JP2008063946A - Cylinder head and method of manufacturing the cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関用のシリンダヘッドに係り、特に、バルブによって開閉されるポートの燃焼室側の形状に関する。 The present invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine, and more particularly to a shape of a combustion chamber side of a port opened and closed by a valve.
シリンダブロックに装着されるシリンダヘッドには、吸気ポートおよび排気ポート(以下、単にポートと言う)が形成されており、このポートは、シリンダブロックおよびシリンダヘッドによって形成される燃焼室と連通するようになっている。ポートの燃焼室側の開口部にはシート装着孔が形成されており、このシート装着孔には、ポートを開閉する吸気バルブおよび排気バルブ(以下、単にバルブと言う)が離着座するバルブシートが圧入されている。 An intake port and an exhaust port (hereinafter simply referred to as a port) are formed in the cylinder head mounted on the cylinder block, and the port communicates with a combustion chamber formed by the cylinder block and the cylinder head. It has become. A seat mounting hole is formed in the opening on the combustion chamber side of the port. In this seat mounting hole, a valve seat on which an intake valve and an exhaust valve (hereinafter simply referred to as a valve) for opening and closing the port are separated and seated. It is press-fitted.
シート装着孔の直径寸法は、バルブシートの直径寸法よりも小径(例えば寸法差50マイクロメートル)に設定されており、相互の軸芯を一致させた状態において、例えば、バルブシート圧入装置等の組立装置などを用いてバルブシートをシート装着孔に向けて所定荷重(例えば2トン)を負荷して圧入し装着するようにしている。 The diameter dimension of the seat mounting hole is set to be smaller than the diameter dimension of the valve seat (for example, a dimensional difference of 50 micrometers). Using a device or the like, a predetermined load (for example, 2 tons) is applied to the valve seat toward the seat mounting hole and press-fitted and mounted.
ところで、シリンダヘッドのポートに形成されるシート装着孔の成形精度(軸芯の位置精度等)は、所定の加工公差の範囲内でばらつくため、組立装置等によるバルブシートのシート装着孔への圧入時において、バルブシートの軸芯とシート装着孔の軸芯とが芯ズレを起こし、バルブシートがシート装着孔をかじる場合がある。このような、所謂かじり現象が発生した場合には、バルブシートの圧入不良、つまり、バルブシートの嵌合強度(抜け強度)がばらつくといった問題が生じる。 By the way, the molding accuracy of the seat mounting hole (shaft core position accuracy, etc.) formed in the port of the cylinder head varies within a predetermined processing tolerance, so press fitting of the valve seat into the seat mounting hole by an assembling device or the like. In some cases, the shaft core of the valve seat and the shaft core of the seat mounting hole may be misaligned, and the valve seat may bite the seat mounting hole. When such a so-called galling phenomenon occurs, there arises a problem that the press fitting failure of the valve seat, that is, the fitting strength (disengagement strength) of the valve seat varies.
そこで、このようなかじり現象の発生を抑制すべく、バルブシートの装着方向側に面取部を形成したものが、例えば、特許文献1および特許文献2に記載されている。この特許文献1および特許文献2に記載された技術は、面取部をガイドとして機能させることでバルブシートとシート装着孔との芯ズレを補正してバルブシートを圧入し易くすることができるものである。
Therefore, for example,
ここで、許容できる芯ズレの許容量は、ガイド径寸法、つまり、バルブシートとシート装着孔との対向側端面における直径寸法の差によって決まり、このガイド径寸法が大きければ許容できる芯ズレの許容量も大きくなる。一方、バルブシートの圧入のし易さは、入口角度を与える面取部によるガイド長寸法、つまり、面取部のバルブシートの装着方向への長さ寸法によって決まり、このガイド長寸法が長ければ長いほど圧入抵抗を低減して圧入し易くすることができる。すなわち、これらのガイド径寸法およびガイド長寸法の双方をできる限り確保することにより、かじり現象を効果的に抑制することが可能となる。 Here, the permissible amount of misalignment is determined by the guide diameter, that is, the difference in diameter between the opposite end surfaces of the valve seat and the seat mounting hole. If this guide diameter is large, the allowable misalignment is allowed. Capacity also increases. On the other hand, the ease of press-fitting of the valve seat is determined by the guide length dimension of the chamfered portion that gives the inlet angle, that is, the length dimension of the chamfered portion in the mounting direction of the valve seat. The longer it is, the easier it is to press-fit by reducing the press-fit resistance. That is, by securing both the guide diameter dimension and the guide length dimension as much as possible, the galling phenomenon can be effectively suppressed.
