる。 炭素繊維及びガラス繊維は例えば強化繊維とし
て慣用のものを使用することができる。 金属繊維としては例えば、SCR20、SCM40、
SUS410等のスチール、鋳鉄等の鉄（Fe）系繊
維、及びニツケル（Ni）系、コバルト（Co）系、
チタン（Ti）系、銅（Cu）系等の合金繊維が挙
げられる。特に鉄基合金、ニツケル基合金、銅基
合金からなる強化繊維が好ましい。 金属繊維はセラミツク繊維などの非金属繊維に
比べて母材金属との濡れ性に勝り、又、コストも
安いので、強度特性自体はセラミツク繊維に劣る
ものの、金属繊維に代えてセラミツク繊維を使用
しても十分実用に値する本発明のシリンダヘツド
を得ることができる。 これらの繊維は長繊維であれば線径５ないし
300μｍのもの、短繊維であれば線径0.05ないし
20μｍで長さ10ないし500μｍのものが好ましく、
且つそれぞれが3.0ないし40％の体積率で基材中
に含まれていることが好ましい。 強化繊維の長短の種別、サイズ（例えば平均長
さ、平均線径等）、体積率等については前記の限
定範囲内であれば、繊維強化金属（FRM）の形
成が不良になるとか、強化繊維が剥離したり、相
手材を攻撃したり、耐熱性、耐摩耗性が不十分で
あるというような不具合を生ずることがなく、
又、短繊維の場合には適する基材と混合し被覆材
料としてバルブステムとの当たり面部に塗布する
ことも容易であり、とりわけ耐摩耗性の向上に効
果がある。 本発明におけるFRM基材としてのアルミニウ
ム合金又はマグネシウム合金は、従来この種の用
途に供せられていたものが使用でき、具体的には
AC4Cアルミニウム合金、AZ91マグネシウム合
金等であるが、目的により一層耐熱性、耐摩耗性
のあるもの、例えばADT4などを用いることもで
きる。そして本発明の範囲内において前記強化繊
維との組み合わせについての特別の限定はない。 本発明においてFRM化する部分をバルブガイ
ド部の上端部及び／又は下端部に限定したのは、
バルブガイド摩耗の大きいのは上端部的及び下端
部のみであり、全面的にFRM化したのでは機械
加工性とコストアツプの問題があるからである。
上下の端部のみをFRM化するに際しては上端部
と下端部とで繊維材質又は繊維密度を変えてもよ
い。例えばエキゾーストパイプの場合、バルブガ
イドの下側ではピストンに近く、高温になるので
耐熱性のあるセラミツク繊維を用いてFRM化し、
上側では下側程の耐熱性を要求されないので金属
繊維を用いてFRM化してもよい。そして、温度
条件によつてはインテークバルブの上端部は
FRM化しなくてもよい。 次にFRM部の製造方法については２種類の方
法を示すことができる。すなわち第一の方法は、
強化繊維を同心円状に巻いた成形品又はメシユ状
に配向させた成形品のようなスケルトンプリプオ
ームをシリンダヘツド用シエル型のバルブガイド
部位の上端部及び／又は下端部に配置し、軽合金
と溶湯を注いで前記プリフオームに溶浸し、シリ
ンダヘツドと一体的に鋳造する方法である。第二
の方法は、短繊維をバインダーを用いて所定の形
状に成形し、アルミニウム合金又はマグネシウム
合金によりダイカスト鋳造してリング形状の
FRM粗材とした後、シリンダヘツド用シエル型
のバルブガイド部位の上端部及び／又は下端部に
配置し、シリンダヘツド本体に鋳ぐるむことによ
り形成する方法である。 バルブステムとの当たり面に表面被覆する材料
は、例えば比較的低温のインテーク及びエキゾー
ストバルブガイドのバルブスプリング側及びイン
テークバルブガイドのバルブシート側にはアルミ
ニウム合金又はマグネシウム合金を基材とする耐
摩耗性金属材料を使用し、比較的高温のエキゾー
ストバルブガイドのバルブシート側には鉄基合
金、ニツケル基合金、銅基合金のうちの何れか１
種からなる耐摩耗性材料を使用するとよい。これ
らの耐摩耗性材料は、例えば前記合金の微粉末を
単独で又は所望により他の添加剤例えばグラフア
イトと一緒にペースト化したものか、或いは前記
合金の微粉末に前述したセラミツク短繊維、金属
短繊維等を混合してペースト化したもの又は所望
により更に他の添加剤例えばグラフアイトと一緒
にペースト化したものを使用すると都合が良い。 〔作用〕 本発明のシリンダヘツドに用いるアルミニウム
合金又はマグネシウム合金を繊維強化したFRM
