(57)【要約】【課題】シートリング取付時のシリンダヘッドの歪みをなくしてシリンダヘッドの信頼性の向上を図り、かつシートリングの偏磨耗による燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止し得るシリンダヘッドのバルブシート構造を提供する。【解決手段】シートリング１の外周面１１の軸線ｍ方向略中央部から上側部分に跨る部位に断面略矩形状のシートリング側環状溝１２を形成するとともに、このシートリング側環状溝と対向するシリンダヘッド２の取付穴２１の内周面２１１の高さ方向略中央部から上側部分に跨る部位に断面略三角形状のシリンダヘッド側環状溝２２を形成する。両環状溝に、内燃機関が所定の運転条件に達したときにシリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転を許容するように両環状溝間に跨って付勢力を付与する皿ばね３を装着している。【選択図】図１
2006070765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸排気用のバルブが着座した際に吸排気ガスをシールするようにシートリングをシリンダヘッドに取り付けたシリンダヘッドのバルブシート構造であって、
上記シートリングの外周面にはシートリング側凹部が形成されているとともに、このシートリング側凹部と対向するシリンダヘッドの対向部位にはシリンダヘッド側凹部が形成されており、
上記シートリング側凹部およびシリンダヘッド側凹部には、内燃機関が所定の運転条件に達したときに上記シリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転を許容するように上記両凹部間に跨って付勢力を付与する金属ばねが装着されていることを特徴とするシリンダヘッドのバルブシート構造。
【請求項２】
上記請求項１に記載のシリンダヘッドのバルブシート構造において、
内燃機関の所定の運転条件は、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上であるときに規定されていることを特徴とするシリンダヘッドのバルブシート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドのバルブシート構造に関し、特に、シリンダヘッドの信頼性の向上およびシートリングの偏磨耗によるガス洩れを確実に防止する対策に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリンダヘッドのバルブシート構造としては、シートリングの外周面にシートリング側環状溝を形成するとともに、このシートリング側環状溝と対向するシリンダヘッドの対向部位にシリンダヘッド側環状溝を形成し、この両環状溝内にシートリングの半径方向外方に拡張する拡張リングを介挿させた状態で、シートリングをシリンダヘッドに対し圧入して固着するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、両環状溝内で半径方向外方に拡張する拡張リングによって、シリンダヘッドに対するシートリングの脱落を防止するようにしている。
【０００３】
また、その他のシリンダヘッドのバルブシート構造としては、バルブ軸方向と直行する方向から互いに対向するシートリングの外周面およびシリンダヘッドの取付穴のそれぞれの衝接面に回転防止用の段差部を形成するとともに、シートリングの外周面およびシリンダヘッドの間にシートリングを反燃焼室側へ付勢するスナップリングを介挿させた状態で、シートリングをシリンダヘッドに対し圧入して固着するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開平１−８３１０９号公報
【特許文献２】実開平４−１２３３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来のシリンダヘッドのバルブシート構造では、いずれのものにおいても、シートリングがシリンダヘッドに対し圧入により固着して取り付けられているため、シートリングの圧入以後も継続する圧入負荷によってシリンダヘッドに経時的な歪みが発生し、内燃機関運転時に発生する熱や燃焼圧力に対するシリンダヘッドの信頼性の低下が危惧される。
【０００５】
しかも、シリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転が圧入によって規制されているため、バルブがシートリングの着座面に対して周方向の同じ位置で常時着座することになり、シートリングの着座面に偏磨耗が生じ易く、燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れが発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シートリング取付時のシリンダヘッドの歪みをなくしてシリンダヘッドの信頼性の向上を図り、かつシートリングの偏磨耗による燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止することができるシリンダヘッドのバルブシート構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関の吸排気用のバルブが着座した際に吸排気ガスをシールするようにシートリングをシリンダヘッドに取り付けたシリンダヘッドのバルブシート構造を前提とし、上記シートリングの外周面にシートリング側凹部を形成するとともに、このシートリング側凹部と対向するシリンダヘッドの対向部位にシリンダヘッド側凹部を形成する。そして、上記シートリング側凹部およびシリンダヘッド側凹部
に、内燃機関が所定の運転条件に達したときに上記シリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転を許容するように上記両凹部間に跨って付勢力を付与する金属ばねを装着している。
【０００８】
