(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関弁（Ｖ）のステム（１１）の上端部に装着された二つ割りコッタ（１３）を嵌合せしめるテーパ孔（２０）を有する連結筒部（１４ａ）と、機関弁（Ｖ）を閉弁方向に付勢するコイル状のスプリング（１６）の上端部をガイドすべく前記連結筒部（１４ａ）よりも大径にして該連結筒部（１４ａ）の上端に同軸に連なるガイド筒部（１４ｂ）と、前記スプリング（１６）の上端を受けるべくガイド筒部（１４ｂ）の上端部から半径方向外方に張出す鍔部（１４ｃ）とを有して、鍛造成形されて成る機関弁用スプリングリテーナにおいて、
ガイド筒部（１４ｂ）には、テーパ孔（２０）の大径端よりも大径の円筒状に形成されて該ガイド筒部（１４ｂ）の上面に開口する嵌合孔（２１）が設けられると共に、その嵌合孔（２１）とテーパ孔（２０）の大径端との間に、ガイド筒部（１４ｂ）の下面よりも上側に位置し且つ上方に臨む環状の段部（２２）が形成され、
その嵌合孔（２１）より径方向外側に離間し且つ鍔部（１４ｃ）より径方向内側に離間した位置でガイド筒部（１４ｂ）の上面には、該ガイド筒部（１４ｂ）と略同軸である環状の肉抜き凹部（２３）が、該鍔部（１４ｃ）の下面よりも該肉抜き凹部（２３）の底面が上側に位置するよう形成されていて、その肉抜き凹部（２３）と嵌合孔（２１）との間に環状突部が形成されることを特徴とする、機関弁用スプリングリテーナ。
【請求項２】
上記請求項１記載の機関弁用スプリングリテーナを得る前に肉抜き凹部（２３）を有した予備成形品（２８）を冷間鍛造により製造するための予備成形品製造装置であって、
共働して冷間鍛造を行なうための下型（３２）および上型（３３）を備え、上型（３３）が、肉抜き凹部（２３）を形成するための環状突起（３７）を下面に有する第１上型（３４）と、スプリングリテーナ（１４）の内面形状にほぼ対応した外形を有して第１上型（３４）の中央部に嵌合される第２上型（３５）とから成る分割型として構成され、第１及び第２上型（３４，３５）間には、微少間隙（３６）が環状に形成されることを特徴とする予備成形品製造装置。
【請求項３】
第１上型（３４）に、前記予備成形品（２８）の上面外周縁を規制する環状の規制壁（３８）が設けられることを特徴とする請求項２記載の予備成形品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において機関弁を閉弁方向に付勢するスプリングの上端を受けるべく、機関弁のステムの上端部に二つ割りコッタを介して固定される機関弁用スプリングリテーナ、ならびにそのスプリングリテーナを最終的に得る前の予備成形品を冷間鍛造により得るための予備成形品製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかるスプリングリテーナは、たとえば特公平５−３６６０４号公報等により既に知られているが、このようなスプリングリテーナは、動弁負荷を軽減するためには軽量であることが望ましく、上記公報で開示されるようにアルミニウム合金でスプリングリテーナを成形したり、チタンを材料として用いて軽量化を図るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のようにアルミニウム合金やチタン等の比較的高価な材料による材料置換で軽量化を図るのでは、スプリングリテーナの製造コストが高くつくことになる。