(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿される円筒部材と、吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系との間に介装される円板部材とを、それぞれ別個に成形し、
この円板部材の軸心部から軸方向に張り出したボス部に、この円板部材の軸回転を拘束する保持具を、上記円筒部材を通して嵌合し、
同軸上に配置した上記円筒部材の開口端部と上記円板部材の外周部とを、互いに圧接させながら軸周りに相対回転させて摩擦圧接することを特徴とする内燃機関のバルブリフタの製造方法。
【請求項２】
シリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿される円筒部材と、この円筒部材の開口端部に接合され、吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系との間に介装される円板部材と、が予め別個に成形され、
かつ、この円板部材の円筒部材側の側面の軸心部より軸方向に突出し、上記円筒部材と円板部材との接合時に、上記円板部材の軸回転を拘束する保持具が嵌合されるボス部を有することを特徴とする内燃機関のバルブリフタ。
【請求項３】
上記ボス部は、軸方向視で多角形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブリフタ。
【請求項４】
上記ボス部の外周に、径方向外方へ張り出した回り止め用の突起部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブリフタ。
【請求項５】
上記ボス部の先端が、上記吸排気弁のバルブステムの端部を支持するように構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関のバルブリフタ。
【請求項６】
上記ボス部は、上記バルブステムと略同径もしくはバルブステムより僅かに大径に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブリフタ。
【請求項７】
上記円筒部材は、この円筒部材が嵌挿するシリンダヘッドと同じ熱膨張率の材料で形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の内燃機関のバルブリフタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿されるとともに、吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系との間に介装される有底円筒状の内燃機関のバルブリフタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のバルブリフタは、一般的に、吸排気弁のバルブステムの上端を覆う有底円筒状に形成されており、その外周部がシリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿され、かつ、円板状の頂部が吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系であるカム等との間に介装されている。そして、吸排気弁のバルブスプリングの付勢力に抗して、カム等がバルブリフタを押圧することにより、吸排気弁が軸方向に往復動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブリフタにおいては、内燃機関の出力及び燃費を向上させるために軽量化が望まれている。また、特にカム等に摺動する頂部では、高い強度が要求される。
【０００４】
本発明は、このような軽量化及び強度確保の両立を図るとともに、その製造が容易な内燃機関のバルブリフタ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明に係る内燃機関のバルブリフタの製造方法は、シリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿される円筒部材と、吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系との間に介装される円板部材とを、それぞれ別個に成形し、この円板部材の軸心部から軸方向に張り出したボス部に、この円板部材の軸回転を拘束する保持具を、上記円筒部材を通して嵌合し、同軸上に配置した上記円筒部材の開口端部と上記円板部材の外周部とを、互いに圧接させながら軸周りに相対回転させて摩擦圧接することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２の発明に係る内燃機関のバルブリフタは、シリンダヘッドのガイド穴に摺動自在に嵌挿される円筒部材と、この円筒部材の開口端部に接合され、吸排気弁とこの吸排気弁の駆動系との間に介装される円板部材と、が予め別個に成形され、かつ、この円板部材の円筒部材側の側面の軸心部より軸方向に突出し、上記円筒部材と円板部材との接合時に、上記円板部材の軸回転を拘束する保持具が嵌合されるボス部を有することを特徴としている。
