(57)【要約】バルブ傘部内の大径中空部の底面側外周縁部を拡径してバルブフェース部に接近させることで、中空バルブの耐久性を低下させずに熱引き効果を改善する。端部に傘部（１４）を一体的に形成したポペットバルブの傘部（１４）から軸部（１２）にかけて中空部（Ｓ）が形成され、中空部（Ｓ）に不活性ガスとともに冷却材（１９）が装填された中空ポペットバルブ（１０）で、傘部（１４）内の大径中空部（Ｓ１）の底面側外周縁部（Ｓ１ａ）を半径方向外方にフランジ状に拡径した。中空部（Ｓ１）内の冷却材（１９）の量が増え、さらに冷却材（１９）とバルブフェース部間の距離が短縮されて、バルブ傘部（１４）の熱引き効果が上がる。中空部（Ｓ１）の拡径された底面側外周縁部（Ｓ１ａ）はフランジ状で、バルブ傘部（１４）全体が薄肉とならず、バルブ（１０）の耐久性に影響しない。
2014054302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の一端側に傘部を一体的に形成したポペットバルブの傘部から軸部にかけて中空部が形成され、前記中空部に不活性ガスとともに冷却材が装填された中空ポペットバルブにおいて、
前記バルブ傘部内には、前記バルブ軸部内に設けられた直線状の小径中空部が連通する、略円盤形状の大径中空部が設けられるともに、前記大径中空部の底面側外周縁部が半径方向外方にフランジ状に拡径されたことを特徴とする中空ポペットバルブ。
【請求項２】
前記大径中空部は、前記バルブ傘部の外形に略倣うテーパ形状の外周面を備えた略円錐台形状に形成され、該大径中空部の円形天井面に前記小径中空部が直交するように連通して、バルブが軸方向に往復動作する際、少なくとも該大径中空部内の冷却材に前記バルブの中心軸線周りに縦方向の旋回流が形成されることを特徴とする請求項１に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項３】
前記大径中空部の拡径された底面側外周縁部の天井面がテーパ状に形成されて、拡径された該底面側外周縁部にも前記タンブル流の一部が導かれるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項４】
前記大径中空部は、その円形の天井面が略円錐台の上面に対し前記バルブの軸部側に所定距離オフセットする段付き略円錐台形状で構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項５】
前記バルブ軸端部寄りの小径中空部の内径が前記バルブ傘部寄り小径中空部の内径よりも大きく形成されて、前記小径中空部内の軸方向所定位置に円環状の段差部が設けられるとともに、前記段差部を越えた位置まで前記冷却材が装填されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空ポペットバルブ。
【請求項６】
前記小径中空部内の段差部は、前記バルブをエンジンの燃焼室に開口する排気通路または吸気通路に配設した際に、前記排気通路または吸気通路内とならない所定位置に設けるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の中空ポペットバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ポペットバルブの傘部から軸部にかけて形成された中空部に冷却材が装填された中空ポペットバルブに係り、特に、バルブ傘部の大径中空部とバルブ軸部の小径中空部が連通する中空ポペットバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１、２等には、軸端部に傘部を一体的に形成したポペットバルブの傘部から軸部にかけて中空部が形成され、バルブの母材よりも熱伝導率の高い冷却材（例えば、金属ナトリウム、融点約９８℃）が不活性ガスとともに中空部に装填された中空ポペットバルブが記載されている。【０００３】
バルブの中空部は、傘部内から軸部内に延びており、それだけ多くの量の冷却材を中空部に装填できるので、バルブの熱伝導性（以下、バルブの熱引き効果という）を高めることができる。【０００４】
即ち、エンジンの駆動によって燃焼室は高温になるが、燃焼室の温度が高すぎると、ノッキングが発生して所定のエンジン出力が得られず、燃費の悪化（エンジンの性能の低下）につながる。そこで、燃焼室の温度を下げるために、燃焼室で発生する熱をバルブを介して積極的に熱伝導させる方法（バルブの熱引き効果を上げる方法）として、冷却材を不活性ガスとともに中空部に装填した種々の中空バルブが提案されている。【０００５】
そして、従来（特許文献１、２）では、傘部内の円盤状大径中空部と軸部内の直線状小径中空部間の連通部が滑らかな曲線領域（内径が徐々に変わる遷移領域）で構成されているが、この連通部が滑らかに連続する形状であることで、バルブの開閉動作（バルブの軸方向への往復動作）の際に冷却材（液体）が封入ガスとともに大径中空部と小径中空部間をスムーズに移動できて、バルブの熱引き効果が上がると考えられている。【０００６】
然るに、大径中空部と小径中空部間の連通部が滑らかに連続する形状であるため、バルブの開閉動作に合わせて大径中空部と小径中空部間で冷却材（液体）がスムーズに移動できるが、中空部内の冷却材（液体）は上層部，中層部，下層部が攪拌されることなく互いに上下関係を保持したままの状態で軸方向に移動している。【０００７】
このため、熱源に近い側の冷却材下層部における熱が冷却材中層部，上層部に積極的に伝達されず、熱引き効果（熱伝導性）が十分に発揮されない、ということが分かった。【０００８】
そこで、特許文献３において、バルブ軸部内の直線状小径中空部をバルブ傘部内の円錐台形状の大径中空部の天井面にほぼ直交するように連通させて、大径中空部から小径中空部への冷却材のスムーズな移動を抑制して、バルブの開閉動作（バルブの軸方向への往復動作）の際に、円錐台形状の大径中空部の外周面から天井面に沿って半径方向内側に向かう冷却材の流れを発生させ、これによって大径中空部内の冷却材にバルブの中心軸線周りに縦方向の旋回流（以下、この縦方向の旋回流をタンブル流という）が形成されて、中空部内の冷却材が積極的に攪拌され、バルブの熱引き効果（熱伝導性）が改善される、という発明が提案（出願）された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ2010／041337
