JPS6189914A - 弁ばね押えとその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は弁ばね押えとそれを製造する方法に係り、さら
に詳しくは炭素繊維で強化したプラスチック製の弁ばね
押えとこの種の弁ばね押えを製造する方法に関するもの
である。

弁ばね押えは内燃機械において、弁棒を包囲しているコ
イルばねの力を弁棒に伝達するために使用される。この
コイルばねは弁頭に支持されており、この弁頭はたとえ
ば２個の締付円錐半分体によって弁棒に固定されている
０この結合によって弁はね押え内に完全な力の流れが生
じる。弁ばね押え内の締付円錐半分体を収容している円
錐状の開口部のくさび角度が小さいので、導入されたば
ね力が大きな半径方向の力を生じさせる。それによって
弁ばね押えの中心には、軸方向に作用する引張応力の他
に、大き々包囲応力も生じる。

中心から弁ばねの支持面への移行領域は、せん断と曲げ
の応力を受ける。

〔従来技術〕

通常、弁ばね押えはこれらの応力に基づいて滲炭焼人鋼
を用いて製造される。

制御駆動の質量による力をできるだけ小さく保つために
、この材料をもっと軽い材料に替えることが望まれてい
る。弁ばね押えを繊維結合材料から製造することは、す
でに知られている（Ｄ、　　ルッツェ博士の１自動車製
造における１炭素・短拳繊維″の歴史“、１９８３年調
整サークル会議１繊維結合材料“での講演：Ｓプラスチ
ック・エンジンを切りて、ランニング機械デザイン５２
１１９８０＋１０）。公知の弁ばね押えの場合には、弁
ばね押えは短繊維強化のプラスチックから製造されてい
て、この場合にはわずかな強さとこわさしか生じないの
で、この弁ばね押えは大きな弾性変形と塑性変形を受け
る、ということが明らかにされている。

〔発明の目的〕

本発明の課題は、前述の技術分野に属する弁ばね押えの
剛性ど強度を改良することである。

〔発明の構成〕

この課題は、冒頭に述べた種類の弁ばね押えの場合には
、次のこと、すなわち重ね合わせた多数の炭素線維織物
層を弁ばね押え中に埋め込むこと、織物層に円錐状の開
口部を織物層に対して垂直に穿設すること、織物層のた
て糸とよと糸を開口部の横断面から外方へ引き出して、
それぞれ開口部の周囲の部分にわたって延ばすこと、そ
して開口部の端縁領域では開口部から遠い領域に比べて
引き出したたて糸とよこ糸がより厚い織物層を形成する
こと、によって解決される。

交差しているたて糸とよこ糸を有する織物層を使用する
ことと、織物に穿設した開口部の領域で糸を引き出すこ
とによって、プラスチック内に特に好ましい繊維の流れ
を実現することが可能となり、この繊維の流れは弁ばね
押えの種々の領域においてそれぞれ発生する応力に適合
している。この繊維は開口部に沿って大体周囲方向に流
れ、それによって開口部の周囲に沿ってひずみ応力を吸
収するが、外方端において繊維はほぼ半径方向に流れる
。

開口部領域の織物層が、開口端方向へ行くに従って直径
が小さくなるようにふくらんでいると、特に有利である
。それによって開口部を包囲している環状領域の織物層
は弁ばね押えの前端面に対して平行ではなくこれに対し
て傾斜しているので、外方の曲げ応力のかかる領域では
特に好ましい補強を得ることができる。

ふくらみが弁ばね押えの端縁領域まで延びてい字 る場合、したがって端縁領域でもまだ織物層が前端面に
対して傾斜している場合には、特に有利である。

織物層のふくらみが開口部の端方向へ行くに従って直径
が小さくなると、特に有利である。このことは、簡単な
方法で、たとえば開口部を直接包囲してい不織物層を開
口部から遠い領域よりも厚くして、開口部領域の個々の
織物層の間隔が外方端部の近傍よりも大きくなるように
することによって、達成される。