特許文献1に記載された技術は、バルブシートの装着方向側の外周に面取部を形成するとともに内周に切欠を形成しており、これにより、所定のガイド径寸法およびガイド長寸法を確保するとともにバルブシートの装着方向側の剛性を減少させ、バルブシートのシート装着孔への圧入荷重を小さくしてかじり現象を抑制するようにしている。
The technique described in
また、特許文献2に記載された技術は、バルブシートの圧入装置に改良を加えることによりバルブシートとバルブシート嵌合穴(シート装着孔)との芯ズレを抑制するもので、この圧入装置によって装着されるバルブシートの装着方向側の外周には特許文献1と同様の面取部を有するとともに、バルブシート嵌合穴の開口側の外周にも面取部を有している。これにより、相互の面取部をガイドとして機能させて、比較的大きなガイド径寸法を確保できるようにしている。
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術によれば、バルブシートの装着方向側の剛性を減少させているのでバルブシートの抜け強度が小さく、例えば、バルブシートとシリンダヘッドとの熱膨張率の差によってバルブシートがシート装着孔に対して弛み、その結果、バルブシートががたつく等の問題が生じ得る。仮に、特許文献1に記載の技術において抜け強度を大きくすべく、バルブシートの装着方向側の内周における切欠を省略したとしても、ガイドとして機能する面取部はバルブシートの装着方向側における外周のみにあるため、十分なガイド径寸法およびガイド長寸法を確保できず、かじり現象を十分に抑制することができない。
However, according to the technique described in
また、特許文献2に記載された技術(本明細書の図6および図7の説明図参照)によれば、シート装着孔aの開口側に面取部bを形成しているので、バルブシートcの装着方向側における面取部dと協働して比較的大きなガイド径寸法およびガイド長寸法を得ることができ、したがって、十分なかじり現象の抑制が期待できる。しかし、圧入装置によってバルブシートcを図中矢印に示すように移動させ、バルブシートcをシート装着孔aに装着した後、バルブシートcとシート装着孔aの燃焼室e側との間に環状の隙間f(図7中網掛部)が形成されるため、バルブシートcのシート装着孔aとの接触部分の長さ寸法(接触長)gが短くなる。この接触長gが短いと、バルブシートcからシート装着孔aへの熱伝導率が悪化してバルブシートcの放熱性が低下し、気密性が要求されるバルブシートcのシート面等が早期に磨耗するなどの問題が生じ得る。また、隙間fに未燃混合気が残留する等してエンジンの出力低下を招くばかりか、バルブシートcのシート装着孔aへの装着時に生じる削りカス(バリ)が隙間fに残留し、このバリがエンジンの動作中におけるピストン隙間に入り込むことによりシリンダライナ(図示せず)のピストン摺動面を傷付けるといった問題も生じ得る。 Further, according to the technique described in Patent Document 2 (see the explanatory diagrams of FIGS. 6 and 7 of the present specification), the chamfered portion b is formed on the opening side of the seat mounting hole a, so that the valve seat A relatively large guide diameter dimension and guide length dimension can be obtained in cooperation with the chamfered portion d on the mounting direction side of c, and therefore a sufficient suppression of the galling phenomenon can be expected. However, after the valve seat c is moved by the press-fitting device as indicated by the arrow in the drawing and the valve seat c is mounted in the seat mounting hole a, the valve seat c is annularly formed between the seat mounting hole a and the combustion chamber e side. Therefore, the length dimension (contact length) g of the contact portion of the valve seat c with the seat mounting hole a is shortened. If the contact length g is short, the thermal conductivity from the valve seat c to the seat mounting hole a deteriorates, the heat dissipation of the valve seat c decreases, and the seat surface of the valve seat c that requires airtightness is early. Problems such as wear may occur. Further, not only the unburned air-fuel mixture remains in the gap f, which causes a decrease in engine output, but also scraps (burrs) generated when the valve seat c is mounted in the seat mounting hole a remain in the gap f. A problem that the burr enters the piston gap during operation of the engine may damage the piston sliding surface of a cylinder liner (not shown).
本発明の目的は、かじり現象を抑制しつつ十分な抜け強度を確保でき、バルブシートとシート装着孔の燃焼室側との間の隙間を無くして接触長を十分に確保することができるシリンダヘッドおよびシリンダヘッドの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cylinder head capable of ensuring a sufficient pulling strength while suppressing a galling phenomenon, and a sufficient contact length by eliminating a gap between the valve seat and the combustion chamber side of the seat mounting hole. It is another object of the present invention to provide a cylinder head manufacturing method.