そこで、安価な材料を用いた鍛造成形によるスプリングリテーナでも軽量化を図り得るようにすることが望まれる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、鍛造成形による軽量化を容易に図り得るようにした機関弁用スプリングリテーナを提供することを目的とするとともに、そのスプリングリテーナを得る前の予備成形品を冷間鍛造するのに適した予備成形品製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、機関弁のステムの上端部に装着された二つ割りコッタを嵌合せしめるテーパ孔を有する連結筒部と、機関弁を閉弁方向に付勢するコイル状のスプリングの上端部をガイドすべく前記連結筒部よりも大径にして該連結筒部の上端に同軸に連なるガイド筒部と、前記スプリングの上端を受けるべくガイド筒部の上端部から半径方向外方に張出す鍔部とを有して、鍛造成形されて成る機関弁用スプリングリテーナにおいて、ガイド筒部には、テーパ孔の大径端よりも大径の円筒状に形成されて該ガイド筒部の上面に開口する嵌合孔が設けられると共に、その嵌合孔とテーパ孔の大径端との間に、ガイド筒部の下面よりも上側に位置し且つ上方に臨む環状の段部が形成され、その嵌合孔より径方向外側に離間し且つ鍔部より径方向内側に離間した位置でガイド筒部の上面には、該ガイド筒部と略同軸である環状の肉抜き凹部が、該鍔部の下面よりも該肉抜き凹部の底面が上側に位置するよう形成されていて、その肉抜き凹部と嵌合孔との間に環状突部が形成される。
【０００６】
かかる構成によれば、鍛造成形時に上記肉抜き凹部を形成することは容易であり、その肉抜き凹部によりスプリングリテーナの軽量化を図ることが可能となり、しかも肉抜き凹部は、鍔部よりも厚肉であるガイド筒部の上面、特に嵌合孔より径方向外側に離間し且つ鍔部より径方向内側に離間した位置に形成されるので、肉抜き凹部の形成によりスプリングリテーナの強度上問題が生じることはない。また嵌合孔とテーパ孔の大径端との間に、ガイド筒部下面よりも上側に位置し且つ上方に臨む環状の段部が形成され、また上記肉抜き凹部は、鍔部の下面よりも該肉抜き凹部の底面が上側に位置するよう形成される。
【０００７】
また請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の機関弁用スプリングリテーナを得る前に肉抜き凹部を有した予備成形品を冷間鍛造により製造するための予備成形品製造装置であって、共働して冷間鍛造を行なうための下型および上型を備え、上型が、肉抜き凹部を形成するための環状突起を下面に有する第１上型と、スプリングリテーナの内面形状にほぼ対応した外形を有して第１上型の中央部に嵌合される第２上型とから成る分割型として構成され、第１及び第２上型間には、微少間隙が環状に形成される。
【０００８】
このような構成によれば、第１上型による肉抜き凹部の形成時に、肉抜き凹部よりも半径方向内方側で、第１および第２上型と予備成形品を形成するための素材とで囲まれる空間の空気を、第１および第２上型間に生じる環状の間隙から逃がすようにして、肉抜き凹部よりも内方側の予備成形品の形状を第１及び第２上型で正確に定めることができる。
【０００９】
さらに請求項３記載の発明によれば、第１上型に、前記予備成形品の上面外周縁を規制する環状の規制壁が設けられ、これにより、環状突起による肉抜き凹部の形成時に肉抜き凹部の外方側で予備成形品を形成するための素材の肉が外方に自由に流れてしまうことを規制し、スプリングリテーナの上面形状を第１上型の下面形状に確実に対応させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図１ないし図５は本発明の一実施例を示すものであり、図１は本発明を適用した内燃機関の動弁装置を示す縦断面図、図２はスプリングリテーナの拡大縦断面図、図３はスプリングリテーナの冷間鍛造過程を順次示す図、図４は環状凹部形成時の金型の縦断面図、図５は図４の５矢示部拡大図である。
【００１１】
先ず図１において、たとえば自動二輪車に搭載される内燃機関のシリンダブロックＣＢにはシリンダヘッドＣＨが結合され、シリンダブロックＣＢに摺動可能に嵌合されているピストン７とシリンダヘッドＣＨとの間に燃焼室８が形成される。シリンダヘッドＣＨには、前記燃焼室８の天井面に開口するようにして排気弁口９が設けられるとともに、排気弁口９に通じる排気ポート１０が設けられており、排気弁口９を開閉可能な機関弁としての排気弁Ｖのステム１１は、シリンダヘッドＣＨに圧入されたガイド筒１２に摺動自在に嵌合される。
