(57)【要約】【課題】コッタの当接に起因して発生するバルブステムでの集中応力を低減させることのできる内燃機関の吸排気バルブを提供する。【解決手段】リテーナに設けられた孔にコッタの外周面がテーパ結合されるとともに、コッタの内周面に設けられた突部がバルブステム１ａの外周面に設けられた第１の溝に係合されることにより、吸気バルブのバルブステム１ａとリテーナとの係合がなされる。この吸気バルブにおいて、バルブステム１ａの外周面にあってコッタ３０の先端部３０ｂが当接する部位に、第１の溝よりも溝深さの小さい第２の溝１ｄを形成するとともに、該第２の溝１ｄにあってコッタ３０の先端部３０ｂが当接する部分には先端部３０ｂに向けて凸となった曲面１ｅを形成する。【選択図】      図２
2006104961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リテーナに設けられた孔にコッタの外周面がテーパ結合されるとともに、前記コッタの内周面に設けられた突部がバルブステムの外周面に設けられた第１の溝に係合されることにより、前記リテーナと前記バルブステムとの係合がなされる内燃機関の吸排気バルブにおいて、
前記バルブステムの外周面にあって前記コッタの先端部が当接する部位には、前記第１の溝よりも溝深さの小さい第２の溝が形成され、該第２の溝にあって前記コッタの先端部が当接する部分には該先端部に向けて凸となった曲面が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸排気バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸排気バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸排気バルブは、バルブスプリングによって吸気ポートや排気ポートを閉弁する方向に付勢されている。このような吸排気バルブの一般的な取り付け構造を図３に示す。なお、吸気バルブと排気バルブとは同様な構造で取り付けられているため、図３では吸気バルブの取り付け構造を一例として説明する。
【０００３】
図３に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１１にあって、これに形成された吸気ポート２３を開閉する吸気バルブ１３は、略棒状のバルブステム１３ａ及び該バルブステム１３ａに設けられて吸気ポート２３を開閉する弁体１３ｂから構成されている。バルブステム１３ａにあって弁体１３ｂの反対側の端部（以下、ステムエンドという）には、バルブステム１３ａの軸方向に沿って２つに分割された分割体から構成されており、同軸方向に直交する断面が半円弧形状をなす一対のコッタ３０と、バルブスプリング１５の一端が接するとともにコッタ３０の外側に設けられるリテーナ４０とが装着されている。
【０００４】
リテーナ４０には、バルブエンド側に向けて広がるテーパ孔４０ａが設けられており、このテーパ孔４０ａには、外周面がテーパ形状とされたコッタ３０がテーパ結合されている。また、コッタ３０の内周面には突部３０ａが形成されており、この突部３０ａがバルブステム１３ａの外周面に形成された環状の溝１３ｃに係合されることにより、リテーナ４０とバルブステム１３ａとの係合がなされるようになっている。すなわち、バルブスプリング１５の付勢力が作用するリテーナ４０とバルブステム１３ａとはコッタ３０によるくさび効果によって係合されており、これにより吸気バルブ１３は吸気ポート２３を閉弁する方向に付勢されるようになっている。
【０００５】
ところで、バルブステム１３ａのステムエンドは、コッタ３０の突部３０ａ及びコッタ３０のテーパにおける先端部３０ｂの内周面といった２箇所で支持される。コッタ３０の先端部３０ｂ近傍、すなわち図３のＡ部を拡大して図４に示す。
【０００６】
この図４に示すように、コッタ３０の先端部３０ｂとバルブステム１３ａとが当接する部分では、上記くさび効果による押圧力Ｆが先端部３０ｂからバルブステム１３ａに向けて作用する。ここで、先端部３０ｂが直線状のバルブステム１３ａに当接するとともに、くさび効果がテーパの先端部分で最も大きくなることに起因して、上記押圧力Ｆによる大きな集中応力がバルブステム１３ａに発生し、例えば該バルブステム１３ａの変形等を招くおそれがある。そこで、特許文献１に記載の吸排気バルブでは、コッタの先端部とバルブステムとの間に間隙を設けて両者を当接させないようにしている。
【０００７】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、上記特許文献１の他にも以下の特許文献２が挙げられる。
【特許文献１】実開平２−５２９０５号公報
【特許文献２】実開平２−６１１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載されるように、コッタの先端部とバルブステムとの間に間隙を設けるようにすれば、コッタとバルブステムとの当接位置がコッタの先端部よりも上方、すなわちコッタの突部側に移動するため、該先端部とバルブステムとの当接を回避することはできる。しかし、コッタの先端部よりも上方において該コッタの内周面とバルブステムの外周面とは当接するため、依然としてコッタとバルブステムとの当接に起因した該バルブステムでの集中応力の発生は避けられないものとなっている。
【０００９】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コッタの当接に起因して発生するバルブステムでの集中応力を低減させることのできる内燃機関の吸排気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】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、リテーナに設けられた孔にコッタの外周面がテーパ結合されるとともに、前記コッタの内周面に設けられた突部がバルブステムの外周面に設けられた第１の溝に係合されることにより、前記リテーナと前記バルブステムとの係合がなされる内燃機関の吸排気バルブにおいて、前記バルブステムの外周面にあって前記コッタの先端部が当接する部位には、前記第１の溝よりも溝深さの小さい第２の溝が形成され、該第２の溝にあって前記コッタの先端部が当接する部分には該先端部に向けて凸となった曲面が形成されていることをその要旨とする。
【００１１】
同構成では、コッタの先端部とバルブステムとが当接する当接部位での該バルブステムの外周面を、コッタの先端部に向けて凸とされた曲面で形成するようにしている。そのため、同当接部位でのバルブステム外周面が直線状に形成されている場合と比較して、該当接部位において該バルブステムに発生する集中応力は、曲面の曲率にあわせて分散されるようになる。従って、コッタの当接に起因して発生するバルブステムでの集中応力を低減させることができるようになる。
【００１２】
なお、同構成によれば、上記第２の溝を形成することにより、該第２の溝とバルブステムの直線部とが交わる部分に上記曲面を容易に形成することができる。また、この第２の溝はコッタと係合させる必要がないため、コッタの突部が係合する第１の溝よりも溝深さが小さく形成される。従って、第２の溝を形成することによるバルブステムの強度低下も極力抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる吸排気バルブについてこれを具体化した一実施形態を、図１及び図２を併せ参照して説明する。
図１は、先の図３に示した吸気バルブ２３に、本実施形態における吸気バルブ１の構造を適用した場合のステムエンド近傍の拡大図を示している。なお、図１において先の図３に示した部材と同一の部材には同じ符号を付している。
【００１４】
この図１に示されるように、本実施形態にかかる吸気バルブ１も略棒状のバルブステム１ａと該バルブステム１ａに設けられて吸気ポートを開閉する弁体（上記弁体１３ｂと同様）とから構成されている。バルブステム１ａにあって弁体の反対側の端部、すなわちステムエンドには、バルブステム１ａの軸方向に沿って２つに分割された分割体から構成され、かつ同軸方向に直交する断面が半円弧形状をなす一対のコッタ３０と、バルブスプリング１５の一端が接するとともにコッタ３０の外側に設けられるリテーナ４０とが装着されている。
【００１５】
リテーナ４０には、バルブエンド側に向けて広がるテーパ孔４０ａが設けられており、このテーパ孔４０ａには、外周面がテーパ形状とされたコッタ３０がテーパ結合されている。
【００１６】
コッタ３０にあってテーパが広がる方向の端部近傍の内周面には突部３０ａが形成されており、この突部３０ａがバルブステム１ａの外周面に形成された環状の溝（以下、第１の溝という）１３ｃに係合されることにより、リテーナ４０とバルブステム１ａとの係合がなされるようになっている。すなわち、バルブスプリング１５の付勢力が作用するリテーナ４０とバルブステム１ａとはコッタ３０によるくさび効果によって係合されており、これにより吸気バルブ１は吸気ポートを閉弁する方向に付勢されるようになっている。
【００１７】
上記第１の溝１３ｃの溝深さＣは、コッタ３０の突部３０ａをバルブステム１ａに係合させることができる、すなわちコッタ３０に対してバルブステム１ａの軸方向への相対移動が規制できる程度に十分深く設定されている。
【００１８】
図２に、図１のＢ部を拡大して示す。この図２に示されるように、バルブステム１ａの外周面にあってコッタ３０の先端部３０ｂが当接する部位、すなわちコッタ３０のテーパ先端部であり、コッタ３０にあってテーパが狭まる方向の端部近傍の内周面が当接するバルブステム１ａの外周面には、第１の溝１３ｃよりも溝深さの小さい第２の溝１ｄが形成されている。この第２の溝１ｄの溝深さＤは、数μｍ〜数１０μｍ程度とされているが、第１の溝１３ｃの溝深さＣよりも小さく、かつ第２の溝１ｄの形成によるバルブステム１ａの強度低下を極力抑えることができるのであれば、その溝深さＤは適宜変更することができる。
【００１９】
さらに、第２の溝１ｄにあってコッタ３０の先端部３０ｂが当接する部分には、該先端部３０ｂに向けて凸となった曲面１ｅが形成されている。この曲面１ｅの曲率ＲＥは、以下の点を考慮して設定されている。すなわち、先の図４を参照して説明したように、バルブステム１３ａの直線部分にコッタ３０の先端部３０ｂが当接する場合には、上記くさび効果による押圧力Ｆが先端部３０ｂからバルブステム１３ａに向けて作用するため、この押圧力Ｆによる大きな集中応力がバルブステム１３ａに発生し、例えば該バルブステム１３ａの変形等を招くおそれがある。そこで、このようなバルブステムに発生する集中応力が十分に分散されるように、この曲率ＲＥには適切な値が設定されている。
【００２０】
このように本実施形態にかかる吸気バルブ１では、コッタ３０の先端部３０ｂとバルブステム１ａとが当接する当接部位での該バルブステム１ａの外周面を、コッタ３０の先端部３０ｂに向けて凸とされた曲面１ｅで形成するようにしている。そのため、同当接部位のバルブステム１ａの外周面が直線状に形成されている場合と比べ、該当接部位において該バルブステム１ａに発生する集中応力は、曲面１ｅの曲率ＲＥにあわせて分散されるようになる。従って、コッタ３０の当接に起因して発生するバルブステム１ａでの集中応力を低減させることができるようになる。このように本実施形態にかかる吸気バルブ１によれば、コッタ３０の先端部３０ｂとバルブステム１ａとが当接する当接部位での集中応力を低減させることができるため、吸気バルブ１を金属材料で形成する場合には、該当接部位におけるバルブステム１ａの変形等を抑えることができる。また、吸気バルブ１をセラミックスなどの低脆性材料で形成する場合には、該当接部位におけるバルブステム１ａの破損（亀裂の発生等）等を抑えることができる。そしてこのようにバルブステム１ａの変形や破損等を好適に抑えることができるため、内燃機関の高回転化にも対応することができる。
【００２１】
また、本実施形態によれば、上記第２の溝１ｄを形成することにより、該第２の溝１ｄとバルブステム１ａの直線部１ｆとが交わる部分に上記曲面１ｅを容易に形成することができる。
【００２２】
また、第２の溝１ｄはコッタ３０と当接するだけであり、係合させる必要はないため、コッタ３０の突部３０ａが係合する第１の溝１３ｃよりも溝深さを小さく形成することができる。従って、第２の溝１ｄを形成することによるバルブステム１ａの強度低下も極力抑えることができる。なお、上記特許文献１や特許文献２にもバルブステムに２つの溝を設けた吸排気バルブが開示されているが、これら各文献に開示されている２つの溝の溝深さは互いにほぼ同一であり、コッタの突部をバルブステムに係合させることができる程度に十分深く設定されている。そのため、これら従来の吸排気バルブではバルブステムの強度低下が避けられないものとなっている。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
（１）バルブステム１ａの外周面にあってコッタ３０の先端部３０ｂが当接する当接部位に、コッタ３０の突部３０ａが係合する第１の溝１３ｃよりも溝深さの小さい第２の溝１ｄを形成するようにしている。さらに、この第２の溝１ｄにあって前記先端部３０ｂが当接する部分には該先端部３０ｂに向けて凸となった曲面１ｅを形成するようにしている。従って、その当接部位においてバルブステム１ａに発生する集中応力は曲面１ｅの曲率ＲＥにあわせて分散されるようになり、コッタ３０の当接に起因して発生するバルブステム１ａでの集中応力を低減させることができるようになる。
【００２４】
（２）第２の溝１ｄを形成することにより、該第２の溝１ｄとバルブステム１ａの直線部１ｆとが交わる部分に上記曲面１ｅを容易に形成することができる。
（３）第２の溝１ｄはコッタ３０と係合させる必要がないため、コッタ３０の突部３０ａが係合する第１の溝１３ｃよりも溝深さを小さく形成するようにしている。従って、第２の溝１ｄを形成することによるバルブステム１ａの剛性低下も極力抑えることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・コッタ３０の分割数は適宜変更することができる。
・本発明は内燃機関の排気バルブにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる吸気バルブの一実施形態について、その構造を示す部分拡大図。
【図２】図１のＢ部拡大図。
【図３】従来の吸気バルブの取り付け構造を示す概略図。
【図４】図３のＡ部拡大図。
【符号の説明】
【００２７】
１…吸気バルブ、１ａ…バルブステム、１ｄ…第２の溝、１ｅ…曲面、１ｆ…直線部、１３ｃ…第１の溝、１５…バルブスプリング、３０…コッタ、３０ａ…突部、３０ｂ…先端部、４０…リテーナ、４０ａ…テーパ孔。
【図１】
2006104961.tif 000003
【図２】
2006104961.tif 000004
【図３】
2006104961.tif 000005
【図４】
2006104961.tif 000006