JP3208508B2 - 内燃機関用バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁体が例えばアルミニ
ウム又はその合金により成形された内燃機関用バルブに
係り、特に、バルブ軸端の耐摩耗性を向上させたバルブ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの許容回転数を高めるうえで最
も障害となるのは、動弁系の重量による慣性質量の増加
であり、特に、吸排気バルブの重量が大であると、弁体
のカムに対する追従性が損なわれて、高速性能を低下さ
せるだけでなく、カム等に対する負荷が大となって、機
械的損失も大きくなる。

【０００３】このような観点から、弁体を、通常の耐熱
合金鋼に代えて、アルミニウム又はその合金により成形
し、弁体をより軽量化する試みがなされている。

【０００４】しかし、弁体をアルミニウム又はその合金
により成形すると、それらの硬度が耐熱合金鋼に比して
小さいため、特に、常時弁開閉に伴う大きな繰り返し荷
重や偏荷重等を受ける軸端面の耐摩耗性が問題となり、
耐久性、信頼性を低下させる。

【０００５】この問題に対処するためには、バルブ軸端
部を熱処理等により調質して硬化させたり、軸端に、硬
質材料を、溶射、肉盛、焼着等により固着して硬化させ
るなどの強化策が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弁体を
アルミニウムやその合金とすると、上記前者の調質によ
る硬化はあまり期待できない。また、上記した後者の硬
質材料の固着による硬化では、弁体との親和性の問題、
及び組成や融点等の違いなどによる熱膨張や熱ひずみ等
の問題があって、製造が難しく、また品質の安定性に欠
ける。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、バルブ軸端の耐摩耗性を、熱処理や溶着等の熱的な
方法によることなく、簡単な手段で向上させ、もって、
耐久性、信頼性に優れる内燃機関用バルブを提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、軸部の一端に傘部が連設された弁体にお
ける前記軸部の他端部の外周面に環状凹溝を設け、この
環状凹溝を含む軸部の他端部に、上板とそれに連続す
る、内径が軸部の外径よりも若干小径をなす所要長さの
外筒部とよりなり、かつ外筒部の連設角部内周面に環状
の逃げ溝が形成された前記弁体よりも高硬度のキャップ
部材を、その上板の下面が軸端と当接するとともに、外
筒部の下端部内周面が前記環状凹溝と相対する位置まで
圧入したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】軸部の端部に、上板と外筒部とよりなる、弁体
よりも硬質のキャップ部材を圧入したことにより、軸端
面の耐摩耗性が向上し、かつ弁駆動時において上板の上
面に偏荷重が作用しても、外筒部を介して軸端部外周面
に効果的に分散されるので、軸部の一部に荷重が集中し
て、その部分に偏摩耗が生じるのを防止しうる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、傘部(１)と軸部(ステム)(２)と
からなる弁体(３)は、アルミニウム合金により形成され
ている。

【００１１】弁体(３)における軸端部外周面には、図２
に拡大誇張して示すように、コッタ溝(４)部寄りに浅め
の環状凹溝(５)が形成され、また軸端面は、軸線上を中
心とするなだらかな球面(６)となっている。

【００１２】(７)は、上板(7a)と、これに連設された下
向の外筒部(7b)とからなるキャップ部材で、例えば焼入
れ硬化した炭素鋼又はクロムモリブデン鋼等の特殊鋼に
より形成されている。キャップ部材(７)は、その外筒部
(7b)の内径を軸部(２)の外径よりも若干小径とするとと
もに、軸端部に嵌合した際、外筒部(7b)の開口端部内周
面が、上記軸部(２)の環状凹溝(５)と相対するようにし
てある。

【００１３】上板(7a)の上記球面(６)と当接する内底面
は平坦面をなし、かつ外筒部(7b)が連設された角部の内
周面には、環状の逃げ溝(８)が形成されている。

【００１４】外筒部(7b)の下端内周面は、圧入を容易と
するために、テーパ状に面取り(7c)されている。軸部
(２)の軸端部にキャップ部材(７)を上方により圧入する
と、キャップ部材(７)の外筒部(7b)は、極く僅か拡径方
向に弾性変形させられつつ進入する。そして上板(7a)の
内底面が軸端面と当接する最奥部まで圧入されると、軸
部(２)の環状凹溝(５)よりも下方に位置する外筒部(7b)
の下端部が、環状凹溝(５)内に向って極く僅か縮径して
食い込むとともに、軸端末部(９)が逃げ溝(８)内に向っ
て極く僅か拡径することにより、キャップ部材(７)の強
力な抜け止め作用が生じる。

