JP2817121B2 - エンジン用タペットの製造方法 - Google Patents
エンジン用タペットの製造方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/14—Tappets; Push rods
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カムとプッシュロッド
の間に介装されるエンジン用タペット(以下単にタペッ
トという)の製造方法に関するものである。
の間に介装されるエンジン用タペット(以下単にタペッ
トという)の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エンジンの高出力化等に対応させ
るべく、タペットの耐久性向上の要請が強い。かかる要
請に応えるため、例えば特開平2−55809号(以下
従来技術という)等に開示されているように、金属製の
タペット本体の底壁にセラミック板を接合する技術があ
る。この従来技術は、JIS SNCM630やJIS
SKC24等空冷でマルテンサイト変態を生ずる鋼材
でタペット本体を形成し、セラミック板とタペット本体
のろう付け熱処理の熱を利用してタペット本体を硬化さ
せるものである。
るべく、タペットの耐久性向上の要請が強い。かかる要
請に応えるため、例えば特開平2−55809号(以下
従来技術という)等に開示されているように、金属製の
タペット本体の底壁にセラミック板を接合する技術があ
る。この従来技術は、JIS SNCM630やJIS
SKC24等空冷でマルテンサイト変態を生ずる鋼材
でタペット本体を形成し、セラミック板とタペット本体
のろう付け熱処理の熱を利用してタペット本体を硬化さ
せるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の目的
は、金属とセラミックを組み合わせることにより、セラ
ミックの優れた耐摩耗性を利用してタペットの耐久性の
向上を図りつつ、加工費,材料費ともセラミックより低
廉である金属の利点を活かしてコストの低減をも達成す
ることにある。しかし、従来技術に適用可能な金属は、
セラミック板をろう付けすることが容易であることに加
えて、ろう付け熱処理の熱で焼きが入る性質を併せ持つ
必要があり、例えばJIS SNCM630等の高価な
鋼材に限られてしまう。そしてさらに、このような鋼材
は金属の中でも加工性が悪いことから、従来技術のよう
にタペット本体の全てを前記鋼材で形成した場合には材
料費及び加工費の何れも高くつき、コストの低減効果が
不十分である問題点があった。
は、金属とセラミックを組み合わせることにより、セラ
ミックの優れた耐摩耗性を利用してタペットの耐久性の
向上を図りつつ、加工費,材料費ともセラミックより低
廉である金属の利点を活かしてコストの低減をも達成す
ることにある。しかし、従来技術に適用可能な金属は、
セラミック板をろう付けすることが容易であることに加
えて、ろう付け熱処理の熱で焼きが入る性質を併せ持つ
必要があり、例えばJIS SNCM630等の高価な
鋼材に限られてしまう。そしてさらに、このような鋼材
は金属の中でも加工性が悪いことから、従来技術のよう
にタペット本体の全てを前記鋼材で形成した場合には材
料費及び加工費の何れも高くつき、コストの低減効果が
不十分である問題点があった。
【0004】そこで本発明の目的は、従来技術の問題点
を解消し、優れた耐久性と低廉性を備えたタペットが製
造できるタペットの製造方法を提供することにある。
を解消し、優れた耐久性と低廉性を備えたタペットが製
造できるタペットの製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、浸炭した状態において後述する第3工程の
ろう付け熱処理で硬化する性質の低炭素鋼で上半部を形
成し、該上半部に浸炭させる第1工程と、後述する第3
工程のろう付け熱処理で硬化する性質の金属で下半部を
形成し、該下半部と前記浸炭した上半部とを溶接してタ
ペット本体を作る第2工程と、タペット本体の下半部底
面にセラミック板をろう付けする第3工程と、からなる
タペットの製造方法を提供するものである。また、前記
第1工程終了後第2工程開始前に、下半部と接合する部
分の浸炭層を上半部から機械加工で切削するようにして
も良い。
め本発明は、浸炭した状態において後述する第3工程の
