(57)【要約】【課題】  中空ポペット弁のステムに設けた肉抜き孔の開口部を、仕切り部材を溶着して閉じる構造を、ポペット弁に大きな重量増加を伴うことなく実現すること。【解決手段】  無底の弁体と中空のステムとを、円錐形の弁面を設けた弁体からステム方向へ円錐状に伸びる板状のフレア部で連結し、前記肉抜き孔の開口端とフレア部の燃焼室面との間に面取り部を設けるとともに、前記面取り部に燃焼室側に凸の半球状の仕切り部材を溶接して肉抜き孔の開口端を閉じたものである。【選択図】図２
2006258050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無底の弁体と肉抜き孔を有する中空のステムとを、円錐形の弁面を設けた弁体から前記ステムの方向へ円錐状に伸びる板状のフレア部で連結し、前記肉抜き孔の開口端とフレア部の燃焼室面との間に面取り部を設けるとともに、前記面取り部に仕切り部材を溶接して肉抜き孔の開口端を閉じたエンジンの中空ポペット弁。
【請求項２】
無底の弁体と肉抜き孔を有する中空のステムとを、円錐形の弁面を設けた弁体から前記ステムの方向へ円錐状に伸びる板状のフレア部で連結し、前記肉抜き孔の開口端とフレア部の燃焼室面との間に面取り部を設けるとともに、前記面取り部に燃焼室側に凸の半球状の仕切り部材を溶接して肉抜き孔の開口端を閉じたエンジンの中空ポペット弁。
【請求項３】
請求項１において、前記フレア部を弁体から仕切り部材の溶接部までステムの方向へ伸びる板厚が略一定の周縁部と、そこからステムに至る中心部とで形成し、その中心部の燃焼室側の面に面取り部を設けてなるエンジンの中空ポペット弁。
【請求項４】
請求項１において、前記仕切り部材とフレア部とは、仕切り部材の周縁を前記フレア部の燃焼室面に設けた面取り部へ突き当てて電気抵抗溶接によって溶着されてなるエンジンの中空ポペット弁。
【請求項５】
請求項１において、前記仕切り部材とフレア部とは、仕切り部材の周縁を前記フレア部の燃焼室面と突き合せ、不活性ガスの雰囲気内で電気溶接して溶着されているエンジンの中空ポペット弁。
【請求項６】
請求項１において、前記フレア部の燃焼室面に設けた面取り部は、略９０°の挟み角に設定され、そこの面取り部の内面に仕切り部材を溶接してなるエンジンの中空ポペット弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸排気弁として好適な中空ポペット弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁は、弁体とステムとを傘形に開くフレア部によって連結して作られている。近年、ポペット弁の改良形として、その軽量化と生産性向上とを同時に達成する目的で、鋼材を塑性加工して製造した中空のステムや、弁体側からガンドリルを使用してステムの軸芯に穿孔し、肉抜きして製造した中空のステムをもつポペット弁が提案されている。なお、そのうち排気弁として使用されるものには、内部に冷媒としてナトリウムを封入して冷却性の向上が図られている。
【０００３】
この種の中空ポペット弁では、上記ステムに穿設した肉抜き孔の開口部に、略円板形の蓋板を溶接して閉じる技術が慣用されている。しかし、その蓋板の形状や溶着する位置について種々の案が提案されている。大別すると、フレア部の大径端に蓋体（いわゆる底）を設けるもの
【特許文献１】、ステムの端部に蓋体を設けるもの
【特許文献２】、
【特許文献３】、それらの中間のフレア部に蓋体を設けるもの
【特許文献４】などである。
【０００４】
しかし、フレア部の大径端に蓋体を溶着するものは、蓋体の直径が大きくなり、高圧の燃焼圧力に耐えるよう厚く作ると重量低減の効果が減殺される。また、ステムの端部に蓋体を溶着するものでは、溶接時の熱が肉薄になったステムへ伝わって変質させ、機械的な性質を劣化させることがある。さらに、両者の中間をとったフレア部に蓋体を設けるものでは、蓋体を溶接するためフレア部の肉厚を過度に厚く設定する必要があって、効果的な重量軽減が得られなかった。
【特許文献１】特開２００１−５９４０８号公報
【特許文献２】特開２０００−４５７３０号公報
【特許文献３】特開２００１−１８２５４０号公報
【特許文献４】特開２００１−１８２５４０号公報の図４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、ステムに設けた肉抜き孔を大きな重量増加をともなうことなく閉じる構造を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
無底の弁体と肉抜き孔を有する中空のステムとを、円錐形の弁面を設けた弁体から前記ステムの方向へ円錐状に伸びる板状のフレア部で連結し、前記肉抜き孔の開口端とフレア部の燃焼室面との間に面取り部を設けるとともに、前記面取り部に燃焼室側に凸の半球状の仕切り部材を溶接して肉抜き孔の開口端を閉じたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るポペット弁によれば、フレア部の燃焼室面が面取りされ肉薄になっているので、フレア部の重量が軽減される。また、フレア部の燃焼室面は面取りによって薄肉になっているにも拘わらず、ステムの開口部を閉じる仕切り部材によって補強されるので、強度の低下がないという利点がある。
【０００８】
面取り角は９０°でフレア部の燃焼室面より急角度に形成されるから、溶接に際して仕切り部材が容易に位置決めされ、溶接工程の生産効率を向上させることができる。
【０００９】
