JP2007056800A - Valve train of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に動弁機構に関する。 The present invention relates to a valve mechanism for an internal combustion engine.
内燃機関の動弁機構としては、吸気弁のステムと弁傘部(弁体)が別体で形成され、それらステム(弁軸)と弁傘部が互いに可動自在に連結されたものが知られている(たとえば、特許文献1を参照)。
ところで、上記したような従来の動弁機構では、初期公差、組み付け公差、或いは経時変化等により弁傘部が弁座(バルブシート)に対して平行且つ同軸(同心)に着座できない場合がある。このような場合には、弁傘部が弁座の全周に均等に密着し難くなる。 By the way, in the conventional valve operating mechanism as described above, the valve head portion may not be seated parallel and coaxially (concentrically) with respect to the valve seat (valve seat) due to initial tolerance, assembly tolerance, change with time, or the like. In such a case, it becomes difficult for the valve head portion to be in close contact with the entire circumference of the valve seat.
通常のポペットバルブであれば弁傘部の周方向への回転が許容されるため、弁傘部と弁座の平行度や同軸度(同心度)が多少低い場合であっても、弁傘部が適当に回転して弁座の全周と均等に密着するようになる。 In the case of a normal poppet valve, rotation of the valve head in the circumferential direction is allowed, so even if the parallelism and concentricity (concentricity) between the valve head and the valve seat are somewhat low, Will rotate properly and come into close contact with the entire circumference of the valve seat.
しかしながら、上記した従来の動弁機構のように弁傘部の周方向への回転が規制される場合に弁傘部と弁座の平行度や同軸度(同心度)が低くなると、弁傘部が弁座の全周と均等に密着し難くなる。 However, when the rotation of the valve head portion in the circumferential direction is restricted as in the conventional valve mechanism described above, if the parallelism or concentricity (concentricity) between the valve head portion and the valve seat decreases, the valve head portion However, it becomes difficult to adhere evenly to the entire circumference of the valve seat.
弁傘部が弁座の全周と均等に密着しないと、弁傘部と弁座の気密性が低下するため、圧縮行程における圧縮比の低下や膨張行程における燃焼圧の低下等の不具合を生じる可能性がある。 If the valve head part is not evenly adhered to the entire circumference of the valve seat, the air tightness of the valve head part and the valve seat will be reduced, causing problems such as a reduction in the compression ratio in the compression stroke and a reduction in the combustion pressure in the expansion stroke. there is a possibility.
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定方向へ傾斜しながら開弁動作する弁体と前記弁体が着座するための弁座とを備えた内燃機関の動弁機構において、弁体と弁座の気密性低下を解消可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the various circumstances as described above, and an object thereof is to include a valve body that opens a valve while inclining in a specific direction and a valve seat on which the valve body is seated. Another object of the present invention is to provide a technique capable of eliminating a decrease in airtightness of a valve body and a valve seat in a valve operating mechanism of an internal combustion engine.
本発明は、上記した課題を解決するために、弁体(弁傘部)が弁座に対して特定方向へ傾斜しながら開弁動作する内燃機関の動弁機構において、弁体と弁座の少なくとも一方において前記特定方向の基端側又は先端側に位置する部位を他の部位より低い硬度で形成することにより、低硬度の部位の変形を利用して弁体と弁座の気密性を向上させるようにした。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a valve operating mechanism for an internal combustion engine in which a valve body (valve portion) is opened while tilting in a specific direction with respect to a valve seat. By forming the part located at the base end side or the tip end side in the specific direction in at least one of the parts with lower hardness than the other parts, the deformation of the low hardness part is utilized to improve the airtightness of the valve body and the valve seat I tried to make it.
詳細には、本発明は、弁座に対し特定方向へ傾斜しながら開弁動作する弁体を備えた内燃機関の動弁機構であって、前記弁体と前記弁座の少なくとも一方において前記特定方向の基端側若しくは先端側に位置する部位が他の部位より低い硬度で形成されるようにした。 Specifically, the present invention is a valve operating mechanism of an internal combustion engine provided with a valve body that opens a valve while inclining in a specific direction with respect to the valve seat, wherein the specific body is at least one of the valve body and the valve seat. The part located on the proximal end side or the distal end side in the direction is formed with lower hardness than other parts.
弁体が特定方向へ傾斜しながら開閉動作する動弁機構では、弁体と弁座の平行度や同軸度(同心度)が低くなると、弁体は、弁座と平行になる前、或いは弁座と平行になる状態を超えて着座するようになる。 In a valve mechanism that opens and closes while the valve body is tilted in a specific direction, if the parallelism or concentricity (concentricity) between the valve body and the valve seat is low, the valve body is not parallel to the valve seat or Sit beyond the state parallel to the seat.
弁体が弁座と平行になる前に着座すると、弁体は弁座に対して前記特定方向へ傾斜した状態になるため、前記特定方向の先端側において弁体と弁座が密着し難くなる。一方、弁体が弁座と平行になる状態を超えて着座すると、弁体は弁座に対して前記特定方向と逆方向へ傾斜した状態になるため、前記特定方向の基端側において弁体と弁座が密着し難くなる。 If the valve body is seated before it becomes parallel to the valve seat, the valve body is inclined in the specific direction with respect to the valve seat, so that the valve body and the valve seat are difficult to adhere to each other at the distal end side in the specific direction. . On the other hand, if the valve body is seated beyond the state parallel to the valve seat, the valve body is inclined in the direction opposite to the specific direction with respect to the valve seat. And the valve seat becomes difficult to adhere.