は、エキゾースト側の高温に耐え、又、インテー
ク側では一層高い負荷に耐えることができる。更
に、前記FRM上に耐摩耗性被覆層を設けたので、
母材と被覆材料との熱膨張の差により発生する熱
歪が強化繊維によつて矯正され、被覆層の剥離や
亀裂を防止することができる。 〔実施例〕 下記の実施例及び比較例に基づいて、図面に従
い本発明を更に詳細に説明する。 実施例 １ 第１図は本発明のバルブガイドインサートレス
軽合金シリンダヘツドに使用する繊維成形体１を
表わす。又、第２図は本発明の実施例１のシリン
ダヘツド２のインテーク側の部分断面図を表わ
し、図中他に、３はFRM、４はバルブステム、
５はバルブヘツド、６はバルブシート、７は冷却
水、１１は耐摩耗性被覆層を示す。以下、製造方
法を述べる。 平均線径20μｍのAl2O3−５％SiO2長繊維を同
心円状に束ねて第１図に示す繊維成形体１を製造
し、シリンダヘツド用シエル型のインテーク及び
エキゾーストガイド部の上端部と下端部に配置し
た後、Al合金（AC4C）の溶湯により吸引鋳造し
てバルブガイド部の上下端部を繊維体積率が25％
のFRM３とした。次いで、FRM３，３のバルブ
ステム４との当たり面に重量比でAl−17％Si−
4.5％Cuの合金粉末ペーストを塗布した後、レー
ザービームにより局部加熱して半溶融状態で液相
焼結し、エアブローにより急冷して耐摩耗性被覆
層１１を形成した。最後に耐摩耗性被覆層１１の
ステム当たり面部を機械加工して第２図に示す実
施例１のシリンダヘツド２を完成させた。 実施例 ２ 実施例１のAl2O3−５％SiO2長繊維の代わりに
平均線径50μｍのステンレス鋼（SUS410）長繊
維を用いたこと以外は実施例１と同様にして、バ
ルブガイド部の上下端部を繊維体積率が30％の
FRMとした。次いで、FRMのバルブステムの当
たり面に重量比でFe−８％Mo−２％Ni−１％
Coの合金粉末に1.5重量％のグラフアイトを混合
してなるペーストを塗布し、しかる後は実施例１
と同様にして、実施例２のシリンダヘツド２を完
成させた。 比較例 本発明のシリンダヘツドと比較するために、従
来のバルブガイド８（FC23製）を備えたシリン
ダヘツド２を第３図に示す。第３図中、９はリテ
ーナ、１０はバルブスプリングを示す。 試験例 前記実施例１、２及び比較例で得たシリンダヘ
ツドを用いて実機運転した場合の、バルブガイド
部に関する温度測定及び耐久性評価を行なつた。
なお、運転条件は5600rpm×全負荷とした。結果
を下記表１に示す。表１中、摩耗量は上端部又は
下端部における測定値のうちの最大値を示す。
リンダヘツド、更に詳しくは内燃機関のバルブガ
イドインサートを省略した軽合金からなるシリン
ダヘツドに関するものである。 〔従来の技術〕 内燃機関のバルブ機構は、一般に所定形状のシ
リンダヘツドに設けられたバルブガイド孔に、吸
気バルブ又は排気バルブのバルブステムが摺動自
在に挿通され、バルブガイド孔にはバルブステム
の高速摺動にも十分耐えられるように、バルブガ
イドブツシユが取り付けられている。 一方、車両と軽量化のために、内燃機関のシリ
ンダヘツドをアルミニウム（Al）合金、マグネ
シウム（Mg）合金等の軽合金製とする傾向にあ
り、このような軽合金製シリンダヘツドでは、バ
ルブガイドブツシユの耐摩耗性と耐焼付性を確保
するために、主として鋳鉄系のバルブガイドブツ
シユを加工・圧入している。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、軽合金製シリンダヘツドにバルブガ
イドブツシユを加工・圧入するためにはシリンダ
ヘツドのバルブガイドブツシユ下穴加工、バルブ
ガイドブツシユ加工、圧入加工等に多大のコスト
と時間が費やされる。又、バルブの冷却効果も低
くなるため、バルブガイドブツシユやバルブに高
級な耐熱耐摩耗性材料や表面処理が必要となり、
エンジン高性能化のネツクにもなつている。 他方、バルブガイドブツシユを廃止してバルブ
ガイドブツシユ部位の母材に直接、溶射、クラツ
デイング、アロイング等により耐熱、耐摩耗材料
を表面被覆した場合には、運転中の熱サイクルに
よる熱歪に対し、母材との熱膨張の差、弾性率の
差、母材の剛性不足等により被覆材の剥離が生じ
易く、これは実用化の妨げになつている。 本発明は前記従来技術の問題点を解決するため
