JPH0647603U - バルブステム支持用コッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、内燃機関の動弁機構において、バ
ルブステムを支持するために使用されるバルブステム支
持用コッタに関し、コッタおよびバルブステムに生じる
局部的な応力集中を従来より大幅に低減することを目的
とする。 【構成】 コッタを構成する複数の分割筒体を３個以上
の奇数個で構成する。また、分割筒体の外周とスプリン
グリテーナの内周とを、テーパ面を介して嵌合するとと
もに、この嵌合部における分割筒体の半環状凸部に対応
する部分に、分割筒体とスプリングリテーナとが嵌合し
ない逃げ部を形成して構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の動弁機構において、バルブステムを支持するために使用 されるバルブステム支持用コッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、内燃機関の吸排気口には、吸排気口を開閉するために、例えば、実開 昭５２−１０２０７号公報に開示されるような動弁機構が配置されている。

【０００３】 図５は、この種の動弁機構を示すもので、この動弁機構では、カム１１の回転 に応じて、バルブステム１３を往復動させ、バルブステム１３の先端に一体形成 される図示しないバルブにより、図示しない吸排気口の開閉が行われる。

【０００４】 すなわち、カム１１とバルブステム１３の一端との間には、キャップ１５およ びシール部材１７が配置されている。 そして、バルブステム１３の一端側には、スプリングリテーナ１９が配置され 、このスプリングリテーナ１９は、アウタースプリング２１とインタースプリン グ２３からなるバルブスプリング２５によりカム１１方向に向けて付勢されてい る。

【０００５】 バルブステム１３とスプリングリテーナ１９との間には、バルブステム１３を 支持するためのコッタ２７が配置されている。 このコッタ２７は、例えば、図６に示すように、一対の半割り筒体２９からな り、半割り筒体２９の外周には、スプリングリテーナ１９の内周に形成されるテ ーパ面３１に対応する形状のテーパ面３３が形成されている。

【０００６】 半割り筒体２９の内周面には、半環状凸部３５が一体に形成され、この半環状 凸部３５が、バルブステム１３に形成される環状凹部３７に嵌合されている。 上述したような動弁機構では、カム１１の回転運動に対してバルブステム１３ を正しく追従させることが、極めて重要なことであり、仮に、カム１１からスプ リングリテーナ１９が浮き上がり、両者が異なる運動を始めると、吸排気弁は予 期しない開閉をし、内燃機関の出力が低下する。

【０００７】 従って、従来、バルブスプリング２５のバネ力をできるだけ大きくし、カム１ １の回転運動にバルブステム１３を正しく追従させることが行われているが、こ のようにバルブスプリング２５のバネ力を大きくすると、スプリングリテーナ１ ９およびコッタ２７に作用する荷重が増大し、コッタ２７が、スプリングリテー ナ１９に１４〜２０度の間の角度を有するテーパ面３３により嵌合しているため 、その楔効果から、コッタ２７およびコッタ２７が接しているバルブステム１３ に大きな圧縮力が作用し、例えば、セラミック製のバルブステム１３では、脆性 のためにコッタ２７の接触部から破壊する虞れがある。

【０００８】 すなわち、近年、内燃機関の高速回転化に伴い、動弁機構の慣性重量の軽量化 が望まれており、バルブあるいはスプリングリテーナ１９材として、鋼材に変わ ってチタン材，アルミ材，セラミック材等を使用することが試みられており、中 でもセラミック材は、熱や摺動に強く、軽量効果も大きいため有望であるが、内 燃機関の過高速回転時に、ジャンピング，バースト，サージング等の異常運動が 発生すると、コッタ２７からバルブステム１３に大きな締め付け力が作用し、こ の結果、セラミック製のバルブステム１３がコッタ２７と局部的にのみ接触して いると、局部的に大荷重が作用し、セラミック材としての脆性と切り欠き効果に より、接触部から破壊する虞れがある。

【０００９】 そこで、従来、セラミック性のバルブステム１３とコッタ２７との局部的な接 触荷重を減少させるために、例えば、実開平２−１０７７０７号公報に開示され るようなコッタ２７が開発されている。

【００１０】 このコッタ２７は、図７に示すように、コッタ２７の外表面全体にわたって、 例えば、Ｎｉ−Ｐ合金を無電解メッキし、熱処理することにより、約１０μｍの 厚みの応力緩和層２７ａが形成されている。

