JPS62291408A - セラミツク製バルブ保持構造 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ この発明は、セラミックにより形成した吸排気用のバル
ブをコツタを介して支える構造に１！Ｉシ、特にはこの
構造に改良を施したバルブ保持構造に関する。

［従来の技術］ エンジンの燃焼室の吸排気用のバルブは、近年では耐熱
性のセラミックにより形成されるようにしたものが提案
されている。この場合、バルブｂのステムＳは第７図に
示すように外地式のコツタＣを介してリテーナｒにより
支持されている。このとき、コツタＣの内周面には断面
半円状の突条部ｐ（ビード）が形成され、この突条部ｐ
をステムＳに設けた環状の溝Ｑ内に嵌合させている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、バルブｂの作動に伴いコツタＣはそれ自身に
固有の横効果によりステムＳに一層強固に食い込むよう
になるため特に、狭い面積のコツタＣの突条部ｐがステ
ムＳの溝ｑの底面部に集中的に当接するようになる。こ
のため突条部ＱがステムＳに対して集中荷重を生じさせ
るようになりステムＳに亀裂に−が起こったり、破損を
来す不都合がある。

この発明はこれらの問題点を解決すべくなされたもので
あり、バルブをセラミックで作り該バルブをコッタとい
った部材で支えながらもバルブに集中荷重が加わること
を回避できバルブの長寿命化に寄与でき、かかる員重な
効果を奏しながらも構造が複雑化せず極く簡素な構造で
済みコスト的にも有利になるといった勝れたセラミック
製バルブ保持構造を提供することをその目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、エンジン燃焼室内の吸気および排気を行な
うセラミック製バルブを有し、前記バルブを支持すべく
ステムにコツタを介して装着されたリテーナを供えたも
のにおいて、 前記バルブのステムには環状の溝が形成されている一方
、前記コツタには前記溝内に嵌合する突条部が設けられ
、前記バルブステムに対するコツタの接触長さ寸法を該
ステムの外径寸法の０．６倍以上１．１倍以下の範囲内
になるように設定したことを特徴とする構成を採用して
いるものである。

［作用および効果］ 上記のように構成したこの発明によれば、コツタのエツ
ジ部のみがバルブのステムに集中的に当接するようなこ
とがなくなりコツタの内周面がステムの外周面に略均等
に当接するようになるので荷重集中が生ずることが回避
され、バルブに亀裂などが発生することがなく長寿命化
に寄与する。

しかも、これの実現にはバルブステムに対するコツタの
接触長さ寸法を該ステムの外径寸法の０．６倍以上１．
１倍以下の範囲内になるように設定することのみで済む
ので簡素な構造でよくなるとともに、コスト的にも有利
になるものである。

［実施例１ 以下この発明の各実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図に示す第１実施例において１は後述するエ
ンジン熱焼室内の排気用のバルブで、このバルブ１はセ
ラミックにより形成されており、弁体１ａと円柱状のス
テム１ｂとから成っている。

このバルブ１のステム１ｂには上端部に位置する環状の
ｉＭ２が形成されている。３は金属製のコツタで、これ
は第２図にも見られるように二分割形の外地式になって
おり全体的に円筒状を成しているものである。このよう
なコツタ３はバルブ１のステム１ｂに装着され、内周面
には溝２内に位置する断面半円状の突条部３ａが周方向
に沿って一体に形成されている。この場合、］コツタの
上下の長さ１法りをステム１ｂの外径寸法ｄの１．４倍
となるように設定しているものである。このときコツタ
３の上下の長さ寸法１．はステム１ｂの外径寸法ｄの１
．１倍以上１．５倍以下の寸法範囲内にあればよく、か
ようにしてバルブステムに対するコツタの接触良さ寸法
を実質上ステム１ｂの外径寸法の０．６倍以上１，１倍
以下の範囲内になるように設定している。このような寸
法関係に設定した理由は、コツタが上記範囲の下限より
小さいと自身の機能が喪失する事情にあり、上記範囲の
上限を越えると装着性が悪くなると共に全体がｌｆｆ１
化してしまう不都合がある。

そして、コツタ３の外因面は第３図にも示−ツように上
方から下方に向かって次第に径小となるようにテーパが
形成されている。４はコツタ３の外周面に嵌合されたリ
テーナで、これは環状部４ａと鍔部４ｂとから成り、環
状部４ａの内周面はコツタ３とは逆方向のテーバが形成
されている。そして、このようなバルブ１は第４図に示
すようにエンジンのシリンダヘッド５に取付けられてい
る。

このバルブ１とシリンダヘッド５との間にはバルブスブ
リング６が設けられており、このスプリング６によりバ
ルブ１は軸方向上方に付勢され弁体１ａがバルブシート
７を介して排気路８を気密に閉鎖している。このときバ
ルブスプリング６の上記の方向の付勢の状態の態様によ
りリテーナ４の有するテーバによりコツタ３をいわゆる
楔効果でステム１ｂの外周面に強固に当接するようにな
る。

