(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒形状に形成された筒状体により構成され、所定の支持部材に設けた貫通孔に取り付き、所定の燃焼室に連通する流体通路を開閉する弁体の軸を摺動自在に支持するバルブガイドにおいて、
筒状体の軸方向に関し、上記燃焼室に近く、支持部材の貫通孔の内壁と対向する筒状体の外周面に熱溜まり用の溝を形成し、筒状体を、当該溝の部分に熱溜まりとなる空間が形成される状態で前記支持部材の貫通孔に取り付けたことを特徴とするバルブガイド。
【請求項２】
請求項１記載のバルブガイドにおいて、溝を、筒状体の外周面を周回する環状に形成したことを特徴とするバルブガイド。
【請求項３】
請求項１記載のバルブガイドにおいて、前記溝の形状を、筒状体の径方向の深さに比べて筒状体の軸方向の幅が大きいスリット状に形成したことを特徴とするバルブガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンの給気及び排気を制御する弁体の軸を、摺動自在に支持するために、シリンダヘッドに設置されるバルブガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンにおいては、燃料と空気との混合気を、シリンダ内に吸入し、シリンダ内で混合気を燃焼させ、燃焼ガスをシリンダ外に排気する。この混合気のシリンダ内への吸入を制御するために、また燃焼ガスのシリンダ外への排出を制御するために、複数の開閉可能な弁が、シリンダヘッドに設置される。
【０００３】
シリンダヘッドに設置される弁の開閉動作、即ち弁体の摺動を円滑にするために、通常、弁体の軸部分が、円筒形状のバルブガイドを介して、シリンダヘッド上に支持される。
この種のバルブガイドの従来技術としては、例えば、実開平５−８７２０３号公報が知られている。
【０００４】
弁体が円滑に摺動するように、バルブガイドの内壁面と弁体の軸の外周面との間には、所定の間隙を設ける必要がある。しかし、間隙の大きさが過大であると、バルブガイドと弁体の間を通って、混合気や燃焼ガスが漏れることになる。
従って、バルブガイドの内壁面と弁体の軸の外周面との間の間隙の大きさは、常に適正でなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シリンダ内での混合気の燃焼により、シリンダ内は高温になる。このため、シリンダの燃焼室に隣接して配置される、シリンダヘッドやバルブガイドも高温になる。
温度が上昇すると、材料の熱膨張によって、バルブガイドと弁体の軸との隙間の大きさにも変化が生じる。予め予想される温度上昇に対しては、問題が生じないように、材質や各部の寸法が設計される。
【０００６】
しかしながら、何らかの原因により、シリンダ内に異常な温度上昇が生じる場合がある。その場合、バルブガイドの温度も異常な高温になる。そして、熱膨張により、バルブガイドと弁体の軸との隙間がなくなり、バルブガイドと弁体の軸とが互いに干渉して、弁体の動きが悪くなる。また、最悪の場合、焼き付きによって弁体が動かなくなることも考えられる。
【０００７】
本発明は、シリンダ内に異常な温度上昇が生じる場合でも、バルブガイドと弁体の軸との隙間を確保して、バルブガイドと弁体との干渉や焼き付きを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、ほぼ円筒形状に形成された筒状体により構成され、所定の支持部材に設けた貫通孔に取り付き、所定の燃焼室に連通する流体通路を開閉する弁体の軸を摺動自在に支持するバルブガイドにおいて、筒状体の軸方向に関し、上記燃焼室に近く、支持部材の貫通孔の内壁と対向する筒状体の外周面に熱溜まり用の溝を形成し、筒状体を、当該溝の部分に熱溜まりとなる空間が形成される状態で前記支持部材の貫通孔に取り付けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１記載のバルブガイドにおいて、溝を、筒状体の外周面を周回するように、環状に形成したことを特徴とし、請求項３は、請求項１記載のバルブガイドにおいて、溝の形状を、筒状体の径方向の深さに比べて筒状体の軸方向の幅が大きいスリット状に形成したことを特徴とする。
