JPH06322583A

JPH06322583A - アルミニウム合金製バルブリフタの表面処理方法およびアルミニウム合金製バルブリフタ

Info

Publication number: JPH06322583A
Application number: JP10835593A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hasuike; 池孝一蓮; Masayuki Nagayo; 世正幸長
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】皮膜厚さが厚い場合においてもビルドアップ
等の皮膜厚さの不均一をなくし、後加工を不要にすると
共に、摺動特性にも優れた耐久寿命の長いそしてまた信
頼性の高い軽量なバルブリフタを提供する。【構成】筒状部１ｂを有すると共に筒状部１ｂの筒軸
方向に対し交差する方向に仕切部１ｃを有し、仕切部１
ｃの一方側を冠面部１ｄにし且つ他方側をスカート部１
ｅにしたアルミニウム合金製バルブリフタ本体１ａを備
え、バルブリフタ本体１ａの筒状部１ｂの外周側に電気
めっきによるＮｉ系電気めっき皮膜８を均一な皮膜厚さ
で形成してなるアルミニウム合金製バルブリフタ１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動弁機構に
用いられるバルブリフタに関するものであり、より詳し
く述べるならば、カムシャフトの回転によるカムリフト
量を直接に吸気バルブや排気バルブへ伝える直接駆動式
動弁機構のアルミニウム合金製バルブリフタの製造方法
およびアルミニウム合金製バルブリフタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の動弁機構に用いられるバルブ
リフタとしては、例えば、図４に示すような動弁機構に
使用されるものがある。

【０００３】図４は、内燃機関で多く使用されている外
シム方式の直接駆動式動弁機構の縦断面図であり、図
中、１はバルブリフタ、２はシリンダヘッド、３はバル
ブスプリング、４は吸／排気バルブのステム、５はアジ
ャスティングシム、６はカムシャフトのカムである。

【０００４】従来、バルブリフタ１は、耐摩耗性や疲労
強度に優れているクロム鋼やクロムモリブデン鋼よりな
るバルブリフタ本体に浸炭焼入れを施したものが多く用
いられていた。しかし、鋼は比重（密度）が７．８（ｇ
／ｃｍ^３）と大きいことから、慣性重量が大きく、内燃
機関の高速運転条件下でカムリフト量を正確にバルブに
伝達するには、スプリング荷重を大きくしなければなら
ない。ところが、スプリング荷重の増加は摩擦損失を増
加させ、燃料消費量を多くする欠点がある。

【０００５】そこで、燃料消費量を少なくするために、
バルブリフタを軽量化し、これによってバルブスプリン
グ荷重を低減することができるように、バルブリフタを
比重の小さい軽量な材料で製造することが種々提案され
ている。

【０００６】なかでも、特に、バルブリフタ本体をアル
ミニウム合金製のものとする提案が多くなされている
（例えば、特開昭５８−１０１２０４号、特開昭６２−
１０７２１３号、特開昭６２−６３１０５号、実開昭６
２−１８３００５号、特開平１−１０６９０９号、特開
平３−１４９３０４号など）。

【０００７】しかし、バルブリフタ本体をアルミニウム
合金製のものとした場合に、次のような問題点が生じ
る。

【０００８】すなわち、図４に示したように、バルブリ
フタ１の外周側は、シリンダヘッド２に設けられたガイ
ド穴２ａの壁面と往復運動による摺動をする。このシリ
ンダヘッド２は、一般的には、アルミニウム合金が使用
されているため、その結果、バルブリフタ外周面とガイ
ド穴壁面とでアルミニウム合金同士の摺動となる。この
ようなアルミニウム合金同士の組合せによる摺動特性は
悪く、摩耗と焼付が発生しやすい。

【０００９】このため、バルブリフタ本体をアルミニウ
ム合金製のものとしたときに、この外周側に表面処理を
施すことが提案されている。

【００１０】バルブリフタ本体の表面処理方法として
は、大別すると、電気めっき、無電解めっき、溶射があ
り、これらの方法を用いた各種処理が提案されている。

【００１１】しかし、これらの処理方法には、さまざま
な問題点がある。

【００１２】すなわち、溶射法では、皮膜と母材との結
合方式が、皮膜組成となる溶融粒子を高速で母材に衝突
させることによる機械的結合であり、皮膜形成も溶融粒
子の堆積によってなされる。また、皮膜生成過程で、衝
突した溶融粒子は、冷却するのに伴って凝固収縮するの
で、皮膜内に空孔（ポア）を生じる。このため、皮膜の
密着性については、剥離等の問題が絶えずつきまとい、
信頼性が低い方法である。さらに、皮膜の均一性も悪
く、溶射後には必ず機械加工を施さねばならず、工程を
複雑にする要因となる。

