JP2744078B2 - バルブリフタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バルブリフタの製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般に内燃機関においては、動弁用カムと動弁の弁軸
との間にバルブリフタが介設され、このバルブリフタは
実質的に、弁軸の上端部近傍でこれと同軸に配置される
円筒状の本体部と、該本体部の軸線方向の上端部を閉じ
上面が動弁用カムと摺接するカム摺接部とからなり、こ
のバルブリフタを介して動弁が動弁用カムによって開閉
されるようになっている。

ところで、近年エンジンの多弁化に伴い動弁系が重量
化する傾向があるのにもかかわらず、エンジンの回転限
界を高めるために、あるいは燃費性能を高めるために、
動弁系の軽量化が求められている。そこで、動弁系の慣
性質量の中で大きなウエイトを占めるバルブリフタ（例
えば、HLAを備えた鉄製バルブリフタで約1/3）の大幅な
軽量化が強く求められている。

バルブリフタの軽量化策として、例えば従来は鉄で形
成されていたバルブリフタをアルミニウム合金で形成す
るといった手法が考えられるが、アルミニウム合金は耐
摩耗性が低いので、カム摺接部をアルミニウム合金で形
成することはできない。そこで、本体部のみをアルミニ
ウム合金で形成し、カム摺接部を鉄で形成したバルブリ
フタが提案されているが、このものは軽量化が徹底され
ていない。

また、軽量でかつ耐摩耗性が高いセラミックでバルブ
リフタを形成するといった手法が考えられるが、セラミ
ックは靱性が低いのでバルブリフタ全体をセラミックで
形成した場合、十分な強度が得られず、かつ製作コスト
が高くなるといった問題がある。

そこで、本体部をアルミニウム合金で形成する一方、
カム摺接部をセラミックで形成することによって、軽量
化と耐摩耗性の向上と製作コストの低減とを図ったバル
ブリフタが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、本体部をアルミニウム合金で形成する
一方、カム摺接部をセラミックで形成したバルブリフタ
においては、アルミニウム合金とセラミックの熱膨張率
が大きく異なるので、本体部とカム摺接部とを結合させ
るのが非常にむずかしい。例えば、本体部とカム摺接部
とを接着剤等を用いて単純に結合させた場合、温度が変
化すると膨張率の違いによって両者が剥離することがあ
る。このため、上記バルブリフタにおいては、本体部と
カム摺接部との結合方法が重要なポイントとなるが、こ
れに関して、例えば次のような提案がなされている。

タペット（バルブリフタ）の上端面に凹部を形成し、
この凹部内に耐摩耗性に富むセラミック製のプレートを
はめ込むようにしたものが提案されている（特開昭59−
190412号公報参照）。しかし、このバルブリフタはバケ
ット部（本体部）の外径が大きくなるので、その軽量化
が徹底されない。

本体部を、上端部が開かれその周縁に鍔部が形成され
た外筒と、上端部を閉じる上端面を有する内筒とで形成
し、内筒上端面と外筒の鍔部との間にセラミック製カム
摺接部をはさむようにしたバルブリフタが提案されてい
る（実開昭61−173704号公報参照）。しかし、このもの
は本体部が二重構造となるので軽量化が十分でない。

タペット（バルブリフタ）の上端面に軸穴を形成する
とともに、軸部を備えたセラミック製のフォロアをつく
り、軸部を軸穴にはめてフォロアをその軸線まわりに自
在に回転できるようにし、フォロアの偏摩耗あるいは欠
損の発生を防止するようにしたバルブリフタが提案され
ている（特開昭60−219407号公報参照）。しかし、この
ものは本体部とフォロア（カム摺接部）とが接合されて
いないので、ジャンピング（動弁カムとカム摺接部の瞬
間的な離反）が生じたときにカム摺接部が破損する場合
があるといった問題がある。

上端部が閉じられた筒状のバルブリフタの上端面の上
側にセラミック製の円形ペレットを載せ、この円形ペレ
ットを下向き（弁軸側）に押圧する金属製のリング部材
を設け、さらにこのリング部材を外部に固定するように
したものが提案されている（特開昭62−174510号公報参
照）。しかし、このものはリング部材をペレットに接合
しない場合には、ジャンピングが生じたときにペレット
が破損する場合がある。また、リング部材をペレットに
接合する場合はジャンピングによるペレットの破損は防
止できるが、このような接合は技術的にむずかしく製作
コストが高くなる。