本発明のシリンダヘッドは、シリンダブロックに装着され前記シリンダブロックとともに燃焼室を形成する天井面を有し、前記燃焼室に連通するポートが形成される内燃機関用のシリンダヘッドであって、前記ポートの前記燃焼室側の開口部に形成されるシート装着孔を有するヘッド本体と、前記シート装着孔に圧入され、バルブが離着座するバルブシートとを有し、前記シート装着孔に連なるテーパ孔が形成され前記燃焼室に突出して前記ヘッド本体に設けられた案内突出部を介して前記バルブシートを前記シート装着孔に圧入した後に、前記案内突出部を除去することにより前記天井面を形成することを特徴とする。 A cylinder head according to the present invention is a cylinder head for an internal combustion engine having a ceiling surface that is mounted on a cylinder block and forms a combustion chamber together with the cylinder block, and a port communicating with the combustion chamber is formed. A head body having a seat mounting hole formed in the opening on the combustion chamber side, and a valve seat press-fitted into the seat mounting hole and seated on and off from the seat, and a tapered hole connected to the seat mounting hole. Forming the ceiling surface by removing the guide protrusion after the valve seat is press-fitted into the seat mounting hole through the guide protrusion formed in the head body and protruding into the combustion chamber. It is characterized by.
本発明のシリンダヘッドは、前記天井面を、前記案内突出部の除去とともに前記バルブシートにおける前記燃焼室側の端面を除去することにより形成することを特徴とする。 The cylinder head according to the present invention is characterized in that the ceiling surface is formed by removing the end surface of the valve seat on the combustion chamber side together with the removal of the guide protrusion.
本発明のシリンダヘッドの製造方法は、シリンダブロックに装着され前記シリンダブロックとともに燃焼室を形成する天井面を有し、前記燃焼室に連通するポートが形成される内燃機関用のシリンダヘッドを製造するシリンダヘッドの製造方法であって、前記ポートと当該ポートの燃焼室側の開口部を形成する案内突出部とを備えるヘッド本体を形成する鋳造工程と、前記ポートの燃焼室側の開口部にシート装着孔を形成し、前記案内突出部に前記シート装着孔に連なるテーパ孔を形成する切削工程と、前記テーパ孔により案内させて前記シート装着孔に、バルブが離着座するバルブシートを圧入するシート圧入工程と、前記案内突出部を除去することにより前記天井面を形成する天井面形成工程とを有することを特徴とする。 The cylinder head manufacturing method of the present invention manufactures a cylinder head for an internal combustion engine that has a ceiling surface that is mounted on a cylinder block and forms a combustion chamber together with the cylinder block, and has a port that communicates with the combustion chamber. A method for manufacturing a cylinder head, comprising: a casting step of forming a head body including the port and a guide protrusion that forms an opening on the combustion chamber side of the port; and a sheet in the opening on the combustion chamber side of the port A cutting step of forming a mounting hole and forming a tapered hole connected to the seat mounting hole in the guide projecting portion, and a sheet that is guided by the tapered hole and press-fitted into the seat mounting hole a valve seat on which a valve is seated. The method includes a press-fitting step and a ceiling surface forming step of forming the ceiling surface by removing the guide protrusion.
本発明のシリンダヘッドの製造方法は、前記天井面形成工程は、前記天井面を、前記案内突出部の除去とともに前記バルブシートにおける前記燃焼室側の端面を除去することにより形成することを特徴とする。 The cylinder head manufacturing method of the present invention is characterized in that, in the ceiling surface forming step, the ceiling surface is formed by removing the end surface of the valve seat on the combustion chamber side together with the removal of the guide protrusion. To do.
本発明のシリンダヘッドの製造方法は、前記天井面形成工程は、前記天井面の形成に加え、前記バルブシートのシート面の形成と前記バルブを支持するバルブガイドの支持面の形成とを行うことを特徴とする。 In the cylinder head manufacturing method of the present invention, in the ceiling surface forming step, the seat surface of the valve seat and the support surface of the valve guide that supports the valve are formed in addition to the formation of the ceiling surface. It is characterized by.