【００１３】一方、無電解めっき法においては、皮膜厚
さの均一性が他の方法に比べて優れているという利点が
あるが、めっき液は温度，不純物等の影響を受けやす
く、液管理には困難を伴うことが多い。また、液寿命も
短く、めっき液が高価であれば、コストに大きく影響を
与える。

【００１４】そして、「直打式バルブリフタの耐摩耗性
処理方法」を開示した特開平３−２１７６０３号では、
バルブリフタの外周側への無電解めっき法の適用の困難
さについて述べており、母材と皮膜との密着性が悪く、
剥離が発生しやすいことが記載されている。この理由は
明確になっていないが、上記要因の影響が十分に考えら
れる。さらに、セラミックス粒子を複合させた皮膜につ
いても記載されており、無電解めっき法では、セラミッ
クス粒子の含有量にばらつきが生じるとしている。この
ことも液管理の難しさの一例と言える。

【００１５】他方、電気めっき法では、電気的にイオン
を生成させ、めっき対象物に結合させるため、無電解め
っき法のような液管理の難しさはなく、液寿命も半永久
的に使えることから、コストパフォーマンスの点で優れ
ている。

【００１６】そして、前出の特開平３−２１７６０３号
では、電気めっき法の利点として、密着性の良さ、およ
びセラミックス粒子を複合させた場合のセラミックス粒
子含有量の安定性を挙げている。

【００１７】しかし、電気めっき法の欠点としては、ビ
ルドアップ（バルブリフタ本体の角部に皮膜が厚くつく
現象）に代表されるように、図５に示すような電気めっ
き皮膜８における皮膜厚さの不均一性の問題を生じやす
いことが挙げられる。

【００１８】この対策として、「アルミニウム合金製バ
ルブリフタ」を開示した特開平１−１０６９０９号で
は、良好なる寸法精度と摺動特性を得るために、バルブ
リフタの表面処理に際して無電解めっきと電気めっきを
併用することとしている。すなわち、加工が不可能であ
り、かつ寸法精度の必要な部分には、無電解めっきを施
している。

【００１９】この「アルミニウム合金製バルブリフタ」
の実施例中においては、電気めっきとしてＦｅ−Ｐめっ
きを挙げているが、これに用いるＦｅめっき液は、酸化
の問題が有り、液管理が難しく、密着性の問題等が生
じ、さらに、めっきを２回行うこと等を合わせると、コ
スト的にもかなり厳しいと言える。

【００２０】このように、バルブリフタ本体をアルミニ
ウム合金製のものとした場合、この外周側に表面処理を
施すことは、良好なる摺動特性を得るために必要である
ことが明らかである。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、バル
ブリフタ本体をアルミニウム合金製のものとした場合に
おいて、良好なる摺動特性を得るための表面処理方法と
しては、溶射，無電解めっき，電気めっきが挙げられる
が、溶射においては、剥離等による信頼性の問題、無電
解めっきでは、液管理の難しさによる皮膜の信頼性の問
題、電気めっきでは、皮膜厚さの不均一性の問題が生じ
てくる。

【００２２】バルブリフタ本体の表面処理方法として、
信頼性の優れている方法は、皮膜の不均一性を考慮にい
れなければ電気めっき法である。

【００２３】したがって、電気めっき法において、皮膜
厚さの不均一性を改善すれば、他の方法に比べ、信頼性
の優れた表面処理が、後加工工程等を必らずしも入れず
に、安価に提供できる。そして、皮膜厚さの不均一性の
改善には、「アルミニウム合金製バルブリフタ」を開示
した特開平３−１４９３０４号に述べているようなセラ
ミックス粒子を分散させた皮膜とすることにより、皮膜
厚さが薄くても十分優れた摺動特性を有するものとする
ことができる電気めっきを用いると有効である。しか
し、皮膜厚さが薄くても皮膜厚さの不均一性の問題が十
分に解決されたとはいえなかった。

【００２４】このような電気めっき法は、他の表面処理
方法、すなわち、無電解めっき法や溶射法に比べて、密
着性に優れ、また、摺動特性にも優れた皮膜（例えば、
上記したように、セラミックス粒子を分散させた複合め
っきよりなる皮膜）を信頼性良く得ることができるが、
皮膜厚さが薄くても皮膜厚さの不均一性の問題が十分に
解決されておらず、皮膜厚さが厚い場合には後加工工程
で皮膜厚さを修正する簡便な方法がなかった。