【０００７】
すなわち、本発明に係るバルブリフタは、互いに別個に成形された単純な形状の円筒部材と円板部材とから構成されている。従って、特に強度の要求される円板部材を強度の高い鉄鋼材料等で形成する一方、吸排気弁の軸方向往復動を良好に案内するために所定のスカート長（軸方向寸法）が必要な円筒部材を比較的軽量なアルミ合金材料等で形成することにより、強度の確保と軽量化とを効率よく両立させることが可能である。
【０００８】
このような円筒部材と円板部材とを接合するに際し、本発明では、同軸上に配置した円筒部材の開口端部と円板部材の外周部とを、互いに圧接しつつ相対回転させることによって、圧接部分に発生する摩擦熱を利用して摩擦圧接（摩擦溶接）させることで、両者を容易かつ強固に接合することができる。
【０００９】
このような接合時に、仮に可動爪等を用いて円板部材の外周を把持して、円板部材の軸回転を拘束するようにした場合、円板部材の軸方向厚さを、少なくとも可動爪による保持代分だけ確保する必要がある。このため、円筒部材の厚さが不必要に厚くなって、バルブリフタの重量増加を招くとともに、バルブリフタの全長に対する円板部材の軸方向厚さが大きくなり、十分なスカート長（軸方向長さ）を確保することが困難となる虞がある。
【００１０】
これに対し、本発明では、円板部材の軸心部に軸方向に延びるボス部を設け、このボス部に保持具を嵌合することによって、円板部材の軸回転を拘束することができる。従って、円板部材の外周に保持代を設ける必要がなく、この円板部材の軸方向厚さを不必要に厚くする必要がない。従って、所期の強度を確保できる範囲で、円板部材を可能な限り薄くすることで、バルブリフタの更なる軽量化を図ることができる。
【００１１】
このボス部は、好ましくは請求項３の発明のように軸方向視で多角形状に形成されている。あるいは請求項４の発明のように、ボス部の外周に、径方向外方へ張り出した回り止め用の突起部が設けられている。
【００１２】
このような構成によれば、ボス部に対応する保持具をボス部に嵌合することで、可動爪等を用いてボス部を強く締め付けることなく、円板部材の軸回転を容易に拘束することが可能となる。
【００１３】
請求項５の発明は、上記ボス部の先端が、上記吸排気弁のバルブステムの端部を支持するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、ボス部は、使用形態において吸排気弁のバルブステムの端部を支持する機能を兼ね備えている。
【００１５】
更に好ましくは請求項６の発明のように、上記ボス部は、上記バルブステムと略同径もしくはバルブステムより僅かに大径に設定されている。
【００１６】
この場合、ボス部を設けたことによる重量増加を最小限に抑制することができる。
【００１７】
請求項７の発明は、上記円筒部材は、この円筒部材が嵌挿するシリンダヘッドと同じ熱膨張率の材料で形成されていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒部材と円板部材とを別個に成形しているため、強度の確保と軽量化とを両立することが可能で、かつ、円筒部材と円板部材とを圧接させながら相対回転させて摩擦圧接することで、両者を容易かつ強固に接合することができる。
【００１９】
しかも、この接合時に、ボス部に保持具を嵌合することで円板部材の軸回転を拘束できるため、例えば可動爪等を用いて円板部材の外周を保持するような場合に比し、円板部材の軸方向厚さを薄くできる。この結果、バルブリフタの更なる軽量化を図ることができる。
【００２０】