のものであり、その目的とするところは、アルミ
ニウム合金又はマグネシウム合金製シリンダヘツ
ドのバルブガイド部の材質が強化され、更にバル
ブステムとの摺動部が耐摩耗性材料を用いて、被
覆されてなる、耐摩耗性及び耐焼付性の優れたバ
ルブガイドインサートレス軽合金シリンダヘツド
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 すなわち本発明のバルブガイドインサートレス
軽合金シリンダヘツドは、アルミニウム合金又は
マグネシウム合金製シリンダヘツドのバルブガイ
ド部の上端部及び／又は下端部が繊維強化金属化
され且つバルブステムとの当たり面部に耐摩耗性
金属材料の被覆層が設けられたことを特徴とす
る。 本発明に用いられる強化繊維としては鋳造時の
高温に耐えられ且つ本発明の目的を達成し得るも
のならば種類を選ばないが、特に、セラミツク繊
維、炭素繊維、ガラス繊維及び金属繊維が好まし
い。 具体的には、セラミツク繊維としては、例えば
二酸化珪素（SiO2）繊維、酸化アルミニウム
（Al2O3）繊維、炭化珪素（SiC）繊維等が挙げら
れる。 炭素繊維及びガラス繊維は例えば強化繊維とし
て慣用のものを使用することができる。 金属繊維としては例えば、SCR20、SCM40、
SUS410等のスチール、鋳鉄等の鉄（Fe）系繊
維、及びニツケル（Ni）系、コバルト（Co）系、
チタン（Ti）系、銅（Cu）系等の合金繊維が挙
げられる。特に鉄基合金、ニツケル基合金、銅基
合金からなる強化繊維が好ましい。 金属繊維はセラミツク繊維などの非金属繊維に
比べて母材金属との濡れ性に勝り、又、コストも
安いので、強度特性自体はセラミツク繊維に劣る
ものの、金属繊維に代えてセラミツク繊維を使用
しても十分実用に値する本発明のシリンダヘツド
を得ることができる。 これらの繊維は長繊維であれば線径５ないし
300μｍのもの、短繊維であれば線径0.05ないし
20μｍで長さ10ないし500μｍのものが好ましく、
且つそれぞれが3.0ないし40％の体積率で基材中
に含まれていることが好ましい。 強化繊維の長短の種別、サイズ（例えば平均長
さ、平均線径等）、体積率等については前記の限
定範囲内であれば、繊維強化金属（FRM）の形
成が不良になるとか、強化繊維が剥離したり、相
手材を攻撃したり、耐熱性、耐摩耗性が不十分で
あるというような不具合を生ずることがなく、
又、短繊維の場合には適する基材と混合し被覆材
料としてバルブステムとの当たり面部に塗布する
ことも容易であり、とりわけ耐摩耗性の向上に効
果がある。 本発明におけるFRM基材としてのアルミニウ
ム合金又はマグネシウム合金は、従来この種の用
途に供せられていたものが使用でき、具体的には
AC4Cアルミニウム合金、AZ91マグネシウム合
金等であるが、目的により一層耐熱性、耐摩耗性
のあるもの、例えばADT4などを用いることもで
きる。そして本発明の範囲内において前記強化繊
維との組み合わせについての特別の限定はない。 本発明においてFRM化する部分をバルブガイ
ド部の上端部及び／又は下端部に限定したのは、
バルブガイド摩耗の大きいのは上端部的及び下端
部のみであり、全面的にFRM化したのでは機械
加工性とコストアツプの問題があるからである。
上下の端部のみをFRM化するに際しては上端部
と下端部とで繊維材質又は繊維密度を変えてもよ
い。例えばエキゾーストパイプの場合、バルブガ
イドの下側ではピストンに近く、高温になるので
耐熱性のあるセラミツク繊維を用いてFRM化し、
上側では下側程の耐熱性を要求されないので金属
繊維を用いてFRM化してもよい。そして、温度
条件によつてはインテークバルブの上端部は
FRM化しなくてもよい。 次にFRM部の製造方法については２種類の方
法を示すことができる。すなわち第一の方法は、
強化繊維を同心円状に巻いた成形品又はメシユ状
に配向させた成形品のようなスケルトンプリプオ
ームをシリンダヘツド用シエル型のバルブガイド
部位の上端部及び／又は下端部に配置し、軽合金
と溶湯を注いで前記プリフオームに溶浸し、シリ
ンダヘツドと一体的に鋳造する方法である。第二
の方法は、短繊維をバインダーを用いて所定の形
状に成形し、アルミニウム合金又はマグネシウム
合金によりダイカスト鋳造してリング形状の