【００２５】

【発明の目的】本発明は、このようなアルミニウム合金
製バルブリフタ本体の外周側での表面処理における電気
めっき（例えば、セラミックス粒子を分散させた複合め
っきよりなる皮膜）において、皮膜厚さの不均一性の改
善を目的としてなされたものであって、皮膜厚さが薄い
場合はもちろんのこと、皮膜厚さが厚い場合であって
も、後加工工程等を入れずに皮膜厚さの均一性を確保す
ることによって、耐久寿命の優れたアルミニウム合金製
バルブリフタを提供することを目的としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルミニ
ウム合金製バルブリフタの表面処理方法は、筒状部を有
すると共に前記筒状部の筒軸方向に対し交差する方向に
仕切部を有し、前記仕切部の一方側を冠面部にし且つ他
方側をスカート部にしたアルミニウム合金製バルブリフ
タ本体の前記筒状部の外周側に表面処理を施すに際し、
例えば１０〜１５個程度の複数のバルブリフタ本体を筒
軸方向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ
本体にダミーワークを設けた状態にして、表面処理とし
て電気めっきを施すことにより、前記複数のバルブリフ
タ本体の筒状部の外周側にＮｉ−Ｐ系基地中にＳｉ_３Ｎ
_４粒子が分散したものや、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にＳ
ｉ_３Ｎ_４粒子が分散したものなどからなるＮｉ系電気め
っき皮膜を均一な皮膜厚さで形成し、場合によって表面
処理後に前記筒状部の外周側を仕上げ加工する構成とし
たことを特徴としている。

【００２７】そして、本発明に係わるアルミニウム合金
製バルブリフタの表面処理方法の一実施態様において
は、バルブリフタ本体の筒状部の外周側に表面処理を施
すに際し、前記表面処理を施す前に、前記バルブリフタ
本体の冠面部およびスカート部の各々外周側端部を切欠
いて面取り部を形成すると共に、外周側の非面取り部と
面取り部とのつなぎ部分を曲面形状に形成し、例えば１
０〜１５個程度のバルブリフタ本体を筒軸方向に並べた
状態にすると共に、両端のバルブリフタ本体にダミーワ
ークを設けた状態にして、表面処理として電気めっきを
施すことにより、前記複数のバルブリフタ本体の筒状部
の外周側にＮｉを主成分とし且つＰを若干量含有するＮ
ｉ−Ｐ系基地中にセラミックス粒子が分散した厚さ５〜
５０μｍの粒子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮膜を均一な
皮膜厚さで形成することができ、また、他の実施態様に
おいては、前記表面処理を施す前に、前記バルブリフタ
本体の冠面部およびスカート部の各々外周側端部を切欠
いて面取り部を形成すると共に、外周側の非面取り部と
面取り部とのつなぎ部分を曲面形状に形成し、例えば１
０〜１５個程度のバルブリフタ本体を筒軸方向に並べた
状態にすると共に、両端のバルブリフタ本体にダミーワ
ークを設けた状態にして、表面処理として電気めっきを
施すことにより、前記筒状部の外周側にＮｉを主成分と
し且つＰおよびＣｏを若干量含有するＮｉ−Ｐ−Ｃｏ系
基地中にセラミックス粒子が分散した厚さ５〜５０μｍ
の粒子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さ
で形成するようになすことができる。

【００２８】また、本発明に係わるアルミニウム合金製
バルブリフタは、筒状部を有すると共に前記筒状部の筒
軸方向に対し交差する方向に仕切部を有し、前記仕切部
の一方側を冠面部にし且つ他方側をスカート部にしたア
ルミニウム合金製バルブリフタ本体を備え、前記筒状部
の外周側に電気めっきが施されていることによりＮｉ−
Ｐ系基地中にＳｉ_３Ｎ_４粒子が分散したものや、Ｎｉ−
Ｐ−Ｃｏ系基地中にＳｉ_３Ｎ_４粒子が分散したものなど
からなるＮｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さで形成
してなる構成としたことを特徴としている。

