JPS60145410A - 内燃機関の中空吸排気弁 - Google Patents

内燃機関の中空吸排気弁

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JPS60145410A
JPS60145410A JP25212583A JP25212583A JPS60145410A JP S60145410 A JPS60145410 A JP S60145410A JP 25212583 A JP25212583 A JP 25212583A JP 25212583 A JP25212583 A JP 25212583A JP S60145410 A JPS60145410 A JP S60145410A
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Japan
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valve body
hollow
valve
exhaust valve
umbrella
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Kenji Nakai
健二 中井
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Aisan Industry Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/14Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車、船舶、建築機械、あるいは、農機等
の各種内燃機関に使用される吸排気弁に係り、特に弁本
体の熱伝導性を高める目的でその内部を中空とし、そこ
に金属ナトリユームを封入した中空吸排気弁に関するも
のである。
(従来技術) 一般に上述した内燃機関の吸排気弁はシリンダ内の燃焼
による高温、高圧のガスに直接さらされる。また、弁本
体の傘部においてシリンダ側のバルブシートと接触する
シール面は、弁の開閉動作によって機械的衝撃を受ける
。なお、弁本体のステム端部においても弁の開閉動作に
よってタペットあるいはロッカーアームとの間で機械的
衝撃が生じる。
そこで、^温、高圧ガスに対しては弁本体をオーステナ
イト系あるいはマルテンサイト系の耐熱鋼で形成するこ
とによって対処し、機械的衝撃に対してはその強度を高
めるべく、弁本体の全体または必要部分に熱処理または
表面硬化処理を施している。
前記オーステナイト系耐熱鋼は熱処理や表面硬化処理に
よる機械的強度の向上が顕著でない。これに対処するた
め、従来は第1図で示すように弁本体50をオーステナ
イト系耐熱鋼で形成し、上述したように機械的衝撃力を
受ける傘部51のシール面52とステム53の端部54
とは熱処理等による機械的強度の向上に優れたマルテン
サイト系耐熱鋼や炭素鋼などを溶接することで構成して
いる。
また、近年における内燃機関の高速化、高出力化に伴い
、マルテンサイト系耐熱鋼では耐熱性が不充分であるた
め、上記弁本体50は主としてオーステナイト系耐熱鋼
で形成される。ところが、このオーステナイト系耐熱鋼
も、その特性として熱伝導性が悪く、このために弁本体
50の温度が上昇して上記のステム53とシリンダ(図
示しない)のバルブガイドとの間の潤滑油切れが生じや
すい。この結果、ステム53とバルブガイドとの焼付き
現象やシリンダヘッド内で局部的な高温部(ホットスポ
ット)が生じて内燃機関としての耐ノツク性を低下させ
るなどの不具合が起ぎる。
この対応策として第1図で示すように、弁本体50のス
テム53から傘部51の内部まで連通ずる中空部55を
形成し、ここに金属ナトリューム56を封入することが
実施されている。この金属ナトリューム56は内燃機関
の運転状態宅は液化し、弁本体50の開閉動作に伴って
傘部51から熱を伝達し、弁本体50の温度上昇を抑え
ている。
上記金属ナトリューム56は充分な串を封入した方がそ
の熱伝達効果を高めることができる。そこで、前記中空
部55の容積を増大すべく第2図で示すように弁本体5
0の傘部51の端面に開口部57を形成し、この傘部5
1内に比較的大きい空所55aを切削加工する。その後
、この空所55aも含む中空部55に金属ナトリューム
56を入れ、さらに別の工程で形成した耐熱鋼製のカバ
一体58を摩擦溶接等で弁本体50に溶接して上記開口
部57を閉塞する。これにより、第2図で示す従来例の
ものは第1図で示すものよりも中空部55の容積が増大
し、金属ナトリューム56の封入最も増大する。なお、
この第2図においてステム53の端部54にはタペット
等との衝撃に対処するために機械的強度の高い鋼で盛金
(溶接)を施し、同時にこれによって上記中空部55に
金属ナトリューム56を封入した際のガス抜き用孔59
