(57)【要約】【課題】バルブの軽量化を図る。【解決手段】バルブリフタ１１は、カム１４と当接する円形状の冠面１５Ａを有する鉄鋼製のカム受け部材１５と、このカム受け部材１５の下面外周縁に接合され、側面がシリンダヘッド１のバルブリフタ孔１２の孔壁に対する摺動面となっているアルミニウム合金製の円筒部材１６とを備えて構成されている。円筒部材１６はカム受け部材１５よりも肉薄に形成されている。これによって、バルブリフタ１１全体を軽量化することができ、動弁系全体の高速化を図ることもできる。【選択図】図３
2010077867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムと、
このカムと当接しカムの回転に伴って変位するバルブリフタと、
燃焼室に通じるポートと前記バルブリフタの変位を案内するバルブリフタ孔とを有するシリンダヘッドと、
前記バルブリフタに取り付けられこのバルブリフタの変位に伴って前記ポートを開閉するバルブとを備えたエンジンであって、
前記バルブリフタは、
前記カムと当接する円形状の冠面を有し、材質が鉄であるカム受け部材と、
カム受け部材の外周縁の下面に接合され、側面がシリンダヘッドのバルブリフタ孔内を摺動し、材質が鉄より軽い金属でありかつ前記カム受け部材の肉厚より薄い肉厚で形成される円筒部材とを含んで構成されることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記円筒部材の軸方向の両端側は開放して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記円筒部材は、前記カム受け部材と反対側の端部に補強部を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
前記円筒部材の軸方向の両端側は開放して形成されるとともに、前記補強部は、前記円筒部材における前記カム受け部材と反対側の端部の内側に突出する突出部を含むことを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記補強部は、略径方向に形成され潤滑油が供給される貫通孔を有することを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
カムと当接する円形状の冠面を有するカム受け部材と、外周径が前記カム受け部材の外周径よりも大径であり、内周径が前記カム受け部材の外周径よりも小径である円筒部材とを接合する工程と、
前記カム受け部材と前記円筒部材の外周径を同径に加工する工程とを含むことを特徴とするバルブリフタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン、及びバルブリフタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関における動弁機構には、回転するカムからの押圧力をバルブに伝達するためにバルブリフタが用いられてきた。こうしたバルブリフタの中には、カムと当接する部分とシリンダヘッドのバルブリフタ孔の孔壁と摺接する部分とを別部品としたものも知られている。例えば、下記特許文献１では、バルブリフタの上面（冠面）を構成する部品（第１部品）は充分な強度と耐磨耗性が要求されることから鉄鋼製とされている。冠面に比べてさほどには強度が要求されない側面を構成する部品（第２部品）は、主として軽量化を目的としてアルミニウム合金製とされ、これらを摩擦圧接等の手段にて接合している。
【特許文献１】特開２０００−２０４９１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記公報に開示された技術では、第１部品と第２部品の肉厚は共に同程度に設定されている。上記したように、冠面側の第１部品は充分な強度が要求されるため、バルブリフタ全体の肉厚はこの第１部品の肉厚に基づいて設定されるところとなる。このため、バルブリフタ全体としての軽量化に関し、改善の余地を残していた。