【００２９】そして、本発明に係わるアルミニウム合金
製バルブリフタの一実施態様においては、バルブリフタ
本体の冠面部およびスカート部の各々外周側端部を切欠
いた面取り部を有すると共に外周側の非面取り部と面取
り部とのつなぎ部分が曲面形状をなし、外周側に電気め
っきが施されていることにより前記筒状部の外周側にＮ
ｉを主成分とし且つＰを若干量含有するＮｉ−Ｐ系基地
中にセラミックス粒子が分散した厚さ５〜５０μｍの粒
子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さで形
成してなるものとすることができ、また、他の実施態様
においては、バルブリフタ本体の冠面部およびスカート
部の各々外周側端部を切欠いた面取り部を有すると共に
外周側の非面取り部と面取り部とのつなぎ部分が曲面形
状をなし、外周側に電気めっきが施されていることによ
り前記筒状部の外周側にＮｉを主成分とし且つＰおよび
Ｃｏを若干量含有するＮｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にセラミ
ックス粒子が分散した厚さ５〜５０μｍの粒子分散複合
Ｎｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さで形成してなる
ものとすることができる。

【００３０】本発明に係わるアルミニウム合金製バルブ
リフタは、筒状部を有すると共に前記筒状部の筒軸方向
に対し交差する方向に仕切部を有し、前記仕切部の一方
側を冠面部にし且つ他方側をスカート部にしたアルミニ
ウム合金製バルブリフタ本体を備えたものであるが、こ
のバルブリフタ本体の素材となるアルミニウム合金とし
ては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金，Ａｌ−Ｃｕ系合金，
Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金，Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合
金などが用いられ、これらは溶解法や粉末冶金法などに
より製造される。また、上記製造法によりセラミックス
粒子等の硬質物質を分散した複合材料なども用いること
ができる。

【００３１】このようなアルミニウム合金よりなるバル
ブリフタ本体を製造するに際しては、例えば、溶製材や
粉末の押出材などを用いてバルブリフタ本体の形状に近
い形状に冷間ないしは温間，熱間で鍛造し、その後、Ｔ
６あるいはＴ７の熱処理を行ったあと、最終のバルブリ
フタ本体の形状に切削加工する。そして、この場合に、
バルブリフタ本体の冠面部およびスカート部の各々外周
側端部を切欠くことによって、面取り部を形成しておく
と共に、外周側の非面取り部と面取り部とのつなぎ部分
を曲面形状に形成しておくことも必要に応じて望まし
い。

【００３２】このようにバルブリフタ本体の形状に形成
したあと、複数、例えば１０〜１５個程度のバルブリフ
タ本体を筒軸方向に並べた状態にすると共に両端のバル
ブリフタ本体にダミーワークを設けた状態にしてめっき
治具にセットし、脱脂、酸洗、下地処理、電気めっき処
理を順次施し、外周面にＮｉを主成分としかつＰを含
み、必要によりＣｏ等を含むと共に、さらにはＳｉ_３Ｎ
_４などのセラミックス粒子が分散したＮｉ系電気めっき
皮膜を均一な皮膜厚さで形成し、必要に応じてベーキン
グ処理を施し、その後、場合によってはめっき面の仕上
げ加工（粗さ仕上げ加工および曲面形状（Ｒ形状）仕上
げ加工）を行う。

【００３３】また、バルブステムとの摺接部に、鉄系合
金からなるチップを挿入する凹部は機械加工で設けても
良いが、鍛造工程で形成することが強度面と製造費低減
の面からみて望ましい。

【００３４】そして、バルブリフタ本体の前記凹部に鉄
系合金からなるチップを圧入もしくはカシメによって一
体化し、その後機械加工によって最終のバルブリフタ形
状に仕上げる。

【００３５】アルミニウム合金中に含まれる硬質粒子や
強化用繊維としては、炭化物，酸化物，窒化物，ケイ化
物，ホウ化物等の粉末，合金粉末や繊維などを用いるこ
とができる。

【００３６】本発明において、めっき皮膜の主体となる
成分をＮｉとするのは、防錆や製造工程での安定化の面
でＦｅ系のめっきよりも優れており、また、バルブリフ
タ本体の耐摩耗性改良によりＮｉを主とするめっきであ
っても十分な耐摩耗性をシリンダに対して示すバルブリ
フタを提供することが可能であるからである。

【００３７】ところで、バルブリフタの外周側の端部
（エッヂ部）は、運転時での潤滑効果を高めるため、あ
るいはバルブリフタとガイド穴との片当りが生じるた
め、通常、面取りを施す。しかし、この製造工程は、電
気めっき等の皮膜厚さが不均一となる表面処理を行う場
合、面取り工程は、ビルドアップが生じるため、めっき
工程後に行う。ところが、これを切削加工により行う
と、皮膜の端部には割れが発生し、密着性等の点で皮膜
の信頼性に問題がある。