【特許文献２】特開2011-179328
【特許文献３】PCT/JP2012/075452（2012年10月2日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３の中空バルブにおいて、熱引き効果をさらに上げるには、中空部の容積を大きく（バルブを薄肉化）して、冷却材の装填量を多くすればよいが、バルブの耐久性が低下するため、薄肉化には限界がある。【００１１】
即ち、バルブ傘部は、燃焼室や排気通路において高温の燃焼ガスにさらされて高温となるが、中空部内の冷却材を介してバルブ全体に熱が伝達され、バルブ軸部が摺接するバルブガイドや、閉弁時にバルブ傘部（のフェース部）が当接するバルブシートを介してシリンダヘッドに放熱される。特に、バルブ傘部の熱の大半がバルブシートを介してシリンダヘッドに放熱されると考えられる。【００１２】
このため、バルブの熱引き効果を高めるには、バルブ傘部の熱をバルブシートに如何に効率よく伝達させるかということが重要で、そのためには、バルブ傘部における大径中空部内の冷却材からバルブフェース部間のバルブ母材における熱伝達経路(距離)を短縮することが望ましい。そのための一つの方策としては、大径中空部全体を大きくすればよいが、高温にさらされて耐熱強度が低下するバルブ傘部全体を薄肉化することになって、バルブの耐久性の低下につながるため到底できるものではない。【００１３】
そこで、発明者は、大径中空部の底面側外周縁部だけを半径方向外方にフランジ状に拡径すれば、大径中空部内の冷却材とバルブフェース部間のバルブ母材における熱伝達経路(距離)が短くなって、熱伝達効率が上がることで、熱引き効果が高められるし、バルブ傘部の耐久性も低下することもない、と考えた。【００１４】
また、「大径中空部の底面側外周縁部を半径方向外方にフランジ状に拡径する」という発明者の知見に係る構造については、前記した特許文献３の図面（例えば図１，３）に図示されている。しかし、この発明者の知見に係る構造の適用範囲は、特許文献３の発明（バルブ軸部内の小径中空部が連通するバルブ傘部内の大径中空部を略円錐台形状に形成して、バルブの開閉動作（バルブの軸方向への往復動作）の際に、大径中空部内の冷却材にタンブル流が形成される、という構造）に限定されるものではなく、先行特許文献１，２等を含む従来公知の中空バルブにも広く適用できるものであることから、この度、先行特許文献３に基づく優先権を主張する特許出願をするに至ったものである。【００１５】
本発明は、前記した従来技術の問題点および発明者の前記した知見に基づいてなされたもので、その目的は、バルブ傘部内の大径中空部の底面側外周縁部を外方に拡径することで、バルブの耐久性に影響を与えることなく、バルブの熱引き効果（熱伝導性）を改善できる中空ポペットバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る中空ポペットバルブにおいては、
軸部の一端側に傘部を一体的に形成したポペットバルブの傘部から軸部にかけて中空部が形成され、前記中空部に不活性ガスとともに冷却材が装填された中空ポペットバルブにおいて、
前記バルブ傘部内に、前記バルブ軸部内に設けられた直線状の小径中空部が連通する、略円盤形状の大径中空部を設けるともに、該大径中空部の底面側外周縁部を半径方向外方にフランジ状に拡径するように構成した。【００１７】
（作用）バルブ傘部の熱の大半は、大径中空部内の冷却材を介してバルブ母材（傘部形成壁）に伝達されて、バルブフェース部からシリンダヘッドに放熱されるが、大径中空部の底面側外周縁部が半径方向外方に拡径されているので、第１には、大径中空部内の冷却材の装填量が増える分、バルブ傘部における熱伝達効率が上がる。【００１８】
第２には、大径中空部（内の冷却材）とバルブフェース部間のバルブ母材（傘部形成壁）における熱伝達経路が大径中空部の底面側外周縁部の拡径幅（拡径長さ）相当だけ短縮されて、それだけバルブ傘部における熱伝達効率が上がる。【００１９】
また、大径中空部の拡径された底面側外周縁部は、フランジ状に形成されて、バルブ傘部形成壁全体が薄肉化されるものではないため、バルブ傘部の剛性強度や曲げ強度が低下するおそれはない。【００２０】
請求項２においては、請求項１に記載の中空ポペットバルブにおいて、
前記大径中空部を、前記バルブ傘部の外形に略倣うテーパ形状の外周面を備えた略円錐台形状に形成し、該大径中空部の円形天井面に前記小径中空部が直交するように連通して、バルブが軸方向に往復動作する際、少なくとも該大径中空部内の冷却材に前記バルブの中心軸線周りに縦方向の旋回流が形成されるように構成した。【００２１】
（作用）バルブが閉弁状態から開弁状態に移行する際（バルブが下降する際）には、図３（ａ）に示すように、中空部内の冷却材（液体）には慣性力が上向きに作用する。そして、大径中空部中央部の冷却材に作用する慣性力（上向き）が大径中空部周辺領域の冷却材に作用する慣性力よりも大きいため、大径中空部内の冷却材が連通部を介して小径中空部に移動しようとする。しかし、連通部には庇状の環状段差部が形成されているため、換言すれば、大径中空部の天井面（大径中空部における小径中空部の開口周縁部）がバルブの中心軸線に対し略直交する平面で構成されているため、冷却材は、連通部が滑らかな形状で形成されている従来（先行特許文献１，２）の中空バルブのようにスムーズに小径中空部に移動できない。【００２２】
このため、図４（ａ）に示すように、連通部Ｐにおいて小径中空部Ｓ２に向かう流れＦ４，Ｆ５が僅かに発生するものの、円環状の段差部（大径中空部の天井面）に沿って半径方向外側に向かう流れＦ１が発生する。このとき、大径中空部の底面側では、大径中空部中央部の冷却材が上方に移動することで、大径中空部中央部の底面側が負圧になって、半径方向外側から内側に向かう流れＦ３が発生し、これに伴って、大径中空部の傾斜外周面に沿って下方に向かう流れＦ２が発生する。【００２３】
