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技術 内燃機関用バルブガイド及びその製造方法

出願人 フジオーゼックス株式会社
発明者 廣瀬正仁
出願日 1993年11月30日 (27年0ヶ月経過) 出願番号 1993-299937
公開日 1995年6月13日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1995-150913
状態 拒絶査定
技術分野 リフト弁、スライド弁、回転弁、その他の弁 粉末冶金
主要キーワード 高耐摩耗性材料 円環状隙間 成型加工機 プレス下型 被切削性 フェロモリブデン 内燃機関用バルブ 切削加工性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年6月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

要求される耐摩耗性を損なうことなく、加工性に優れるバルブガイドを提供する。

構成

バルブガイド10における耐摩耗性の要求される両端部11を高耐摩耗性材料により、かつ中央部12を被削性のよい材料によりそれぞれ形成することにより、運転中に高荷重の作用する両端部の耐摩耗性を損なうことなく、被削性のよいバルブガイドが得られる。

概要

背景

図3は、内燃機関動弁機構の一例を示す断面図である。

シリンダヘッド(01)に設けたポート(02)の開口下端には、弁座(03)が装着されている。

エンジンバルブ弁体は、弁座(03)に当接してポート(02)を開閉する部(04)とステム(05)とから構成され、ステム(05)は、シリンダヘッド(01)の上面に突出し、その上端にはスプリングリテーナ(06)が止着されている。

スプリングリテーナ(06)とシリンダヘッド(01)との間には、バルブスプリング(07)が縮設され、スプリングリテーナ(06)と弁体とを上方に向けて付勢している。

シリンダヘッド(01)の上方に配設されたロッカアーム(08)は、ステム(05)の上端に当接し、これを下方に押圧することにより、ポート(02)を開閉する。

ステム(05)は、シリンダヘッド(01)に圧入された細長円筒状のバルブガイド(09)により摺動自在に保持されている。

バルブガイド(09)は、ステム(05)の移動を案内するとともに、弁体の熱をシリンダヘッド(01)に伝達して、弁体の過熱を防止する作用も有している。

概要

要求される耐摩耗性を損なうことなく、加工性に優れるバルブガイドを提供する。

バルブガイド10における耐摩耗性の要求される両端部11を高耐摩耗性材料により、かつ中央部12を被削性のよい材料によりそれぞれ形成することにより、運転中に高荷重の作用する両端部の耐摩耗性を損なうことなく、被削性のよいバルブガイドが得られる。

目的

本発明は、耐摩耗性の要求されるのはバルブガイドの上下両端部であることに着目し、素材材質を選択することにより、上記問題を解決し、耐摩耗性と被削性に優れるバルブガイド及びその製造方法を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
4件

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請求項1

エンジンバルブステム摺動可能に保持するバルブガイドであって、長さ方向の両端部を高耐摩耗性材料により、かつ中央部を被削性のよい材料により形成したことを特徴とする内燃機関用バルブガイド

請求項2

高耐摩耗性材料が、低合金鋼耐熱高合金鋼のいずれか、又はそれらに硬質粒子及び/又は被削性改善粒子を添加したものである請求項1記載の内燃機関用バルブガイド。

請求項3

被削性のよい材料が、含銅鋼、又はそれに被削性改善粒子を添加したものである請求項1記載の内燃機関用バルブガイド。

請求項4

プレス下型に形成した円環状の隙間の中間部に、被削性のよい材料の粉末を、かつそれを挾む上下の隙間に高耐摩耗性材料の粉末をそれぞれ充填して三層とし、円環状隙間に対応する形状のパンチ隙間内圧入して円筒形圧粉体成形したのち、この圧粉体を焼結することを特徴とする内燃機関用バルブガイドの製造方法。

請求項5

両端部を形成する高耐摩耗性材料の粉末と、中央部を形成する被削性のよい材料の粉末とを、それぞれ別個の円筒形に圧縮成形したのち焼結し、中央部の円筒体の両端に、両端部の円筒体を接合することを特徴とする内燃機関用バルブガイドの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関エンジンバルブを案内するバルブガイド係り、特に、加工に際しての被削性耐摩耗性とを備えるバルブガイド及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

図3は、内燃機関の動弁機構の一例を示す断面図である。

0003

シリンダヘッド(01)に設けたポート(02)の開口下端には、弁座(03)が装着されている。

0004

エンジンバルブの弁体は、弁座(03)に当接してポート(02)を開閉する部(04)とステム(05)とから構成され、ステム(05)は、シリンダヘッド(01)の上面に突出し、その上端にはスプリングリテーナ(06)が止着されている。

