JPH09250316A - 内燃機関用弁機構 - Google Patents
内燃機関用弁機構Info
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- JPH09250316A JPH09250316A JP5515696A JP5515696A JPH09250316A JP H09250316 A JPH09250316 A JP H09250316A JP 5515696 A JP5515696 A JP 5515696A JP 5515696 A JP5515696 A JP 5515696A JP H09250316 A JPH09250316 A JP H09250316A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関用の吸気弁又は排気弁としてそなえ
られてポペット弁とコッタとを有する内燃機関用弁機構
に関し、バルブ軸部におけるコッタとの接触部分のフレ
ッティング磨耗を抑制し、クラックの発生を防止できる
ようにして吸気弁や排気弁の疲労強度を向上させること
ができるようにする。 【解決手段】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられ、バルブスプリングリテーナ取付用のコッ
タ26を外嵌されるバルブ軸部16を有するポペット弁
により構成された内燃機関用弁機構において、ポペット
弁がβ型チタン合金材料により形成されるとともに、コ
ッタ26が炭素鋼を材料として形成され、且つ燐酸マン
ガン系皮膜28の表面処理を施されるように構成する。
られてポペット弁とコッタとを有する内燃機関用弁機構
に関し、バルブ軸部におけるコッタとの接触部分のフレ
ッティング磨耗を抑制し、クラックの発生を防止できる
ようにして吸気弁や排気弁の疲労強度を向上させること
ができるようにする。 【解決手段】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられ、バルブスプリングリテーナ取付用のコッ
タ26を外嵌されるバルブ軸部16を有するポペット弁
により構成された内燃機関用弁機構において、ポペット
弁がβ型チタン合金材料により形成されるとともに、コ
ッタ26が炭素鋼を材料として形成され、且つ燐酸マン
ガン系皮膜28の表面処理を施されるように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の吸気
弁又は排気弁としてそなえられてポペット弁(きのこ型
弁)とバルブスプリングリテーナ取付用のコッタ(リテ
ーナロック)とを有する内燃機関用弁機構に関し、特
に、弁とこの弁外周に外嵌されるコッタとを互いにヤン
グ率の異なる材料で形成されたものに用いて好適の、内
燃機関用弁機構に関する。
弁又は排気弁としてそなえられてポペット弁(きのこ型
弁)とバルブスプリングリテーナ取付用のコッタ(リテ
ーナロック)とを有する内燃機関用弁機構に関し、特
に、弁とこの弁外周に外嵌されるコッタとを互いにヤン
グ率の異なる材料で形成されたものに用いて好適の、内
燃機関用弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の性能向上のために内燃機関の
高速回転化が図られているが、このような内燃機関の高
速回転化に対応するためには、動弁系の慣性質量の低減
が重要である。特に、動弁系の中でも大きな質量を占め
る吸気弁や排気弁等の弁本体の軽量化は、内燃機関の高
速回転化に極めて効果が大きい。
高速回転化が図られているが、このような内燃機関の高
速回転化に対応するためには、動弁系の慣性質量の低減
が重要である。特に、動弁系の中でも大きな質量を占め
る吸気弁や排気弁等の弁本体の軽量化は、内燃機関の高
速回転化に極めて効果が大きい。
【0003】そこで、例えばβ型チタン合金を材料とし
た吸気弁などの内燃機関用弁と、炭素鋼等の鉄系金属や
非鉄系金属を材料としたコッタとを有する内燃機関用弁
機構が開発されている。このような内燃機関の動弁系
は、例えば図4(内燃機関のシリンダヘッド部分の横断
面図における内燃機関の動弁系を示す断面図)に示すよ
うに構成される。
た吸気弁などの内燃機関用弁と、炭素鋼等の鉄系金属や