本発明によれば、ヘッド本体の燃焼室側に形成される天井面を、バルブシートのシート装着孔への装着を案内するテーパ孔が形成された案内突出部を除去することにより形成するようにしたので、案内突出部におけるテーパ孔のガイド機能によってバルブシートのシート装着孔への装着作業をスムーズに行うことができる。案内突出部は、バルブシートのシート装着孔への装着後に除去するので、ガイド径寸法およびガイド長寸法を任意に大きく設定することができ、したがって、かじり現象を効果的に抑制しつつ十分な抜け強度を確保することができる。また、バルブシートのシート装着孔への装着後にテーパ孔が形成された案内突出部を除去するので、テーパ孔によるバルブシートとシート装着孔の燃焼室側との間の隙間を無くすことができる。したがって、バリや未燃混合気が燃焼室内に残留することを抑制することができるとともに、接触長を十分に確保することができる。 According to the present invention, the ceiling surface formed on the combustion chamber side of the head main body is formed by removing the guide protrusion formed with the tapered hole for guiding the valve seat to the seat mounting hole. Therefore, the mounting operation of the valve seat to the seat mounting hole can be smoothly performed by the guide function of the tapered hole in the guide protrusion. Since the guide protrusion is removed after the valve seat is installed in the seat mounting hole, the guide diameter dimension and the guide length dimension can be set to be arbitrarily large. Strength can be secured. Further, since the guide protrusion having the tapered hole formed after the valve seat is mounted in the seat mounting hole is removed, a gap between the valve seat and the combustion chamber side of the seat mounting hole due to the tapered hole can be eliminated. Therefore, it is possible to suppress the burrs and unburned mixture from remaining in the combustion chamber, and to ensure a sufficient contact length.
本発明によれば、天井面を、案内突出部の除去とともにバルブシートにおける燃焼室側の端面を除去することにより形成するので、天井面を凹凸の無い平滑な形状にすることができる。 According to the present invention, since the ceiling surface is formed by removing the end surface of the valve seat on the combustion chamber side together with the removal of the guide protrusion, the ceiling surface can be formed into a smooth shape without irregularities.
本発明によれば、バルブシートの装着を案内する案内突出部を備えるヘッド本体を形成する鋳造工程と、シート装着孔とこれに連なるテーパ孔を形成する切削工程と、バルブシートをテーパ孔に案内させてシート装着孔に圧入するシート圧入工程と、案内突出部を除去して燃焼室の天井面を形成する天井面形成工程とを経ることによって、かじり現象を効果的に抑制しつつ十分な抜け強度を確保したシリンダヘッドを製造することができる。また、バルブシートとシート装着孔との間に隙間が無く、かつ、相互の接触長を十分に確保したシリンダヘッドを製造することができる。 According to the present invention, a casting process for forming a head body having a guide protrusion for guiding the mounting of a valve seat, a cutting process for forming a seat mounting hole and a tapered hole connected thereto, and guiding the valve seat to the tapered hole. Through the sheet press-fitting process for press-fitting into the seat mounting hole and the ceiling surface forming process for forming the ceiling surface of the combustion chamber by removing the guide protrusions, and sufficient removal while suppressing the galling phenomenon effectively. A cylinder head with sufficient strength can be manufactured. Further, it is possible to manufacture a cylinder head in which there is no gap between the valve seat and the seat mounting hole and the mutual contact length is sufficiently secured.
本発明によれば、天井面形成工程は、天井面を、案内突出部の除去とともにバルブシートにおける燃焼室側の端面を除去することにより形成するので、凹凸の無い平滑な形状の天井面を形成することができる。 According to the present invention, the ceiling surface forming step forms the ceiling surface by removing the guide protrusion and removing the end surface of the valve seat on the combustion chamber side. can do.
本発明によれば、天井面形成工程は、天井面の形成に加え、バルブシートのシート面の形成とバルブを支持するバルブガイドの支持面の形成とを行うので、天井面形成工程中において、バルブの摺動性能や気密性能を確保するために行う仕上げ作業を行うことができる。 According to the present invention, the ceiling surface forming step performs the formation of the seat surface of the valve seat and the support surface of the valve guide that supports the valve in addition to the formation of the ceiling surface. Finishing work can be performed to ensure the sliding performance and airtight performance of the valve.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明における完成品のシリンダヘッドを示す断面図を、図2は図1の素材状態のシリンダヘッドを示す断面図を、図3(a)〜(d)は図2のシリンダヘッドのポートの加工手順を説明する加工説明図を、図4はバルブシートのシート装着孔への装着例を説明する説明図を、図5は図3の破線円B部分の部分拡大断面図をそれぞれ示している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing a finished cylinder head according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cylinder head in the material state of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) to 3 (d) are views of the cylinder head of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of mounting a valve seat in a seat mounting hole, and FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of a broken line circle B portion of FIG. ing.
