(57)【要約】【課題】スプリングリテーナにおける筒部とばね受けフランジ部との連設隅部に応力が集中のを防止し、かつ、連設隅部にバルブスプリングの上端の内周縁が接触しないようにする。【解決手段】スプリングリテーナ３の筒部５の外径をバルブスプリング７の内径よりも小径として、その外周面に、バルブスプリング７の上端部内周面が摺接する少なくとも３個の軸方向を向く突条９を、円周方向の均等間隔をもって突設し、かつこの突条９の上端部に、半径方向に凹入する凹溝１１を、その上端が、ばね受けフランジ部６の下面に、座巻き端部７ａの圧接部よりも内方において連続するようにして設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンバルブの軸端部に止着され、バルブスプリングの上端部が嵌合される筒部と、この筒部の上端より外向きに延出し、前記バルブスプリングの上端の座巻き端部が圧接するばね受けフランジ部とを有する内燃機関用バルブスプリングリテーナにおいて、
前記筒部の外径をバルブスプリングの内径よりも小径として、その外周面に、バルブスプリングの上端部内周面が摺接する少なくとも３個の軸方向を向く突条を、円周方向の均等間隔をもって突設し、かつこの突条の上端部に、半径方向に凹入する凹溝を、その上端が、前記ばね受けフランジ部の下面に、前記座巻き端部の圧接部よりも内方において連続するようにして設けたことを特徴とする内燃機関用バルブスプリングリテーナ。
【請求項２】
外端面が円弧状の曲面をなす３個の突条を、円周方向の等間隔をもって設けるとともに、互いに隣接する突条同士を、中間部において筒部の外周面に連なる凸曲面で連続させることにより、３個の突条がなす平面形を、概ね正三角形としてなる請求項１記載の内燃機関用バルブスプリングリテーナ。
【請求項３】
凹溝を、ほぼ円弧状断面としてなる請求項１または２記載の内燃機関用バルブスプリングリテーナ。
【請求項４】
凹溝を、突部の外周面を加圧して塑性変形させることにより形成した請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関用バルブスプリングリテーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における動弁機構に用いられるスプリングリテーナに係り、特に、バルブスプリングの上端が圧接するばね受けフランジ部の強度を高めうるようにしたバルブスプリングリテーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁機構に用いられるバルブスプリングリテーナ（以下、スプリングリテーナと略称する）は、中心にエンジンバルブの軸端部を固定するためのコッタが嵌着されるテーパ孔を有する筒部の上部に、バルブスプリングの上端が圧接するばね受けフランジ部を一体的に連設してあるのが一般的である。
【０００３】
しかして、このようなスプリングリテーナにおいては、その筒部の外径と、バルブスプリングの内径とは、ほぼ等しくされ、バルブスプリングの上端部の内周面を、筒部の外周面と摺接又は近接させて案内することにより、バルブスプリングが軸線と直交する径方向に移動することのないようにしてある（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２９１４０７号公報
【特許文献２】特開平３−２８６１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなスプリングリテーナにおいては、通常、図８に拡大して示すように、筒部(ａ)とばね受けフランジ部(ｂ)との連設隅部(ｃ)にコーナーＲを設けて、応力集中を避けるようにするとともに、バルブスプリング(ｄ)の上端の１巻き目、すなわち上端を平坦面とした座巻き端部(ｅ)の内周縁に面取り(ｆ)を施して、連設隅部(ｃ)に座巻き端部(ｅ)の内周縁が接触することのないようにしている。
【０００５】
この場合、上記コーナーＲは、面取り(ｆ)の幅よりも小さくする必要がある。
その理由は、もしコーナーＲを、２点鎖線で示すように、面取り(ｆ)の幅よりも大とすると、面取り(ｆ)のエッジ部が連設隅部(ｃ)に接触し、その部分に切欠き摩耗を発生させるからである。
【０００６】
このように、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部のコーナーＲを、バルブスプリングの座巻き端部の面取りの幅よりも小さくすると、連設隅部に応力が集中し易くなり、特に、軽量化を目的としたアルミニウム合金等よりなる強度の小さいスプリングリテーナにおいては、ばね受けフランジ部が、バルブスプリングから入力される繰り返し荷重により疲労破壊を起こす恐れがある。
【０００７】
これを防止するためには、ばね受けフランジ部の上下寸法を大として剛性を高めたり、強度の高い材料を用いたり、表面処理を施して耐摩耗性を高めたりすることが考えられるが、このようにすると、スプリングリテーナの重量が増加したり製造コストが上昇したり、相手攻撃性が増大したりするので好ましくない。
【０００８】
