JPH08232619A - 内燃機関用焼結合金製バルブガイド - Google Patents
内燃機関用焼結合金製バルブガイドInfo
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- JPH08232619A JPH08232619A JP7062006A JP6200695A JPH08232619A JP H08232619 A JPH08232619 A JP H08232619A JP 7062006 A JP7062006 A JP 7062006A JP 6200695 A JP6200695 A JP 6200695A JP H08232619 A JPH08232619 A JP H08232619A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 潤滑油の消費量を増加させることなく、耐焼
き付き性および耐摩耗性が良好なバルブガイドを提供
し、内燃機関の性能向上に寄与する。 【構成】 密度比が８０〜８６.５％の鉄炭素系焼結合
金からなり、合金マトリックスの粉末粒子径の大部分が
７４〜２５０μｍで、通気度が２０〜４５×１０-3darc
yであり、潤滑油が気孔に含浸されていることを特徴と
する内燃機関用焼結合金製バルブガイド、および、少な
くとも表層部の気孔内に、シリコーン樹脂または固体潤
滑剤粒子を分散したシリコーン樹脂を固着することによ
って気孔を狭隘にしてなり、かつ上記要件を具備した内
燃機関用焼結合金製バルブガイド。
き付き性および耐摩耗性が良好なバルブガイドを提供
し、内燃機関の性能向上に寄与する。 【構成】 密度比が８０〜８６.５％の鉄炭素系焼結合
金からなり、合金マトリックスの粉末粒子径の大部分が
７４〜２５０μｍで、通気度が２０〜４５×１０-3darc
yであり、潤滑油が気孔に含浸されていることを特徴と
する内燃機関用焼結合金製バルブガイド、および、少な
くとも表層部の気孔内に、シリコーン樹脂または固体潤
滑剤粒子を分散したシリコーン樹脂を固着することによ
って気孔を狭隘にしてなり、かつ上記要件を具備した内
燃機関用焼結合金製バルブガイド。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、耐摩耗性と耐焼付き
性に優れ、含浸油の流出が少ない焼結合金製の内燃機関
用バルブガイドに関するものである。
性に優れ、含浸油の流出が少ない焼結合金製の内燃機関
用バルブガイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車など内燃機関のバルブガイドに
は、主として鉄炭素系焼結合金が用いられている。この
鉄炭素系焼結合金は、全体組成が重量比でＣｕ１〜２
％、結合炭素約０.６％、残部Ｆｅからなり、密度比８
５〜９０％程度のものである。更に耐摩耗性が優れた合
金としては、特開昭５１−１１９４１９号公報に記載さ
れた、Ｃｕ１〜５％、Ｓｎ０.１〜２％、Ｐ０.１〜０.
３％、Ｃ１.５〜４％、残部Ｆｅからなり、鉄のパーラ
イトマトリックスにＦｅ−Ｐ−Ｃ三元共晶合金相および
遊離黒鉛が分散した組織の焼結合金がある。また、特開
昭５８−１７７４３５号公報に記載されたＣｒ０.４〜
２％、Ｍｏ０.１〜１％、Ｍｎ０.１〜１％、Ｃｕまたは
銅合金１〜１０％、Ｐ０.０５〜１.５％、Ｃ１.５〜４
％、残部Ｆｅからなる焼結合金や、前記組成に加えて、
Ｓ０.０５〜１％を含む前記と同様な金属組織のものが
あり、さらに、特開昭６１−２４３１５６号公報に記載
されているように、Ｃｒ１.８〜４％、Ｍｎ０.０６〜１
％、Ｍｏ０.０７〜１％、Ｐ０.００６〜１.５％、Ｃｕ
またはＣｕ合金１〜１０％、Ｃ１.５〜４％、残部Ｆｅ
からなり、Ｃｒ・Ｍｎ・Ｍｏを含む鉄素地中に、素地よ
りもＣｒ量が多い鉄基硬質粒子５〜２０％と銅または銅
合金粒子１〜１０％が分散した組織の合金などが挙げら
れる。これらの焼結合金からなるバルブガイドは、各元
素の粉末または合金粉を所定量混合し、円筒形状に圧粉
成形し、焼結を行った後、切削加工を施して寸法や形状
を整えると共に、潤滑油を含浸し、エンジンのヘッドに
圧入装着して、リーマ加工により軸芯を調整した後、バ
ルブを装着することによって使用される。
は、主として鉄炭素系焼結合金が用いられている。この
鉄炭素系焼結合金は、全体組成が重量比でＣｕ１〜２
％、結合炭素約０.６％、残部Ｆｅからなり、密度比８
５〜９０％程度のものである。更に耐摩耗性が優れた合
金としては、特開昭５１−１１９４１９号公報に記載さ
れた、Ｃｕ１〜５％、Ｓｎ０.１〜２％、Ｐ０.１〜０.