ろう付け熱処理で硬化する性質の低炭素鋼で上半部を形
成し、該上半部に浸炭させる第1工程と、後述する第3
工程のろう付け熱処理で硬化する性質の金属で下半部を
形成し、該下半部と前記浸炭した上半部とを溶接してタ
ペット本体を作る第2工程と、タペット本体の下半部底
面にセラミック板をろう付けする第3工程と、からなる
タペットの製造方法を提供するものである。また、前記
第1工程終了後第2工程開始前に、下半部と接合する部
分の浸炭層を上半部から機械加工で切削するようにして
も良い。
【0006】
【作用】第1工程の浸炭で上半部に必要な硬度が備わ
る。続く第2工程で上半部と下半部を溶接してタペット
本体を形成した後、該タペット本体の底面にセラミック
板を第3工程でろう付けする。下半部は上半部と異なり
ろう付けの妨げとなるような浸炭層がないため、セラミ
ック板が強固に接合できる。また、ろう付け熱処理の熱
で上半部と下半部に焼きが入って硬化し、タペット本体
の耐久性が高まる。そしてさらに、ろう付け熱処理の熱
で上半部と下半部の溶接部の溶接歪が除去されるから、
溶接部の強度も高い。また、第1工程終了後第2工程開
始前に、下半部と接合する部分の浸炭層を上半部から除
去しておけば、上半部と下半部の溶接性が向上する。
る。続く第2工程で上半部と下半部を溶接してタペット
本体を形成した後、該タペット本体の底面にセラミック
板を第3工程でろう付けする。下半部は上半部と異なり
ろう付けの妨げとなるような浸炭層がないため、セラミ
ック板が強固に接合できる。また、ろう付け熱処理の熱
で上半部と下半部に焼きが入って硬化し、タペット本体
の耐久性が高まる。そしてさらに、ろう付け熱処理の熱
で上半部と下半部の溶接部の溶接歪が除去されるから、
溶接部の強度も高い。また、第1工程終了後第2工程開
始前に、下半部と接合する部分の浸炭層を上半部から除
去しておけば、上半部と下半部の溶接性が向上する。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は本発明の製造方法で製造するタペット1
の半断面の分解斜視図、図2はタペット1の縦断面図で
ある。
明する。図1は本発明の製造方法で製造するタペット1
の半断面の分解斜視図、図2はタペット1の縦断面図で
ある。
【0008】完成品たるタペット1は、金属製のタペッ
ト本体2の底面にセラミック板3を接合して組み合わせ
たものである。そして、タペット本体2は上半部2aと
下半部2bを溶接して一体化したものである。
ト本体2の底面にセラミック板3を接合して組み合わせ
たものである。そして、タペット本体2は上半部2aと
下半部2bを溶接して一体化したものである。
【0009】前記上半部2aは、プッシュロッドとの当
たり面たる半球状の凹部4を含む有底筒状であり、比較
的低廉で、且つ、鍛造性の良好な鋼材であるJIS S
NC815,同SNCM616,同SNCM420等の
低炭素鋼を冷間鍛造して製造する。なお、この鋼材は、
浸炭前の状態で加工性が良く、かつ、浸炭してから加熱
すると空冷程度の冷却速度でも焼きが入って硬化すると
いう性質が備わっていれば前記列挙した以外のものであ
っても良い。一方、下半部2bは、JIS SNCM6
30,同SKC24等の鋼材を略円錐台形に切削加工し
て製造する。なお、この鋼材は、セラミック板3とのろ
う付けが容易であることと、ろう付け熱処理の熱で焼き
が入って硬化する性質が備わっていれば前記以外のもの
であっても良い。
たり面たる半球状の凹部4を含む有底筒状であり、比較
的低廉で、且つ、鍛造性の良好な鋼材であるJIS S
NC815,同SNCM616,同SNCM420等の
低炭素鋼を冷間鍛造して製造する。なお、この鋼材は、
浸炭前の状態で加工性が良く、かつ、浸炭してから加熱
すると空冷程度の冷却速度でも焼きが入って硬化すると
いう性質が備わっていれば前記列挙した以外のものであ
っても良い。一方、下半部2bは、JIS SNCM6
30,同SKC24等の鋼材を略円錐台形に切削加工し
て製造する。なお、この鋼材は、セラミック板3とのろ
う付けが容易であることと、ろう付け熱処理の熱で焼き
が入って硬化する性質が備わっていれば前記以外のもの
であっても良い。
【0010】前記セラミック板3は、例えばSi3N4含
有率90重量%の常圧焼結窒化珪素の円板であり、その
板厚は少なくともバルブ用カムから受ける衝撃に耐え得
る強度が確保できるよう設定される。