0005

スプリングリテーナ(06)とシリンダヘッド(01)との間には、バルブスプリング(07)が縮設され、スプリングリテーナ(06)と弁体とを上方に向けて付勢している。

0006

シリンダヘッド(01)の上方に配設されたロッカアーム(08)は、ステム(05)の上端に当接し、これを下方に押圧することにより、ポート(02)を開閉する。

0007

ステム(05)は、シリンダヘッド(01)に圧入された細長円筒状のバルブガイド(09)により摺動自在に保持されている。

0008

バルブガイド(09)は、ステム(05)の移動を案内するとともに、弁体の熱をシリンダヘッド(01)に伝達して、弁体の過熱を防止する作用も有している。

発明が解決しようとする課題

0009

上述のような動弁機構に用いられるバルブガイド(09)は、エンジン運転中は、常時ステム(05)を案内して往復摺動を繰返しているため、その材料に、ねずみ鋳鉄合金鋳鉄等の耐摩耗性の高い材料を使用して製作されている。

0010

しかし、耐摩耗性の高い材料は、一般に被削性が悪いため、ステム(05)が嵌挿されるガイド孔外径を加工する工具が、比較的短期間に損耗し、寿命が短かいという問題がある。

0011

本発明は、耐摩耗性の要求されるのはバルブガイドの上下両端部であることに着目し、素材材質を選択することにより、上記問題を解決し、耐摩耗性と被削性に優れるバルブガイド及びその製造方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0012

上記の目的を達成するための本発明のバルブガイドは、エンジンバルブのステムを摺動可能に保持するバルブガイドであって、長さ方向の両端部を高耐摩耗性材料により、かつ中央部を被削性のよい材料により形成したことを特徴としている。

0013

好ましくは、高耐摩耗性材料を、低合金鋼耐熱高合金鋼のいずれか、又はそれらに硬質粒子及び/又は被削性改善粒子を添加したものとするのがよい。好ましくは、被削性のよい材料を、含銅鋼、又はそれに被削性改善粒子を添加したものとするのがよい。

0014

本発明のバルブガイドを製造する方法は、プレス下型に形成した円環状の隙間の中間部に、被削性のよい材料の粉末を、かつそれを挾む上下の隙間に高耐摩耗性材料の粉末をそれぞれ充填して三層とし、円環状隙間に対応する形状のパンチ隙間内に圧入して円筒形圧粉体成形したのち、この圧粉体を焼結することを特徴としている。

0015

また、本発明の方法は、両端部を形成する高耐摩耗性材料の粉末と、中央部を形成する被削性のよい材料の粉末とを、それぞれ別個の円筒形に圧縮成形したのち焼結し、中央部の円筒体の両端に、両端部の円筒体を接合するようにしてもよい。

0016

耐摩耗性の要求されるバルブガイドの両端部を高耐摩耗性材料で形成し、中央部を被削性のよい材料で形成しているので、高荷重の作用する両端部の耐摩耗性を損なうことなく、加工性に優れたバルブガイドが得られる。

0017

図1は、本発明のバルブガイドの構成を示す断面図で、バルブガイド(10)は、エンジンバルブのステムの径に対応する内径と、シリンダヘッドの取付孔径に対応する外径とを有する円筒状に形成されている。

0018

このバルブガイド(10)は、長さ方向の中央部(12)と両端部(11)とを、互いに異なる材料を用いて一体成形されている。

0019

両端部(11)は、耐摩耗性が高く、かつ、望ましくは被切削性も比較的良好な材料で形成されている。

0020

中央部(12)は、良好な被切削性を備え、かつ、熱伝導性のよい材料で形成されている。

0021

このように、両端部(11)を、耐摩耗性が高い材料で形成し、中央部を被削性のよい材料で形成することにより、寿命が長く、かつ、機械加工時の被削性を改善したバルブガイド(10)を実現することができる。

0022

すなわち、エンジン運転中に、バルブガイド(10)に作用する力は、主としてエンジンバルブのステムに作用する曲げ荷重に基づく押圧力であり、この力は、バルブガイド(10)の両端部(11)に大きく作用することが知られている。

0023

したがって、大きな押圧荷重が作用する両端部(11)には、耐摩耗性の高い材料を用い、荷重が小さい中央部(12)には、被削性に優れた材料を用いることにより、長寿命で、しかも切削加工性のよいバルブガイド(10)とすることができる。

