JPH10141019A - 内燃機関用タペット及びその製造方法 - Google Patents

内燃機関用タペット及びその製造方法

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JPH10141019A
JPH10141019A JP8304494A JP30449496A JPH10141019A JP H10141019 A JPH10141019 A JP H10141019A JP 8304494 A JP8304494 A JP 8304494A JP 30449496 A JP30449496 A JP 30449496A JP H10141019 A JPH10141019 A JP H10141019A
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tappet
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combustion engine
particles
surface layer
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Akiyoshi Mori
彰良 毛利
Hiroaki Asanuma
宏昭 浅沼
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Fuji Oozx Inc
Fuji Valve Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タペット本体にシムやカム受板を設けること
なく、カムとの摺接面の耐摩耗性を向上させる。 【解決手段】 アルミニウム合金製のタペット本体４に
おけるカムが摺接する頂壁４ａの表層に、耐摩耗性を有
する粒子８を分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアルミニウ
ム合金等の軽金属製のタペット及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における直動型の動弁機構に用
いられるタペットは、近時、動弁系を軽量化して、エン
ジンの許容回転数を高めるために、アルミニウム合金製
とされる傾向にある。アルミニウム合金製のタペット
は、従来のスチール製のものに比して、強度や耐摩耗性
等が劣るため、カムと摺接するタペットの上面やシリン
ダヘッドと摺接する外周面等に、耐摩耗性材料を装着し
たり、被覆層を形成したりされる。
【０００３】図８及び図９は、カムと摺接するタペット
の上面に耐摩耗対策を施した従来のタペットの一例を示
している。図８に示すものでは、アルミニウム合金によ
り形成されたタペット本体(１)の上面に凹孔(1a)を形成
し、この凹孔(1a)内に、鋼等の耐摩耗性のシム(２)を着
脱可能として嵌合してある。また、シム(２)を圧入又は
鋳込みにより固着したものもある。
【０００４】図９に示すものでは、アルミニウム合金に
より形成されたタペット本体(１)の上面に、耐摩耗性材
料よりなる円板状のカム受板(３)を、ろう付け等により
固着してある。
【０００５】上記２例の外、タペット本体の全体にセラ
ミックス等の粒子を分散させて、全体の強度及び耐摩耗
性を高めているものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の図８に示すタペ
ットによると、シム(２)におけるカムが接触する部分の
有効表面積が小さくなるため、エンジンバルブの所要の
リフト量を確保するには、タペット本体(１)の外径を大
として、径の大きいシム(２)を装着する必要がある。
【０００７】しかし、このようにすると、タペット全体
も大きくなって、軽量化に反するだけでなく、それが組
込まれるシリンダヘッドも大型化し、エンジン設計の自
由度が制限される。また、凹孔(1a)に高精度の機械加工
を施す必要があるため、コスト高となる。
【０００８】図９に示す後者のタペットにおいては、カ
ム受板(３)がタペット本体(１)の上面全体に固着されて
いるので、上述したような、有効表面積が小さくなるこ
とによる問題は生じないが、異なる材質同士の結合であ