非鉄系金属を材料としたコッタとを有する内燃機関用弁
機構が開発されている。このような内燃機関の動弁系
は、例えば図4(内燃機関のシリンダヘッド部分の横断
面図における内燃機関の動弁系を示す断面図)に示すよ
うに構成される。
【0004】図4及びその要部側面図である図5におい
て、10はシリンダヘッドであり、下部に燃焼室11の
上面部11Aが形成され、この燃焼室上面部11Aに通
じるように吸気ポート12及び排気ポート13が形成さ
れている。そして、吸気ポート12の燃焼室側開口11
Bに吸気弁14が、排気ポート13の燃焼室側開口11
Cに排気弁15がそれぞれそなえられている。
て、10はシリンダヘッドであり、下部に燃焼室11の
上面部11Aが形成され、この燃焼室上面部11Aに通
じるように吸気ポート12及び排気ポート13が形成さ
れている。そして、吸気ポート12の燃焼室側開口11
Bに吸気弁14が、排気ポート13の燃焼室側開口11
Cに排気弁15がそれぞれそなえられている。
【0005】これらの吸気弁14及び排気弁15は、バ
ルブ軸部16の一端(図中、下端)に、開口11B,1
1Cを開閉する弁体としてのバルブ傘部17をそなえた
ポペット弁で構成され、シリンダヘッド10にそなえら
れたバルブガイド18に摺動自在に嵌挿されている。ま
た、開口11B,11Cにはバルブ傘部17の整合する
バルブシート19がそなえられる。
ルブ軸部16の一端(図中、下端)に、開口11B,1
1Cを開閉する弁体としてのバルブ傘部17をそなえた
ポペット弁で構成され、シリンダヘッド10にそなえら
れたバルブガイド18に摺動自在に嵌挿されている。ま
た、開口11B,11Cにはバルブ傘部17の整合する
バルブシート19がそなえられる。
【0006】ここでは、これらの吸気弁14及び排気弁
15のうち、よりバルブ傘部の直径が大きく軽量化を要
求される吸気弁14についてはチタン合金製に、また、
比較的バルブ傘部の直径が小さい排気弁15については
耐熱合金製になっている。このような吸気弁14及び排
気弁15の動弁系は、図示しないクランクシャフトに連
動してクランクシャフトの二分の一の回転速度で回転す
るカムシャフト20A,20Bと、これらのカムシャフ
ト20A,20Bに設けられたカム21A,21B及び
バルブ軸部16の他端(図中、上端)にそれぞれ当接し
ながらカム21A,21Bの形状に応じて揺動するロッ
カアーム22A,22Bと、吸気弁14,排気弁15を
閉方向(図中、上方)へ付勢するバルブスプリング23
A,23Bとをそなえている。
15のうち、よりバルブ傘部の直径が大きく軽量化を要
求される吸気弁14についてはチタン合金製に、また、
比較的バルブ傘部の直径が小さい排気弁15については
耐熱合金製になっている。このような吸気弁14及び排
気弁15の動弁系は、図示しないクランクシャフトに連
動してクランクシャフトの二分の一の回転速度で回転す
るカムシャフト20A,20Bと、これらのカムシャフ
ト20A,20Bに設けられたカム21A,21B及び
バルブ軸部16の他端(図中、上端)にそれぞれ当接し
ながらカム21A,21Bの形状に応じて揺動するロッ
カアーム22A,22Bと、吸気弁14,排気弁15を
閉方向(図中、上方)へ付勢するバルブスプリング23
A,23Bとをそなえている。
【0007】このうちバルブスプリング23A,23B
は、シリンダヘッド10側の座面24A,24Bとバル
ブ軸部16の上端部との間に圧縮状態で介装されてい
る。特に、バルブスプリング23A,23Bの上端は、
バルブスプリングリテーナ25及びコッタ26を介して
バルブ軸部16の上端部に係止されている。コッタ26
は、図5に示すように、その内周面26Aに形成された
環状嵌合凸部26Bを、バルブ軸部16の上端部外周に
おけるコッタ26との嵌合面16Aに形成された環状嵌
合溝部16B内に嵌合させることにより、軸方向へ抜け
ることなくバルブ軸部16の外周に嵌着される。
は、シリンダヘッド10側の座面24A,24Bとバル
ブ軸部16の上端部との間に圧縮状態で介装されてい
る。特に、バルブスプリング23A,23Bの上端は、
バルブスプリングリテーナ25及びコッタ26を介して
バルブ軸部16の上端部に係止されている。コッタ26
は、図5に示すように、その内周面26Aに形成された