このように、大径中空部内の冷却材には、矢印Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３→Ｆ１に示すように、バルブの中心軸線の周りに縦方向外回りの旋回流（以下、外回りのタンブル流という）が形成され、小径中空部内の冷却材には、Ｆ４，Ｆ５に示すような乱流が発生する。【００２４】
一方、バルブが開弁状態から閉弁状態に移行する際（バルブが上昇する際）は、図３（ｂ）に示すように、中空部内の冷却材には慣性力が下向きに作用する。そして、大径中空部中央部の冷却材に作用する慣性力（下向き）が大径中空部周辺領域の冷却材に作用する慣性力よりも大きいため、図４（ｂ）に示すように、大径中空部内の冷却材には、大径中空部の中央部から底面に沿って半径方向外方に向かう流れＦ６が発生し、同時に、小径中空部においても連通部を通って下方に向かう流れ（乱流）Ｆ７が発生する。大径中空部の底面に沿った流れＦ６は、大径中空部の外方からテーパ状外周面に沿って天井面側に回りこみ、大径中空部Ｓ１の天井面に沿った流れＦ８となり、大径中空部の中央部において下方に向かう流れＦ６，Ｆ７に合流する。【００２５】
即ち、大径中空部の冷却材には、矢印Ｆ６→Ｆ８→Ｆ６に示すように、バルブの中心軸線の周りに縦方向内回りの旋回流（以下、内回りのタンブル流という）が形成され、小径中空部内の冷却材には、矢印Ｆ７に示すような乱流が発生する。【００２６】
このように、バルブが開閉動作することで、バルブの大径中空部内の冷却材には、図４に示すようなタンブル流や乱流が形成されて、中空部内全体の冷却材の上層部、中層部、下層部が積極的に攪拌されるため、バルブの熱引き効果（熱伝導性）が著しく改善される。【００２７】
請求項３おいては、請求項２記載の中空ポペットバルブにおいて、
前記大径中空部の拡径された底面側外周縁部の天井面をテーパ状に形成して、拡径された該底面側外周縁部にも前記タンブル流の一部が導かれるように構成した。【００２８】
（作用）バルブの開閉動作の際に、大径中空部内の冷却材に形成されるタンブル流の一部が大径中空部の拡径された底面側外周縁部にも導かれて、大径中空部の拡径された底面側外周縁部内の冷却材も攪拌されるため、バルブの熱引き効果（熱伝導性）がいっそう改善される。【００２９】
請求項４おいては、請求項２または３に記載の中空ポペットバルブにおいて、
前記大径中空部を、その円形の天井面が略円錐台の上面に対し前記バルブの軸部側に所定距離オフセットする段付き略円錐台形状に構成した。【００３０】
（作用）請求項２または３では、略円錐台形状の大径中空部の円形天井面が平面で構成されているので、鍛造工程で用いる金型先端部の押圧成形面が平面となり、金型先端部の押圧成形面を所定の曲面やテーパ面に加工する場合に比べて、確かに金型の加工は容易である。【００３１】
しかし、鍛造工程だけで、大径中空部の天井面（略円錐台形状の上面）を高精度の平面に成形することは難しく、鍛造工程で用いる金型先端部の押圧成形面の摩滅も激しい。【００３２】
然るに、請求項４では、大径中空部の円形の天井面を、略円錐台形状の上面に対しバルブの軸部側に所定距離（たとえば、鍛造工程で成形された傘部外殻内側の略円錐台形状凹部の球面状底面を、バルブの中心軸線に対し直交する平面に切削加工するために必要な距離）だけオフセットした位置に設けるように構成した（大径中空部を段付き略円錐台形状に形成した）ので、たとえば、鍛造工程で用いる金型先端部（の押圧成形面）に丸みを付けることで、金型が摩滅しにくいし、鍛造後に大径中空部の円形の天井面を切削加工で成形するため、鍛造工程で用いる金型先端部（の押圧成形面）の加工精度に対する要求も緩和されて、金型の加工がより容易となるし、大径中空部の円形の天井面（平面）の加工精度も上がる。【００３３】
請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載の中空ポペットバルブにおいて、
前記バルブ軸端部寄りの小径中空部の内径を前記バルブ傘部寄り小径中空部の内径よりも大きく形成して、前記小径中空部内の軸方向所定位置に円環状の段差部を設けるとともに、前記段差部を越えた位置まで前記冷却材を装填するように構成した。【００３４】
（作用）バルブが閉弁状態から開弁状態に移行する際（バルブが下降する際）は、小径中空部内の冷却材（液体）が、内径の小さいバルブ傘部寄りの小径中空部から内径の大きいバルブ軸端部寄りの小径中空部に移動する際に、図４（ａ）に示すように、段差部の下流側で乱流Ｆ９が形成されて、小径中空部内の冷却材が攪拌される。【００３５】
一方、バルブが開弁状態から閉弁状態に移行する際（バルブが上昇する際）は、開弁動作によって小径中空部内を上方にいったん移動した冷却材（液体）が、内径の大きいバルブ軸端部寄りの小径中空部から内径の小さいバルブ傘部寄りの小径中空部に移動する際に、図４（ｂ）に示すように、円環状の段差部の下流側で乱流Ｆ１０が形成されて、小径中空部内の冷却材が攪拌される。【００３６】
このように、バルブの開閉動作(上下方向の往復動作)に伴って、冷却材が小径中空部内を軸方向に移動する際に段差部の近傍に乱流が発生し、これによって小径中空部内の冷却材が攪拌されるので、バルブ軸部における熱引き効果（熱伝導性）がさらに高くなる。【００３７】
請求項６においては、請求項５に記載の中空ポペットバルブにおいて、前記小径中空部内の段差部を、前記バルブをエンジンの燃焼室に開口する排気通路または吸気通路に配設した際に、前記排気通路または吸気通路内とならない所定位置に設けるように構成した。【００３８】
（作用）金属の疲労強度は高温になるほど低下するため、常に排気通路（または吸気通路）内にあって高熱にさらされる部位である、バルブ軸部におけるバルブ傘部寄りの領域は、疲労強度の低下に耐え得る程度の肉厚に形成する必要がある。一方、熱源から離れ、しかも常にバルブガイドに摺接する部位である、バルブ軸部における軸端部寄りの領域は、冷却材を介して燃焼室や排気通路（または吸気通路）の熱が伝達されるものの、伝達された熱はバルブガイドを介して直ちにシリンダヘッドに放熱されるため、バルブ傘部寄りの領域ほどの高温となることがない。したがって、バルブ軸部における軸端部寄り領域は、バルブ傘部寄りの領域よりも疲労強度が低下しないため、薄肉に形成（小径中空部の内径を大きく形成）しても、強度的（疲労により折損する等の耐久性）には問題がない。【００３９】