図1に示すように、ヘッド本体(シリンダヘッド)10は、シリンダライナ(図示せず)を介してピストン(図示せず)が上下方向に往復動するシリンダブロック11上に配置して固定され、このヘッド本体10は、例えば、アルミニウム材料等の金属材料によって形成されている。ヘッド本体10とシリンダブロック11とは、図示しないガスケットを介して相互に気密的に装着されており、ヘッド本体10とシリンダブロック11とによって燃焼室40を形成している。
As shown in FIG. 1, a head body (cylinder head) 10 is disposed and fixed on a
ヘッド本体10には、燃料とエアとを所定の比率で混合して生成される混合気が流通する断面が略L字形状の吸気ポート20と、排気ガスが流通する断面が略L字形状の排気ポート30とが形成されている。吸気ポート20と排気ポート30とはそれぞれ燃焼室40に連通しており、吸気ポート20における燃焼室40側および排気ポート30における燃焼室40側には、燃焼室40を形成する天井面40a,40bが設けられている。なお、図1および図2における符号S1,S2およびS3は、図示しないウォータポンプから送出される冷却水が流通するウォータジャケットである。
The
吸気ポート20および排気ポート30の図中上方側には、相互に所定角度(例えば45°)をもって形成されるガイド孔21,31が設けられており、これらのガイド孔21,31には、筒状のバルブガイド22,32が装着されている。このバルブガイド22,32は、図中二点鎖線で示す吸気バルブ23および排気バルブ33のバルブステム23a,33aを、略抵抗無く摺動自在に案内するようになっている。
On the upper side of the
吸気ポート20および排気ポート30の燃焼室40側には、環状のバルブシート24,34が圧入される筒状のシート装着孔25,35が形成されており、シート装着孔25,35の直径寸法は、バルブシート24,34の直径寸法よりも、例えば、約50マイクロメートルの寸法差となるように小径となっている。これにより、バルブシート24,34をシート装着孔25,35に対して、例えば、約2トンの荷重を負荷して圧入することで、バルブシート24,34は十分な抜け強度が確保された状態でシート装着孔25,35に強固に固定される。したがって、エンジンの冷間時から暖機完了運転状態時に亘る大きな温度差が生じる状態のもとであっても、熱膨張率の差によってバルブシート24,34がシート装着孔25,35から脱落することが無い。
Cylindrical
バルブシート24,34の径方向内周側には、所定の角度で傾斜する環状のシート面24a,34aが形成されており、これらのシート面24a,34aには、吸気バルブ23および排気バルブ33のバルブ部23b,33bにおける環状の接触面23c,33cが離着座するようになっている。そして、シート面24a,34aに対して接触面23c,33cが離着座することにより、バルブ23,33の閉弁時における気密性が確保されるようになっている。
On the radially inner peripheral side of the valve seats 24, 34,
シート面24a,34aの図中上方側には、当該シート面24a,34aに連なって環状の傾斜面24b,34bが設けられており、これらの傾斜面24b,34bは、シート面24a,34aの傾斜角度よりも緩やかになっている。傾斜面24b,34bは、吸気ポート20から燃焼室40への混合気の流入や燃焼室40から排気ポート30への排気ガスの流出を、略抵抗無く行えるようにする役割を果たしている。
On the upper side of the sheet surfaces 24a and 34a in the figure, annular
シート装着孔25,35の燃焼室40側には、燃焼室40を形成する環状の天井面40a,40bが形成されており、天井面40a,40bは、その表面が平滑化されるように図示しない加工機等により、切削加工や研磨加工を施すことにより形成される。天井面40a,40bは、バルブ23,33の接触面23c,33cが、シート面24a,34aにそれぞれ当接(閉弁)することにより形成されるポート20,30側と燃焼室40側との間の境界線上に配置されている。
On the
ガイド孔21,31に装着されるバルブガイド22,32は、ガイド孔21,31の軸方向寸法よりも長い軸方向寸法に設定されており、バルブガイド22,32は、その軸方向全体でバルブステム23a,33aを案内するようになっている。ガイド孔21,31の内周側に形成される支持面22a,32aには、バルブステム23a,33aが円滑に摺動できるように所定の表面粗さとなるように、図示しない加工機等によって切削加工や研磨加工が施されている。 The valve guides 22 and 32 mounted in the guide holes 21 and 31 are set to have an axial dimension longer than the axial dimension of the guide holes 21 and 31, and the valve guides 22 and 32 are valve valves in the entire axial direction. The stems 23a and 33a are guided. The support surfaces 22a and 32a formed on the inner peripheral side of the guide holes 21 and 31 are cut by a processing machine or the like (not shown) so that the valve stems 23a and 33a have a predetermined surface roughness so that the valve stems 23a and 33a can slide smoothly. Processing and polishing are applied.
