JPH1130567A - きのこ状弁の強度試験法 - Google Patents

きのこ状弁の強度試験法

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JPH1130567A
JPH1130567A JP9186538A JP18653897A JPH1130567A JP H1130567 A JPH1130567 A JP H1130567A JP 9186538 A JP9186538 A JP 9186538A JP 18653897 A JP18653897 A JP 18653897A JP H1130567 A JPH1130567 A JP H1130567A
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JP
Japan
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valve
load
shaft
stress
umbrella
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Application number
JP9186538A
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English (en)
Inventor
Keiichi Nakajima
慶一 中島
Hironori Kii
博徳 紀
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い応力発生部である弁傘根元部近傍の強度
の検証を可能とし、強度試験時に弁のシート部等の高精
度の加工面における傷の発生が確実に回避され、さらに
弁を試験装置に竪牢に固定して強度試験を行なうことが
できるきのこ状弁の強度試験法を提供する。 【解決手段】 エンジンバルブ等のきのこ状弁の強度試
験法であって、回転軸の軸端の固定面に上記きのこ状弁
の弁傘部の傘表面を当接させるとともに、上記弁傘部の
裏面側のシート部と傘根元曲面部との間に形成される弁
傘ランド部を押え具にて押圧して上記弁傘部を上記回転
軸に固定し、上記回転軸及びきのこ状弁を回転させなが
ら弁軸端と上記回転軸心とほぼ直角方向に曲げ荷重を掛
けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンバルブ等の
きのこ状弁の成品について行なう強度試験法に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンバルブは、高温の燃焼ガスにさ
らされるとともに、カムによる連続的な開閉動作がなさ
れるため、同エンジンバルブのシート部のバルブシート
への着座により衝撃を受けることから、高い高温強度を
有し、かつ高温耐食性に富むことが要求される。
【0003】かかるエンジンバルブの強度をバルブ個々
について測定し、確認するためバルブの製造過程におい
て種々の方法での強度確認試験が行なわれている。図5
には、上記のような強度試験法の1つが示されている。
図5において、22は2個の支点21,21が上方に突
設された負荷力受け台であり、同受け台22の支点2
1,21上に供試品であるきのこ状のバルブ3の弁軸部
31が載せられている。
【0004】この強度試験法においては、上記のように
して負荷力受台22上に取付けられたバルブ3に2箇所
の負荷端24a,24aを有する材料試験機の負荷棒2
4によってバルブ3の支点21,21間の部位に曲げ荷
重を与えて同バルブ3の弁軸部31に曲げ応力を発生さ
せ、その曲げ強度を検証している。
【0005】また、自動車用エンジンバルブにおける強
度試験法として、特開平3−13842号の発明が提供
されている。この発明においてはエンジンバルブの弁傘
部の外周シート部近傍を回転駆動される回転体の円板状
端部に片持ちにて固定し、該回転体にてエンジンバルブ
を回転させながら弁軸部の軸端に曲げ荷重を掛けるよう
に構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図5に示
されるような強度試験法ではバルブ3への負荷(曲げ荷
重)の作用範囲が弁軸部31のみに限定されるため、バ
ルブ3の弁傘部と弁軸部31との接続部である傘根元の
曲面部近傍に負荷を作用させることが実質的に不可能で
あり、高い応力の発生が見込まれる上記傘根元部近傍に
おける強度の検証が不可能となる。
【0007】また、特開平3−13842号の発明にお
いては図5に示される従来技術の問題点を解消し、傘根
元部近傍の曲げ強度の検証も可能となる。しかしなが
ら、この発明においては、バルブを回転体に固定する際
に弁傘部の外周シート部近傍をリング部材で押圧し、同
リング部材の内ねじを回転体の軸端の円板部外周に設け