【００１２】
ガイド筒１２から上方に突出したステム１１の上端部には、二つ割りコッタ１３を介してスプリングリテーナ１４が固定されており、このスプリングリテーナ１４と、シリンダヘッドＣＨの上面に当接支持されたばね受部材１５との間に、ステム１１を囲繞するコイル状のスプリング１６が設けられ、スプリングリテーナ１４すなわち排気弁Ｖが該スプリング１６により閉弁方向に弾発付勢される。
【００１３】
スプリング１６の上部およびスプリングリテーナ１４は、上端を閉塞した有底円筒状のリフタ１８で覆われており、該リフタ１８は、シリンダヘッドＣＨに設けられているガイド部１７に摺動自在に嵌合される。このリフタ１８の閉塞端内面には、ステム１１の上端に設けられた拡径部１１ａに当接する突部１８ａが突設されており、スプリング１６により上方に向けて弾発付勢されるリフタ１８の閉塞端外面に、動弁カム１９が摺接される。これにより排気弁Ｖは、動弁カム１９のカムプロフィルに応じた動弁特性で開閉駆動される。
【００１４】
図２において、スプリングリテーナ１４は、連結筒部１４ａと、該連結筒部１４ａの上端に同軸に連なるガイド筒部１４ｂと、ガイド筒部１４ｂの上端から半径方向外方に張出す鍔部１４ｃとを有して、鉄系金属の冷間鍛造により形成されるものである。
【００１５】
連結筒部１４ａは、下方に向うにつれて小径となるテーパ孔２０を同軸に有するものであり、このテーパ孔２０に、排気弁Ｖにおけるステム１１の上端部に係合、装着される二つ割りコッタ１３が上方から嵌合され、それによりステム１１の上端部にスプリングリテーナ１４が固定されることになる。
【００１６】
ガイド筒部１４ｂは、その軸方向に沿う厚みを比較的大にするとともに外径を連結筒部１４ａの外径よりも大として該連結筒部１４ａの上端に連なるものであり、このガイド筒部１４ｂには、ステム１１の上端の拡径部１１ａを嵌合せしめるべくテーパ孔２０の大径端（上端）よりも大径に形成される嵌合孔２１が設けられ、テーパ孔２０の大径端および嵌合孔２１間には、ガイド筒部１４ｂの下面よりも上側に位置し且つ上方に臨む環状の段部２２が形成される。
【００１７】
鍔部１４ｃは、ガイド筒部１４ｂの軸方向に沿う肉厚よりも薄肉にしてガイド筒部１４ｂの上端から半径方向外方に張出すようにしてガイド筒部１４ｂに連設されており、ガイド筒部１４ｂおよび鍔部１４ｃの上面は段差なく面一に連なる。
【００１８】
ガイド筒部１４ｂは、スプリング１６の上端部をガイドすべく該スプリング１６の上端部に挿入されており、該スプリング１６の上端は、鍔部１４ｃの下面で受けられる。
【００１９】
しかもスプリングリテーナ１４におけるガイド筒部１４ｂの上面には、嵌合孔２１より径方向外側に離間し且つ鍔部１４ｃより径方向内側に離間した位置において、ガイド筒部１４ｂと略同軸である環状の肉抜き凹部２３が、鍔部１４ｃの下面よりも該肉抜き凹部２３の底面が上側に位置するよう形成され、従って、ガイド筒部１４ｂの上面には、肉抜き凹部２３と嵌合孔２１との間に環状突部が形成される。
【００２０】
このようなスプリングリテーナ１４は、図３の（ａ）〜（ｅ）で示す冷間鍛造過程を経て得られるものであり、その冷間鍛造過程を順次説明すると、先ず図３（ａ）で示すブロック状の鉄形金属から成る素材２５が準備され、その素材２５に第１番目の冷間鍛造を施すことにより、図３（ｂ）で示すように、上面に開口した凹部２９を有する第１の予備成形品２６が得られる。第１の予備成形品２６に第２番目の冷間鍛造が施されることにより、図３（ｃ）で示すように、前記凹部２９よりも深い凹部３０を有する第２の予備成形品２７が得られ、その後の第３番目の冷間鍛造が第２の予備成形品２７に施されることにより、図３（ｄ）で示すように第３の予備成形品２８が得られる。