JPH07310513A - エンジンバルブ - Google Patents
エンジンバルブInfo
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- JPH07310513A JPH07310513A JP12463794A JP12463794A JPH07310513A JP H07310513 A JPH07310513 A JP H07310513A JP 12463794 A JP12463794 A JP 12463794A JP 12463794 A JP12463794 A JP 12463794A JP H07310513 A JPH07310513 A JP H07310513A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 弁軸の酸化処理による歪みが少なく、エンジ
ン高速回転時における弁フェ−ス面部のたたき摩耗に対
する耐摩耗性がすぐれたチタン合金製のエンジンバルブ
を提供する。 【構成】 弁軸２に弁傘３を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、弁軸２の摺動面部２ａと軸端面
部２ｂに酸化層５を形成するとともに、弁傘３の弁フェ
−ス面部３ａに、酸化層５よりも厚い酸化層６を形成す
る。
ン高速回転時における弁フェ−ス面部のたたき摩耗に対
する耐摩耗性がすぐれたチタン合金製のエンジンバルブ
を提供する。 【構成】 弁軸２に弁傘３を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、弁軸２の摺動面部２ａと軸端面
部２ｂに酸化層５を形成するとともに、弁傘３の弁フェ
−ス面部３ａに、酸化層５よりも厚い酸化層６を形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関において吸
気弁または排気弁として用いられるエンジンバルブに関
する。
気弁または排気弁として用いられるエンジンバルブに関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に内燃機関の吸排気弁としては、弁
軸に弁傘を連設したきのこ形のエンジンバルブが用いら
れ、その材料としては従来耐熱鋼が一般に用いられてい
る。そして最近は、この耐熱鋼よりも軽量で耐熱性にす
ぐれたチタン合金が、レ−シング仕様車などのエンジン
バルブに用いられるようになった。しかしこのチタン合
金は、摺動面部等に耐摩耗性を付与するための表面処理
をおこなう必要があり、この方法として、たとえば特開
昭６２−２５６９５６号に開示されるように、仕上加工
した製品を酸素を有する炉中で加熱し、製品の表面に高
い硬度を有する酸化表面処理層を形成させる表面処理方
法が提案されている。
軸に弁傘を連設したきのこ形のエンジンバルブが用いら
れ、その材料としては従来耐熱鋼が一般に用いられてい
る。そして最近は、この耐熱鋼よりも軽量で耐熱性にす
ぐれたチタン合金が、レ−シング仕様車などのエンジン
バルブに用いられるようになった。しかしこのチタン合
金は、摺動面部等に耐摩耗性を付与するための表面処理
をおこなう必要があり、この方法として、たとえば特開
昭６２−２５６９５６号に開示されるように、仕上加工
した製品を酸素を有する炉中で加熱し、製品の表面に高
い硬度を有する酸化表面処理層を形成させる表面処理方
法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでエンジンの回
転数がたとえば５０００ｒｐｍ以上の高速回転域になる
と、エンジンバルブが高速回転するカムの動きに追従で
きなくなって、いわゆるサ−ジング（ジャンプ，バウン
ス）現象が発生し、弁軸の軸端面はリフタあるいはロッ
カ−ア−ムに激しく衝突し、また弁傘の弁フェ−ス面部
もバルブシ−トに高速衝突を繰返し、衝突各部にたたき
摩耗が生じる。このため通常の摺動摩耗が生じる弁軸の
摺動面部に比べて、上記軸端面および弁フェ−ス面の方
が上記たたき摩耗により急速に摩耗が進行する傾向にあ
る。
転数がたとえば５０００ｒｐｍ以上の高速回転域になる
と、エンジンバルブが高速回転するカムの動きに追従で
きなくなって、いわゆるサ−ジング（ジャンプ，バウン
ス）現象が発生し、弁軸の軸端面はリフタあるいはロッ
カ−ア−ムに激しく衝突し、また弁傘の弁フェ−ス面部
もバルブシ−トに高速衝突を繰返し、衝突各部にたたき
摩耗が生じる。このため通常の摺動摩耗が生じる弁軸の
摺動面部に比べて、上記軸端面および弁フェ−ス面の方
が上記たたき摩耗により急速に摩耗が進行する傾向にあ
る。
【０００４】ところが上記の表面処理方法によって得ら
れるエンジンバルブは、バルブの全面にほぼ均一な厚さ
の酸化表面処理層が形成されたものであるため、弁軸の