また、軸端部寄り小径中空部の内径を大きくすれば、小径中空部全体の表面積（冷却材との接触表面積）が増えることで、バルブ軸部における熱伝達効率が上がるし、小径中空部全体の容積が増えることで、バルブの総重量を軽減できる。また、冷却材の装填量を増やすことで、バルブ軸部の熱引き効果（熱伝導性）も上がる。そして、小径中空部内の段差部がバルブ傘部寄りとなるほど、バルブの熱引き効果が高くなる。【００４０】
このため、小径中空部内の段差部は、バルブが開弁しきった状態で、少なくとも排気通路または吸気通路内とならない所定位置（例えば、バルブガイドの排気通路または吸気通路に臨む側の端部に略対応する位置）に設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本願発明（請求項１)に係る中空ポペットバルブによれば、大径中空部内の冷却材の装填量が増えるとともに、大径中空部（内の冷却材）とバルブフェース部間のバルブ母材（傘部形成壁）における熱伝達経路が短縮されるので、バルブ傘部における熱伝達効率が上がり、バルブの熱引き効果（熱伝導性）が改善されて、エンジンの性能が向上する。【００４２】
また、バルブフェース部近傍の一部が薄肉となるが、バルブ傘部形成壁全体が薄肉化されるものでないため、バルブ傘部の剛性強度や曲げ強度が低下してバルブの耐久性が低下することもない。【００４３】
請求項２に係る中空ポペットバルブによれば、バルブの開閉動作の際に、大径中空部内の冷却材に縦方向の旋回流が形成されて、中空部内全体の冷却材の上層部、中層部、下層部が積極的に攪拌されるので、中空部内全体の冷却材による熱伝達が活発となって、バルブの熱引き効果（熱伝導性）が著しく改善されて、エンジンの性能がいっそう向上する。【００４４】
請求項３に係る中空ポペットバルブによれば、バルブの開閉動作の際に、大径中空部内の冷却材に縦方向の旋回流が形成されて、中空部内全体の冷却材の上層部、中層部、下層部がより積極的に攪拌されるので、中空部内全体の冷却材による熱伝達がいっそう活発となって、バルブの熱引き効果（熱伝導性）がいっそう改善されて、エンジンの性能がよりいっそう向上する。【００４５】
請求項４に係る中空ポペットバルブによれば、大径中空部を加工する際に一定の加工精度が保証されるので、製造される各バルブにおける熱引き効果（熱伝導性）の均一化が可能となる。【００４６】
請求項５に係る中空ポペットバルブによれば、バルブの開閉動作(上下方向の動作)に伴って、小径中空部内の冷却材全体も積極的に撹拌されるので、さらにいっそう熱引き効果（熱伝導性）に優れた中空ポペットバルブが提供される。【００４７】
請求項６に係る中空ポペットバルブによれば、バルブの耐久性に影響を与えない範囲で、バルブ軸部における軸端部寄りの小径中空部の内径を大きくするとともに、小径中空部内の段差部の位置を下方にしたので、バルブ軸部の熱引き効果（熱伝導性）がいっそう改善されるとともに、バルブ総重量が軽減されて、エンジンの性能がいっそう向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例である中空ポペットバルブの縦断面図である。
【図２】同バルブの要部縦断面図である。
【図３】同中空ポペットバルブが軸方向に往復動作する際の中空部内の冷却材に作用する慣性力を示す図で、（ａ）は開弁動作（下降動作）時の冷却材に作用する慣性力を示す断面図、（ｂ）は閉弁動作（上昇動作）時の冷却材に作用する慣性力を示す断面図である。
【図４】同中空ポペットバルブが開閉動作（軸方向に往復動作）する際の中空部内の冷却材の動きを拡大して示す図で、（ａ）は閉弁状態から開弁状態に移行する際の冷却材の動きを示す図、（ｂ）は開弁状態から閉弁状態に移行する際の冷却材の動きを示す図である。
【図５】同中空ポペットバルブの製造工程を示す図で、（ａ）はバルブ中間品であるシェルを鍛造する熱間鍛造工程を示し、（ｂ）はシェルの傘部外殻の凹部の開口側にキャップ係合用の内周面および円環状段差部を形成する切削工程と、傘部外殻の球面状の凹部底面に円形の平面を形成する切削工程を示し、（ｃ）はシェルの傘部外殻の凹部底面に傘部寄り小径中空部に相当する孔を穿設する孔穿設工程を示し、（ｄ）は軸端部寄り小径中空部に相当する孔を穿設する孔穿設工程を示し、（ｅ）は軸端部材を軸接する軸接工程を示し、（ｆ）は小径中空部に冷却材を充填する冷却材装填工程を示し、（ｇ）は傘部外殻の凹部の開口側内周面にキャップを接合する工程（中空部密閉工程）を示す。
【図６】本発明の第２の実施例である中空ポペットバルブの縦断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例である中空ポペットバルブの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００５０】
図１〜図５は、本発明の第１の実施例である内燃機関用の中空ポペットバルブを示す。
【００５１】
これらの図において、符号１０は、真っ直ぐに延びる軸部１２の一端側に、外径が徐々に大きくなるＲ形状のフィレット部１３を介して、傘部１４が一体的に形成された耐熱合金製の中空ポペットバルブで、傘部１４の外周には、テーパ形状のフェース部１６が設けられている。
【００５２】
詳しくは、円筒形状の軸部１２ａの一端側に傘部外殻１４ａが一体的に形成されたバルブ中間品である軸一体型シェル（以下、単にシェルという）１１と、軸部１２ａに軸接された軸端部材１２ｂと、傘部外殻１４ａの略円錐台形状の凹部１４ｂにおける開口側内周面１４ｃに接合された円盤形状のキャップ１８とによって、傘部１４から軸部１２にかけて中空部Ｓが設けられた中空ポペットバルブ１０が構成され、中空部Ｓには、金属ナトリウム等の冷却材１９がアルゴンガスなどの不活性ガスとともに装填されている。
【００５３】
中空部Ｓにおける冷却材１９の装填量は、多い方が熱引き効果に優れるものの、所定量以上では熱引き効果としての差が僅かとなるため、費用対効果（冷却材１９が多ければ、コストもかかること）を考慮して、例えば、中空部Ｓの容積の約１／２〜約４／５の量が装填されていればよい。
【００５４】