環状嵌合凸部26Bを、バルブ軸部16の上端部外周に
おけるコッタ26との嵌合面16Aに形成された環状嵌
合溝部16B内に嵌合させることにより、軸方向へ抜け
ることなくバルブ軸部16の外周に嵌着される。
【0008】このコッタ26の外周面26Cは、下方の
バルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状に形
成され、バルブスプリングリテーナ25の内周面25A
は、このコッタ26の外周面26Cと整合するように下
方のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状
に形成されている。そして、バルブスプリングリテーナ
25は、その内周面25Aをコッタ26の外周面26C
に当接させるようにして装備され、バルブスプリング2
3A,23Bを圧縮状態に保持している。
バルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状に形
成され、バルブスプリングリテーナ25の内周面25A
は、このコッタ26の外周面26Cと整合するように下
方のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状
に形成されている。そして、バルブスプリングリテーナ
25は、その内周面25Aをコッタ26の外周面26C
に当接させるようにして装備され、バルブスプリング2
3A,23Bを圧縮状態に保持している。
【0009】さらに、内燃機関用弁機構を構成する弁1
4又は15がチタン合金製であるのに対して、内燃機関
用弁機構を構成するコッタ26は、炭素鋼で形成されて
いる。また、コッタ26の表面には例えば黒染め処理
(鉄材の表面に四酸化鉄の被膜を施し、防錆、なじみ、
識別等に利用される)が施されている。
4又は15がチタン合金製であるのに対して、内燃機関
用弁機構を構成するコッタ26は、炭素鋼で形成されて
いる。また、コッタ26の表面には例えば黒染め処理
(鉄材の表面に四酸化鉄の被膜を施し、防錆、なじみ、
識別等に利用される)が施されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の内燃
機関の動弁系では、内燃機関用弁機構を構成する吸気弁
14はβ型チタン合金で形成されるが、内燃機関用弁機
構を構成するコッタ26は、それほど軽量化の要求がな
いため安価な炭素鋼で形成される。チタン合金製の吸気
弁14と炭素鋼製のコッタ26との接触部には、フレッ
ティング摩耗が発生する。これは、チタン合金と炭素鋼
とはヤング率が異なるため、荷重変動や機関温度変化等
に伴ってチタン合金製の吸気弁14と炭素鋼製のコッタ
26との接触部で微小な滑りの繰り返しが生じるように
なり、接合面に酸化金属の粉末を発生させ、この進行に
より接合面が損傷し、フレッティング摩耗と称される表
面損傷が発生する。
機関の動弁系では、内燃機関用弁機構を構成する吸気弁
14はβ型チタン合金で形成されるが、内燃機関用弁機
構を構成するコッタ26は、それほど軽量化の要求がな
いため安価な炭素鋼で形成される。チタン合金製の吸気
弁14と炭素鋼製のコッタ26との接触部には、フレッ
ティング摩耗が発生する。これは、チタン合金と炭素鋼
とはヤング率が異なるため、荷重変動や機関温度変化等
に伴ってチタン合金製の吸気弁14と炭素鋼製のコッタ
26との接触部で微小な滑りの繰り返しが生じるように
なり、接合面に酸化金属の粉末を発生させ、この進行に
より接合面が損傷し、フレッティング摩耗と称される表
面損傷が発生する。
【0011】β型チタン合金製の吸気弁14と炭素鋼製
のコッタ26との間におけるフレッティング摩耗は、互
いの接触部、即ち吸気弁14のバルブ軸部16の外周面
(嵌合面)16Aと、コッタ26の内周面26Aとの間
で発生するが、フレッティング摩耗の進行に伴い、図5
に示す箇所の近傍にクラック27が発生する。なお、疲
労試験,耐久試験等において実際に折損に至るケースが
発生した。
のコッタ26との間におけるフレッティング摩耗は、互
いの接触部、即ち吸気弁14のバルブ軸部16の外周面
(嵌合面)16Aと、コッタ26の内周面26Aとの間
で発生するが、フレッティング摩耗の進行に伴い、図5
に示す箇所の近傍にクラック27が発生する。なお、疲