一方、上記のように、連設隅部(ｃ)に面取り(ｆ)のエッジ部が接触するという問題を回避するためには、図８の２点鎖線で示すように、連設隅部(ｃ)に、斜め上方に向かって凹入する環状の逃げ溝(ｇ)を形成することも考えられる。
【０００９】
しかし、このようにすると、連設隅部(ｃ)の肉厚が小さくなって、剛性が低下するとともに、逃げ溝(ｇ)による切欠効果により応力が集中するようになるため、上述と同様、ばね受けフランジ部が疲労破壊を起こす恐れがある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部に応力が集中することのないようにし、かつ連設隅部にバルブスプリングの上端の内周縁が接触するのを防止することにより、ばね受けフランジ部の強度および剛性を高めることができ、さらに全体の軽量化をも図れるようにした内燃機関用バルブスプリングリテーナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）エンジンバルブの軸端部に止着され、バルブスプリングの上端部が嵌合される筒部と、この筒部の上端より外向きに延出し、前記バルブスプリングの上端の座巻き端部が圧接するばね受けフランジ部とを有する内燃機関用バルブスプリングリテーナにおいて、前記筒部の外径をバルブスプリングの内径よりも小径として、その外周面に、バルブスプリングの上端部内周面が摺接する少なくとも３個の軸方向を向く突条を、円周方向の均等間隔をもって突設し、かつこの突条の上端部に、半径方向に凹入する凹溝を、その上端が、前記ばね受けフランジ部の下面に、前記座巻き端部の圧接部よりも内方において連続するようにして設ける。
【００１２】
（２）上記(１)項において、外端面が円弧状の曲面をなす３個の突条を、円周方向の等間隔をもって設けるとともに、互いに隣接する突条同士を、中間部において筒部の外周面に連なる凸曲面で連続させることにより、３個の突条がなす平面形を、概ね正三角形とする。
【００１３】
（３）上記(１)または(２)項において、凹溝を、ほぼ円弧状断面とする。
【００１４】
（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、凹溝を、突部の外周面を加圧して塑性変形させることにより形成する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、筒部の外径をバルブスプリングの内径よりも小径として、その外周面に、バルブスプリングの上端部内周面が摺接する突条を設けたことにより、突条を除く筒部の外周面とバルブスプリングの上端の座巻き端部の内周縁との間に隙間が形成され、突条とばね受けフランジ部との連設隅部に、座巻き端部の内周縁が接触することがなくなる。
一方、突条の上端部には、半径方向に凹入する凹溝を設けてあるため、座巻き端部の内周縁が突部にも接触することがなくなる。
従って、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部に切欠き摩耗を生じさせたり、その部分に応力が集中したりすることがなくなり、ばね受けフランジ部の強度および剛性が高まる。
また、突条を除いた筒部の外周面と座巻き端部の内周縁との間に隙間が形成されることにより、突条とばね受けフランジ部との連設隅部に、比較的大きなコーナーＲを余裕をもって形成することが可能となり、その部分に応力が集中しにくくなる。
さらに、筒部を小径とすることにより、スプリングリテーナの軽量化も図れる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、各突条の平面形が概ね正三角形をなしているため、突条を除いた筒部の外周面と座巻き端部の内周縁との間の隙間が大となり、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部が、座巻き端部の内周縁から大きく離間する。
従って、座巻き端部が径方向に大きく振動したとしても、その内周縁が連設隅部に接触する恐れがなくなる。
また、連設隅部に、より大きなコーナーＲを形成しうるので、その部分の強度、剛性がより高まる。
さらに、スプリングリテーナがより軽量化する。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、突条における凹溝の形成部に局部的に大きな応力が加わるのが防止される。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、凹溝の形成部が加工硬化されるので、その部分の強度を大とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のスプリングリテーナが組付けられた内燃機関の動弁機構を略示するもので、エンジンバルブ(１)の上端部には、その外周面の環状溝(1a)に係止された半割円筒形をなす１対のコッタ(２)(２)を介して、スプリングリテーナ(３)が止着されている。
【００２０】