また、請求項３又は４の発明によれば、ボス部に対応する保持具をボス部に嵌合することで、可動爪等を用いてボス部を強く締め付けることなく、円板部材の軸回転を容易に拘束することが可能となる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、ボス部が使用形態において吸排気弁のバルブステムの端部を支持する機能を兼ね備える形となり、特に請求項６の発明によれば、ボス部を設けたことによる重量増加を最小限に抑制することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、互いに摺接する円筒部材とシリンダヘッドのガイド穴との熱膨張率が等しいため、両者間のクリアランスの変動が効果的に抑制される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施の形態を説明する。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施例に係るバルブリフタ１０を、内燃機関に適用した状態で示している。
【００２５】
このバルブリフタ１０は、吸排気弁（吸気弁又は排気弁）１のバルブステム１ａの一端（上端）を覆う有底円筒状に形成されており、シリンダヘッド２のガイド穴２ａに摺動自在に嵌挿される円筒部材１２と、このバルブステム１ａと吸排気弁１を駆動する駆動系のカム３との間に介装される薄板状の円板部材１４と、により構成されている。これらの円筒部材１２と円板部材１４とは、後述するように、予め別個に成形され、後から互いに接合される。
【００２６】
バルブステム１ａの周囲には、吸排気弁１を閉弁方向（図２の上方向）に付勢するバルブスプリング７が配設されている。また、バルブステム１ａの上端部には、バルブスプリング７の上端を支持するリテーナ６が、コッタ５を介してはめ込まれている。このバルブスプリング７の付勢力に抗して、機関の回転に連動して回転するカム３がバルブリフタ１０を押圧することにより、吸排気弁１が軸方向に往復動する。
【００２７】
円筒部材１２は、シリンダヘッド２のガイド穴２ａ内を摺動するスカート部を構成するもので、両端が開口した略一定厚さの円筒状に形成され、かつ、シリンダヘッド２と同じ材料である軽量なアルミ合金材料により形成されている。これにより、バルブリフタ１０の軽量化が図られるとともに、円筒部材１２とこれに摺接するシリンダヘッド２との熱膨張率が等しくなるため、円筒部材１２とガイド穴２ａとの間のクリアランスの変動を効果的に抑制することができる。
【００２８】
一方、円板部材１４は、カム３及びバルブスプリング７により強い軸方向押圧力が作用する状態で、その上面がカム３と高速で摺動するため、高い耐磨耗性が要求され、この実施例では耐磨耗性の高い鉄鋼材料により形成されている。
【００２９】
つまり、吸排気弁１の軸方向往復動を良好に案内するために所定のスカート長（軸方向寸法）が必要な円筒部材１２を比較的軽量なアルミ合金材料で形成する一方、円板部材１４を耐磨耗性の高い鉄鋼材料で形成することで、軽量化と耐久性の確保との両立が図られている。
【００３０】
そして、円筒部材１２の内部に臨んだ円板部材１４の下面には、その軸心部に、軸方向へ張り出したボス部１６が突出形成されている。このボス部１６は、この実施例では図３（ａ）に示すように、軸方向視で多角形状すなわち六角形状に形成されており、後述する円筒部材１２と円板部材１４との接合時に、円板部材１４の軸回転を拘束する保持具２２が嵌合されるようになっている。
【００３１】
また、ボス部１６は、その下端面でバルブステム１ａの上端面に当接して、バルブステム１ａの上端を支持する機能を兼ね備えている。更に、ボス部１６は、バルブステム１ａと略同径もしくは僅かに大径に形成されている。この結果、ボス部１６を設けたことによる重量増加が最小限に抑制されている。
【００３２】
更に、図２に示すように、バルブステム１ａの上端面をリテーナ６の上面よりも低く設定し、ボス部１６の下端がリテーナ６の内周に入り込むように設定されている。この結果、ボス部１６を設けたことによる軸方向寸法の増加を抑制することができる。
【００３３】
次に、図１を参照して、上記のバルブリフタ１０の製造方法、特に、予め別々に成形された円筒部材１２と円板部材１４とを回転を伴う摩擦圧接（摩擦溶接）により互いに接合する方法について詳述する。
【００３４】
先ず、円筒部材用チャック２０により円筒部材１２の外周を内周側へ締め付けるように把持するとともに、保持具２２を円筒部材１２を通して円板部材１４のボス部１６に嵌合させる。より具体的には、保持具２２の先端には、ボス部１６に対応する六角形状の凹部２２ａが形成されており、この凹部２２ａをボス部１６に適宜に嵌合させる。
【００３５】
次に、円筒部材用チャック２０，保持具２２を適宜に駆動制御して、円筒部材１２及び円板部材１４とを同軸上に配置した状態で、円筒部材１２の開口端面と、円板部材１４の下面の外周部とを全周にわたって重ね合わせる。