労試験,耐久試験等において実際に折損に至るケースが
発生した。
【0012】図5中に符号27で示すように、バルブ軸
部16では、バルブ軸部16外周のコッタ26との嵌合
面16Aにおけるバルブ傘部側(図5中下方側)端部近
傍にフレッティング摩耗によるクラック27が生じる。
これは、楔状断面を有するコッタ26の先端(即ち、図
5中の下端)部からフレッティング摩耗が始まり、繰り
返し回数が増えるのに応じて、軸に沿ってやや内方に位
置した部分で応力の一番大きな箇所(図5に示すように
コッタ26の先端より少し中に入ったところ)にクラッ
ク27が生じ折損することになる。
部16では、バルブ軸部16外周のコッタ26との嵌合
面16Aにおけるバルブ傘部側(図5中下方側)端部近
傍にフレッティング摩耗によるクラック27が生じる。
これは、楔状断面を有するコッタ26の先端(即ち、図
5中の下端)部からフレッティング摩耗が始まり、繰り
返し回数が増えるのに応じて、軸に沿ってやや内方に位
置した部分で応力の一番大きな箇所(図5に示すように
コッタ26の先端より少し中に入ったところ)にクラッ
ク27が生じ折損することになる。
【0013】ここで、β型チタン合金製の吸気弁14と
同じ成分のβ型チタン合金によりコッタ26を形成する
ことも考えられるが、コストが高くなり、経済的でな
い。本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、バ
ルブ軸部におけるコッタとの接触部分のフレッティング
摩耗を抑制し、クラックの発生を防止できるようにし
て、一般的な炭素鋼とは異なるチタン合金等の材料で形
成された吸気弁や排気弁の疲労強度を向上させることが
できるようにした、内燃機関用弁機構を提供することを
目的とする。
同じ成分のβ型チタン合金によりコッタ26を形成する
ことも考えられるが、コストが高くなり、経済的でな
い。本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、バ
ルブ軸部におけるコッタとの接触部分のフレッティング
摩耗を抑制し、クラックの発生を防止できるようにし
て、一般的な炭素鋼とは異なるチタン合金等の材料で形
成された吸気弁や排気弁の疲労強度を向上させることが
できるようにした、内燃機関用弁機構を提供することを
目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関用弁機構は、内燃機関における吸気弁又は排気弁と
してそなえられてバルブ軸部を有するポペット弁と、該
ポペット弁の該バルブ軸部に外嵌されたバルブスプリン
グリテーナ取付用のコッタとを有する内燃機関用弁機構
において、該ポペット弁が低含有率のアルミニウムを含
有したチタン合金材料により形成されるとともに、該コ
ッタが炭素鋼を材料として形成され且つ燐酸マンガン系
被膜の表面処理を施されていることを特徴としている。
機関用弁機構は、内燃機関における吸気弁又は排気弁と
してそなえられてバルブ軸部を有するポペット弁と、該
ポペット弁の該バルブ軸部に外嵌されたバルブスプリン
グリテーナ取付用のコッタとを有する内燃機関用弁機構
において、該ポペット弁が低含有率のアルミニウムを含
有したチタン合金材料により形成されるとともに、該コ
ッタが炭素鋼を材料として形成され且つ燐酸マンガン系
被膜の表面処理を施されていることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。図1〜図3は本発明の一実施
形態としての内燃機関用弁機構を説明するためのもので
ある。この実施形態の内燃機関用弁機構は、図4を参照
して従来技術として既に説明したように、内燃機関にお
ける吸気弁14を有する内燃機関用弁機構,排気弁15
を有する内燃機関用弁機構の両方又は一方に用いられる
ものである。このような内燃機関用弁機構を構成する弁
の材料としては、β型チタン合金が用いられている。
の形態について説明する。図1〜図3は本発明の一実施
形態としての内燃機関用弁機構を説明するためのもので
ある。この実施形態の内燃機関用弁機構は、図4を参照
して従来技術として既に説明したように、内燃機関にお
ける吸気弁14を有する内燃機関用弁機構,排気弁15
を有する内燃機関用弁機構の両方又は一方に用いられる