バルブリフタの上端部に形成されたリング部にセラミ
ック製の円形部材を焼きはめるようにしたものが提案さ
れている（実開昭61−160202号公報参照）。しかし、こ
のような接合方法では、円形部材が動弁用カムとの間の
摺動に耐えられない。

本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、カム摺接部の動弁用カムに対する耐摩耗性が高く、
かつ十分に軽量化が図られエンジンの回転限界の向上あ
るいは燃費性能の向上を図ることができるバルブリフタ
の安価な製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためになされた本願第１の発明
は、筒状の本体部と該本体部の一方の端部を閉じるカム
摺接部とを備え、動弁用カムと動弁の弁軸との間に、本
体部が弁軸と軸線を共有しかつカム摺接部が動弁用カム
と摺接するようにして配置される内燃機関のバルブリフ
タの製造方法において、本体部とカム摺接部とを別体形
成し、次にカム摺接部の、本体部と結合される側の面と
反対側の面を受圧板部材側に向け、この面と受圧板部材
との間に弾性部材をはさんでカム摺接部を受圧板部材上
に配置し、このカム摺接部の本体部と結合される側の面
上の所定の位置に本体部を載せ、この後本体部に押圧力
を加えてこれを形成している素材を塑性流動させ、この
塑性流動によってカム摺接部と本体部とを結合させるよ
うにしたことを特徴とするものである。

また、本願第２の発明は、上記第１の発明にかかるバ
ルブリフタの製造方法において、上記本体部をアルミニ
ウム合金で形成し、上記カム摺接部をセラミックで形成
するようにしたことを特徴とするものである。

［発明の作用・効果］ 本願第１の発明によれば、バルブリフタ製造時に、カ
ム摺接部内に惹起される応力が弾性部材によって分散さ
せられ、該応力の集中が防止されるので、カム摺接部の
破損が防止される。

本願第２の発明によれば、本体部とカム摺接部とを、
ともに密度が小さい材料（アルミニウム合金、セラミッ
ク）で形成しているので、バルブリフタを十分に軽量化
することができ、動弁系の慣性質量を低減して、応答性
の向上とエンジンの回転限界の向上と燃費性能の向上と
を図ることができる。

また、セラミックは耐摩耗性が高いのでカム摺接部の
動弁カムに対する耐摩耗性を十分に高めることができ、
バルブリフタの信頼性の向上を図ることができる。

さらに、本体部とカム摺接部とを、本体部を形成する
アルミニウム合金の塑性流動によって結合させるように
しているので、本体部とカム摺接部との間の結合強度が
大幅に高められ、本体部とカム摺接部の結合の信頼性の
向上を図ることができる。

かつ、比較的高価なセラミックはカム摺接部のみに使
用するだけであり、また塑性流動加工は、本体部のカム
摺接部との接合部近傍に適当な押圧力ないし撃力を加え
るだけの簡単な操作で実施することができるので、バル
ブリフタの製作コストを低減することができる。

ところで、バルブリフタ製作時にカム摺接部を固定す
る受圧板部材の上に、単純にセラミック製のカム摺接部
とアルミニウム合金製の本体部とを組み合わせて載せ、
パンチを用いて本体部に軸線方向（下向き）の押圧力な
いし撃力を加えるといった普通の方法で塑性流動を行わ
せた場合、押圧力の作用線の延長線まわりにおいてカム
摺接部には応力急変部が生じ（第４図参照）、このため
カム摺接部（セラミック）が破壊されることがある。

しかし、本案ではバルブリフタ製作時に、カム摺接部
と受圧板部材との間に弾性部材をはさむようにしている
ので、パンチによって本体部に押圧力ないし撃力が加え
られたときには、カム摺接部全体がほぼ一様に弾性部材
を受圧板部材側に押圧・圧縮して全体的に変位する。し
たがって、カム摺接部内に惹起される応力が広い範囲に
分散され、パンチによって加えられる押圧力の作用線の
延長線まわりのカム摺接部に局所的な応力急変部が生じ
ない。このため、本体部とカム摺接部とを塑性流動によ
り結合させる際、カム摺接部（セラミック）の破壊を有
効に防止することができる。