【００１１】 すなわち、一般に、コッタ２７とバルブステム１３との接触面をミクロ的に見 ると、表面粗さ等が関与して応力分布が不均一になっているが、この例では応力 緩和層２７ａにより応力分布を平均化することが可能となり、バルブステム１３ とコッタ２７とのミクロ的な接触荷重を平均化することができる。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のコッタ２７では、バルブステム１３とコッタ ２７とのミクロ的な接触荷重を平均化することはできるが、コッタ２７の変形等 により生ずる接触面のマクロ的な応力分布の不均一を解消することができず、コ ッタ２７とバルブステム１３との接触面に局部的な応力集中が生じ、この応力集 中によりセラミック製のバルブステム１３が破壊する虞れがあるという問題があ った。

【００１３】 本考案者は、かかる従来の問題を解決すべく鋭意研究した結果、以下のことを 見出した。 すなわち、一対の半割り筒体２９からなるコッタ２７は、その周端部の変形等 により、周方向に均等な荷重でスプリングリテーナ１９により締め付けられてお らず、例えば、図６に示したような接触痕３０からもわかるように、半割り筒体 ２９の中央部Ａにおいて当たりが集中している。

【００１４】 このため、一対の半割り筒体２９は、互いに対角線上にある中央部Ａの当たり によって、中央部Ａのみで嵌めあい、スプリングリテーナ１９から半割り筒体２ ９への全荷重が中央部Ａに局部的に作用し、この結果、バルブステム１３の外周 に対して、半割り筒体２９は、その中央部Ａの内周においてバルブステム１３に 強く接触し、両端部Ｂでは弱くなり、一対の半割り筒体２９の対角線上の中央部 Ａ近傍でのみ楔作用が働き、中央部Ａにおいてスプリングリテーナ１９の全荷重 が支えられ、周方向の他の箇所では、力が殆ど作用しない状態が生ずる。

【００１５】 この結果、半割り筒体２９からバルブステム１３には、図８に示すように、半 割り筒体２９の互いの中央部Ａを結ぶ対角線上に、圧縮力Ｆ１が集中して作用す る。

【００１６】 また、バルブステム１３はコッタ２７から径方向の力と軸長方向の力を受ける が、コッタ２７がスプリングリテーナ１９と浅いテーパ角で接触し、楔効果とし ての力が作用しているため、スプリングリテーナ１９からコッタ２７に作用する 力として径方向の力が軸長方向の力より数倍大きくなり、コッタ２７からバルブ ステム１３に作用する力も同様になる。

【００１７】 この結果、図９に示すように、半環状凸部３５と環状凹部３７との接触部Ｃ１ において、その径方向の荷重が、半割り筒体２９の中央部Ａを結ぶ対角線上に作 用し、また、軸長方向には、軸長方向の全荷重が作用しているため、非常に高い 組合せ圧縮応力Ｆ３となり、環状凹部３７の切り欠き効果から、接触部Ｃ１から 破壊する虞れがある。

【００１８】 本考案は、かかる知見に基づいてなされたもので、コッタおよびバルブステム に生じる局部的な応力集中を従来より大幅に低減することができるバルブステム 支持用コッタを提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

請求項１のバルブステム支持用コッタは、複数の分割筒体により形成され、バ ルブステムとスプリングリテーナとの間に配置され、前記分割筒体の内周面を前 記バルブステムの外周に当接されるとともに、分割筒体の内周に形成される半環 状凸部を、前記バルブステムに形成される環状凹部に嵌合されるバルブステム支 持用コッタにおいて、前記複数の分割筒体を３個以上の奇数個としてなるもので ある。

【００２０】 請求項２のバルブステム支持用コッタは、複数の分割筒体により形成され、バ ルブステムとスプリングリテーナとの間に配置され、前記分割筒体の内周面を前 記バルブステムの外周に当接されるとともに、分割筒体の内周に形成される半環 状凸部を、前記バルブステムに形成される環状凹部に嵌合されるバルブステム支 持用コッタにおいて、前記分割筒体の外周と前記スプリングリテーナの内周とを 、テーパ面を介して嵌合するとともに、この嵌合部における分割筒体の半環状凸 部に対応する部分に、分割筒体とスプリングリテーナとが嵌合しない逃げ部を形 成してなるものである。

