JPH0828222A - 内燃機関用バルブガイド装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関用バルブガイド装置のオイル下がり
及びガス漏れを抑制する。 【構成】 この発明による内燃機関用バルブガイド装置
１０は、予め内燃機関の吸排気ポートに隣接して形成さ
れたガイド穴１９に圧入される円筒状の第１のスリーブ
１１と、第１のスリーブ１１に対して同軸上でガイド穴
１９に圧入される第２のスリーブ１２と、第１のスリー
ブ１１及び第２のスリーブ１２の少なくとも一方の内側
に形成された環状の切欠部１４内に配置されたシールリ
ング１５とを備えている。第１のスリーブ１１、シール
リング１５及び第２のスリーブ１２の各貫通孔内にバル
ブステム２１を配置してバルブ２０を摺動可能且つ密封
状態で支持する。シールリング１５は従来のバルブガイ
ド構造より吸排気ポートに接近した位置に配置され、オ
イル、燃料ガス及び燃焼ガスの漏洩を確実に抑制するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関用バルブガイド
装置、特にオイル下がり及びガス漏れを抑制できるター
ボチャージャ型内燃機関に使用できる吸排気バルブガイ
ド装置及びその製造方法に関連する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の吸排気バルブ構造は、
図３に示すように、シリンダヘッド１に形成されたガイ
ド穴２にほぼ円筒形のバルブガイド３が固定される。バ
ルブガイド３はやや内径の小さいガイド穴２に圧入され
て、固定される。バルブガイド３の貫通孔３ａ内にはバ
ルブ４のバルブステム４ａが摺動可能に配置される。バ
ルブステム４ａの上端にはばね座５が固定され、ばね座
５とシリンダヘッド１の凹部１ａとの間にスプリング６
が配置される。バルブステム４ａの上端には耐摩耗性材
料で形成されたキャップ８が固定され、ばね座５を上方
に押圧するスプリング６の弾力によりキャップ８はロッ
カーアーム７の当接面７ａに対して押圧される。

【０００３】内燃機関の稼動中にロッカーアーム７が揺
動運動を行い、スプリング６の弾力に抗してロッカーア
ーム７によりバルブ４が下方に押圧されたとき、バルブ
４が開弁する。ロッカーアーム７が初期の位置に戻る
と、スプリング６の弾力によりバルブ４は閉弁位置に戻
される。バルブガイド３の貫通孔３ａ内でバルブステム
４ａが容易に摺動運動を行うため、実際には貫通孔３ａ
とバルブステム４ａとの間に若干のクリアランスが形成
され、また、貫通孔３ａの内壁及びバルブステム４ａは
オイルにより潤滑され、バルブステム４ａは貫通孔３ａ
内で円滑に摺動運動を行う。オイルはオイルパンからオ
イルポンプを通じてロッカーアーム７、ロッカシャフト
及びカムシャフトを含む各摩擦摺動部に供給される。

【０００４】ところで、従来の吸排気バルブ構造では、
バルブガイド３とバルブステム４ａとの間のクリアラン
スを通じてロッカーアーム７側から吸排気ポートへ漏れ
る「オイル下がり」が発生することがある。本来、オイ
ルは、減摩作用、冷却作用及び密封作用等種々の重要な
働きがある反面、オイル下がりが発生すると、オイル消
費量が増加して、バルブガイド３とバルブステム４ａと
の間の潤滑が不十分となり、摩耗又は焼き付きを発生
し、甚だしい場合にはエンジン出力が低下する問題があ
った。特に、ターボチャージャ型内燃機関では、吸排気
ポート内部が大きなレベルで低圧又は高圧になるため、
オイル下がりによるオイル消費量が増加すると共に、吸
排気ポート側から燃料ガス又は燃焼ガスが吸排気ポート
からバルブステム４ａとバルブガイド３との間のクリア
ランスを通じてシリンダヘッドカバー内へ抜ける現象が
発生する。燃料ガスはガソリン又は軽油を含むためオイ
ルを薄め、燃焼ガスは高温のためオイルを変質させるの
で、ガス漏れ量が増加するとオイルの劣化が促進される
欠点があった。従来では、オイル下がりを防ぐとともに
オイル供給量を制御するため、図３に示すようなゴム製
のステムシール９をバルブガイド３の上部に固定してバ
ルブステム４ａに弾力をもって当接させていた。ステム
シール９を設けたシール構造ではある程度オイル下がり
を防止することができた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸排気バルブ構造では、吸排気ポートから離間して設け
るステムシール９は、バルブステム４ａに対して密着せ
ず、密封構造が不完全であった。このため、吸排気ポー
トが高レベルで低圧又は高圧になるターボチャージャ型
内燃機関ではステムシール９によって十分にオイル下が
り及びガス漏れを防止することができなかった。