られた外ねじにねじ込むことによって弁傘部を回転体に
固定しているため、高い仕上げ精度で以って仕上げら
れ、弁座とのシート時に僅かな傷の存在も許されないシ
ート部をバルブの固定に利用することとなって上記シー
ト部に傷の発生を招き易い。また、上記発明において
は、弁傘部外周をリング部材のねじ込みによる締め付け
のみによって固定するので、竪牢で確実な固定がなされ
難い。
【0008】本発明の目的は、高い応力発生部である弁
傘根元近傍の強度の検証を可能とし、強度試験時に弁の
シート部等の高精度の加工面における傷の発生が確実に
回避され、さらに弁を試験装置に竪牢に固定して強度試
験を行なうことができるきのこ状弁の強度試験法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するものでその要旨とする手法は、エンジン
バルブ等のきのこ状弁において成品の強度試験を行なう
にあたり、回転軸の軸端の回転軸心に直角な固定面に上
記きのこ状弁の弁傘部の傘表面を当接させるとともに、
上記弁傘部の裏面側のシート部と傘根元曲面部との間に
形成される弁傘ランド部を押え具にて押圧して上記弁傘
部を上記回転軸に固定し、上記回転軸及びきのこ状弁を
回転させながら弁軸端に上記回転軸心とほぼ直角方向に
曲げ荷重を掛けることを特徴とするきのこ状弁の強度試
験法にある。
【0010】かかる手法によれば、きのこ状弁の弁傘部
を押え具により回転軸に固定して片持ばりとし、弁を回
転させながら自由端である弁軸端に回転軸心と略直角方
向に曲げ荷重を負荷するので、弁の最大曲げ応力発生部
を弁傘根元部近傍とすることができるとともに、弁が回
転することにより、上記曲げ応力を弁の全周に均等に作
用させることができ、これによって実機の状態に近い応
力状態での強度試験が可能となる。
【0011】また、精緻な仕上げを必要としない傘表面
と弁傘部裏側の弁傘ランド部とを押え具にて押圧するこ
とにより弁を回転軸に固定するので、高精度に仕上げら
れているシート部や傘根元曲面部に試験時の用具等によ
って傷の発生をみることは無い。これによって弁の品質
の低下を伴なわない安定した強度試験が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下図1〜図4を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。図1は本発明の実施
形態に係るエンジンバルブの強度試験装置の全体構造
図、図2は上記試験装置におけるバルブ固定部近傍の拡
大断面図、図3はバルブの弁傘部近傍を示す拡大断面
図、図4は強度試験時の応力分布線図である。
【0013】図1〜図3において、1は回転軸であり、
軸受具7に嵌着された玉軸受からなる回転軸受8を介し
て回転自在に支持されている。6は上記回転軸1の入力
端にスプライン結合され、外周にウオーム歯が形成され
た回転歯車、5はウオームである。上記ウオーム5は、
図示しない駆動モータによって回転せしめられ、これと
噛み合う回転歯車6に動力を伝達するようになってい
る。
【0014】上記回転軸1の回転歯車6側とは反対側、
つまり出力側はフランジ1aが形成されており、同フラ
ンジ1aの端面は平滑に仕上げられた固定面11となっ
ている。そして上記固定面11には供試体であるバルブ
3の弁傘部32の傘表面34(図3の範囲E)が後述す
る押え金具2の圧力により、圧接されている。
【0015】上記バルブ3は、その弁軸部31(図3の
範囲D)の中心である弁軸心39と回転軸1の回転軸心
100とを一致せしめた状態で、押え金具2の環状の押
え部21にてその弁傘ランド部36(図3の範囲A)を
押圧し、ボルト4を締め付けることにより上記回転軸1
に固着されている。上記弁傘ランド部36は図3の範囲
Aに示されるように、弁傘部32外周の、弁座とのシー
ト部33(範囲B)と傘根元曲面部35(範囲C)との
間に、略平面状に形成された部分である。この部分の仕
上精度は、高精度の仕上げがなされるシート部33、及
び高い曲げ応力発生部であるため精緻な仕上げ面とされ
る傘根元曲面部35よりも粗い仕上精度とされる。ま
た、上記弁傘部32の傘表面34も上記弁傘ランド部3
6と同程度の粗さの仕上げとされる。尚、図3において
37は弁の肉抜き部である。
【0016】一方、図1に示されるように、上記バルブ
3の弁軸部31の軸端、即ち弁軸端38は、玉軸受から
なる負荷軸受10内に遊嵌されている。そして、同負荷
軸受10の下部には負荷治具12及び吊下索14を介し
て重錘13が吊下され、上記重錘13の重量が負荷とし
て、上記吊下索14、負荷治具12、及び負荷軸受10
を介して弁軸端38に加わるようになっている。即ち、
上記バルブ3は、一端が回転軸1に固定され、他端(自
由端)に上記重錘13による曲げ荷重が作用する片持ば