を閉塞している。
ところで、この第2図で示す従来例の場合、弁本体50
の傘部51におけるシール面52を構成するための溶接
部と、この傘部51の開口部57を閉塞した上記カバ一
体58の溶接部とが接近している。このため、両溶接部
からの熱影響部位の接近している個所では゛溶接二番割
れ″と称されている溶接部周辺の割れが生じゃすい。ま
た、第2図にしめすように上記のカバ一体58を弁本体
50の傘部51端部に摩擦溶接する場合、充分な溶接強
度を得るには、相互のFJ擦溶接部に充分な余肉や空間
を必要とする。これらのことから、上 5− 記の両溶接部はその相互間に適当な間隔をもたせなけれ
ばならず、この結果として第2図の例においても金属ナ
トリューム56を充分に保有させることは困難であり、
かつ弁本体50の軽量化を妨げることとなっていた。
(発明の目的) 本発明の目的は、弁本体の傘部端面に開口部を形成し、
これをカバ一体で閉塞した形式の中空吸排気弁において
、溶接部周辺の割れ(溶接二番割れ)を防止でき、かつ
充分な金属ナトリュームの保有スペースを確保できると
ともに、軽量化による機関の高速化、高出力化に対応で
き、さらには製作工程の短縮化を図ることができる内燃
機関の中空吸排気弁を提供することである。
(発明の構成) 上記目的を達成するために本発明は次のように構成して
いる。
すなわち、耐熱鋼で形成された弁本体の内部には、その
傘部端面にあけられた開口部からステム内部まで通じる
中空部が形成されている。この中 6− 空部の中には金属ナトリュームが封入され、開口部は耐
熱鋼よりなるカバ一体で閉塞される。
上記傘部においてシリンダ側のバルブシートと接触する
シール面は機械的強度が高く、耐摩耗性を有する金属で
構成し、このシール面の部位で前記カバ一体と弁本体と
を結合している。なお、上記の弁本体はオーステナイト
系耐熱鋼で形成してもよい。さらに、弁本体のステム端
部もタペットなどとの衝撃に対処すべく、機械的強度が
高く、耐摩耗性を有する金属で構成する。
(実施例) 以下、本発明の上記構成を、第3図から第6図(A)〜
(「)で示す実施例に従ってさらに詳しく説明する。
まず、内燃機関の中空吸排気弁の断面を表した第3図な
らびに第3図の一部を拡大して表した第4図において、
弁本体10は例えばオーステナイト系の耐熱鋼で形成さ
れており、周知の弁開閉動作に伴う外力に対する応力を
受け持つとともに、そのステム12は図示しないシリン
ダ側のバルブガイドに対する耐摩耗性を有する。この弁
本体10の内部は中空部13となっていて、この中空部
13は弁本体10における傘部11端面の開口部14か
ら上記ステム12の端部まで連通している。
この開口部14は、弁本体10と同じ特性の耐熱鋼(例
えばオーステナイ1へ系耐熱鋼)で別途形成された円板
形状のカバ一体15で閉塞される。このように開口部1
4を形成しておぎ、これをカバ一体15で閉塞するとい
った構成を採用することにより、上記傘部11の内部に
はこの傘部11外形とほぼ相似形の空所138が構成さ
れ、もって、この空所13aをも含む上記の中空部13
の容積を充分に確保することができる。
上記傘部11の外周において、シリンダ側のバルブシー
ト(図示しない)と接触動作を繰り返すシール面16は
、熱処理等による機械的強度の向上が著しいマルテンサ
イト系耐熱鋼や炭素鋼などを盛金(溶接)することで構
成される。そして、このシール面16はその成形と同時
に弁本体10の傘部11とカバ一体15との結合機能を
果す(第4図参照)。
前記の中空部13内にはその容積のほぼ三方の二程度を
占める金属ナトリューム18が封入されている。この金
属ナトリューム18は内燃機関の運転時において液状と
なり、弁本体10の往復運動に伴って傘部11の熱をス
テム12側へ伝達する機能を果す。なお、この金属ナト
リューム18はその比重が0,97であって、耐熱鋼の
比重7.8と比較して非常に小さいため、弁本体10の
中空部13にこの金属ナトリューム18を封入すること
で吸排気弁の経世化が図れる。
ステム端部17は上記シール面16に用いた合金と同様
に機械的強度の高い合金で別途に形成され、ステム12
の端面に溶接されている。これによって弁本体10の中
空部13は密閉され、かつステムエンドが図示しないタ
ペットやロッカアームから受ける衝撃に対応し得ること
となる。
第5図で示す実施例は前記弁本体10の開口部14とカ
バ一体15との相互に芯出し用の凹凸部19を形成した
もので、この構成によれば弁本体 9− 10とカバ一体15とを前述したようにシール面16の
形成と同時に結合する際、相互の芯出用治具を要しない
といった利貞がある。
第6図(^)〜(E)によって上記の第5図で示す中空
吸排気弁の製作手順を説明する。まず、第6図(^)で
示すように中空の弁本体10をアプセット、押し出し成
型等の手段で成型する。オーステナイト系耐熱鋼の場合
