(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム摺動面とバルブ軸端当り面をもった、素材が炭素鋼のシムレスバルブリフタであって、
バルブ軸端当り面の硬度が熱処理によりＨｖ６８０以上に高められており、
カム摺動面が研磨により粗さが０．４Ｒｚ以下とされており、
少なくともカム摺動面に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のあるＭｏを含む鉄系りん酸塩皮膜処理が、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施されている、
シムレスバルブリフタ。
【請求項２】
カム摺動面とバルブ軸端当り面をもったシムレスバルブリフタの製造方法であって、
炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を熱処理してバルブ軸端当り面の硬度をＨｖ６８０以上に高める工程と、
カム摺動面を研磨により粗さを０．４Ｒｚ以下とする工程と、
少なくともカム摺動面に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のあるＭｏを含む鉄系りん酸塩皮膜処理を、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施す工程と、
からなるシムレスバルブリフタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シムレスバルブリフタと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には、カムとバルブリフタとの間またはバルブリフタとバルブ軸端との間の少なくとも一方にシムを配置するシム有りバルブリフタと、カムとバルブリフタとの間およびバルブリフタとバルブ軸端との間のいずれにもシムを配置しない直打式のシム無しバルブリフタ（シムレスバルブリフタという）とがある。そして、シムレスバルブリフタは、カム摺動面を広くとれカムリフト量が大きくとれること、またバルブリフト量もかせげるという利点を有している。
バルブリフタまたはシムの摺動面には、耐摩耗性と耐スカッフ性を確保するための表面処理が施される。従来の、耐摩耗性と耐スカッフ性を確保するための表面処理には、通常、つぎの２つの方法がある。
▲１▼  マンガン系りん酸塩皮膜処理
カム摺動面を研磨加工を施して平滑にした後マンガン系りん酸塩皮膜処理を施す。これをシムに適用した例が特開平６−２４８９１５号に開示されている。
▲２▼  タフトライド（軟窒化）処理
カム摺動面にタフトライド（軟窒化）処理を施す。処理温度は約５８０°Ｃである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の表面処理を施したバルブリフタには、つぎの問題がある。
▲１▼  マンガン系りん酸塩皮膜処理リフタまたはシム
マンガン系りん酸塩皮膜処理によりリフタまたはシムの耐摩耗性、耐スカッフ性、初期なじみ性が向上するが、マンガン系りん酸塩皮膜処理を施している間に、下地（炭素鋼）が荒れ、その上のマンガン系りん酸塩皮膜層の外表面も凹凸するので、使用後比較的早期にカムとの摺動でマンガン系りん酸塩皮膜がとれて地金が露出した時に、表面が荒れた地金がカムを摩耗させかつ潤滑性を阻害し、カム摩耗性および潤滑性上不利になる。
▲２▼  タフトライド（軟窒化）処理リフタ
タフトライド（軟窒化）処理をカム摺動面に施すことにより、カム摺動面の耐摩耗性、耐スカッフ性を確保できるが、タフトライド（軟窒化）処理温度が高温（約５８０°Ｃ）のため（母材が低炭素鋼の場合、焼なまり温度の１６０°Ｃより高温）、リフタが柔らかくなり、とくにバルブ軸端当り面の硬度が不足し、シムを当てる必要が生じ、シムレス化が不可能になる。
本発明の目的は、カム摩耗性、潤滑性、バルブ軸端当り面硬度に問題を生じることがないシムレスバルブリフタとその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、つぎの通りである。
（１）  カム摺動面とバルブ軸端当り面をもった、素材が炭素鋼のシムレスバルブリフタであって、
バルブ軸端当り面の硬度が熱処理によりＨｖ６８０以上に高められており、
カム摺動面が研磨により粗さが０．４Ｒｚ以下とされており、
少なくともカム摺動面に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のあるＭｏを含む鉄系りん酸塩皮膜処理が、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施されている、
シムレスバルブリフタ。
（２）  カム摺動面とバルブ軸端当り面をもったシムレスバルブリフタの製造方法であって、
炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を熱処理してバルブ軸端当り面の硬度をＨｖ６８０以上に高める工程と、
カム摺動面を研磨により粗さを０．４Ｒｚ以下とする工程と、
少なくともカム摺動面に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のあるＭｏを含む鉄系りん酸塩皮膜処理を、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施す工程と、
からなるシムレスバルブリフタの製造方法。
【０００５】
上記において、Ｈｖはビッカース硬さであり、ＲｚはμＲＺである。