摺動面部の耐摩耗性が確保できる程度の厚さの酸化表面
処理層を形成した場合は、エンジン高速回転時の弁フェ
−ス面部および軸端面部の摩耗を防止できない。又この
弁フェ−ス面部および軸端面部のたたき摩耗に耐えられ
るように酸化表面処理層厚さを厚くするには、高温長時
間の酸化処理が必要となり、これによって弁軸の歪み
（曲り）や摺動面の荒れが生じ、バルブガイドへの弁軸
の嵌合不能あるいはバルブガイドの早期摩耗等の問題が
生じる。
れるエンジンバルブは、バルブの全面にほぼ均一な厚さ
の酸化表面処理層が形成されたものであるため、弁軸の
摺動面部の耐摩耗性が確保できる程度の厚さの酸化表面
処理層を形成した場合は、エンジン高速回転時の弁フェ
−ス面部および軸端面部の摩耗を防止できない。又この
弁フェ−ス面部および軸端面部のたたき摩耗に耐えられ
るように酸化表面処理層厚さを厚くするには、高温長時
間の酸化処理が必要となり、これによって弁軸の歪み
（曲り）や摺動面の荒れが生じ、バルブガイドへの弁軸
の嵌合不能あるいはバルブガイドの早期摩耗等の問題が
生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記従来の
問題点を解決するもので、弁軸の酸化処理による歪みが
少なく、エンジン高速回転時における弁フェ−ス面部や
弁軸軸端面部のたたき摩耗に対する耐摩耗性がすぐれた
チタン合金製のエンジンバルブを提供しようとするもの
である。
問題点を解決するもので、弁軸の酸化処理による歪みが
少なく、エンジン高速回転時における弁フェ−ス面部や
弁軸軸端面部のたたき摩耗に対する耐摩耗性がすぐれた
チタン合金製のエンジンバルブを提供しようとするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の第１の発明の
エンジンバルブは、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製
のエンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端
面部に酸化層を形成するとともに、前記弁傘の弁フェ−
ス面部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形成したこと
を特徴とする。
エンジンバルブは、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製
のエンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端
面部に酸化層を形成するとともに、前記弁傘の弁フェ−
ス面部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形成したこと
を特徴とする。
【０００７】この出願の第２の発明のエンジンバルブ
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部に酸化層を形成すると
ともに、前記弁傘の弁フェ−ス面部および前記弁軸の軸
端面部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形成したこと
を特徴とする。
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部に酸化層を形成すると
ともに、前記弁傘の弁フェ−ス面部および前記弁軸の軸
端面部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形成したこと
を特徴とする。
【０００８】この出願の第３の発明のエンジンバルブ
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部および前記
弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成するとともに、前
記弁フェ−ス面部の前記酸化層の上に窒化層を形成した
ことを特徴とする。
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部および前記
弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成するとともに、前
記弁フェ−ス面部の前記酸化層の上に窒化層を形成した
ことを特徴とする。
【０００９】この出願の第４の発明のエンジンバルブ
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部および前記
弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成するとともに、前
記弁フェ−ス面部および前記弁軸の軸端面部の前記酸化
層の上に、窒化層を形成したことを特徴とする。