ものである。このような内燃機関用弁機構を構成する弁
の材料としては、β型チタン合金が用いられている。
【0016】図4に示すように、吸気弁14又は排気弁
15の動弁系は、図示しないクランクシャフトの二分の
一の回転速度で回転するカムシャフト20A,20B
と、これらのカムシャフト20A,20Bのカム21
A,21B及びバルブ軸部16の他端(図中、上端)に
それぞれ当接しながらカム21A,21Bの形状に応じ
て揺動するロッカアーム22A,22Bと、吸気弁1
4,排気弁15を閉方向(図中、上方)へ付勢するバル
ブスプリング23A,23Bとをそなえている。
15の動弁系は、図示しないクランクシャフトの二分の
一の回転速度で回転するカムシャフト20A,20B
と、これらのカムシャフト20A,20Bのカム21
A,21B及びバルブ軸部16の他端(図中、上端)に
それぞれ当接しながらカム21A,21Bの形状に応じ
て揺動するロッカアーム22A,22Bと、吸気弁1
4,排気弁15を閉方向(図中、上方)へ付勢するバル
ブスプリング23A,23Bとをそなえている。
【0017】そして、バルブスプリング23A,23B
の上端は、バルブスプリングリテーナ25及びコッタ
(リテーナロック)26を介してバルブ軸部16の上端
部に係止されているが、コッタ26は、図1に示すよう
に、その内周面26Aに形成された環状嵌合凸部26B
を、バルブ軸部16の上端部外周におけるコッタ26と
の嵌合面16Aに形成された環状嵌合溝部16B内に嵌
合させることにより、軸方向へ抜けることなくバルブ軸
部16の外周に嵌着される。
の上端は、バルブスプリングリテーナ25及びコッタ
(リテーナロック)26を介してバルブ軸部16の上端
部に係止されているが、コッタ26は、図1に示すよう
に、その内周面26Aに形成された環状嵌合凸部26B
を、バルブ軸部16の上端部外周におけるコッタ26と
の嵌合面16Aに形成された環状嵌合溝部16B内に嵌
合させることにより、軸方向へ抜けることなくバルブ軸
部16の外周に嵌着される。
【0018】また、コッタ26の外周面26Cは、下方
のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状に
形成され、バルブスプリングリテーナ25の内周面25
Aは、このコッタ26の外周面26Cと整合するように
下方のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面
状に形成されており、バルブスプリングリテーナ25
は、その内周面25Aをコッタ26の外周面26Cに当
接させるようにして装備され、バルブスプリング23
A,23Bを圧縮状態に保持している。
のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面状に
形成され、バルブスプリングリテーナ25の内周面25
Aは、このコッタ26の外周面26Cと整合するように
下方のバルブ傘部17へ向けて次第に縮径したテーパ面
状に形成されており、バルブスプリングリテーナ25
は、その内周面25Aをコッタ26の外周面26Cに当
接させるようにして装備され、バルブスプリング23
A,23Bを圧縮状態に保持している。
【0019】さらに、内燃機関用弁機構を構成する吸気
弁14がβ型チタン合金製であるのに対して、内燃機関
用弁機構を構成するコッタ26は、炭素鋼で形成されて
いる。このような本内燃機関用弁機構では、図1に符号
28で示すように、内燃機関用弁機構を構成するコッタ
26に燐酸マンガン系被膜の表面処理が施されている。
図1中では、燐酸マンガン系被膜が施されている箇所を
分かり易くするため、燐酸マンガン系被膜の厚みを拡大
して示している。
弁14がβ型チタン合金製であるのに対して、内燃機関
用弁機構を構成するコッタ26は、炭素鋼で形成されて
いる。このような本内燃機関用弁機構では、図1に符号
28で示すように、内燃機関用弁機構を構成するコッタ
26に燐酸マンガン系被膜の表面処理が施されている。
図1中では、燐酸マンガン系被膜が施されている箇所を
分かり易くするため、燐酸マンガン系被膜の厚みを拡大
して示している。
【0020】なお、現状の燐酸マンガン系被膜の表面処
理では、コッタ26の内周面26Aにのみ表面処理を施