FRM粗材とした後、シリンダヘツド用シエル型
のバルブガイド部位の上端部及び／又は下端部に
配置し、シリンダヘツド本体に鋳ぐるむことによ
り形成する方法である。 バルブステムとの当たり面に表面被覆する材料
は、例えば比較的低温のインテーク及びエキゾー
ストバルブガイドのバルブスプリング側及びイン
テークバルブガイドのバルブシート側にはアルミ
ニウム合金又はマグネシウム合金を基材とする耐
摩耗性金属材料を使用し、比較的高温のエキゾー
ストバルブガイドのバルブシート側には鉄基合
金、ニツケル基合金、銅基合金のうちの何れか１
種からなる耐摩耗性材料を使用するとよい。これ
らの耐摩耗性材料は、例えば前記合金の微粉末を
単独で又は所望により他の添加剤例えばグラフア
イトと一緒にペースト化したものか、或いは前記
合金の微粉末に前述したセラミツク短繊維、金属
短繊維等を混合してペースト化したもの又は所望
により更に他の添加剤例えばグラフアイトと一緒
にペースト化したものを使用すると都合が良い。 〔作用〕 本発明のシリンダヘツドに用いるアルミニウム
合金又はマグネシウム合金を繊維強化したFRM
は、エキゾースト側の高温に耐え、又、インテー
ク側では一層高い負荷に耐えることができる。更
に、前記FRM上に耐摩耗性被覆層を設けたので、
母材と被覆材料との熱膨張の差により発生する熱
歪が強化繊維によつて矯正され、被覆層の剥離や
亀裂を防止することができる。 〔実施例〕 下記の実施例及び比較例に基づいて、図面に従
い本発明を更に詳細に説明する。 実施例 １ 第１図は本発明のバルブガイドインサートレス
軽合金シリンダヘツドに使用する繊維成形体１を
表わす。又、第２図は本発明の実施例１のシリン
ダヘツド２のインテーク側の部分断面図を表わ
し、図中他に、３はFRM、４はバルブステム、
５はバルブヘツド、６はバルブシート、７は冷却
水、１１は耐摩耗性被覆層を示す。以下、製造方
法を述べる。 平均線径20μｍのAl2O3−５％SiO2長繊維を同
心円状に束ねて第１図に示す繊維成形体１を製造
し、シリンダヘツド用シエル型のインテーク及び
エキゾーストガイド部の上端部と下端部に配置し
た後、Al合金（AC4C）の溶湯により吸引鋳造し
てバルブガイド部の上下端部を繊維体積率が25％
のFRM３とした。次いで、FRM３，３のバルブ
ステム４との当たり面に重量比でAl−17％Si−
4.5％Cuの合金粉末ペーストを塗布した後、レー
ザービームにより局部加熱して半溶融状態で液相
焼結し、エアブローにより急冷して耐摩耗性被覆
層１１を形成した。最後に耐摩耗性被覆層１１の
ステム当たり面部を機械加工して第２図に示す実
施例１のシリンダヘツド２を完成させた。 実施例 ２ 実施例１のAl2O3−５％SiO2長繊維の代わりに
平均線径50μｍのステンレス鋼（SUS410）長繊
維を用いたこと以外は実施例１と同様にして、バ
ルブガイド部の上下端部を繊維体積率が30％の
FRMとした。次いで、FRMのバルブステムの当
たり面に重量比でFe−８％Mo−２％Ni−１％
Coの合金粉末に1.5重量％のグラフアイトを混合
してなるペーストを塗布し、しかる後は実施例１
と同様にして、実施例２のシリンダヘツド２を完
成させた。 比較例 本発明のシリンダヘツドと比較するために、従
来のバルブガイド８（FC23製）を備えたシリン
ダヘツド２を第３図に示す。第３図中、９はリテ
ーナ、１０はバルブスプリングを示す。 試験例 前記実施例１、２及び比較例で得たシリンダヘ
ツドを用いて実機運転した場合の、バルブガイド
部に関する温度測定及び耐久性評価を行なつた。
なお、運転条件は5600rpm×全負荷とした。結果
を下記表１に示す。表１中、摩耗量は上端部又は
下端部における測定値のうちの最大値を示す。
前記の記載から明らかな如く、本発明のバルブ
ガイドインサートレス軽合金シリンダヘツドは、
使用に際してバルブガイド部の熱伝導性が良いた
め従来のシリンダヘツドに比べてバルブガイド部
の温度が低下し、バルブガイド部の高温強度、耐
摩耗性、耐腐蝕性等に余裕ができた。このため、
本発明のシリンダヘツドは従来のシリンダヘツド
に比べてバルブガイド部の性能を同一とする場合
には耐摩耗表面被覆材料がより低グレードの安価
な材料で済む。反対に、本発明のシリンダヘツド
に従来のシリンダヘツドと同一の耐摩耗表面被覆