３％、Ｃ１.５〜４％、残部Ｆｅからなり、鉄のパーラ
イトマトリックスにＦｅ−Ｐ−Ｃ三元共晶合金相および
遊離黒鉛が分散した組織の焼結合金がある。また、特開
昭５８−１７７４３５号公報に記載されたＣｒ０.４〜
２％、Ｍｏ０.１〜１％、Ｍｎ０.１〜１％、Ｃｕまたは
銅合金１〜１０％、Ｐ０.０５〜１.５％、Ｃ１.５〜４
％、残部Ｆｅからなる焼結合金や、前記組成に加えて、
Ｓ０.０５〜１％を含む前記と同様な金属組織のものが
あり、さらに、特開昭６１−２４３１５６号公報に記載
されているように、Ｃｒ１.８〜４％、Ｍｎ０.０６〜１
％、Ｍｏ０.０７〜１％、Ｐ０.００６〜１.５％、Ｃｕ
またはＣｕ合金１〜１０％、Ｃ１.５〜４％、残部Ｆｅ
からなり、Ｃｒ・Ｍｎ・Ｍｏを含む鉄素地中に、素地よ
りもＣｒ量が多い鉄基硬質粒子５〜２０％と銅または銅
合金粒子１〜１０％が分散した組織の合金などが挙げら
れる。これらの焼結合金からなるバルブガイドは、各元
素の粉末または合金粉を所定量混合し、円筒形状に圧粉
成形し、焼結を行った後、切削加工を施して寸法や形状
を整えると共に、潤滑油を含浸し、エンジンのヘッドに
圧入装着して、リーマ加工により軸芯を調整した後、バ
ルブを装着することによって使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近時の自動車用エンジ
ンの高性能化指向に伴って、出力性能の向上や使用環境
温度の上昇などに対応すべく、従来よりも更に耐久性が
優れたバルブガイドが要求されている。また、バルブガ
イドに含浸されている潤滑油の消費量は、高温ガスに曝
される排気側のバルブガイドの方が多く、その消費分は
動弁機構側から補給されるが、バルブガイドの潤滑性を
良くして耐久性を高めるために、焼結合金の通油性を高
めると、潤滑油が排気ガス側に染み出して白煙になって
放出量が増加すると共に、補給する潤滑油の消費量が多
くなる。この発明は、潤滑油の消費量を増加させること
なく、耐焼付き性および耐摩耗性を改善したバルブガイ
ドを提供し、内燃機関の性能向上に寄与することを目的
とするものである。
ンの高性能化指向に伴って、出力性能の向上や使用環境
温度の上昇などに対応すべく、従来よりも更に耐久性が
優れたバルブガイドが要求されている。また、バルブガ
イドに含浸されている潤滑油の消費量は、高温ガスに曝
される排気側のバルブガイドの方が多く、その消費分は
動弁機構側から補給されるが、バルブガイドの潤滑性を
良くして耐久性を高めるために、焼結合金の通油性を高
めると、潤滑油が排気ガス側に染み出して白煙になって
放出量が増加すると共に、補給する潤滑油の消費量が多
くなる。この発明は、潤滑油の消費量を増加させること
なく、耐焼付き性および耐摩耗性を改善したバルブガイ
ドを提供し、内燃機関の性能向上に寄与することを目的
とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明者らは鋭意検討を行なった結果、バ
ルブガイド用焼結合金の性状を特定の範囲に調節するこ
とのよって、従来よりも性能の優れた製品が得られるこ
とを見出し本発明に到達した。すなわち、本発明は、密
度比が８０〜８６.５％の鉄炭素系焼結合金からなり、
合金マトリックスの粉末粒子径の大部分が７４〜２５０
μｍで、通気度が２０〜４５×１０-3darcyであり、か
つ潤滑油を気孔に含浸したことを特徴とする内燃機関用
焼結合金製バルブガイドに関するものである。さらに、
本発明は、密度比が８０〜８６％で、合金マトリックス
の粉末粒子径の大部分が７４〜２５０μｍである鉄炭素
系焼結合金の、少なくとも表層部の気孔内に、シリコー
ン樹脂または固体潤滑剤粒子を分散させたシリコーン樹
脂を固着させることによって気孔を狭隘化し、かつ通気
度が２０〜４５×１０-3darcyである部材の気孔に潤滑
油を含浸したことを特徴とする内燃機関用焼結合金製バ
ルブガイドに関するものである。
するために、本発明者らは鋭意検討を行なった結果、バ
ルブガイド用焼結合金の性状を特定の範囲に調節するこ
とのよって、従来よりも性能の優れた製品が得られるこ
とを見出し本発明に到達した。すなわち、本発明は、密
度比が８０〜８６.５％の鉄炭素系焼結合金からなり、
合金マトリックスの粉末粒子径の大部分が７４〜２５０
μｍで、通気度が２０〜４５×１０-3darcyであり、か
つ潤滑油を気孔に含浸したことを特徴とする内燃機関用
焼結合金製バルブガイドに関するものである。さらに、
本発明は、密度比が８０〜８６％で、合金マトリックス
の粉末粒子径の大部分が７４〜２５０μｍである鉄炭素
系焼結合金の、少なくとも表層部の気孔内に、シリコー
ン樹脂または固体潤滑剤粒子を分散させたシリコーン樹