弁体が弁座と平行になる前に着座する場合に、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の基端側に位置する部位が他の部位より低い硬度で形成されていると、その低硬度の部位は前記特定方向の先端側において弁体と弁座が密着する程度に変形(弾性変形及び塑性変形を含む)するようになる。その結果、弁体が弁座の全周に均等に密着するため、弁体と弁座の気密性が高められる。 When the valve body is seated before being parallel to the valve seat, when the part located on the base end side in the specific direction in at least one of the valve body and the valve seat is formed with lower hardness than the other parts, The low hardness portion is deformed (including elastic deformation and plastic deformation) to such a degree that the valve body and the valve seat are in close contact with each other at the tip side in the specific direction. As a result, the valve body is in close contact with the entire circumference of the valve seat, so that the airtightness between the valve body and the valve seat is improved.
弁体が弁座と平行になる状態を超えて着座する場合に、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側に位置する部位が他の部位より低い硬度で形成されていると、その低硬度の部位は前記特定方向の基端側において弁体と弁座が密着する程度に変形(弾性変形及び塑性変形を含む)するようになる。その結果、弁体が弁座の全周に均等に密着するため、弁体と弁座の気密性が高められる。 When the valve body is seated beyond the state parallel to the valve seat, at least one of the valve body and the valve seat is located at the tip side in the specific direction with a lower hardness than the other parts. The low hardness portion is deformed (including elastic deformation and plastic deformation) to the extent that the valve body and the valve seat are in close contact with each other on the base end side in the specific direction. As a result, the valve body is in close contact with the entire circumference of the valve seat, so that the airtightness between the valve body and the valve seat is improved.
本発明において、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側若しくは基端側に位置する部位の硬度を他の部位より低くする方法としては、当該部位に低硬度の部材を圧入する方法が考えられる。 In the present invention, as a method of lowering the hardness of the part located on the distal end side or the proximal end side in the specific direction in at least one of the valve body and the valve seat, the member having a low hardness is press-fitted into the part. A method is conceivable.
その際、低硬度の部材は燃焼室内の熱を受けて変形し易いため、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側若しくは基端側に位置する部位に低硬度部材のみが圧入されると、低硬度部材の残留応力が該低硬度部材の熱変形によって減少する可能性がある。低硬度部材の残留応力が減少すると、該低硬度部材が圧入先の部材から脱落する可能性がある。更に、低硬度部材は耐摩耗性が低いため、弁体が開閉動作する際に低硬度部材が弁体又は弁座と直に接触すると、前述した所望の変形のみならず不要な摩耗を生じる可能性がある。 At that time, since the low-hardness member is easily deformed by the heat in the combustion chamber, only the low-hardness member is press-fitted into a portion located on the distal end side or the proximal end side in the specific direction in at least one of the valve body and the valve seat. Then, there is a possibility that the residual stress of the low hardness member is reduced by the thermal deformation of the low hardness member. When the residual stress of the low-hardness member decreases, the low-hardness member may drop from the press-fitted member. Furthermore, since the low-hardness member has low wear resistance, if the low-hardness member comes into direct contact with the valve body or the valve seat when the valve body opens and closes, unnecessary wear as well as the desired deformation described above may occur. There is sex.
そこで、本発明に係る内燃機関の動弁機構では、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側又は基端側に位置する部位に、高硬度の部材と低硬度の部材と高硬度の部材を順に積層した積層体が圧入されるようにしてもよい。 Therefore, in the valve operating mechanism for an internal combustion engine according to the present invention, a high-hardness member, a low-hardness member, You may make it press-fit the laminated body which laminated | stacked the member of hardness in order.
この場合、積層体において圧入先の部材と直に接触する部位には高硬度部材が配置されることになる。高硬度部材は熱変形し難いため、該高硬度部材が燃焼室の熱を受けても圧入時の残留応力を大きいまま維持することができる。その結果、積層体が圧入先の部材から脱落し難くなる。 In this case, a high-hardness member is disposed in a portion of the laminate that is in direct contact with the press-fitting destination member. Since the high-hardness member is difficult to be thermally deformed, even if the high-hardness member receives heat from the combustion chamber, the residual stress at the time of press-fitting can be kept large. As a result, it becomes difficult for the laminate to fall off from the press-fitted member.
また、積層体において弁体又は弁座と直に接触する部位には、耐摩耗性に優れた高硬度部材が配置されるため、弁体の開閉動作が繰り返されても積層体の摩耗が抑制される。 In addition, high hardness members with excellent wear resistance are placed in the parts of the laminate that are in direct contact with the valve body or the valve seat, so that wear of the laminate is suppressed even when the opening and closing operation of the valve body is repeated. Is done.
尚、弁体と弁座の平行度や同軸度(同心度)が低い場合には、積層体の中間層に配置された低硬度部材が変形することにより、弁体と弁座の均等な密着が実現される。 When the parallelism and concentricity (concentricity) between the valve body and the valve seat are low, the low hardness member arranged in the intermediate layer of the laminate is deformed, so that the valve body and the valve seat are evenly adhered. Is realized.