上記（１）のシムレスバルブリフタでは、熱処理によりバルブ軸端当り面の硬度がＨｖ６８０以上とされているので（以下に説明するように、低炭素鋼の表面への浸炭、その後の焼入れ、焼もどしによりＨｖ６８０以上となる）、リフタのバルブ軸端当り面はシム無しとすることができる。また、固体潤滑作用のある表面処理がカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理により行われるので（以下に説明するように、鉄系りん酸塩皮膜処理により粗さの増加が０．１Ｒｚ程度に抑えられるので、粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理は、可能である）、シム無しでもカムの摩耗を押え、潤滑性を維持することができ、カム摺動面をシム無しとすることができる。これによって、カム摩耗性、潤滑性、バルブ軸端当り面硬度に問題を生じることがないシムレスバルブリフタが得られる。
上記（２）のシムレスバルブリフタの製造方法では、低炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を熱処理（浸炭、焼入れ、焼もどし）してバルブ軸端当り面の硬度をＨｖ６８０以上に高め、その後、固体潤滑作用のある表面処理をバルブリフタ素材の焼なまり温度（約１６０°Ｃ）以下の温度（約７０°Ｃ）で施すので、固体潤滑作用のある表面処理時にバルブ軸端当り面の硬度が減少することがなく、バルブ軸端当り面の硬度が維持され、リフタのバルブ軸端当り面はシム無しとすることができる。また、固体潤滑作用のある表面処理がカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理により行われるので（以下に説明するように、鉄系りん酸塩皮膜処理により粗さの増加が０．１Ｒｚ程度に抑えられるので、粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理は、可能である）、シム無しでもカムの摩耗を押え、潤滑性を維持することができ、カム摺動面をシム無しとすることができる。これによって、カム摩耗性、潤滑性、バルブ軸端当り面硬度に問題を生じることがないシムレスバルブリフタが得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施例のシムレスバルブリフタとその近傍の構造を示し、図２は本発明実施例のシムレスバルブリフタの製造方法の工程を示す。
まず、本発明実施例のシムレスバルブリフタを説明する。
図１に示すように、本発明実施例のシムレスバルブリフタ１０は、カム摺動面１１とバルブ軸端当り面１２をもった、素材が低炭素鋼（炭素量が重量％で０．３０以下が低炭素鋼）の、直打式のシムレスバルブリフタからなる。であり、バルブリフタ素材の低炭素鋼は、炭素量が重量％で０．３０以下であればよいが、たとえば炭素量が重量％で０．１５のＪＩＳ、ＳＣＭ４１５などを用いる。
【０００７】
バルブ軸端当り面１２の硬度は、熱処理によりＨｖ６８０以上に高められている。熱処理は、浸炭、焼入れ、焼もどしである。浸炭により表面の炭素量が増え、その部分が焼入れ、焼もどしにより、硬度が上がる。熱処理はバルブリフタ素材全体に対して行われるので、バルブリフタ全体表面がＨｖ６８０以上の硬度になる。この熱処理により、バルブ軸端当り面１２の硬度は約Ｈｖ６８０以上となる。後で行われる固体潤滑作用のある表面処理が、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施されるので、固体潤滑作用のある表面処理時にバルブ軸端当り面１２の硬度が低下することはなく、硬度は維持される。そのため、バルブ軸端３０が直接当たっても、硬度は十分であり、シムを介在させる必要がなくなり、シムレスバルブリフタが可能となる。
【０００８】
一方、カム摺動面１１は研磨により粗さが０．４Ｒｚ以下にされる。カム摺動面１１も熱処理により硬度が高められているので、加工は研磨によっている。
研磨後、少なくともカム摺動面１１（リフタ全面でもよい）に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のある表面処理が、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施されている。
表面処理前後のカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のある表面処理は、鉄系りん酸塩皮膜処理である。鉄系りん酸塩皮膜１３（厚さが１μｍ程度）は、Ｆｅの他、Ｍｏを含む。鉄系りん酸塩皮膜処理の場合は、表面処理前後の下地粗さ変化（増加）が小さく、０．２Ｒｚ以下であり、０．１Ｒｚ程度である。したがって、研磨で下地の表面粗さが０．４Ｒｚの場合は表面処理後は下地の表面粗さは０．５Ｒｚ程度となる。従来のマンガン系りん酸塩皮膜処理の場合は、たとえ研磨で下地の表面粗さを０．４Ｒｚにしておいても、表面処理後は１〜２．０Ｒｚ程度になり、研磨の意味がなくなる。実際の使用において、カム摺動面１１はカム２０と摺動することにより、早期にりん酸塩皮膜がとれて無くなり、下地が露出し、カムとカム摺動面との直接摺動接触になるので、表面処理後の粗さ１〜２．０Ｒｚの従来の場合は、比較的早期にカムが摩耗するが、表面処理後の粗さが０．７Ｒｚ以下の本発明の場合は、カム３０の摩耗が従来に比べて大幅に抑制される。これによって、カム摺動面へのシムの配置を廃止することができ、シムレスバルブリフタが可能となる。
【０００９】
つぎに、本発明実施例のシムレスバルブリフタの製造方法を説明する。