なお、図１における符号２はシリンダヘッド、符号６は燃焼室４から延びる排気通路、排気通路６の燃焼室４への開口周縁部には、バルブ１０のフェース部１６が当接できるテーパ面８ａを備えた円環状のバルブシート８が設けられている。符号３は、シリンダヘッド２に設けられたバルブ挿通孔で、バルブ挿通孔３の内周面は、バルブ１０の軸部１２が摺接するバルブガイド３ａで構成されている。符号９は、バルブ１０を閉弁方向に付勢するバルブスプリング、符号１２ｃは、バルブ軸端部に設けたコッタ溝である。
【００５５】
また、バルブ１０内の中空部Ｓは、バルブ傘部１４内に設けられた略円錐台形状の大径中空部Ｓ１と、バルブ軸部１２内に設けられた直線状（棒状）の小径中空部Ｓ２とが直交するように連通する構造で、大径中空部Ｓ１の底面側外周縁部Ｓ１ａは、図２に示すように、バルブ傘表１８ａに沿って半径方向外方にフランジ状に拡径されている。即ち、傘部外殻１４ａの略円錐台形状の凹部１４ｂにおける開口側には、キャップ１８が係合できる内周面１４ｃと、該内周面１４ｃに対し略直交する円環形状の段差部１４ｂ３が設けられ、該内周面１４ｃと段差部１４ｂ３とキャップ１８の裏面とによって、フランジ状の中空部である、大径中空部Ｓ１の拡径された底面側外周縁部Ｓ１ａが画成されている。換言すれば、大径中空部Ｓ１の底面側に、大径中空部Ｓ１に連通するフランジ状の中空部Ｓ１ａが設けられている。
【００５６】
このため、第１には、大径中空部Ｓ１の容積がフランジ状の中空部Ｓ１ａの容積相当だけ増え、大径中空部Ｓ１における冷却材１９の装填量が増えて、バルブ傘部１４における熱伝達効率が上がる。
【００５７】
第２には、大径中空部Ｓ１（内の冷却材１９）とバルブフェース部１６間のバルブ母材（バルブ傘部１４ａ形成壁）における熱伝達経路がフランジ状の中空部Ｓ１ａの幅Ｗだけ短縮されて、それだけバルブ傘部１４における熱伝達効率が上がる。
【００５８】
また、フランジ状の中空部Ｓ１ａは扁平で、傘部外殻１４ａ全体が薄肉化されるものではないため、バルブ傘部１４の剛性強度や曲げ強度が低下するおそれはない。
【００５９】
また、バルブ軸部１２内の直線状（棒状）の小径中空部Ｓ２が連通する略円錐台形状の大径中空部Ｓ１の円形天井面（傘部外殻１４ａの略円錐台形状の凹部１４ｂの円形底面）１４ｂ１は、図２に示すように、バルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面で構成されている。
【００６０】
詳しくは、大径中空部Ｓ１は、縦断面が円弧状に僅かに外側に湾曲するスカート状の傾斜外周面１４ｂ２を備え、傾斜外周面１４ｂ２の上縁によって特定される天井面１４ｂ’１が所定量Ｈだけ上方にオフセットした位置に大径中空部Ｓ１の円形の天井面１４ｂ１が形成されている。即ち、大径中空部Ｓ１は、天井面１４ｂ１が所定量Ｈだけ上方にオフセットした段付き略円錐台形状に形成されている。なお、大径中空部Ｓ１の円形の天井面１４ｂ１のオフセット量Ｈは、例えば、後述するように、シェル１１の鍛造工程で成形（図５（ａ）参照）された傘部外殻１４ａの球面状凹部（の底面１４ｂ’）に、バルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面１４ｂ１を切削加工するために必要な所定距離である。
【００６１】
このように、大径中空部Ｓ１における小径中空部Ｓ２との連通部Ｐには、先行文献１，２のような滑らかな形状に代えて、大径中空部Ｓ１側から見て庇状の環状段差部１５が形成されており、この環状段差部１５の大径中空部Ｓ１に臨む側（面）１４ｂ１がバルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面で構成されている。換言すれば、小径中空部Ｓ１の開口周縁部（傘部外殻１４ａの略円錐台形状の凹部１４ｂの円形底面）１４ｂ１と、小径中空部Ｓ１の内周面によって、庇状の環状段差部１５が画成されている。
【００６２】
このため、バルブ１０が開閉動作する際に、大径中空部Ｓ１内の冷却材１９には、後で詳しく説明するが、図４（ａ），（ｂ）の矢印Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３；矢印Ｆ６→Ｆ８に示すように、タンブル流が形成され、同時に、小径中空部Ｓ２内の大径中空部Ｓ１近傍の冷却材１９には、矢印Ｆ４，Ｆ５，Ｆ７に示すように、乱流が発生して、中空部Ｓ内の冷却材１９の下層部，中層部，上層部が積極的に攪拌されることとなって、バルブ１０における熱引き効果（熱伝導性）が大幅に改善されている。
【００６３】
特に、本実施例では、大径中空部Ｓ１の円形の天井面（凹部１４ｂの円形の底面）１４ｂ１とその傾斜外周面１４ｂ２が鈍角をなすので、バルブ１０が開閉動作する際に、大径中空部Ｓ１の半径方向外方から大径中空部Ｓ１の傾斜外周面１４ｂ２および天井面１４ｂ１に沿って連通部Ｐに向かう冷却材１９の流れ（図４（ａ）のＦ２および図４（ｂ）のＦ８）の発生がスムーズとなって、大径中空部Ｓ２内の冷却材１９に形成されるタンブル流が活発になるので、中空部Ｓ内の冷却材１９の攪拌がそれだけ促進されて、バルブ１０における熱引き効果（熱伝導性）が著しく改善されることになる。
【００６４】
また、バルブ軸部１２内の小径中空部Ｓ２は、バルブ軸端部寄りの、内径ｄ１が比較的大きい小径中空部Ｓ２１と、バルブ傘部１４寄りの、内径ｄ２が比較的小さい小径中空部Ｓ２２で構成されて、小径中空部Ｓ２１と小径中空部Ｓ２２間には、円環状の段差部１７が形成されるとともに、段差部１７を越えた位置まで冷却材１９が装填されている。
【００６５】
このため、バルブ１０が開閉動作する際に作用する慣性力によって、冷却材１９が小径中空部Ｓ２を上下に移動する際に、図４（ａ），（ｂ）の矢印Ｆ９，Ｆ１０に示すように、円環状の段差部１７近傍に乱流が形成され、小径中空部Ｓ２内の冷却材１９の攪拌が促進されて、それだけバルブ１０における熱引き効果（熱伝導性）がさらに改善されている。
【００６６】
次に、バルブ１０が開閉動作する際の冷却材の動きを、図３,４に基づいて詳しく説明する。
【００６７】