【００２１】

【作用】

請求項１のバルブステム支持用コッタでは、コッタを形成する複数の分割筒体 を３個以上の奇数個としたので、それぞれの分割筒体の中央部の対角線上には、 ２つの分割筒体の間隙部が位置することになり、分割筒体の中央部と中央部とが 対角線上に対向して配置されることがなくなるため、コッタに作用する荷重が効 果的に分散される。

【００２２】 請求項２のバルブステム支持用コッタでは、分割筒体の外周とスプリングリテ ーナの内周とを、テーパ面を介して嵌合するとともに、この嵌合部における分割 筒体の半環状凸部に対応する部分に、分割筒体とスプリングリテーナとが嵌合し ない逃げ部を形成したので、分割筒体の半環状凸部に対応する部分の外周に、ス プリングリテーナ側から径方向に応力が作用することがなくなり、この結果、バ ルブステムの環状凹部の切欠部に作用する組合せ応力が低減される。

【００２３】

【実施例】

以下、本考案の詳細を図面に示す実施例について説明する。 図１は、本考案のバルブステム支持用コッタの一実施例を示しており、このコ ッタ４１は、図２に示すように、バルブステム４３とスプリングリテーナ４５と の間に配置されて使用される。

【００２４】 コッタ４１は、例えば、低合金鋼，アルミ合金，チタン合金，セラミック等か らなる３個の分割筒体４７により形成されている。 これ等３個の分割筒体４７は、円筒部材を中心から１２０度の角度で３分割し て得られる形状をしている。

【００２５】 分割筒体４７の外周には、スプリングリテーナ４５の内周に形成されるテーパ 面４５ａに対応する形状のテーパ面４７ａが形成されている。 このテーパ面４７ａの角度は、例えば、１４〜２０度の角度とされている。

【００２６】 分割筒体４７の内周面の下部は、バルブステム４３の外周に当接される円形穴 ４７ｂとされている。 そして、分割筒体４７の内周面の上部には、バルブステム４３に形成される環 状凹部５５に嵌合される半環状凸部５７が形成されている。

【００２７】 バルブステム４３に形成される環状凹部５５の形状は、断面半円状をしており 、半環状凸部５７の形状は、この環状凹部５５に嵌合する形状とされている。 分割筒体４７の外周のテーパ面４７ａとスプリングリテーナ４５の内周のテー パ面４５ａとは嵌合され、この嵌合部における分割筒体４７の半環状凸部５７に 対応する部分に、分割筒体４７とスプリングリテーナ４５とが嵌合しない逃げ部 ５９が形成されている。

【００２８】 この実施例では、逃げ部５９は、分割筒体４７の半環状凸部５７に対応する部 分の外周のテーパ面４７ｃの角度を、嵌合部のテーパ面４７ａの角度より数度小 さくすることにより形成されている。

【００２９】 なお、上述したバルブステム４３は、セラミックの他に耐熱鋼，チタン合金等 により形成されている。 また、スプリングリテーナ４５は、例えば、低合金鋼，アルミ合金，チタン合 金，セラミック等により形成されている。

【００３０】 しかして、上述したバルブステム支持用コッタでは、コッタ４１を形成する分 割筒体４７を３個の奇数個としたので、それぞれの分割筒体４７の中央部の対角 線上には、２つの分割筒体４７の間隙部６１が位置することになり、分割筒体４ ７の中央部と中央部とが対角線上に対向して配置されることがなくなるため、図 ３に示すように、分割筒体４７に作用する荷重Ｆ２が効果的に分散され、この結 果、コッタ４１およびバルブステム４３に生じる局部的な応力集中を従来より大 幅に低減することができ、コッタ４１およびバルブステム４３が破壊する虞れを 低減することができる。

【００３１】 また、上述したバルブステム支持用コッタでは、分割筒体４７の外周とスプリ ングリテーナ４５の内周とを、テーパ面４７ａ，４５ａを介して嵌合するととも に、この嵌合部における分割筒体４７の半環状凸部５７に対応する部分に、分割 筒体４７とスプリングリテーナ４５とが嵌合しない逃げ部５９を形成したので、 図４に示すように、分割筒体４７の半環状凸部５７に対応する部分の外周に、ス プリングリテーナ４５側から径方向に応力が作用することがなくなり、この結果 、バルブステム４３の環状凹部５５の切欠部Ｃ２に作用する組合せ応力Ｆ４が低 減され、コッタ４１およびバルブステム４３に生じる局部的な応力集中を従来よ り大幅に低減することができ、コッタ４１およびバルブステム４３が破壊する虞 れを低減することができる。