重なり合っている織物層が、この重なり合っている織物
層の糸が平行に延びないように、互いにねじ曲げられて
いると、有利である。たとえば重なり合っている織物を
４５０　ねじ曲げることもできるが、織物層から織物層
へわずかなねじり角度を設けることも可能である。この
ようにして、弁ばね押えを強さの特性に関して著しく回
転対称に形成することができる。

本発明の他の課題は、前記のような種類の弁ばね押えを
製造する方法を提供することである。

この課題は、冒頭で述べた種類の方法の場合に、本発明
によれば次のようにして、すなわち炭素繊維製の多数の
織物層を円錐状の突起に、この突起が織物層を貫通する
ように押しかぶせること、硬化可能なプラスチックを含
浸させた織物層を圧縮すること、並びにグラスチックを
硬化させること、Ｋよりて解決される。

織物層を円錐状の突起に押しかぶせることＫよって、簡
単な方法で織物内のたて糸とよこ糸が所望の方法で分配
され、すなわちこれらの糸が突起から側方へ移動され、
そのときに部分的に突起の周囲に接するので、突起によ
って形成される開口部に直接接している領域では糸は周
囲部分に沿って延びている。この変形は開口部から幾分
遠い領域へも続き、さらに外側にある領域では徐々に消
えて行く。

この場合に、予めプラスチックを含浸させた織物層を突
起に押しかぶせることが可能であるが、織物層を突起に
押しかぶせた後に、硬化可能なグラスチックをこの織物
層に塗布することも可能である。

この織物層は１枚ずつ突起に押しかぶせられるが、他の
方法では重なり合った多数の織物層が同時に突起に押し
かぶせられる。

押しかぶせるときに、重な９合りている織物層は、開口
部の周囲領域の織物の厚さが厚いためより大きくふくら
むので、個々の織物層のふくらみは、突起の尖端方向へ
行くに従って増加する。

円錐率が締付円錐半分体の円錐率と等しい突起を使用す
ると有利であって、この締付円錐半分体は弁はね押えを
弁棒に固定するのに用いるものである。それによって内
側の開口部に再加工を施す必要がなくなる。

この方法は、織物層を突起に押しかぶせた後に、織物層
を所望の体積に圧縮する型をこの突起にかぶせる場合、
及び型をかぶせてプラスチックを硬化させる場合に、有
利に実行できる。この種の望を使用することによって、
織物層が限定して圧縮され、予め精確に定められた体積
をとることができるので、再製可能な特性を有する弁ば
ね押えを製造することができる。

硬化した後に、弁ばね押えの外側面を機械加工できるの
で、所望の外側輪郭が得られる。

〔実施例〕

次に示す本発明の好ましい実施例は、図面と共に本発明
の詳細な説明するものである。

第３図においては弁ばね押え１の断面が示されており、
この弁ばね押え１には上方の平坦な端面２と、これに対
して平行に延びている下方の端面３とが設けられている
。弁ばね押えの上方の端面から下方の端面まで上から下
へと円錐状に狭くなる開口部４が形成されている。弁ば
ね押え１の下端の直径は上部の直径よりも小さいのて、
移行領域にはステップ５が形成されている。

弁ばね押え１の下端縁は面取りされている。

この種の弁ばね押えは、公知の方法で、第１図に示すよ
うにして弁棒７に固定することができる。

このだめに２つの締付円錐半分体が用いられ、これらが
弁棒７を包囲し、環状突起９が弁棒の対応する環状溝１
０中に嵌入する。締付円錐半分体８には外被１１が設け
られていて、この外被の円錐率が開口部４の円錐率と一
致している。

弁ばね押え１は、両画付円錐半分体８ヶ弁して移動され
、そのときに両線付円錐半分体８は弁棒７に対して堅固
に押圧される。それによって同時に弁ばね押え１は、そ
れ以上弁棒の縦方向へ摺動するのを阻止される。

上方の弁ばね城状部の下側にステップ５によって形成さ
れる肩部１２が、弁棒７を包囲するコイルばね１３用の
尚接面を形成しており、このコイルばねはエンジンハウ
ジング１４に支えられており、弁ばね押えを介して弁＃
７に外方に向けられた弾性力を保証する。