上記した積層体は、弁体と弁座の少なくとも一方において、前記特定方向の基端側又は先端側の部位のみならず、弁体と弁座の他方と接触する部位の全周に設けられるようにしてもよい。その際、低硬度部材としては、ゴム材や制振鋼材等のように弾性変形可能な部材を用いることが好ましい。 The laminated body described above is provided not only on the base end side or the tip end side in the specific direction but on the entire circumference of the part that contacts the other of the valve body and the valve seat in at least one of the valve body and the valve seat. It may be. At that time, as the low hardness member, it is preferable to use an elastically deformable member such as a rubber material or a damping steel material.
このような構成によれば、弁座と弁体の平行度や同軸度が低い場合であっても、前記した積層体が弁座或いは弁座と密着するように変形するため、気密性の低下が抑制される。更に、弁体が弁座に対して傾斜した状態で着座する場合には、弁体と弁座が最初に接触する部位に比較的大きな力が作用するとともに、弁体と弁座が最後に接触する部位には比較的大きな加速度が作用するが、前記積層体の低硬度部材が緩衝材として機能するため、弁体と弁座が最初又は最後に接触する部位の偏摩耗や打音の発生を抑制することができる。 According to such a configuration, even when the parallelism and the coaxiality of the valve seat and the valve body are low, the above-described laminated body is deformed so as to be in close contact with the valve seat or the valve seat, so that the airtightness is lowered. Is suppressed. Furthermore, when the valve body is seated in an inclined state with respect to the valve seat, a relatively large force acts on the part where the valve body and the valve seat first contact, and the valve body and the valve seat contact each other last. Although a relatively large acceleration acts on the part that performs, the low hardness member of the laminate functions as a cushioning material, so that uneven wear and sound generation at the part where the valve body and the valve seat contact first or last occur. Can be suppressed.
本発明において、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側若しくは基端側に位置する部位の硬度を他の部位より低くする他の方法としては、当該部位に弾性部材を配置する方法が考えられる。 In the present invention, as another method for lowering the hardness of the part located on the distal end side or the proximal end side in the specific direction in at least one of the valve body and the valve seat, the elastic member is disposed in the part. A method is conceivable.
この場合、弾性部材の変形により弁体と弁座が均等に密着することが可能になる上、弁体と弁座の少なくとも一方における前記特定方向の先端側若しくは基端側に位置する部位の偏摩耗や打音の発生を抑制することも可能となる。 In this case, the deformation of the elastic member enables the valve body and the valve seat to be in close contact with each other, and the deviation of the portion located on the distal end side or the proximal end side in the specific direction in at least one of the valve body and the valve seat. It is also possible to suppress the occurrence of wear and hitting sound.
尚、弾性部材が配置される部位の周囲には、弁体が弁座へ着座した時の弾性部材の変形を許容する間隙が設けられるようにしてもよい。この場合、弾性部材が弁体と弁座(或いはシリンダヘッド)の間に挟まれることがなくなる。その結果、弾性部材の破損等を防止することができる。 In addition, you may make it provide the clearance gap which accept | permits a deformation | transformation of an elastic member when a valve body seats to a valve seat around the site | part in which an elastic member is arrange | positioned. In this case, the elastic member is not sandwiched between the valve body and the valve seat (or cylinder head). As a result, the elastic member can be prevented from being damaged.
弁座における前記特定方向の先端側若しくは基端側に位置する部位に弾性部材を配置する場合には、弾性部材を径方向へ付勢する保持部材を弁座に設け、弾性部材の脱落を防止するようにしてもよい。 When an elastic member is disposed at a position of the valve seat on the distal end side or the proximal end side in the specific direction, a holding member that urges the elastic member in the radial direction is provided on the valve seat to prevent the elastic member from falling off. You may make it do.
尚、弾性部材と保持部材は、弁座の全周にわたって設けられるようにしてもよい。弾性部材が弁座の全周にわたって設けられると、該弾性部材が弁体と密着するように変形するため、気密性の低下が抑制される。更に、弁体と弁座が最初或いは最後に接触する部位に加わる衝撃が弾性部材によって緩衝されるため、弁体と弁座が最初又は最後に接触する部位の偏摩耗や打音の発生を抑制することができる。 The elastic member and the holding member may be provided over the entire circumference of the valve seat. When the elastic member is provided over the entire circumference of the valve seat, the elastic member is deformed so as to be in close contact with the valve body, so that a decrease in airtightness is suppressed. Furthermore, the impact applied to the part where the valve body and the valve seat first or last contact is buffered by the elastic member, so that uneven wear and sound generation at the part where the valve body and the valve seat contact first or last are suppressed. can do.
本発明によれば、弁座に対して特定方向へ傾斜しながら開弁動作する弁体を備えた内燃機関の動弁機構において、弁体と弁座の平行度や同軸度が低い場合であっても気密性の低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, in the valve operating mechanism of an internal combustion engine provided with a valve body that opens while tilting in a specific direction with respect to the valve seat, the parallelism and coaxiality of the valve body and the valve seat are low. However, it is possible to suppress a decrease in airtightness.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明の第1の実施例について図1〜図5に基づいて説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の動弁機構の概略構成を示す図である。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a valve mechanism for an internal combustion engine according to the present invention.