材料を使用した場合には、本発明のシリンダヘツ
ドは従来のシリンダヘツドに比べて更に高負荷に
耐え、エンジンの高性能化が容易となる。 又、インテークバルブ及び／又はエキーゾース
トバルブの熱がバルブガイド部を伝つて放散され
るので、インテークバルブ及び／又はエキーゾー
ストバルブの温度が低下し、前記バルブの高温強
度、耐摩耗性、耐腐蝕性等に余裕ができ、バルブ
ガイド部と同様に低コスト化できると共にバルブ
径を大きくするように設計できるため、エンジン
性能を大幅に向上させることが可能である。 又、バルブガイド部の上端部及び／又は下端部
の材質が強化されたため、バルブガイド部及びそ
の近傍の強度が向上し、それ故、シリンダヘツド
のバルブガイド部周辺部分の肉厚を薄くすること
ができ、シリンダヘツドの軽量化につながると共
に冷却水によるシリンダヘツドの冷却効果が高ま
り、その結果エンジンの高性能化が容易となるほ
か、冷却能力の余裕は冷却水量の削減につなが
り、軽量化とウオーミングアツプ時間の短縮に結
びつく利点を有する。 又、バルブガイド部が上端部と下端部とに分割
されているため、例えば強化繊維や耐摩耗性金属
材料の性状の異なる上端部と下端部とを適宜組み
合わせることが可能となり、設計の自由度が増大
した。 又、バルブガイド部の上端部及び／又は下端部
が繊維強化金属化されていいることに加えて、繊
維強化金属化された面上のバルブステムとの当た
り面部に更に耐摩耗性金属材料の被覆層が設けら
れているので、インテーク側バルブガイド及びエ
キーゾースト側バルブガイド共に、単に繊維強化
金属化した場合よりも一層耐摩耗性が向上した。 更に、繊維強化金属面上に耐摩耗性被覆層を設
けることにより、母材と被覆材料との熱膨張の差
により発生する熱歪が強化繊維によつて矯正さ
れ、その結果、耐摩耗性被覆層の剥離や亀裂を防
止することができる。
ガイドインサートレス軽合金シリンダヘツドは、
使用に際してバルブガイド部の熱伝導性が良いた
め従来のシリンダヘツドに比べてバルブガイド部
の温度が低下し、バルブガイド部の高温強度、耐
摩耗性、耐腐蝕性等に余裕ができた。このため、
本発明のシリンダヘツドは従来のシリンダヘツド
に比べてバルブガイド部の性能を同一とする場合
には耐摩耗表面被覆材料がより低グレードの安価
な材料で済む。反対に、本発明のシリンダヘツド
に従来のシリンダヘツドと同一の耐摩耗表面被覆
材料を使用した場合には、本発明のシリンダヘツ
ドは従来のシリンダヘツドに比べて更に高負荷に
耐え、エンジンの高性能化が容易となる。 又、インテークバルブ及び／又はエキーゾース
トバルブの熱がバルブガイド部を伝つて放散され
るので、インテークバルブ及び／又はエキーゾー
ストバルブの温度が低下し、前記バルブの高温強
度、耐摩耗性、耐腐蝕性等に余裕ができ、バルブ
ガイド部と同様に低コスト化できると共にバルブ
径を大きくするように設計できるため、エンジン
性能を大幅に向上させることが可能である。 又、バルブガイド部の上端部及び／又は下端部
の材質が強化されたため、バルブガイド部及びそ
の近傍の強度が向上し、それ故、シリンダヘツド
のバルブガイド部周辺部分の肉厚を薄くすること
ができ、シリンダヘツドの軽量化につながると共
に冷却水によるシリンダヘツドの冷却効果が高ま
り、その結果エンジンの高性能化が容易となるほ
か、冷却能力の余裕は冷却水量の削減につなが
り、軽量化とウオーミングアツプ時間の短縮に結
びつく利点を有する。 又、バルブガイド部が上端部と下端部とに分割
されているため、例えば強化繊維や耐摩耗性金属
材料の性状の異なる上端部と下端部とを適宜組み
合わせることが可能となり、設計の自由度が増大
した。 又、バルブガイド部の上端部及び／又は下端部
が繊維強化金属化されていいることに加えて、繊
維強化金属化された面上のバルブステムとの当た
り面部に更に耐摩耗性金属材料の被覆層が設けら
れているので、インテーク側バルブガイド及びエ
キーゾースト側バルブガイド共に、単に繊維強化
金属化した場合よりも一層耐摩耗性が向上した。 更に、繊維強化金属面上に耐摩耗性被覆層を設
けることにより、母材と被覆材料との熱膨張の差
により発生する熱歪が強化繊維によつて矯正さ
れ、その結果、耐摩耗性被覆層の剥離や亀裂を防
止することができる。
第１図は本発明のバルブガイドインサートレス