バルブ１０が閉弁状態から開弁状態に移行する際（バルブ１０が下降する際）は、図３（ａ）に示すように、中空部Ｓ内の冷却材（液体）１９に慣性力が上向きに作用する。そして、大径中空部Ｓ１中央部の冷却材１９に作用する慣性力（上向き）が大径中空部Ｓ１周辺領域の冷却材１９に作用する慣性力よりも大きいため、大径中空部Ｓ１内の冷却材１９が連通部Ｐを介して小径中空部Ｓ２に移動しようとする。しかし、連通部Ｐには庇状の環状段差部１５が形成されているため、連通部が滑らかな形状に形成されている、先行文献に示す従来の中空バルブのようにスムーズに小径中空部Ｓ２側に移動できない。
【００６８】
このため、図４（ａ）に示すように、連通部Ｐにおいて小径中空部Ｓ２に向かう流れＦ４，Ｆ５が僅かに発生するものの、円環状の段差部１５（大径中空部Ｓ１の天井面１４ｂ１）に沿って半径方向外側に向かう流れＦ１が発生する。このとき、大径中空部Ｓ１の底面側では、大径中空部Ｓ１中央部の冷却材１９が上方に移動することで、大径中空部Ｓ１中央部の底面側が負圧になって、半径方向外側から内側に向かう流れＦ３が発生し、これに伴って、大径中空部Ｓ１の傾斜外周面１４ｂ２に沿って下方に向かう流れＦ２が発生する。
【００６９】
このように、バルブ１０が閉弁状態から開弁状態に移行する際（バルブ１０が下降する際）は、大径中空部Ｓ１内の冷却材１９には、矢印Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３→Ｆ１に示すように、バルブ１０の中心軸線Ｌの周りに外回りのタンブル流が形成され、小径中空部Ｓ２内の冷却材１９には、Ｆ４，Ｆ５に示すような乱流が発生する。
【００７０】
さらには、バルブ１０が閉弁状態から開弁状態に移行する際（バルブ１０が下降する際）は、小径中空部Ｓ２内の冷却材１９は、上向きに作用する慣性力により、小径中空部Ｓ２内を上方に移動するが、内径の小さいバルブ傘部１４寄りの小径中空部Ｓ２２から内径の大きいバルブ軸端部寄りの小径中空部Ｓ２１に移動する際に、図４（ａ）に示すように、段差部１７の下流側（図４（ａ）の上方）で乱流Ｆ９が発生する。
【００７１】
一方、バルブ１０が開弁状態から閉弁状態に移行する際（バルブ１０が上昇する際）は、図３（ｂ）に示すように、中空部Ｓ内の冷却材１９には慣性力が下向きに作用する。そして、大径中空部Ｓ１中央部の冷却材１９に作用する慣性力（下向き）が大径中空部Ｓ１周辺領域の冷却材１９に作用する慣性力よりも大きいため、図４（ｂ）に示すように、大径中空部Ｓ１内の冷却材１９には、大径中空部Ｓ１中央部の底面に沿って半径方向外方に向かう流れＦ６が発生し、同時に、小径中空部Ｓ２においても連通部Ｐを通って下方に向かう流れ（乱流）Ｆ７が発生する。大径中空部Ｓ１の底面に沿った流れＦ６は、大径中空部Ｓ１の外方から傾斜外周面１４ｂ２に沿って天井面１４ｂ１側に回りこみ、大径中空部Ｓ１の天井面１４ｂ１に沿った流れＦ８となり、大径中空部Ｓ１の中央部（連通部Ｐ）において下方に向かう流れＦ６，Ｆ７に合流する。
【００７２】
即ち、大径中空部Ｓ１内の冷却材１９には、矢印Ｆ６→Ｆ８→Ｆ６に示すように、バルブ１０の中心軸線Ｌの周りに内回りのタンブル流が形成され、小径中空部Ｓ２内の冷却材１９には、矢印Ｆ７に示すような乱流が発生する。
【００７３】
さらには、バルブ１０が開弁状態から閉弁状態に移行する際（バルブ１０が上昇する際）は、開弁動作によって小径中空部Ｓ２内上方にいったん移動した冷却材（液体）１９に慣性力が下向きに作用するため、冷却材１９は小径中空部Ｓ２内を下方に移動するが、内径の大きいバルブ軸端部寄りの小径中空部Ｓ２１から内径の小さいバルブ傘部寄りの小径中空部Ｓ２２に移動する際に、図４（ｂ）に示すように、段差部１７の下流側（図４（ｂ）の下方）で乱流Ｆ１０が発生する。
【００７４】
このようにして、バルブ１０の開閉動作の際に、中空部Ｓ内の冷却材１９には、矢印Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３；Ｆ６→Ｆ８で示すタンブル流や、矢印Ｆ４，Ｆ５，Ｆ７，Ｆ９，Ｆ１０で示す乱流が形成されて、中空部Ｓ内の冷却材１９の下層部，中層部，上層部が積極的に攪拌されることとなって、バルブ１０における熱引き効果（熱伝導性）が大幅に改善されている。
【００７５】
また、小径中空部Ｓ内の段差部１７は、図１に示すように、バルブガイド３の排気通路６に臨む側の端部３ｂに略対応する位置に設けられて、内径の大きい軸端部寄り小径中空部Ｓ２１を軸方向に長く形成することで、バルブ１０の耐久性を低下させることなく、バルブ軸部１２の冷却材１９との接触面積が増えて、バルブ軸部１２の熱伝達効率が上がり、小径中空部Ｓ２１形成壁が薄肉となって、バルブ１０も軽量となる。即ち、小径中空部Ｓ内の段差部１７は、図１の仮想線に示すように、バルブ１０が開弁(下降)しきった状態で、排気通路６内とならない所定位置（バルブ軸部１２における薄肉の小径中空部Ｓ２１形成壁が排気通路６内の熱の影響を受け難い所定位置）に設けられている。図１の符号１７Ｘは、バルブ１０が開弁(下降)しきった状態での段差部１７の位置を示す。
【００７６】
詳しくは、金属の疲労強度は高温になるほど低下するため、常に排気通路６内にあって高熱にさらされる部位である、バルブ軸部１２におけるバルブ傘部１４寄りの領域は、疲労強度の低下に耐え得る程度の肉厚に形成する必要がある。一方、熱源から離れ、しかも常にバルブガイド３ａに摺接する部位である、バルブ軸部１２における軸端部寄りの領域は、冷却材１９を介して燃焼室４や排気通路６の熱が伝達されるものの、伝達された熱はバルブガイド３ａを介して直ちにシリンダヘッド２に放熱されるため、バルブ傘部１４寄りの領域ほどの高温となることがない。
【００７７】
即ち、バルブ軸部１２における軸端部寄り領域は、バルブ傘部１４寄りの領域よりも疲労強度が低下しないため、薄肉に形成（小径中空部Ｓ２１の内径を大きく形成）しても、強度的（疲労により折損する等の耐久性）には問題がない。
【００７８】
そこで、本実施例では、小径中空部Ｓ２１の内径を大きく形成して、第１には、小径中空部Ｓ２全体の表面積（冷却材１９との接触面積）を増やすことで、バルブ軸部１２における熱伝達効率が高められている。第２には、小径中空部Ｓ２全体の容積を増やすことで、バルブ１０の総重量が軽減されている。
【００７９】
また、バルブの軸端部材１２ｂは、シェル１１ほど耐熱性が要求されないため、シェル１１の材料よりも耐熱性の低い廉価材を用いることで、バルブ１０を安価に提供できる。
【００８０】