図2は、ヘッド本体10を構成するバルブシート等の装着部品を装着する前の素材状態(加工前状態)を示している。ここで、ヘッド本体10の素材状態とは、例えば、溶融したアルミニウム材料を低圧鋳造等の鋳造加工によって成形したままの状態であって、シート装着孔25,35の切削加工等を何も施していない状態のことを言う。
FIG. 2 shows a material state (pre-processing state) before mounting components such as a valve seat constituting the
図2に示すように、ヘッド本体10の吸気ポート20および排気ポート30の燃焼室40側の開口部26,36(後にシート装着孔25,35が形成される)には、図中二点鎖線で示す天井面40a,40bよりも燃焼室40側に所定量突出するようにして、案内突出部としての環状の突出部27,37が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
突出部27,37は、断面が略半円形状となっており、突出部27,37の内周側には、開口部26,36を所定形状に切削加工することにより形成されるシート装着孔25,35へのバルブシート24,34(図1参照)の装着を案内する、テーパ孔としての面取部が形成されるようになっている。また、突出部27,37は、図1に示すように、シート装着孔25,35に対するバルブシート24,34の装着後に、切削加工を施すことにより除去されるようになっている。
The
次に、以上のように構成した本発明におけるシリンダヘッドの製造方法について、図面に基づき詳細に説明する。なお、吸気ポート20と排気ポート30とは同一の構成を有するため、図3に基づく説明以降については、排気ポート30のみについて説明することとし吸気ポート20側の説明は省略する。
Next, the manufacturing method of the cylinder head in the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings. Since the
まず、図2に示す吸気ポート20,排気ポート30,ガイド孔21,31およびウォータジャケットS1〜S3(図2参照)となる中子を有する所定形状の鋳型に対して、溶融したアルミニウム材料を流し込んで低圧鋳造加工を施す。これにより、図2に示す素材状態、つまり、燃焼室40や突出部27,37を有するヘッド本体10を形成する(鋳造工程)。
First, the molten aluminum material is poured into a mold having a predetermined shape having a
次いで、図3(a)に示すように、ヘッド本体10における排気ポート30の開口部36に対して、図中二点鎖線の形状となるように、中ぐりバイト等の切削工具を用いて中ぐり加工を施す。これにより、図3(b)に示すように、バルブシート34が装着されるシート装着孔35と、このシート装着孔35に連なる面取部37aとが形成される(切削工程)。ここで、面取部37aの燃焼室40側の直径寸法は、バルブシート34の直径寸法よりも大きく設定されており、従来の技術に比して十分なガイド径寸法を有している。また、面取部37aのガイド長寸法についても、突出部37に面取部37aを形成した分、従来の技術に比して十分に長くなっている。
Next, as shown in FIG. 3A, the
その後、図4に示すように、切削工程を終えたヘッド本体10のガイド孔31に対してバルブガイド32を装着するとともに、図示しないバルブシート圧入装置等に配設された治具の上にヘッド本体10をセットする。そして、バルブシート圧入装置の圧入ヘッドPにバルブシート34をセットして、バルブシート圧入装置の駆動機構(図示せず)を駆動して、図4中矢印方向にバルブシート34を臨ませる。
After that, as shown in FIG. 4, a
圧入ヘッドPによるバルブシート34の移動を継続して行い、これにより、まず、バルブシート34のシート装着孔35側が、突出部37に形成した面取部37aに接触する。さらにバルブシート34の移動を継続すると、この移動に伴い、バルブシート34の軸芯が、面取部37aの自動求心機能(ガイド機能)によってシート装着孔35の軸芯に対して徐々に一致していく。その後、相互の軸芯が一致しつつ、さらに圧入ヘッドPによるバルブシート34の移動を継続することにより、図3(c)に示すように、バルブシート34がシート装着孔35に対する所定位置に装着される(シート圧入工程)。このとき、面取部37aの自動求心機能および十分なガイド長寸法によって、バルブシート34によるシート装着孔35に対するかじり現象が抑制されてバリ等の発生が抑制される。
The
次いで、シート圧入工程を終えたヘッド本体10を、バルブシート圧入装置の治具から取り出し、図示しない切削工具等を用いて図3(c)の二点鎖線に示す形状となるように切削加工を施す。この切削加工においては、突出部37(面取部37a)の全体とバルブシート34の燃焼室40側の端面との双方を除去するようにする。これにより、図5に示すようにバルブシート34とシート装着孔35との間には、従来の技術で示したような隙間(図7の符号f参照)が形成されない。したがって、バルブシート34のシート装着孔35との接触長が従来の技術に比して長くなる。
Next, the
このように、切削加工を施すことにより、図3(d)に示すようなバルブシート34とシート装着孔35との間に隙間が無く、かつ、平滑化された燃焼室40の天井面40bが形成される(天井面形成工程)。
Thus, by performing the cutting process, there is no gap between the
なお、この天井面形成工程中において、天井面40bの形成と同時に、バルブシート34のシート面34a,傾斜面34bおよびバルブガイド32の支持面32a(図4参照)を、切削加工や研磨加工によって形成するようにしている。したがって、天井面40b,シート面34a,傾斜面34bおよび支持面32aの軸芯は、それぞれ精度良く一致された状態に仕上げられる。
In the ceiling surface forming step, the
その後、天井面形成工程を終えたヘッド本体10に対して、排気バルブ33(図1参照)をバルブガイド32に装着するとともに、図示しない他の構成部品を装着することによって、ヘッド本体10が完成する。
After that, the exhaust valve 33 (see FIG. 1) is mounted on the