また、カム摺接部と受圧部材とは、いずれも表面に若
干の凹凸があるので、カム摺接部と受圧板部材とを直接
的に接触させる普通の方法では、凸部同士が接触すると
この部分の面圧が極端に高くなり、この部分でセラミッ
クが破壊されるおそれがあるが、本案によれば、弾性部
材によってこのような凹凸が埋められるので、このよう
なカム摺接部の破壊を防止することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、バルブリフタＶの製作時にこれ
を固定するための固定手段Ｆは実質的に、円板状の受圧
部材１と、該受圧板部材１の周縁部と係合する円筒状内
周面をもつ側壁部２とで構成され、これらの受圧板部材
１と側壁部２とによって円柱状空間部３が画成されてい
る。

そして、バルブリフタＶを製作する際には、まず円柱
状空間部３の上部開口部3aから、円柱状空間部3aと嵌合
する円板状の硬質ゴム製の弾性部材４が嵌入され、この
弾性部材４は受圧板部材１の上面に広がり面同士が密接
するようにして配置される。

次に、受圧部材１の上に配置された弾性部材４の上面
に、セラミック製のカム摺接部５が、動弁系に装着され
たときにカム側に位置する方の面（以下、この面をカム
側表面という）が弾性部材４の上面と接するようにして
配置される。このカム摺接部５の本体部６と結合される
側の面（以下、この面を動弁側表面という）には、その
周縁部のやや内側においてこれに沿って嵌合部5aが形成
されている。なお、嵌合部5aで囲まれた部分には、バル
ブリフタＶをできる限り軽量化するために、皿状の空間
部5bが形成されている。

そして、カム摺接部５の上にアルミニウム合金製の本
体部６が載せられる。この本体部６の、カム摺接部５と
結合される側の端部には、カム摺接部５の嵌合部5aの外
周面と、嵌合部5aより外側のカム摺接部５の動弁側表面
とに係合する形状（反転面）を有する結合部6aが形成さ
れている。このとき、結合部6aの内周面は嵌合部5aの外
周面と密接し、結合部６の底面は嵌合部5aより外側のカ
ム摺接部５の動弁側表面と密接している。なお、カム摺
接部５と本体部６とはともに円柱状空間部３内に嵌合さ
れ、固定されている。

次に、結合部6aの内周面よりやや大径に形成された環
状押圧面を有するパンチ８を備えた押圧手段９によっ
て、結合部6aの上面に押圧力Ｐ（撃力）がバルブリフタ
Ｖの軸線方向に加えられる。この押圧力Ｐによって結合
部6aを形成しているアルミニウム合金が塑性流動を起こ
し、嵌合部5aの外周面に形成された環状の溝部11内に押
し込まれ、これによってカム摺接部５と本体部６とが結
合する。

このように、カム摺接部５と本体部６とがともに密度
の小さい材料で形成されているので，バルブリフタＶを
十分に軽量化することができる。したがって、エンジン
の回転限界を高めることができ、かつ燃費性能を高める
ことができる。なお、第１表に、鉄だけで形成されたバ
ルブリフタと、本体部がアルミニウム合金で形成される
一方、カム摺接部が鉄で形成されたバルブリフタと、本
体部がアルミニウム合金で形成される一方、カム摺接部
がセラミックで形成された本発明にかかるバルブリフタ
とについて、夫々のその重量と、これらを装着したとき
の動弁系の重量と、エンジンの回転限界の具体例を示
す。

また、カム摺接部５が耐摩耗性の高いセラミックで形
成されているので、バルブリフタＶの信頼性を高めるこ
とができる。

ところで、第３図に示すように、受圧板部材１とカム
摺接部５との間に弾性部材をはさまず、これらを直接的
に接触させてパンチ８によって結合部6aの上面に押圧力
を加えた場合、パンチ８の下方、すなわち押圧力の作用
線の延長線まわりにおいてカム摺接部５には、第４図中
のＲで示すような特性をもつ応力急変部が生じる。そし
て、このような応力急変部が生じるとセラミック製のカ
ム摺接部５が破壊されることがある。