有率90重量%の常圧焼結窒化珪素の円板であり、その
板厚は少なくともバルブ用カムから受ける衝撃に耐え得
る強度が確保できるよう設定される。
【0011】次に本発明のタペット1の製造方法につい
て説明する。なお、上半部2aと下半部2b及びセラミ
ック板3は、夫々別々に製造されて分離した状態にある
ものとする。
て説明する。なお、上半部2aと下半部2b及びセラミ
ック板3は、夫々別々に製造されて分離した状態にある
ものとする。
【0012】さて、先ず最初の第1工程で上半部2aの
低炭素鋼に浸炭を施す。浸炭はガス浸炭法の他、固形浸
炭法、液体浸炭法等何れでも良い。浸炭深さはタペット
1の大きさや上半部2aの材質或いはタペット1の使用
条件の苛酷度等によっても異なるが、後述するテストサ
ンプルで確認したところでは、全長50mm,外径20〜
30mm程度の大きさで、JIS SNC815,同SN
CM616,同SNCM420等の鋼材を使用したタペ
ット1の場合、浸炭深さを0.6mmにして十分な効果が
あった。
低炭素鋼に浸炭を施す。浸炭はガス浸炭法の他、固形浸
炭法、液体浸炭法等何れでも良い。浸炭深さはタペット
1の大きさや上半部2aの材質或いはタペット1の使用
条件の苛酷度等によっても異なるが、後述するテストサ
ンプルで確認したところでは、全長50mm,外径20〜
30mm程度の大きさで、JIS SNC815,同SN
CM616,同SNCM420等の鋼材を使用したタペ
ット1の場合、浸炭深さを0.6mmにして十分な効果が
あった。
【0013】次に、第2工程で上半部2aと下半部2b
を溶接してタペット本体2を作る。溶接に際しては溶接
し易くするために上半部2a下端の浸炭層を機械加工で
切削して除去しておく。溶接法は電子ビーム溶接やレー
ザー溶接或いは摩擦圧接等何でも良い。
を溶接してタペット本体2を作る。溶接に際しては溶接
し易くするために上半部2a下端の浸炭層を機械加工で
切削して除去しておく。溶接法は電子ビーム溶接やレー
ザー溶接或いは摩擦圧接等何でも良い。
【0014】最後の第3工程でタペット本体2の底面
(下半部2bの底面)に前記セラミック板3をろう付け
する。ろう付け手段はTiを含む銀ろうにより加熱接合
するのがよい。ろう材の系としては、Ag−Cu−Ti
系、Ag−Cu−In−Ti系、Ag−Ti系、Cu−
Ti系、Ag−Cu−Ni−Ti系がよい。また、セラ
ミック板3のろう付け面に予め蒸着法によりメタライズ
処理してもよいが、その場合はAg−Cu系、Ag−C
u−In系のろう材がよい。ろう付け雰囲気は、真空,
Ar,H2,N2等非酸化雰囲気が好ましく、Ti入りろ
う材の場合は特に真空,Arがよい。ろう付け温度は浸
炭後の上半部2aと下半部2bに焼きが入る温度に設定
する。
(下半部2bの底面)に前記セラミック板3をろう付け
する。ろう付け手段はTiを含む銀ろうにより加熱接合
するのがよい。ろう材の系としては、Ag−Cu−Ti
系、Ag−Cu−In−Ti系、Ag−Ti系、Cu−
Ti系、Ag−Cu−Ni−Ti系がよい。また、セラ
ミック板3のろう付け面に予め蒸着法によりメタライズ
処理してもよいが、その場合はAg−Cu系、Ag−C
u−In系のろう材がよい。ろう付け雰囲気は、真空,
Ar,H2,N2等非酸化雰囲気が好ましく、Ti入りろ
う材の場合は特に真空,Arがよい。ろう付け温度は浸
炭後の上半部2aと下半部2bに焼きが入る温度に設定
する。
【0015】次に図2に示すような断面形状で、上半部
2aの最大外径×長さ(21mm×35mm)、下半部2b
の最大外径×長さ(35mm×13mm)、セラミック板3
の直径×厚さ(35mm×2mm)に設定したテストサンプ
ルI,II,III 及び比較例各1個を以下の条件で製作
し、後述する内容の耐久試験を行った。その結果を表1
に示す。
2aの最大外径×長さ(21mm×35mm)、下半部2b
の最大外径×長さ(35mm×13mm)、セラミック板3
の直径×厚さ(35mm×2mm)に設定したテストサンプ
ルI,II,III 及び比較例各1個を以下の条件で製作
し、後述する内容の耐久試験を行った。その結果を表1
に示す。
【0016】*テストサンプルI〜III 上半部2a (テストサンプルI→JIS SNC815),(テス
トサンプルII→同SNCM616),(テストサンプル
III →同SNCM420)を冷間鍛造し、900℃で2
