JP2008240536A - Lightening structure of poppet valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として二輪車を含む高性能な自動車エンジン用に好適な、軽量化されたポペット弁に関するものである。 The present invention relates to a light weight poppet valve suitable for a high-performance automobile engine mainly including a motorcycle.
一般に、エンジンの吸排気弁として使用されるポペット弁は、円錐状の弁面を有する傘状の弁体から、弁ガイドによって案内される丸棒状のステムに至る全体が、熱間鍛造法によって冶金的一体に製造されている。そのため、弁体はもちろんステムまで中実になっており、慣性重量が大きいので材料の経済性、および、燃料消費量削減の観点から改良が求められている。 Generally, a poppet valve used as an intake / exhaust valve of an engine is metallurgically processed by hot forging from an umbrella-shaped valve body having a conical valve surface to a round bar-shaped stem guided by a valve guide. It is manufactured integrally. Therefore, not only the valve body but also the stem is solid, and since the inertia weight is large, improvement is demanded from the viewpoint of the economical efficiency of the material and the reduction of fuel consumption.
他方、ポペット弁は排気弁として使用されるとき、過熱を防止するためにステムを中空にして、内部にナトリウムを封入したものが慣用される。そのようにステムを中空にすることは、結果的に軽量化に大きく寄与するので軽量化の手段としても使用が検討されている(特許文献1参照)。 On the other hand, when the poppet valve is used as an exhaust valve, a stem having a hollow stem and enclosing sodium inside is commonly used to prevent overheating. Such hollowing of the stem greatly contributes to weight reduction as a result, so that use as a means for weight reduction has been studied (see Patent Document 1).
しかし、従来から軽量化は専らステム部分に限られ、傘状をした弁体の部分には及んでおらず、研究はされているものの実用化されていない。弁体部分の軽量化の例として、主たるものはステムを中空にする過程で偶発的に弁体の軽量化が図られているものがある(特許文献1参照)。また、希少例であるが、ステムの周りに数個の扇形に肉抜きして、リブを残す形状のものが提案されている(特許文献2参照)。 However, conventionally, the weight reduction has been limited to the stem portion, not the umbrella-shaped valve body portion, and although it has been studied, it has not been put into practical use. As an example of reducing the weight of the valve body, the main one is that the weight of the valve body is accidentally reduced in the process of hollowing the stem (see Patent Document 1). Moreover, although it is a rare example, the thing of the shape which leaves several ribs around a stem and leaves a rib is proposed (refer patent document 2).
しかしながら、前者は多工程を要する冷間鍛造法によって作られるもので、従来の鍛造加工による成形に適さず高価になった。また、後者は鍛造可能ではあっても、ステムと弁体の燃焼室に面した弁板部との結合部の剛性を高くできず、補強が容易でない不具合があった。
解決しようとする問題点は、ステムと弁体との結合部分の剛性を低下させることなく、弁体部分の軽量化を図るとともに、ステムを中空に穿孔する場合にはその穿孔作業を容易に行い得るポペット弁の肉抜き構造を得ることにある。 The problem to be solved is to reduce the weight of the valve body without lowering the rigidity of the joint between the stem and the valve body, and to easily drill the stem when drilling the stem hollow. The object is to obtain a fillet structure of the poppet valve.
本発明は、弁座へ着座する円錐状の弁面を設けた弁体と、その弁体の軸芯部から前記弁面の頂点方向へ向けて伸びるステムとを有し、前記弁体を外縁に弁面を形成した環状の弁部と、軸芯部に配置され燃焼室方向へ拡大する円錐状の筒体からなる根部、および、それら弁部と根部との間を、弁部に連なる円板状の弁蓋部と軸芯方向へ向けて高さの増す複数の補強リブとによって連結するとともに、前記根部の小径側をステムと連結し大径側を円板状の第1蓋によって閉止したことを最も主要な特徴とする。 The present invention includes a valve body provided with a conical valve surface that is seated on a valve seat, and a stem that extends from the axial core portion of the valve body toward the apex direction of the valve surface, and the valve body is formed as an outer edge. An annular valve portion having a valve surface formed therein, a root portion formed of a conical cylindrical body disposed in the axial center portion and expanding in the direction of the combustion chamber, and a circle connected to the valve portion between the valve portion and the root portion The plate-shaped valve lid is connected to a plurality of reinforcing ribs whose height increases in the axial direction, the small diameter side of the root is connected to the stem, and the large diameter side is closed by a disk-shaped first lid. The most important feature is that
本発明に係るポペット弁は、弁体がステムの周りに配された数個の扇形凹部によって肉抜きされ、さらにステムの延長線上も大径の第1孔によって肉抜きされている。よって、弁体にはステムの延長上に肉がないので軽量化することができる。 In the poppet valve according to the present invention, the valve body is thinned by several fan-shaped concave portions arranged around the stem, and the stem extended line is also thinned by the large-diameter first hole. Therefore, since the valve body has no meat on the extension of the stem, the weight can be reduced.
しかも、筒体からなる根部の外面が、ステムから燃焼室方向へ向けて拡大しているから、ステムに連なる根部と弁部に連なる円板状の弁蓋部とが高い剛性をもって連結され、薄肉にして軽量化を図っても強度の低下がない利点がある。また、前記根部と弁蓋部とは鍛造の際に上下の型に挟圧されて組織が緻密になり機械的な強度を一層向上させることができる。 In addition, since the outer surface of the root portion formed of the cylindrical body expands from the stem toward the combustion chamber, the root portion connected to the stem and the disc-shaped valve lid portion connected to the valve portion are connected with high rigidity, and the thin wall Thus, there is an advantage that there is no decrease in strength even if the weight is reduced. In addition, the root portion and the valve lid portion are sandwiched between upper and lower molds during forging, so that the structure becomes dense and the mechanical strength can be further improved.