脂を固着させることによって気孔を狭隘化し、かつ通気
度が２０〜４５×１０-3darcyである部材の気孔に潤滑
油を含浸したことを特徴とする内燃機関用焼結合金製バ
ルブガイドに関するものである。
【０００５】
【作用】通常、焼結合金の密度比はその材料強度と相関
関係を有する。本発明の対象であるバルブガイドの強度
としては、圧環強さとして約５０kgf/mm2以上の値が必
要であり、それに対応する密度比は約８０％以上（気孔
率２０体積％以下）である。また、通気度は４５×１０
-3darcyより大きいと、通油性がよすぎるために、エン
ジンの排気ガス中に潤滑油が漏出し白煙が増加すると共
に、潤滑油の消費量が増大する。一方、通気度が２０×
１０-3darcyより小さいと、摺動面に潤滑油の供給が少
なくなり、バルブガイドの摩耗および焼付きが生じ易く
なる。
関係を有する。本発明の対象であるバルブガイドの強度
としては、圧環強さとして約５０kgf/mm2以上の値が必
要であり、それに対応する密度比は約８０％以上（気孔
率２０体積％以下）である。また、通気度は４５×１０
-3darcyより大きいと、通油性がよすぎるために、エン
ジンの排気ガス中に潤滑油が漏出し白煙が増加すると共
に、潤滑油の消費量が増大する。一方、通気度が２０×
１０-3darcyより小さいと、摺動面に潤滑油の供給が少
なくなり、バルブガイドの摩耗および焼付きが生じ易く
なる。
【０００６】合金の製造に用いる鉄粉の粒度は、従来の
通常のものでは、−８０〜１４５メッシュ（約１０５〜
１７７μｍ未満）が約２０重量％、−１４５〜３２５メ
ッシュ（約４４〜１０５μｍ未満）が約５５重量％、−
３２５メッシュ（約４４μｍ未満）が２５重量％程度で
ある。このような鉄粉を用いた焼結体の通気度は、密度
６.０g/cm3で約６０×１０-3darcy、６.２g/cm3で約３
０×１０-3darcy、６.６g/cm3で約８×１０-3darcyとな
る。鉄粉の微粉を少なくした粗粒の粉末を用いると、気
孔の通路が大きくなり、通気度が高くなる。例えば、従
来の粒度２００メッシュ篩上の鉄粉のみを用いた焼結合
金は、密度６.２g/cm3で通気度が約５０×１０-3darcy
となる。また、６０メッシュと１２０メッシュの間の粒
度（約１２５〜２５０μｍ）の鉄粉を用いたものは、密
度６.０g/cm3で通気度が約１８０×１０-3darcy、６.４
g/cm3で約６０×１０-3darcy、さらに６.６g/cm3で約３
０×１０-3darcyとなる。
通常のものでは、−８０〜１４５メッシュ（約１０５〜
１７７μｍ未満）が約２０重量％、−１４５〜３２５メ
ッシュ（約４４〜１０５μｍ未満）が約５５重量％、−
３２５メッシュ（約４４μｍ未満）が２５重量％程度で
ある。このような鉄粉を用いた焼結体の通気度は、密度
６.０g/cm3で約６０×１０-3darcy、６.２g/cm3で約３
０×１０-3darcy、６.６g/cm3で約８×１０-3darcyとな
る。鉄粉の微粉を少なくした粗粒の粉末を用いると、気
孔の通路が大きくなり、通気度が高くなる。例えば、従
来の粒度２００メッシュ篩上の鉄粉のみを用いた焼結合
金は、密度６.２g/cm3で通気度が約５０×１０-3darcy
となる。また、６０メッシュと１２０メッシュの間の粒
度（約１２５〜２５０μｍ）の鉄粉を用いたものは、密
度６.０g/cm3で通気度が約１８０×１０-3darcy、６.４
g/cm3で約６０×１０-3darcy、さらに６.６g/cm3で約３
０×１０-3darcyとなる。
【０００７】このように、鉄炭素系焼結合金のスケルト
ンは、大きい気孔を形成するために粗い粉末粒子で構成
される。但し、過度に粗い鉄粉を用いると、焼結体の表
面が粗くなり過ぎ、焼結において添加元素と合金化させ
るための時間が長くなり、また、焼結体の強度も低下す
るので、２５０μｍ以下（６０メッシュ篩下）とするこ
とが望ましい。従って、鉄粉末の粒度は７４μｍ以上
（２００メッシュ篩上）から２５０μｍ以下（６０メッ
シュ篩下）の間とし、好ましくは約１０５μｍ以上（１
４５メッシュ篩上）から２５０μｍ以下（６０メッシュ
篩下）とする。なお工業上は細粉の混入を避け得ないの
で、７４μｍ未満の鉄粉が５％程度含まれていても、前
記と同様な通気性を得るためには許容される。上述の鉄
粉の粒径は、焼結合金マトリックスの粉末粒子径にほぼ
対応するが、焼結合金の断面顕微鏡組織では、切断面が
粒子の中心付近を通らないものは径が小さく観察される
ので、細粉の量と合わせて７４μｍ以下の粒子は合金マ
トリックスの約１０面積％程度に観察されることがあ
る。
ンは、大きい気孔を形成するために粗い粉末粒子で構成
される。但し、過度に粗い鉄粉を用いると、焼結体の表
面が粗くなり過ぎ、焼結において添加元素と合金化させ