るため、ろう付け等に手間がかかり、製造コストが嵩
む。
【０００９】上記従来のタペットは、いずれも２部材に
より形成されているため、エンジンの機種毎に、異なる
大きさのシム(２)やカム受板(３)を用意しておく必要が
あり、部品の管理が面倒である。また、軽量化にも不利
となる。
【００１０】タペット本体全体にセラミックス等の粒子
を分散させたものにおいては、粒子を均一に分散させる
のが難しく、かつ製造コストも高い。
【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、シムやカム受板等を用いることなく、カムとの摺接
面の耐摩耗性を向上しうるようにし、もって、より一層
の軽量化とコスト低減を可能とした内燃機関用タペット
及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のタペットによる
と、上記課題は、次のようにして解決される。 (１) 軽金属製のタペット本体におけるカムとの摺接面
の表層に、耐摩耗性を有する粒子を分散させる。
【００１３】(２) 上記(１)項において、耐摩耗性を有
する粒子は、融点が、タペット本体の融点より高いもの
とする。
【００１４】(３) 上記(１)または(２)項において、耐
摩耗性を有する粒子を、セラミックス系粉末とする。
【００１５】(４) 上記(１)または(２)項において、耐
摩耗性を有する粒子を、金属又は合金粉末とする。
【００１６】(５) 軽金属により形成したタペット本体
におけるカムとの摺接面に、耐摩耗性を有する粒子を供
給し、前記粒子をカムとの摺接面表層に混練して埋め込
み、前記混練後の表層を平滑面とする。
【００１７】(６) 上記(５)項において、カムとの摺接
面に、パンチの鋸歯状刃を食い込ませるとともに、鋸歯
状刃の位相を順次変化させて複数回押圧することによ
り、粒子を表層に埋め込む。
【００１８】(７) 上記(５)項において、混練後の表層
を再溶融したのち凝固させることにより、平滑面とす
る。
【００１９】(８) 上記(５)〜(７)項のいずれかにおい
て、耐摩耗性を有する粒子の融点を、タペット本体の融
点よりも高いものとする。
【００２０】(９) 上記(５)項において、混練後の表層
を押圧して圧延することにより、平滑面とする。
【００２１】(10) 上記(５)〜(９)項のいずれかにおい
て、粒子の混練前又は混練して平滑面としたのちのタペ
ット本体に、熱処理と仕上げ加工を施す。
【００２２】(11) 上記(５)〜(10)項のいずれかにおい
て、平滑面とすることにより生じた表層の空孔に、封孔
処理を施す。
【００２３】(12) 上記(11)項において、封孔処理に用
いる材料を、自己潤滑性を有する材料とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
基づいて説明する。図１は、本発明のタペットを示す。
タペット本体(４)は、アルミニウム合金よりなる素材を
冷間鍛造することにより、上面が閉塞された円筒形に形
成され、その外周面には、鉄系の溶射層(５)が形成され
ている。
【００２５】タペット本体(４)の頂壁(4a)の下面中央に
形成された上向の凹孔(６)内には、エンジンバルブ（図
示略）の軸端が当接する耐摩耗金属製のチップ(７)が嵌
着されている。
【００２６】頂壁(4a)の表層には、粒径が10μm以下の
耐摩耗性を有する硬質の粒子(８)が、ほぼ均一に分散し
て埋め込まれている。粒子(８)としては、アルミニウム
合金よりも融点の高い例えばＡl2Ｏ3、ＺrＯ3、ＳiＣ、
ＮbＣ、ＳiＮ、ＢＮ、ＣrＣ、ＴiＢ2等のセラミックス
系粉末、Ｍo、Ｓi等の自己潤滑性を有する金属粉末、あ
るいは、ＣrＳi2、ＭoＳi2等の金属間化合物の粉末が適
している。
【００２７】上記実施例のように、頂壁(4a)の表層に、
粒子(８)を分散させると、カムの摺接面を含む全表面が
硬質となって強度が増大するので、従来のように、シム
やカム受板を用いることなく、その部分の耐摩耗性を向
上させることができる。
【００２８】図２〜図５は、上記タペットの製造要領
を、工程順に示す。まず図２に示すように、冷間鍛造に
より形成されたアルミニウム合金製のタペット本体(４)
の頂壁(4a)の上面に、上記した粒子(８)を所要量秤量し
て、ほぼ均一の厚さに載置する。
【００２９】ついで、図３に示すように、頂壁(4a)の上
面を、下面にローレット状の鋸歯状刃(9a)を備えるパン
チ(９)をもって押圧し、刃先を頂壁(4a)の上面に食い込
ませることにより、粒子(８)を表層に埋め込む。
【００３０】この際、図４に示すように、パンチ９を軸
線回りに少しずつ正逆回転させ、鋸歯状刃(9a)の位相を
変化させて複数回押圧する。すると、頂壁(4a)に形成さ
れる鋸歯状部(10)が何度かランダムにずれることによ
り、粒子(８)は混練され、次第に頂壁(4a)の表層深くま
で埋め込まれるようになる。なお、パンチの上面形状は
必ずしも鋸歯状でなくても、実質的に混練が行なわれる
形状であればよい。
【００３１】この混練工程を終えたのち、頂壁(4a)の表
面を、例えばガスバーナー、レーザビーム、プラズマア
ーク等の加熱手段により再溶融した後、凝固させ、図５
に示すような平滑面とする。この際、タペット本体(４)
よりも融点の高い粒子(８)は、溶融することなく分散し
て残る。
【００３２】ついで、タペット本体(４)に、ＪＩＳにお
けるＴ６熱処理を施したのち、外周面に溶射層を形成す
るとともに、凹孔(６)内にチップを嵌着し、全体に仕上
機械加工を施せば、図１と同様のタペットが得られる。
【００３３】なお、図４に示す混練工程後における頂壁
(4a)の平滑化処理を、図６に示すように、下面が平坦面
となったパンチ(11)をもって、鋸歯状部(10)を押圧して
圧延することにより行ってもよい。この際、圧延し易い
ように、頂壁(4a)の表面を適度に加熱し、軟化させて行
うこともある。
【００３４】上記再溶融やパンチ(11)により頂壁(4a)の
表面を平滑面とした際、表層に空孔が形成されることが
ある。この空孔が微細なものであれば、潤滑油の保油性
が向上して、頂壁(4a)やカムの摩耗を小さくしうるの
で、空孔をそのまま残してもよい。
【００３５】もし、比較的大きな空孔が形成されると、
摩擦抵抗が増大したり、密度が低下して強度が低下する
ので、図７に示すように、空孔(12)に、例えば二硫化モ
リブデンや超高分子量ポリエチレン、アセタール樹脂、
弗素樹脂(商標名テフロン)等の自己潤滑性有する封孔材
料(13)を溶浸したり充填することにより、封孔するのが
好ましい。
【００３６】上記工程において、タペット本体(４)への
Ｔ６熱処理や要所の機械加工は、粒子(８)を埋め込む
前、すなわち冷間鍛造によりタペット本体(４)を成形し
た直後に行うこともある。
【００３７】タペット本体(４)は、上記冷間鍛造の外、
温、熱間鍛造、あるいはアルミ鋳造法により成形するこ
ともある。
【００３８】
【発明の効果】
(ａ) 請求項１〜４に記載のタペットによれば、従来の
ように、シムやカム受板を用いることなく、タペット本
体によりカムとの摺接面の耐摩耗性を向上させうるの
で、より一層の軽量化が図れる。
【００３９】(ｂ) 請求項５に記載の製造方法によれ
ば、カムとの摺接面の耐摩耗性の高いタペットを、容易
かつ安価に製造することができる。
【００４０】(ｃ) 請求項６のようにすると、混練後の
表層の平滑化処理を容易に行いうる。
【００４１】(ｄ) 請求項７のようにすると、再溶融に
より平滑化処理を施しても、粒子は、溶融されることな
く分散させられる。
【００４２】(ｅ) 請求項８のようにすると、混練後の
表層の平滑化処理がより簡単となる。
【００４３】(ｆ) 請求項９のようにすると、タペット
本体全体が強靭化するとともに、全体の寸法精度が向上
する。
【００４４】(ｇ) 請求項１０のようにすると、表層の
密度が向上して、耐摩耗性はより高まる。
【００４５】(ｈ) 請求項１１のようにすると、摺動摩
擦抵抗が小さくなって、機械的損失を低減しうるととも
に、摺動摩耗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタペットの一実施例を示す中央縦断正
面図である。
【図２】本発明の製造方法において、タペット本体の上
面に粒子を載置する工程を示す中央縦断正面図である。
【図３】同じく、粒子を混練する工程を示す中央縦断正
面図である。
【図４】同じく、パンチの鋸歯状刃の位相をずらして混
練する要領を示す中央縦断正面図である。
【図５】同じく、表層を再溶融して凝固させ、平滑面と