スプリングリテーナ(３)は、例えばアルミニウム合金を型鍛造して成形したのち、ＪＩＳに基づくＴ６処理（溶体化時効処理）を施して形成され、中心に上記コッタ(２)が嵌合されるテーパ孔(４)を有する筒部(５)における上端部外周面には、径方向に延出する薄肉のばね受けフランジ部(６)が、一体的に連設されている。
【００２１】
ばね受けフランジ部(６)の下面とシリンダヘッド（図示略）との間にバルブスプリング(７)を縮設することにより、エンジンバルブ(１)は常時上向きに付勢されている。
【００２２】
バルブスプリング(７)の上端の１巻き目、すなわち、ばね受けフランジ部(６)の下面に圧接する座巻き端部(7a)の上端は、平坦面に加工され、かつその内周面の上端縁には、ほぼ斜め４５°の面取り(８)が施されている。
【００２３】
図２〜図４に示すように、スプリングリテーナ(３)の筒部(５)の外径(D1)は、バルブスプリング(７)の内径(D2)よりも若干小径とされ、かつ筒部(５)の外周面には、バルブスプリング(７)の上端部の内周面が摺接する３個の突条(９)が、軸方向を向くとともに、円周方向に等間隔おきに突設されている。
【００２４】
この３個の突条(９)の外周面が、バルブスプリング(７)の上端部内周面に摺接することにより、バルブスプリング(７)の上端部は、軸線と直交する径方向に移動するのが防止されている。
【００２５】
各突条(９)の上端部、すなわち、それと、ばね受けフランジ部(６)との連設隅部(10)のやや下方には、半径方向に凹入するとともに、座巻き端部(7a)の面取り(８)の最大上下寸法よりも大きい円弧状断面をなす凹溝(11)が形成され、その内端面は、筒部(５)の外周面と連続し、かつ上端は、ばね受けフランジ部(６)の下面に、座巻き端部(7a)の圧接部よりもやや内方において連続している。
【００２６】
上記突条(９)の突設部を除いた筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部には、図２に示すように、座巻き端部(7a)の面取り(８)の最大面取り幅よりも大きいコーナーＲ(12)が、上端が座巻き端部(7a)の圧接部よりも内方において、ばね受けフランジ部(６)の下面と連続するように形成されている。
【００２７】
凹溝(11)の深さは、座巻き端部(7a)における面取り(８)の内端のエッジ部が、バルブスプリング(７)の振動等により接触しない寸法、例えば、０.１〜２.０mm程度が好ましい。
【００２８】
上記突条(９)は、スプリングリテーナ(３)を型鍛造により成形する際に、それと同時に一体的に形成するのが好ましく、また凹溝(11)も、切削加工によらずに、冷間（または温間）において例えば圧延ローラ等によるスエージングやバニシング加工により形成するのがよい。
【００２９】
このようにすると、突条(９)や凹溝(11)の形成部が塑性変形させられて、圧縮残留応力が付与され、加工硬化するので、その部分の耐摩耗性や強度を高めることができる。
【００３０】
上述のように、スプリングリテーナ(３)の筒部(５)の外径を、バルブスプリング(７)の内径よりも小径として、その外周面に、バルブスプリング(７)の上端部内周面が摺接する３個の突条(９)を突設すると、図２〜図４に示すように、突条(９)を除いた筒部(５)の外周面とバルブスプリング(７)の内周面との間には隙間(13)が形成され、座巻き端部(7a)のエッジ部が筒部(５)の外周面と離間するようになる。
【００３１】
そのため、図２に示すように、筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部に、座巻き端部(7a)の面取り(８)の幅よりも大きいコーナーＲ(12)を、余裕をもって形成することができ、このような大きなコーナーＲ(12)を形成しても、従来のように、面取り(８)のエッジ部が接触する恐れはない。
【００３２】
その結果、筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部の強度が大となり、その部分に応力が集中するのが防止される。
【００３３】
また、突条(９)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(10)にも、半径方向に凹入するとともに、座巻き端部(7a)の面取り(８)の上下寸法よりも大きい円弧状の凹溝(11)が形成されているため、面取り(８)のエッジ部が振動等により半径方向に移動しても、連設隅部(10)に接触することはない。しかも、凹溝(11)は、径方向に凹入しているので、突条(19)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(10)に応力が集中することはない。
さらに、筒部(５)の外径を、バルブスプリング(７)の内径よりも小径としたことにより、スプリングリテーナ(３)の軽量化が図れる。
【００３４】
図５は、上記凹溝(11)の形状の変形例を示すもので、座巻き端部(7a)の圧接部のやや内方において、円弧状をなす凹溝(11)の中間部とばね受けフランジ部(６)の下面とを割線で連続させることにより、突条(９)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(10)を、鈍角をなすテーパ面(14)としてある。