るための時間が長くなり、また、焼結体の強度も低下す
るので、２５０μｍ以下（６０メッシュ篩下）とするこ
とが望ましい。従って、鉄粉末の粒度は７４μｍ以上
（２００メッシュ篩上）から２５０μｍ以下（６０メッ
シュ篩下）の間とし、好ましくは約１０５μｍ以上（１
４５メッシュ篩上）から２５０μｍ以下（６０メッシュ
篩下）とする。なお工業上は細粉の混入を避け得ないの
で、７４μｍ未満の鉄粉が５％程度含まれていても、前
記と同様な通気性を得るためには許容される。上述の鉄
粉の粒径は、焼結合金マトリックスの粉末粒子径にほぼ
対応するが、焼結合金の断面顕微鏡組織では、切断面が
粒子の中心付近を通らないものは径が小さく観察される
ので、細粉の量と合わせて７４μｍ以下の粒子は合金マ
トリックスの約１０面積％程度に観察されることがあ
る。
【０００８】上記のように、第１の発明の焼結合金製バ
ルブガイドは、合金マトリックスの粉末粒径の大部分が
７４〜２５０μｍの鉄炭素系焼結合金であり、必要な強
度にするために密度比は８０％以上であり、通気度は潤
滑性の観点から２０×１０-3darcy以上で、かつ潤滑油
の消耗防止の観点から４５×１０-3darcy以下であっ
て、さらに通気度２０×１０-3darcy以上の条件を満足
し、かつ密度比が８６.５％以下のものである。
ルブガイドは、合金マトリックスの粉末粒径の大部分が
７４〜２５０μｍの鉄炭素系焼結合金であり、必要な強
度にするために密度比は８０％以上であり、通気度は潤
滑性の観点から２０×１０-3darcy以上で、かつ潤滑油
の消耗防止の観点から４５×１０-3darcy以下であっ
て、さらに通気度２０×１０-3darcy以上の条件を満足
し、かつ密度比が８６.５％以下のものである。
【０００９】次に第２の発明は、前記と同様の合金マト
リックスの粉末粒径の大部分が７４〜２５０μｍで、気
孔が従来より大きく、必要な強度を有する密度比８０％
以上の鉄炭素系焼結合金に、樹脂をある程度含浸させて
気孔内で固化し、通気度を前記と同様に２０〜４５×１
０-3darcyに調整したバルブガイドに係るものであり、
潤滑油の消耗を少なくし排気ガスの白煙化を防止すると
共に、樹脂が固体潤滑剤の作用を呈し耐焼付き性を向上
させることができる。樹脂としては、耐熱性、耐油性お
よび摺動特性に優れたシリコーン樹脂が好適である。シ
リコーン樹脂は溶剤で溶解した液状のものを使用し、そ
れを含浸させ常温または加熱して固化させる。シリコー
ン樹脂はバルブガイド部材全体に含浸させてもよいが、
含浸する樹脂液の粘度、含浸圧力および時間を調節し
て、表面層のみに含浸しても同様な効果が得られる。樹
脂は、アルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタン樹
脂などで変性した変性シリコーン樹脂でもよい。また、
樹脂溶液中に二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
黒鉛、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの
固体潤滑剤粒子を分散させ、同様に含浸、固化させたも
のは、耐焼付き性が一層良好となる。
リックスの粉末粒径の大部分が７４〜２５０μｍで、気
孔が従来より大きく、必要な強度を有する密度比８０％
以上の鉄炭素系焼結合金に、樹脂をある程度含浸させて
気孔内で固化し、通気度を前記と同様に２０〜４５×１
０-3darcyに調整したバルブガイドに係るものであり、
潤滑油の消耗を少なくし排気ガスの白煙化を防止すると
共に、樹脂が固体潤滑剤の作用を呈し耐焼付き性を向上
させることができる。樹脂としては、耐熱性、耐油性お
よび摺動特性に優れたシリコーン樹脂が好適である。シ
リコーン樹脂は溶剤で溶解した液状のものを使用し、そ
れを含浸させ常温または加熱して固化させる。シリコー
ン樹脂はバルブガイド部材全体に含浸させてもよいが、
含浸する樹脂液の粘度、含浸圧力および時間を調節し
て、表面層のみに含浸しても同様な効果が得られる。樹
脂は、アルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタン樹
脂などで変性した変性シリコーン樹脂でもよい。また、
樹脂溶液中に二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
黒鉛、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの
固体潤滑剤粒子を分散させ、同様に含浸、固化させたも
のは、耐焼付き性が一層良好となる。
【００１０】合金マトリックスの粒子径が大きく気孔も
大きい焼結合金は、樹脂含浸の作業性や通気度の制御が