は、弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエンジンバル
ブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部および前記
弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成するとともに、前
記弁フェ−ス面部および前記弁軸の軸端面部の前記酸化
層の上に、窒化層を形成したことを特徴とする。
【００１０】この発明におけるチタン合金としては、Ｔ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−５．５Ａｌ−４Ｓｎ−１Ｎｂ
−０．３Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２．７５Ｓｎ−４Ｚｒ−
０．４Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ、
Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｆｅ−０．１Ｓｉなどの、各種組成の
チタン合金を用いることができる。
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−５．５Ａｌ−４Ｓｎ−１Ｎｂ
−０．３Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２．７５Ｓｎ−４Ｚｒ−
０．４Ｍｏ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ、
Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｆｅ−０．１Ｓｉなどの、各種組成の
チタン合金を用いることができる。
【００１１】またこの発明における酸化層とは、チタン
合金成分と酸素および空気中の窒素等との化合物から成
るＴｉＯ2 を主体とする化合物層を称し、ビッカ−ス硬
度５００以上の硬度を有する硬質層である。
合金成分と酸素および空気中の窒素等との化合物から成
るＴｉＯ2 を主体とする化合物層を称し、ビッカ−ス硬
度５００以上の硬度を有する硬質層である。
【００１２】
【作用】この発明のエンジンバルブにおいては、弁軸の
摺動面部に設けた酸化層が、バルブガイドとの摺動によ
る摺動摩耗を防止する。この酸化層は摺動摩耗に耐える
程度の厚さでよいので、高温長時間にわたる酸化処理は
不要であって、酸化処理に伴う弁軸の歪みは小量に抑制
できる。
摺動面部に設けた酸化層が、バルブガイドとの摺動によ
る摺動摩耗を防止する。この酸化層は摺動摩耗に耐える
程度の厚さでよいので、高温長時間にわたる酸化処理は
不要であって、酸化処理に伴う弁軸の歪みは小量に抑制
できる。
【００１３】また弁フェ−ス面部に形成した、厚い酸化
層（第１および第２の発明の場合）あるいは酸化層と窒
化層から成る硬化物層（第３および第４の発明の場合）
が、エンジン高速回転時における弁フェ−ス面部のバル
ブシ−トとの衝突によるたたき摩耗の進行を抑制する。
層（第１および第２の発明の場合）あるいは酸化層と窒
化層から成る硬化物層（第３および第４の発明の場合）
が、エンジン高速回転時における弁フェ−ス面部のバル
ブシ−トとの衝突によるたたき摩耗の進行を抑制する。
【００１４】また弁軸の軸端面部に形成した、厚い酸化
層（第２の発明の場合）あるいは酸化層と窒化層から成
る硬化物層（第４の発明の場合）が、エンジン高速回転
時における軸端面部のロッカア−ムやリフタとの衝突に
よるたたき摩耗の進行を抑制する。
層（第２の発明の場合）あるいは酸化層と窒化層から成
る硬化物層（第４の発明の場合）が、エンジン高速回転
時における軸端面部のロッカア−ムやリフタとの衝突に
よるたたき摩耗の進行を抑制する。
【００１５】
【実施例】以下図１および図２により第１の発明の一実
施例を説明する。図中、１は排気弁の弁体で、弁軸２の
一端部に弁傘３を一体に連設したきのこ形を呈し、チタ
ン合金製の仕上加工した弁体素材４の表面に後述の酸化
処理をおこなって、弁軸２の摺動面部２ａおよび軸端面
部２ｂに厚さ５〜２０μｍの酸化層５を設けるととも
に、弁傘３の弁フェ−ス面部３ａに前記酸化層５より厚
い厚さ２０〜８０μｍの酸化層６を設けてある。この酸
化層５の厚さは、５μｍ未満では酸化層（硬化層）が薄
くてバルブガイドとの摺動時に酸化層が破れて凝着摩耗
を早期発生しやすく、２０μｍを越えると酸化処理時の
軸の歪が大きくなるので、上記の５〜２０μｍとするの
が好ましい。また酸化層６の厚さは、２０μｍ未満では
バルブシ−トとのたたき摩耗時の弁フェ−ス面部の耐摩
耗性が不充分であり、８０μｍを越えると弁フェ−ス面
部の靭性がなく弁傘部の疲労破壊をひき起す場合がある
ので、上記の２０〜８０μｍとするのが好ましい。