【００３８】そこで、本発明では、あらかじめ、この面
取りの工程を電気めっき処理工程前にもってきて、研磨
加工等により面取りを行い、表面処理を施す際に、複
数、例えば１０〜１５個程度のバルブリフタ本体を筒軸
方向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ本
体にダミーワークを設けた状態にしてめっき治具等に固
定し、電気めっきを施すことによってＮｉ系電気めっき
皮膜を均一な皮膜厚さで形成し、電気めっき処理後は、
面取り等の後加工は行わないものとすることが望まし
い。また、面取り後に、振動バレル研磨またはブラシ研
磨等により外周側の非面取り部と面取り部とのつなぎ部
分を曲面形状（Ｒ形状）に形成することにより、つなぎ
部分を滑らかにしておくようにしておくこともよい。

【００３９】本発明に用いる電気めっき皮膜としては、
Ｐ：１〜１０重量％、残部がＮｉからなるＮｉ−Ｐ系基
地中にセラミックス粒子として例えばＳｉ_３Ｎ_４粒子が
面積率で５〜３０体積％分散している粒子分散複合Ｎｉ
系電気めっき皮膜を用いることができる。この場合、Ｐ
含有量が１重量％よりも少ないと、耐焼付性が不十分と
なり、また、１０重量％よりも多いとめっき皮膜の靭性
が低下し、応力の高いバルブリフタでは剥離を生ずるこ
ともありうる。

【００４０】また、上記Ｐ：１〜１０重量％のほかに、
皮膜の耐熱性をさらに向上させるために、Ｃｏ：２０〜
７０重量％を添加してもよい。この場合、Ｃｏ含有量が
２０重量％よりも少ないと、耐熱性向上の効果があまり
得られず、７０重量％よりも多くなると硬度が低下し、
また、高価なものとなるので好ましくない。

【００４１】そして、このような電気めっき皮膜である
と、皮膜厚さとして、５〜５０μｍで十分であり、表面
処理前に面取りを行うと共に外周側の非面取り部と面取
り部とのつなぎエッジ部分を曲面形状（Ｒ形状）に形成
することにより、表面処理後に外周の仕上げ加工を行っ
ても、つなぎ部分の膜厚減少を回避することが可能とな
り、外周側の非面取り部と面取り部とのつなぎも滑らか
になり、運転時の潤滑効果を高めることが可能であるこ
とから、信頼性の高い優れたバルブリフタが提供でき
る。

【００４２】ここで、電気めっき皮膜として、上記のＮ
ｉ−Ｐ系基地中にＳｉ_３Ｎ_４粒子が分散したものもしく
はＮｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にＳｉ_３Ｎ_４粒子が分散した
ものを選ぶのが好ましいのは、高温に保持することによ
りＮｉ_３Ｐを析出させ、硬度を高めなくても、Ｓｉ_３Ｎ
_４粒子の分散により優れた摺動特性を発揮するためであ
る。さらに、摺動特性が優れるため、皮膜の厚さは、５
〜５０μｍで十分である。

【００４３】上記の電気めっき皮膜基地中に硬質粒子を
分散させる場合は、ＳｉＣ、アルミナなどを用いること
もできるが、これらよりもＳｉ_３Ｎ_４が格段に好まし
い。従来、平均粒径が３〜１０μｍ程度の大きさのＳｉ
ＣをＮｉ−Ｐ系めっきに分散させた皮膜も知られている
が、相手シリンダヘッド材を摩耗させる傾向があり、さ
らに密着性が不良であるため、従来のアルミニウム合金
との組合わせで使用するには問題がある。また、めっき
面が粗くなり、センタレス研磨等の機械加工による仕上
げが必要となる欠点がある。

【００４４】これに対して、Ｓｉ_３Ｎ_４はＳｉＣよりも
硬度が低いことから相手のシリンダヘッド材を摩耗させ
ないと共に、耐焼付性が優れている。上記粒径のＳｉ_３
Ｎ_４の分散量は５〜３０面積％とするのが望ましく、５
面積％より少ないと焼付や摩耗の面での性能が不十分と
なることがあり、３０面積％を超えると膜が脆くなり欠
けやはく離を生じやすくなるほかに、めっき後の表面粗
さが大きくなることもありうる。

【００４５】また、Ｓｉ_３Ｎ_４分散めっき皮膜は、従来
公知のＮｉ−Ｐ−ＳｉＣ膜のように高温（３５０〜４０
０℃）で保持することによってＮｉ_３Ｐを析出させ、硬
度を高めなくても、Ｓｉ_３Ｎ_４の分散によって十分優れ
た摺動特性を発揮する。