次に、中空ポペットバルブ１０の製造工程を、図５に基づいて説明する。
【００８１】
まず、図５（ａ）に示すように、熱間鍛造工程により、略円錐台形状の球面状凹部１４ｂ’を設けた傘部外殻１４ａと軸部１２ａとを一体的に形成したシェル１１を成形する。なお、シェル１１（傘部外殻１４ａ）を成形する際に、傘部外殻１４ａにおける凹部１４ｂ’が成形される。凹部１４ｂ’は、段付き略円錐台形状の凹部１４ｂの原形となる球面状に成形される。
【００８２】
熱間鍛造工程としては、金型を順次取り替える押し出し鍛造で、耐熱鋼製ブロックからシェル１１を製造する押し出し鍛造、またはアップセッタで耐熱鋼製棒材の端部に球状部を据え込んだ後に、金型を用いてシェル１１（の傘部外殻１４ａ）を鍛造する据え込み鍛造のいずれであってもよい。なお、熱間鍛造工程において、シェル１１の傘部外殻１４ａと軸部１２ａとの間には、Ｒ形状フィレット部１３が形成され、傘部外殻１４ａの外周面には、テーパ形状フェース部１６が形成される。
【００８３】
次に、図５（ｂ）に示すように、傘部外殻１４ａの凹部１４ｂ’の開口側にキャップ係合用の内周面１４ｃを形成して、大径中空部Ｓ１のフランジ状中空部Ｓ１ａの天井面に相当する円環形状の段差部１４ｂ３を形成する切削工程と、傘部外殻１４ａの凹部（の球面状の底面）１４ｂ’を所定量Ｈだけ切削して、バルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面（大径中空部Ｓ１の円形の天井面）１４ｂ１を形成する切削工程と、を行う。
【００８４】
次に、図５（ｃ）に示すように、傘部外殻１４ａの凹部１４ｂが上向きとなるようにシェル１１を配置し、傘部外殻１４ａの凹部１４ｂの底面１４ｂ１から軸部１２にかけて傘部寄り小径中空部Ｓ２２に相当する孔１４ｅをドリル加工により穿設する（孔穿設工程）。孔穿設工程により、大径中空部Ｓ１を構成する傘部外殻１４ａの凹部１４ｂと、小径中空部Ｓ２２に相当する軸部１２ａ側の孔１４ｅが連通することで、凹部１４ｂと孔１４ｅの連通部には、凹部１４ｂ側から見て庇状の環状段差部１５が形成される。
【００８５】
次に、図５（ｄ）に示すように、シェル１１の軸端部側から、軸端部寄り小径中空部Ｓ２１に相当する孔１４ｆをドリル加工により穿設して、小径中空部Ｓ２内に段差部１７を形成する（孔穿設工程）。
【００８６】
次に、図５（ｅ）に示すように、シェル１１の軸端部に軸端部材１２ｂを軸接する（軸端部材軸接工程）。
【００８７】
次に、図５（ｆ）に示すように、シェル１１の傘部外殻１４ａの凹部１４ｂの孔１４ｅに冷却材（固体）１９を所定量充填する（冷却材装填工程）。
【００８８】
最後に、図５（ｇ）に示すように、アルゴンガス雰囲気下で、シェル１１の傘部外殻１４ａの凹部１４ｂの開口側内周面１４ｃにキャップ１８を接合（例えば、抵抗接合）する（中空部密閉工程）。バルブ１０の中空部Ｓは、キャップ１８によって密閉されるとともに、大径中空部Ｓ１の底面側にフランジ状中空部Ｓ１ａが形成される。なお、キャップ１８の接合は、抵抗接合に代えて、電子ビーム溶接やレーザー溶接等を採用してもよい。
【００８９】
このように、中空ポペットバルブ１０では、バルブ１０の中心軸線Ｌに対し直交する平面で構成された、大径中空部Ｓ１の円形の天井面１４ｂ１（庇状の環状段差部１５）を、縦断面が円弧状に僅かに湾曲するスカート状の傾斜外周面１４ｂ２の上縁によって特定される天井面１４ｂ’1を所定量Ｈだけ上方にオフセットした位置に設けるように構成したので、以下の効果が奏される。
【００９０】
たとえば、図５（ａ）に示す鍛造工程で用いる金型を、先端が球状に膨出する略円錐台形状に構成することで、金型の押圧成形部が摩滅しにくい。また、鍛造工程後に、大径中空部Ｓ１の円形の天井面１４ｂ１を切削加工で形成するため、鍛造工程で用いる金型の押圧成形部の加工精度に対する要求も緩和されて、金型の加工がより容易となるとともに、大径中空部Ｓ１の円形の天井面１４ｂ１の加工精度も上がる。
【００９１】
この結果、大径中空部Ｓ１を加工する際に一定の加工精度が保証されて、製造する各バルブ１０の優れた熱引き効果（熱伝導性）を均一化することができる。
【００９２】
図６は、本発明の第２の実施例である中空ポペットバルブの縦断面図である。
【００９３】
前記した第１の実施例である中空ポペットバルブ１０では、バルブ傘部１４内の大径中空部Ｓ１が段付き略円錐台形状に形成されているのに対し、この第２の実施例である中空ポペットバルブ１０Ａでは、傘部１４内の大径中空部Ｓ’１がテーパ形状外周面１４ｂ２を備えた略円錐台形状に形成されている。
【００９４】
また、大径中空部Ｓ１’底面側のフランジ状中空部Ｓ’１ａは、第１の実施例のバルブ１０におけるフランジ状中空部Ｓ１ａよりも拡径された構造で、大径中空部Ｓ’１（内の冷却材１９）とバルブフェース部１６間のバルブ母材（傘部形成壁）における熱伝達経路がいっそう短縮されて、第１の実施例のバルブ１０よりもバルブ傘部１４における熱伝達効率がさらに高められている。
【００９５】
また、シェル１１’の傘部外殻１４ａ’（の凹部１４ｂ’）の開口側内周面１４ｃ’は、第１の実施例の傘部外殻１４ａ（の凹部１４ｂ）の開口側内周面１４ｃよりも大きく形成されるとともに、フランジ状中空部Ｓ’１ａの天井面を構成する円環形状の段差部１４ｂ’３がテーパ状に形成されて、バルブ１０Ａの開閉動作の際に、大径中空部Ｓ１’内の冷却材１９に形成されるタンブル流の一部が、図６矢印に示すように、フランジ状中空部Ｓ’１ａ内にも導かれることで、第１の実施例のバルブ１０よりもバルブの熱引き効果（熱伝導性）が高められている。
【００９６】
また、前記した第１の実施例のバルブ１０では、バルブ軸部１２内の小径中空部Ｓ２が、バルブ傘部寄りの内径が小さい小径中空部Ｓ２１と、バルブ軸端部寄りの内径が大きい小径中空部Ｓ２１で構成されているが、中空ポペットバルブ１０Ａでは、バルブ軸部１２内の小径中空部Ｓ２が軸方向に一定の内径で形成されている。
【００９７】
その他は、前記した第１の実施例と同一であるので、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００９８】
図７は、本発明の第３の実施例である中空ポペットバルブの縦断面図である。
【００９９】