容易である。樹脂を含浸すると、焼結合金の気孔が狭隘
になり通気性が低下する。樹脂を含浸する焼結合金製バ
ルブガイドの密度比が８６.５％以上では、合金マトリ
ックスの粒子径を大きくしても、通気度が２０×１０-3
darcy未満となり、これに樹脂含浸しても通気度の値が
不適当である。従って、耐摩耗性の効果が認められる樹
脂量の０.５体積％以上を含むことができ、且つ通気度
が２０×１０-3darcy以上となるような焼結合金の密度
比は８６％以下である。上記のような第２の発明のバル
ブガイドは、合金マトリックスの粉末粒径、密度比の下
限値および通気度等は第１の発明と同一であって、通気
度が２０〜４５×１０-3darcyになるように、気孔内に
樹脂を充填したものである。
大きい焼結合金は、樹脂含浸の作業性や通気度の制御が
容易である。樹脂を含浸すると、焼結合金の気孔が狭隘
になり通気性が低下する。樹脂を含浸する焼結合金製バ
ルブガイドの密度比が８６.５％以上では、合金マトリ
ックスの粒子径を大きくしても、通気度が２０×１０-3
darcy未満となり、これに樹脂含浸しても通気度の値が
不適当である。従って、耐摩耗性の効果が認められる樹
脂量の０.５体積％以上を含むことができ、且つ通気度
が２０×１０-3darcy以上となるような焼結合金の密度
比は８６％以下である。上記のような第２の発明のバル
ブガイドは、合金マトリックスの粉末粒径、密度比の下
限値および通気度等は第１の発明と同一であって、通気
度が２０〜４５×１０-3darcyになるように、気孔内に
樹脂を充填したものである。
【００１１】
【実施例】以下に、実施例により本発明をさらに説明す
る。なお、配合比、組成などは重量基準で表す。 ＜試料の作製＞−１００メッシュのＣｕ−１０％Ｓｎア
トマイズ合金粉、２５０メッシュのＦｅ−２０％Ｐ搗砕
粉、天然黒鉛粉、ステアリン酸亜鉛粉および鉄粉を用意
した。鉄粉は、市販の通常の−１００メッシュの粒度の
アトマイズ鉄粉（以下Ａ鉄粉）と、前記アトマイズ鉄粉
を２００メッシュ篩で分篩して篩下を除去した粗粉（粒
度が約７４〜１４９μｍ、以下Ｂ鉄粉）、およびアトマ
イズ鉄粉の６０メッシュと１４５メッシュとの間の更に
粗い粉末（粉末粒度が約１０５〜２５０μｍ、以下Ｃ鉄
粉）の３種類である。各鉄粉毎に焼結体の組成が、Ｃ２
％、Ｃｕ４.５％、Ｓｎ０.５％、Ｐ０.３％、残部Ｆｅ
になるようにそれぞれの粉末を混合し、各種の密度にな
るように円筒形状に圧粉成形し、還元性ガス中で、温度
１０００℃で焼結した。焼結体マトリックスの金属組織
は、前述の特開昭５１−１１９４１９号公報に記載され
た合金と同様であり、通常の鉄粉Ａを用いた材料の粒子
および気孔の大きさに比べ、鉄粉の粒度が粗いものほど
粒子および気孔が大きく、気孔と気孔とが連通した部分
も多い。
る。なお、配合比、組成などは重量基準で表す。 ＜試料の作製＞−１００メッシュのＣｕ−１０％Ｓｎア
トマイズ合金粉、２５０メッシュのＦｅ−２０％Ｐ搗砕
粉、天然黒鉛粉、ステアリン酸亜鉛粉および鉄粉を用意
した。鉄粉は、市販の通常の−１００メッシュの粒度の
アトマイズ鉄粉（以下Ａ鉄粉）と、前記アトマイズ鉄粉
を２００メッシュ篩で分篩して篩下を除去した粗粉（粒
度が約７４〜１４９μｍ、以下Ｂ鉄粉）、およびアトマ
イズ鉄粉の６０メッシュと１４５メッシュとの間の更に
粗い粉末（粉末粒度が約１０５〜２５０μｍ、以下Ｃ鉄
粉）の３種類である。各鉄粉毎に焼結体の組成が、Ｃ２
％、Ｃｕ４.５％、Ｓｎ０.５％、Ｐ０.３％、残部Ｆｅ
になるようにそれぞれの粉末を混合し、各種の密度にな
るように円筒形状に圧粉成形し、還元性ガス中で、温度
１０００℃で焼結した。焼結体マトリックスの金属組織
は、前述の特開昭５１−１１９４１９号公報に記載され
た合金と同様であり、通常の鉄粉Ａを用いた材料の粒子
および気孔の大きさに比べ、鉄粉の粒度が粗いものほど
粒子および気孔が大きく、気孔と気孔とが連通した部分
も多い。
【００１２】＜試験１： 密度比と圧環強さ＞これらの
焼結体の密度比および圧環強さを表１に示す。表１に示
す結果から解るように、密度比が高くなると圧環強さは
増大する。また、圧環強さは鉄粉の粒度が変化しても大
きな差を示さない。さらに、必要強度を５０kgf/mm2と
したときの密度比は８０％であり、これを密度比の下限
値とする。
焼結体の密度比および圧環強さを表１に示す。表１に示
す結果から解るように、密度比が高くなると圧環強さは
増大する。また、圧環強さは鉄粉の粒度が変化しても大
きな差を示さない。さらに、必要強度を５０kgf/mm2と
したときの密度比は８０％であり、これを密度比の下限
値とする。
【００１３】
【表１】
【００１４】＜試験２： 密度比と通気度の関係＞前記