0024

このような特性を備えるバルブガイド(10)は、以下のような組成の材料を用いて製造することができる。

0025

両端部(11)を構成する材料は、低合金鋼と硬質粒子及び被切削性改善粒子との混合物、あるいは、耐熱高合金鋼と硬質粒子及び被削性改善粒子との混合物が適用している。

0026

上記低合金鋼の組成は、Feと、Ni(1〜5%)、Cu(0.5〜2.5%)、Mo(0.2〜0.8%)、C(0.2〜0.5%)及び不可避不純物からなっている。

0027

同じく耐熱高合金鋼の組成は、Feと、Cr(16〜18%)、Ni(12〜14%)、Mo(2〜3%)、Cu(1〜3%)、Sn(0.5〜1%)及び不可避不純物からなっている。

0028

硬質粒子は、粒子径74μm以下の低炭素フェロモリブデン粉末(Feと、Mo(60〜70%)及びその他)及びCo−Mo−Si系金属間化合物粉末が好ましく、それぞれ重量比で5〜15%添加するのがよい。

0029

被削性改善粒子は、粒子径74μm以下のMnS粉末、粒子径105μm以下のCaF2又はBaF2粉末が好ましく、それぞれ重量比で0.5〜5%添加するのがよい。

0030

一方、中央部(12)は、含銅鋼と被削性改善粒子との混合物が適している。

0031

含銅鋼の組成は、Feと、Cu(4〜7%)及びC(0.2〜0.4%)からなり、被削性改善粒子は、上記両端部(11)の場合と同じである。

0032

図2は、本発明のバルブガイド(10)を製造するための圧縮成型工程の一例を示す概要図である。

0033

成型加工機下型(21)には、加工すべきバルブガイド(10)の外径に対応する径の円孔が形成され、その中に、バルブガイド(10)の内径に対応する径の円形断面のコア(22)を、同心に立設してある。

0034

下型(21)とコア(22)との間に形成された隙間(23)に、バルブガイド(10)を構成する材料粉(24)(25)(26)を、三層に充填する。

0035

下層の材料粉(24)及び上層の材料粉(26)は、上述した両端部(11)を形成する混合物であり、同じく中層の材料粉(25)は、中央部(12)を形成する混合物である。

0036

三層の材料粉(24)(25)(26)を充填した後、円環状断面に形成したパンチ(27)を、下型(21)とコア(22)との隙間(23)に圧入して、各材料粉を円筒形の圧粉体に一体的に圧縮成形する。

0037

ついで、成型された円筒形の圧粉体を、下型(21)及びコア(22)から取り外し、所定の温度で焼結したのち、必要に応じて内外周面及び全長を所定寸法に切削加工もしくは研削加工して、所望のバルブガイド(10)に仕上げる。

0038

上述の材料を用いた円筒状の圧粉体は、焼結にともなって、中央部(12)の材料(25)が若干外方へ膨らむ傾向があるため、内面の加工は、エンジンバルブが強く接触する両端部(11)のみに施せばすむ利点がある。

0039

なお、上記実施例では、両端部(11)を形成する材料粉(24)(26)と、中央部(12)を形成する材料粉(25)とを、同時に一体的に圧縮して円筒体を形成するようにしているが、必ずしも三層の部分を同時に圧縮成形しなくてもよい。

0040

すなわち、2個の両端部(11)と1個の中央部(12)とを、それぞれ別個に圧縮成形したのち焼結し、ろう付け等により一体に接合するようにしてもよい。

0041

本発明は、バルブガイドの外、ブッシュ軸受等にも適用しうる。

0042

(a)エンジン運転中に大きい荷重を受ける両端部に高耐摩耗性の材料を使用し、荷重が小さい中央部に被削性のよい材料を使用することにより、耐久性と加工性に優れたバルブガイドが得られる。

0043

(b)バルブガイドの中央部を形成する被削性のよい材料の粉末と、両端部を形成する高耐摩耗性材料の粉末とを、三層に重ねて同時に圧縮成形して焼結するか、あるいは、別々に圧縮成形したのち焼結して一体に接合することにより、耐久性と加工性に優れるバルブガイドを容易に製造することができる。

0044

(c) 中央部に含銅鋼を用いると、熱伝導性が良好となって、エンジンバルブの冷却性が向上する。

図面の簡単な説明

0045

図1本発明のバルブガイドの一実施例を示す縦断正面図である。
図2本発明のバルブガイドの製造方法における圧縮成形工程を示す概略図である。
図3バルブガイドを備える動弁機構を略示する要部の断面図である。

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