この第３番目の冷間鍛造により得られた第３の予備成形品２８には、スプリングリテーナ１４が有するテーパ孔２０にほぼ対応するテーパ孔部２０′に段部２２を介して嵌合孔２１が連なって成る凹部３１と、環状である肉抜き凹部２３と、スプリングリテーナ１４の鍔部１４ｃにほぼ対応するが該鍔部１４ｃよりも大径である鍔部１４ｃ′と、前記テーパ孔部２０′の下端を閉塞して下方に突出する突部２８ａとが形成される。而して第３の予備成形品２８には最終的なトリミング加工が施され、第３の予備成形品２８から、鍔部１４ｃ′の外周縁部が除去されるとともに、テーパ孔部２０′の下端を開放してテーパ孔２０を形成するように突部２８ａが除去されることにより、図３（ｅ）で示すように、スプリングリテーナ１４が最終的に得られることになる。
【００２１】
第３の予備成形品２８を得るための製造装置は、図４および図５で示すように、相互に共働して冷間鍛造を行なうための下型３２および上型３３を備えるものであり、上型３３は、肉抜き凹部２３を形成するための環状突起３７を下面に有する第１上型３４と、スプリングリテーナ１４の内面形状にほぼ対応した外形を有した棒状にして第１上型３４の中央部に嵌合される第２上型３５とから成る分割型として構成され、第１および第２上型３４，３５間には、空気の流通を許容する程度の微小間隙３６が環状に形成される。また第１上型３４には、第３の予備成形品２８の上面外周縁を規制する環状の規制壁３８が設けられている。
【００２２】
下型３２には、スプリングリテーナ１４におけるガイド筒部１４ｂの外面形状に対応して下型３２の上面に開口する孔３９と、スプリングリテーナ１４における連結筒部１４ａの外面形状に対応して前記孔３９の下端に同軸に連なる孔４０と、第３の予備成形品２８における突部２８ａの外面形状に対応して前記孔４０の下端に同軸に連なるとともに下端が閉塞された穴４１とが、相互間に段差を介在させて設けられている。しかも下型３２および上型３３による冷間鍛造成形時に上型３３が下降限まで下降した状態で、第１上型３４の規制壁３８よりも外方側の下面と、下型３２の上面との間には所定の間隙が形成されるように設定されている。
【００２３】
次にこの実施例の作用について説明すると、スプリングリテーナ１４の上面には、その冷間鍛造成形時に環状の肉抜き凹部２３が形成されるものであり、スプリングリテーナ１４への旋削加工を施すことなしに形成した肉抜き凹部２３により、スプリングリテーナ１４の軽量化を図ることが可能となる。しかも肉抜き凹部２３は、スプリングリテーナ１４において鍔部１４ｃよりも厚肉であるガイド筒部１４ｂの上面に形成されるものであり、肉抜き凹部２３の形成によりスプリングリテーナ１４の強度上問題が生じることはない。
またスプリングリテーナ１４を最終的に得る前の第３の予備成形品２８を得るための予備成形品製造装置において、下型３２と共働して冷間鍛造を行なう上型３３が、肉抜き凹部２３を形成するための環状突起３７を下面に有する第１上型３４と、第１上型３４の中央部に嵌合される第２上型３５とから成る分割型として構成されており、空気の流通を許容する程度の微小間隙３６が第１および第２上型３４，３５間に環状に形成されている。したがって環状突起３７によって肉抜き凹部２３を形成するときに、肉抜き凹部２３よりも半径方向内方側で、第１および第２上型３３，３４と第３の予備成形品２８を形成するための素材である第２の予備成形品２７とで囲まれる空間の空気を、前記微小間隙３６から逃がすことができ、肉抜き凹部２３よりも内方側での第３の予備成形品２８の形状を第１および第２上型３４，３５で正確に定めることができる。
【００２４】
さらに、第１上型３４には、第３の予備成形品２８の上面外周縁を規制する環状の規制壁３８が設けられているので、環状突起３７で形成される肉抜き凹部２３の外方側で、第３の予備成形品２８を形成するための素材である第２の予備成形品２７の肉が外方に自由に流れてしまうことが規制される。