軽合金シリンダヘツドに使用する繊維成形体の一
例の斜視図を表わし、第２図は本発明の実施例１
のシリンダヘツドのインテーク側の部分断面図を
表わし、第３図は従来のシリンダヘツドの一例の
インテーク側の部分断面図を表わす。 図中、１……繊維成形体、２……シリンダヘツ
ド、３……FRM、４……バルブステム、５……
バルブヘツド、６……バルブシート、７……冷却
水、８……バルブガイド、９……リテーナ、１０
……バルブスプリング、１１……耐摩耗性被覆
層。
軽合金シリンダヘツドに使用する繊維成形体の一
例の斜視図を表わし、第２図は本発明の実施例１
のシリンダヘツドのインテーク側の部分断面図を
表わし、第３図は従来のシリンダヘツドの一例の
インテーク側の部分断面図を表わす。 図中、１……繊維成形体、２……シリンダヘツ
ド、３……FRM、４……バルブステム、５……
バルブヘツド、６……バルブシート、７……冷却
水、８……バルブガイド、９……リテーナ、１０
……バルブスプリング、１１……耐摩耗性被覆
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム合金又はマグネシウム合金製シ
リンダヘツドのバルブガイド部の上端部及び／又
は下端部が繊維強化金属化され且つバルブステム
との当たり面部に耐摩耗性金属材料の被覆層が設
けられたことを特徴とするバルブガイドインサー
トレス軽合金シリンダヘツド。 ２ 強化繊維がセラミツク繊維、炭素繊維、ガラ
ス繊維又は金属繊維であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のシリンダヘツド。 ３ 耐摩耗性金属材料がアルミニウム合金又はマ
グネシウム合金を基材とすることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のシリンダヘツド。 ４ 耐摩耗性金属材料が鉄基合金、ニツケル基合
金、銅基合金のうちから選ばれることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のシリンダヘツド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028785A JPS61169606A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | バルブガイドインサ−トレス軽合金シリンダヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028785A JPS61169606A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | バルブガイドインサ−トレス軽合金シリンダヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61169606A JPS61169606A (ja) | 1986-07-31 |
| JPH0552402B2 true JPH0552402B2 (ja) | 1993-08-05 |
Family
ID=11746092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028785A Granted JPS61169606A (ja) | 1985-01-23 | 1985-01-23 | バルブガイドインサ−トレス軽合金シリンダヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61169606A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218317A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用シリンダヘツド |
-
1985
- 1985-01-23 JP JP1028785A patent/JPS61169606A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61169606A (ja) | 1986-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |