JPH11141310A

JPH11141310A - バルブリフタ

Info

Publication number: JPH11141310A
Application number: JP31611497A
Authority: JP
Inventors: Masahito Taniguchi; 雅人谷口
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】カム摺動面をなすセラミック部材の引き剥が
されがなく、しかもシム接触面の耐摩耗性を十分確保
し、耐摩耗性ないし耐久性の高いバルブリフタを提供す
る。【解決手段】有底円筒形状をなす金属製のバルブリフ
タ本体２の閉塞側の端板部３の外側端面４に、該外側端
面と略同径で円形をなす一定厚さのセラミック部材１１
をその１主面の全面でロー付けする。そして、端板部３
の内側端面６の略中央に円形の凹部７を設け、セラミッ
クチップ３１を嵌合してロー付けした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン（内燃機
関）の動弁機構を構成するバルブリフタに関し、詳しく
はダブルオーバーヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）方式
やオーバーヘッドカムシャフト（ＯＨＣ）方式などの動
弁機構において、カムシャフトとバルブとの間に設けら
れるバルブリフタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＯＨＣ方式やＯＨＣ方式などの直接駆
動方式の動弁機構におけるバルブリフタは、通常、金属
製で有底円筒形状（カップ形状）をなしている。このよ
うなバルブリフタは、円筒形状（胴部）の外周面がシリ
ンダヘッドとの摺動面をなし、その閉塞側の端板部（底
板）の外側端面がカム摺動面（当り面）をなしている。
そして、これと反対面、つまり端板部の内側端面にはバ
ルブが閉弁するようにスプリングによって付勢されたバ
ルブステムの端部（ステムエンド）がカムクリアランス
設定用のシム（インナーシム）を介して接触（圧接）す
るようにされている。

【０００３】こうしたバルブリフタについてもエンジン
の高性能化ないし高回転化の要求にともない、軽量化及
び耐摩耗性の要求が益々強まっている。このような軽量
化及び耐摩耗性の要求に応えたバルブリフタとして、特
開平３−１４９３０５号公報記載のものがある。図６に
示したように、このバルブリフタ５１は、鋼板製で円筒
形状をなすバルブリフタ本体（円筒形状胴部）５５の端
面（内側折り曲げ部）５６に、カム摺動面を成すように
円板状に形成されたセラミック部材（セラミック円板）
１１を突き合わせた状態とし、その端面５６とセラミッ
ク部材１１の外周寄り部位の面とでロー（ろう）付けに
より接合したものである。

【０００４】ところで、バルブリフタにおいては、カム
摺動面だけでなくシムの接触する面（以下、シム接触面
という）にも高度の耐摩耗性が要求される。しかして、
前記公報記載のバルブリフタ５１によれば、カムシャフ
ト１１０はセラミック円板１１の外側主面（円形面）１
１ａのなすカム摺動面と摺動し、ステム１０２のエンド
を押し下げるシム１０３もセラミック円板１１の内側主
面１１ｂのなすシム接触面に圧接するため、カム１１０
及びシム１０３に対する耐摩耗性の要求には十分応える
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公報記
載の技術では次のような問題があった。セラミック円板
１１は円筒形状をなすバルブリフタ本体（以下、本体と
もいう）５５の端面５６にロー付けされたものであるた
め、そのロー付け接合面は同本体の端面５６の形状つま
り円リング形状をなしている。すなわち、このものでは
セラミック円板１１のロー付け接合面側の主面１１ｂの
うち、同本体の端面５６よりも内側（同主面の中央寄り
部位）はロー付けされていない。

【０００６】このような構成は、カム１１０のみならず
シム１０３に対する耐摩耗性を高めることができる反
面、セラミック円板１１の内側主面１１ｂの中央部にシ
ム１０３を介してステム１０２のエンドが圧接すること
から、セラミック円板１１はそのロー付け（接合）が引
剥がされる方向に力を受ける。こうしたことから、前記
従来の技術では、円リング状をなすロー付け接合面の内
周縁Ｎを起点としてセラミック円板１１に剥がれ（ロー
付けの破断）を生じさせる危険があった。

【０００７】このような問題に対しては、本体を円筒形
状に代えて端面部の全体が閉塞された有底円筒形状の金
属製のバルブリフタ本体を用い、その閉塞側の端板部
（底板）の外側端面の全面にセラミック円板をロー付け
するだけでよいとも考えられる。しかし、このようにし
た場合には、シムは端板部の内側端面に圧接することに
なり、同内側端面は本体をなす金属であり耐摩耗性が低
い。すなわち、こうした解決策では、カム摺動面の耐摩
耗性は確保されても、シム接触面の耐摩耗性は低く、両
面に要求される耐摩耗性に極端なアンバランスがあり、
バルブリフタとしての耐久性ないし寿命の延長を高める
には不十分である。

【０００８】本発明は、こうした点に鑑みて成されたも
ので、その目的とするところは、カム摺動面をなすセラ
ミック部材の引き剥がされがなく、しかもシム接触面の
耐摩耗性を十分確保し、耐摩耗性ないし耐久性の高いバ
ルブリフタを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係るバルブリフタは、有底円筒形状をなす金
属製のバルブリフタ本体の閉塞側の端板部の外側端面
に、該外側端面と略同径で円形をなす一定厚さのセラミ
ック部材がその１主面でロー付けされ、前記端板部の内
側端面の略中央に、セラミック、サーメット又は超硬合
金からなる耐摩耗チップがロー付けされていることを特
徴とする。

【００１０】前記手段により、カム摺動面をなす外側端
面にロー付けされてなるセラミック部材は、その１円形
主面にてロー付けされているから、シムの圧接によるそ
の引き剥がされがなく、しかも、シム接触面には、セラ
ミック、サーメット、又は超硬合金からなる耐摩耗チッ
プがロー付けされてなるから、この面も十分な耐摩耗性
がある。

【００１１】前記手段においては、端板部の内側端面を
平坦とし、耐摩耗チップをその平坦な内側端面の略中央
にロー付けしたものでもよいが、その内側端面の略中央
に凹部を形成し、該凹部の内側に前記耐摩耗チップを嵌
合してロー付けするのが好ましい。このようにしてロー
付けされている構造では、ロー付け時の位置決めが容易
となるためである。なお、嵌合させる部位は、耐摩耗チ
ップの部分でも全体でもよい。

【００１２】なお、このように、内側端面の略中央に凹
部を形成したものでは、ロー付けに代えて、該凹部の内
側に、前記耐摩耗チップを締まり嵌め状態で固着しても
よい。すなわち、そのような手段は、有底円筒形状をな
す金属製のバルブリフタ本体の閉塞側の端板部の外側端
面に、該外側端面と略同径で円形をなす一定厚さのセラ
ミック部材がその１主面でロー付けされ、前記端板部の
内側端面の略中央に凹部を備えており、該凹部の内側
に、セラミック、サーメット又は超硬合金からなる耐摩
耗チップが締まり嵌め状態で固着されていることであ
る。

【００１３】ここに、締まり嵌め状態での固着手段とし
ては、圧入や焼き嵌め、或いは冷やし嵌めがある。焼き
嵌めでは、バルブリフタ本体を加熱して凹部（内径）を
膨脹させておき、その下で耐摩耗チップを嵌合し冷却す
ることで締まり嵌め状態が得られる。また耐摩耗チップ
を冷やして縮小させておき、本体の凹部に嵌合して常温
におくことでも締まり嵌め状態が得られる。なお、締ま
り嵌めさせる部位についても、耐摩耗チップの部分でも
全体でもよい。

【００１４】なお前記耐摩耗チップは一定厚さであるの
が適切である。そして、その平面形状は、円形（円板形
状）とするのが適切であるが、これに限定されるもので
はない。また、凹部の形状は、耐摩耗チップの形状と同
様とするのが適切である。なお、セラミック部材及び耐
摩耗チップを、ロー付けする際はそれぞれ主面の全面で
ロー付けするのが適切である。

【００１５】前記手段において、カム摺動面をなすセラ
ミック部材及び耐摩耗チップをなすセラミックは、窒化
けい素（Ｓｉ3 Ｎ 4）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、炭化
けい素（ＳｉＣ）、サイアロンなどから選択すればよい
が、このうち、窒化けい素を主成分とするものが特に好
ましい。このものは、他のセラミックに比較して軽量
で、靭性に富むためである。なお、ロー付けは、セラミ
ックとサーメットでは活性ローによるのが好ましい。表
面にメタライズ処理を要しないためである。

【００１６】また、バルブリフタ本体は、ＳＮＣＭ（ニ
ッケルクロムモリブデン鋼）、ＳＣＭ（クロムモリブデ
ン鋼）、ＳＣｒ（クロム鋼）などの構造用合金鋼などを
使用するのが適切である。なお、外周面にはロー付け
後、高周波焼入れ、電子ビーム焼入れ、或いはレーザー
焼入れなどにより、別途焼入れしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１〜３を参照して詳細に説明する。図中、１は、本発明
に係るバルブリフタであり、本例ではバルブリフタ本体
２が構造用合金鋼製で有底円筒形状をなし、その閉塞側
の端板部３の外側端面４が本体２の円筒部５の軸線に対
して略垂直な平坦面とされ、内側端面６の中央には円形
で所定（一定）の深さをなす凹部７が形成されている。
そして、このような本体２の外側端面４には、直径が本
体２の端板部３の直径（外径）よりやや小さく、一定厚
さをなすセラミック部材（セラミック円板）１１がその
１円形面（主面）で、例えば活性ロー（ロー材層）２１
にてロー付けされている。また、端板部３の内側端面６
の凹部７には、耐摩耗チップとしてその凹部７の内径よ
りやや小さめの直径（外径）をもつ一定厚さの円形のセ
ラミックチップ３１が同様にその１円形面で、活性ロー
２２によってロー付けされている。なお、この直径は、
接触するシムの外径よりやや大きめに設定されている。

【００１８】しかして、このようなバルブリフタ１は、
例えばＯＨＶの弁機構では図３に示したようにシリンダ
ヘッド１０１にセットされる。この際、内側にバルブス
テム１０２が配置されその上端にシム１０３が遊嵌さ
れ、バルブステム１０２はその後端寄り部位に固着され
たスプリングリテナー１０４などを介してスプリング１
０５によってバルブ（図示せず）を閉じる方向（図上）
に付勢されている。そして、カム（シャフト）１１０の
回転及びスプリング１０５の付勢力によって、バルブリ
フタ１及びシム１０３を介してバルブステム１０２を上
下動させ、バルブが開閉される。

【００１９】このようなバルブ駆動時においてカム１１
０はセラミック部材１１の露出側主面と摺動し、シム１
０３はセラミックチップ３１の露出側主面と接触（圧
接）するが、カム摺動面をなすセラミック部材１１は、
その全体が本体２の端板部３の外側端面４にロー付けさ
れており、このセラミック部材１１にシム１０３は接触
しないからバルブステム１０２によって引き剥がされる
方向の力を受けない。一方、シム接触面には耐摩耗チッ
プとしてセラミックチップ３１がロー付けされているか
ら摩耗が防止される。このように、本例のバルブリフタ
１によれば、カム摺動面をなすセラミック部材１１の剥
がされもなく、しかもシム接触面もセラミックからなる
ため、その摩耗も防止されるので、耐久性の高いバルブ
リフタとなすことができる。

【００２０】なお、耐摩耗チップとして本例ではセラミ
ック製のものを用いたが、これに代えてサーメット製や
超硬合金製のものとしてもよい。これらは、Ｈｖ（ビッ
カース硬さ）１３００以上あり、バルブ本体２をなす構
造用合金鋼などの金属に比べ、はるかにその硬度が高い
ためである。

【００２１】さて、次に前記実施形態のものにおいて、
次の条件で試料をつくった。ただし、本体２は、ＪＩＳ
ＳＮＣＭ４３９材を略図示形状に冷間鍛造後、その円
筒部５の外周面と端板部３の外側端面４、内側端面６を
旋削加工により仕上げたものである。なお、本例では、
本体２の外径をφ２５．５ｍｍ、高さを２５ｍｍとし
た。また、円筒部５の外周面の肉厚は２ｍｍであり、端
板部３の肉厚は３ｍｍである。そして、端板部３の凹部
７は、φ直径５．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍであり、した
がって端板部３における凹部７に対応する部分の肉厚は
２．５ｍｍである。

【００２２】また、セラミック部材１１、セラミックチ
ップ３１は、セラミック粉体（Ｓｉ3 Ｎ 4粉末）を主成
分とする原料粉体に、Ｙ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 系焼結助
材、およびバインダを加えて混合して所定形状（直径、
厚さ）にプレス成形し、その後、この未焼成プレス成形
品をＮ2 ガス雰囲気下、１７００〜１８００℃で焼成し
て得たものである。ただし、本例では、その後いずれも
両端面（両主面）を研削仕上げした。そして、セラミッ
ク部材１１は、片面（カム摺動面側）をラッピングによ
ってＲａ（中心線平均粗さ）：０．４μｍに仕上げた。
なお、セラミック部材１１は直径φ２５ｍｍ、厚さ１．
５ｍｍ、セラミックチップ３１はφ５ｍｍ、厚さ１．５
ｍｍである。

【００２３】しかして、セラミック部材１１とセラミッ
クチップ３１とをそれぞれＣｕ−Ｓｉ−Ｔｉ系の活性ロ
ー（箔）を介し、端板部３の外側端面４、内側端面６の
凹部７の底面に当接するようにし、真空中、１０５０℃
で１５分間保持し、Ｎ2 ガス置換冷却して同時にロー付
け接合した。このロー付けによって、セラミック部材１
１とセラミックチップ３１は本体２に固着されるが、こ
の際、本体２にはロー付け後の冷却によってそれぞれ焼
きが入り、その硬度がＨｖ３００となった。なお、両セ
ラミックの硬度はＨｖ１４００である。

【００２４】こうして得られたバルブリフタ（試料）１
を３０００ｃｃ、６気筒ＤＯＨＣ２４バルブエンジンに
比較例と共に１２個づつ搭載し、７５００ｒｐｍで５０
０時間の耐久試験を実施した。ただし、比較例のバルブ
リフタは、前記本体２における端板部の中央に直径７ｍ
ｍの円孔を貫通状に開け、この端板部の外側端面（リン
グ状面）に厚さ２ｍｍのセラミック円板をロー付けした
ものである。この試験の結果、本例のものではいずれも
何等の異常も発生しなかったのに対して、比較例では、
１５時間経過時、全比較例のうち１個にセラミック円板
に剥離が発生し、２３時間経過時にはすべてのものにつ
いてセラミック円板に剥離が発生した。

【００２５】なお、前記形態では、耐摩耗チップをロー
付けによって接合した場合を説明したが、同形態のよう
に本体に凹部を形成した場合には、耐摩耗チップを圧入
などして締まり嵌め状態として固着してもよい。

【００２６】図４は、別の実施の形態を示したものであ
るが、前例とは耐摩耗チップの形状のみが異なるだけで
あるから、相違点のみ説明し、同一部位には同一の符号
を付すに止める。すなわち、前記形態では耐摩耗チップ
３１に一定厚さのものを使用したが、本形態では、耐摩
耗チップ３２を図５に示したような断面凸形をなす形状
としたものである。しかしてこのような耐摩耗チップ３
２においても、その小径部３３を凹部７の内側に入れて
ロー付けしてもよいし、小径部３３を凹部７に締まり嵌
め状態として固着してもよい。なお、耐摩耗チップを断
面凸形とする場合、本例では、大小円板を同心状に接合
一体化してなる形状としたが、平面視角型板を同心状に
接合一体化してなる形状とすることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るバルブリフタにおいては、カム摺動面をなす外側
端面にロー付けされてなるセラミック部材は、その１円
形主面の全面にてロー付けされているから、シムの圧接
によるその引き剥がされがなく、しかも、シム接触面に
は耐摩耗チップがロー付けされてなるから、十分な耐摩
耗性がある。したがって、カム摺動面及びシム接触面と
もに耐摩耗性が高く、耐久性ないし信頼性の高いバルブ
リフタとなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブリフタの実施形態例を示す
一部破断正面図。

【図２】図１のバルブリフタの底面図。

【図３】図１のバルブリフタをエンジンに組込んだ説明
図。

【図４】本発明に係るバルブリフタの別の実施形態例を
示す一部破断正面図。

【図５】図４において使用した耐摩耗チップの拡大斜視
図。

【図６】従来のバルブリフタ及びその問題点を説明する
図。

【符号の説明】１バルブリフタ２バルブリフタ本体３端板部４端板部の外側端面６端板部の内側端面７凹部１１セラミック部材３１，３２セラミックチップ（耐摩耗チップ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底円筒形状をなす金属製のバルブリフ
タ本体の閉塞側の端板部の外側端面に、該外側端面と略
同径で円形をなす一定厚さのセラミック部材がその１主
面でロー付けされ、前記端板部の内側端面の略中央に、
セラミック、サーメット又は超硬合金からなる耐摩耗チ
ップがロー付けされていることを特徴とするバルブリフ
タ。
【請求項２】前記内側端面の略中央に凹部を備えてお
り、該凹部の内側に前記耐摩耗チップが嵌合されてロー
付けされていることを特徴とする請求項１記載のバルブ
リフタ。
【請求項３】有底円筒形状をなす金属製のバルブリフ
タ本体の閉塞側の端板部の外側端面に、該外側端面と略
同径で円形をなす一定厚さのセラミック部材がその１主
面でロー付けされ、前記端板部の内側端面の略中央に凹
部を備えており、該凹部の内側に、セラミック、サーメ
ット又は超硬合金からなる耐摩耗チップが締まり嵌め状
態で固着されていることを特徴とするバルブリフタ。
【請求項４】前記耐摩耗チップが一定厚さであること
を特徴とする請求項１、２又は３記載のバルブリフタ。