【０００６】この発明は、バルブガイドにシール構造を
設けることによりオイル下がり及びガス漏れを防止でき
る内燃機関用バルブガイド装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による内燃機関
用バルブガイド装置は、予め内燃機関の吸排気ポートに
隣接して形成されたガイド穴に圧入される円筒状の第１
のスリーブと、第１のスリーブに対して同軸上でガイド
穴に圧入される第２のスリーブと、第１のスリーブ及び
第２のスリーブの少なくとも一方の内側に形成された環
状の切欠部内に配置されたシールリングとを備えてい
る。第１のスリーブ、シールリング及び第２のスリーブ
の各貫通孔内にバルブステムを配置してバルブを摺動可
能且つ密封状態で支持する。シールリングは例えばフッ
素系のゴム、エンジニアリング用合成樹脂又は金属を使
用する。更に、第１のスリーブ及び第２のスリーブに対
して同軸上でガイド穴に圧入される第３のスリーブとを
備え、第２のスリーブ及び第３のスリーブの少なくとも
一方の内側に形成された環状の切欠部内にシールリング
を配置してもよい。

【０００８】この発明による内燃機関用バルブガイド装
置の製造方法は、内燃機関の吸排気ポートに隣接してシ
リンダヘッドにガイド穴を形成する工程と、ガイド穴に
円筒状の第１のスリーブを圧入する工程と、ガイド穴に
シールリングを挿入する工程と、第１のスリーブに対し
て同軸上で第２のスリーブをガイド穴に圧入して、第１
のスリーブ又は第２のスリーブの環状の切欠部内にシー
ルリングを配置する工程と、第１のスリーブ、シールリ
ング及び第２のスリーブ内にバルブステムを配置してバ
ルブを摺動可能且つ密封状態で支持する工程とを含む。
第２のスリーブをガイド穴に圧入した後、ガイド穴に第
２のシールリングを挿入する工程と、第１のスリーブ及
び第２のスリーブに対して同軸上で第３のスリーブをガ
イド穴に圧入して、第２のスリーブ又は第３のスリーブ
の環状の切欠部内に第２のシールリングを配置する工程
と、第１のスリーブ、第１のシールリング、第２のスリ
ーブ、第２のシールリング及び第３のスリーブ内にバル
ブステムを配置してバルブを摺動可能且つ密封状態で支
持する工程とを行ってもよい。

【０００９】

【作用】シールリングは従来のステムシールよりも吸排
気ポートに接近した位置に配置され、オイル、燃料ガス
及び燃焼ガスの漏洩を確実に抑制することができる。オ
イル下がりを抑制しつつバルブガイドとバルブステムと
の間に大きなクリアランスを確保できるので、クリアラ
ンス内に流入する十分な量のオイルによって、バルブガ
イドとバルブステムを常にオイルで潤滑できる状態とな
り、摩耗及び焼き付きの発生を防止することができる。
また、第１のスリーブ及び第２のスリーブの少なくとも
一方の内側に形成された環状の切欠部内に配置されるシ
ールリングを圧壊せずに、所定の位置に配置することが
できる。更に、バルブステムは金属製のバルブガイドよ
り可撓性のあるシールリングに主として当接するため、
稼動時の摩耗を防止することができる。この発明の実施
例では、第１のシールリングと第２のシールリングとを
所定の間隔だけ離間して配置するので、２点でバルブス
テムが支持されバルブは安定してバルブガイド内で摺動
運動を行う。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による内燃機関用バルブガイド
装置の実施例を図１〜図２について説明する。図１に示
すように、この発明による内燃機関用バルブガイド装置
１０は、予め内燃機関の吸排気ポートに隣接してシリン
ダヘッド１８に形成されたガイド穴１９に圧入される円
筒状の第１のスリーブ１１と、第１のスリーブ１１に対
して同軸上でガイド穴１９に圧入される第２のスリーブ
１２と、第１のスリーブ１１の内側に形成された環状の
第１の切欠部１４内に配置された第１のシールリング１
５と、第１のスリーブ１１及び第２のスリーブ１２に対
して同軸上でガイド穴１９に圧入される第３のスリーブ
１３と、第２のスリーブ１２の内側に形成された環状の
第２の切欠部１７内に配置された第２のシールリング１
６とを備えている。第１及び第２のシールリング１５、
１６は例えばフッ素系のゴム、ナイロン、ポリプロピレ
ン又はポリアセタール等のエンジニアリング用合成樹脂
又は軸受用鋼又は軸受合金等の金属を使用する。図２に
示すように、第１〜第３のスリーブ１１〜１３と、第１
及び第２のシールリング１５、１６とはバルブガイド１
０ａを構成する。