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バルブリフタのより一層の軽量化が図られたエンジン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】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、カムと、このカムと当接しカムの回転に伴って変位するバルブリフタと、燃焼室に通じるポートと、バルブリフタの変位を案内するバルブリフタ孔とを有するシリンダヘッドと、バルブリフタに取り付けられこのバルブリフタの変位に伴ってポートを開閉するバルブとを備えたエンジンであって、バルブリフタは、カムと当接する円形状の冠面を有し、材質が鉄であるカム受け部材と、カム受け部材の外周縁の下面に接合され、側面がシリンダヘッドのバルブリフタ孔内を摺動し、材質が鉄より軽い金属でありかつカム受け部材の肉厚より薄い肉厚で形成される円筒部材とを含んで構成されるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、カム受け部材は所定の強度を確保するに必要な最小限の肉厚に設定されていたとしても、円筒部材にはカム受け部材のような強度が要求されないことから、カム受け部材に比較して充分に薄肉に設定することができる。これにより、バルブリフタ全体の軽量化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１乃至図３によって説明する。図１は本実施形態におけるエンジンＥを示している。エンジンＥはクランクケース３０を備え、上面側にはシリンダ３１が突設されている。シリンダ３１内には、ピストン３２が往復動作可能に設けられている。ピストン３２にはコンロッド３３の一端が連結され、コンロッド３３の他端はクランクシャフト３４に連結されている。シリンダ３１の先端側にはシリンダヘッド１が装着されている。シリンダヘッド１はシリンダ３１と同様、アルミニウム合金よりなる鋳造品となっている。このシリンダヘッド１の内部には吸気通路３５と排気通路２とが形成されており、それぞれは吸気ポート３６及び排気ポート３を介して燃焼室３７へと通じている。
【０００８】
吸気ポート３６及び排気ポート３は、それぞれ吸気バルブ３８及び排気バルブ４によって開閉可能となっている。両バルブ３８，４の先端側にはそれぞれ吸気用と排気用のカム３９，１４がそれぞれ回転可能に配置されている。これらカム３９，１４の回転に伴って吸気バルブ３８及び排気バルブ４が両ポート３６，３を開閉することができる。各カム３９，１４はシリンダヘッド１とヘッドカバー４０とによって形成された収容空間内に収容されている。
【０００９】
吸気バルブ３８及び排気バルブ４は基本的な構成は同じであり、以下では、排気側のみを例にとって説明する。図２は排気ポート３に連通した排気通路２側を拡大して示している。以下の説明で、単にバルブと言うときは排気バルブ４を指し、単にカムと言うときは排気用のカム１４を指すものとする。
【００１０】
図２に示すように、バルブ４のステム４Ａの途中はシリンダヘッド１内に取り付けられたバルブガイド５へ摺動可能に挿通されている。バルブ４は、バルブスプリング６によって排気ポート３を常には閉止する方向に付勢されている。このことにより、バルブヘッド４Ｂを排気ポート３の周縁に嵌着されたリング状のバルブシート７に密着させることができる。バルブスプリング６は、バルブステム４Ａの頂部に介在されたコッター８を介して支持されたリテーナ９とシリンダヘッド１との間に介在されている。
【００１１】
バルブステム４Ａの頂部には、調整用のインナーパッド１０を介して、下方へ開口するキャップ状に形成されたバルブリフタ１１が取り付けられている。このバルブリフタ１１はシリンダヘッド１においてバルブステム４Ａの軸芯とほぼ同心で形成されたバルブリフタ孔１２内に摺動可能に嵌合されている。
【００１２】
シリンダヘッド１内において、バルブリフタ１１の上方にはカムシャフト１３が図２の紙面の奥方へ向けて回転可能に延設されている。カムシャフト１３の内部には軸芯に沿ってオイル通路１３Ａが形成され、外周には所定形状に形成されたカム１４が嵌着されている。かくして、カム１４が回転しバルブリフタ１１の上面（冠面）に押圧力を付加しつつ摺動すると、バルブリフタ１１、バルブステム４Ａがバルブスプリング６に抗して下降し、排気ポート３を開口させることができる。
【００１３】