時間ガス浸炭を施して深さ0.6mmの浸炭層を形成し
た。なお、ここでいう浸炭の深さは、JIS規格055
7−1965の有効深さを意味する。そしてその後、下
半部2bとの溶接面を切削して浸炭層を取り除いた。 下半部2b JIS SNCM630の丸棒から削りだした。 セラミック板3 Si3N490重量%にAl2O3−Y2O3系焼結助材及び
成形バインダを加え金型プレスで円板状に成形した後、
常圧でN2 雰囲気で焼成し、平面部に研磨加工を施し
た。 上半部2aと下半部2bは(テストサンプルI,II→
電子ビーム溶接),(テストサンプルIII →レーザー溶
接)で接合した。 タペット本体2とセラミック板3は、Ag−Cu−I
n−Ti系の活性ろう材を介し真空中で(テストサンプ
ルI→790℃×30min ),(テストサンプルII,II
I→795℃×30min)のろう付け処理をした後、N2
ガス置換して300℃まで15分で冷却した。
トサンプルII→同SNCM616),(テストサンプル
III →同SNCM420)を冷間鍛造し、900℃で2
時間ガス浸炭を施して深さ0.6mmの浸炭層を形成し
た。なお、ここでいう浸炭の深さは、JIS規格055
7−1965の有効深さを意味する。そしてその後、下
半部2bとの溶接面を切削して浸炭層を取り除いた。 下半部2b JIS SNCM630の丸棒から削りだした。 セラミック板3 Si3N490重量%にAl2O3−Y2O3系焼結助材及び
成形バインダを加え金型プレスで円板状に成形した後、
常圧でN2 雰囲気で焼成し、平面部に研磨加工を施し
た。 上半部2aと下半部2bは(テストサンプルI,II→
電子ビーム溶接),(テストサンプルIII →レーザー溶
接)で接合した。 タペット本体2とセラミック板3は、Ag−Cu−I
n−Ti系の活性ろう材を介し真空中で(テストサンプ
ルI→790℃×30min ),(テストサンプルII,II
I→795℃×30min)のろう付け処理をした後、N2
ガス置換して300℃まで15分で冷却した。
【0017】*比較例 上半部2a JIS S45Cの丸棒を削りだし、900℃に加熱し
て油焼き入れした。下半部2bとセラミック板3はテ
ストサンプルI〜III と同じである。製造方法は、先
ず下半部2bとセラミック板3をテストサンプルIIと同
条件でろう付けした後、上半部2aと下半部2bをレー
ザー溶接により接合した。
て油焼き入れした。下半部2bとセラミック板3はテ
ストサンプルI〜III と同じである。製造方法は、先
ず下半部2bとセラミック板3をテストサンプルIIと同
条件でろう付けした後、上半部2aと下半部2bをレー
ザー溶接により接合した。
【0018】*耐久試験 排気量15,000ccのディーゼルエンジンに前記テ
ストサンプルI〜III及び比較例のタペット1を装着
し、バルブクリアランスを標準値(0.4mm)の3倍に
設定すると共に、定格回転数(約2,500rpm)の
170%にして連続運転した。
ストサンプルI〜III及び比較例のタペット1を装着
し、バルブクリアランスを標準値(0.4mm)の3倍に
設定すると共に、定格回転数(約2,500rpm)の
170%にして連続運転した。
【0019】
【表1】
【0020】この耐久試験の苛酷な条件によって比較例
のタペットは試験開始後15時間で溶接部から破断した
のに対し、本発明の製造方法により製造されたテストサ
ンプルI〜III のタペットは試験開始後200時間経っ
ても何等異常がなく、従ってテストサンプルI〜III の
優れた耐久性が確認できた。
のタペットは試験開始後15時間で溶接部から破断した
のに対し、本発明の製造方法により製造されたテストサ
ンプルI〜III のタペットは試験開始後200時間経っ
ても何等異常がなく、従ってテストサンプルI〜III の
優れた耐久性が確認できた。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明の製造方法は、予め
上半部と下半部を溶接してタペット本体を形成してから
タペット本体にセラミック板を接合するようにしたた
め、ろう付け熱処理の熱で上半部と下半部に焼きが入っ
て硬化すると共に、その熱で上半部と下半部の溶接部の
溶接歪が除去されるから接合部の強度も高く、総合的に
耐久性の高いタペットが提供できる。しかも上半部,下
半部の焼き入れと溶接部の歪除去がろう付け熱処理の一
工程で一緒にできるから作業工程が少なくて済む。ま