した状態を示す中央縦断正面図である。
【図６】同じく、表層をパンチにより押圧、圧延して平
滑面とする工程を示す中央縦断正面図である。
【図７】同じく、表層に生じた空孔に封孔処理を施した
状態を示す要部の拡大縦断面図である。
【図８】従来のタペットを示す中央縦断正面図である。
【図９】同じく、従来の他のタペットを示す中央縦断正
面図である。
【符号の説明】
(４)タペット本体 (4a)頂壁 (５)溶射層 (６)凹孔 (７)チップ (８)粒子 (９)パンチ (9a)鋸歯状刃 (10)鋸歯状部 (11)パンチ (12)空孔 (13)封孔材料
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年９月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】頂壁(4a)の表層には、粒径が10μm以下の
耐摩耗性を有する硬質の粒子（８）が、ほぼ均一に分散
して埋め込まれている。粒子（８）としては、アルミニ
ウム合金よりも融点の高い例えばＡｌ2Ｏ3、 ＺｒＯ2、 Ｓ
ｉＣ、ＮｂＣ、Ｓｉ3Ｎ4、 ＢＮ、ＣｒＣ、ＴｉＢ2等のセ
ラミック系粉末、Ｍｏ、Ｓｉ等の自己潤滑性を有する金
属粉末、あるいは、ＣｒＳｉ2、ＭｏＳｉ2等の金属間化
合物の粉末が適している。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軽金属製のタペット本体におけるカムと
    の摺接面の表層に、耐摩耗性を有する粒子を分散させた
    ことを特徴とする内燃機関用タペット。
  2. 【請求項２】 耐摩耗性を有する粒子は、融点が、タペ
    ット本体の融点より高いものである請求項１記載の内燃
    機関用タペット。
  3. 【請求項３】 耐摩耗性を有する粒子を、セラミックス
    系粉末とした請求項１または２記載の内燃機関用タペッ
    ト。
  4. 【請求項４】 耐摩耗性を有する粒子を、金属又は合金
    粉末とした請求項１または２記載の内燃機関用タペッ
    ト。
  5. 【請求項５】 軽金属により形成したタペット本体にお
    けるカムとの摺接面に、耐摩耗性を有する粒子を供給
    し、 前記粒子をカムとの摺接面表層に混練して埋め込み、 前記混練後の表層を平滑面とすることを特徴とする内燃
    機関用タペットの製造方法。
  6. 【請求項６】 カムとの摺接面に、パンチの鋸歯状刃を
    食い込ませるとともに、鋸歯状刃の位相を順次変化させ
    て複数回押圧することにより、粒子を表層に埋め込むこ
    とを特徴とする請求項５記載の内燃機関用タペットの製
    造方法。
  7. 【請求項７】 混練後の表層を再溶融したのち凝固させ
    ることにより、平滑面とすることを特徴とする請求項５
    記載の内燃機関用タペットの製造方法。
  8. 【請求項８】 耐摩耗性を有する粒子の融点を、タペッ
    ト本体の融点よりも高いものとした請求項５〜７のいず
    れかに記載の内燃機関用タペットの製造方法。
  9. 【請求項９】 混練後の表層を押圧して圧延することに
    より、平滑面とすることを特徴とする請求項５記載の内
    燃機関用タペットの製造方法。
  10. 【請求項１０】 粒子の混練前又は混練して平滑面とし
    たのちのタペット本体に、熱処理と仕上げ加工を施すこ
    とを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の内燃機
    関用タペットの製造方法。
  11. 【請求項１１】 平滑面とすることにより生じた表層の
    空孔に、封孔処理を施すことを特徴とする請求項５〜１
    ０のいずれかに記載の内燃機関用タペットの製造方法。
  12. 【請求項１２】 封孔処理に用いる材料を、自己潤滑性
    を有する材料とすることを特徴とする請求項１１記載の
    内燃機関用タペットの製造方法。
JP8304494A 1996-11-15 1996-11-15 内燃機関用タペット及びその製造方法 Pending JPH10141019A (ja)

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