弁棒７に円錐状に軸承され、カム軸１５によつて駆動さ
れるカムレバー１６によって、弁棒はコイルばね１３の
力に抗して内側へ移動され、このときに弁ばね押えが、
コイルはねの力を弁棒へ導く仕事を引き継ぐ。

本発明に基づく弁ばね押えは、多数の炭素（裁維織物層
６と硬化可能な樹脂とから、次のような方法で製造され
る。

円錐率と厚でか升ばね押え内の開口部４０円錐率ないし
直径と等しく、平坦な支持面１８によって包囲されてい
る円錐状突起１７上に、多数の炭素繊維織物１−６が、
突起１７の角を落とされた先端１９が繊維織物層を貫通
するように、次々と重ねてめるいは同時に押しかぶせら
れる。繊維織物層は突起に沿って平坦な支持面１８方向
へ押しやられ、このときにたて糸・及びよこ糸２０ない
し２１が突起によって、突起によシ生じる開口部の領域
から側方へ抜き出され、この場合に糸は、第４図に示す
ように、開口部近傍の領域では開口部の周囲に接し、所
定の角就領域にわたってはこの周囲に沿って延びる。こ
の糸の抜き出しは、より弱められた形であるが開口部か
ら遠い領域にまで続き、この場合に外側にある領域では
内側織物の元の繊維の並びにわずか々乱れしかＦａめら
れない。

このようにして全体としては開口部の領域では織物層に
ほぼ環状の並びが生じるが、その次の領域ではだて糸と
よこ糸が乱れのない織物の形で交差している。

糸を抜き出すことによって、周囲領域では糸が特に密集
するので、織物層の厚みも開口部の直接の周囲領域では
、その外側にある領域よりも厚くなる。

このような方法で個々にあるいは多数の織物層のパック
とに突起に押圧した織物層は、突起に近い領域では織物
の層がより厚いので、突起の尖端方向へ向かってふくら
んでおり、このふくらみは突起の尖端方向へ向かうに従
って増して来る。このふくらみによって、織物層が上端
面２に対して傾斜して延びることになり、この傾斜は突
起方向及び突起尖端方向へ行くにつれて増加するＣ第２
図）。

この織物層は、突起に押圧されるときにすでに硬化可能
なプラスチックを含浸させておくことができるが、この
織物層を突起に押圧してから硬化可能なプラスチックを
塗布することも可能である。

硬化可能なプラスチックｍ脂を含浸させた織物層を突起
に押圧して、型２２をこの突起にかぶせる。この型２２
には、支持面１８に対向している壁２３と、支持面１８
及び壁２３に挾持されている側壁２４とが設けられてお
り、型２２の内側には型片２５が挿入されていて、この
型片２５は型がかぶせられたときに自らと支持面との間
に横断面がＶ字状の環状空間を残し、この環状空間内に
織物層と硬化可能な合成樹脂とが存在する。

型を突起にかぶせるときに、織物層が型片２５によって
圧縮され、場合によってはさらに突起に押圧され、この
ときに余分な合成樹脂は型から側方へ流出することがで
きる。それによって、織物層が常に同じように圧縮され
、弁ばね押えの材量全体の合成樹脂の割合は常に一定に
保たれ、たとえばトリグリシデイルイソシアヌラート（
ＴＧＩＣ１とメチルナディックアシッドアンヒトリッド
（ＭＮＳＡＩの混合物のような公知の樹脂糸を使用した
場合には、たとえば繊維の体積成分は６５チ１　　　　
　にすることができる。

型が完全に閉鎖されると、熱処理による硬化工程が開始
される。この場合に型片２５は加熱したときに著しい膨
張を示す材料から形成することができるので、硬化の際
に生じる収縮は型片によって補償される。たとえばこの
型片をいわゆる熱膨張ゴムｆ　ＴＥＲ＋から、すなわち
特に熱膨張の大きい特殊なシリコンゴムから形成するこ
とができる。　　。

硬化した後に、このようにして得られた粗仕上の素材の
外側をたとえば丸削りあるいは研削などによって機械加
工して、所望の外側輪郭に仕上げる。しかし、突起１７
によって形成された開口部は、突起の計測と締付円錐半
分体の計測が等しければ、それ以上加工を加える必要は
ない０