前記した第１，第２の実施例の中空ポペットバルブ１０，１０Ａでは、バルブ傘部１４内の大径中空部Ｓ１，Ｓ’１が段付き略円錐台形状，略円錐台形状にそれぞれ形成されているのに対し、この第３の実施例の中空ポペットバルブ１０Ｂでは、バルブ傘部１４内の大径中空部Ｓ”１が高さの低い円柱形状（円盤形状）に形成されている。
【０１００】
シェル１１”の傘部外殻１４ａ”（の円柱形状凹部１４ｂ”）の開口側には、キャップ１８係合用の内周面１４ｃ”および円環形状の段差部１４ｂ”３が設けられ、傘部外殻１４ａ”の開口側内周面１４ｃ’
にキャップ１８が接合されることで、中空部Ｓ”が密閉され、中空部Ｓ”には、金属ナトリウム等の冷却材１９がアルゴンガスなどの不活性ガスとともに装填されている。
【０１０１】
また、大径中空部Ｓ”１の底面側には、図７に示すように、第１の実施例のバルブ１０のフランジ状中空部Ｓ１ａと同じ形状のフランジ状中空部Ｓ”１ａが形成されている。
【０１０２】
その他は、前記した第１の実施例の中空ポペットバルブ１０と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【０１０３】
なお、前記した実施例のバルブ１０，１０Ａ，１０Ｂでは、中空部内に不活性ガスとともに冷却材１９が装填されて、バルブが軸方向に往復動作する際に、少なくとも大径中空部内の冷却材にバルブの中心軸線周りにタンブル流が形成されて、積極的に冷却材が攪拌されるように構成されているが、中空部内における冷却材の装填量が多いために、バルブが軸方向に往復動作する際に、大径中空部内の冷却材にタンブル流がほとんど形成されない構造の中空ポペットバルブにも、本発明を適用できることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  中空ポペットバルブ
１１，１１’，１１”  傘部外殻と軸部を一体的に形成したシェル
１２  バルブ軸部
１２ａ  軸部
１２ｂ  軸端部材
１４  バルブ傘部
１４ａ，１４ａ’，１４ａ”  傘部外殻
１４ｂ，１４ｂ’，１４ｂ”  傘部外殻の凹部
１４ｂ１，１４ｂ’１，１４ｂ”１  大径中空部の円形の天井面
１４ｂ２，１４ｂ２’  大径中空部の傾斜外周面
１４ｃ，１４ｃ’，１４ｃ”  傘部外殻の凹部の開口側内周面
１５  大径中空部の天井面における小径中空部の開口周縁部である庇状の環状段差部
１７  小径中空部内の円環状の段差部
１８  キャップ
１９  冷却材
Ｌ，Ｌ’，Ｌ”  バルブの中心軸線
Ｓ，Ｓ’Ｓ”  中空部
Ｓ１，Ｓ’１，Ｓ”１  大径中空部
Ｓ２，Ｓ’ ２，Ｓ”２  小径中空部
Ｐ  連通部
Ｓ２１  軸端部寄り小径中空部
Ｓ２２  傘部寄り小径中空部
Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３；Ｆ６→Ｆ８タンブル流
Ｆ４，Ｆ５，Ｆ７  乱流
Ｆ９，Ｆ１０  乱流
【図１】
2014054302.tif 000003
【図２】
2014054302.tif 000004
【図３】
2014054302.tif 000005
【図４】
2014054302.tif 000006
【図５】
2014054302.tif 000007
【図６】
2014054302.tif 000008
【図７】
2014054302.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月28日(2014.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の一端側に傘部を一体的に形成したポペットバルブの傘部から軸部にかけて中空部が形成され、前記中空部に不活性ガスとともに冷却材が装填された中空ポペットバルブにおいて、
前記バルブ傘部内には、前記バルブ軸部内に設けられた直線状の小径中空部が連通する、略円盤形状の大径中空部が設けられるともに、
前記大径中空部の底面側外周縁部だけが半径方向外方かつ周方向に連続するフランジ状に拡径されたことを特徴とする中空ポペットバルブ。
【請求項２】
前記大径中空部は、円弧状に僅かに外側に湾曲するスカート状の外周面または前記傘部の外形に倣うテーパ形状の外周面を備えた縦断面略円錐台形状に形成されて、前記大径中空部の天井面を形成する、前記小径中空部の前記大径中空部への開口周縁部が、前記バルブの中心軸線に対し直交する平面で構成されるとともに、前記大径中空部から前記小径中空部にかけて冷却材が装填されて、
前記バルブが軸方向に往復動作する際に、前記大径中空部内の冷却材に前記バルブの中心軸線周りに縦方向の旋回流が形成されることを特徴とする請求項１に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項３】
前記大径中空部の拡径された底面側外周縁部の天井面がテーパ状に形成されて、拡径された該底面側外周縁部にも前記旋回流の一部が導かれるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項４】
前記大径中空部は、前記小径中空部の開口周縁部が該大径中空部の天上面に対し前記バルブの軸部側に所定距離オフセットする段付き形状に構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の中空ポペットバルブ。
【請求項５】
前記バルブ軸端部寄りの小径中空部の内径が前記バルブ傘部寄り小径中空部の内径よりも大きく形成されて、前記小径中空部内の軸方向所定位置に円環状の段差部が設けられるとともに、前記段差部を越えた位置まで前記冷却材が装填されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空ポペットバルブ。
【請求項６】
前記小径中空部内の段差部は、前記バルブをエンジンの燃焼室に開口する排気通路または吸気通路に配設した際に、前記排気通路または吸気通路内とならない所定位置に設けるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の中空ポペットバルブ。
【国際調査報告】
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