施例を説明する。図中、１は排気弁の弁体で、弁軸２の
一端部に弁傘３を一体に連設したきのこ形を呈し、チタ
ン合金製の仕上加工した弁体素材４の表面に後述の酸化
処理をおこなって、弁軸２の摺動面部２ａおよび軸端面
部２ｂに厚さ５〜２０μｍの酸化層５を設けるととも
に、弁傘３の弁フェ−ス面部３ａに前記酸化層５より厚
い厚さ２０〜８０μｍの酸化層６を設けてある。この酸
化層５の厚さは、５μｍ未満では酸化層（硬化層）が薄
くてバルブガイドとの摺動時に酸化層が破れて凝着摩耗
を早期発生しやすく、２０μｍを越えると酸化処理時の
軸の歪が大きくなるので、上記の５〜２０μｍとするの
が好ましい。また酸化層６の厚さは、２０μｍ未満では
バルブシ−トとのたたき摩耗時の弁フェ−ス面部の耐摩
耗性が不充分であり、８０μｍを越えると弁フェ−ス面
部の靭性がなく弁傘部の疲労破壊をひき起す場合がある
ので、上記の２０〜８０μｍとするのが好ましい。
【００１６】上記の各酸化層５，６の形成は次のように
しておこなう。先ず弁体素材４を、大気炉などの酸化雰
囲気炉中で６００〜９００℃の温度で数分乃至数時間の
加熱処理をおこなって、図２（Ａ）に示すように厚さ５
〜２０μｍの酸化層５を弁体１の全表面に形成させる。
この酸化層５の表面には、硬くて脆く剥離しやすいチタ
ンの酸化物から成る厚さ１〜１０μｍ程度の酸化スケ−
ル７が形成される。この酸化スケ−ル７を残したままで
弁体１を使用するとバルブガイド部の摩耗や焼付などを
発生させるので、この発明では後述の後工程の酸化処理
後に酸化スケ−ル７は除去するものとする。この除去方
法としては、ショットブラストやバフ研磨などがある。
しておこなう。先ず弁体素材４を、大気炉などの酸化雰
囲気炉中で６００〜９００℃の温度で数分乃至数時間の
加熱処理をおこなって、図２（Ａ）に示すように厚さ５
〜２０μｍの酸化層５を弁体１の全表面に形成させる。
この酸化層５の表面には、硬くて脆く剥離しやすいチタ
ンの酸化物から成る厚さ１〜１０μｍ程度の酸化スケ−
ル７が形成される。この酸化スケ−ル７を残したままで
弁体１を使用するとバルブガイド部の摩耗や焼付などを
発生させるので、この発明では後述の後工程の酸化処理
後に酸化スケ−ル７は除去するものとする。この除去方
法としては、ショットブラストやバフ研磨などがある。
【００１７】上記の酸化層５の厚さは前記の加熱処理の
温度および処理時間によって決まるものであるが、この
うち温度としては、９００℃を越えると弁軸２の曲りや
変形を生じるので好ましくなく、また６００℃未満では
不働態被膜ができる程度で酸化層５の形成には非能率的
で好ましくない。６００〜９００℃の範囲内では、８５
０℃を越えると酸化スケ−ル７が増え、８００℃未満で
は薄い酸化層５を形成するのに時間がかかりすぎるの
で、８００〜８５０℃とするのがもっとも好ましい。
温度および処理時間によって決まるものであるが、この
うち温度としては、９００℃を越えると弁軸２の曲りや
変形を生じるので好ましくなく、また６００℃未満では
不働態被膜ができる程度で酸化層５の形成には非能率的
で好ましくない。６００〜９００℃の範囲内では、８５
０℃を越えると酸化スケ−ル７が増え、８００℃未満で
は薄い酸化層５を形成するのに時間がかかりすぎるの
で、８００〜８５０℃とするのがもっとも好ましい。
【００１８】上記の酸化層５を形成したのち、酸化雰囲
気内でバ−ナの火炎の吹付あるいはレ−ザ−ビ−ムや電
子ビ−ム等の高密度エネルギビ−ムの照射によって、弁
傘３の弁フェ−ス面部３ａを局部加熱し、酸素の拡散に
より図２（Ｂ）に示すように酸化層５の下に新たな酸化
層５Ａを形成させ、最上面部の酸化スケ−ル７をショッ
トブラスト等により除去して、厚い酸化層６を形成させ
る。上記の局部加熱の温度は、弁軸２部とは違って熱変
形を考慮する必要はないので、６００℃からチタン合金
の融点までの温度とすればよいが、弁傘３の変形の防止
および酸化層の効率的な形成の点から８００〜１０００
℃とするのが好ましい。酸化スケ−ル７除去後の酸化層
６に面粗度の劣化が有る場合は、バフ研摩などの仕上加
工をおこなって製品を得る。
気内でバ−ナの火炎の吹付あるいはレ−ザ−ビ−ムや電
子ビ−ム等の高密度エネルギビ−ムの照射によって、弁
傘３の弁フェ−ス面部３ａを局部加熱し、酸素の拡散に
より図２（Ｂ）に示すように酸化層５の下に新たな酸化
層５Ａを形成させ、最上面部の酸化スケ−ル７をショッ
トブラスト等により除去して、厚い酸化層６を形成させ
る。上記の局部加熱の温度は、弁軸２部とは違って熱変
形を考慮する必要はないので、６００℃からチタン合金
の融点までの温度とすればよいが、弁傘３の変形の防止
および酸化層の効率的な形成の点から８００〜１０００
℃とするのが好ましい。酸化スケ−ル７除去後の酸化層
６に面粗度の劣化が有る場合は、バフ研摩などの仕上加
工をおこなって製品を得る。