しかしながら、再び第１図に示すように本実施例で
は、受圧板部材１とカム摺接部５との間に硬質ゴム製の
弾性部材４をはさんでいるので、パンチ８によって結合
部6aの上面に押圧力Ｐが加えられ、この押圧力Ｐが結合
部6aを介してカム摺接部５に伝達されたときには、カム
摺接部５のカム側表面（下面）が弾性部材４を下向きに
押圧・圧縮する。このため、カム摺接部５が一様に下方
に変位するので、カム摺接部５内に惹起される応力（弾
性部材４からの反力）はカム摺接部５の比較的広い範囲
に分散される。したがって、パンチ８の下方のカム摺接
部５に、第４図中のＲで示すような局所的な応力急変部
が生じないので、カム摺接部５の破壊を有効に防止する
ことができる。

また、前記したとおり通常カム摺接部５と受圧板部材
１とはいずれも表面に若干の凹凸があるが、カム摺接部
５と受圧板部材１とを第３図に示すように直接的に接触
させた場合、凸部同士が接触したときにはこの接触部の
面圧が極端に高くなりこの部分でカム摺接部５が破壊さ
れるおそれがある。しかしながら本実施例によれば、弾
性部材４によってこのような凹凸が埋められるので、こ
のようなカム摺接部５の破壊を防止することができる。

第２図に、弾性部材４としてアルミニウム薄板を用い
た場合と、硬質ゴムを用いた場合と、弾性部材を用いな
い場合の、カム摺接部５の破壊率の実測結果を示す。第
２図から明らかなように、弾性部材を用いていない場合
（従来例）には、破壊率が非常に高くなるが、弾性部材
４として硬質ゴムを用いたものでは、破壊率が非常に低
くなっており（５％以下）、また弾性部材４としてアル
ミニウム薄板を用いたものでも破壊率が大幅に低減され
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す、バルブリフタと固定
手段と押圧手段とからなる組立体の縦断面説明図であ
る。 第２図は、塑性流動によりカム摺接部と本体部とを結合
させる際、受圧板部材とカム摺接部との間に弾性部材を
はさんだ場合と、はさまない場合のカム摺接部の破壊率
を実測した結果を示す図である。 第３図は、弾性部材を用いない場合の、バルブリフタと
固定手段と押圧手段とからなる組立体の縦断面説明図で
ある。 第４図は、弾性部材を用いない場合に、カム摺接部に生
じる応力急変部の特性を示す図である。 Ｖ……バルブリフタ、Ｆ……固定手段、１……受圧板部
材、２……側壁部、３……円柱状空間部、４……弾性部
材、５……カム摺接部、5a……嵌合部、６……本体部、
6a……結合部、８……パンチ、９……押圧手段、11……
溝部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上岡 敏嗣 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−276206（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−125109（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−159605（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の本体部と該本体部の一方の端部を閉
   じるカム摺接部とを備え、動弁用カムと動弁の弁軸との
   間に、本体部が弁軸と軸線を共有しかつカム摺接部が動
   弁用カムと摺接するようにして配置される内燃機関のバ
   ルブリフタの製造方法であって、 本体部とカム摺接部とを別体形成し、次にカム摺接部
   の、本体部と結合される側の面と反対側の面を受圧板部
   材側に向け、この面と受圧板部材との間に弾性部材をは
   さんでカム摺接部を受圧板部材上に配置し、このカム摺
   接部の本体部と結合される側の面上の所定の位置に本体
   部を載せ、この後本体部に押圧力を加えてこれを形成し
   ている素材を塑性流動させ、この塑性流動によってカム
   摺接部と本体部とを結合させるようにしたことを特徴と
   するバルブリフタの製造方法。
2. 【請求項２】上記本体部をアルミニウム合金で形成し、
   上記カム摺接部をセラミックで形成するようにしたこと
   を特徴とする、請求項１に記載されたバルブリフタの製
   造方法。