この特定事項により、シートリングは、その外周面のシートリング側凹部と、このシートリング側凹部と対向するシリンダヘッドの対向部位のシリンダヘッド側凹部との間に装着された金属ばねによって、内燃機関が所定の運転条件に達したときにシリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転が許容されるように上記両凹部間に跨って付勢力が付与されているので、シートリング取付時に金属ばねの一時的な応力がシリンダヘッドに作用するものの、シリンダヘッドに対しシートリングを圧入して固着したもののようにシートリング圧入以後も継続的な圧入負荷が作用することはなく、シリンダヘッドの歪みの発生が防止され、シリンダヘッドの信頼性の向上を図ることが可能となる。
【０００９】
しかも、内燃機関が所定の運転条件に達したときにシリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転が許容されていることにより、シートリングの着座面に対するバルブの周方向同位置での着座をなくし、シートリングの着座面での偏磨耗を抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止することが可能となる。
【００１０】
特に、内燃機関の所定の運転条件を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。
【００１１】
つまり、内燃機関の所定の運転条件を、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上であるときに規定している。
【００１２】
この特定事項により、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上といったシートリングに対する熱負荷の増加、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上といったシートリングに対するバルブの着座回数の増加に伴って、シリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転が許容されることになり、シートリングの着座面での偏磨耗を効果的に抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生をより確実に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、要するに、シートリング外周面のシートリング側凹部とシリンダヘッドのシリンダヘッド側凹部との間に跨って付勢力を付与する金属ばねを装着して内燃機関の所定の運転条件到達時にシリンダヘッドに対するシートリングの周方向への回転を許容することで、シートリングの圧入負荷によるシリンダヘッドの歪みを防止してシリンダヘッドの信頼性の向上を図ることができるとともに、シートリングの偏磨耗を抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１に係わるバルブシート構造を用いたシリンダヘッド付近の断面図を示し、１は鉄系の金属よりなるシートリングであって、このシートリング１は、アルミ合金系のシリンダヘッド２に設けられた取付穴２１に取り付けられて、図示しない内燃機関の吸排気用のバルブが着座した際に吸排気ガスをシールするバルブシートとして機能するようになっている。なお、図中ｍは、図示しないバルブの軸線である。
【００１６】
シートリング１の外周面１１の高さ方向（軸線ｍ方向）略中央部から上側部分に跨る部
位には、シートリング側凹部としてのシートリング側環状溝１２が形成されている。このシートリング側環状溝１２は、軸線ｍと略平行な底辺１２１を有する断面略矩形状を呈している。また、シリンダヘッド２の取付穴２１の内周面２１１において上記シートリング側環状溝１２と対向する取付穴２１の対向部位、つまり取付穴２１の内周面２１１の高さ方向略中央部から上側部分に跨る部位には、シリンダヘッド側凹部としてのシリンダヘッド側環状溝２２が形成されている。このシリンダヘッド側環状溝２２は、燃焼室側（図では下側）に軸線ｍと略直交する下辺２２１を有する断面略三角形状を呈している。なお、図中１３は、シートリング１に対しバルブが着座する着座面である。
【００１７】
そして、上記シートリング側環状溝１２およびシリンダヘッド側環状溝２２には、金属ばねとしての皿ばね３が装着されている。この皿ばね３は、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼などにより構成され、燃焼室側（図では下側）に行くに従い大径に形成されている。そして、上記皿ばね３は、図示しない内燃機関が所定の運転条件に達したときに上記シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転を許容するように上記シートリング側環状溝１２およびシリンダヘッド側環状溝２２間に跨って付勢力を付与するようになっている。この場合、内燃機関の所定の運転条件は、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上であるときに規定され、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上となったときにシリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転を許容するようにしている。
【００１８】
ここで、シートリング１をシリンダヘッド２の取付穴２１に取り付ける手順について説明する。
【００１９】
先ず、皿ばね３をシートリング１のシートリング側環状溝１２に装着しておく。このとき、皿ばね３の大径となる燃焼室側部分（図では下側部分）はシートリング側環状溝１２内から半径方向外方に張り出している。
【００２０】
それから、シリンダヘッド２の取付穴２１に対し燃焼室側（下方）からシートリング１を装着する。
【００２１】
この場合、シートリング側環状溝１２内から半径方向外方に張り出している皿ばね３の燃焼室側部分は、取付穴２１の内周面２１１上での摺接により一時的に縮径されているが、シートリング側環状溝１２がシリンダヘッド側環状溝２２に対向することによって拡径し、シートリング側環状溝１２およびシリンダヘッド側環状溝２２間に跨って付勢力を付与するようになっている。
【００２２】