【００１９】上記の弁体１の弁軸２は１回の通常の酸化
処理をおこなっただけなので曲りは少なく、弁傘３の弁
フェ−ス面部３ａに形成された硬質の厚い酸化層６が、
エンジン高速回転時に生じるシリンダヘッドのバルブシ
−ト部との衝突によるたたき摩耗の進行を抑制するの
で、この弁体１は、シリンダヘッドに摺動自在に嵌装し
たリフタを介してカムシャフトのカムにより弁軸２の軸
端面部２ｂ部を開閉駆動する直打式のエンジンバルブ
（リフタと面接触するため軸端面部２ｂの面圧は小さ
く、薄い酸化層５によってもたたき摩耗に耐えられる）
に、特に適している。
処理をおこなっただけなので曲りは少なく、弁傘３の弁
フェ−ス面部３ａに形成された硬質の厚い酸化層６が、
エンジン高速回転時に生じるシリンダヘッドのバルブシ
−ト部との衝突によるたたき摩耗の進行を抑制するの
で、この弁体１は、シリンダヘッドに摺動自在に嵌装し
たリフタを介してカムシャフトのカムにより弁軸２の軸
端面部２ｂ部を開閉駆動する直打式のエンジンバルブ
（リフタと面接触するため軸端面部２ｂの面圧は小さ
く、薄い酸化層５によってもたたき摩耗に耐えられる）
に、特に適している。
【００２０】次に図３は第２の発明の一実施例を示し、
弁傘３の弁フェ−ス面部３ａだけではなく、弁軸２の軸
端面部２ｂにも、厚さ２０〜８０μｍの酸化層６を設け
たものであり、その他の点および各酸化層５，６の形成
工程および仕上加工工程は前記実施例と同じであるの
で、同一部分に同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。
弁傘３の弁フェ−ス面部３ａだけではなく、弁軸２の軸
端面部２ｂにも、厚さ２０〜８０μｍの酸化層６を設け
たものであり、その他の点および各酸化層５，６の形成
工程および仕上加工工程は前記実施例と同じであるの
で、同一部分に同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。
【００２１】この弁体１１は、弁軸２の軸端面部２ｂに
も硬質の厚い酸化層６が形成され、エンジン高速回転時
に生じる該軸端面部２ｂのたたき摩耗の進行を抑制する
ので、カムシャフトのカムにより駆動されるロッカ−ア
−ムの端部を軸端面部２ｂに当接させて弁体１１を開閉
駆動するロッカ−ア−ム式のエンジンバルブ（ロッカ−
ア−ムに点接触する軸端面部２ｂの面圧が大きい）に、
特に適している。
も硬質の厚い酸化層６が形成され、エンジン高速回転時
に生じる該軸端面部２ｂのたたき摩耗の進行を抑制する
ので、カムシャフトのカムにより駆動されるロッカ−ア
−ムの端部を軸端面部２ｂに当接させて弁体１１を開閉
駆動するロッカ−ア−ム式のエンジンバルブ（ロッカ−
ア−ムに点接触する軸端面部２ｂの面圧が大きい）に、
特に適している。
【００２２】次に図４および図５により第３の発明の一
実施例を説明する。図中、２１は排気弁の弁体で、弁軸
２の一端部に弁傘３を一体に連設したきのこ形を呈し、
チタン合金製の仕上加工した弁体素材４の表面に後述の
酸化処理および窒化処理をおこなって、弁軸２の摺動面
部２ａと軸端面部２ｂおよび弁傘３の弁フェ−ス面部３
ａに厚さ５〜２０μｍの酸化層５を設けるとともに、弁
傘３の弁フェ−ス面部３ａの酸化層５の上には、厚さ２
〜１５μｍの窒化層２２を設けてある。この窒化層２２
の厚さは、２μｍ未満では耐たたき摩耗性が不充分であ
り、１５μｍを越えると弁フェ−ス面部３ａの靭性の低
下による疲労破壊を起す原因となるので、上記の２〜１
５μｍとするのが好ましい。
実施例を説明する。図中、２１は排気弁の弁体で、弁軸
２の一端部に弁傘３を一体に連設したきのこ形を呈し、
チタン合金製の仕上加工した弁体素材４の表面に後述の
酸化処理および窒化処理をおこなって、弁軸２の摺動面
部２ａと軸端面部２ｂおよび弁傘３の弁フェ−ス面部３
ａに厚さ５〜２０μｍの酸化層５を設けるとともに、弁
傘３の弁フェ−ス面部３ａの酸化層５の上には、厚さ２
〜１５μｍの窒化層２２を設けてある。この窒化層２２
の厚さは、２μｍ未満では耐たたき摩耗性が不充分であ
り、１５μｍを越えると弁フェ−ス面部３ａの靭性の低
下による疲労破壊を起す原因となるので、上記の２〜１
５μｍとするのが好ましい。
【００２３】上記の酸化層５および窒化層２２の形成は
次のようにしておこなう。先ず酸化層５は、前記第１の
発明の実施例と同方法で形成し、同構成を有するもので
ある。そして図５（Ａ）に示すように酸化層５の表面に
は酸化スケ−ル７が形成されているので、ショットブラ
スト等により弁体２１の各部から酸化スケ−ル７を除去
し、該除去面部に酸化処理による面粗度の劣化が有る場
合はバフ研摩等による仕上加工をおこなう。その後、窒
化炉内などの窒化雰囲気中でバ−ナの火炎の吹付あるい
はレ−ザ−ビ−ムや電子ビ−ム等の高密度エネルギビ−
ムの照射によって、弁フェ−ス面部３ａを局部加熱し、