焼結体の通気度を測定した結果を図１に示す。同図から
解るように、粒度が粗い鉄粉を用いた焼結体ほど、通気
性が良い。また、密度比が高くなると通気度が低下す
る。
焼結体の通気度を測定した結果を図１に示す。同図から
解るように、粒度が粗い鉄粉を用いた焼結体ほど、通気
性が良い。また、密度比が高くなると通気度が低下す
る。
【００１５】＜試験３： 通気度と油透過性の関係＞図
２は油透過量測定装置の概略縦断面図である。前記の焼
結体に潤滑油を含浸したバルブガイド試料１の一端の内
径を栓２で閉鎖し、ホルダー３に圧入して、油４を入れ
た油槽５にセットした。油槽５の下には減圧タンク６を
取り付けて、圧力を４００mmHgにして所定の時間保持
し、試料１から垂れ落ちた油を容器７に受け、その重量
を測定した。試料の通気度と油透過量との関係を表２に
示す。鉄粉の粒度に関係なく、通気度と油透過量とはほ
ぼ比例関係にある。また、通気度が２０×１０-3darcy
より低いものは油の透過性が甚だしく悪いことが解る。
２は油透過量測定装置の概略縦断面図である。前記の焼
結体に潤滑油を含浸したバルブガイド試料１の一端の内
径を栓２で閉鎖し、ホルダー３に圧入して、油４を入れ
た油槽５にセットした。油槽５の下には減圧タンク６を
取り付けて、圧力を４００mmHgにして所定の時間保持
し、試料１から垂れ落ちた油を容器７に受け、その重量
を測定した。試料の通気度と油透過量との関係を表２に
示す。鉄粉の粒度に関係なく、通気度と油透過量とはほ
ぼ比例関係にある。また、通気度が２０×１０-3darcy
より低いものは油の透過性が甚だしく悪いことが解る。
【００１６】
【表２】
【００１７】＜試験４： 耐焼付き性＞次に、前記の各
焼結体試料をリーマで内径寸法を整え、バルブステムを
装着して回転しながら荷重を加え、試料に焼付きを生じ
たときの荷重を求めた。試験方法は、７×１２×５０ｍ
ｍの円筒状のバルブガイドを水冷ジャケットが付いたハ
ウジングに圧入固定し、バルブガイドの一端側をガスバ
ーナーで加熱して温度を５５０℃とし、バルブガイドの
他端側にはタービン油を注いだ。バルブステムは３００
０ｒｐｍで回転させながら軸と直角方向に荷重を加え、
試料の摺動面に焼付きを生じているものの荷重を焼付き
荷重とした。図３に各試料の焼結体の通気度と焼付き荷
重の関係を示す。鉄粉の粒径が大きく通気度の高いもの
が焼付き荷重が高く、表２に示した油透過量に基づく油
潤滑性能と相関関係があることが解る。図３によれば、
通気度が２０×１０-3darcyより低くなると焼付き荷重
が急に低下することから、通気度は２０×１０-3darcy
以上でなければならないことが解る。また、鉄粉Ａの試
料の通気度２０×１０-3darcyと３０×１０-3darcyのも
のは、焼付き荷重が高いが、通気度が僅かに変化しても
焼付き荷重が急に低下する不安定な状態であり好ましく
ない。一方、焼付き荷重が高くても、通気度が４５×１
０-3darcyを越える試料は、表２で示したように潤滑油
消費量が多いので好ましくない。
焼結体試料をリーマで内径寸法を整え、バルブステムを
装着して回転しながら荷重を加え、試料に焼付きを生じ
たときの荷重を求めた。試験方法は、７×１２×５０ｍ
ｍの円筒状のバルブガイドを水冷ジャケットが付いたハ
ウジングに圧入固定し、バルブガイドの一端側をガスバ
ーナーで加熱して温度を５５０℃とし、バルブガイドの
他端側にはタービン油を注いだ。バルブステムは３００
０ｒｐｍで回転させながら軸と直角方向に荷重を加え、
試料の摺動面に焼付きを生じているものの荷重を焼付き
荷重とした。図３に各試料の焼結体の通気度と焼付き荷
重の関係を示す。鉄粉の粒径が大きく通気度の高いもの
が焼付き荷重が高く、表２に示した油透過量に基づく油
潤滑性能と相関関係があることが解る。図３によれば、
通気度が２０×１０-3darcyより低くなると焼付き荷重
が急に低下することから、通気度は２０×１０-3darcy
以上でなければならないことが解る。また、鉄粉Ａの試
料の通気度２０×１０-3darcyと３０×１０-3darcyのも
のは、焼付き荷重が高いが、通気度が僅かに変化しても
焼付き荷重が急に低下する不安定な状態であり好ましく
ない。一方、焼付き荷重が高くても、通気度が４５×１
０-3darcyを越える試料は、表２で示したように潤滑油
消費量が多いので好ましくない。
【００１８】＜試験５：模擬エンジン試験＞表１に示し
た試料のうち、密度が６.２g/cm3と６.６g/cm3の鉄粉
Ａ、Ｂ、Ｃの夫々を、バルブガイドの所定寸法形状に加
工し、夫々を４気筒ガソリンエンジンの排気側に組み込
んで運転を行なった。前記の試験結果と同様に、通気度
が２０×１０-3darcyより低い鉄粉Ａと鉄粉Ｂの密度６.