すよりも、コッタ26の表面全体に表面処理を施すほう
が容易であるため、本実施形態のように内周面26Aの
みならずその表面全体に燐酸マンガン系被膜処理を施す
ことが考えられるが、燐酸マンガン系被膜処理上、問題
がなければ、内周面26Aのみに燐酸マンガン系被膜処
理を施したり、嵌合面16Aの中でもフレッティング摩
耗等による損傷を招きやすい箇所、例えば嵌合面16A
におけるバルブ傘部17側端部近傍の従来クラックがし
ばしば発生した箇所27及びこの周囲に対応する箇所の
みに燐酸マンガン系被膜処理を施すようにしてもよい。
理では、コッタ26の内周面26Aにのみ表面処理を施
すよりも、コッタ26の表面全体に表面処理を施すほう
が容易であるため、本実施形態のように内周面26Aの
みならずその表面全体に燐酸マンガン系被膜処理を施す
ことが考えられるが、燐酸マンガン系被膜処理上、問題
がなければ、内周面26Aのみに燐酸マンガン系被膜処
理を施したり、嵌合面16Aの中でもフレッティング摩
耗等による損傷を招きやすい箇所、例えば嵌合面16A
におけるバルブ傘部17側端部近傍の従来クラックがし
ばしば発生した箇所27及びこの周囲に対応する箇所の
みに燐酸マンガン系被膜処理を施すようにしてもよい。
【0021】また、このような燐酸マンガン系被膜を施
す表面処理は、例えば、脱脂,水洗,湯洗,表面調整,
化成処理,湯洗,乾燥及び防錆油という各工程により行
なわれる。具体的には、脱脂工程では、ナトリウム,ケ
イ酸塩,燐酸塩及び界面活性剤を含んだアルカリ性の表
面処理溶剤に浸漬する処理が行なわれる。
す表面処理は、例えば、脱脂,水洗,湯洗,表面調整,
化成処理,湯洗,乾燥及び防錆油という各工程により行
なわれる。具体的には、脱脂工程では、ナトリウム,ケ
イ酸塩,燐酸塩及び界面活性剤を含んだアルカリ性の表
面処理溶剤に浸漬する処理が行なわれる。
【0022】表面調整工程では、マンガンと燐酸塩を含
んだ表面処理溶剤に浸漬し揺動させる処理が行なわれ
る。化成処理工程では、硝酸塩、マンガン、燐酸塩、鉄
分、ニッケルを含有する表面処理薬剤を適宜濃度に溶解
した表面処理溶剤に浸漬する処理が行なわれる。その
後、湯洗、乾燥工程を経て、防錆処理される。
んだ表面処理溶剤に浸漬し揺動させる処理が行なわれ
る。化成処理工程では、硝酸塩、マンガン、燐酸塩、鉄
分、ニッケルを含有する表面処理薬剤を適宜濃度に溶解
した表面処理溶剤に浸漬する処理が行なわれる。その
後、湯洗、乾燥工程を経て、防錆処理される。
【0023】もちろん、このような処理工程は一例であ
り、コッタ26の材質等に応じて最適な燐酸マンガン系
被膜の表面処理工程を採用すべきである。本発明の一実
施形態としての内燃機関用弁機構は、上述のように構成
されているので、燐酸マンガン系被膜によって、バルブ
軸部16とコッタ26とのなじみ性を向上させることに
より、フレッティング摩耗を抑制し、クラックの発生を
防止することができ、チタン合金製の吸気弁14(内燃
機関用弁)の疲労強度を向上させうる効果がある。具体
的には、従来のようにコッタ26に黒染め処理が施され
たものを使用した場合よりも疲労強度を約7%向上させ
た。
り、コッタ26の材質等に応じて最適な燐酸マンガン系
被膜の表面処理工程を採用すべきである。本発明の一実
施形態としての内燃機関用弁機構は、上述のように構成
されているので、燐酸マンガン系被膜によって、バルブ
軸部16とコッタ26とのなじみ性を向上させることに
より、フレッティング摩耗を抑制し、クラックの発生を
防止することができ、チタン合金製の吸気弁14(内燃
機関用弁)の疲労強度を向上させうる効果がある。具体
的には、従来のようにコッタ26に黒染め処理が施され
たものを使用した場合よりも疲労強度を約7%向上させ
た。
【0024】ここで、各種の被膜が施されたコッタ26
を使用して行なった疲労強度の試験結果を比較する。図
2は疲労試験の試験方法を示す図であり、表1は疲労試
験の試験結果を示す表である。なお、ここでは従来から
使用している黒染め処理を施したもの,一般にチタン合
金と相性が良い銅めっき処理を施したもの,本実施形態
において採用している燐酸マンガン系被膜処理を施した
もの及び二硫化モリブデン(MoS2 )固体潤滑処理を
施したものについて試験を行なっている。疲労試験の試
験方法は、図2に示すようにコッタ26及びバルブスプ