図1は動弁機構の縦断面図を示しており、図2は動弁機構の横断面図を示している。図1及び図2において、内燃機関のシリンダヘッド1には、吸気ポート2が形成されている。吸気ポート2近傍のシリンダヘッド1には、支軸収納孔100が設けられている。吸気
ポート2と支軸収納孔100は連通孔110を介して連通している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the valve mechanism, and FIG. 2 is a transverse sectional view of the valve mechanism. 1 and 2, an intake port 2 is formed in the
支軸収納孔100には支軸3が固定されている。支軸3には、ロッカーアーム4が回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム4は、支軸3の外径と略同径の内径を有する筒状のロッカーボディ40と、ロッカーボディ40に突設されたアーム41とを備えている。
The
アーム41は、連通孔110を通って吸気ポート2内へ延びている。アーム41の先端には、吸気ポート2を開閉するための吸気弁本体5(以下、弁体5と記す)が形成されている。
The
シリンダヘッド1には筒状のガイド7が埋設され、該ガイド7の一端が吸気ポート2内に露出している。前記ガイド7には、プッシュロッド6が摺動自在に保持されている。
A
プッシュロッド6の先端は、弁体5(又はアーム41)と相互に可動自在に連結されている。具体的には、プッシュロッド6の先端と弁体5は、前記支軸3と平行な軸8を介して互いに回動自在に連結されている。その際、プッシュロッド6側の軸受け60は、該プッシュロッド6の軸線と直交する方向へ長孔加工されている。
The tip of the push rod 6 is connected to the valve body 5 (or the arm 41) so as to be movable. Specifically, the tip of the push rod 6 and the
プッシュロッド6の基端にはバルブリフタ9が取り付けられ、バルブリフタ9はカムシャフト10のカム11と当接している。プッシュロッド6は、バルブスプリング12により閉弁方向(図1中の上方)へ付勢されている。
A valve lifter 9 is attached to the proximal end of the push rod 6, and the valve lifter 9 is in contact with the cam 11 of the
上記したバルブリフタ9、カムシャフト10、カム11、及びバルブスプリング12は、従来のポペットバルブ式動弁機構の部品を利用することができる。
The valve lifter 9, the
このように構成された動弁機構では、カム11のベース円部がバルブリフタ9と接触している時は、弁体5が吸気ポート2の開口端に設けられたバルブシート(弁座)13に着座する。
In the valve mechanism configured as described above, when the base circle portion of the cam 11 is in contact with the valve lifter 9, the
カムシャフト10が回転してカム11のノーズ部がバルブリフタ9を押圧すると、それに伴ってプッシュロッド6が下降する。プッシュロッド6が下降すると、ロッカーアーム4が支軸3を中心として下方へ回動する。
When the
ここで、プッシュロッド6の先端が直線運動するのに対し弁体5が円運動するため、プッシュロッド6の先端が描く軌道と弁体5が描く軌道との間にずれが生じるが、プッシュロッド6の軸受け60が長孔加工されているため、プッシュロッド6やロッカーアーム4に撓みや偏摩耗が生じることを抑制することが可能となっている。
Here, since the tip of the push rod 6 moves linearly while the
ロッカーアーム4が支軸3を中心に回動すると、アーム41の先端が描く円軌道上を弁体5が移動する。その結果、弁体5は、図3に示すように、バルブシート面に対して特定方向Sへ傾斜しながら開弁動作することになる。
When the
弁体5が傾斜しながら開弁した場合には、吸気ポート2から流出する吸気の大部分は、弁体5の表面に沿って特定方向Sへ流れるようになる。その結果、指向性の高い吸気流を生起させることが可能となる。
When the
ところで、上記したように弁体5が傾斜しながら開弁動作する動弁機構では、アーム41、軸8、軸受60等の製造公差や組み付け公差等により、閉弁時における弁体5とバルブシート13の平行度が低下する場合がある。この場合、弁体5がバルブシート13の全
周と均等に密着することができなくなる。
By the way, in the valve operating mechanism in which the
例えば、図4に示すように、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行になる前に弁体5がバルブシート13へ着座する場合がある。この場合、弁体5において特定方向Sの基端側に位置する部位はバルブシート13と密着するが、特定方向Sの先端側に位置する部位はバルブシート13と密着しないことになる。その結果、特定方向Sの先端側において弁体5とバルブシート13の気密性が低下する。
For example, as shown in FIG. 4, the
特定方向Sの先端側において弁体5とバルブシート13の気密性が低下すると、圧縮行程時における圧縮比の低下や膨張行程時における燃焼圧力の低下等が誘発される可能性がある。
If the airtightness of the
これに対し、バルブシート13における弁体5と接触する部分の全域を塑性変形可能な低硬度の部材で形成する方法が考えられる。この場合、弁体5がバルブシート13への着座を繰り返すことにより、バルブシート13が弁体5と平行になるように塑性変形する。これにより、バルブシート13の全周を弁体5と密着させることが可能となる。
On the other hand, the method of forming the whole region of the part which contacts the
しかしながら、バルブシート13の形状が弁体5と平行になった後も低硬度部材の塑性変形が進行して、着座時の弁体5がシリンダヘッド1の内方へ陥没する可能性がある。着座時の弁体5がシリンダヘッド1の内方へ陥没するようになると、燃焼室の壁面に不要な凹凸が生成されるため、燃焼室内の気流(スワール流、タンブル流、或いはスキッシュ流等)に不要な乱れが生じ、燃焼状態が悪化する可能性がある。
However, even after the shape of the
そこで、本実施例の動弁機構では、図5に示すように、バルブシート13の弁体5と接触する部分において、前記特定方向Sの基端側(図1において支軸3側の部位)にのみ低硬度部材131を配置するようにした。
Therefore, in the valve operating mechanism of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the base end side in the specific direction S (the portion on the
低硬度部材131を配置する範囲は、製造公差や組み付け公差等に適合するように定められることが好ましい。例えば、製造公差や組み付け公差が比較的高い場合には特定方向Sの基端側の一部に設けられるようにしてもよく、製造公差や組み付け公差が比較的低い場合には特定方向Sの基端側の半周に設けられるようにしてもよい。