６g/cm3のものは、通気度の高い他の試料よりも摩耗量
が大きくなった。また、通気度４７×１０-3darcyの鉄
粉Ｂの密度６.２g/cm3のものはオーバーヘッド側から供
給する油の消費量が多く、更に通気度が高い鉄粉Ｃの密
度６.２g/cm3のものは排気ガスの白煙が目立った。以上
に記載したような結果から、通気度は、油潤滑性および
耐焼付き性の点から２０×１０-3darcy以上で、潤滑油
消費の点から４５×１０-3darcy以下がよいことが解
る。
た試料のうち、密度が６.２g/cm3と６.６g/cm3の鉄粉
Ａ、Ｂ、Ｃの夫々を、バルブガイドの所定寸法形状に加
工し、夫々を４気筒ガソリンエンジンの排気側に組み込
んで運転を行なった。前記の試験結果と同様に、通気度
が２０×１０-3darcyより低い鉄粉Ａと鉄粉Ｂの密度６.
６g/cm3のものは、通気度の高い他の試料よりも摩耗量
が大きくなった。また、通気度４７×１０-3darcyの鉄
粉Ｂの密度６.２g/cm3のものはオーバーヘッド側から供
給する油の消費量が多く、更に通気度が高い鉄粉Ｃの密
度６.２g/cm3のものは排気ガスの白煙が目立った。以上
に記載したような結果から、通気度は、油潤滑性および
耐焼付き性の点から２０×１０-3darcy以上で、潤滑油
消費の点から４５×１０-3darcy以下がよいことが解
る。
【００１９】＜試験６：樹脂含有試料の焼付き荷重＞次
に、表１に示した焼結体試料のうち、鉄粉Ａ、Ｂ、Ｃの
密度が６.２g/cm3のものと、鉄粉Ｃの密度６.４g/cm3お
よび６.６g/cm3のものにシリコーン樹脂液を含浸させ加
熱硬化した試料を、前記の試験４と同様な方法で焼付き
荷重を求めた。表３に通気度、樹脂含有量、焼付き荷重
を示す。樹脂の含有量は、部材の摺動面を研磨して顕微
鏡で観察し、気孔を含む全視野中の樹脂部分の面積を測
定し、それを体積％とした。
に、表１に示した焼結体試料のうち、鉄粉Ａ、Ｂ、Ｃの
密度が６.２g/cm3のものと、鉄粉Ｃの密度６.４g/cm3お
よび６.６g/cm3のものにシリコーン樹脂液を含浸させ加
熱硬化した試料を、前記の試験４と同様な方法で焼付き
荷重を求めた。表３に通気度、樹脂含有量、焼付き荷重
を示す。樹脂の含有量は、部材の摺動面を研磨して顕微
鏡で観察し、気孔を含む全視野中の樹脂部分の面積を測
定し、それを体積％とした。
【００２０】
【表３】
【００２１】試料１は、従来の合金に樹脂を含浸したも
のであるが、気孔が小さいために樹脂が気孔を封鎖し易
く、含浸硬化後の通気度がすぐに低くなって、樹脂の潤
滑効果が発揮されずに焼付きが却って起り易くなってい
る。試料２から５において、樹脂を含浸した試料の通気
度が２０×１０-3darcy以上になるように樹脂を含浸し
たものの焼付き荷重は、図３に示した樹脂を含まないも
のより焼付き荷重が２〜４kgf高くなっていることが解
る。樹脂の潤滑効果と適度な油潤滑効果によるものであ
る。樹脂量は、試料３のように、通気度が最も高い焼結
体で、樹脂含浸硬化後の通気度が最低限度の２０×１０
-3darcy以上になる量が５体積％になる。また、試料５
から、樹脂量が０.５体積％でも焼付き性荷重が増加す
ることを示している。従って、密度比の上限値８６％
は、図１に示すように、樹脂量が０.５体積％のとき、
通気度の下限値２０×１０-3darcyになるような気孔を
持つ焼結体の密度比である。
のであるが、気孔が小さいために樹脂が気孔を封鎖し易
く、含浸硬化後の通気度がすぐに低くなって、樹脂の潤
滑効果が発揮されずに焼付きが却って起り易くなってい
る。試料２から５において、樹脂を含浸した試料の通気
度が２０×１０-3darcy以上になるように樹脂を含浸し
たものの焼付き荷重は、図３に示した樹脂を含まないも
のより焼付き荷重が２〜４kgf高くなっていることが解
る。樹脂の潤滑効果と適度な油潤滑効果によるものであ
る。樹脂量は、試料３のように、通気度が最も高い焼結
体で、樹脂含浸硬化後の通気度が最低限度の２０×１０
-3darcy以上になる量が５体積％になる。また、試料５
から、樹脂量が０.５体積％でも焼付き性荷重が増加す
ることを示している。従って、密度比の上限値８６％
は、図１に示すように、樹脂量が０.５体積％のとき、
通気度の下限値２０×１０-3darcyになるような気孔を
持つ焼結体の密度比である。
【００２２】＜試験７： 固体潤滑剤の効果＞表３の試
料番号４と同じ焼結体に、二硫化タングステン粉を１０
重量％分散させたシリコーン樹脂を２体積％含浸したバ
ルブガイドについて耐焼付き性試験を行なった。焼付き
荷重はシリコーン樹脂単体の場合よりも２kgf高くなっ
た。
料番号４と同じ焼結体に、二硫化タングステン粉を１０
重量％分散させたシリコーン樹脂を２体積％含浸したバ
ルブガイドについて耐焼付き性試験を行なった。焼付き
荷重はシリコーン樹脂単体の場合よりも２kgf高くなっ
た。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のバルブ
ガイドは、適度な通油性があり、必要により気孔内にシ
リコーン樹脂を含むのであって、油潤滑と樹脂潤滑とに
よって焼付きが起こり難く、潤滑油の消費量が少ないも
のであるから、内燃機関の性能向上に寄与することが可
能である。
ガイドは、適度な通油性があり、必要により気孔内にシ
リコーン樹脂を含むのであって、油潤滑と樹脂潤滑とに
よって焼付きが起こり難く、潤滑油の消費量が少ないも
のであるから、内燃機関の性能向上に寄与することが可
能である。
【図１】焼結体の密度と通気度との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図２】焼結体の油透過量測定装置の縦断面図である。
【図３】焼結体の通気度と焼付き荷重との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
１ 試料 ２ 栓 ３ ホルダー ４ 油 ５ 油槽 ６ 減圧タンク ７ 容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 正雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 岡 知生 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 望月 信介 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 密度比が８０〜８６.５％の鉄炭素系焼
結合金からなり、合金マトリックスの粉末粒子径の大部
分が７４〜２５０μｍで、通気度が２０〜４５×１０-3
darcyであり、かつ潤滑油が気孔に含浸されていること
を特徴とする内燃機関用焼結合金製バルブガイド。 - 【請求項２】 密度比が８０〜８６％で、合金マトリッ
