JP3996652B2 - 内燃機関の給排気弁 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、弁軸に配置されているプロペラの形をした旋回装置を備えた内燃機関の給排気弁、特に排気弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の給排気通路を開閉するための弁特に排気弁は、大きな機械的および熱的な負荷および燃焼生成物による腐食作用に曝される。
【０００３】
公知のように高負荷エンジン特に４サイクル形ディーゼルエンジンにおいては、給排気弁の寿命は、運転中に弁を旋回する旋回装置を組み込むことによって数倍延長させることができる。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第２１６１３０６号公報に記載されているように、弁の上端に配置された旋回装置においては、弁が開放されると直ちに弁ばねが旋回装置の板ばねを圧縮する。球がその軌道上を転がり、弁が若干その軸線を中心に旋回する。この強制旋回によって、弁軸端および弁体に堆積物が着かず、偏った加熱により弁体に漏れを生じさせることはない。
【０００５】
また例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２１１９５９６号公報に記載されている別の公知の旋回装置においては、弁体は弁軸に設けられたプロペラによってあるいは焼ばめされた羽根ブッシュによって旋回される。その場合プロペラは流出する排気によって励振される。この旋回装置は単純であり、それが特に弁の閉鎖の際もその表面に生じた薄い堆積層がこすり取られる程度に旋回パルスを与えるので効果的である。
【０００６】
これらのプロペラは現在において、例えばプレス結合、横棒あるいは上述した焼ばめのような種々の技術によって弁軸に取り付けられている。
【０００７】
これら公知のすべての取付け方式において、弁の熱的な過負荷の際あるいは軸およびプロペラにおける温度が著しく異なっている場合、これらが壊れ、取付けが緩んでしまうという問題が生ずる。最悪の場合にはこれによって円錐状弁体が破損し、大きなエンジン故障を引き起こすおそれがある。
【０００８】
給排気弁を形成する際の別の観点は、公知のように大きな耐熱性および良好な剥離強度を有する高合金鋼だけしか排気弁の大きな負荷に耐えられないという点にある。寿命を延長するためにしばしば弁体はそのシール面が肉盛溶接によって特に抵抗力のある硬質金属合金で強化されている。
【０００９】
さらに弁の他の部分にも耐熱性、耐久性および耐食性に関して種々の要件が課せられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の給排気弁を改良して、極めて高い負荷においても弁軸におけるプロペラの確実な固定が保証されるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分に記載した給排気弁によって達成される。
【００１２】
また本発明によれば弁体は耐高熱性の材料で作られ、弁軸がプロペラと一緒に小さな切欠き感度と大きな耐久性の材料で作られていることによって、種々の弁部分における種々の要件に目的に合った材料の選択によって対処することができる。
【００１３】
【実施例】
以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１４】
内燃機関の給排気弁特に排気弁１は、その弁軸２に配置されているプロペラ３の形をした旋回装置を有している。弁体４はそのシール面５が肉盛溶接によって強化されている。
【００１５】
このプロペラ３における特別な点は、それが弁軸２を製造するための半加工品からラジアル包絡線の形に旋盤加工されていること、即ち弁軸２がプロペラ３と一緒に共通の半加工品から作られていることである。
【００１６】
プロペラ３の羽根６はプロペラの旋盤成形体からフライス切削加工される。即ち少なくとも弁軸２およびプロペラ３はその羽根６と共に一体に製作される。
【００１７】
また弁軸２、プロペラ３、弁体４および羽根６が１つのユニットを形成するように弁体４を鍛接することも考えられる。
【００１８】
更に弁１の種々の温度領域における耐熱性、耐久性および耐食性に関する種々の要件は、弁体４が耐高熱性で耐摩耗性の材料で作られ、これに対し弁軸２がプロペラ３と一緒に小さな切欠き感度と大きな耐久性を有する材料で作られ、即ちこの範囲において生ずる曲げ応力に対抗するのに十分な強靱性を有する材料で作られることによって対処できる。
【００１９】
弁体４の材料としては典型的な弁用鋼あるいは例えばＮｉＣｒ３０ＴｉＡｌのような超合金が使用され、プロペラ３を備えた弁軸２の材料としては例えばＸ３８ＣｒＭｏＶ５．１Ｖのような熱間加工鋼が使用されると有利である。
【００２０】
弁体４は弁軸２に摩擦溶接部７を介して結合されている。回転対称の弁軸２および弁体４は高速旋回装置に接合して押しつけられる。その場合一方の部分は拘束して固定され、他方の部分は回転する。十分に加熱した後、駆動装置との連結が解かれ、弁軸２および弁体４が押圧によって互いに結合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の排気弁の概略側断面図。
【符号の説明】
１ 排気弁
２ 弁軸
３ プロペラ
４ 弁体
５ 強化部
６ 羽根
７ 摩擦溶接部

Claims (4)

  1. 弁軸に配置されているプロペラの形をした旋回装置を備え、少なくとも弁軸（２）が旋回装置（３）と一緒に共通の半加工品から作られている内燃機関の給排気弁において、
    旋回装置（３）が、弁軸（２）用の半加工品を、該旋回装置の半径方向における包絡線の形を持つように旋盤加工することで形成され、
    旋回装置（３）の旋盤加工体から羽根（６）がフライス切削加工することで形成され、
    更に弁体（４）が耐高熱性の材料で作られ、そのシール面（５）が強化されており、弁軸（２）が旋回装置（３）と一緒に小さな切欠き感度と大きな耐久性を有する材料で作られ、
    前記弁軸（２）はこの範囲において生ずる曲げ応力に対抗し、そして弁体（４）が旋回装置（３）を備えた弁軸（２）に鍛接されるか、弁体（４）が弁軸（２）に摩擦溶接部（７）を介して結合されたことを特徴とする内燃機関の給排気弁。
  2. 弁体（４）が典型的な弁用鋼で作られていることを特徴とする請求項１記載の給排気弁。
  3. 弁体（４）が超合金、特にＮｉＣｒ３０ＴｉＡｌで作られていることを特徴とする請求項１記載の給排気弁。
  4. 弁軸（２）が旋回装置（３）と一緒に熱間加工鋼で作られていることを特徴とする請求項１記載の給排気弁。
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