The range in which the low-
低硬度部材131は、弁体5より硬度が低く且つ塑性変形可能な金属で形成されている。バルブシート13の他の部分は、低硬度部材131より硬度の高い高硬度部材130で形成されている。高硬度部材130は、弁体5と同等の硬度を持ち且つ耐熱性や耐摩耗性に優れた金属である。
The
このようにバルブシート13が構成されると、弁体5における特定方向Sの基端側の部位がバルブシート13の低硬度部材131への着座を繰り返すことにより、低硬度部材131が塑性変形する。
When the
低硬度部材131の塑性変形が進行すると、弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に着座(密着)するようになる。弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に密着するようになると、低硬度部材131の塑性変形がそれ以上進行しなくなる。
As the plastic deformation of the
依って、弁体5とバルブシート13の平行度が低い場合であっても、低硬度部材131の塑性変形により、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになる。更に、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになると、バルブシート13の塑性変形が抑制されるため、着座状態の弁体5がシリンダヘッド1の内方へ陥没すること
もない。
Therefore, even when the parallelism between the
尚、本実施例では、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行になる前に弁体5が着座してしまうことを想定した例について述べたが、弁体5とバルブシート13の平行度が低下した場合には図6に示すように弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行な状態を超えた後、すなわち、弁体5の表面Mが特定方向Sと逆方向Tへ傾斜した状態でバルブシート13に着座することも考えられる。
In this embodiment, the example in which the
弁体5の表面Mが特定方向Sと逆方向Tへ傾斜した状態でバルブシート13に着座する場合には、弁体5において逆方向Tの基端側(特定方向Sの先端側)に位置する部位はバルブシート13と密着するが、逆方向Tの先端側(特定方向Sの基端側)に位置する部位はバルブシート13と密着しないことになる。その結果、逆方向Tの先端側(特定方向Sの基端側)において弁体5とバルブシート13の気密性が低下する。
When seated on the
そこで、弁体5の表面Mが特定方向Sと逆方向Tへ傾斜した状態でバルブシート13に着座する場合には、図7に示すように、バルブシート13における前記逆方向Tの基端側(特定方向Sの先端側)にのみ低硬度部材132が配置されるようにしてもよい。
Therefore, when the
このようにバルブシート13が構成されると、弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の低硬度部材132への着座を繰り返すことにより、低硬度部材132が塑性変形する。
When the
低硬度部材132の塑性変形が進行すると、弁体5における特定方向Sの基端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に着座(密着)するようになる。弁体5における特定方向Sの基端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に密着するようになると、低硬度部材132の塑性変形がそれ以上進行しなくなる。
When the plastic deformation of the
依って、弁体5とバルブシート13の平行度が低い場合であっても、低硬度部材132の塑性変形により、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになる。更に、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになると、バルブシート13の塑性変形が抑制されるため、着座状態の弁体5がシリンダヘッド1の内方へ陥没することもない。
Therefore, even when the parallelism between the
尚、本実施例では、バルブシート13における特定方向Sの先端側又は基端側に低硬度部材を配置する例について述べたが、弁体5のバルブシート13と接触する部分において特定方向Sの先端側又は基端側に低硬度部材が配置されても同様の作用・効果を得ることができる。
In the present embodiment, the example in which the low-hardness member is arranged on the distal end side or the proximal end side in the specific direction S in the
次に、本発明の第2の実施例について図8〜図9に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第1の実施例では、バルブシート13における特定方向Sの基端側に塑性変形可能な低硬度部材を配置する例について述べたが、本実施例ではバルブシート13における特定方向Sの基端側に低硬度部材と高硬度部材の積層体を配置する例について述べる。
In the first embodiment described above, an example in which a plastically deformable low-hardness member is disposed on the base end side in the specific direction S of the
図8は、本実施例におけるバルブシート13の構成を示す図である。図8に示すように、バルブシート13における特定方向Sの基端側の部位には、積層体133が配置されている。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the
積層体133の基層は、弁体5より硬度の低い金属からなる低硬度部材134で形成されている。低硬度部材134において弁体5と接触する部位には、弁体5と同等の硬度を持つ金属からなる高硬度部材135が溶射或は溶接されている。
The base layer of the
このように構成されたバルブシート13によれば、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行になる前に弁体5がバルブシート13へ着座する場合に、弁体5における特定方向Sの基端側の部位がバルブシート13の積層体133への着座を繰り返すことにより、積層体133の低硬度部材134が塑性変形する。
According to the
積層体133の低硬度部材134の塑性変形が進行すると、弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に着座(密着)するようになる。弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に密着するようになると、低硬度部材134の塑性変形がそれ以上進行しなくなる。
When plastic deformation of the low-