【００４６】従って、アルミニウム合金からなるバルブ
リフタ本体が過時効となることもない。そして、Ｓｉ_３
Ｎ_４分散めっき層は摺動特性が優れるため、めっき皮膜
の膜厚は５〜５０μｍで十分であり、そのため、寸法精
度が極めて良好であり、膜表面が平滑であることもあっ
て、めっき後はそのままで使用可能であり、あるいは振
動バレル研磨またはブラシ研磨等でバルブリフタをロッ
トとして表面の平滑化処理するだけで使用可能である。
この結果、従来は溶射やＦｅめっきのように厚い表面皮
膜を設け、次に寸法と表面粗さを良好にするためにセン
タレス研削を行う方法も行われていたが、本発明では、
センタレス研削も不要になり、そのためにバルブリフタ
の円筒分の肉厚を厚くする必要も無い。

【００４７】このＳｉ_３Ｎ_４粒子の平均粒径は、０．５
〜２μｍとするのが望ましく、この範囲内であると、相
手シリンダヘッド材の摩耗を防止することができるほ
か、熱膨張や機械的応力を受けたときに応力を分散さ
せ、めっき皮膜のはく離を起こしにくいものとなる。ま
た、平均粒径が０．５μｍより小さいと摺動特性が劣
り、２μｍより大きいとめっき皮膜の表面が粗くなり、
仕上加工を必要とするほかに、応力分散効果が低下し、
めっきのはく離や欠けを生じるおそれもでてくる。

【００４８】さらに、０．５μｍより小さいと、細かす
ぎて摺動特性が良好でなくなり、２μｍより大きいと均
一な分散が得られにくいと共に、めっき後の皮膜の表面
が粗くなってセンタレス研磨による仕上加工が必要とな
ることがある。

【００４９】本発明の構成においては、表面処理前にバ
ルブリフタ外周側端部を研磨加工、あるいは切削加工な
どにより面取りを行い、その後のバルブリフタ外周側の
表面処理は、電気めっき法によりおこない、このときの
皮膜は、Ｎｉを主成分とするＮｉ−Ｐ系基地中あるいは
Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中に、Ｓｉ_３Ｎ_４などのセラミッ
クス粒子が分散した粒子分散複合電気めっき皮膜を５〜
５０μｍの厚さで施すことよりなるものとしている。

【００５０】これにより、電気めっき法で問題となるビ
ルドアップ等の皮膜厚さの不均一性を皆無にでき、その
結果、後加工を不要とし、さらに面取りも行わないた
め、皮膜に割れ等が発生しないので、密着性に優れた信
頼性の高い、さらには摺動特性に優れたバルブリフタを
得ることができる。

【００５１】以上のように、本発明に用いる表面処理と
しては、溶射に代表されるように、皮膜厚さが５０μｍ
を超え、表面粗度の悪い表面処理方法は適さない。ま
た、無電解めっき方法のように、皮膜厚さの均一性、あ
るいは表面粗度は優れるが、皮膜の密着性および能力
（この場合、摺動特性が主である）の信頼性に問題があ
るものを本発明に適用しても、効果の期待はできない。

【００５２】本発明の効果を十分に得る表面処理方法と
しては、電気めっき法である。すなわち、電気めっき法
における皮膜厚さの不均一性による問題点を解決し、密
着性および摺動特性の優れた皮膜をバルブリフタに適用
することで、信頼性が高く、コストパフォーマンスに優
れたアルミニウム合金製バルブリフタを提供することに
ある。

【００５３】ただし、必ずしも電気めっき法によらなく
ても良い。すなわち、本発明の目的は、バルブリフタ表
面処理における皮膜厚さの不均一性の問題に着目したも
のであり、均一な厚さの皮膜を後加工無しで、信頼性に
優れ、安価に提供しようとするものである。このため、
無電解めっきであってもビルドアップ等の皮膜の不均一
性の問題があれば、適用できる。

【００５４】さらに、本発明は、表面処理の皮膜厚さの
改善を主眼としており、このため、バルブリフタ本体が
必ずしもアルミニウム合金である必要はなく、電気めっ
き法が可能な軽合金であっても良いわけである。