酸化層内の非酸化チタンを窒化することにより、酸化層
５の上に窒化層２２を形成させる。この窒化層２２は、
窒化チタン（ＴｉＮ）を主体としＴｉＯ2 を含む緻密で
ビッカ−ス硬度５００以上の硬質の層である。窒化処理
後の窒化層２２の表面の面粗度の劣化が有る場合は、再
度バフ研摩などの仕上加工をおこなって製品を得る。な
お軸２の摺動面部２ａと軸端面部２ｂの仕上加工は、弁
フェ−ス面部３ａの窒化処理後に実施してもよい。
次のようにしておこなう。先ず酸化層５は、前記第１の
発明の実施例と同方法で形成し、同構成を有するもので
ある。そして図５（Ａ）に示すように酸化層５の表面に
は酸化スケ−ル７が形成されているので、ショットブラ
スト等により弁体２１の各部から酸化スケ−ル７を除去
し、該除去面部に酸化処理による面粗度の劣化が有る場
合はバフ研摩等による仕上加工をおこなう。その後、窒
化炉内などの窒化雰囲気中でバ−ナの火炎の吹付あるい
はレ−ザ−ビ−ムや電子ビ−ム等の高密度エネルギビ−
ムの照射によって、弁フェ−ス面部３ａを局部加熱し、
酸化層内の非酸化チタンを窒化することにより、酸化層
５の上に窒化層２２を形成させる。この窒化層２２は、
窒化チタン（ＴｉＮ）を主体としＴｉＯ2 を含む緻密で
ビッカ−ス硬度５００以上の硬質の層である。窒化処理
後の窒化層２２の表面の面粗度の劣化が有る場合は、再
度バフ研摩などの仕上加工をおこなって製品を得る。な
お軸２の摺動面部２ａと軸端面部２ｂの仕上加工は、弁
フェ−ス面部３ａの窒化処理後に実施してもよい。
【００２４】上記の弁体２１の弁軸２部は１回の通常の
酸化処理をおこなっただけなので曲りは少なく、弁傘３
の弁フェ−ス面部３ａに形成された酸化層５に支持され
た窒化層２２が、エンジン高速回転時に生じるシリンダ
ヘッドのバルブシ−ト部との衝突によるたたき摩耗の進
行を抑制するので、この弁体２１は、シリンダヘッドに
摺動自在に嵌装したリフタを介してカムシャフトのカム
により弁軸２の軸端面部２ｂ部を開閉駆動する直打式の
エンジンバルブ（リフタと面接触するため軸端面部２ｂ
の面圧は小さく、薄い酸化層５によってもたたき摩耗に
耐えられる）に、特に適している。
酸化処理をおこなっただけなので曲りは少なく、弁傘３
の弁フェ−ス面部３ａに形成された酸化層５に支持され
た窒化層２２が、エンジン高速回転時に生じるシリンダ
ヘッドのバルブシ−ト部との衝突によるたたき摩耗の進
行を抑制するので、この弁体２１は、シリンダヘッドに
摺動自在に嵌装したリフタを介してカムシャフトのカム
により弁軸２の軸端面部２ｂ部を開閉駆動する直打式の
エンジンバルブ（リフタと面接触するため軸端面部２ｂ
の面圧は小さく、薄い酸化層５によってもたたき摩耗に
耐えられる）に、特に適している。
【００２５】次に図６は第４の発明の一実施例を示し、
弁傘３の弁フェ−ス面部３ａ上だけではなく、弁軸２の
軸端面部２ｂの酸化層５の上にも、厚さ２０〜８０μｍ
の窒化層２２を設けたものであり、その他の点および酸
化層５および窒化層２２の形成工程および仕上加工工程
は前記実施例と同じであるので、同一部分に同一符号を
付して詳細な説明は省略する。
弁傘３の弁フェ−ス面部３ａ上だけではなく、弁軸２の
軸端面部２ｂの酸化層５の上にも、厚さ２０〜８０μｍ
の窒化層２２を設けたものであり、その他の点および酸
化層５および窒化層２２の形成工程および仕上加工工程
は前記実施例と同じであるので、同一部分に同一符号を
付して詳細な説明は省略する。
【００２６】この弁体３１は、弁軸２の軸端面部２ｂに
も酸化層５に支持された硬質の窒化層２２が形成され、
エンジン高速回転時に生じる該軸端面部２ｂのたたき摩
耗の進行を抑制するので、カムシャフトのカムにより駆
動されるロッカ−ア−ムの端部を軸端面部２ｂに当接さ
せて弁体３１を開閉駆動するロッカ−ア−ム式のエンジ
ンバルブ（ロッカ−ア−ムに点接触する軸端面部２ｂの
面圧が大きい）に、特に適している。
も酸化層５に支持された硬質の窒化層２２が形成され、
エンジン高速回転時に生じる該軸端面部２ｂのたたき摩
耗の進行を抑制するので、カムシャフトのカムにより駆
動されるロッカ−ア−ムの端部を軸端面部２ｂに当接さ
せて弁体３１を開閉駆動するロッカ−ア−ム式のエンジ
ンバルブ（ロッカ−ア−ムに点接触する軸端面部２ｂの
面圧が大きい）に、特に適している。
【００２７】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、たとえば弁体１の具体的形状は上記以外のもの
としてもよい。またこの発明は内燃機関の排気弁にも適
用できるものである。
はなく、たとえば弁体１の具体的形状は上記以外のもの
としてもよい。またこの発明は内燃機関の排気弁にも適
用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
弁軸の摺動面部に設けた酸化層より厚い酸化層あるいは