りの荷重構成となる。
【0017】上記構成からなる強度試験装置を用いてエ
ンジンバルブの強度試験を行なう際において、図示しな
い駆動モータの回転力はウオーム5を介して回転歯車6
に伝達され、同回転歯車6が固定された回転軸1が回転
する。これによって、上記回転軸1に押え金具2及びボ
ルト4によって固定されたバルブ3が回転せしめられ
る。一方、上記バルブ3の自由端側である弁軸端38に
は、上記重錘13の重量が吊下索14、負荷治具12、
及び負荷軸受10を介して下向きに作用する。これによ
り、一端を回転軸1に固定された上記バルブ3は、回転
しながら自由端である弁軸端38に曲げ荷重(負荷)を
受ける片持ばりとして作用する。
【0018】この場合のバルブ3の負荷応力(曲げ応
力)の軸方向分布は図4のA線のようになり、傘表面に
近い部位、即ち傘根元曲面部35近傍に最大応力が生じ
る応力分布となり、同図のB線に示されるような、従来
の強度試験法(図5の装置による強度試験法)において
不可能であった傘根元部近傍における最大応力の負荷が
可能となる。そして、バルブ3には、上記のような負荷
応力が同バルブ3が回転している状態で作用するので、
この負荷応力はバルブ3の全周に作用することとなり、
バルブ3の実機での使用実態に近い形での曲げ強度試験
が行われることとなる。
【0019】即ち、上記試験時において、バルブ3に作
用する曲げ応力は、弁傘根元部である傘根元曲面部35
の上側(図1のZ部)において引張側の最大応力となる
が、バルブ3が回転せしめられているため、この引張側
の最大応力点がバルブ3の全周に亘って均等に発生する
こととなる。また、かかる強度試験においては、図2に
示されるように、バルブ3の弁傘部32を回転軸1に固
定する際に、弁傘部32の表面である傘表面34を回転
軸の固定面に当接させ、精緻な仕上げを必要としない弁
傘部32の裏側の傘ランド部36に押え金具2の環状の
押え部21を当接させ、ボルト4を締め上げるようにし
ているので、高精度に仕上げられているシート部33や
傘根元曲面部35に、強度試験時に傷の発生をみるよう
なことは無く、品質の低下を伴なわない安定した強度試
験を行なうことができる。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、きのこ状弁を回転させながら片持ばり
状に回転軸に支持し、自由端側である弁軸端に曲げ荷重
を作用させるので、弁の最大曲げ応力発生部を弁傘根元
部近傍とすることができるとともに、曲げ応力を弁の全
周に均等に作用させることができ、実機の状態に近い応
力状態での強度試験を行なうことができる。
【0021】また、精緻な仕上げを必要としない傘表面
と弁傘部裏側の弁傘ランド部とを押え具にて押圧して回
転軸に固定するので、高精度に仕上げられているシート
部や傘根元曲面部に傷の発生をみることが無く、これに
よって弁の品質の低下を伴なうことなく安定した強度試
験の施行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジンバルブの強度
試験装置の全体構造図。
【図2】上記試験装置におけるバルブ固定部近傍の拡大
断面図。
【図3】エンジンバルブの弁傘部近傍の拡大断面図。
【図4】上記実施形態における強度試験時の応力分布線
図。
【図5】従来のエンジンバルブ強度試験装置を示す側面
図。
【符号の説明】
1 回転軸 1a フランジ 2 押え金具 3 バルブ(エンジンバルブ) 4 ボルト 5 ウオーム 6 回転歯車 7 軸受具 8 回転軸受 9 リテーナ 10 負荷軸受 11 固定面 12 負荷治具 13 重錘 21 押え部 31 弁軸部 32 弁傘部 33 シート部 34 傘表面 35 傘根元曲面部 36 弁傘ランド部 37 肉抜部 38 弁軸端 39 弁軸心 100 回転軸心

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンバルブ等のきのこ状弁において
    成品の強度試験を行なうにあたり、回転軸の軸端の回転
    軸心に直角な固定面に上記きのこ状弁の弁傘部の傘表面
    を当接させるとともに、上記弁傘部の裏面側のシート部
    と傘根元曲面部との間に形成される弁傘ランド部を押え
    具にて押圧して上記弁傘部を上記回転軸に固定し、上記
    回転軸及びきのこ状弁を回転させながら弁軸端に上記回
    転軸心とほぼ直角方向に曲げ荷重を掛けることを特徴と
    するきのこ状弁の強度試験法。
JP9186538A 1997-07-11 1997-07-11 きのこ状弁の強度試験法 Pending JPH1130567A (ja)

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Effective date: 20031216