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく弁はね押えを有する内燃機関
の弁装置の概略側面図、第２図は突起と本発明に基づく
弁ばね押えの断面図、第３図は本発明に基づく弁ばね押
えの横断面図、第４図は本発明に基づく弁ばね押えの内
部の織物層内の繊維の並びの上面図である。 １・・・・・・弁ばね押え、２・・・・・・上の端面、
３・・・・・・下の端面、４・・・・・・開口部、５・
・・・・・ステ・ツブ、６・・・・・・織物層、７・・
・・・・弁棒、８・・・・・・締付円錐半分体、９・・
・・・・・環状突起、１０・・・・・・環状溝、１１・
・・・・・外被、１２・−・・・・肩部、１３・・・・
・・コイルばね、１４・・・・・・エンジンハウジング
、１５・・・・・・カム軸、１６・・・・・・カムレバ
ー、１７・・・・・・突起、１８・・・・・・支持面、
１９・・・・・・尖端、２０．２１・・・・・・たて糸
とよこ糸、２２・・・・・・型、２３・・・・・・壁、
２４・・・・・・側壁、２５・・・・・・型片０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素繊維強化プラスチック製の弁ばね押えにおいて
   、重なり合った多数の炭素繊維織物層（６）が弁ばね押
   え（１）内に埋め込まれていること、円錐状の開口部（
   ４）が織物層（６）に対して垂直に織物層を貫通して延
   びていること、織物層（６）のたて糸とよこ糸（２１、
   ２０）が開口部（４）の横断面から外側へ引き出され、
   それぞれ開口部（４）の周囲の一部上に延びていること
   、及び開口部（４）の端縁領域においては、開口部（４
   ）から遠い領域に比べて引き出されたたて糸とよこ糸（
   ２１、２０）がより厚い織物層（６）を形成しているこ
   とを特徴とする弁ばね押え。 ２、開口部（４）の領域の織物層（６）が、開口部端部
   方向へ行くに従って直径が小さくなるようにふくらんで
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の弁
   ばね押え。 ３、ふくらみが弁ばね押え（１）の端縁領域まで延びて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の弁
   ばね押え。 ４、織物層（６）のふくらみが、開口部（４）の端方向
   へ行くに従って直径が小さくなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の弁ばね押え。 ５、重なり合っている織物層（６）が、重なり合ってい
   る織物層（６）の糸（２０、２１）が平行に延びないよ
   うに、互いにねじ曲げられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の弁ばね押
   え。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに基づく
   炭素繊維強化プラスチック製の弁ばね押えを製造する方
   法において、炭素繊維からなる多数の織物層を円錐状の
   突起に、この突起が織物層を貫通するように押しかぶせ
   ること、硬化可能なプラスチックを含浸させた織物層を
   圧縮すること、及び、プラスチックを硬化させることを
   特徴とする弁ばね押えの製造方法。 ７、硬化可能なプラスチックを予め含浸させた織物層を
   突起に押しかぶせることを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項に記載の製造方法。 ８、織物層を突起に押しかぶせた後に、硬化可能なプラ
   スチックをこの織物層に塗布することを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の製造方法。 ９、織物層を１枚ずつ突起に押しかぶせることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項〜第８項のいずれかに記載の
   製造方法。 １０、重なり合った多数の織物層を同時に突起に押しか
   ぶせることを特徴とする特許請求の範囲第６項〜第８項
   のいずれかに記載の製造方法。 １１、その円錐率が締付円錐半分体の円錐率と等しい突
   起を使用し、この締付円錐半分体を用いて弁ばね押えが
   弁棒に固定されることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項〜第１０項のいずれかに記載の製造方法。 １２、織物層を突起に取り付けた後に、織物層を所望の
   体積に圧縮する型を突起にかぶせること、及び型をかぶ
   せてプラスチックを硬化させることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項〜第１１項のいずれかに記載の製造方法
   。 １３、硬化した後に単に弁ばね押えの外側面を機械加工
   することを特徴とする特許請求の範囲第６項〜第１２項
   のいずれかに記載の製造方法。