酸化層と窒化層から成る硬化物層を弁フェ−ス面部に設
け、さらに弁軸の軸端面部に厚い酸化層（第２の発明の
場合）あるいは酸化層と窒化層から成る硬化物層（第４
の発明の場合）を設けたので、弁軸の摺動面部の酸化層
は摺動摩耗に耐える程度の厚さでよいので酸化処理に伴
う歪みが少なく、かつ弁フェ−ス面部、および弁軸軸端
面部（第２および第４発明の場合）のたたき摩耗に対す
る耐摩耗性がすぐれたチタン合金製のエンジンバルブが
得られる。
弁軸の摺動面部に設けた酸化層より厚い酸化層あるいは
酸化層と窒化層から成る硬化物層を弁フェ−ス面部に設
け、さらに弁軸の軸端面部に厚い酸化層（第２の発明の
場合）あるいは酸化層と窒化層から成る硬化物層（第４
の発明の場合）を設けたので、弁軸の摺動面部の酸化層
は摺動摩耗に耐える程度の厚さでよいので酸化処理に伴
う歪みが少なく、かつ弁フェ−ス面部、および弁軸軸端
面部（第２および第４発明の場合）のたたき摩耗に対す
る耐摩耗性がすぐれたチタン合金製のエンジンバルブが
得られる。
【図１】第１の発明の一実施例を示す排気弁の一部切欠
正面図である。
正面図である。
【図２】図１における酸化層の形成工程を示す弁体表面
部の模式断面図である。
部の模式断面図である。
【図３】第２の発明の一実施例を示す排気弁の一部切欠
正面図である。
正面図である。
【図４】第３の発明の一実施例を示す排気弁の一部切欠
正面図である。
正面図である。
【図５】図４における酸化層および窒化層の形成工程を
示す弁体表面部の模式断面図である。
示す弁体表面部の模式断面図である。
【図６】第４の発明の一実施例を示す排気弁の一部切欠
正面図である。
正面図である。
１…弁体、２…弁軸、２ａ…摺動面部、２ｂ…軸端面
部、３…弁傘、３ａ…弁フェ−ス面部、４…弁体素材、
５…酸化層、５Ａ…酸化層、６…酸化層、１１…弁体、
２１…弁体、２２…窒化層、３１…弁体。
部、３…弁傘、３ａ…弁フェ−ス面部、４…弁体素材、
５…酸化層、５Ａ…酸化層、６…酸化層、１１…弁体、
２１…弁体、２２…窒化層、３１…弁体。
Claims (4)
- 【請求項１】 弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部
に酸化層を形成するとともに、前記弁傘の弁フェ−ス面
部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形成したことを特
徴とするエンジンバルブ。 - 【請求項２】 弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部に酸化層を
形成するとともに、前記弁傘の弁フェ−ス面部および前
記弁軸の軸端面部に、前記酸化層よりも厚い酸化層を形
成したことを特徴とするエンジンバルブ。 - 【請求項３】 弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部
および前記弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成すると
ともに、前記弁フェ−ス面部の前記酸化層の上に窒化層
を形成したことを特徴とするエンジンバルブ。 - 【請求項４】 弁軸に弁傘を連設したチタン合金製のエ
ンジンバルブにおいて、前記弁軸の摺動面部と軸端面部
および前記弁傘の弁フェ−ス面部に酸化層を形成すると
ともに、前記弁フェ−ス面部および前記弁軸の軸端面部
の前記酸化層の上に、窒化層を形成したことを特徴とす
るエンジンバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12463794A JPH07310513A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | エンジンバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12463794A JPH07310513A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | エンジンバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310513A true JPH07310513A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14890345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12463794A Pending JPH07310513A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | エンジンバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07310513A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036018A1 (fr) * | 1996-03-26 | 1997-10-02 | Citizen Watch Co., Ltd. | Element en titane ou en alliage de titane et son procede de traitement de surface |