以上詳述したように、本発明におけるシリンダヘッドによれば、ヘッド本体10の燃焼室40側に形成される天井面40bを、バルブシート34のシート装着孔35への装着を案内する面取部37aが形成された突出部37を除去することにより形成するようにしたので、突出部37における面取部37aのガイド機能によってバルブシート34のシート装着孔35への装着作業をスムーズに行うことができる。このとき、突出部37は、バルブシート34のシート装着孔35への装着後に除去するので、ガイド径寸法およびガイド長寸法を任意に大きく設定することができ、したがって、かじり現象を効果的に抑制しつつ十分な抜け強度を確保することができる。
As described above in detail, according to the cylinder head of the present invention, the chamfered portion for guiding the mounting of the
また、バルブシート34のシート装着孔35への装着後に面取部37aが形成された突出部37を除去するので、面取部37aによるバルブシート34とシート装着孔35の燃焼室40側との間の隙間を無くすことができる。したがって、バリや未燃混合気が燃焼室内に残留することを抑制することができ、シリンダライナのピストン摺動面を傷付けたりエンジンの出力が低下したりすることを抑制できる。
Further, since the protruding
さらに、バルブシート34のシート装着孔35との接触長を十分に確保することができるので、バルブシート34からシート装着孔35への熱伝導率が向上してバルブシート34の放熱性を向上させることができる。したがって、バルブシート34の熱による早期磨耗等を抑制して、長期に亘り気密性を保持することができるようになる。
Furthermore, since the contact length between the
また、本実施の形態におけるシリンダヘッドによれば、燃焼室40の天井面40bを、突出部37の除去とともにバルブシート34における燃焼室40側の端面を除去することにより形成するので、天井面40bを凹凸の無い平滑な形状にすることができる。したがって、燃焼室40の容積を小さくして圧縮比を向上させることができるので、エンジンの出力向上を図ることが可能となる。特に、ディーゼルエンジン等の圧縮比が大きな内燃機関に対して有効である。
Further, according to the cylinder head of the present embodiment, the
さらに、本実施の形態におけるシリンダヘッドの製造方法によれば、バルブシート34の装着を案内する突出部37を備えるヘッド本体10を形成する鋳造工程と、シート装着孔35とこれに連なる面取部37aを形成する切削工程と、バルブシート34を面取部37aに案内させてシート装着孔35に圧入するシート圧入工程と、突出部37を除去して燃焼室40の天井面40bを形成する天井面形成工程とを経ることによって、かじり現象を効果的に抑制しつつ十分な抜け強度を確保したシリンダヘッドを製造することができる。また、バルブシート34とシート装着孔35との間に隙間が無く、かつ、相互の接触長を十分に確保したシリンダヘッドを製造することができる。
Furthermore, according to the cylinder head manufacturing method of the present embodiment, the casting process for forming the head
また、本実施の形態におけるシリンダヘッドの製造方法によれば、天井面形成工程は、天井面40bを、突出部37の除去とともにバルブシート34における燃焼室40側の端面を除去することにより形成するので、凹凸の無い平滑な形状の天井面40bを形成することができる。
Moreover, according to the cylinder head manufacturing method of the present embodiment, the ceiling surface forming step forms the
さらに、本実施の形態におけるシリンダヘッドの製造方法によれば、天井面形成工程は、天井面40bの形成に加え、バルブシート34のシート面34aの形成とバルブ33を支持するバルブガイド32の支持面32aの形成とを行うので、天井面形成工程中において、バルブ33の摺動性能や気密性能を確保するために行う仕上げ作業を行うことができる。したがって、シリンダヘッドの製造工程を簡素化することができるとともに、バルブ33の軸芯上に配置されるシリンダヘッドの構成部品におけるそれぞれの軸芯を精度良く一致させ、信頼性を向上させることができる。
Furthermore, according to the cylinder head manufacturing method of the present embodiment, the ceiling surface forming step includes the formation of the
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態においては、突出部37とバルブシート34の燃焼室40側の端面との双方を除去するようにしたものを示したが、本発明はこれに限らず、突出部37のみをバルブシート34の端面と同一面となるように除去するようにしても構わない。また突出部37の一部を残すように突出部37の除去量を調整するようにしても良い。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, the
さらに、上記実施の形態においては、吸気側と排気側とで同様に構成したものを示したが、本発明はこれに限らず、エンジンの特性等に応じていずれか一方側のみに本発明を適用しても構わない。 Furthermore, in the above-described embodiment, the same configuration is shown on the intake side and the exhaust side. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to only one side according to the engine characteristics or the like. You may apply.