リングリテーナ25とバルブ傘部17とを引張部として
予め設定された引張荷重(矢印の方向)を繰り返して与
え、繰り返し数が10の7乗回に耐える限界の荷重を記
録する。
を使用して行なった疲労強度の試験結果を比較する。図
2は疲労試験の試験方法を示す図であり、表1は疲労試
験の試験結果を示す表である。なお、ここでは従来から
使用している黒染め処理を施したもの,一般にチタン合
金と相性が良い銅めっき処理を施したもの,本実施形態
において採用している燐酸マンガン系被膜処理を施した
もの及び二硫化モリブデン(MoS2 )固体潤滑処理を
施したものについて試験を行なっている。疲労試験の試
験方法は、図2に示すようにコッタ26及びバルブスプ
リングリテーナ25とバルブ傘部17とを引張部として
予め設定された引張荷重(矢印の方向)を繰り返して与
え、繰り返し数が10の7乗回に耐える限界の荷重を記
録する。
【0025】
【表1】 この表1によると、従来使用している黒染め処理を施し
たコッタ26の場合には、疲労限荷重が750kgfで
あるのに対して、本実施形態において使用している燐酸
マンガン系被膜処理を施したコッタ26の場合には、疲
労限荷重が800kgfと向上しており、疲労強度が向
上することがわかる。また、銅メッキ処理を施したコッ
タ26の場合には、疲労限荷重が650kgfであり、
また、二硫化モリブデン固体潤滑被膜処理を施したコッ
タ26の場合には、疲労限荷重が750kgfであり、
従来使用している黒染め処理を施したコッタ26の場合
と比較して疲労限荷重は向上せず、疲労強度は向上しな
い。
たコッタ26の場合には、疲労限荷重が750kgfで
あるのに対して、本実施形態において使用している燐酸
マンガン系被膜処理を施したコッタ26の場合には、疲
労限荷重が800kgfと向上しており、疲労強度が向
上することがわかる。また、銅メッキ処理を施したコッ
タ26の場合には、疲労限荷重が650kgfであり、
また、二硫化モリブデン固体潤滑被膜処理を施したコッ
タ26の場合には、疲労限荷重が750kgfであり、
従来使用している黒染め処理を施したコッタ26の場合
と比較して疲労限荷重は向上せず、疲労強度は向上しな
い。
【0026】したがって、特に、燐酸マンガン系被膜処
理を施した場合には、疲労強度が向上することがわか
る。次に、コッタ26の表面粗さの影響について見てみ
ることとする。図3は表面粗さの測定箇所を示す図であ
り、表2は表面粗さの測定結果を示す表である。表面粗
さの測定箇所は、図3に示すように、コッタ26の内周
面26Aであり、表面粗さは粗さ計を用いて矢印の方向
に向かって測定する。また、表面粗さの測定は、複数回
行ない、その平均値を求めている。なお、表面粗さの測
定値の単位はマイクロメートルである。
理を施した場合には、疲労強度が向上することがわか
る。次に、コッタ26の表面粗さの影響について見てみ
ることとする。図3は表面粗さの測定箇所を示す図であ
り、表2は表面粗さの測定結果を示す表である。表面粗
さの測定箇所は、図3に示すように、コッタ26の内周
面26Aであり、表面粗さは粗さ計を用いて矢印の方向
に向かって測定する。また、表面粗さの測定は、複数回
行ない、その平均値を求めている。なお、表面粗さの測
定値の単位はマイクロメートルである。
【0027】
【表2】 この表2によると、従来から使用されている黒染め処理
を施したものについては、測定値の最小値が6.2μ
m,最大値が8.3μmになっており、その平均値は
6.7μmになっている。銅めっき処理を施したものに
ついては、測定値の最小値が5.0μm,最大値が6.
2μmになっており、その平均値は5.7μmになって
いる。燐酸マンガン系被膜処理を施したものについて
は、測定値の最小値が4.6μm,最大値が6.3μm
になっており、その平均値は5.6μmになっている。
二硫化モリブデン(Mo)固体潤滑被膜処理を施したも
のについては、測定値の最小値が5.4μm,最大値が
8.5μmになっており、その平均値は6.4μmにな
っている。
を施したものについては、測定値の最小値が6.2μ
m,最大値が8.3μmになっており、その平均値は
6.7μmになっている。銅めっき処理を施したものに
ついては、測定値の最小値が5.0μm,最大値が6.