前記大径の第1孔はステムの延長線上に設けられているから、鍛造の際に金型によってステムの部分に肉抜き孔、あるいは後の機械加工の下孔となる孔を穿孔するのが容易で、軽量化によって製造が困難になることもない。 Since the large-diameter first hole is provided on the extension line of the stem, a hole for forming a lightening hole or a later machined pilot hole is formed in the stem portion by a die during forging. It is easy and does not become difficult to manufacture due to weight reduction.
さらに、ステムに穿孔して中空弁とする場合に、第1孔と第2孔のそれぞれの開口部を鋼球、円板などで密封したから、前記第2孔にナトリウムなど流体状の伝熱部材を封入した場合にも、その伝熱部材を封入した第2蓋(鋼球)が第1蓋によって覆われ、燃焼室内へ露出しないから過早着火、あるいはノッキングなどの原因となる不具合がないなどの利点がある。 Further, when a hollow valve is formed by drilling in the stem, each of the openings of the first hole and the second hole is sealed with a steel ball, a disk, etc., so that fluid heat transfer such as sodium is in the second hole. Even when the member is enclosed, the second lid (steel ball) enclosing the heat transfer member is covered with the first lid and is not exposed to the combustion chamber, so there is no problem that causes premature ignition or knocking. There are advantages such as.
以下、本願発明に係る実施例を図面によって説明する。図1中、10はエンジンの排気弁である。排気弁10は図示してないエンジンの弁座へ着座する円錐状の弁面12を設けた弁体15と、その弁体15の軸芯部から弁面12の頂点方向へ向けて伸びる管状のステム20からなる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1,
前記弁体15は従来のポペット弁と同様な傘形の輪郭に作られており、ステム側に位置してステム20の周りに略扇形をした6個の肉抜き凹部14と、燃焼室側に位置して中心部に比較的大径の第1孔25aが形成されている点が相違している。すなわち、弁体15は外縁に前記弁面12を形成した環状の弁部16と、燃焼室側が大径の円錐状の根部21とが、弁部16の燃焼室側を閉じる弁蓋部18と補強リブ19とによって連結された構造となっている。
The
前記根部21は燃焼室側からステム側へ向けて内外径が減少する円錐状に作られており、大径側が前記弁蓋部18の中央に開設された第1孔25aの開口部の周縁に連結され、小径側が前記ステム20と連結されている。なお、根部21の小径側には底部23が設けられ、その底部23の中心部からステム20のストレート部22へ向けて伸びる比較的小径で長い第2孔25bが設けられている。
The
なお、前記比較的小径で長い第2孔25bは図1の例では、内部にナトリウムを封入するための孔で、前記コッタ溝24の近傍まで、ガンドリルによって穿孔され、図2の例では軽量化のための単純な肉抜き孔、あるいは前記ガンドリルのよる穿孔の下孔として用いられるものである。
In the example of FIG. 1, the second hole 25b having a relatively small diameter is a hole for enclosing sodium inside, and is drilled by a gun drill to the vicinity of the
かくて、弁体15は6個の肉抜き凹部14と大径の第1孔25aとによって、環状の弁部16を除いて薄い板状に成形され軽量となっている。他方、根部21の作用で弁部16とステム20との結合部に高い剛性が得られるほか、鍛造によって緻密な組織となっているので機械的な強度を損なうことなく軽量化が達成されている。
Thus, the
ステム20は前記弁体15の一部をなす勾配をもった筒状の根部21と一体に鍛造され連結され、図示してない弁ガイドによって支持されるストレート部22をなしている。ステム20の端部近傍には、周知のコッタ溝24が設けられ、戻しばね(図示してない)の弾力でステム20を閉弁方向へ付勢している。25は肉抜き孔であり、弁体15の方向からステム20の軸線と同芯に形成されている。
The
26は前記第2孔25bの開口部に圧入された第2蓋たる鋼球であり、27は前記第1孔25aの開口部を覆って溶着されている円板状の第1蓋である。23aは前記鋼球26の脱落を防止するべく第2孔25bの周縁へ等分に3箇所が点溶接された痕跡である。 なお、鋼球はテーパ栓あるいは平板の溶接であっても密閉する蓋であればよい。
上記実施例に係る排気弁10はステム20のストレート部22へ穿孔するべき肉抜き孔25を弁体15側から穿孔して形成するものであるにも拘らず、その肉抜き孔25の入り口の部分が、弁体15の大径の部分に位置することを利用して、肉抜き孔25を大径の第1孔25aと小径の第2孔25bとに分けることにより、小径の部分25bの長さを短縮したので成形が容易となり、数工程に亘ってストレート部22の穿孔を行う必要がなくなり、あるいはストレート部22の太さを大きくすることなく成形を行うことができるようになった。
Although the
10 排気弁
12 弁面
14 扇形凹部
15 弁体
16 弁部
18 弁蓋部
19 補強リブ
20 ステム
21 根部
22 ストレート部
22a 加締め加工の痕跡
23 底部
23a 痕跡
24 コッタ溝
25 肉抜き孔
25a 第1孔
25b 第2孔
26 鋼球(第2蓋)
27 円板(第1蓋)
DESCRIPTION OF
27 Disc (first lid)
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JPH025704A (en) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Hino Motors Ltd | Intake/exhaust valve for engine and manufacture thereof |
JP2004150349A (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Isao Shirayanagi | Cooling structure of engine valve |
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