また、上記実施の形態においては、燃焼室40の天井面40bの形成と同時に、バルブシート34のシート面34aの形成およびバルブガイド32の支持面32aの形成を行うものを示したが、本発明はこれに限らず、同一の工程でなくとも別の工程で行うようにしても構わない。
In the above embodiment, the formation of the
10 ヘッド本体(シリンダヘッド)
11 シリンダブロック
20 吸気ポート(ポート)
23 吸気バルブ(バルブ)
24,34 バルブシート
24a,34a シート面
25,35 シート装着孔
26,36 開口部
27,37 突出部(案内突出部)
37a 面取部(テーパ孔)
30 排気ポート(ポート)
33 排気バルブ(バルブ)
40 燃焼室
40a,40b 天井面
10 Head body (cylinder head)
11
23 Intake valve (valve)
24, 34
37a Chamfered part (tapered hole)
30 Exhaust port (port)
33 Exhaust valve (valve)
40
Claims (5)
前記ポートの前記燃焼室側の開口部に形成されるシート装着孔を有するヘッド本体と、
前記シート装着孔に圧入され、バルブが離着座するバルブシートとを有し、
前記シート装着孔に連なるテーパ孔が形成され前記燃焼室に突出して前記ヘッド本体に設けられた案内突出部を介して前記バルブシートを前記シート装着孔に圧入した後に、前記案内突出部を除去することにより前記天井面を形成することを特徴とするシリンダヘッド。 A cylinder head for an internal combustion engine having a ceiling surface mounted on a cylinder block and forming a combustion chamber together with the cylinder block, wherein a port communicating with the combustion chamber is formed,
A head body having a seat mounting hole formed in an opening on the combustion chamber side of the port;
A valve seat that is press-fitted into the seat mounting hole and from which the valve is seated;
The guide protrusion is removed after the valve seat is press-fitted into the seat mounting hole through a guide protrusion provided in the head body that is formed in a tapered hole continuous with the seat mounting hole and protrudes into the combustion chamber. And forming the ceiling surface.
前記ポートと当該ポートの燃焼室側の開口部を形成する案内突出部とを備えるヘッド本体を形成する鋳造工程と、
前記ポートの燃焼室側の開口部にシート装着孔を形成し、前記案内突出部に前記シート装着孔に連なるテーパ孔を形成する切削工程と、
前記テーパ孔により案内させて前記シート装着孔に、バルブが離着座するバルブシートを圧入するシート圧入工程と、
前記案内突出部を除去することにより前記天井面を形成する天井面形成工程とを有することを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。 A cylinder head manufacturing method for manufacturing a cylinder head for an internal combustion engine having a ceiling surface mounted on a cylinder block and forming a combustion chamber together with the cylinder block, wherein a port communicating with the combustion chamber is formed,
A casting step of forming a head body including the port and a guide protrusion that forms an opening on the combustion chamber side of the port;
A cutting step of forming a seat mounting hole in an opening on the combustion chamber side of the port, and forming a tapered hole connected to the seat mounting hole in the guide protrusion;
A seat press-fitting step of press-fitting a valve seat on which a valve is seated into and out of the seat mounting hole, guided by the tapered hole;
And a ceiling surface forming step of forming the ceiling surface by removing the guide protrusion.
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---|---|---|---|
JP2006239410A JP2008063946A (en) | 2006-09-04 | 2006-09-04 | Cylinder head and method of manufacturing the cylinder head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2960458A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-02 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Manufacturing a machined casting using a mold, comprises producing a groove shape to the mold corresponding to circumference of the face to be machined, where the casting has a round shape profile such as an arc of a circle |
JP2019157837A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | cylinder head |
-
2006
- 2006-09-04 JP JP2006239410A patent/JP2008063946A/en active Pending
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