JPH08296416A - バルブシートの接合方法 - Google Patents
バルブシートの接合方法Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バルブシート部の断面積および熱抵抗が小さ
くなり、しかも、接合界面に溶融層が形成されないよう
にバルブシートを接合する。 【構成】 ポート開口部１３ａ，１４ａに、鉄系焼結合
金製円環体の表面に銅皮膜を設けてなるバルブシート母
材２０を重ねる。次に、このバルブシート母材２０に上
側電極３３を加圧方向が前記ポート開口部の軸線方向と
一致するように押圧力パターンに基づいて押し付ける。
押圧開始後予め定めた時間が経過した後に予め定めた電
流値パターンに基づいてシリンダヘッド本体１１と前記
上側電極３３との間に通電する。
くなり、しかも、接合界面に溶融層が形成されないよう
にバルブシートを接合する。 【構成】 ポート開口部１３ａ，１４ａに、鉄系焼結合
金製円環体の表面に銅皮膜を設けてなるバルブシート母
材２０を重ねる。次に、このバルブシート母材２０に上
側電極３３を加圧方向が前記ポート開口部の軸線方向と
一致するように押圧力パターンに基づいて押し付ける。
押圧開始後予め定めた時間が経過した後に予め定めた電
流値パターンに基づいてシリンダヘッド本体１１と前記
上側電極３３との間に通電する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン用シリンダヘ
ッドのシリンダヘッド本体に吸気弁や排気弁のバルブシ
ートを接合するバルブシートの接合方法に関するもので
ある。
ッドのシリンダヘッド本体に吸気弁や排気弁のバルブシ
ートを接合するバルブシートの接合方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンのシリンダヘッド本体は
主にアルミニウム合金によって形成されており、このシ
リンダヘッド本体における吸気弁や排気弁のバルブフェ
ース面が当接する部位にはバルブシートが装着されてい
た。このバルブシートは、吸・排気弁が繰り返し当接す
るとともに高熱に晒されるために、耐摩耗性および高温
強度に優れた鉄系焼結合金などによって形成されてお
り、図１３に示すように、シリンダヘッドの吸気ポー
ト、排気ポートの燃焼室側開口部に形成した凹部に圧入
し、仕上げ研削加工を行うことによってシリンダヘッド
本体に一体的に固定されていた。
主にアルミニウム合金によって形成されており、このシ
リンダヘッド本体における吸気弁や排気弁のバルブフェ
ース面が当接する部位にはバルブシートが装着されてい
た。このバルブシートは、吸・排気弁が繰り返し当接す
るとともに高熱に晒されるために、耐摩耗性および高温
強度に優れた鉄系焼結合金などによって形成されてお
り、図１３に示すように、シリンダヘッドの吸気ポー
ト、排気ポートの燃焼室側開口部に形成した凹部に圧入
し、仕上げ研削加工を行うことによってシリンダヘッド
本体に一体的に固定されていた。
【０００３】図１３はバルブシートが圧入された従来の
シリンダヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断
面図で、同図において１はシリンダヘッド本体、２は圧
入型バルブシート、３はバルブシート圧入用凹部を示
す。
シリンダヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断
面図で、同図において１はシリンダヘッド本体、２は圧
入型バルブシート、３はバルブシート圧入用凹部を示
す。
【０００４】ところが、このようにシリンダヘッド本体
１に異種材料のバルブシート２が圧入されているシリン
ダヘッドでは、運転時にシリンダヘッドが高温になって
も圧入されたバルブシート２が脱落しないように、バル
ブシート２の圧入代をある程度以上とらなければならな
い。このため、隣接する各ポート間の壁の厚さがある程
度以上必要となって各ポート間の寸法を狭めることがで
きなくなってしまう。すなわち、圧入型のバルブシート
２ではその断面積の大きさがシリンダヘッドのポート周
りを設計する上で大きな制約になっていた。
１に異種材料のバルブシート２が圧入されているシリン
ダヘッドでは、運転時にシリンダヘッドが高温になって
も圧入されたバルブシート２が脱落しないように、バル
ブシート２の圧入代をある程度以上とらなければならな
い。このため、隣接する各ポート間の壁の厚さがある程
度以上必要となって各ポート間の寸法を狭めることがで
きなくなってしまう。すなわち、圧入型のバルブシート
２ではその断面積の大きさがシリンダヘッドのポート周
りを設計する上で大きな制約になっていた。
【０００５】また、バルブシート２の材料となる鉄系焼
結材の熱伝導率はシリンダヘッド本体１の材料となるア
ルミニウム合金に較べて低く、しかも、バルブシート２
は圧入時に変形するのを防ぐためにある程度の厚みがあ
ることと、このバルブシート２とシリンダヘッド本体１
との間の界面には微小隙間があることから、吸・排気弁
のバルブフェースや排気からシリンダヘッド本体１へ熱
が伝達されるときの熱抵抗が大きくなってしまう。この
ため、シリンダヘッドの冷却性能が充分ではなくなって
異常燃焼を引き起こしたり、バルブの温度が過度に上昇
してしまうということにもなりかねない。
結材の熱伝導率はシリンダヘッド本体１の材料となるア
ルミニウム合金に較べて低く、しかも、バルブシート２
は圧入時に変形するのを防ぐためにある程度の厚みがあ
ることと、このバルブシート２とシリンダヘッド本体１
との間の界面には微小隙間があることから、吸・排気弁
のバルブフェースや排気からシリンダヘッド本体１へ熱
が伝達されるときの熱抵抗が大きくなってしまう。この
ため、シリンダヘッドの冷却性能が充分ではなくなって
異常燃焼を引き起こしたり、バルブの温度が過度に上昇
してしまうということにもなりかねない。
【０００６】さらに、バルブシート２の材料の熱膨張係
数はシリンダヘッド本体１の材料であるアルミニウム合
金より大きいため、ある程度以上の温度に達するとシリ
ンダヘッド本体１とバルブシート２との間の微小隙間が
拡がり、それによってシリンダヘッド本体１への熱の伝
達がさらに阻害されることになる。その結果、バルブシ
ート２自体が過度に加熱されて耐摩耗性などが低下し易
くなってしまう。
数はシリンダヘッド本体１の材料であるアルミニウム合
金より大きいため、ある程度以上の温度に達するとシリ
ンダヘッド本体１とバルブシート２との間の微小隙間が
拡がり、それによってシリンダヘッド本体１への熱の伝
達がさらに阻害されることになる。その結果、バルブシ
ート２自体が過度に加熱されて耐摩耗性などが低下し易
くなってしまう。
【０００７】上述したようなバルブシート２を圧入する
ことによる不具合を解消するため、シリンダヘッド本体
１のバルブシート装着部分に、耐熱性、耐摩耗性、耐食
性に優れたバルブシート材料をレーザーを熱源として加
熱溶融させて肉盛り（クラッド）し、その肉盛層を機械
加工することによってバルブシートを形成する手法が提
案されている（例えば、特開昭６２−１５００１４号公
報参照）。このレーザークラッド法によって形成された
バルブシートを図１４に示す。
ことによる不具合を解消するため、シリンダヘッド本体
１のバルブシート装着部分に、耐熱性、耐摩耗性、耐食
性に優れたバルブシート材料をレーザーを熱源として加
熱溶融させて肉盛り（クラッド）し、その肉盛層を機械
加工することによってバルブシートを形成する手法が提
案されている（例えば、特開昭６２−１５００１４号公
報参照）。このレーザークラッド法によって形成された
バルブシートを図１４に示す。
【０００８】図１４はレーザークラッド法によりバルブ
シートが形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を
拡大して示す断面図で、４はバルブシート部、５は前記
バルブシート部４との接合界面、６，７は前記接合界面
５の近傍に形成された溶融反応層である。
シートが形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を
拡大して示す断面図で、４はバルブシート部、５は前記
バルブシート部４との接合界面、６，７は前記接合界面
５の近傍に形成された溶融反応層である。
【０００９】さらに、このようなレーザークラッド法に
よってバルブシートを形成するシリンダヘッドにおい
て、肉盛り層とシリンダヘッド本体との溶着率を高める
ために、シリンダヘッド本体の溶着面に圧延ロールなど
によって予め塑性変形層を形成してからレーザークラッ
ドを行うということが提案されている（例えば、特開平
２−１９６１１７号公報参照）。
よってバルブシートを形成するシリンダヘッドにおい
て、肉盛り層とシリンダヘッド本体との溶着率を高める
ために、シリンダヘッド本体の溶着面に圧延ロールなど
によって予め塑性変形層を形成してからレーザークラッ
ドを行うということが提案されている（例えば、特開平
２−１９６１１７号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
レーザークラッド法によってバルブシートを形成したと
しても、バルブシート材料を溶融して肉盛りする関係か
ら接合強度に問題があった。これは、バルブシート材料
を加熱、溶融させるときにシリンダヘッド本体１におけ
る接合界面５付近の部位が溶融するからであった。
レーザークラッド法によってバルブシートを形成したと
しても、バルブシート材料を溶融して肉盛りする関係か
ら接合強度に問題があった。これは、バルブシート材料
を加熱、溶融させるときにシリンダヘッド本体１におけ
る接合界面５付近の部位が溶融するからであった。
【００１１】すなわち、シリンダヘッド本体１の前記一
部が一旦溶融した後に凝固するため、ガスが生成されて
それが接合界面近傍の溶融反応層７中にブローホールと
して残存したり、溶融したアルミニウム合金が凝固する
ときに凝固収縮を起こすことによって前記溶融反応層７
中に引け巣が生じることがある。さらに、このレーザー
クラッド法はアルミニウム合金材中の鋳巣や介在物の影
響を受け易いという不具合があった。また、材料が溶融
・凝固してなる接合部分は、バルブシート部が高温とな
るような運転条件でエンジンを長時間運転すると接合強
度が低下し易い。
部が一旦溶融した後に凝固するため、ガスが生成されて
それが接合界面近傍の溶融反応層７中にブローホールと
して残存したり、溶融したアルミニウム合金が凝固する
ときに凝固収縮を起こすことによって前記溶融反応層７
中に引け巣が生じることがある。さらに、このレーザー
クラッド法はアルミニウム合金材中の鋳巣や介在物の影
響を受け易いという不具合があった。また、材料が溶融
・凝固してなる接合部分は、バルブシート部が高温とな
るような運転条件でエンジンを長時間運転すると接合強
度が低下し易い。
【００１２】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、バルブシート部の断面積および熱抵
抗が小さくなり、しかも、バルブシート部が高温になる
運転条件下で長時間エンジンを運転しても、接合部分の
強度が著しく低下することがないようにバルブシートを
シリンダヘッド本体に接合させることを目的とする。
になされたもので、バルブシート部の断面積および熱抵
抗が小さくなり、しかも、バルブシート部が高温になる
運転条件下で長時間エンジンを運転しても、接合部分の
強度が著しく低下することがないようにバルブシートを
シリンダヘッド本体に接合させることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るバルブ
シートの接合方法は、シリンダヘッド本体のポート開口
部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からなる皮
膜を設けることによって形成されたバルブシート母材を
重ね、次いで、このバルブシート母材に、シリンダヘッ
ドとの間にバルブシート母材を介して通電する電極を、
加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させて押し付けるも
のである。
シートの接合方法は、シリンダヘッド本体のポート開口
部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からなる皮
膜を設けることによって形成されたバルブシート母材を
重ね、次いで、このバルブシート母材に、シリンダヘッ
ドとの間にバルブシート母材を介して通電する電極を、
加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させて押し付けるも
のである。
【００１４】第２の発明に係るバルブシートの接合方法
は、第１の発明に係るバルブシートの接合方法におい
て、電極の加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させるに
当たり、シリンダヘッド本体のバルブガイド用穴に嵌合
支持させたガイド棒に電極を嵌挿させることによって行
うものである。
は、第１の発明に係るバルブシートの接合方法におい
て、電極の加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させるに
当たり、シリンダヘッド本体のバルブガイド用穴に嵌合
支持させたガイド棒に電極を嵌挿させることによって行
うものである。
【００１５】第３の発明に係るバルブシートの接合方法
は、シリンダヘッド本体のポート開口部に、鉄系焼結合
金製円環体の表面に金属材からなる皮膜を設けることに
よって形成されたバルブシート母材を重ね、次いで、こ
のバルブシート母材に電極を予め定めた押圧力パターン
に基づいて押し付け、押圧開始後予め定めた時間が経過
した後に予め定めた電流値パターンに基づいてシリンダ
ヘッド本体と前記電極との間に通電するものである。
は、シリンダヘッド本体のポート開口部に、鉄系焼結合
金製円環体の表面に金属材からなる皮膜を設けることに
よって形成されたバルブシート母材を重ね、次いで、こ
のバルブシート母材に電極を予め定めた押圧力パターン
に基づいて押し付け、押圧開始後予め定めた時間が経過
した後に予め定めた電流値パターンに基づいてシリンダ
ヘッド本体と前記電極との間に通電するものである。
【００１６】
【作用】第１および第３の発明によれば、通電すること
によってバルブシート母材とシリンダヘッド本体との接
触部に抵抗熱が生じ、前記両者が互いに圧接される接触
部の界面の温度が上昇してこの界面の原子が相互に拡散
するようになる。この結果、前記界面付近に、バルブシ
ート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の材料
金属との共晶合金からなる層が生成される。この共晶合
金層は液相への変態温度が低いことから前記抵抗熱によ
って液相へ変わり、バルブシート母材が押し付けられる
とともに加熱されることにより塑性流動を起こしたシリ
ンダヘッド本体の材料金属とともに接合部から排出され
る。
によってバルブシート母材とシリンダヘッド本体との接
触部に抵抗熱が生じ、前記両者が互いに圧接される接触
部の界面の温度が上昇してこの界面の原子が相互に拡散
するようになる。この結果、前記界面付近に、バルブシ
ート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の材料
金属との共晶合金からなる層が生成される。この共晶合
金層は液相への変態温度が低いことから前記抵抗熱によ
って液相へ変わり、バルブシート母材が押し付けられる
とともに加熱されることにより塑性流動を起こしたシリ
ンダヘッド本体の材料金属とともに接合部から排出され
る。
【００１７】これにより、バルブシート母材の鉄系焼結
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このと
き、第１の発明によれば押圧力がポート開口部の軸線方
向に作用しているから、前記原子の拡散現象はバルブシ
ート母材の全周にわたって略均等に生じるだけでなく、
原子拡散に伴なう空孔の形成や、変形に伴なう欠陥の生
成を防止することができる。また、第３の発明のように
押圧力パターンに基づいて電極を押し付け、かつ電流値
パターンに基づいて通電することにより、シリンダヘッ
ド本体での塑性流動量を制御することができる。
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このと
き、第１の発明によれば押圧力がポート開口部の軸線方
向に作用しているから、前記原子の拡散現象はバルブシ
ート母材の全周にわたって略均等に生じるだけでなく、
原子拡散に伴なう空孔の形成や、変形に伴なう欠陥の生
成を防止することができる。また、第３の発明のように
押圧力パターンに基づいて電極を押し付け、かつ電流値
パターンに基づいて通電することにより、シリンダヘッ
ド本体での塑性流動量を制御することができる。
【００１８】第２の発明によれば、バルブガイド穴は弁
軸の軸線上に形成されるから、電極の加圧方向が正確に
前記軸線の方向と一致する。
軸の軸線上に形成されるから、電極の加圧方向が正確に
前記軸線の方向と一致する。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図１０
によって詳細に説明する。図１は本発明に係る接合方法
によりバルブシートが接合されたシリンダヘッドのバル
ブシート部の断面図、図２はバルブシート母材をポート
開口部に重ねた状態を示す断面図で、同図はシリンダヘ
ッド本体およびバルブシート母材の一部のみを拡大して
描いてある。
によって詳細に説明する。図１は本発明に係る接合方法
によりバルブシートが接合されたシリンダヘッドのバル
ブシート部の断面図、図２はバルブシート母材をポート
開口部に重ねた状態を示す断面図で、同図はシリンダヘ
ッド本体およびバルブシート母材の一部のみを拡大して
描いてある。
【００２０】図３は本発明に係るバルブシートの接合方
法を実施するために用いるプレス装置の正面図、図４は
同じく側面図、図５はバルブシート母材に電極を当接さ
せた状態を示す断面図である。図６は加圧力パターン、
電流値パターンおよび沈み量を示すグラフ、図７はバル
ブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の
材料金属からなる合金層が生成されている状態を示す断
面図、図８はシリンダヘッド本体の材料金属が塑性流動
を起こしている状態を示す断面図、図９はバルブシート
母材がシリンダヘッド本体に埋没した状態を示す断面
図、図１０はバルブシート部を仕上げ加工した状態を示
す断面図である。
法を実施するために用いるプレス装置の正面図、図４は
同じく側面図、図５はバルブシート母材に電極を当接さ
せた状態を示す断面図である。図６は加圧力パターン、
電流値パターンおよび沈み量を示すグラフ、図７はバル
ブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の
材料金属からなる合金層が生成されている状態を示す断
面図、図８はシリンダヘッド本体の材料金属が塑性流動
を起こしている状態を示す断面図、図９はバルブシート
母材がシリンダヘッド本体に埋没した状態を示す断面
図、図１０はバルブシート部を仕上げ加工した状態を示
す断面図である。
【００２１】これらの図において、１１は４サイクルエ
ンジンのシリンダヘッド本体で、このシリンダヘッド本
体１１は、アルミニウム合金を材料として鋳造すること
によって形成しており、ドーム状の燃焼室形成用凹部１
２を下面に開口するように形成するとともに、この凹部
１２に一端が開口する吸気ポート１３および排気ポート
１４を形成している。
ンジンのシリンダヘッド本体で、このシリンダヘッド本
体１１は、アルミニウム合金を材料として鋳造すること
によって形成しており、ドーム状の燃焼室形成用凹部１
２を下面に開口するように形成するとともに、この凹部
１２に一端が開口する吸気ポート１３および排気ポート
１４を形成している。
【００２２】前記吸気ポート１３および排気ポート１４
の上壁部分にバルブガイド１５，１６を介して吸気弁１
７および排気弁１８をそれぞれ装着し、両ポート１３，
１４の開口部に後述するバルブシート１９をそれぞれ接
合している。なお、前記バルブガイド１５，１６は、シ
リンダヘッド本体１１に穿設したバルブガイド穴１１ａ
に圧入し固定している。このバルブガイド穴１１ａはそ
の軸線Ｃが吸気ポート１３および排気ポート１４の開口
部１３ａ，１４ａの軸線と一致するように形成してい
る。
の上壁部分にバルブガイド１５，１６を介して吸気弁１
７および排気弁１８をそれぞれ装着し、両ポート１３，
１４の開口部に後述するバルブシート１９をそれぞれ接
合している。なお、前記バルブガイド１５，１６は、シ
リンダヘッド本体１１に穿設したバルブガイド穴１１ａ
に圧入し固定している。このバルブガイド穴１１ａはそ
の軸線Ｃが吸気ポート１３および排気ポート１４の開口
部１３ａ，１４ａの軸線と一致するように形成してい
る。
【００２３】図１に示したバルブシート１９は、円環状
に形成したバルブシート母材を本発明の接合方法によっ
てシリンダヘッド１１に接合させ、仕上げ加工を施した
後のものである。前記バルブシート母材を図２中に符号
２０によって示す。バルブシート母材２０は、鉄系焼結
合金製円環体２１の表面を銅皮膜２２によって覆うこと
によって形成している。
に形成したバルブシート母材を本発明の接合方法によっ
てシリンダヘッド１１に接合させ、仕上げ加工を施した
後のものである。前記バルブシート母材を図２中に符号
２０によって示す。バルブシート母材２０は、鉄系焼結
合金製円環体２１の表面を銅皮膜２２によって覆うこと
によって形成している。
【００２４】前記円環体２１の材料としては、本実施例
では鉄系焼結合金材料に、後述する通電時に内部で抵抗
熱が生じ難いようにする観点から銅を溶浸させたものを
採用している。また、前記銅皮膜２２は、膜厚が０．１
μｍ〜３０μｍとなるように円環体２１に電気めっきを
施すことによって形成している。なお、シリンダヘッド
本体１１を形成するアルミニウム合金は、本実施例では
ＪＩＳにＡＣ４Ｃとして規定される材料を用いた。
では鉄系焼結合金材料に、後述する通電時に内部で抵抗
熱が生じ難いようにする観点から銅を溶浸させたものを
採用している。また、前記銅皮膜２２は、膜厚が０．１
μｍ〜３０μｍとなるように円環体２１に電気めっきを
施すことによって形成している。なお、シリンダヘッド
本体１１を形成するアルミニウム合金は、本実施例では
ＪＩＳにＡＣ４Ｃとして規定される材料を用いた。
【００２５】このバルブシート母材２０は、図２に示す
ように、吸気ポート１３や排気ポート１４の開口部１３
ａ，１４ａに重ねた状態で外周面の一部がこの開口部１
３ａ，１４ａ内に臨む形状に形成している。なお、図２
ではシリンダヘッド本体１１の下面（燃焼室形成用凹部
１２が開口する面）を上方に向けている。詳述すると、
バルブシート母材２０の外周面をシリンダヘッド本体１
１側に向かうにしたがって次第にこのバルブシート母材
２０の外径が細くなるように傾斜させ、かつ底面２０ｂ
をこのバルブシート部材１０の軸心へ向かうにしたがっ
て次第にシリンダヘッド本体１１側に偏在するように傾
斜させ、これら外周面２０ａと底面２０ｂとが互いに連
なる外面を凸曲面となるように形成している。図２にお
いてはこの凸曲面に符号２０ｃを付した。一方、前記開
口部１３ａ，１４ａにおける前記凸曲面２０ｃと対向す
る部位には、吸・排気ポート１３，１４の内径が部分的
に細くなるように凸状部２３を形成している。
ように、吸気ポート１３や排気ポート１４の開口部１３
ａ，１４ａに重ねた状態で外周面の一部がこの開口部１
３ａ，１４ａ内に臨む形状に形成している。なお、図２
ではシリンダヘッド本体１１の下面（燃焼室形成用凹部
１２が開口する面）を上方に向けている。詳述すると、
バルブシート母材２０の外周面をシリンダヘッド本体１
１側に向かうにしたがって次第にこのバルブシート母材
２０の外径が細くなるように傾斜させ、かつ底面２０ｂ
をこのバルブシート部材１０の軸心へ向かうにしたがっ
て次第にシリンダヘッド本体１１側に偏在するように傾
斜させ、これら外周面２０ａと底面２０ｂとが互いに連
なる外面を凸曲面となるように形成している。図２にお
いてはこの凸曲面に符号２０ｃを付した。一方、前記開
口部１３ａ，１４ａにおける前記凸曲面２０ｃと対向す
る部位には、吸・排気ポート１３，１４の内径が部分的
に細くなるように凸状部２３を形成している。
【００２６】すなわち、このバルブシート母材２０を前
記開口部１３ａ，１４ａに図２に示したように重ねるこ
とによって、その凸曲面２０ｃがシリンダヘッド本体１
１の凸状部２３に当接するように構成している。なお、
バルブシート母材２０の内周面は、シリンダヘッド本体
１１側に向かうにしたがってこのバルブシート母材２０
の内径が小さくなるように傾斜した傾斜面２０ｄと、こ
の傾斜面２０ｄの内周側端部から軸方向と平行に延在す
る軸方向延在面２０ｅとから形成している。
記開口部１３ａ，１４ａに図２に示したように重ねるこ
とによって、その凸曲面２０ｃがシリンダヘッド本体１
１の凸状部２３に当接するように構成している。なお、
バルブシート母材２０の内周面は、シリンダヘッド本体
１１側に向かうにしたがってこのバルブシート母材２０
の内径が小さくなるように傾斜した傾斜面２０ｄと、こ
の傾斜面２０ｄの内周側端部から軸方向と平行に延在す
る軸方向延在面２０ｅとから形成している。
【００２７】このように構成したバルブシート母材２０
をシリンダヘッド本体１１の前記開口部１３ａ，１４ａ
に接合するには、図３および図４に示すプレス装置２４
を使用して行う。このプレス装置２４は、基台２５の下
部に下部プラテン２６を固定し、この下部プラテン２６
の上方に、この下部プラテン２６に対して接離するよう
に上部プラテン２７を昇降自在に配設している。この上
部プラテン２７は、基台上部に軸線が上下方向を向くよ
う取付けたシリンダ装置２８の作用端となるロッド２８
ａの下端に固定している。
をシリンダヘッド本体１１の前記開口部１３ａ，１４ａ
に接合するには、図３および図４に示すプレス装置２４
を使用して行う。このプレス装置２４は、基台２５の下
部に下部プラテン２６を固定し、この下部プラテン２６
の上方に、この下部プラテン２６に対して接離するよう
に上部プラテン２７を昇降自在に配設している。この上
部プラテン２７は、基台上部に軸線が上下方向を向くよ
う取付けたシリンダ装置２８の作用端となるロッド２８
ａの下端に固定している。
【００２８】前記下部プラテン２６および上部プラテン
２７はそれぞれ導電部材２６ａ，２７ａを介して図示し
ていない給電装置から給電される構造になっている。な
お、上部プラテン２７に接続した導電部材２７ａは、上
部プラテン２７の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降
するように構成している。また、本実施例では、上部プ
ラテン２７が陽極となり下部プラテン２６が陰極となる
ように構成している。
２７はそれぞれ導電部材２６ａ，２７ａを介して図示し
ていない給電装置から給電される構造になっている。な
お、上部プラテン２７に接続した導電部材２７ａは、上
部プラテン２７の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降
するように構成している。また、本実施例では、上部プ
ラテン２７が陽極となり下部プラテン２６が陰極となる
ように構成している。
【００２９】また、前記シリンダ装置２８を支持する基
台上部には、上部プラテン２７の前部に固定した反射部
材２９にレーザー光を反射させてこの反射部材２９との
距離から上部プラテン２７の変位量を測定するレーザー
変位計３０が取り付けてある。
台上部には、上部プラテン２７の前部に固定した反射部
材２９にレーザー光を反射させてこの反射部材２９との
距離から上部プラテン２７の変位量を測定するレーザー
変位計３０が取り付けてある。
【００３０】このプレス装置２４を使用してバルブシー
ト母材２０を接合するには、先ず、前記下部プラテン２
６上に下側電極３１を固定し、この下側電極３１上にシ
リンダヘッド本体１１を載置固定して行う。このとき、
シリンダヘッド本体１１は、燃焼室形成用凹部１２側を
上方に向け、かつバルブシート母材２０を接合するポー
トの開口部での軸線が前記シリンダ装置２８のロッド２
８ａの軸線と一致するように位置決めしておく。
ト母材２０を接合するには、先ず、前記下部プラテン２
６上に下側電極３１を固定し、この下側電極３１上にシ
リンダヘッド本体１１を載置固定して行う。このとき、
シリンダヘッド本体１１は、燃焼室形成用凹部１２側を
上方に向け、かつバルブシート母材２０を接合するポー
トの開口部での軸線が前記シリンダ装置２８のロッド２
８ａの軸線と一致するように位置決めしておく。
【００３１】次に、図５に示すように、バルブシート母
材２０を接合するポートのバルブガイド穴１１ａにガイ
ド棒３２を燃焼室形成用凹部１２側から嵌挿する。この
ガイド棒３２は、金属製丸棒３２ａの外周面にアルミナ
などの絶縁材３２ｂを被覆させて形成しており、バルブ
ガイド穴１１ａに嵌合させストッパー３２ｃによって位
置決め保持させた状態で、シリンダヘッド本体１１の燃
焼室側端面より上方に突出する長さに形成している。前
記絶縁材３２ｂの形成方法は、本実施例ではアルミナな
どのセラミック材を丸棒３２ａに溶射し、その後、研磨
仕上げする手法を採っている。
材２０を接合するポートのバルブガイド穴１１ａにガイ
ド棒３２を燃焼室形成用凹部１２側から嵌挿する。この
ガイド棒３２は、金属製丸棒３２ａの外周面にアルミナ
などの絶縁材３２ｂを被覆させて形成しており、バルブ
ガイド穴１１ａに嵌合させストッパー３２ｃによって位
置決め保持させた状態で、シリンダヘッド本体１１の燃
焼室側端面より上方に突出する長さに形成している。前
記絶縁材３２ｂの形成方法は、本実施例ではアルミナな
どのセラミック材を丸棒３２ａに溶射し、その後、研磨
仕上げする手法を採っている。
【００３２】その後、バルブシート母材２０をポート開
口部に重ね、このバルブシート母材２０に上側電極３３
を載せる。この上側電極３３は、金属製円柱体の軸心部
に前記ガイド棒３２が嵌合する透孔３３ａを穿設してお
り、その下端部に、バルブシート母材２０の前記傾斜面
２０ｄ（図２）に密接するテーパー面３３ｂと、軸方向
延在面２０ｅに全周にわたり密接する位置決め用周面３
３ｃとを形成している。また、この上側電極３３の下端
部には、バルブシート母材２０を磁気吸着させるための
磁性体３３ｄが固着させてある。
口部に重ね、このバルブシート母材２０に上側電極３３
を載せる。この上側電極３３は、金属製円柱体の軸心部
に前記ガイド棒３２が嵌合する透孔３３ａを穿設してお
り、その下端部に、バルブシート母材２０の前記傾斜面
２０ｄ（図２）に密接するテーパー面３３ｂと、軸方向
延在面２０ｅに全周にわたり密接する位置決め用周面３
３ｃとを形成している。また、この上側電極３３の下端
部には、バルブシート母材２０を磁気吸着させるための
磁性体３３ｄが固着させてある。
【００３３】すなわち、前記透孔３３ａに前記ガイド棒
３２を嵌合させることにより、この上側電極３３がシリ
ンダヘッド本体１１のポート開口部と同軸上に位置づけ
られ、前記テーパー面３３ｂおよび周面３３ｃをバルブ
シート母材２０に密接させることにより、このバルブシ
ート母材２０が嵌合によってポート開口部と同軸となる
ように位置決めされる。
３２を嵌合させることにより、この上側電極３３がシリ
ンダヘッド本体１１のポート開口部と同軸上に位置づけ
られ、前記テーパー面３３ｂおよび周面３３ｃをバルブ
シート母材２０に密接させることにより、このバルブシ
ート母材２０が嵌合によってポート開口部と同軸となる
ように位置決めされる。
【００３４】このようにバルブシート母材２０に上側電
極３３を載せた後、上側電極３３を回転させてバルブシ
ート母材２０が確実に嵌合しているか否かを検査する。
しかる後、シリンダ装置２８を駆動して上部プラテン２
７を下降させ、前記上側電極３３に密着させる。このと
き、上部プラテン２７の下面と上側電極３３の上面とが
互いに平行になるようにする。
極３３を載せた後、上側電極３３を回転させてバルブシ
ート母材２０が確実に嵌合しているか否かを検査する。
しかる後、シリンダ装置２８を駆動して上部プラテン２
７を下降させ、前記上側電極３３に密着させる。このと
き、上部プラテン２７の下面と上側電極３３の上面とが
互いに平行になるようにする。
【００３５】次に、前記シリンダ装置２８を駆動して上
部プラテン２７を下降させ、上側電極３３を介して前記
バルブシート母材２０を一定な押圧力をもってシリンダ
ヘッド本体１１に押し付ける。このときにバルブシート
母材２０に加えられる押圧力の方向は、上側電極３３が
ガイド棒３２によって移動方向が規制されている関係か
ら、ポート開口部１３ａ，１４ａの軸線方向と一致す
る。このため、バルブシート母材２０はポート開口部１
３ａ，１４ａに軸線を一致させた状態でこの軸線に沿っ
て押し付けられることになる。この押圧力は、図６中に
実線で示す押圧力パターンに基づいて変化させる。すな
わち、相対的に低い一定の第１押圧力Ｐ１を接合工程初
期に加え、その後は下降終了まで相対的に高い一定の第
２押圧力Ｐ２を加える。
部プラテン２７を下降させ、上側電極３３を介して前記
バルブシート母材２０を一定な押圧力をもってシリンダ
ヘッド本体１１に押し付ける。このときにバルブシート
母材２０に加えられる押圧力の方向は、上側電極３３が
ガイド棒３２によって移動方向が規制されている関係か
ら、ポート開口部１３ａ，１４ａの軸線方向と一致す
る。このため、バルブシート母材２０はポート開口部１
３ａ，１４ａに軸線を一致させた状態でこの軸線に沿っ
て押し付けられることになる。この押圧力は、図６中に
実線で示す押圧力パターンに基づいて変化させる。すな
わち、相対的に低い一定の第１押圧力Ｐ１を接合工程初
期に加え、その後は下降終了まで相対的に高い一定の第
２押圧力Ｐ２を加える。
【００３６】第１押圧力Ｐ１による加圧を開始した後、
上部プラテン２７が安定したときに、前記レーザー変位
計３０によりこれと反射部材２９までの距離を測定し、
この距離を上部プラテン２７の下降開始位置として記録
する。また、第１押圧力Ｐ１による加圧開始から図６に
示すように時間Ｔ１が経過した後、前記上部プラテン２
７および下部プラテン２６に電圧を印加し、これら両プ
ラテンの間、すなわち上側電極３３、バルブシート母材
２０、シリンダヘッド本体１１および下側電極３１に電
流を流す。このとき、電流は上側電極３３からシリンダ
ヘッド本体１１へ向けて流れる。このときの電流値も図
６中に波線で示す電流値パターンに基づいて変化させ
る。すなわち、電流値が増大した後に一度電流値を０付
近まで低下させ、その後さらに電流値を増大させて接合
終期において前記押圧力を加えている途中で電流値を０
とする。
上部プラテン２７が安定したときに、前記レーザー変位
計３０によりこれと反射部材２９までの距離を測定し、
この距離を上部プラテン２７の下降開始位置として記録
する。また、第１押圧力Ｐ１による加圧開始から図６に
示すように時間Ｔ１が経過した後、前記上部プラテン２
７および下部プラテン２６に電圧を印加し、これら両プ
ラテンの間、すなわち上側電極３３、バルブシート母材
２０、シリンダヘッド本体１１および下側電極３１に電
流を流す。このとき、電流は上側電極３３からシリンダ
ヘッド本体１１へ向けて流れる。このときの電流値も図
６中に波線で示す電流値パターンに基づいて変化させ
る。すなわち、電流値が増大した後に一度電流値を０付
近まで低下させ、その後さらに電流値を増大させて接合
終期において前記押圧力を加えている途中で電流値を０
とする。
【００３７】このとき、バルブシート母材２０は図２に
示すように凸曲面２０ｃがシリンダヘッド本体１１の凸
状部２３に当接しており、これら両者どうしが接触する
部分の面積がきわめて小さいことから、上述したように
通電されると電気抵抗が大きくなってこの接触部が発熱
するようになる。この熱はバルブシート母材２０とシリ
ンダヘッド本体１１との接触界面の全体に伝導する。
示すように凸曲面２０ｃがシリンダヘッド本体１１の凸
状部２３に当接しており、これら両者どうしが接触する
部分の面積がきわめて小さいことから、上述したように
通電されると電気抵抗が大きくなってこの接触部が発熱
するようになる。この熱はバルブシート母材２０とシリ
ンダヘッド本体１１との接触界面の全体に伝導する。
【００３８】このようにバルブシート母材２０とシリン
ダヘッド本体１１との接触界面の温度が上昇すると、固
相状態で互いに圧接し合う材料金属（銅皮膜２２の銅お
よびシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金）の原
子が活発に運動するようになり、これらの原子どうしが
相互に拡散するようになる。なお、シリンダヘッド本体
１１の表面に生成されているアルミニウムの酸化皮膜が
この原子拡散に対してどの程度拡散を阻止するかは不明
である。
ダヘッド本体１１との接触界面の温度が上昇すると、固
相状態で互いに圧接し合う材料金属（銅皮膜２２の銅お
よびシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金）の原
子が活発に運動するようになり、これらの原子どうしが
相互に拡散するようになる。なお、シリンダヘッド本体
１１の表面に生成されているアルミニウムの酸化皮膜が
この原子拡散に対してどの程度拡散を阻止するかは不明
である。
【００３９】上述したように原子の相互拡散が起こるこ
とにより、界面付近の組成は、銅皮膜２２を構成する銅
と、シリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金との共
晶合金になり、純銅より低い温度で固相から液層に変わ
ることができる状態になる。このときの界面付近の状態
を図７に模式的に示す。図７においては、原子の相互拡
散が起こり前記共晶合金層が生成されている部位を符号
Ａで示す。
とにより、界面付近の組成は、銅皮膜２２を構成する銅
と、シリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金との共
晶合金になり、純銅より低い温度で固相から液層に変わ
ることができる状態になる。このときの界面付近の状態
を図７に模式的に示す。図７においては、原子の相互拡
散が起こり前記共晶合金層が生成されている部位を符号
Ａで示す。
【００４０】前記界面付近の温度がさらに上昇し、前記
共晶合金層の一部が液相に変化するようになると原子の
拡散現象は一層活発となり、この共晶合金層が成長して
これに伴なって固相と液相との界面が拡大する。この共
晶合金層の液相化が進行する一方、共晶合金層に隣接す
るシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金は、バル
ブシート母材２０が押し付けられていることと前記抵抗
熱により昇温されていることとによって、塑性流動（塑
性変形）を起こす。
共晶合金層の一部が液相に変化するようになると原子の
拡散現象は一層活発となり、この共晶合金層が成長して
これに伴なって固相と液相との界面が拡大する。この共
晶合金層の液相化が進行する一方、共晶合金層に隣接す
るシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金は、バル
ブシート母材２０が押し付けられていることと前記抵抗
熱により昇温されていることとによって、塑性流動（塑
性変形）を起こす。
【００４１】この塑性流動は最初の接触部を中心にして
図７において上下方向に略対称となるように生じるた
め、液相化した前記共晶合金は前記塑性流動に乗じて図
８に示すように接触部の外に排除される。図８において
共晶合金の排除された部分を符号Ｂで示す。また、この
ときには、バルブシート母材２０の銅皮膜２２の一部が
共晶合金化されて接触部から排除されることにより、円
環体２１の一部がアルミニウム合金に触れるようになっ
てこれらの間でも原子の拡散現象が起こる。この拡散現
象が生じている部位を図８中に符号Ｃで示す。
図７において上下方向に略対称となるように生じるた
め、液相化した前記共晶合金は前記塑性流動に乗じて図
８に示すように接触部の外に排除される。図８において
共晶合金の排除された部分を符号Ｂで示す。また、この
ときには、バルブシート母材２０の銅皮膜２２の一部が
共晶合金化されて接触部から排除されることにより、円
環体２１の一部がアルミニウム合金に触れるようになっ
てこれらの間でも原子の拡散現象が起こる。この拡散現
象が生じている部位を図８中に符号Ｃで示す。
【００４２】このように共晶合金層の一部が接触部から
排除されることと、アルミニウム合金が塑性流動を起こ
すこととにより、図６中にＴ２で示すときにバルブシー
ト母材２０がシリンダヘッド本体１１内に沈み込み始め
ることになる。このようにバルブシート母材２０が沈み
込み始めてから図６中に示す時間Ｔ３に達したときに押
圧力を増大させて前記第２押圧力Ｐ２とする。
排除されることと、アルミニウム合金が塑性流動を起こ
すこととにより、図６中にＴ２で示すときにバルブシー
ト母材２０がシリンダヘッド本体１１内に沈み込み始め
ることになる。このようにバルブシート母材２０が沈み
込み始めてから図６中に示す時間Ｔ３に達したときに押
圧力を増大させて前記第２押圧力Ｐ２とする。
【００４３】押圧力が増大することによりアルミニウム
合金の塑性流動量が増大し、これに伴って共晶合金の排
除量が増量される。この結果、接触部の未反応部分にお
いて新たに銅−アルミニウム合金からなる共晶合金が生
成され、上述した現象が繰り返されてこの共晶合金層が
液相化しさらに排除される。これとともに、円環体２１
の材料である鉄系焼結合金とアルミニウム合金との界面
で原子が相互に拡散する領域も拡がる。
合金の塑性流動量が増大し、これに伴って共晶合金の排
除量が増量される。この結果、接触部の未反応部分にお
いて新たに銅−アルミニウム合金からなる共晶合金が生
成され、上述した現象が繰り返されてこの共晶合金層が
液相化しさらに排除される。これとともに、円環体２１
の材料である鉄系焼結合金とアルミニウム合金との界面
で原子が相互に拡散する領域も拡がる。
【００４４】第２押圧力Ｐ２による押圧を開始してから
図６に示す時間Ｔ４に達したときに、電流値を一度０付
近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流値
を低下させることにより発熱が一時抑えられることにな
り、塑性流動が抑えられて図６に示すようにバルブシー
ト母材２０の沈み込み量の増加割合が一時低下する。こ
のように電流値を一時的に低下させるのは、アルミニウ
ム合金が熱により溶融してしまうのを防ぐためである。
図６に示す時間Ｔ４に達したときに、電流値を一度０付
近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流値
を低下させることにより発熱が一時抑えられることにな
り、塑性流動が抑えられて図６に示すようにバルブシー
ト母材２０の沈み込み量の増加割合が一時低下する。こ
のように電流値を一時的に低下させるのは、アルミニウ
ム合金が熱により溶融してしまうのを防ぐためである。
【００４５】電流値を上述したように元の値まで上昇さ
せた後、時間Ｔ５に達してから時間Ｔ６に達するまでの
間に徐々に低下させて０とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは前記反応が進行し、共晶合金層の生成→液層
化→塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合
金とアルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同
時に起こりながらバルブシート母材２０が沈み込み続
け、図９に示すようにその外周面の略全域がシリンダヘ
ッド本体１１内に埋没するようになる。
せた後、時間Ｔ５に達してから時間Ｔ６に達するまでの
間に徐々に低下させて０とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは前記反応が進行し、共晶合金層の生成→液層
化→塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合
金とアルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同
時に起こりながらバルブシート母材２０が沈み込み続
け、図９に示すようにその外周面の略全域がシリンダヘ
ッド本体１１内に埋没するようになる。
【００４６】この沈み込み量が図６に示すように略増加
しなくなったとき（時間Ｔ７で示すとき）にシリンダ装
置２８による押圧を停止し、レーザー変位計３０によっ
てこれと反射部材２９との距離から上部プラテン２７の
最終位置を求めた後に上部プラテン２７を上昇させ、シ
リンダヘッド本体１１をプレス装置２４から取外す。な
お、平均電流値や総通電時間も全工程が終了するまでの
間に求めておく。
しなくなったとき（時間Ｔ７で示すとき）にシリンダ装
置２８による押圧を停止し、レーザー変位計３０によっ
てこれと反射部材２９との距離から上部プラテン２７の
最終位置を求めた後に上部プラテン２７を上昇させ、シ
リンダヘッド本体１１をプレス装置２４から取外す。な
お、平均電流値や総通電時間も全工程が終了するまでの
間に求めておく。
【００４７】次に、上部プラテン２７の下降開始位置か
ら最終位置までの高低差を算出することによりバルブシ
ート母材２０の総沈み量を求める。この値が予め定めた
許容値Ｄ（図６参照）の範囲内でないときには接合不良
とみなす。前記許容値Ｄとしては、本実施例では約０．
５mm〜約２mmとした。なお、許容値Ｄはシリンダヘッド
本体１１の材料によっても異なるが、約１mm〜１．５mm
とすることが好ましい。
ら最終位置までの高低差を算出することによりバルブシ
ート母材２０の総沈み量を求める。この値が予め定めた
許容値Ｄ（図６参照）の範囲内でないときには接合不良
とみなす。前記許容値Ｄとしては、本実施例では約０．
５mm〜約２mmとした。なお、許容値Ｄはシリンダヘッド
本体１１の材料によっても異なるが、約１mm〜１．５mm
とすることが好ましい。
【００４８】上記沈み量判定に合格したシリンダヘッド
は、前記平均電流値や総通電時間が許容値の範囲内であ
るか否かによっても良否を判定し、この判定結果が良好
であると判定されたときであって後述する抜き取り検査
に合格したロットのものであるときに限り最終仕上げ加
工を施す。前記抜き取り検査は、例えばバルブシート母
材２０の製造ロット毎に行い、接合終了後の図９に示し
た状態にあるバルブシート母材２０にシリンダヘッド本
体１１から離間する方向に沿って引張り力を加えること
によって行う。詳述すると、バルブシート母材２０の底
面２０ｂ（図２）の内周側縁部に治具を掛止させ、この
治具に引張り試験機（図示せず）によって前記方向に沿
う張力を付与し、バルブシート母材２０がシリンダヘッ
ド本体１１から剥離するときの荷重が予め定めた使用限
界剥離荷重を上回っているときに良品であると判定す
る。
は、前記平均電流値や総通電時間が許容値の範囲内であ
るか否かによっても良否を判定し、この判定結果が良好
であると判定されたときであって後述する抜き取り検査
に合格したロットのものであるときに限り最終仕上げ加
工を施す。前記抜き取り検査は、例えばバルブシート母
材２０の製造ロット毎に行い、接合終了後の図９に示し
た状態にあるバルブシート母材２０にシリンダヘッド本
体１１から離間する方向に沿って引張り力を加えること
によって行う。詳述すると、バルブシート母材２０の底
面２０ｂ（図２）の内周側縁部に治具を掛止させ、この
治具に引張り試験機（図示せず）によって前記方向に沿
う張力を付与し、バルブシート母材２０がシリンダヘッ
ド本体１１から剥離するときの荷重が予め定めた使用限
界剥離荷重を上回っているときに良品であると判定す
る。
【００４９】また、単にバルブシート母材２０を上述し
たように引っ張る剥離試験を行うだけでなく、加熱保持
試験やヒートショック試験を行ってもよい。加熱保持試
験は、図９の状態のシリンダヘッド本体１１を大気雰囲
気の３００℃加熱炉中に２４〜２００時間放置し、空冷
した後に前記剥離試験を行う。ヒートショック試験は、
図９の状態のシリンダヘッド本体１１を大気雰囲気の３
００℃加熱炉中で３００℃まで昇温させ、炉から取出し
て直ちに０℃の氷水に浸漬する。これを１０回繰り返
し、氷水に浸漬させて冷却した度毎にバルブシート母材
２０の剥離、割れなどの有無を確認し最後に前記剥離試
験を行う。
たように引っ張る剥離試験を行うだけでなく、加熱保持
試験やヒートショック試験を行ってもよい。加熱保持試
験は、図９の状態のシリンダヘッド本体１１を大気雰囲
気の３００℃加熱炉中に２４〜２００時間放置し、空冷
した後に前記剥離試験を行う。ヒートショック試験は、
図９の状態のシリンダヘッド本体１１を大気雰囲気の３
００℃加熱炉中で３００℃まで昇温させ、炉から取出し
て直ちに０℃の氷水に浸漬する。これを１０回繰り返
し、氷水に浸漬させて冷却した度毎にバルブシート母材
２０の剥離、割れなどの有無を確認し最後に前記剥離試
験を行う。
【００５０】シリンダヘッドの最終仕上げ加工は、図９
に示すようにバルブシート母材２０が接合されたシリン
ダヘッド本体１１から不要部分を図１０に示すように例
えば研削によって除去することによって行う。この最終
仕上げ加工を行うことにより円環体２１の不要部および
銅皮膜２２が除去され、図１０中に符号Ｃで示す原子の
拡散領域を介してシリンダヘッド本体１１に接合された
バルブシート１９が得られる。
に示すようにバルブシート母材２０が接合されたシリン
ダヘッド本体１１から不要部分を図１０に示すように例
えば研削によって除去することによって行う。この最終
仕上げ加工を行うことにより円環体２１の不要部および
銅皮膜２２が除去され、図１０中に符号Ｃで示す原子の
拡散領域を介してシリンダヘッド本体１１に接合された
バルブシート１９が得られる。
【００５１】上述したように形成したシリンダヘッドに
おけるシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金とバ
ルブシート１９の鉄系焼結合金との間の金属学的接合
は、原子の拡散を伴わず材料としては不連続な状態とな
っている機械的接合とは本質的に異なるものである。し
かも、界面での電気抵抗による発熱を利用して双方の材
料を局部的に溶融させ合金溶液とした後、通電を中止す
ることで冷却凝固させる抵抗熱溶着のような金属学的接
合とも異なるものである。
おけるシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金とバ
ルブシート１９の鉄系焼結合金との間の金属学的接合
は、原子の拡散を伴わず材料としては不連続な状態とな
っている機械的接合とは本質的に異なるものである。し
かも、界面での電気抵抗による発熱を利用して双方の材
料を局部的に溶融させ合金溶液とした後、通電を中止す
ることで冷却凝固させる抵抗熱溶着のような金属学的接
合とも異なるものである。
【００５２】すなわち、本実施例のシリンダヘッドにお
ける金属学的接合は、異種材料の間に溶融反応層を残存
させることなく行われるものであり、双方の材料の界面
での原子の相互拡散を通じて連続的な構造を創成すると
いうものである。
ける金属学的接合は、異種材料の間に溶融反応層を残存
させることなく行われるものであり、双方の材料の界面
での原子の相互拡散を通じて連続的な構造を創成すると
いうものである。
【００５３】なお、上述したようにバルブシート母材２
０をシリンダヘッド本体１１に接合させるに当たって、
通電により生じる磁場の影響を受けて接合部から共晶合
金が特定の方向に排除される場合には、図１１に示すよ
うにシールド３４を上側電極３３の近傍に配置すること
が好ましい。
０をシリンダヘッド本体１１に接合させるに当たって、
通電により生じる磁場の影響を受けて接合部から共晶合
金が特定の方向に排除される場合には、図１１に示すよ
うにシールド３４を上側電極３３の近傍に配置すること
が好ましい。
【００５４】図１１はシールドを使用する場合の実施例
を示す平面図で、同図は上側電極３３をバルブシート母
材２０とともにシリンダヘッド本体１１に装着した状態
を示している。同図において前記図１ないし図１０で説
明したものと同一もしくは同等部材については、同一符
号を付し詳細な説明は省略する。シールド３４は、本実
施例では鉄系強磁性体によって縦割り円筒状に形成し、
外周面の頂部がプレス装置２４の基台２５を指向するよ
うに配設している。基台２５が位置している方向を同図
においては矢印で示している。このようにシールド３４
を使用することによって、通電時に磁場が生じたときに
その磁力線の方向および量を制御することができ、その
結果、共晶合金が接合部から排除される方向を制御する
ことができる。
を示す平面図で、同図は上側電極３３をバルブシート母
材２０とともにシリンダヘッド本体１１に装着した状態
を示している。同図において前記図１ないし図１０で説
明したものと同一もしくは同等部材については、同一符
号を付し詳細な説明は省略する。シールド３４は、本実
施例では鉄系強磁性体によって縦割り円筒状に形成し、
外周面の頂部がプレス装置２４の基台２５を指向するよ
うに配設している。基台２５が位置している方向を同図
においては矢印で示している。このようにシールド３４
を使用することによって、通電時に磁場が生じたときに
その磁力線の方向および量を制御することができ、その
結果、共晶合金が接合部から排除される方向を制御する
ことができる。
【００５５】なお、上述した実施例ではバルブシート母
材２０とシリンダヘッド本体１１のポート開口部１３
ａ，１４ａの両者に凸部（凸曲面２０ｃ、凸状部２３）
を形成し、これらの凸部どうしを圧接させた例を示した
が、凸部は必ずしも前記両者に形成する必要はなく、何
れか一方のみに形成すればよい。この実施例を図１２
（ａ）〜（ｃ）に示す。
材２０とシリンダヘッド本体１１のポート開口部１３
ａ，１４ａの両者に凸部（凸曲面２０ｃ、凸状部２３）
を形成し、これらの凸部どうしを圧接させた例を示した
が、凸部は必ずしも前記両者に形成する必要はなく、何
れか一方のみに形成すればよい。この実施例を図１２
（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００５６】図１２は圧接部分の形状を変えた他の実施
例を示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）はバルブシート
母材のみに凸部を形成した例を示し、同図（ｃ）はシリ
ンダヘッド本体のみに凸部を形成した例を示している。
これらの図において、前記図１〜図１０によって説明し
たものと同一あるいは同等の部材については、同一符号
を付し詳細な説明は省略する。
例を示す断面図で、同図（ａ），（ｂ）はバルブシート
母材のみに凸部を形成した例を示し、同図（ｃ）はシリ
ンダヘッド本体のみに凸部を形成した例を示している。
これらの図において、前記図１〜図１０によって説明し
たものと同一あるいは同等の部材については、同一符号
を付し詳細な説明は省略する。
【００５７】図１２（ａ）に示した例では、バルブシー
ト母材２０は前記実施例と同等の形状に形成し、ポート
開口部１３ａ，１４ａにおけるバルブシート母材２０が
接触する部位を平坦な傾斜面としている。同図（ｂ）に
示した例では、バルブシート母材２０の外周面がポート
開口部１３ａ，１４ａに嵌合するように構成している。
また、バルブシート母材２０の内周面が上述した実施例
とは異なり、バルブシート母材２０の厚み方向全域にわ
たって軸方向延在面２０ｅを形成している。同図（ｃ）
に示した例では、バルブシート母材２０におけるシリン
ダヘッド本体１１の凸状部２３に接触する部位を平坦な
傾斜面としている。図１２（ａ）〜（ｃ）に示したよう
に凸部をバルブシート母材２０とシリンダヘッド本体１
１のうち何れか一方に形成しても前記実施例と同等の効
果が得られる。なお、本実施例で示したように前記両者
の両方に凸部を形成すると、シリンダヘッド本体１１の
材料金属が塑性流動を起こし易く、しかもその量も相対
的に多くなるので、バルブシート母材２０が接合する部
分（接触界面）の面積を拡げることができ高い接合強度
が得られる。
ト母材２０は前記実施例と同等の形状に形成し、ポート
開口部１３ａ，１４ａにおけるバルブシート母材２０が
接触する部位を平坦な傾斜面としている。同図（ｂ）に
示した例では、バルブシート母材２０の外周面がポート
開口部１３ａ，１４ａに嵌合するように構成している。
また、バルブシート母材２０の内周面が上述した実施例
とは異なり、バルブシート母材２０の厚み方向全域にわ
たって軸方向延在面２０ｅを形成している。同図（ｃ）
に示した例では、バルブシート母材２０におけるシリン
ダヘッド本体１１の凸状部２３に接触する部位を平坦な
傾斜面としている。図１２（ａ）〜（ｃ）に示したよう
に凸部をバルブシート母材２０とシリンダヘッド本体１
１のうち何れか一方に形成しても前記実施例と同等の効
果が得られる。なお、本実施例で示したように前記両者
の両方に凸部を形成すると、シリンダヘッド本体１１の
材料金属が塑性流動を起こし易く、しかもその量も相対
的に多くなるので、バルブシート母材２０が接合する部
分（接触界面）の面積を拡げることができ高い接合強度
が得られる。
【００５８】また、上述した実施例ではシリンダヘッド
本体１１の材料としてＡＣ４Ｃ材を用い、バルブシート
母材２０の円環体２１の材料として鉄系焼結合金に銅を
溶浸させたものを用い、円環体２１の皮膜を銅としこれ
を電気めっきにより設けた例を示したが、これらの材質
および皮膜の形成方法は本実施例に限定されるものでは
ない。すなわち、シリンダヘッド本体１１の材料として
は、エンジン用シリンダヘッドの材料として一般に用い
られている材料、例えばＡＣ４Ｂ材、ＡＣ２Ｂ材などを
採用することができる。円環体２１の材料は鉄系焼結合
金であればどのようなものでもよく、これに溶浸させる
金属も電気電導率が銅と大差のないものであればよい。
また、円環体２１の皮膜となる金属も、シリンダヘッド
本体１１の材料金属と共晶合金が生成されるものであれ
ばどのようなものでもよい。これらの材料、皮膜の形成
方法を選択するに当たっては、本実施例では、シリンダ
ヘッドを工業製品として生産する関係から最もコストが
低くなるように行った。
本体１１の材料としてＡＣ４Ｃ材を用い、バルブシート
母材２０の円環体２１の材料として鉄系焼結合金に銅を
溶浸させたものを用い、円環体２１の皮膜を銅としこれ
を電気めっきにより設けた例を示したが、これらの材質
および皮膜の形成方法は本実施例に限定されるものでは
ない。すなわち、シリンダヘッド本体１１の材料として
は、エンジン用シリンダヘッドの材料として一般に用い
られている材料、例えばＡＣ４Ｂ材、ＡＣ２Ｂ材などを
採用することができる。円環体２１の材料は鉄系焼結合
金であればどのようなものでもよく、これに溶浸させる
金属も電気電導率が銅と大差のないものであればよい。
また、円環体２１の皮膜となる金属も、シリンダヘッド
本体１１の材料金属と共晶合金が生成されるものであれ
ばどのようなものでもよい。これらの材料、皮膜の形成
方法を選択するに当たっては、本実施例では、シリンダ
ヘッドを工業製品として生産する関係から最もコストが
低くなるように行った。
【００５９】さらに、図１〜図１０に示した実施例で
は、バルブシート母材２０の沈み量を接合工程の最後に
検出する例を示したが、この沈み量を押圧開始から常に
測定し、この値がそのときどきでの許容範囲に入ってい
るかを検出してもよい。このようにすると、接合不良を
起こしていることを接合途中で判定することができるか
ら、不良品に対しても良品と同等の接合時間をかけると
いう無駄がなくなる。
は、バルブシート母材２０の沈み量を接合工程の最後に
検出する例を示したが、この沈み量を押圧開始から常に
測定し、この値がそのときどきでの許容範囲に入ってい
るかを検出してもよい。このようにすると、接合不良を
起こしていることを接合途中で判定することができるか
ら、不良品に対しても良品と同等の接合時間をかけると
いう無駄がなくなる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係るバ
ルブシートの接合方法は、シリンダヘッド本体のポート
開口部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からな
る皮膜を設けることによって形成されたバルブシート母
材を重ね、次いで、このバルブシート母材に、シリンダ
ヘッドとの間にバルブシート母材を介して通電する電極
を、加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させて押し付け
るため、通電することによってバルブシート母材とシリ
ンダヘッド本体との接触部に抵抗熱が生じ、前記両者が
互いに圧接される接触部の界面の温度が上昇してこの界
面の原子が相互に拡散するようになる。この結果、前記
界面付近に、バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリ
ンダヘッド本体の材料金属との共晶合金からなる層が生
成される。この共晶合金層は液相への変態温度が低いこ
とから前記抵抗熱によって液相へ変わり、バルブシート
母材が押し付けられかつ加熱されることにより塑性流動
を起こしたシリンダヘッド本体の材料金属とともに接合
部から排出される。
ルブシートの接合方法は、シリンダヘッド本体のポート
開口部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からな
る皮膜を設けることによって形成されたバルブシート母
材を重ね、次いで、このバルブシート母材に、シリンダ
ヘッドとの間にバルブシート母材を介して通電する電極
を、加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させて押し付け
るため、通電することによってバルブシート母材とシリ
ンダヘッド本体との接触部に抵抗熱が生じ、前記両者が
互いに圧接される接触部の界面の温度が上昇してこの界
面の原子が相互に拡散するようになる。この結果、前記
界面付近に、バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリ
ンダヘッド本体の材料金属との共晶合金からなる層が生
成される。この共晶合金層は液相への変態温度が低いこ
とから前記抵抗熱によって液相へ変わり、バルブシート
母材が押し付けられかつ加熱されることにより塑性流動
を起こしたシリンダヘッド本体の材料金属とともに接合
部から排出される。
【００６１】これにより、バルブシート母材の鉄系焼結
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このと
き、押圧力がポート開口部の軸線方向に作用しているか
ら、前記原子の拡散現象はバルブシート母材の全周にわ
たって略均等に生じるだけでなく、原子拡散に伴なう空
孔の形成や、変形に伴なう欠陥の生成を防止することが
できる。
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このと
き、押圧力がポート開口部の軸線方向に作用しているか
ら、前記原子の拡散現象はバルブシート母材の全周にわ
たって略均等に生じるだけでなく、原子拡散に伴なう空
孔の形成や、変形に伴なう欠陥の生成を防止することが
できる。
【００６２】このため、バルブシートをシリンダヘッド
本体に圧入ではなく原子の相互拡散現象によって接合で
き、しかも、前記相互拡散現象は接合時の押圧方向に起
因してバルブシートの全周にわたり略均等に生じるから
高い接合強度をもって接合することができる。したがっ
て、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入する場合
に較べて圧入代を設ける必要がないから、バルブシート
部の断面積を小さくすることができる。この結果、シリ
ンダヘッドのポート周りの設計の自由度が大きくなる。
これとともに、バルブシートを介して熱が伝達されると
きの伝熱抵抗も小さいから、エンジンが異常燃焼を起こ
したり、バルブシートが熱劣化することに起因して摩耗
したり損傷されたりするのを防止できる。
本体に圧入ではなく原子の相互拡散現象によって接合で
き、しかも、前記相互拡散現象は接合時の押圧方向に起
因してバルブシートの全周にわたり略均等に生じるから
高い接合強度をもって接合することができる。したがっ
て、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入する場合
に較べて圧入代を設ける必要がないから、バルブシート
部の断面積を小さくすることができる。この結果、シリ
ンダヘッドのポート周りの設計の自由度が大きくなる。
これとともに、バルブシートを介して熱が伝達されると
きの伝熱抵抗も小さいから、エンジンが異常燃焼を起こ
したり、バルブシートが熱劣化することに起因して摩耗
したり損傷されたりするのを防止できる。
【００６３】また、シリンダヘッド本体とバルブシート
との間に溶融層が形成されないので、従来のレーザーク
ラッド法を採る場合に較べて前記両者の接合界面の近傍
での欠陥がきわめて少なくなり、高い接合強度をもって
バルブシートをシリンダヘッド本体に接合できる。その
上、バルブシート部が高温になる運転条件下でエンジン
を長時間運転したとしても、接合部分の強度が著しく低
下することもない。
との間に溶融層が形成されないので、従来のレーザーク
ラッド法を採る場合に較べて前記両者の接合界面の近傍
での欠陥がきわめて少なくなり、高い接合強度をもって
バルブシートをシリンダヘッド本体に接合できる。その
上、バルブシート部が高温になる運転条件下でエンジン
を長時間運転したとしても、接合部分の強度が著しく低
下することもない。
【００６４】第２の発明に係るバルブシートの接合方法
は、第１の発明に係るバルブシートの接合方法におい
て、電極の加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させるに
当たり、シリンダヘッド本体のバルブガイド用穴に嵌合
支持させたガイド棒に電極を嵌挿させることによって行
うため、バルブガイド穴は弁軸の軸線上に形成されるか
ら、電極の加圧方向が正確に前記軸線の方向と一致す
る。
は、第１の発明に係るバルブシートの接合方法におい
て、電極の加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致させるに
当たり、シリンダヘッド本体のバルブガイド用穴に嵌合
支持させたガイド棒に電極を嵌挿させることによって行
うため、バルブガイド穴は弁軸の軸線上に形成されるか
ら、電極の加圧方向が正確に前記軸線の方向と一致す
る。
【００６５】このため、加圧力をポート開口部の軸線方
向に一致させるに当たり簡単な構成によって行うことが
できる。
向に一致させるに当たり簡単な構成によって行うことが
できる。
【００６６】第３の発明に係るバルブシートの接合方法
は、シリンダヘッド本体のポート開口部に、鉄系焼結合
金製円環体の表面に金属材からなる皮膜を設けることに
よって形成されたバルブシート母材を重ね、次いで、こ
のバルブシート母材に電極を予め定めた押圧力パターン
に基づいて押し付け、押圧開始後予め定めた時間が経過
した後に予め定めた電流値パターンに基づいてシリンダ
ヘッド本体と前記電極との間に通電するため、通電する
ことによってバルブシート母材とシリンダヘッド本体と
の接触部に抵抗熱が生じ、前記両者が互いに圧接される
接触部の界面の温度が上昇してこの界面の原子が相互に
拡散するようになる。この結果、前記界面付近に、バル
ブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の
材料金属との共晶合金からなる層が生成される。この共
晶合金層は液相への変態温度が低いことから前記抵抗熱
によって液相へ変わり、バルブシート母材が押し付けら
れかつ加熱されることにより塑性流動を起こしたシリン
ダヘッド本体の材料金属とともに接合部から排出され
る。
は、シリンダヘッド本体のポート開口部に、鉄系焼結合
金製円環体の表面に金属材からなる皮膜を設けることに
よって形成されたバルブシート母材を重ね、次いで、こ
のバルブシート母材に電極を予め定めた押圧力パターン
に基づいて押し付け、押圧開始後予め定めた時間が経過
した後に予め定めた電流値パターンに基づいてシリンダ
ヘッド本体と前記電極との間に通電するため、通電する
ことによってバルブシート母材とシリンダヘッド本体と
の接触部に抵抗熱が生じ、前記両者が互いに圧接される
接触部の界面の温度が上昇してこの界面の原子が相互に
拡散するようになる。この結果、前記界面付近に、バル
ブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダヘッド本体の
材料金属との共晶合金からなる層が生成される。この共
晶合金層は液相への変態温度が低いことから前記抵抗熱
によって液相へ変わり、バルブシート母材が押し付けら
れかつ加熱されることにより塑性流動を起こしたシリン
ダヘッド本体の材料金属とともに接合部から排出され
る。
【００６７】これにより、バルブシート母材の鉄系焼結
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このた
め、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入ではなく
原子の相互拡散現象によって接合できる。この接合時に
押圧力パターンに基づいて電極を押し付け、かつ電流値
パターンに基づいて通電することにより、シリンダヘッ
ド本体での塑性流動量が制御されてバルブシート母材の
鉄系焼結合金が確実にシリンダヘッド本体に触れるよう
になり、前記相互拡散現象の起こる範囲を広くとること
ができるから、高い接合強度をもって接合することがで
きる。
合金がシリンダヘッド本体の材料金属に触れて両者の原
子が相互に拡散することになり、この状態でバルブシー
ト母材がポート開口部内に埋没することになる。このた
め、バルブシートをシリンダヘッド本体に圧入ではなく
原子の相互拡散現象によって接合できる。この接合時に
押圧力パターンに基づいて電極を押し付け、かつ電流値
パターンに基づいて通電することにより、シリンダヘッ
ド本体での塑性流動量が制御されてバルブシート母材の
鉄系焼結合金が確実にシリンダヘッド本体に触れるよう
になり、前記相互拡散現象の起こる範囲を広くとること
ができるから、高い接合強度をもって接合することがで
きる。
【００６８】したがって、バルブシートをシリンダヘッ
ド本体に圧入する場合に較べて圧入代を設ける必要がな
いから、バルブシート部の断面積を小さくすることがで
きる。この結果、シリンダヘッドのポート周りの設計の
自由度が大きくなる。これとともに、バルブシートを介
して熱が伝達されるときの伝熱抵抗も小さいから、エン
ジンが異常燃焼を起こしたり、バルブシートが熱劣化す
ることに起因して摩耗したり損傷されたりするのを防止
できる。
ド本体に圧入する場合に較べて圧入代を設ける必要がな
いから、バルブシート部の断面積を小さくすることがで
きる。この結果、シリンダヘッドのポート周りの設計の
自由度が大きくなる。これとともに、バルブシートを介
して熱が伝達されるときの伝熱抵抗も小さいから、エン
ジンが異常燃焼を起こしたり、バルブシートが熱劣化す
ることに起因して摩耗したり損傷されたりするのを防止
できる。
【００６９】また、シリンダヘッド本体とバルブシート
との間に溶融層が形成されないので、従来のレーザーク
ラッド法を採る場合に較べて前記両者の接合界面の近傍
での欠陥がきわめて少なくなり、高い接合強度をもって
バルブシートをシリンダヘッド本体に接合できる。その
上、バルブシート部が高温になる運転条件下でエンジン
を長時間運転したとしても、接合部分の強度が著しく低
下することもない。
との間に溶融層が形成されないので、従来のレーザーク
ラッド法を採る場合に較べて前記両者の接合界面の近傍
での欠陥がきわめて少なくなり、高い接合強度をもって
バルブシートをシリンダヘッド本体に接合できる。その
上、バルブシート部が高温になる運転条件下でエンジン
を長時間運転したとしても、接合部分の強度が著しく低
下することもない。
【図１】 本発明に係る接合方法によりバルブシートが
接合されたシリンダヘッドのバルブシート部の断面図で
ある。
接合されたシリンダヘッドのバルブシート部の断面図で
ある。
【図２】 バルブシート母材をポート開口部に重ねた状
態を示す断面図で、同図はシリンダヘッド本体およびバ
ルブシート母材の一部のみを拡大して描いてある。
態を示す断面図で、同図はシリンダヘッド本体およびバ
ルブシート母材の一部のみを拡大して描いてある。
【図３】 本発明に係るバルブシートの接合方法を実施
するために用いるプレス装置の正面図である。
するために用いるプレス装置の正面図である。
【図４】 本発明に係るバルブシートの接合方法を実施
するために用いるプレス装置の側面図である。
するために用いるプレス装置の側面図である。
【図５】 バルブシート母材に電極を当接させた状態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】 加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み
量を示すグラフである。
量を示すグラフである。
【図７】 バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリン
ダヘッド本体の材料金属からなる合金層が生成されてい
る状態を示す断面図である。
ダヘッド本体の材料金属からなる合金層が生成されてい
る状態を示す断面図である。
【図８】 シリンダヘッド本体の材料金属が塑性流動を
起こしている状態を示す断面図である。
起こしている状態を示す断面図である。
【図９】 バルブシート母材がシリンダヘッド本体に埋
没した状態を示す断面図である。
没した状態を示す断面図である。
【図１０】 バルブシート部を仕上げ加工した状態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１１】 シールドを使用する場合の実施例を示す平
面図である。
面図である。
【図１２】 圧接部分の形状を変えた他の実施例を示す
断面図で、同図（ａ），（ｂ）はバルブシート母材のみ
に凸部を形成した例を示し、同図（ｃ）はシリンダヘッ
ド本体のみに凸部を形成した例を示している。
断面図で、同図（ａ），（ｂ）はバルブシート母材のみ
に凸部を形成した例を示し、同図（ｃ）はシリンダヘッ
ド本体のみに凸部を形成した例を示している。
【図１３】 バルブシートが圧入された従来のシリンダ
ヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断面図であ
る。
ヘッドのバルブシート圧入部を拡大して示す断面図であ
る。
【図１４】 レーザークラッド法によりバルブシートが
形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を拡大して
示す断面図である。
形成されたシリンダヘッドのバルブシート部を拡大して
示す断面図である。
１１…シリンダヘッド本体、１１ａ…バルブガイド穴、
１３…吸気ポート、１３ａ…開口部、１４…排気ポー
ト、１４ａ…開口部、１７…吸気弁、１８…排気弁、１
９…バルブシート、２０…バルブシート母材、２１…円
環体、２２…銅皮膜、３１…下側電極、３２…ガイド
棒、３３…上側電極。
１３…吸気ポート、１３ａ…開口部、１４…排気ポー
ト、１４ａ…開口部、１７…吸気弁、１８…排気弁、１
９…バルブシート、２０…バルブシート母材、２１…円
環体、２２…銅皮膜、３１…下側電極、３２…ガイド
棒、３３…上側電極。
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジン用シリンダヘッドのシリンダヘ
ッド本体にこのシリンダヘッド本体とは材料が異なるバ
ルブシートを接合するバルブシートの接合方法であっ
て、前記シリンダヘッド本体における燃焼室側のポート
開口部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からな
る皮膜を設けることによって形成されたバルブシート母
材をポート開口部と同軸状となるように重ね、次いで、
このバルブシート母材のシリンダ本体とは反対側となる
端面に、シリンダヘッドとの間にバルブシート母材を介
して通電する電極を、加圧方向と弁軸の軸線方向とを一
致させて押し付けることを特徴とするバルブシートの接
合方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のバルブシートの接合方法
において、電極の加圧方向と弁軸の軸線方向とを一致さ
せるに当たり、シリンダヘッド本体のバルブガイド用穴
に嵌合支持させたガイド棒に電極を嵌挿させることによ
って行うことを特徴とするバルブシートの接合方法。 - 【請求項３】 エンジン用シリンダヘッドのシリンダヘ
ッド本体にこのシリンダヘッド本体とは材料が異なるバ
ルブシートを接合するバルブシートの接合方法であっ
て、前記シリンダヘッド本体における燃焼室側のポート
開口部に、鉄系焼結合金製円環体の表面に金属材からな
る皮膜を設けることによって形成されたバルブシート母
材をポート開口部と同軸状となるように重ね、次いで、
このバルブシート母材のシリンダ本体とは反対側となる
端面に電極を予め定めた押圧力パターンに基づいて押し
付け、押圧開始後予め定めた時間が経過した後に、予め
定めた電流値パターンに基づいて前記シリンダヘッド本
体と前記電極との間にバルブシート母材を介して通電す
ることを特徴とするバルブシートの接合方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101998A JPH08296416A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | バルブシートの接合方法 |
| US08/636,011 US5761806A (en) | 1995-04-26 | 1996-04-22 | Method of bonding valve seat |
| DE1996618841 DE69618841T2 (de) | 1995-04-26 | 1996-04-26 | Verbindungsverfahren eines Ventilsitzes |
| DE1996626561 DE69626561T2 (de) | 1995-04-26 | 1996-04-26 | Herstellungsverfahren eines Zylinderkopfes |
| EP96106651A EP0740054B1 (en) | 1995-04-26 | 1996-04-26 | Method for producing a cylinder head |
| EP19960106675 EP0740055B1 (en) | 1995-04-26 | 1996-04-26 | Method of bonding a valve seat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101998A JPH08296416A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | バルブシートの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08296416A true JPH08296416A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14315498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7101998A Pending JPH08296416A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | バルブシートの接合方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5761806A (ja) |
| JP (1) | JPH08296416A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001113377A (ja) * | 1999-10-19 | 2001-04-24 | Mazda Motor Corp | 金属溶接方法及びその溶接製品 |
| US6552292B1 (en) | 1999-03-15 | 2003-04-22 | Mazda Motor Corporation | Metal welding method and metal bonding structure |
| KR20170034900A (ko) * | 2014-08-18 | 2017-03-29 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연기관 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3536807B2 (ja) * | 2000-10-25 | 2004-06-14 | 日産自動車株式会社 | レーザ肉盛り部品の加工方法 |
| US20050132569A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Clark Donald G. | Method of repairing a part using laser cladding |
| US20060153996A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-13 | Stanek Jennifer M | Method and system for laser cladding |
| KR101788519B1 (ko) * | 2014-08-18 | 2017-10-19 | 오리진 일렉트릭 캄파니 리미티드 | 금속 접합체 및 금속 접합체의 제조 방법 |
| JP7066551B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2022-05-13 | 本田技研工業株式会社 | 接合装置及び接合方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4059876A (en) * | 1976-11-03 | 1977-11-29 | General Motors Corporation | Method of alloying and forming a valve seat |
| US4243867A (en) * | 1978-06-26 | 1981-01-06 | Caterpillar Tractor Co. | Apparatus for fusibly bonding a coating material to a metal article |
| JPS58183804A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の軽合金製シリンダヘツド |
| US4535212A (en) * | 1984-07-06 | 1985-08-13 | Tocco, Inc. | Apparatus and method of hardening valve seats |
| EP0195177A2 (de) * | 1985-03-18 | 1986-09-24 | Tocco, Inc. | Einrichtung zum induktiven Erhitzen von Ventilsitzen sowie Verfahren zur Anwendung der Einrichtung |
| US5060374A (en) * | 1989-06-05 | 1991-10-29 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method for fabricating a valve |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP7101998A patent/JPH08296416A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-22 US US08/636,011 patent/US5761806A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6552292B1 (en) | 1999-03-15 | 2003-04-22 | Mazda Motor Corporation | Metal welding method and metal bonding structure |
| JP2001113377A (ja) * | 1999-10-19 | 2001-04-24 | Mazda Motor Corp | 金属溶接方法及びその溶接製品 |
| KR20170034900A (ko) * | 2014-08-18 | 2017-03-29 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연기관 |
| US10352231B2 (en) | 2014-08-18 | 2019-07-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5761806A (en) | 1998-06-09 |
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