JP3362240B2 - エンジンバルブスプリングリテーナ及びその製法 - Google Patents
エンジンバルブスプリングリテーナ及びその製法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/10—Connecting springs to valve members
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Forging (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Springs (AREA)
Description
材、特に、エンジンに用いられるスプリングリテーナ及
びその製法に関し、特に特定な組成範囲のアルミニウム
合金により形成されたスプリングリテーナ及び特定なそ
の製法に関する。
ている直動型の動弁機構を略示するもので、(1)はエ
ンジンバルブ、(2)は、エンジンバルブ(1)の軸端
に1対のコッタ(3)(3)を介して止着されたスプリ
ングリテーナ、(4)は、シリンダーヘッド(図示略)
とスプリングリテーナ(2)の間に縮設されたバルブス
プリングである。
装したタペット(5)における弁隙間調整用のシム
(6)の上面を、カム(7)が押圧することにより駆動
される。
るエンジンは、動弁系の部品点数が少ないため、許容回
転数を高めることができ、出力性能を向上しうる利点が
ある。
うえで最も障害となるのは、動弁系の重量であり、それ
が大きくなるほど慣性重量が大となって、カムに対する
弁体の追従性が損なわれ、吸排気効率が悪化して出力低
下を招く。
用いられるタペット(5)やバルブスプリング(4)を
係止するスプリングリテーナ(2)を、これまでの鉄製
に代えてアルミニウム合金製とし、動弁系をより一層軽
量化する試みがなされている。
ルブスプリング(4)により大きな繰り返し荷重を受け
るため、これを単に鉄製に比して耐摩耗性の劣る一般の
アルミニウム合金により形成したのみでは、スプリング
リテーナ(2)におけるバルブスプリング(4)の当接
面(2a)の摩耗量が大きく、耐久性に問題がある。
ウム合金(特開平2−147804号参照)或いはチタ
ン合金(特開平4−171206号参照)その他の軽合
金製のリテーナが試みられたが、耐摩耗性、耐へたり性
不足のための問題があった。
ニウム合金により形成したスプリングリテーナを作り、
そのバルブスプリングとの当接面に、ライナー材とし
て、金属製部材を固着したり(例えば特開昭63−50
613号公報、実開昭63−34312号公報参照)、
スプリングリテーナを、強化短繊維を混合した軽金属
(アルミニウム合金)により形成し、且つその表面にめ
っき層を設ける(例えば特開昭62−45915号公報
参照)ことなどにより、バルブスプリングとの当接面の
耐摩耗性を高めたり、また、表面処理即ちアルマイト化
して、同様に、耐摩耗性を与えたり、また、セラミック
その他の硬質材を分散強化し、耐摩耗性を与えた材料で
作ったりしている。このような構造或いは材料の製品で
は、性能を全うするには、コスト高になる。
の前者スプリングリテーナでは、別途金属製部材を製作
したり、それを固着したりする工程を要するため工数が
増加して製造コストが高くなる。また、金属製部材を設
ける分、スプリングリテーナの重量が大となる。
も、強化短繊維を適量混合する工程やメッキ工程を要す
るため、製造コストがかさむという問題がある。本発明
は、上記のような問題点を解決するためになされたもの
で、金属製部材を設けたり、メッキ処理を施したりする
ことなく、素材単体により耐摩耗性を高めるとともに、
安価に製造し得るようにしたエンジンバルブスプリング
リテーナ及びその製法を提供することを目的とする。
し、軽量で、低廉なエンジン部材、特に、バルブスプリ
ングリテーナを提供することを目的とする。
8〜17重量%、Cu;2〜5重量%、Mg;0.2〜
2.5重量%、Mn;1.5重量%以下とその他の微量
成分を含有し、残りがアルミニウムである組成で、DA
S値(デンドライト アーム スペーシング値)が15
μm以下のアルミニウム合金材料を冷間鍛造或いは熱間
鍛造し、特殊な熱処理を行なって製造したエンジンバル
ブスプリングリテーナ及びその製法である。
ルミニウム合金組成は、Si;8〜17重量%、Cu;
2〜5重量%、Mg;0.2〜2.5重量%、Mn;
1.5重量%以下とその他の微量成分を含有し、残りが
アルミニウムである。
来知られていない。例えば、JIS規格4032では、
Si;11.0〜13.5重量%、Cu;0.50〜
1.3重量%、Mg;0.8〜1.3重量%でMn;0
重量%である。また、JIS規格AC8B及びAC8C
のアルミニウム合金鋳物及びダイカストは、Si:8.
5〜10.5重量%、Fe;1.0重量%、Cu;2.
0〜4.0重量%、Mn;0.50重量%、Mg;0.