【００２５】
ここで、規制壁３８がない場合を想定すると、第１上型３４および下型３２間で第２の予備成形品２７が挟まれたときにその予備成形品２７の肉が半径方向外方に自由に流れてしまうことにより、肉抜き凹部２３の外周側が図５の鎖線で示すように乱れてしまう。また下型３２の孔３９の上縁よりも内方側では予備成形品２７の肉が比較的強く挟まれるのに対して、孔３９の上縁よりも外方側で肉の外方側への流れが自由に起こることにより、孔３９の上縁にほぼ対応する位置で第３の予備成形品２８の上面にしわ４２が生じてしまうのであり、肉抜き凹部２３の外方側で肉が外方に自由に流れてしまうことを規制壁３８で規制することにより、そのような肉抜き凹部２３の外周側形状に乱れが生じたり、しわ４２が発生することを防止して、スプリングリテーナ１４の上面形状を第１上型３４の下面形状に確実に対応させることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、鍛造成形されて成る機関弁用スプリングリテーナにおいて、ガイド筒部には、テーパ孔の大径端よりも大径の円筒状に形成されて該ガイド筒部の上面に開口する嵌合孔が設けられ、その嵌合孔より径方向外側に離間し且つ鍔部より径方向内側に離間した位置でガイド筒部の上面には、該ガイド筒部と略同軸である環状の肉抜き凹部が形成されていて、その肉抜き凹部と嵌合孔との間に環状突部が形成されるので、鍛造成形時に上記肉抜き凹部を容易に形成できてスプリングリテーナの軽量化を図ることができ、しかもこの肉抜き凹部は、鍔部よりも厚肉であるガイド筒部の上面、特に嵌合孔より径方向外側に離間し且つ鍔部より径方向内側に離間した位置に形成されるので、該肉抜き凹部の形成によりスプリングリテーナの強度上問題が生じることを回避することができる。また嵌合孔とテーパ孔の大径端との間には、ガイド筒部下面よりも上側に位置し且つ上方に臨む環状の段部が形成され、また上記肉抜き凹部は、鍔部の下面よりも該肉抜き凹部の底面が上側に位置するよう形成される。
【００２８】
また請求項２記載の発明によれば、第１上型による肉抜き凹部の形成時に、該肉抜き凹部よりも半径方向内方側での空気が閉じ込められることを防止して、肉抜き凹部よりも内方側の予備成形品の形状を第１および第２上型で正確に定めることができる。
【００２９】
さらに請求項３記載の発明によれば、環状突起による肉抜き凹部の形成時に肉抜き凹部の外方側で予備成形品を形成するための素材の肉が外方に自由に流れてしまうことを規制し、スプリングリテーナの上面形状を第１上型の下面形状に確実に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した内燃機関の動弁装置を示す縦断面図である。
【図２】  スプリングリテーナの拡大縦断面図である。
【図３】  スプリングリテーナの冷間鍛造過程を順次示す図である。
【図４】  環状凹部形成時の金型の縦断面図である。
【図５】  図４の５矢示部拡大図である。
【符号の説明】
１１・・・ステム
１３・・・二つ割りコッタ
１４・・・スプリングリテーナ
１４ａ・・連結筒部
１４ｂ・・ガイド筒部
１４ｃ・・鍔部
１６・・・スプリング
２０・・・テーパ孔
２１・・・嵌合孔
２３・・・肉抜き凹部
２８・・・予備成形品
３２・・・下型
３３・・・上型
３４・・・第１上型
３５・・・第２上型
３６・・・微少間隙
３７・・・環状突起
３８・・・規制壁
Ｖ・・・・機関弁としての排気弁
【図１】
0003689201.tif 000002
【図２】
0003689201.tif 000003
【図３】
0003689201.tif 000004
【図４】
0003689201.tif 000005
【図５】
0003689201.tif 000006