依って、弁体5とバルブシート13の平行度が低い場合であっても、低硬度部材134の塑性変形により、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになる。更に、弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになると、バルブシート13の塑性変形が抑制されるため、着座状態の弁体5がシリンダヘッド1の内方へ陥没することもない。
Therefore, even when the parallelism between the
ところで、弁体5がバルブシート13への着座を繰り返すと、バルブシート13の表面が摩耗する可能性がある。特に、バルブシート13の一部が低硬度部材で構成されていると、低硬度部材が他の部位(高硬度部材130)より摩耗し易くなる。すなわち、バルブシート13において低硬度部材が配置された部位が偏摩耗する可能性がある。
By the way, when the
これに対し、本実施例では、低硬度部材134の表面に耐摩耗性や潤滑性に優れる高硬度部材135が配置されているため、バルブシート13の偏摩耗を抑制することも可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, since the
尚、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行な状態を超えた後に弁体5がバルブシート13に着座する場合には、前記した積層体をバルブシート13における特定方向Sの先端側の部位に配置するようにしてもよい。
In addition, when the
前記した積層体は、弁体5における特定方向Sの基端側又は先端側に配置されるようにしてもよいことは勿論である。
Of course, the laminated body described above may be disposed on the proximal end side or the distal end side of the
前記した積層体は、バルブシートの全周に設けられるようにしてもよい。すなわち、バルブシートが前記した積層体によって構成されるようにしてもよい。但し、低硬度部材は燃焼室内の熱を受けて変形し易いため、積層体の基層が低硬度部材で構成されていると、バルブシートがシリンダヘッドへ圧入された時の残留応力が低硬度部材の熱変形によって過剰に小さくなる場合がある。このような場合には、バルブシートがシリンダヘッドから脱落する可能性がある。 The laminated body described above may be provided on the entire circumference of the valve seat. That is, you may make it a valve seat be comprised with an above described laminated body. However, since the low hardness member is easily deformed by the heat in the combustion chamber, if the base layer of the laminate is composed of the low hardness member, the residual stress when the valve seat is pressed into the cylinder head is low. May become excessively small due to thermal deformation. In such a case, the valve seat may fall off from the cylinder head.
そこで、図9に示すように、バルブシート14は、基層が高強度の金属からなる高強度部材140で構成されるとともに、表層が弁体5と略同等の硬度を有する金属からなる高硬度部材142で構成され、それら高強度部材140と高硬度部材142との間の中間層が弁体5より硬度の低い金属からなる低硬度部材141で構成された三層構造としてもよい。
Therefore, as shown in FIG. 9, the
このような構成によれば、バルブシート14がシリンダヘッド1へ圧入された時の残留
応力は該バルブシート14の使用期間が長くなっても大きなまま維持されるようになるため、シリンダヘッド1からバルブシート14が脱落することがなくなる。
According to such a configuration, the residual stress when the
また、バルブシート14の全周に低硬度部材141が配置されると、弁体5とバルブシート14の平行度が低い場合に加え、同軸度(同心度)が低い場合であっても、弁体5がバルブシート14の全周に均等に密着するように低硬度部材141が変形するため、シール性の低下を抑制することが可能になる。
Further, when the low-
一方、バルブシート14の全周に低硬度部材141が配置されていると、弁体5とバルブシート14が均等に密着するようになった後も低硬度部材141の塑性変形が進行することが懸念されるが、低硬度部材141の過剰な塑性変形は高強度部材140と高硬度部材142との間で規制されるため、シート面がシリンダヘッド1の内方へ過剰に陥没するようなことがない。
On the other hand, when the low-
次に、本発明の第3の実施例について図10〜図11に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第1の実施例では、バルブシート13における特定方向Sの基端側に塑性変形可能な低硬度部材を配置する例について述べたが、本実施例ではバルブシート13における特定方向Sの基端側に弾性変形可能な低硬度部材を配置する例について述べる。
In the first embodiment described above, an example in which a plastically deformable low-hardness member is disposed on the base end side in the specific direction S of the
図10は、本実施例におけるバルブシート13の構成を示す図である。図10に示すように、バルブシート13の弁体5と接触する部分において特定方向Sの基端側に位置する部位には、耐熱弾性体136が埋設されている。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the
耐熱弾性体136は、該耐熱弾性体136の内周面に設けられた凸部が高硬度部材130の外周面に設けられた溝に嵌合することによって軸方向の位置決めがなされるとともに、径方向の位置決めは高硬度部材130とシリンダヘッド1とに挟持されることによってなされる。
The heat-resistant
このようにバルブシート13が構成されると、弁体5における特定方向Sの基端側の部位がバルブシート13の耐熱弾性体136へ着座すると、耐熱弾性体136は弁体5における特定方向Sの先端側の部位がバルブシート13の高硬度部材130に着座(密着)するまで弾性変形するようになる。
When the
依って、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行になる前に弁体5がバルブシート13へ着座するような場合であっても、耐熱弾性体136の弾性変形により弁体5がバルブシート13の全周に均等に密着するようになる。
Therefore, even if the
更に、本実施例のバルブシート13によれば、弁体5がバルブシート13へ着座する際の衝撃が耐熱弾性体136によって減衰されるため、弁体5のバウンスや打音の発生を抑制することも可能となる。