【００３５】
このような形状の凹溝(11)としても、連設隅部(10)に応力が集中しないだけでなく、座巻き端部(7a)の面取り(８)のエッジ部が連設隅部(10)に接触するのが防止される。
【００３６】
図６及び図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
この実施形態においては、筒部(５)の外径(D1)を、バルブスプリング(７)の内径(D2)よりもかなり小径として、それらの間に大きな隙間(15)を形成するとともに、筒部(５)の外周面に、バルブスプリング(７)の上端部内周面に摺接する３個の突条(16)を、円周方向に等間隔おきに軸方向に向かって連設してある。
【００３７】
各突条(16)の外端面は、円弧状の曲面をなすとともに、互いに隣接する突条(16)同士を中間部において筒部(５)の外周面に接線状に連なる凸曲面で連続させることにより、３個の突条(16)のなす平面形は、概ね正三角形を呈している。
【００３８】
各突条(16)の上端部とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(10)のやや下方には、上記と同様、半径方向に大きく凹入する概ね円弧状断面をなす凹溝(17)が、その奥端面が筒部(５)の外周面と連続するようにして、鍛造等により形成されている。
【００３９】
凹溝(17)は、図５に示すのと同様に、下半部が円弧状とされ、かつその上端とばね受けフランジ部(６)の下面とを割線で連続させることにより、上半部を鈍角を示すテーパ面(18)としてある。
【００４０】
上記凹溝(17)の形成部を除いた筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部には、大きな半径のコーナーＲ(19)が、その上端が座巻き端部(7a)の圧接部よりも内方においてばね受けフランジ部(６)の下面と連続するように設けられている。
【００４１】
この実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、筒部(５)をかなり小径として、各突条(16)のなす平面形を、概ね正三角形としてあるため、座巻き端部(7a)の内周端が連設隅部と大きく離間し、その部分に面取り(８)のエッジ部が接触する恐れがなくなる。
【００４２】
また、筒部(５)の外径(D1)をバルブスプリング(７)の内径(D2)よりもかなり小径とし、その連設隅部に大きなコーナーＲ(19)を形成しているので、その部分の強度が著しく大となり、応力の集中する恐れがなくなる。
さらに、筒部(５)の外径を小としたことにより、スプリングリテーナ(３)が大幅に軽量化される。
【００４３】
筒部(５)の外径を小とすると、コーナーＲ(19)の代わりに、図７の２点鎖線で示すように、連設隅部をテーパ状としてその部分の肉厚を大とし、強度を高めることもできる。
【００４４】
上記実施形態では、スプリングリテーナ(３)を、バルブスプリング(７)における上端の座巻き端部(7a)に面取り(８)が施されているものに適用しているが、このような面取り(８)が施されていないバルブスプリングにも適用することができる。
また、突条(９)(16)は、３個以上設けてもよい。
【００４５】
本発明は、上述のようなアルミニウム合金等の比較的軟質のスプリングリテーナに適用すると効果的であるが、通常の鋼製のスプリングリテーナにも適用しうることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態のスプリングリテーナを組付けてなる動弁機構の要部の中央縦断正面図である。
【図２】同じく、図１のスプリングリテーナとバルブスプリングのみの拡大断面図である。
【図３】図１のIII−III線横断平面図である。
【図４】図１のIＶ−IＶ線横断平面図である。
【図５】凹溝の変形例を示す要部の縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のスプリングリテーナにおける図３と同部位の横断平面図である。
【図７】同じく、拡大中央縦断正面図である。
【図８】従来のスプリングリテーナとバルブスプリングとの関係を示す要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
(１)エンジンバルブ
(1a)環状溝
(２)コッタ
(３)スプリングリテーナ
(４)テーパ孔
(５)筒部
(６)ばね受けフランジ部
(７)バルブスプリング
(7a)座巻き端部
(８)面取り
(９)突条
(10)連設隅部
(11)凹溝
(12)コーナーＲ
(13)隙間
(14)テーパ面
(15)隙間
(16)突条
(17)凹溝
(18)テーパ面
(19)コーナーＲ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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