【００１０】
（作用）
（請求項１）
燃焼室に近い筒状体の外周面に形成された溝と支持部材の内壁とにより、閉じられた空間が形成される。
通常、シリンダなどの燃焼室内に生じる燃焼ガスによって、バルブガイドが受ける熱は、燃焼室に近く温度の高い領域から、燃焼室から遠く温度の低い領域（エンジンの外側）に向かって伝達され、放熱される。
このため、バルブガイドは、燃焼室で発生した燃焼ガスによる熱伝達で温度が上昇し、燃焼室に近い部分は温度が高く、燃焼室から遠い部分（エンジンの外側に近い部分）は温度が低い。
そして、熱膨張によるバルブガイドと弁体の軸との干渉は、温度の高い部分で生じやすい。
【００１１】
ところが、前記筒状体（即ちバルブガイド）の燃焼室に近い位置に前記空間が存在する場合、当該空間の部分で熱の伝達が妨げられる。そして、この空間が熱溜まりとなり、その近傍の温度が異常に上昇する。つまり、温度上昇が熱溜まりの部分に集中する。
熱溜まりの近傍では筒状体に局部的な熱膨張が生じる。局部的な熱膨張であるため、膨張と同時に筒状体に変形が生じる。この変形によって、熱溜まりの近傍では筒状体がその径方向の外側に膨らむように変形する。熱溜まりの部分が空間なので、その空間を狭めるように筒状体は外側に変形できる。
【００１２】
つまり、熱溜まりの部分では、筒状体の内周面と弁体の軸との隙間を広げる方向に変形が生じるので、筒状体と弁体の軸との干渉が防止される。熱溜まりが存在するので、それ以外の部分では、異常な温度上昇が生じにくく、筒状体の内周面と弁体の軸との隙間は変化しない。
なお、バルブガイドなどの外周に、シール材や固定用の特別な部材を配置するために、溝を設ける場合があるが、この種の溝は、何らかの部材を配置するための取付部であり、シリンダなどに装着された状態では、空間すなわち熱溜まりを形成しない。従って、何らかの部材を取り付けた溝では、本発明の効果は得られない。
【００１３】
また、筒状体の支持部材の内壁と対向しない部分（支持部材の外側）に溝を設けても、その溝は閉じられた空間を形成しないので、熱溜まりが形成されず、本発明の効果は得られない。
また、筒状体の溝を形成する位置を、筒状体の内周面にすると、溝の加工が困難になるばかりでなく、筒状体と弁体の軸との間の隙間に進入する燃焼ガスによって、この溝にカーボンが詰まるので、望ましくない。
【００１５】
（請求項２）
前記溝が環状であるので、筒状体の熱膨張と変形が、周方向の各位置で均等に生じる。従って、バルブガイドと弁体の軸との干渉をより効果的に防止しうる。
【００１６】
（請求項３）
筒状体に形成される溝には、特別な部材を配置する必要がないので、この溝の径方向の深さは僅かでよい。また、深さの大きな溝は、筒状体の機械的強度の低下につながる。
一方、十分な熱溜まりの空間を確保すると共に、筒状体の変形する領域を大きくするためには、溝の軸方向の幅をある程度大きくする必要がある。従って、バルブガイドと弁体の軸との干渉を防止するには、溝をスリット状に形成すると、効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の１つの実施の形態を、図１，図２，図３，図４，図５及び図６に示す。この形態は、全ての請求項に対応する。
図１は、自動車用のエンジンのシリンダヘッド部分を示す縦断面図である。図２は、図１のシリンダヘッド１のみを示す縦断面図である。図３は、図１の一部分を拡大して示す縦断面図である。
【００１８】
図４は、図３の筒状体１０の外観を示す正面図である。図５は、図３にＡで示す領域を拡大して示す低温時の縦断面図である。図６は、図３にＡで示す領域を拡大して示す高温時の縦断面図である。
この形態においては、請求項１の筒状体はバルブガイド１０，２０として具体化され、請求項１の支持部材はシリンダヘッド１として具体化され、請求項１の弁体は、排気弁３１及び給気弁３２として具体化され、請求項１の溝は、溝１１及び２１として具体化されている。
【００１９】