したがって、上記実施例では、シートリング１は、その外周面１１のシートリング側環状溝１２と、このシートリング側環状溝１２とシリンダヘッド２の取付穴２１の内周面２１１において対向するシリンダヘッド側環状溝２２との間に装着された皿ばね３によって、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるように上記両環状溝１２，２２間に跨って付勢力が付与されているので、シートリング取付時に縮径される皿ばね３により一時的な応力がシリンダヘッド２の取付穴２１に作用するものの、シリンダヘッドに対しシートリングを圧入して固着したもののようにシートリング圧入以後も継続的な圧入負荷が作用することはなく、シリンダヘッド２の歪みの発生を防止して、シリンダヘッド２の信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
しかも、内燃機関が所定の運転条件に達したとき、つまり内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上となったときに、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるので、内燃機関の負
荷率が少なくとも５０％以上といったシートリング１に対する熱負荷の増加、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上といったシートリング１に対するバルブの着座回数の増加に伴って、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されることになり、シートリング１の着座面１３での偏磨耗を抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生をより確実に防止することができる。
【実施例２】
【００２４】
次に、本発明の実施例２を図２に基づいて説明する。
【００２５】
この実施例２では、皿ばねおよび両環状溝の構成を変更している。なお、皿ばねおよび両環状溝を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２６】
すなわち、本実施例では、図２に示すように、シートリング１の外周面１１の高さ方向（軸線ｍ方向）略中央部には、シートリング側凹部としてのシートリング側環状溝１４が形成されている。このシートリング側環状溝１４は、軸線ｍと略平行な底辺１４１を有する断面略矩形状を呈している。また、シリンダヘッド２の取付穴２１の内周面２１１において上記シートリング側環状溝１４と対向する取付穴２１の対向部位、つまり取付穴２１の内周面２１１の高さ方向略中央部には、シリンダヘッド側凹部としてのシリンダヘッド側環状溝２４が形成されている。このシリンダヘッド側環状溝２４は、軸線ｍと略平行な底辺２４１を有してシートリング側環状溝１４とほぼ同じ断面略矩形状を呈している。
【００２７】
そして、上記シートリング側環状溝１４およびシリンダヘッド側環状溝２４には、金属ばねとしてのコイルリング４が装着されている。このコイルリング４は、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼などにより中空状に形成されている。そして、上記コイルリング４は、図示しない内燃機関が所定の運転条件に達したときに上記シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転を許容するように上記シートリング側環状溝１４およびシリンダヘッド側環状溝２４間に跨って付勢力を付与するようになっている。この場合、内燃機関の所定の運転条件は、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上であるときに規定され、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上となったときにシリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転を許容するようにしている。
【００２８】
ここで、シートリング１をシリンダヘッド２の取付穴２１に取り付ける手順について説明する。
【００２９】
先ず、コイルリング４をシートリング１のシートリング側環状溝１４に装着しておく。このとき、シリンダヘッド側環状溝２４内に収容されるコイルリング４の半径方向外側部分はシートリング側環状溝１４内から半径方向外方に突出している。
【００３０】
それから、シリンダヘッド２の取付穴２１に対し燃焼室側（下方）からシートリング１を装着する。
【００３１】
この場合、シートリング側環状溝１４内から半径方向外方に突出しているコイルリング４の半径方向外側部分は、取付穴２１の内周面２１１上での摺接により一時的に縮径されるが、シートリング側環状溝１４がシリンダヘッド側環状溝２４に対向することによって拡径し、シートリング側環状溝１４およびシリンダヘッド側環状溝２４間に跨って付勢力を付与するようになっている。
【００３２】
したがって、上記実施例では、シートリング側環状溝１４と、このシートリング側環状
溝１４とシリンダヘッド２の取付穴２１の内周面２１１において対向するシリンダヘッド側環状溝２４との間に装着されたコイルリング４によって、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるように上記両環状溝１４，２４間に跨って付勢力が付与されているので、シートリング取付時に縮径されるコイルリング４により一時的な応力がシリンダヘッド２の取付穴２１に作用するものの、シリンダヘッドに対しシートリングを圧入して固着したもののようにシートリング圧入以後も継続的な圧入負荷が作用することはなく、シリンダヘッド２の歪みの発生を防止して、シリンダヘッド２の信頼性の向上を図ることができる。
【００３３】
しかも、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上といったシートリング１に対する熱負荷が増加したときや、機関回転数が少なくとも３０００回転以上といったシートリング１に対するバルブの着座回数が増加したときに、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるので、シートリング１の着座面１３に対するバルブの周方向同位置での着座をなくし、シートリング１の着座面１３での偏磨耗を抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止することができる。
【実施例３】
【００３４】
次に、本発明の実施例３を図３に基づいて説明する。
【００３５】
この実施例３では、両環状溝の構成を変更している。なお、両環状溝を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
すなわち、本実施例では、図３に示すように、シートリング１には、その半径方向内側部分を反燃焼室側（図では上方）に延ばした延設部分１５が一体的に設けられている。また、シリンダヘッド２の取付穴２１よりも反燃焼室側には、その取付穴２１よりも半径方向外方への深さが浅い反燃焼室側取付穴２５が段差部２１２の半径方向内側に連続的に設けられている。そして、シートリング１の延設部分１５は、シリンダヘッド２の反燃焼室側取付穴２５に装着されるようになっている。
【００３７】
上記シートリング１の延設部分１５の外周面１６の高さ方向（軸線ｍ方向）略中央部には、シートリング側凹部としてのシートリング側環状溝１７が形成されている。このシートリング側環状溝１７は、軸線ｍと略平行な底辺１７１を有する断面略矩形状を呈している。また、シリンダヘッド２の反燃焼室側取付穴２５の内周面２５１において上記シートリング側環状溝１７と対向する部位、つまり反燃焼室側取付穴２５の内周面２５１の高さ方向略中央部には、シリンダヘッド側凹部としてのシリンダヘッド側環状溝２７が形成されている。このシリンダヘッド側環状溝２７は、燃焼室側（図では下側）に軸線ｍと略直交する下辺２７１を有する断面略三角形状を呈している。
【００３８】
そして、上記シートリング側環状溝１７およびシリンダヘッド側環状溝２７には、皿ばね３が装着されている。そして、皿ばね３は、内燃機関が所定の運転条件に達したときに上記シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転を許容するように上記シートリング側環状溝１７およびシリンダヘッド側環状溝２７間に跨って付勢力を付与するようになっている。
【００３９】
ここで、シートリング１（延設部分１５）をシリンダヘッド２の取付穴２１（反燃焼室側取付穴２５）に取り付ける手順について説明する。
【００４０】
先ず、皿ばね３をシートリング１の延設部分１５のシートリング側環状溝１７に装着しておく。このとき、皿ばね３の大径となる燃焼室側部分はシートリング側環状溝１７内か
ら半径方向外方に張り出している。
【００４１】
それから、シリンダヘッド２の取付穴２１に対し燃焼室側（下方）からシートリング１を、反燃焼室側取付穴２５に対し延設部分１５をそれぞれ装着する。
【００４２】
この場合、シートリング側環状溝１７内から半径方向外方に張り出している皿ばね３の燃焼室側部分は、段差部２１２の半径方向内側部分および反燃焼室側取付穴２５の内周面２５１上での摺接により一時的に縮径されるが、シートリング側環状溝１７がシリンダヘッド側環状溝２７に対向することによって拡径し、シートリング側環状溝１７およびシリンダヘッド側環状溝２７間に跨って付勢力を付与するようになっている。
【００４３】
したがって、上記実施例では、シートリング１は、その延設部分１５の外周面１６のシートリング側環状溝１７と、このシートリング側環状溝１７とシリンダヘッド２の反燃焼室側取付穴２５の内周面２５１において対向するシリンダヘッド側環状溝２７との間に装着された皿ばね３によって、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるように上記両環状溝１７，２７間に跨って付勢力が付与されているので、シートリング取付時に縮径される皿ばね３により一時的な応力がシリンダヘッド２の反燃焼室側取付穴２５に作用するものの、シリンダヘッドに対しシートリングを圧入して固着したもののようにシートリング圧入以後も継続的な圧入負荷が作用することはなく、シリンダヘッド２の歪みの発生を防止して、シリンダヘッド２の信頼性の向上を図ることができる。
【００４４】
しかも、内燃機関の負荷率が少なくとも５０％以上といったシートリング１に対する熱負荷の増加、もしくは機関回転数が少なくとも３０００回転以上といったシートリング１に対するバルブの着座回数の増加に伴って、シリンダヘッド２に対するシートリング１の周方向への回転が許容されるので、シートリング１の着座面１３に対するバルブの周方向同位置での着座をなくし、シートリング１の着座面１３での偏磨耗を抑制して燃焼室からのガス洩れや吸排気管からの吸排気ガス洩れの発生を確実に防止することができる。
【００４５】
更に、シートリング１の延設部分１５のシートリング側環状溝１７と、シリンダヘッド２の反燃焼室側取付穴２５のシリンダヘッド側環状溝２７との間に皿ばね３が装着されていることにより、皿ばね３に対する燃焼室からの熱負荷が抑制され、皿ばね３の耐久性の向上を図ることができる。しかも、シリンダヘッド２の取付穴２１に対するシートリング１のバルブの軸線ｍ方向への接触面積が、反燃焼室側取付穴２５に対し接触する延設部分１５によって増加し、シートリング１回転時の安定性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係わるバルブシート構造を用いたシリンダヘッド付近の断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係わるバルブシート構造を用いたシリンダヘッド付近の断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係わるバルブシート構造を用いたシリンダヘッド付近の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１        シートリング
１１      外周面
１２，１４，１７
シートリング側環状溝（シートリング側凹部）
１６      延設部分の外周面（シートリングの外周面）
２        シリンダヘッド
２２，２４，２７
シリンダヘッド側環状溝（シリンダヘッド側凹部）
３        皿ばね（金属ばね）
４        コイルリング（金属ばね）
【図１】
2006070765.tif 000003
【図２】
2006070765.tif 000004
【図３】
2006070765.tif 000005