【００１５】このように、キャップ部材(７)が軸端部に
強固に圧入されていると、弁体(３)の駆動時において、
万一上板(7a)の上面に、ロッカアームやタペット等(図
示略)による下向の偏荷重が作用したとしても、その荷
重は外筒部(7b)を介して軸端部外周面に分散されるの
で、軸端面の一部に荷重が集中して偏摩耗等を発生させ
ることはない。

【００１６】また、軸端面をなだらかな球面(６)とした
ことにより、偏荷重によって弁体(３)又はキャップ部材
(７)の軸線が傾いても、軸端面とキャップ部材(７)の上
板(7a)とが偏当たりして高い面圧が作用することがな
く、軸端面が局部的に摩耗するのが防止される。

【００１７】以上説明したように、上記実施例のバルブ
においては、弁体(３)がアルミニウム合金であっても、
単に軸端部に硬質材料よりなるキャップ部材(７)を圧入
するだけの簡単な手段で、バルブ軸端面の耐摩耗性を向
上させることができる。

【００１８】 なお、外筒部(7b)の開口端部の、環状凹溝
(５)と相対する内周面に、内方に極く僅かに膨出する環
状突起(図示略)を形成してもよく、このようにするとキ
ャップ部材(７)の圧入時において、環状突起が環状凹溝
(５)内に積極的突入して、係止力が大となり、抜け止め
作用が増大する。

【００１９】 このような環状突起を設けると、常温での
圧入が困難となることが予想されるが、この場合には、
焼き嵌め又は冷し嵌め等の嵌合手段を用いればよい。

【００２０】 軸端側に球面(６)を設ける代わりに、上板
(7a)の内底面側に設けてもよいのは勿論である。本発明
は、弁体(３)がチタン又はチタン合金により成形された
バルブにも適用しうる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。 (ａ) バルブ軸端面の耐摩耗性が向上するとともに、偏
荷重を軸端部外周面に効果的に分散されるので、例えば
弁体をアルミニウム合金等により成形しても、軸端面が
摩耗する恐れがない。

【００２２】 (ｂ) キャップ部材の圧入時に若干拡径方
向に弾性変形された外筒部の下端部が、圧入後、軸部の
環状凹溝部において元の径に戻ろうとして極く僅か縮径
し、環状凹溝内に食い込むとともに、圧入時に若干縮径
された軸端部が、圧入後、キャップ部材の逃げ溝に向か
って極く僅か拡径するため、キャップ部材は上下２段の
強力な抜け止めがなされる。

【００２３】 (ｃ) 従来のような熱的な方法によること
なく、簡単な手段でバルブ軸端面の耐摩耗性を向上しう
るので、安価なバルブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を、アルミニウム合金製の弁
体に適用した例を示すバルブ全体の正面図である。

【図２】同じくキャップ部材圧入部を拡大誇張して示す
一部切欠正面図である。

【符号の説明】

(１)傘部 (２)軸部 (３)弁体 (４)コッタ溝 (５)環状凹溝 (６)球面部 (７)キャップ部材 (7a)上板 (7b)外筒部 (7c)面取り (８)逃げ溝 (９)軸端末部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 3/20 F16B 4/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部の一端に傘部が連設された弁体にお
   ける前記軸部の他端部の外周面に環状凹溝を設け、この
   環状凹溝を含む軸部の他端部に、上板とそれに連続す
   る、内径が軸部の外径よりも若干小径をなす所要長さの
   外筒部とよりなり、かつ外筒部の連設角部内周面に環状
   の逃げ溝が形成された前記弁体よりも高硬度のキャップ
   部材を、その上板の下面が軸端と当接するとともに、外
   筒部の下端部内周面が前記環状凹溝と相対する位置まで
   圧入したことを特徴とする内燃機関用バルブ。
2. 【請求項２】 上板と軸端面との対向面のいずれか一方
   を、軸線状に中心を有する球面としてなる請求項１記載
   の内燃機関用バルブ。