バルブリフタ１１は、カム１４と当接する冠面１５Ａを上面に有したカム受け部材１５と、バルブリフタ孔１２の孔壁に摺接する円筒部材１６とからなっている。カム受け部材１５は、バルブリフタ孔１２の孔径とほぼ同径の外径をもった略円板状に形成されている。この実施形態のカム受け部材１５は、ＪＩＳ  ＳＫＤ系材料（その他、ＳＣＭ系、ＳＣｒ系、ＳＵＪ系、ＳＫＨ系であってもよい。）を鍛造によって形成したものである。また、その外表面（冠面１５Ａ及びその外周面）にはＰＶＤ（物理蒸着処理）によってＴｉＮ又はＣｒＮの被膜が形成されている。
【００１４】
カム受け部材１５の下面（カム１４と当接する側と反対側の面）の外周縁には、全周縁に沿って突縁１５Ｂが形成されている。この突縁１５Ｂとして形成されている部分の肉厚は、冠面１５Ａが形成されている円板状領域に比較して肉薄となっている。
【００１５】
円筒部材１６はシリンダヘッド１と同材質である、アルミニウム合金にて形成されている。アルミニウム合金の具体例としては、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系材料が選択可能であり、円筒部材１６は鋳造によって成形されている。他の製造方法としては、上記したアルミニウム合金材を用いた展伸、鍛造、もしくは焼結等による方法が採用可能である。
【００１６】
円筒部材１６とカム受け部材１５とは図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す手順によって接合される。円筒部材１６は同図（Ａ）に示すように、軸方向の両端が開口する円筒状に形成されている。また、接合前の円筒部材１６は、カム受け部材１５の突縁１５Ｂの外径よりも大径であり、かつ突縁１５Ｂよりもやや厚肉に形成されている。
【００１７】
円筒部材１６とカム受け部材１５との接合に際しては、両者は中心軸線同士を合致させた状態で、円筒部材１６の上面側周縁とカム受け部材１５における突縁１５Ｂの下面周縁とが突合わされる。両者はこの状態で摩擦圧接がなされる。これにより、カム受け部材１５と円筒部材１６とは固相拡散によって一体化して接合される。円筒部材１６とカム受け部材１５とが接合された直後の状態では、図３（Ｂ）に示されるように、円筒部材１６の外周面は突縁１５Ｂの外周面から径方向外方へはみ出した状態となっている。つまり、接合前の円筒部材１６においては、その外径（Ｌ１）はカム受け部材１５の外径（Ｌ２）より大きく、またその内径（Ｌ３）はカム受け部材１５の内径（Ｌ４）より小さく設定されている。かくして、接合状態ではみ出した部分に対しては、接合作業の後において切削あるいは研削加工が施され、突縁１５Ｂの外周面と円筒部材１６の外周面とが全周に沿って面一の状態に調整される。この結果、円筒部材１６の周面を構成する部分の肉厚は、カム受け部材１５の冠面１５Ａとして形成された領域に比較して肉薄となる。
【００１８】
ところで、摩擦圧接に際してカム受け部材１５と円筒部材１６とを突合わせたとき、あるいは摩擦圧接の作業中において、若干の芯ずれが生じることがありうる。その場合においても、本実施形態では円筒部材１６に前記したはみ出し部分を設定し、ここを後に切削・研削によって削り落とす余肉部分（図３（Ｂ）で示される切削代Ｓ）として設定したため、作業上のばらつきを吸収し、常にカム受け部材１５と円筒部材１６の外周面同士を全周に亘って面一化することができる。したがって、バルブリフタ１１の側面とバルブリフタ孔１２の孔壁との摺接状況を全高さ範囲に亘って安定化させることができる。また、カム受け部材１５と円筒部材１６との芯合わせには、高い精度が要求されないため、接合作業を円滑・簡単に行うことができる。
【００１９】
カム受け部材１５は鉄鋼材料にて形成されるものの、それ程に強度が要求されない円筒部材１６はアルミニウム合金によって形成されるため、バルブリフタ１１全体を鉄鋼材料による単一材で形成する場合に比較して軽量化することができる。バルブリフタ１１が軽量化されれば、バルブ全体の慣性重量やフリクションが小さくなり、エンジン出力の向上や燃費向上にも寄与することができる。加えて、円筒部材１６の肉厚（Ｔ１）はカム受け部材１５の冠面１５Ａを形成している部分の肉厚（Ｔ２）よりも充分に肉薄に形成されているため、一層の軽量化が達成されている。
【００２０】
この実施形態では次のような作用効果も発揮する。まず、円筒部材１６はシリンダヘッド１と同一材質であることから、熱膨張係数がほぼ等しくなるため、バルブリフタ１１とバルブリフタ孔１２の孔壁との間のクリアランスを抑制することができる。したがって、騒音低減に寄与する。また、円筒部材１６を鉄鋼製とする場合に比較すれば、バルブリフタ孔１２の孔壁に対する磨耗程度も緩和することができる。