まず、図１を参照して説明する。シリンダヘッド１には、バルブガイド１０によって支持された排気弁３１と、バルブガイド２０によって支持された給気弁３２が装着されている。
【００２０】
図示しない排気管と連通する排気口３は、排気弁３１を介して、燃焼室２と連通する。また、図示しない給気管と連通する給気口４は、給気弁３２を介して、燃焼室２と連通する。図１において、シリンダヘッド１の下方に、エンジンのシリンダ、即ち燃焼室２が位置する。
弁体である排気弁３１及び給気弁３２は、それぞれ、矢印Ｙで示す軸の方向に上下動し、弁を開閉する。
【００２１】
即ち、排気弁３１が図１に示す位置にある時は、弁が閉じ、排気口３と燃焼室２の連通が遮断されるが、排気弁３１が上昇すると、弁が開き、排気口３と燃焼室２が連通する。また、給気弁３２が図１に示す位置にある時は、弁が閉じ、給気口４と燃焼室２の連通が遮断されるが、給気弁３２が上昇すると、弁が開き、給気口４と燃焼室２が連通する。
【００２２】
以下に、バルブガイド，シリンダヘッド，弁及び溝の各々の寸法について、１つの実施例を示しつつ説明する。
図２に示すように、シリンダヘッド１には、バルブガイド１０を装着するために貫通孔１ａが形成され、バルブガイド２０を装着するために貫通孔１ｂが形成されている。貫通孔１ａ及び１ｂの直径は、約１５ｍｍである。
【００２３】
バルブガイド１０は、図３及び図４に示すように、ほぼ円筒形状に形成されている。バルブガイド１０の直径（外径）Ｄ１は、約１５ｍｍであり、貫通孔１ａとほぼ同一である。
つまり、バルブガイド１０は、それとシリンダヘッド１の間に隙間ができない、締まりばめによって固定される。実際には、バルブガイド１０は貫通孔１ａに打ち込んで固定される。
【００２４】
バルブガイド１０には、排気弁３１の軸３１ａを通すために、貫通孔１０ａが形成されている。貫通孔１０ａの直径Ｄ２は、約１０ｍｍである。排気弁３１の軸３１ａの直径は、約１０ｍｍであるが、貫通孔１０ａの直径Ｄ２よりも小さい。実際には、バルブガイド１０の内壁と軸３１ａの間に、通常の動作条件において、０．０２〜０．１ｍｍ程度の隙間ができるように、設計してある。
【００２５】
従って、排気弁３１の軸３１ａは、バルブガイド１０の貫通孔１０ａに沿って滑らかに摺動できる。バルブガイド１０は、排気弁３１の熱をシリンダヘッド１に逃がす仲介をすると共に、軸３１ａの側圧を支える機能を有する。
バルブガイド１０の材質は焼結合金であり、排気弁３１の軸３１ａの材質は耐熱鋼である。
【００２６】
バルブガイド１０の一端１０ｂの近傍には、外周面に沿って、溝１１が形成されている。一端１０ｂは、高熱を発生する燃焼室２に近い部分、つまり高温側である。
この溝１１は、バルブガイド１０の周囲を周回するように、環状に形成してある。溝１１の径方向の深さｄは、５０〜９５μｍ程度の範囲にあり、どの位置でも均一な深さになっている。溝１１の軸方向の幅Ｗは、約８ｍｍである。つまり、溝１１の形状は、深さｄに比べて幅Ｗが遥かに大きい、スリット形状になっている。
【００２７】
溝１１が形成される位置は、一端１０ｂから少し離れた位置であり、シリンダヘッド１の貫通孔１ａに打ち込まれた部分にある。実際には、溝１１の中央部から貫通孔１ａの下端までの高さＨ（図３参照）が約１０ｍｍの位置に、溝１１が形成されている。
溝１１は、その周囲がシリンダヘッド１で囲まれているので、溝１１は閉じられた空間１２を形成する。この空間１２は、次に説明するように、熱溜まりとして機能する。
【００２８】
燃焼室２で発生した熱は、バルブガイド１０の一端１０ｂから他端１０ｃに向かうように伝達される。つまり、バルブガイド１０の温度は、一端１０ｂの方が他端１０ｃより高いので、温度勾配ができる。
【００２９】
ところが、空間１２が存在する場合、空間１２によって熱の伝達が妨げられ、空間１２の部分に熱が溜まる。このため、温度上昇は、空間１２の部分に集中する。そして、空間１２の近傍で、集中的にバルブガイド１０に熱膨張が生じる。また、空間１２から離れた位置では、温度上昇が比較的小さくなるので、大きな熱膨張が生じない。
【００３０】