【００３２】 従って、軽いが、脆性の低いセラミック製のバルブステム４３を使用すること が容易に可能になり、動弁機構の慣性質量を低減することが可能になる。 また、この実施例のバルブステム支持用コッタでは、従来の半割り筒体の分割 部において見られた、スプリングリテーナの２分割破壊を低減することが可能に なる。

【００３３】 なお、以上述べた実施例では、分割筒体４７の上部のテーパ面４７ｃの角度を 小さくすることにより逃げ部５９を形成した例について述べたが、本考案は、か かる実施例に限定されるものではなく、例えば、スプリングリテーナ４５の上部 のテーパ面４５ａの角度を大きくすることにより逃げ部を形成しても良いことは 勿論である。

【００３４】 また、以上述べた実施例では、３個の分割筒体４７によりコッタ４１を形成し た例について述べたが、本考案は、かかる実施例に限定されるものではなく、５ 個以上の奇数個の分割筒体によりコッタを形成するようにしても良いことは勿論 である。

【００３５】

【考案の効果】

以上述べたように、請求項１のバルブステム支持用コッタでは、コッタを形成 する複数の分割筒体を３個以上の奇数個としたので、それぞれの分割筒体の中央 部の対角線上には、２つの分割筒体の間隙部が位置することになり、分割筒体の 中央部と中央部とが対角線上に対向して配置されることがなくなるため、コッタ に作用する荷重が効果的に分散されるため、コッタおよびバルブステムに生じる 局部的な応力集中を従来より大幅に低減することができる。

【００３６】 また、請求項２のバルブステム支持用コッタでは、分割筒体の外周とスプリン グリテーナの内周とを、テーパ面を介して嵌合するとともに、この嵌合部におけ る分割筒体の半環状凸部に対応する部分に、分割筒体とスプリングリテーナとが 嵌合しない逃げ部を形成したので、分割筒体の半環状凸部に対応する部分の外周 に、スプリングリテーナ側から径方向に応力が作用することがなくなり、この結 果、バルブステムの環状凹部の切欠部に作用する組合せ応力が低減されるため、 コッタおよびバルブステムに生じる局部的な応力集中を従来より大幅に低減する ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のバルブステム支持用コッタの一実施例
を示す斜視図である。

【図２】図１のバルブステム支持用コッタをバルブステ
ムとスプリングリテーナとの間に配置した状態を示す断
面図である。

【図３】図１のバルブステム支持用コッタにおける径方
向の応力分布を示す説明図である。

【図４】図１のバルブステム支持用コッタにおける軸長
方向の応力分布を示す説明図である。

【図５】従来の動弁機構を示す断面図である。

【図６】従来のバルブステム支持用コッタを示す斜視図
である。

【図７】従来のバルブステム支持用コッタの他の例を示
す断面図である。

【図８】従来のバルブステム支持用コッタにおける径方
向の応力分布を示す説明図である。

【図９】従来のバルブステム支持用コッタにおける軸長
方向の応力分布を示す説明図である。

【符号の説明】

４１ コッタ ４３ バルブステム ４５ スプリングリテーナ ４５ａ テーパ面 ４７ 分割筒体 ４７ａ，４７ｃ テーパ面 ５５ 環状凹部 ５７ 半環状凸部 ５９ 逃げ部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の分割筒体により形成され、バルブ
   ステムとスプリングリテーナとの間に配置され、前記分
   割筒体の内周面を前記バルブステムの外周に当接される
   とともに、分割筒体の内周に形成される半環状凸部を、
   前記バルブステムに形成される環状凹部に嵌合されるバ
   ルブステム支持用コッタにおいて、 前記複数の分割筒体を３個以上の奇数個としてなること
   を特徴とするバルブステム支持用コッタ。
2. 【請求項２】 複数の分割筒体により形成され、バルブ
   ステムとスプリングリテーナとの間に配置され、前記分
   割筒体の内周面を前記バルブステムの外周に当接される
   とともに、分割筒体の内周に形成される半環状凸部を、
   前記バルブステムに形成される環状凹部に嵌合されるバ
   ルブステム支持用コッタにおいて、 前記分割筒体の外周と前記スプリングリテーナの内周と
   を、テーパ面を介して嵌合するとともに、この嵌合部に
   おける分割筒体の半環状凸部に対応する部分に、分割筒
   体とスプリングリテーナとが嵌合しない逃げ部を形成し
   てなることを特徴とするバルブステム支持用コッタ。