| EP1076112A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-14 | Fuji Oozx Inc. | TI alloy poppet valve and surface treatment thereof |
| JP2006233321A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐環境性機器 |
| JP2006241474A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐熱部材 |
| JP2006241485A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 構造材 |
| JP2006241477A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 鉄道車両 |
| JP2006241483A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | エネルギー発生設備 |
| US7276129B2 (en) | 2002-11-20 | 2007-10-02 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Surface treating methods of titanium parts |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP12463794A patent/JPH07310513A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036018A1 (fr) * | 1996-03-26 | 1997-10-02 | Citizen Watch Co., Ltd. | Element en titane ou en alliage de titane et son procede de traitement de surface |
| US6221173B1 (en) | 1996-03-26 | 2001-04-24 | Citizen Watch Co., Ltd. | Titanium or titanium alloy member and surface treatment method therefor |
| KR100301677B1 (ko) * | 1996-03-26 | 2001-11-22 | 하루타 히로시 | 티타늄또는티타늄합금부재와그표면처리방법 |
| EP1076112A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-14 | Fuji Oozx Inc. | TI alloy poppet valve and surface treatment thereof |
| US7276129B2 (en) | 2002-11-20 | 2007-10-02 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Surface treating methods of titanium parts |
| JP2006233321A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐環境性機器 |
| JP2006241474A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐熱部材 |
| JP2006241485A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 構造材 |
| JP2006241477A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 鉄道車両 |
| JP2006241483A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | エネルギー発生設備 |
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