【００１１】内燃機関用バルブガイド装置１０を製造す
る際に、まず、内燃機関の吸排気ポートに隣接してシリ
ンダヘッド１８にガイド穴１９を形成する。次に、ガイ
ド穴１９に円筒状の第１のスリーブ１１を圧入した後、
ガイド穴１９にシールリング１５を挿入する。続いて、
第１のスリーブ１１に対して同軸上で第２のスリーブ１
２をガイド穴１９に圧入して、第１のスリーブ１１に形
成された環状の第１の切欠部１４内に第１のシールリン
グ１５を配置する。バルブステム２１に対して良好なシ
ール構造を形成するため、第１のシールリング１５は第
１のスリーブ１１の凹部１１ａと第２のスリーブ１２の
下面１２ａで変形される。より耐久性が必要な場合に
は、固体潤滑剤を複合させた高分子素材を使用すること
が望ましい。更に、第２のスリーブ１２をガイド穴１９
に圧入した後、ガイド穴１９に第２のシールリング１６
を挿入する。その後、第１のスリーブ１１及び第２のス
リーブ１２に対して同軸上で第３のスリーブ１３をガイ
ド穴１９に圧入して、第２のスリーブ１２の環状の第２
の切欠部１７内に第２のシールリング１６を配置する。
第２のシールリング１６は第２のスリーブ１２の凹部１
２ｂと第３のスリーブ１３の下面１３ａで変形される。
第１〜第３のスリーブ１１〜１３をガイド穴１９に圧入
するに際して、第１〜第３のスリーブ１１〜１３の各端
部にテーパ部１１ｃ〜１３ｃを形成すると、ガイド穴１
９への圧入が容易となる。

【００１２】本実施例では、第１のスリーブ１１、第１
のシールリング１５、第２のスリーブ１２、第２のシー
ルリング１６及び第３のスリーブ１３内にバルブステム
２１を配置してバルブ２０を摺動可能且つ密封状態で支
持することができる。第１及び第２のシールリング１
５、１６は従来のステムシールよりも吸排気ポートに接
近した位置に配置され、オイル、燃料ガス及び燃焼ガス
の漏洩を確実に抑制することができる。十分な量のオイ
ルによってバルブガイド１０ａとバルブステム２１とは
常にオイルで潤滑された状態となり、摩耗及び焼き付き
の発生を防止することができる。また、第１のスリーブ
１１及び第２のスリーブ１２に形成した第１及び第２の
切欠部１４、１７内に配置されるシールリング１５、１
６を圧壊せずに、所定の位置に配置することができる。
更に、バルブステム２１は金属製のバルブガイド１０ａ
より可撓性のあるシールリング１５に主として当接する
ため、稼動時の摩耗を防止することができる。本実施例
では、第１のシールリング１５と第２のシールリング１
６とを所定の間隔だけ離間して配置するので、２点でバ
ルブステム２１を支持して心振れを抑制できるので、バ
ルブ２０を安定してバルブガイド１０ａ内で摺動運動を
行うことが可能となる。

【００１３】この発明の実施態様は前記の実施例に限定
されず、種々の変更が可能である。前記の実施例では、
第１〜第３のスリーブ１１〜１３を使用したが、第１及
び第２のスリーブ１１、１２と、第１のシールリング１
５によって構成してもよく、また、第４以上のスリーブ
と第３以上のシールリングを設けてもよい。スリーブ内
へのバルブステム２１の挿入を容易にするために、バル
ブステム２１の端部にテーパ部を形成する外、各スリー
ブの内端にテーパ部を形成してもよい。

【００１４】この発明によるバルブガイド１０ａ及び従
来のバルブガイドを実際に装着した５.０Ｌターボチャ
ージャ付き６気筒ディーゼルエンジンを２００時間稼動
し、吸排気ポートからシリンダヘッドカバーへのガス漏
れ量を測定した。その結果、従来構造のバルブガイドを
装着したエンジンでは、回転数９００ｒｐｍ、２０００
ｒｐｍ及び３２００ｒｐｍの時、ガス漏れ量はそれぞれ
２.０％、１.８％及び１.５％であるのに対して、この
発明によるバルブガイド１０ａでは同一回転数でそれぞ
れ１.２％、０.９％及び０.８％となり、本発明のバル
ブガイド１０ａにより吸排気ポートからシリンダヘッド
カバーへのガス漏れを低減できることが判明した。同様
に、オイル下がりの発生量もこの発明によるバルブガイ
ド１０ａを使用すると、従来の約半分に減少できること
が判明した。