Furthermore, according to the
尚、弁体5の表面Mがバルブシート13のシート面Lと平行な状態を超えた後、すなわち、弁体5の表面Mが特定方向Sと逆方向Tへ傾斜した状態でバルブシート13に着座するような場合には、前記した耐熱弾性体136がバルブシート13における特定方向Sの先端側の部位に配置されるようにしてもよい。
In addition, after the surface M of the
また、バルブシートの全体が耐熱弾性体で構成されるようにしてもよい。その場合は、図11に示すように、バルブシート15における弁体5と接触する部位の全周は耐熱弾性体150により構成される。
Moreover, you may make it the whole valve seat be comprised with a heat-resistant elastic body. In that case, as shown in FIG. 11, the entire circumference of the portion of the
耐熱弾性体150は、シリンダヘッド1へ圧入される環状の保持金具151によって位置決めされる。すなわち、耐熱弾性体150の内周面に設けられた環状突起が保持金具151の外周面に設けられた環状溝に嵌合することにより耐熱弾性体150の軸方向の位置決めがなされるとともに、保持金具151がシリンダヘッド1へ圧入された時の残留応力が耐熱弾性体150を径方向へ付勢(すなわち、シリンダヘッド1へ押圧)することにより耐熱弾性体150の径方向の位置決めがなされる。
The heat-resistant
このように耐熱弾性体150がバルブシート15の全周に設けられると、弁体5とバルブシート15の平行度が低い場合に加え、同軸度(同心度)が低い場合であっても、弁体5がバルブシート15の全周に均等に密着するように耐熱弾性体150が弾性変形するため、シール性の低下を抑制することができる。
When the heat-resistant
次に、本発明の第4の実施例について図12〜図13に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第1の実施例では、バルブシートにおける特定方向Sの基端側に塑性変形可能な低硬度部材を配置する例について述べたが、本実施例ではバルブシート13における弁体5と接触する部分の全周に耐熱弾性体と高硬度部材とを併設する例について述べる。
In the first embodiment described above, an example in which a plastically deformable low-hardness member is disposed on the base end side in the specific direction S of the valve seat has been described. In this embodiment, the
図12は、本実施例における弁体5及びバルブシート16の構成を示す図である。図12に示すように、弁体5の表面における周縁部は平面に形成されている。一方、シリンダヘッド1には、前記弁体5が着座した際に該弁体5表面の平面部と接触する部位にバルブシート16が配置されている。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the
バルブシート16は、環状の高硬度部材160を備えている。高硬度部材160の外周には、環状の耐熱弾性体161が配置されている。耐熱弾性体161は、高硬度部材160より燃焼室側へ突出している。高硬度部材160の下端(燃焼室側の端部)は、燃焼室側へ向かって徐々に厚さが薄くなる錘状に形成され、該高硬度部材160と耐熱弾性体161との間に間隙162が生じるようになっている。
The
このようなバルブシート16をシリンダヘッド1に取り付ける場合には、先ず、耐熱弾性体161の外周面に設けられた環状突起がシリンダヘッド1に設けられた環状溝に嵌合するように耐熱弾性体161をシリンダヘッド1に取り付ける。続いて、高硬度部材160をシリンダヘッド1へ圧入する。
When attaching such a
上記したようにバルブシート16がシリンダヘッド1に取り付けられると、耐熱弾性体161の環状突起がシリンダヘッド1の環状溝に嵌合することにより耐熱弾性体161の軸方向の位置決めがなされるとともに、高硬度部材160の圧入時の残留応力が耐熱弾性体161を径方向へ付勢するように作用することにより耐熱弾性体161の径方向の位置決めがなされる。
When the
このように構成された弁体5及びバルブシート16によれば、弁体5がバルブシート16に着座する際に、先ず弁体5の平面部が耐熱弾性体161に当接し、次いで弁体5の平面部が高硬度部材160の下端に着座する。
According to the
その際、弁体5とバルブシート16の平行度や同軸度(同心度)が低いと、弁体5が高硬度部材160と均等に密着せずにシール性が低下する可能性がある。これに対し、本実施例のバルブシート16は、耐熱弾性体161の下端が高硬度部材160より突出しているため、弁体5が耐熱弾性体161と密着することによりシール性の低下が抑制される。
At that time, if the parallelism or concentricity (concentricity) between the
また、弁体5が高硬度部材160へ着座する際に耐熱弾性体161が弁体5によって押し潰され、シリンダヘッド1と弁体5との間或いは弁体5と高硬度部材160との間に挟まれて破損することが懸念されるが、本実施例のバルブシート16では耐熱弾性体161が図13に示すように間隙162に入り込むため、シリンダヘッド1と弁体5との間や弁体5と高硬度部材160との間に挟まれることがない。
Further, when the
更に、高硬度部材160の下端が肉薄な錘状に形成されているため、弁体5が高硬度部材160への着座を繰り返すことにより、高硬度部材160の下端が弁体5と密着するように塑性変形する。依って、弁体5とバルブシート16のシール性が一層高められることになる。
Furthermore, since the lower end of the high-
以上述べた実施例1〜4では、特定方向へ傾斜しながら開弁動作する機構として、図1に示した機構を例に挙げたが、この機構に限られないことは勿論である。例えば、図14に示すように、アーム41が2本のリンク41a、41bを1自由度の回り対偶41cで連結して構成される機構であってもよい。
In the first to fourth embodiments described above, the mechanism shown in FIG. 1 is given as an example of the mechanism that opens the valve while inclining in a specific direction. However, the mechanism is not limited to this mechanism. For example, as shown in FIG. 14, the
また、特定方向へ傾斜しながら開弁動作する他の機構としては、図15に示すように、バルブステム60の先端と弁体61がバルブステム60に直交する軸62を介して互いに回動自在に連結されるとともに、弁体61におけるバルブステム60の連結位置(軸62の位置)が弁体61の重心63からオフセットされた機構であってもよい。
As another mechanism for opening the valve while inclining in a specific direction, as shown in FIG. 15, the tip of the