、その特性として塑性加工が容易であることから第6図
(B)で示す形状を冷間塑性加工によって成型すること
ができる。このように成型された弁本体10の所定個所
を切削、研削等によって加工した中間製品を第6図(C
)で示している。溶体化処理を要するものについてはこ
の後で所定の処理を行う。
次に弁本体10とは別に形成したカバ一体15を、この
弁本体10の開口部14に対し、互いの芯出し用凹凸部
19によって芯出し嵌合し、この状態で前記のシール面
16を盛金(溶接)により、第6図(D)で示すように
成形することで弁本体10とカバ一体15との結合がな
される。この結合手 10− 段によれば弁本体10とカバ一体15との結合強度を得
るための余肉や空間が少く、もって傘部11内の空所1
3aを大きくとることができる。窒化処理などの表面硬
化処理を要するものについては、この後に行う。この後
、弁本体10の中空部13に第6図([)で示すように
金属ナトリューム18を入れ、ステム12の開口端部か
ら中空部13内に金属製のプラグ20を打ち込み、この
ステム12の端に機械的強度の高いステム端部17を摩
擦溶接あるいはフラッシュパッド溶接によって固定する
なお、本発明の実施例において上記ステム端部17は第
2図の従来例で示すような構成に代えることも可能であ
る。
(発明の効果) 以上のように本発明は、弁本体の傘部端面に形成した開
口部を閉塞するカバ一体の結合と、この傘部の外周にお
いて機械的強度をもって形成されるシール面の成形とを
同一手段によって行える構成であるから、二個所以上の
溶接によって発生ず 11− る溶接部周辺の割れ(溶接二番割れ)を防止でき、また
カバ一体を弁本体に摩擦溶接するものに比較して金属ナ
トリュームの保有スペースを充分に確保できるとともに
弁本体のFI量化が図れ、機械の高速化、高出力化に対
処することができる。しかも、この発明によれば前記カ
バ一体の結合とシール面の成形とを同時に行うことがで
きるため、その製作工程の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の中空吸排気弁を表した断面図、第2図は
従来のさらに異なる中空吸排気弁を表した断面図、第3
図から第6図(八)〜([)は本発明の実施例を示し、
第3図は中空吸排気弁の断面図、第4図は第3図の一部
を拡大して表した断面図、第5図は異なる実施例を第4
図と対応して表した断面図、第6図(A)は弁本体の粗
形品を表した外観平面図、第6図(B)はその断面図、
第6図(C)〜(E)は弁の仕上げ手順を順次衣したそ
れぞれの部分断面図である。 10・・・弁本体 11・・・傘部  12 − 12・・・ステム 13・・・中空部 14・・・開口部 15・・・カバ一体16・・・シー
ル面 18・・・金属ナトリューム出願人 愛三工業株
式会社 代即人 弁理士 岡 1)英 彦  13−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐熱鋼よりなる弁本体の内部にその傘部端面の開
    口部からステムまで通じる中空部を形成し、この中空部
    に金属ナトリュームを封入するとともに、前記傘部端面
    の開口を耐熱鋼よりなるカバ一体で閉塞してなる内燃機
    関の中空吸排気弁であって、前記弁本体の傘部において
    シリンダ側のバルブシートと接触するシール面を機械的
    強度が高く、耐摩耗性を有する金属で構成するとともに
    、このシール面の部位で前記カバ一体と弁本体とを結合
    したことを特徴とする内燃機関の中空吸排気弁。
  2. (2)弁本体をオーステナイト系の耐熱鋼で形成したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃exm
    の中空吸排気弁。
  3. (3)弁本体のステム端部を機械的強度が高く、耐摩耗
    性を有する金属で構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の内燃機関の中空吸排気弁
JP25212583A 1983-12-29 1983-12-29 内燃機関の中空吸排気弁 Granted JPS60145410A (ja)

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JPS644047B2 JPS644047B2 (ja) 1989-01-24

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0855495A1 (en) 1995-12-28 1998-07-29 Fuji Oozx Inc. Hollow valve in an internal combustion engine

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