フレア部は仕切り部材の溶接部近傍から上方へ円弧状に連結し、薄肉のステムと大きい面で連続するから、ステムを薄肉とすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ステムに設けた肉抜き孔を仕切り部材によって閉じる構造を得ようとする目的を、ポペット弁に大きな重量増加を伴うことなく実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係る中空ポペット弁の一実施例の正面図、図２はその一部を破断して示す部分的な拡大正面図である。中空ポペット弁１０は弁体２０と一端が閉じた中空のステム３０とを、弁体２０からステム３０の方向へ略円錐状に伸びるフレア部４０で連結したものである。３２は図示してない弁ばねのリテーナを係止するためのコッタ溝、３４は中空ステム３０の外面に形成される段差であり、摺動部が研削加工されて小径となるため生じる段差である。
【００１２】
図２、図３で示すように、弁体２０は、図示してない弁座に着座する弁面２２とマージン２１によって構成されている。
【００１３】
前記中空のステム３０は、前記コッタ溝３２と反対の方向に開く肉抜き孔３６を有し、肉抜き孔３６の開口側はフレア部４０の燃焼室面に溶着された仕切り部材５０によって閉じられている。なお、中空ポペット弁１０がエンジンの排気弁として使用されるときは、内部に伝熱性を向上させるための冷媒（ナトリウム）を封入してもよい。
【００１４】
フレア部４０は図示してないポートに面した上面の形状が、弁体２０から比較的緩い円錐状に伸びる周縁部４２と、その周縁部４２から前記中空のステム３０に達するまでを滑らかな円弧で連結する中心部４４からなっている。
【００１５】
フレア部４０の下面形状は、前記周縁部４２の部分が上面と平行な板状をなしており、中心部４４の部分は前記周縁部４２から肉抜き孔３６へ直線状に伸びる面取り部４６をなしている。なお、この実施例では、周縁部４２の内面が形成する夾角βが１３０°、面取り部４６の夾角αが９０°に設定されている。よって、フレア部４０の中心部４４の肉厚が、周縁部４２へ続く部分からステム３０に達するまでの途中が薄肉となっている。
【００１６】
前記仕切り部材５０は、図２で示すように半球状に形成され、その周縁部が凸の部分を燃焼室側にして、あるいは図４で示すように、平板状に形成された鋼板からなり、前記面取り部４６の大径側に電気溶接されている。仕切り部材５０の凸の部分を燃焼室側にして溶着すれば、燃焼圧力に対して強くなり、板厚を減じて軽量化することができる。また、仕切り部材５０を平板状にすれば、燃焼室側への突出が減って、ピストンとの空隙が大きく設定できる効果がある。なお、この例では電気抵抗溶接、あるいは不活性雰囲気中でアーク溶接する、いわゆるＴIG溶接を行ったが、レーザー溶接を用いることも可能である。
【００１７】
この実施例では、ポペット弁１０に作用する燃焼圧力が、弁体２０に直接作用する一方、仕切り部材５０とフレア部４０の周縁部４２に作用する燃焼圧力は、その周縁部４２を経て弁体２０へ伝動されるから、燃焼圧力は肉薄につくられたフレア部４０の中心部４４には作用しない。
【００１８】
また、弁体２０とフレア部４０の周縁部４２とが仕切り部材５０によって補強され剛性が増している上、肉薄につくられたフレア部４０の中心部４４は周縁部４２に比して急角度で立ち上がっているため高い剛性が与えられており、図示してない弁ばねによる着座力によって、変形したり、損傷したりすることがない。
【００１９】
よって、ポペット弁１０は、前記フレア部４０の中心部４４に面取り部４６が設けられて、軽量化が図られているにも拘らず強度の低下がなく、優れた耐久性が得られる効果がある。
【００２０】
また、ポペット弁１０は、ステム３０の開口側が仕切り部材５０によって閉じられ、面取り部４６が空洞になっているから、肉抜き孔３６にナトリウムを封入する排気弁にあっては、ナトリウムの一部が仕切り部材５０の中に入り、ホットスポットとなりがちなポペット弁１０の中心部をよく冷却するので、エンジンのノッキングの発生が著しく抑制される。さらに、仕切り部材５０の内側にナトリウムが入っても、ナトリウムは面取り部４６によって、ステム３０の肉抜き孔３６の中へスムーズに還流できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る中空ポペット弁の一実施例を示した正面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す一部破断正面図である。
【図３】図２で示す形状を分割して示す一部破断正面図である。
【図４】仕切り部材の変形例を示す図２相当の一部破断正面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０    中空ポペット弁
２０    弁体
２１    マージン
２２    弁面
３０    ステム
３２    コッタ溝
３４    段差
３６    肉抜き孔
４０    フレア部
４２    周縁部
４４    中心部
４６    面取り部
５０    仕切り部材
【図１】
2006258050.tif 000003
【図２】
2006258050.tif 000004
【図３】
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【図４】
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