しかして、エンジンの作動時にはバルブ１は軸方向に上
下に変位して弁体１ａのバルブシート７に対する係脱を
繰り返して排気路８を交互に開閉するものである。この
ようなバルブ１の上下方向の変位に伴いコツタ３がリテ
ーナ４との楔効果によりステム１ｂに強固に当接づる訳
であるが、この実施例ではコツタ３の上下長さ寸法１．
をステム１ｂの外径ｊ法ｄの１４倍に設定したので、コ
ッタの突条部（ビー・ド）がステムの溝に局部的に強固
に食い込む従来の技術と異なり、コツタ３の内周面がス
テム１ｂの外周面に全体的に均等に当接するようになり
ステム１ｂに対する当接力が局部的に集中することなく
分散するようになる。このためコッタの突条部によりバ
ルブのステムに荷重集中が起こるようなことがなくなり
ステム１ｂに亀裂が入ったり破損が生ずることがなくな
り使用できる期間が長くなり長寿命化に寄与するところ
となるものである。

このように貴重な効果を奏しながらも、上記ステム１ｂ
の亀裂などの防止には、コツタ３の上下良さ寸法しを上
記実施例のように例えばステム１ｂの外径寸法ｄの１．
４倍となるように設定するだけで済むので、僅かな変更
でよく何ら全体の構造が大形化するものではなく簡素な
構造の状態のままでよくなり、この一方コスト的にも安
価に付くとともに、産業上の観点からも右利なものとな
るものである。

ここでセラミック製バルブ１が適用されたエンジンの構
造について模式的に補足説明を行なう。

９はバルブ１のステム１ｂを挿通する管状のバルブガイ
ド、１０はシャフト１１に連結されたカム、１２はカム
１０が上側から当接するスイングアームで、これの一端
はステム１ｂの上端に当接し他端は球面支点部１３に支
持されている。１４は吸気用のバルブで、これは吸気路
１５をバルブシート１６を介して開閉するＩ能を有し、
排気用のバルブ１と同様に構成されている。１７はバル
ブガイド、１８はバルブスプリング、１９はスイングア
ームで、これの一端はバルブ１４の上端に当接し他端は
球面支点部２０に支持されている。

２１はシャフト２２に連結されたカムで、これはスイン
グアーム１９に当接している。２３はシリンダブ［１ツ
ク、２４はシリンダブ［１ツク２３内を上下運動するた
めのピストンである。

ちなみに、ステム１ｂの外径ｄを５．５ｍｍとしコツタ
３の良さしを７，８■、およびステム１ｂとコツタ３と
の接触長さを５ｍｍとし、バルブをセラミック、例えば
Ｓｉ３Ｎ４　により形成し突条部３ａをコツタ３の上端
部に設けた揚台には、全負荷状態で１１０００Ｏｒｐお
よびアイドリングから１２０００ｒｐｍの空転条件にて
実験した結果、バルブ１には亀裂などの発生は所見され
ず何等の支Ｖ５ｂないことが判明した。

つぎに、この発明の第２実施例を第５図および第６図を
参照して説明する。

先の第１実施例では］ツタ３のテーバとリテーナ４のテ
ーバとが同一の角度となるように設定したが、この発明
の第２実施例においては、コツタ３のテーバｙがリテー
ナ４のテーバＸよりも例えば０．５度だけ小さくなるよ
うに設定している。

このように構成すると、第６図に見られるようにリテー
ナ４の下端部がコツタ３の下端部に強く当接するように
なるため突条部によるステムの溝に対する荷重集中が回
ｍされ、」ツタ３の内周面全体でステム１ｂの外周面に
略均等に当たるようになる。かかる構成によっても第１
実施例と同様な効果が得られるものである。、なお、上
記第２実施例では第１実施例と同一部分には同一符号を
付して異なる部分のみ説明するに止めたものである。

この第２実施例の場合には］ツタ３のテーバｙがリテー
ブ４のテーバＸよりも最大角度となるときは、０．７度
の角度差をもって小となるように設定できる。このよう
な角度に設定した理由とじては、上記の角度差が０．７
を越えると、これらコツタとリテーナとの固有の楔効果
が喪失する虞があることによる。

なお、上記各実施例ではリテーナの突条部を額面半円状
に形成したが、この形状に囚われず例えば矩形状に形成
してもよい。この場合にはバルブステムにおける溝の断
面形状も突条部に対応するものとなることは勿論である
。

その他、具体的かつ実際的に実施するにあたっては、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の第１実施例を示し第１
図は全体の破断正面図、第２図はコッタの縦断面図、第
３図はリテーナの断面図、第４図はエンジンに適用した
縦断面図、第５図および第６図はこの発明の第２および
第３実施例をそれぞれ示す要部の分解断面図および断面
図、第７図は従来のコツタを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エンジン燃焼室内の吸気または排気を行なうセラミ
   ック製バルブを有し、前記バルブを支持すべくステムに
   コッタを介して装着されたリテーナを供えたものにおい
   て、 前記バルブのステムには環状の溝が形成されている一方
   、前記コッタには前記溝内に嵌合する突条部が設けられ
   、前記バルブステムに対するコッタの接触長さ寸法を該
   ステムの外径寸法の０．６倍以上１．１倍以下の範囲内
   になるように設定したことを特徴とするセラミック製バ
   ルブ保持構造。 ２）前記コッタの上下長さ寸法は前記バルブステムの外
   径寸法の１．１倍以上１．５倍以下の範囲内にあるよう
   に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のセラミック製バルブ保持構造。 ３）前記コッタの突条部は該コッタの上端部に形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   セラミック製バルブ保持構造。 ４）前記コッタのテーパと前記リテーナのテーパとは同
   等もしくは多くとも０．７度リテーナのテーパ角が大き
   くなるよう角度差を有するように設定されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のセラミック製
   バルブ保持構造。