【００３６】
そして、プレス機２４によって円板部材１４を円筒部材１２側へ所定の圧力で軸方向に押圧し、円筒部材１２と円板部材１４とを所定の圧力で圧接させながら、保持具２２を軸周りに回転駆動する。このとき、円筒部材用チャック２０によって円筒部材１２の軸回転及び軸方向移動が拘束されているとともに、保持具２２の凹部２２ａがボス部１６に嵌合することによって、円板部材１４の保持具２２に対する軸回転が拘束されており、円板部材１４は保持具２２とともに軸回転する。従って、円筒部材１２と円板部材１４とが相対的に軸回転する。
【００３７】
このように、円筒部材１２の開口端面と円板部材１４の外周部とを、互いに圧接させながら相対回転させることで、その摺接部分の摩擦熱を利用して両者１２，１４が強固に摩擦圧接（摩擦溶接）される。
【００３８】
ここで、仮に可動爪等を用いて円板部材１４の外周を把持して、円板部材１４の軸回転を拘束するようにした場合、円板部材１４の軸方向厚さを、少なくとも可動爪による保持代分だけ確保する必要がある。このため、円板部材１４の厚さが不必要に厚くなって、バルブリフタの重量増加を招くとともに、バルブリフタの全長に対する円板部材１４の軸方向厚さが大きくなり、十分なスカート長（軸方向長さ）を確保することが困難となる虞がある。
【００３９】
本実施例では、円板部材１４の軸心部に軸方向に延びるボス部１６を設け、このボス部１６に保持具２２の凹部２２ａを嵌合することによって、円板部材１４の軸回転を拘束することができる。従って、円板部材１４の外周に保持代を設ける必要がなく、この円板部材１４の軸方向厚さを不必要に厚くする必要がない。従って、所期の耐久性を確保できる範囲で、円板部材１４を可能な限り薄くすることにより、バルブリフタ１０の更なる軽量化を図ることができる。
【００４０】
特に本実施例では、ボス部１６とこれに嵌合する保持具２２の凹部２２ａとを多角形状に形成しているため、後述する第２実施例のように可動爪等を用いてボス部の外周を強く内周側に把持することなく、円板部材１４の軸回転を拘束することができる。このため、スペースの制約により可動爪等を挿通させることが困難な小径の円筒部材１２を用いるような場合に、特に有効である。
【００４１】
図３の（ｂ），（ｃ）は、第１実施例に係るボス部の他の形状例を示している。図３（ｂ）のボス部１６Ａは、軸方向視で四角形状に形成されている。また、図３（ｃ）のボス部１６Ｂは、軸方向視で略円形をなす外周に、直径方向に外方へ張り出した回り止め用の突起部１７が形成されている。このようなボス部１６Ａ，１６Ｂを用いた場合であっても、保持具２２の先端に対応する凹部を形成し、この凹部をボス部１６Ａ，１６Ｂに嵌合することで、円板部材１４の軸回転を拘束することができる。
【００４２】
図４は、本発明の第２実施例を示している。この第２実施例は、ボス部１６Ｃが軸方向視で円形に形成されている点で、上記第１実施例と異なっている。なお、その他の構成は上記第１実施例と同じであり、重複する説明を適宜省略する。
【００４３】
この場合、接合時にボス部１６Ｃに嵌合する保持具が、複数の可動爪２６を有するチャックとなっている。この可動爪２６は、ボス部１６Ｃの外周を内周側へ締め付けるように把持して、円板部材１４を軸回転方向及び軸方向に拘束することができる。従って、この可動爪２６と円筒部材用チャック２０とを用いて、円筒部材１２と円板部材１４とを圧接させつつ相対回転させることができ、第１実施例のようにプレス機２４を用いる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るバルブリフタの一製造工程を示す説明図。
【図２】上記バルブリフタを内燃機関に適用した状態を示す断面図。
【図３】上記第１実施例に係るボス部の形状例を示す断面図及び平面図。
【図４】本発明の第２実施例に係るバルブリフタの一製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
１…吸排気弁
１ａ…バルブステム
２…シリンダヘッド
２ａ…ガイド穴
１０…バルブリフタ
１２…円筒部材
１４…円板部材
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ…ボス部
１７…突起部
２２…保持具
【図１】
0003601339.tif 000002
【図２】
0003601339.tif 000003
【図３】
0003601339.tif 000004
【図４】
0003601339.tif 000005