異常に大きな温度上昇があった場合、空間１２の近傍における熱膨張によって、バルブガイド１０は、図５に示す状態から、図６に示す状態に変形する。つまり、バルブガイド１０は、溝１１の内側の部分１０ｄが、径方向の外側に向かうように変形する。その結果、バルブガイド１０の内周壁１０ｅと、軸３１ａとの隙間１５が広がる。
【００３１】
従って、溝１１の近傍及びそれ以外の部分の何れにおいても、バルブガイド１０の内周壁１０ｅと軸３１ａの間に、所定の間隙が確保されるので、バルブガイド１０と軸３１ａとの干渉が回避される。
バルブガイド２０，溝２１及び軸３２ａについては、多少の位置の違いを除き、構成及び動作が、それぞれ上記バルブガイド１０，溝１１及び軸３１ａと同様である。従って、これらの説明は省略する。
【００３２】
排気弁３１の部分を高温の燃焼ガスが通過するので、通常、給気弁３２よりも排気弁３１の方が温度上昇の程度が大きい。つまり、給気弁とバルブガイドの干渉が生じる可能性は小さい。従って、バルブガイド２０については、溝２１の形成を省略しても良い。
なお、バルブガイドなどの外周に、シール材や固定用の特別な部材を配置するために、溝を設ける場合があるが、この種の溝は、何らかの部材を配置するための取付部であり、シリンダなどに装着された状態では、空間すなわち熱溜まりを形成しない。従って、何らかの部材を取り付けた溝では、本発明の効果は得られない。
【００３３】
また、筒状体の支持部材の内壁と対向しない部分（支持部材の外側）に溝を設けても、その溝は閉じられた空間を形成しないので、熱溜まりが形成されず、本発明の効果は得られない。
また、筒状体の溝を形成する位置を、筒状体の内周面にすると、溝の加工が困難になるばかりでなく、筒状体と弁体の軸との間の隙間に進入する燃焼ガスによって、この溝にカーボンが詰まるので、望ましくない。
【００３４】
【発明の効果】
（請求項１）
熱膨張によるバルブガイドと弁体の軸との干渉は、温度の高い部分で生じやすい。
しかし、本発明は、筒状体の軸方向に関し、燃焼室に近く、支持部材の貫通孔の内壁と対向する筒状体の外周面に熱溜まり用の溝を形成し、筒状体を、当該溝の部分に熱溜まりとなる空間が形成される状態で支持部材の貫通孔に取り付けたため、熱溜まりの部分で、筒状体の内周面と弁体の軸との隙間を広げる方向に変形が生じ、筒状体と弁体の軸との干渉が防止される。
そして、斯様に熱溜まりが存在するため、それ以外の部分では異常な温度上昇が生じにくく、筒状体の内周面と弁体の軸との隙間は変化しない。
このように熱溜まりを、筒状体の軸方向に関し、燃焼室に比較的近い位置に配置することで、より効果的にバルブガイドと弁体の軸との干渉を防止できる。
【００３５】
（請求項２）
前記溝が環状であるので、筒状体の熱膨張と変形が、周方向の各位置で均等に生じる。従って、バルブガイドと弁体の軸との干渉をより効果的に防止しうる。
【００３６】
（請求項３）
溝の形状がスリット状であるため、筒状体の強度低下を避けることができ、効果的に、バルブガイドと弁体の軸との干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用のエンジンのシリンダヘッド部分を示す縦断面図である。
【図２】図１のシリンダヘッド１のみを示す縦断面図である。
【図３】図１の一部分を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図３の筒状体１０の外観を示す正面図である。
【図５】図３にＡで示す領域を拡大して示す低温時の縦断面図である。
【図６】図３にＡで示す領域を拡大して示す高温時の縦断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
１ａ，１ｂ  貫通孔
２  燃焼室
３  排気口
４  給気口
１０，２０  バルブガイド
１０ａ  貫通孔
１０ｂ  一端
１０ｃ  他端
１０ｅ  内周面
１１，２１  溝
１２  空間
１５  隙間
３１  排気弁
３１ａ，３２ａ  軸
３２  給気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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