クスの粉末粒子径の大部分が７４〜２５０μｍである鉄
炭素系焼結合金の、少なくとも表層部の気孔内に、シリ
コーン樹脂または固体潤滑剤粒子を分散したシリコーン
樹脂を固着することによって気孔を狭隘化してなり、か
つ通気度が２０〜４５×１０-3darcyであり、潤滑油が
気孔に含浸されていることを特徴とする内燃機関用焼結
合金製バルブガイド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06200695A JP3573817B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 内燃機関用焼結合金製バルブガイド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06200695A JP3573817B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 内燃機関用焼結合金製バルブガイド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232619A true JPH08232619A (ja) | 1996-09-10 |
| JP3573817B2 JP3573817B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=13187646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06200695A Expired - Fee Related JP3573817B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 内燃機関用焼結合金製バルブガイド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3573817B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018527498A (ja) * | 2015-06-16 | 2018-09-20 | ブライシュタール−プロダクションズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲーＢｌｅｉｓｔａｈｌ−Ｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ ＫＧ． | バルブガイド |
| JP7122480B1 (ja) * | 2021-04-27 | 2022-08-19 | Ｔｐｒ株式会社 | 焼結合金製バルブガイド、及び焼結合金製バルブガイドの製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0464713A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-28 | Ntn Corp | 多孔質滑り軸受の製造方法 |
| JPH0480926U (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-14 | ||
| JPH0666117A (ja) * | 1992-08-10 | 1994-03-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のバルブガイド |
| JPH06346183A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-20 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP06200695A patent/JP3573817B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0464713A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-28 | Ntn Corp | 多孔質滑り軸受の製造方法 |
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| JPH06346183A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-20 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018527498A (ja) * | 2015-06-16 | 2018-09-20 | ブライシュタール−プロダクションズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲーＢｌｅｉｓｔａｈｌ−Ｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ ＫＧ． | バルブガイド |
| JP7122480B1 (ja) * | 2021-04-27 | 2022-08-19 | Ｔｐｒ株式会社 | 焼結合金製バルブガイド、及び焼結合金製バルブガイドの製造方法 |
| CN115127008A (zh) * | 2021-04-27 | 2022-09-30 | 帝伯爱尔株式会社 | 烧结合金制阀导管和烧结合金制阀导管的制造方法 |
| WO2022230046A1 (ja) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | Ｔｐｒ株式会社 | 焼結合金製バルブガイド、及び焼結合金製バルブガイドの製造方法 |
| US20230127085A1 (en) | 2021-04-27 | 2023-04-27 | Tpr Co., Ltd. | Sintered alloy valve guide and method of producing sintered alloy valve guide |
| US11719138B2 (en) | 2021-04-27 | 2023-08-08 | Tpr Co., Ltd. | Sintered alloy valve guide and method of producing sintered alloy valve guide |
| CN117515038A (zh) * | 2021-04-27 | 2024-02-06 | 帝伯爱尔株式会社 | 烧结合金制阀导管和烧结合金制阀导管的制造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3573817B2 (ja) | 2004-10-06 |
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