【００５５】

【実施例】以下、実施例によって、本発明に係わるアル
ミニウム合金製バルブリフタについて説明する。

【００５６】図１は、本発明を具現化した直接駆動式動
弁機構のバルブリフタを示すものである。本実施例のバ
ルブリフタ１は、バルブリフタ本体１ａをアルミニウム
合金としており、筒状部１ｂを有していると共に前記筒
状部１ｂの筒軸方向に対し交差する方向に仕切部１ｃを
有し、前記仕切部１ｃの一方側を冠面部１ｄにし且つ他
方側をスカート部１ｅにして、前記冠面部１ｄおよびス
カート部１ｅの各々外周側端部を切欠いた面取り部１ｇ
を有したバルブリフタ本体１ａの筒状部１ｂの外周側に
電気めっきによってＮｉ−Ｐ系基地中にＳｉ_３Ｎ_４粒子
が分散したものや、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にＳｉ_３Ｎ
_４粒子が分散したものなどよりなるＮｉ系電気めっき皮
膜８を形成した構造を有するものであって、冠面部１ｄ
にはカムと接触するアジャスティングシムを装入すると
共に、スカート部１ｅ内のバルブステムとの接触部に
は、円環状の凹部１ｆが形成され、この凹部１ｆには、
鉄系やセラミックス系の硬質材を用いたパッド９がかし
め等により固定されている。

【００５７】次に、上記バルブリフタの製造方法の一例
について説明する。

【００５８】まず、ＪＩＳＡ４０３２相当組成（Ａ
ｌ−１２％Ｓｉ−１％Ｃｕ−１％Ｍｇ）の連続鋳造材
（丸棒）から鍛造素材形状に成形し、この鍛造素材を鍛
造成形してバルブリフタ本体に近い形状とし、Ｔ−６処
理を施したのち切削加工を行うことによって、図１に示
すバルブリフタ本体１ａの形状に成形した。

【００５９】このとき、バルブリフタ本体１ａの形状に
切削加工するほか、バルブリフタ本体１ａの冠面部１ｄ
およびスカート部１ｅの各々外周側端部を切り欠くこと
によって面取り部１ｇ，１ｇに形成した。この場合、こ
の面取り部１ｇ，１ｇの角度、長さ、形状などは、外周
側に形成するＮｉ系電気めっき皮膜８の厚さにより、適
宜、最適値のものに選択するのが望ましいが、ここで
は、面取り部１ｇ，１ｇの角度として、１５°にしてい
る。

【００６０】次に、図２に示すように、この実施例では
１３個のバルブリフタ本体１ａ，・・・，１ａを筒軸方
向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ本体
１ａ，１ａにダミーワーク１０を設けた状態にして図示
しない電気めっき治具に取り付けた後、Ｎｉ−２重量％
Ｐ合金中に、平均粒径が０．８μｍのＳｉ_３Ｎ_４粒子を
面積率で１６．５％分散させた粒子分散複合Ｎｉ系電気
めっき皮膜８を電気めっき法により形成させた。このと
き、皮膜厚さが１０μｍのほか、皮膜厚さが２０μｍお
よび５０μｍのものを製作して、アルミニウム合金製バ
ルブリフタ１を得た。

【００６１】なお、この実施例において、ダミーワーク
１０の外径寸法は、バルブリフタ本体１ａの外径寸法と
同じにし、高さは皮膜厚さの狙い値により最適値を選択
する必要がある。また、ダミーワーク１０の材質として
はＴｉ合金を用いることが望ましい。

【００６２】このときのバルブリフタ１における皮膜断
面構造を図３に示す。観察部分としては、冠面部１ｄの
外周側端部、スカート部１ｅの外周側端部、および中央
部である。図３に示すように、皮膜厚さ１０μｍ，２０
μｍおよび５０μｍのいずれのものにおいても、外周側
端部のビルドアップもなく、中央部の皮膜厚さも均一で
あることが認められた。

【００６３】これら表面処理が施されたバルブリフタに
対して後加工をおこなわず、この状態で実機に組み込
み、耐久試験を実施したところ、皮膜厚さ１０μｍ，２
０μｍおよび５０μｍのバルブリフタのいずれにおいて
も、摩耗はほとんど無く、シリンダヘッド・ガイド穴の
摩耗もほとんどなかった。

【００６４】なお、耐久試験では、シリンダヘッド・ガ
イド穴とのクリアランスを一定とするため、あらかじ
め、バルブリフタ本体の外径寸法を皮膜厚さにあわせて
調整している。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ビルド
アップ等の皮膜厚さの不均一の発生を無くすことができ
るため、後加工を不要とすることができ、後加工等を行
わなくとも皮膜厚さの均一性を確保することが可能であ
るため、摺動特性にも優れた耐久寿命の長いそしてまた
信頼性の高い軽量なバルブリフタを安価に提供すること
ができるという著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるアルミニウム合金製バル
ブリフタの断面説明図である。