【００２１】
さらに、接合前の円筒部材１６は軸方向の双方向に開口する円筒状に形成されるため、円筒部材１６を金型を用いて製作する場合に、金型が簡素な構造で済む。
【００２２】
＜実施形態２＞
図４は本発明の実施形態２に係るバルブリフタ１７を示している。本実施形態のバルブリフタ１７では、円筒部材１８が薄肉化されたことに伴って円筒部材１８の補強が図られている。すなわち、円筒部材１８の自由端側（カム受け部材１９と接合されている側と反対側）の内周縁には全周に沿って肉厚の補強縁２０（補強部）が一体に形成されている。この補強縁２０は、円筒部材１８全体を成形する際に同時に形成するようにしてもよく、あるいは切削加工によって形成するようにしてもよい。図示では、自由端縁に一段だけ形成したが、複数段形成してもよく、自由端縁からやや奥方へ引っ込んだ高さ位置に形成してもよい。
【００２３】
他の構成及び製造手順については、実施形態１とほぼ同様であり、同様の作用効果を発揮することができる。
【００２４】
＜実施形態３＞
図５は本発明の実施形態３を示している。本実施形態のバルブリフタ２１は、実施形態３で説明した補強縁２２に潤滑油の貫通孔２３を形成したものである。各貫通孔２３は補強縁２２が形成されている高さ位置において、周方向に沿って所定ピッチ間隔で多数個が配置され、それぞれは円筒部材２４を径方向内外に貫通するようにして形成されている。
【００２５】
上記のように構成された実施形態３によれば、以下のような作用効果を発揮することができる。カム１４とカム受け部材２５の冠面２５Ａとの間に供給された潤滑油は、円筒部材２４の外側面とバルブリフタ孔１２の孔壁との間にも進入してこれらの間の潤滑も行う。そして、バルブリフタ２１がバルブリフタ孔１２の孔壁に摺接しながら昇降する過程で、潤滑油は各貫通孔２３を通ってバルブリフタ２１の内側の空間へ進入し、バルブステム４Ａの外周面に付着する。バルブステム４Ａの外周面に付着した潤滑油は、バルブガイド５との間の隙間に進入して、同バルブガイド５との間の潤滑を行う。
【００２６】
かくして、実施形態３によれば、バルブリフタ２１に対しバルブガイド５との間への潤滑油の供給機能を付与することができたため、排気バルブ４の開閉動作の円滑化に寄与することができる。潤滑油の貫通孔２３を円筒部材２４のうち局部的に肉厚化された補強縁２２に形成するようにしたため、貫通孔２３を貫通形成することに伴う強度低下を緩和することができる。
【００２７】
他の構成は、実施形態１あるいは実施形態２と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。
【００２８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２９】
（１）各実施形態では、カム受け部材に突縁を形成したが、カム受け部材は突縁を備えない平板状に形成されたものであってもよい。
【００３０】
（２）円筒部材は軸方向の両端側が開放する構造に限定されず、カム受け部材と対向する面を備えた有底の構造であってもよい。
【００３１】
（３）各実施形態は排気バルブのバルブリフタについて図示し説明したが、本発明は吸気バルブ側のバルブリフタに対して適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エンジン全体の概要を示す断面図
【図２】バルブリフタを備えた動弁機構を示す断面図
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれバルブリフタの製造工程を示す断面図
【図４】実施形態２に係るバルブリフタの断面図
【図５】実施形態３に係るバルブリフタの断面図
【符号の説明】
【００３３】
１…シリンダヘッド
４…排気バルブ
１１，１７，２１…バルブリフタ
１２…バルブリフタ孔
１４，３９…カム
１５，１９，２５…カム受け部材
１５Ａ，２５Ａ…冠面
１５Ｂ…突縁
１６，１８，２４…円筒部材
２０，２２…補強縁（補強部）
２３…貫通孔
３７…燃焼室
Ｌ１，Ｌ２…外径
Ｌ３，Ｌ４…内径
Ｓ…切削代
Ｔ１，Ｔ２…肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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