尚、図15に示すような機構では、弁体61が着座する際に弁体61がバルブシート17と平行な状態に戻る前に着座する可能性がある。すなわち、弁体61の一部がバルブシート17に接触した後に弁体61全体がバルブシート17に着座する可能性がある。
In the mechanism as shown in FIG. 15, when the
このような場合には、弁体61とバルブシート17において最初に接触する部位に比較的大きな力が作用するとともに、弁体61とバルブシート17が最後に接触する部位には比較的大きな加速度が作用する。
In such a case, a relatively large force is applied to the first contact portion of the
従って、バルブシート17において弁体61と最初若しくは最後に接触する部位、或いはバルブシート17の全周に、前述した図10、図11に示したような耐熱弾性体150や、前述した図12に示したような耐熱弾性体162を配置することにより、弁体61とバルブシート17において相互に最初又は最後に接触する部位の偏摩耗、弁体61のバウンス、或は弁体61とバルブシート17の接触時における打音の発生を抑制することができる。
Therefore, the heat-resistant
また、特定方向へ傾斜しながら開弁動作する他の機構としては、図16に示すように、バルブステム60の先端と弁体61がバルブステム60に直交する軸62を介して互いに回動自在に連結されるとともに、前記した軸62に弁体61を該軸62回りの特定方向へ付勢する巻きバネ64が固定された機構であってもよい。
As another mechanism for opening the valve while inclining in a specific direction, as shown in FIG. 16, the tip of the
図16に示すような機構では、弁体61が着座する際に弁体61が特定方向へ傾斜した状態でバルブシート17と接触するため、弁体61とバルブシート17において互いに最初に接触する部位には大きな荷重が作用するとともに、弁体61とバルブシート17にお
いて互いに最後に接触する部位には大きな加速度が作用する。
In the mechanism as shown in FIG. 16, when the
従って、前述した図15の機構と同様に、バルブシート17において弁体61と最初若しくは最後に接触する部位、或いはバルブシート17の全周に、前述した図10、図11に示したような耐熱弾性体150や、前述した図12に示したような耐熱弾性体162を配置することにより、弁体61とバルブシート17において相互に最初又は最後に接触する部位の偏摩耗、弁体61のバウンス、或は弁体61とバルブシート17の接触時における打音の発生を抑制することができる。
Accordingly, in the same manner as the mechanism of FIG. 15 described above, the portion of the
1・・・・・シリンダヘッド
2・・・・・吸気ポート
3・・・・・支軸
4・・・・・ロッカーアーム
5・・・・・弁体
6・・・・・プッシュロッド
13・・・・バルブシート
14・・・・バルブシート
15・・・・バルブシート
16・・・・バルブシート
130・・・高硬度部材
131・・・低硬度部材
132・・・低硬度部材
136・・・耐熱弾性体(低硬度部材)
140・・・高強度部材
141・・・低硬度部材
142・・・高硬度部材
150・・・耐熱弾性体(低硬度部材)
151・・・保持金具(保持部材)
160・・・高硬度部材
161・・・耐熱弾性体(低硬度部材)
DESCRIPTION OF
140 ...
151... Holding bracket (holding member)
160 ...
Claims (7)
前記弁体と前記弁座の少なくとも一方において前記特定方向の基端側に位置する部位が他の部位より低い硬度で形成されることを特徴とする内燃機関の動弁機構。 A valve operating mechanism of an internal combustion engine including a valve body that opens while tilting in a specific direction with respect to a valve seat;
A valve operating mechanism for an internal combustion engine, characterized in that at least one of the valve body and the valve seat is formed with a portion located on the base end side in the specific direction with lower hardness than other portions.
前記弁体と前記弁座の少なくとも一方において前記特定方向の先端側に位置する部位が他の部位より低い硬度で形成されることを特徴とする内燃機関の動弁機構。 A valve operating mechanism of an internal combustion engine including a valve body that opens while tilting in a specific direction with respect to a valve seat;
A valve operating mechanism for an internal combustion engine, characterized in that at least one of the valve body and the valve seat is formed with a portion located on the distal end side in the specific direction with a lower hardness than other portions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005244286A JP2007056800A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Valve train of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005244286A JP2007056800A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Valve train of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105673119A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 现代自动车株式会社 | Valve Seat Structure |
-
2005
- 2005-08-25 JP JP2005244286A patent/JP2007056800A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105673119A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 现代自动车株式会社 | Valve Seat Structure |
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