図１、図２に示すように、本発明実施例のシムレスバルブリフタの製造方法は、カム摺動面１１とバルブ軸端当り面１２をもったシムレスバルブリフタ１０の製造方法であって、低炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を用意する工程１０１と、低炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を熱処理してバルブ軸端当り面１２の硬度をＨｖ６８０以上に高める工程１０２と、カム摺動面１１を研磨により粗さを０．４Ｒｚ以下とする工程１０３と、少なくともカム摺動面１１に、カム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のある表面処理を、バルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で、施す工程１０４と、からなる。工程１０１〜１０４は、１０１、１０２、１０３、１０４の順で行われる。
【００１０】
バルブリフタ素材の低炭素鋼は、炭素量が重量％で０．３０以下であればよいが、たとえば炭素量が重量％で０．１５のＪＩＳ、ＳＣＭ４１５などを用いる。バルブ軸端当り面１２の硬度を、熱処理によりＨｖ６８０以上に高める。熱処理は、浸炭、焼入れ、焼もどしである。浸炭は素材を浸炭炉に入れ、たとえば１０４０°Ｃで２時間保持し、焼入れはたとえば８５０°Ｃに加熱後急冷し、焼もどしはたとえば低温焼もどしであり、たとえば２００°Ｃに加熱後徐冷する。熱処理はバルブリフタ素材全体に対して行われるので、バルブリフタ全体表面がＨｖ６８０以上の硬度になる。この熱処理により、バルブ軸端当り面１２の硬度は約Ｈｖ６８０以上となる。後で行われる固体潤滑作用のある表面処理が、バルブリフタ素材の焼なまり温度（約１６０°Ｃ）以下の温度（約７０°Ｃ）で、施されるので、固体潤滑作用のある表面処理時にバルブ軸端当り面１２の硬度が低下することはなく、硬度は維持される。そのため、バルブ軸端３０が直接当たっても、硬度は十分であり、シムを介在させる必要がなくなり、シムレスバルブリフタが可能となる。
【００１１】
一方、カム摺動面１１は研磨により粗さが０．４Ｒｚ以下にされる。カム摺動面１１も熱処理により硬度が高められているので、加工は研磨によっている。
研磨後、少なくともカム摺動面１１（リフタ全面でもよい）にカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のある表面処理を施す。
表面処理前後のカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる固体潤滑作用のある表面処理は、鉄系りん酸塩皮膜処理である。鉄系りん酸塩皮膜１３（厚さが１μｍ程度）は、Ｆｅの他、Ｍｏを含む。鉄系りん酸塩皮膜処理の場合は、表面処理前後の下地粗さ変化（増加）が小さく、０．２Ｒｚ以下であり、０．１Ｒｚ程度である。したがって、研磨で下地の表面粗さが０．４Ｒｚの場合は表面処理後は下地の表面粗さは０．５Ｒｚ程度となる。従来のマンガン系りん酸塩皮膜処理の場合は、たとえ研磨で下地の表面粗さを０．４Ｒｚにしておいても、表面処理後は１〜２．０Ｒｚ程度になり、研磨の意味がなくなる。実際の使用において、カム摺動面１１はカム２０と摺動することにより、早期にりん酸塩皮膜がとれて無くなり、下地が露出し、カムとカム摺動面との直接摺動接触になるので、表面処理後の粗さ１〜２．０Ｒｚ程度の従来の場合は、比較的早期にカムが摩耗する場合があるが、表面処理後の粗さが０．７Ｒｚ以下の本発明実施例の場合は、カム３０の摩耗が従来に比べて大幅に抑制される。これによって、カム摺動面へのシムの配置を廃止することができ、シムレスバルブリフタが可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１のシムレスバルブリフタによれば、熱処理によりバルブ軸端当り面の硬度がＨｖ６８０以上とされており、その後の表面処理もバルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で処理されて硬度が維持されるので、リフタのバルブ軸端当り面はシム無しとすることができる。また、固体潤滑作用のある表面処理がカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理により行われるので、シム無しでもカムの摩耗を押え、潤滑性を維持することができ、カム摺動面をシム無しとすることができる。これによって、カム摩耗性、潤滑性、バルブ軸端当り面硬度に問題を生じることがないシムレスバルブリフタが得られる。
請求項２のシムレスバルブリフタの製造方法によれば、低炭素鋼のシムレスバルブリフタ素材を熱処理してバルブ軸端当り面の硬度をＨｖ６８０以上に高め、その後、固体潤滑作用のある表面処理をバルブリフタ素材の焼なまり温度以下の温度で施すので、固体潤滑作用のある表面処理時にバルブ軸端当り面の硬度が減少することがなく、バルブ軸端当り面の硬度が維持され、リフタのバルブ軸端当り面はシム無しとすることができる。また、固体潤滑作用のある表面処理がカム摺動面の粗さの変化を０．２Ｒｚ以下に維持できる処理により行われるので、シム無しでもカムの摩耗を押え、潤滑性を維持することができ、カム摺動面をシム無しとすることができる。これによって、カム摩耗性、潤滑性、バルブ軸端当り面硬度に問題を生じることがないシムレスバルブリフタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のシムレスバルブリフタとその近傍の断面図である。
【図２】本発明実施例のシムレスバルブリフタの製造方法の工程図である。
【符号の説明】
１０  シムレスバルブリフタ
１１  カム摺動面
１２  バルブ軸端当り面
１３  鉄系りん酸皮膜
２０  カム
３０  バルブ軸
【図１】
0003546933.tif 000002
【図２】
0003546933.tif 000003