2μmになっており、その平均値は5.7μmになって
いる。燐酸マンガン系被膜処理を施したものについて
は、測定値の最小値が4.6μm,最大値が6.3μm
になっており、その平均値は5.6μmになっている。
二硫化モリブデン(Mo)固体潤滑被膜処理を施したも
のについては、測定値の最小値が5.4μm,最大値が
8.5μmになっており、その平均値は6.4μmにな
っている。
【0028】このような測定結果から、表面粗さの測定
値については、それほど大きなばらつきはなく、チタン
合金製の吸気弁14とのなじみ性に影響を与えることは
ほとんどないと考えられる。なお、本実施形態では、コ
ッタ26の表面全体に燐酸マンガン系被膜処理を施すよ
うにしているが、フレッティング摩耗が生じ易い部分に
のみ施すようにしてもよい。
値については、それほど大きなばらつきはなく、チタン
合金製の吸気弁14とのなじみ性に影響を与えることは
ほとんどないと考えられる。なお、本実施形態では、コ
ッタ26の表面全体に燐酸マンガン系被膜処理を施すよ
うにしているが、フレッティング摩耗が生じ易い部分に
のみ施すようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
用弁によれば、内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられてバルブ軸部を有するポペット弁と、該ポ
ペット弁の該バルブ軸部に外嵌されたバルブスプリング
リテーナ取付用のコッタとを有する内燃機関用弁機構に
おいて、該ポペット弁が低含有率のアルミニウムを含有
したチタン合金材料により形成されるとともに、該コッ
タが炭素鋼を材料として形成され且つ燐酸マンガン系被
膜の表面処理を施されるという構成により、バルブ軸部
とコッタとのなじみ性が向上し、バルブ軸部外周におけ
るフレッティング摩耗が抑制され、クラックの発生を防
止できるようになり、一般的な耐熱合金とは異なるチタ
ン合金等の材料で形成された吸気弁や排気弁の疲労強度
を向上させることができるようになる。
用弁によれば、内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられてバルブ軸部を有するポペット弁と、該ポ
ペット弁の該バルブ軸部に外嵌されたバルブスプリング
リテーナ取付用のコッタとを有する内燃機関用弁機構に
おいて、該ポペット弁が低含有率のアルミニウムを含有
したチタン合金材料により形成されるとともに、該コッ
タが炭素鋼を材料として形成され且つ燐酸マンガン系被
膜の表面処理を施されるという構成により、バルブ軸部
とコッタとのなじみ性が向上し、バルブ軸部外周におけ
るフレッティング摩耗が抑制され、クラックの発生を防
止できるようになり、一般的な耐熱合金とは異なるチタ
ン合金等の材料で形成された吸気弁や排気弁の疲労強度
を向上させることができるようになる。
【図1】本発明の一実施形態としての内燃機関用弁機構
の要部を示す側面図である。
の要部を示す側面図である。
【図2】本発明の効果を説明する図であって、疲労試験
の試験方法を示す図である。
の試験方法を示す図である。
【図3】本発明の効果を説明する図であって、表面粗さ
の測定箇所を示す図である。
の測定箇所を示す図である。
【図4】従来の内燃機関の動弁系を示す断面図である。
【図5】本発明の課題を説明する従来の内燃機関用弁機
構の要部側面図である。
構の要部側面図である。
10はシリンダヘッド 11 燃焼室 11A 燃焼室11の上面部 11B,11C 燃焼室側開口 12 吸気ポート 13 排気ポート 14 吸気弁 15 排気弁 16 バルブ軸部 16A バルブ軸部16の嵌合面 16B バルブ軸部16の環状嵌合溝部 17 バルブ傘部 18 バルブガイド 19 バルブシート 20A,20B カムシャフト 21A,21B カム 22A,22B ロッカアーム 23A,23B バルブスプリング 24A,24B シリンダヘッド10側の座面 25 バルブスプリングリテーナ 25A バルブスプリングリテーナ25の内周面 26 コッタ(リテーナロック) 26A コッタ26の内周面 26B コッタ26の環状嵌合凸部 26C コッタ26の外周面 27 クラック(クラック発生箇所) 28 燐酸マンガン系被膜
Claims (1)
- 【請求項1】 内燃機関における吸気弁又は排気弁とし
てそなえられてバルブ軸部を有するポペット弁と、該ポ
ペット弁の該バルブ軸部に外嵌されたバルブスプリング
リテーナ取付用のコッタとを有する内燃機関用弁機構に
おいて、 該ポペット弁がβ型チタン合金材料により形成されると
ともに、該コッタが炭素鋼を材料として形成され且つ燐
酸マンガン系被膜の表面処理を施されていることを特徴
とする、内燃機関用弁機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5515696A JP2882344B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 内燃機関用弁機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5515696A JP2882344B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 内燃機関用弁機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09250316A true JPH09250316A (ja) | 1997-09-22 |
JP2882344B2 JP2882344B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=12990896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5515696A Expired - Fee Related JP2882344B2 (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 内燃機関用弁機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2882344B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP5515696A patent/JP2882344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2882344B2 (ja) | 1999-04-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990105 |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |