JP2007016745A - エキゾーストバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブステム部に付着したカーボン及びスラッジを確実に除去でき、且つ十分な強度を補償し得る吸・排気弁の提供。
【解決手段】バルブ本体（２）とバルブステム（３）とバルブガイド（６）とを有し、バルブステム（３）はバルブ本体（２）側の小径部分（３１）とバルブ本体（２）から離隔した側の大径部分（３２）とから構成されており、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は滑らかな曲面（３３）で構成されており、且つ、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は、バルブ閉鎖時に前記滑らかな曲面（３３）の一部がバルブガイド（６）内部に侵入する様に位置していることを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のエキゾースバルブに関する。

図４及び図５（図４のＡ部拡大図）に示すように、バルブステム３がバルブガイド６内を摺動する往復動内燃機関のエキゾーストバルブ１Ｊでは、バルブステム３の下部にカーボン等のスラッジＣが付着し、そのスラッジＣが堆積してバルブ１Ｊの摺動を妨げて、バルブ１Ｊが完全には閉じなくなる場合がある。即ち、図５において、スラッジＣの付着力（図示せず）がバルブスプリングの反力Ｆ１を上回ると、このスラッジＣが付着した位置でバルブ１Ｊは摺動を停止させる。

このような不具合を避けるために、図６に示すように、バルブステム３の通常の太さの部分３５の下部３７の径を細くし、この通常の太さの部分３５と下部の径が細くなった部分３７との段差部に付着したスラッジＣをバルブガイド６の下端６ｅのコーナ部で掻き落とす、所謂カーボンスクレーパが提案されている。

或いは、バルブ本体とステムの間に軸線方向に山谷を形成したスプライン溝を有する吸排気弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

然しながら、このカーボンスクレーパ、或いはスプライン溝は、段付部や形状が急激に変化する部位を有することとなり、そのような部位では急激に断面積（形状）が変化し、大きな応力集中が発生し、バルブの強度を損ねてしまうこととなる。

その他に、内燃機関の吸・排気弁を電磁弁で駆動する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この技術にしても、目的は電磁弁のアーマチャの表面に付着した潤滑油が弁体の開閉タイミングに与える影響を抑制するものであって、何ら前述の問題を解決するものではない。
実開平６−３７５０８号公報 特開２００３−６５４５６号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、バルブステム部に付着したカーボン等のスラッジを確実に除去でき、且つ十分な強度を補償し得るエキゾーストバルブを提供することを目的としている。

本発明のエキゾーストバルブ（１）は、バルブ本体（２）とバルブステム（３）とバルブガイド（６）とを有し、バルブステム（３）はバルブ本体（２）側の小径部分（３１）とバルブ本体（２）から離隔した側の大径部分（３２）とから構成されており、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は滑らかな曲面（３３）で構成されており、且つ、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は、バルブ閉鎖時に前記滑らかな曲面（３３）の一部がバルブガイド（６）内部に侵入する様に位置していることを特徴としている（請求項１）。

バルブ閉鎖時にバルブガイド（６）内部に侵入する前記滑らかな曲面（３３）の一部のバルブステム長手方向寸法（δ）は、バルブステム（３）の大径部分（３２）における直径の５％〜１５％である（請求項２）。

前記滑らかな曲面（３３）は、バルブステム（３）の大径部分（３２）における直径（Ｄ２）の３倍〜６倍の曲率半径（Ｒ２）を有する（請求項３）。

バルブステム（３）の小径部分（３１）の直径（Ｄ１）は、バルブステムの大径部分の直径（Ｄ２）の９２％〜９９％である（請求項４）。

係る構成を具備した本発明のエキゾーストバルブは、バルブステム（３）がバルブ本体（２）側の小径部分（３１）とバルブ本体（２）から離隔した側の大径部分（３２）とから構成されており、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は滑らかな曲面（３３）で構成されており、且つ、小径部分（３１）と大径部分（３２）との境界は、バルブ閉鎖時に前記滑らかな曲面（３３）の一部がバルブガイド（６）内部に侵入する様に位置しているため、境界部の曲面（３３）で小径部（３１）側に付着したカーボン等のスラッジはバルブガイド下端（６ｅ）の内周コーナ部で掻き落とされる際に、ステムの半径方向外方への分力（Ｆ２）が作用して、ステム３から容易に掻き落とされる。

前記滑らかな曲面（３３）は、バルブガイド下端（６ｅ）のコーナ部と協働してスラッジを容易に掻き落とす機能に加え、バルブステムは曲面によって断面が緩やかに変化しているので、応力集中は発生せず、十分な強度を補償する。

以下、添付図面（図１〜図３）を参照して、本発明の実施形態を説明する。

先ず、図１において、全体を符号１で示すエキゾーストバルブ１は、長さＬ１で示す領域のバルブ本体２と、長さＬ２で示す領域のバルブステム３とから成る。
長さＬ１とＬ２との境界は、バルブ本体２の一部であって、バルブ本体２を形成する縦断面の曲率半径がＲ１の終了点と一致する位置である。

エキゾーストバルブ１のバルブステム３は、図２に示すように、シリンダヘッド４側に組み付けられたバルブガイド６の内径部６ｉを摺動する。
図２において、符号７はシリンダヘッド４に形成された排気ポートを示す。

再び図１を参照して、エキゾーストバルブ１のバルブステム３はバルブ本体２側の小径部分３１とバルブ本体２から離隔した側の大径部分３２とから構成されている。

そして、小径部分３１と大径部分３２との境界は曲率半径がＲ２の滑らかな曲面３３で構成されており、且つ、小径部分３１と大径部分３２との境界は、バルブ閉鎖時に、図２で示すように、滑らかな曲面３３の一部がバルブガイド６の端部６ｅよりも寸法（進入代）δだけ内部に侵入する様に位置している。

ここで、進入代δは、バルブステム３の大径部分３２における直径Ｄ２の５％〜１５％であることが好ましい。

又、滑らかな曲面３３は、バルブステム３の大径部分３２における直径Ｄ２の３倍〜６倍の曲率半径Ｒ２（図１参照）とすることがバルブの強度を保証する上で好ましい。

更に、バルブステム３の小径部分３１の直径Ｄ１は、バルブステムの大径部分３２の直径Ｄ２の９２％〜９９％であることがバルブの強度を保証する上で好ましい。

上述の構成の本発明の実施形態によれば、バルブステム３の滑らかな曲面３３に堆積したカーボン等のスラッジＣは、図３に示すように、滑らかな曲面３３が大径部３２よりも次第に内径（小径部）３１側に引っ込んでいて、バルブスプリングによる作用力Ｆ１から分力Ｆ２が生じることと、且つ、小径部分３１と大径部分３２との境界は、バルブ閉鎖時に滑らかな曲面３３の一部がバルブガイド６内部に進入代δだけ侵入する様に位置しているため、この分力Ｆ２が、バルブステム３に付着したスラッジを好適に剥ぎ取ることとなる。

滑らかな曲面３３は、バルブガイド下端６ｅのコーナ部と協働してスラッジを容易に掻き落とす機能に加え、バルブステム３は曲面３３によって断面が緩やかに変化している（滑らかな曲面３３は、バルブステム３の大径部分３２における直径Ｄ２の３倍〜６倍の曲率半径で、更に、バルブステム３の小径部分３１の直径Ｄ１は、バルブステムの大径部分３２の直径Ｄ２の９２％〜９９％である）ので、応力集中は発生せず、十分な強度を補償することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

本発明の実施形態に係るエキゾーストバルブの詳細を説明する立面図。 本発明の実施形態に係り閉弁時のエキゾーストバルブとバルブガイドとの位置関係を示す部分断面図。 スラッジを掻き落とすメカニズムを説明する部分断面図。 従来技術における閉弁時のエキゾーストバルブとバルブガイドとの関係を示す部分断面図。 図Ａの部分拡大図。 従来技術におけるカーボンスクレーパを説明する部分断面図。

符号の説明

１・・・エキゾーストバルブ
２・・・バルブ本体
３・・・バルブステム
４・・・シリンダヘッド
６・・・バルブガイド
６ｅ・・・バルブガイド端部
３１・・・小径部
３２・・・大径部
３３・・・滑らかな曲面
δ・・・進入代

Claims (4)

1. バルブ本体とバルブステムとバルブガイドとを有し、バルブステムはバルブ本体側の小径部分とバルブ本体から離隔した側の大径部分とから構成されており、小径部分と大径部分との境界は滑らかな曲面で構成されており、且つ、小径部分と大径部分との境界は、バルブ閉鎖時に前記滑らかな曲面の一部がバルブガイド内部に侵入する様に位置していることを特徴とするエキゾーストバルブ。
2. バルブ閉鎖時にバルブガイド内部に侵入する前記滑らかな曲面の一部のバルブステム長手方向寸法は、バルブステムの大径部分における直径の５％〜１５％である請求項１のエキゾーストバルブ。
3. 前記滑らかな曲面は、バルブステムの大径部分における直径の３倍〜６倍の曲率半径を有する請求項１、２の何れかのエキゾーストバルブ。
4. バルブステムの小径部分の直径は、バルブステムの大径部分の直径の９２％〜９９％である請求項１〜３の何れか１項のエキゾーストバルブ。

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