50〜1.5重量%、Zn;0.50重量%等の組成で
ある。
ム合金組成は、Si;8〜17重量%、Cu;2〜5重
量%、Mg;0.2〜2.5重量%、Mn;1.5重量
%以下とその他の微量成分を含有し、残りがアルミニウ
ムであり、これを、DAS値15μm以下にして製造す
ると、鍛造加工でき、特に、冷間鍛造でも加工でき、低
コストで、特性のすぐれた材料として、エンジン部材と
して、特に、スプリングリテーナとして、用いられ、経
済性を改善できる。
は、含有されるSiはアルミニウム合金の硬度を高める
ものである。Siの組成範囲は8〜17重量%であり、
8重量%未満では、得られる硬度が不十分であり、耐摩
耗性がスプリングリテーナとして不十分であり、17重
量%を超えると、鍛造加工性(限界加工率)を著しく落
とし、強度及び疲労限が著しく低下する。
2重量%未満では、強度が不足し、また、5重量%を超
えると、アルミニウム合金の強度が低下する。
量%であり、0.2重量%以上で、初晶Si晶出を抑
え、強度を増加させるが、2.5重量%を超えると、鍛
造加工性が低下する。
ある。その範囲で、高温強度を保持するに有効である。
に、DAS値が、15μm以下のものが好適である。D
AS値が、15μmを超えると、鍛造加工性が著しく低
下し、鍛造加工が困難になる。
を用いて、エンジンバルブスプリングリテーナを鍛造加
工し、次に、このように成形、加工したスプリングリテ
ーナは、以下のような熱処理を行なうと、実際に使用可
能で、良好な特性を有するスプリングリテーナが得られ
る。
グリテーナを、450〜540℃で溶体化し、150〜
200℃の温度範囲に1〜6時間保持して時効処理す
る。
化され、組織が均一にされる。その溶体化処理温度は、
450℃未満では、不充分であり、540℃を超える
と、過熱となり、450〜540℃の処理温度が好適で
ある。更に、480〜520℃の範囲がより好適であ
る。
ングリテーナを、更に、エイジング処理する。エイジン
グ処理の好適な条件は、150〜200℃の温度範囲
で、1〜6時間の処理時間である。
は、処理時間が長くなり、また、200℃を超えると、
過時効になるおそれがある。更に、170℃〜190℃
が好適である。
するが、1〜6時間が好適である。1時間未満では、時
効不足となり、6時間を超えると、過時効となる。
アルミニウム合金のスプリングリテーナを仕上加工す
る。即ち、タンブリング加工し、防錆加工して、製品と
する。
ライト アーム スペーシング値)が15μmを超えて
いると、製造したアルミニウム合金部材は、鍛造限界加
工率が著しく低下し、鍛造加工性が低下して、本発明の
スプリングリテーナの製造に適さない。好適な範囲は、
DAS値15μm以下である。
積が、増加してしまい、鍛造加工絞り率が低下し、限界
加工率が低下していく。
プリングリテーナの製造方法を例示して、実施例により
説明するが、本発明はそれらによって限定されるもので
はない。
いて、外径約30mmのリテーナを作製した。冷間加工
製造したアルミニウム合金リテーナを、490℃で溶体
化し、更に、180℃で2時間エイジングした。そのよ
うに熱処理したリテーナを、エンジンに組み込み、運転
し、次のような特性を測定した。
Si含有量が増加すると、他成分の影響もあるが、摩耗
量が減少し、8%以上になると摩耗量は10分の1以下
になる。その他、スプリングリテーナとして必要な特性
のデータを測定した。
工率(%)は、図2のグラフに示すように変化する。即
ち、鍛造加工率は、Si含有量が、8重量%から17重
量%にまでは、一定で移行するが、その後は、急速に加
工性が下がっていく。
製造は、次にようにして為される。上記の組成のアルミ
ニウム合金棒材を、切断して、スプリングリテーナ原材
料ブランクとし、次に、潤滑剤を塗布したものを冷間加
工(据込み加工)で成形し、上記の特別の熱処理にかけ
る。
を、溶体化し、更に、エイジングする。そして、タンブ
リング加工で仕上げ、防錆処理して、製品とする。
定な組成範囲のアルミニウム合金材料を用いたエンジン
バルブスプリングリテーナにより、上記のような技術的
効果が得られた。それをまとめると、次のようである。
第1に、材料成分の範囲を特定し、軽量で、製造コスト
が低下されたスプリングリテーナを提供した。第2に、
金属製部材を設けたり、メッキ処理を施したりすること
なく、素材単体により耐摩耗性を高めるとともに、安価
に製造し得るようにしたエンジンバルブスプリングリテ
ーナ及びその製法を提供した。
断面図である。
ルミニウム合金中のSi含有量を変化させたときの圧延
加工或いは鍛造加工での限界加工率を示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 Si 8〜17重量%、Cu 2〜5重
量%、Mg 0.2〜10重量%、Mn 1.5重量%
以下とその他の微量成分を含有し、残りアルミニウムで
ある組成のアルミニウム合金の冷間鍛造或いは熱間鍛造
のエンジンバルブスプリングリテーナ。 - 【請求項2】 DAS値(デンドライト アーム スペ
ーシング値)15μm以下の材料を使用して加工した請
求項1に記載のエンジンバルブスプリングリテーナ。 - 【請求項3】 DAS値(デンドライト アーム スペ
ーシング値)15μm以下で、Si 8〜17重量%、
Cu 2〜5重量%、Mg 0.2〜10重量%、Mn
1.5重量%以下とその他の微量成分を含有し、残り
アルミニウムである組成のアルミニウム合金を用いて、
エンジンバルブスプリングリテーナを冷間鍛造し、或い
は熱間鍛造し、次に、溶体化し、150〜200℃の温
度範囲で、1〜6時間保持して時効せしめ、次に仕上げ
加工することを特徴とするエンジンバルブスプリングリ
テーナの製法。
Priority Applications (4)
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