た、タペット本体を上半部と下半部に分割したため、セ
ラミック板とのろう付けに適する高価な金属の使用量が
少なくて済み、かつ、下半部が単純形状になって加工性
の悪い金属であっても加工し易い等、加工費,材料費の
両面でコストが低減できる。そして下半部と接合する部
分の浸炭層を上半部から機械加工で切削することによっ
て、上半部と下半部の溶接性が向上するため、さらに接
合部の強度も高まる。
上半部と下半部を溶接してタペット本体を形成してから
タペット本体にセラミック板を接合するようにしたた
め、ろう付け熱処理の熱で上半部と下半部に焼きが入っ
て硬化すると共に、その熱で上半部と下半部の溶接部の
溶接歪が除去されるから接合部の強度も高く、総合的に
耐久性の高いタペットが提供できる。しかも上半部,下
半部の焼き入れと溶接部の歪除去がろう付け熱処理の一
工程で一緒にできるから作業工程が少なくて済む。ま
た、タペット本体を上半部と下半部に分割したため、セ
ラミック板とのろう付けに適する高価な金属の使用量が
少なくて済み、かつ、下半部が単純形状になって加工性
の悪い金属であっても加工し易い等、加工費,材料費の
両面でコストが低減できる。そして下半部と接合する部
分の浸炭層を上半部から機械加工で切削することによっ
て、上半部と下半部の溶接性が向上するため、さらに接
合部の強度も高まる。
【図1】タペットを半断面にして示す分解斜視図であ
る。
る。
【図2】タペットの縦断面図である。
1 …タペット 2 …タペット本体 2a …上半部 2b …下半部 3 …セラミック板
Claims (2)
- 【請求項1】 浸炭した状態において後述する第3工程
のろう付け熱処理で硬化する性質の低炭素鋼で上半部を
形成し、該上半部に浸炭させる第1工程と、後述する第
3工程のろう付け熱処理で硬化する性質の金属で下半部
を形成し、該下半部と前記浸炭した上半部とを溶接して
タペット本体を作る第2工程と、タペット本体の下半部
底面にセラミック板をろう付けする第3工程と、からな
ることを特徴とするエンジン用タペットの製造方法。 - 【請求項2】 前記第1工程終了後第2工程開始前に、
下半部と接合する部分の浸炭層を上半部から機械加工で
切削するようにしたことを特徴とする請求項1記載のエ
ンジン用タペットの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3080714A JP2817121B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | エンジン用タペットの製造方法 |
US07/830,340 US5253418A (en) | 1991-03-18 | 1992-01-31 | Method of forming tappet of the kind having ceramic seat plate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3080714A JP2817121B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | エンジン用タペットの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04287807A JPH04287807A (ja) | 1992-10-13 |
JP2817121B2 true JP2817121B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=13726015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3080714A Expired - Fee Related JP2817121B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | エンジン用タペットの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5253418A (ja) |
JP (1) | JP2817121B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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