【００１５】

【発明の効果】この発明では、オイル下がり、燃焼ガス
及び燃料ガスの漏出を抑制して、バルブガイド及びバル
ブステムの摩耗及び焼き付きを防止して、故障なしで内
燃機関を長時間安定して稼動することが可能となる。ま
た、オイル消費量及びガス漏れ量を減少できるので、内
燃機関を低価格で安全に稼動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のバルブガイド構造を示す断面図

【図２】 本発明のバルブガイド構造を示す斜視図

【図３】 従来のバルブガイド構造を示す断面図

【符号の説明】

１０ａ・・・バルブガイド、１１・・・第１のスリー
ブ、１２・・・第２のスリーブ、１３・・・第３のスリ
ーブ、１４・・・第１の切欠部、１５・・・第１のシー
ルリング、１６・・・第２のシールリング、１７・・・
第２の切欠部、１８・・・シリンダヘッド、１９・・・
ガイド穴、２０・・・バルブ、２１・・・バルブステ
ム、１１ａ・・・第１のスリーブ１１の凹部、１２ａ・
・・第２のスリーブ１２の下面、１２ｂ・・・第２のス
リーブ１２の凹部、１３ａ・・・第３のスリーブ１３の
下面、１１ｃ〜１３ｃ・・・テーパ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸排気ポートに隣接して形成
   されるガイド穴に固定され且つバルブを摺動可能に支持
   する貫通孔を備えた内燃機関用バルブガイド装置におい
   て、 ガイド穴に圧入される円筒状の第１のスリーブと、第１
   のスリーブに対して同軸上でガイド穴に圧入される第２
   のスリーブと、第１のスリーブ及び第２のスリーブの少
   なくとも一方の内側に形成された環状の切欠部内に配置
   されたシールリングとを備え、 第１のスリーブ、シールリング及び第２のスリーブ内に
   バルブステムを配置してバルブを摺動可能かつ密封状態
   で支持したことを特徴とする内燃機関用バルブガイド装
   置。
2. 【請求項２】 シールリングはフッ素系のゴム、合成樹
   脂又は金属である請求項１に記載の内燃機関用バルブガ
   イド装置。
3. 【請求項３】 更に、第１のスリーブ及び第２のスリー
   ブに対して同軸上でガイド穴に圧入される第３のスリー
   ブとを備え、第２のスリーブ及び第３のスリーブの少な
   くとも一方の内側に形成された環状の切欠部内にシール
   リングが配置される請求項１に記載の内燃機関用バルブ
   ガイド装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の吸排気ポートに隣接してシリ
   ンダヘッドにガイド穴を形成する工程と、 ガイド穴に円筒状の第１のスリーブを圧入する工程と、 ガイド穴にシールリングを挿入する工程と、 第１のスリーブに対して同軸上で第２のスリーブをガイ
   ド穴に圧入して、第１のスリーブ又は第２のスリーブの
   環状の切欠部内にシールリングを配置する工程と、 第１のスリーブ、シールリング及び第２のスリーブ内に
   バルブステムを配置してバルブを摺動可能且つ密封状態
   で支持する工程とを含むことを特徴とする内燃機関用バ
   ルブガイド装置の製造方法。
5. 【請求項５】 内燃機関の吸排気ポートに隣接してシリ
   ンダヘッドにガイド穴を形成する工程と、 ガイド穴に円筒状の第１のスリーブを圧入する工程と、 ガイド穴に第１のシールリングを挿入する工程と、 第１のスリーブに対して同軸上で第２のスリーブをガイ
   ド穴に圧入して、第１のスリーブ又は第２のスリーブの
   環状の切欠部内に第１のシールリングを配置する工程
   と、 ガイド穴に第２のシールリングを挿入する工程と、 第１のスリーブ及び第２のスリーブに対して同軸上で第
   ３のスリーブをガイド穴に圧入して、第２のスリーブ又
   は第３のスリーブの環状の切欠部内に第２のシールリン
   グを配置する工程と、 第１のスリーブ、第１のシールリング、第２のスリー
   ブ、第２のシールリング及び第３のスリーブ内にバルブ
   ステムを配置してバルブを摺動可能且つ密封状態で支持
   する工程とを含むことを特徴とする内燃機関用バルブガ
   イド装置の製造方法。