【図２】本発明の実施例において、電気めっきを施す際
に複数のバルブリフタ本体を筒軸方向に並べた状態にす
ると共に両端のバルブリフタにダミーを設けた状態にし
た状況を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例において、電気めっき法により
皮膜厚さを１０μｍ，２０μｍおよび５０μｍとしたと
きの電気めっき皮膜の状態を示す説明図である。

【図４】内燃機関の動弁機構を示す断面説明図である。

【図５】バルブリフタ本体に角部を有するときに生じる
電気めっき法による皮膜厚さの不均一状態（ビルドアッ
プ部が形成された状態）を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１バルブリフタ１ａバルブリフタ本体２ｂ筒状部１ｃ仕切部１ｄ冠面部１ｅスカート部１ｇ面取り部８Ｎｉ系電気めっき皮膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状部を有すると共に前記筒状部の筒軸
方向に対し交差する方向に仕切部を有し、前記仕切部の
一方側を冠面部にし且つ他方側をスカート部にしたアル
ミニウム合金製バルブリフタ本体の前記筒状部の外周側
に表面処理を施すに際し、複数のバルブリフタ本体を筒
軸方向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ
本体にダミーワークを設けた状態にして、表面処理とし
て電気めっきを施すことにより、前記複数のバルブリフ
タ本体の筒状部の外周側にＮｉ系電気めっき皮膜を均一
な皮膜厚さで形成することを特徴とするアルミニウム合
金製バルブリフタの表面処理方法。
【請求項２】バルブリフタ本体の筒状部の外周側に表
面処理を施すに際し、複数のバルブリフタ本体を筒軸方
向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ本体
にダミーワークを設けた状態にして、表面処理として電
気めっきを施すことにより、前記複数のバルブリフタ本
体の筒状部の外周側にＮｉを主成分とし且つＰを若干量
含有するＮｉ−Ｐ系基地中にセラミックス粒子が分散し
た厚さ５〜５０μｍの粒子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮
膜を均一な皮膜厚さで形成することを特徴とする請求項
１に記載のアルミニウム合金製バルブリフタの表面処理
方法。
【請求項３】バルブリフタ本体の筒状部の外周側に表
面処理を施すに際し、複数のバルブリフタ本体を筒軸方
向に並べた状態にすると共に、両端のバルブリフタ本体
にダミーワークを設けた状態にして、表面処理として電
気めっきを施すことにより、前記複数のバルブリフタ本
体の筒状部の外周側にＮｉを主成分とし且つＰおよびＣ
ｏを若干量含有するＮｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にセラミッ
クス粒子が分散した厚さ５〜５０μｍの粒子分散複合Ｎ
ｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さで形成することを
特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金製バルブ
リフタの表面処理方法。
【請求項４】表面処理後に筒状部の外周側を仕上げ加
工することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載のアルミニウム合金製バルブリフタの表面処理方
法。
【請求項５】筒状部を有すると共に前記筒状部の筒軸
方向に対し交差する方向に仕切部を有し、前記仕切部の
一方側を冠面部にし且つ他方側をスカート部にしたアル
ミニウム合金製バルブリフタ本体を備え、前記筒状部の
外周側に電気めっきによるＮｉ系電気めっき皮膜を均一
な皮膜厚さで形成してなることを特徴とするアルミニウ
ム合金製バルブリフタ。
【請求項６】バルブリフタ本体の筒状部の外周側に電
気めっきが施されていることにより前記筒状部の外周側
にＮｉを主成分とし且つＰを若干量含有するＮｉ−Ｐ系
基地中にセラミックス粒子が分散した厚さ５〜５０μｍ
の粒子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮膜を均一な皮膜厚さ
で形成してなることを特徴とする請求項５に記載のアル
ミニウム合金製バルブリフタ。
【請求項７】バルブリフタ本体の筒状部の外周側に電
気めっきが施されていることにより前記筒状部の外周側
にＮｉを主成分とし且つＰおよびＣｏを若干量含有する
Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ系基地中にセラミックス粒子が分散した
厚さ５〜５０μｍの粒子分散複合Ｎｉ系電気めっき皮膜
を均一な皮膜厚さで形成してなることを特徴とする請求
項５に記載のアルミニウム合金製バルブリフタ。