(57)【要約】      （修正有）【課題】強度低下を招くことなくエンジンバルブの弁部の冷却効果をより一層向上し得るエンジンバルブおよびこれを備えるエンジンを提供する。【解決手段】エンジンバルブ２８を、バルブヘッド６２と、当該バルブヘッド６２が一体にされたバルブステム６４と、から構成し、内部に設けた中空部６６に金属ナトリウムＮａを封入する。ここで、バルブステム６４は、バルブヘッド６２に一体にされたベース部７２と、当該ベース部７２に接続されるステムエンド部７４と、から構成し、バルブヘッド６２内およびベース部７２内のそれぞれに中空部６６を構成する凹部６２ｂ，７２ａを設ける。また、ステムエンド部７４には、中空部６６内に突出する円錐部７８を設ける。これにより、強度低下を招くことなく、金属ナトリウムＮａとバルブステム６４との接触面積が増加して、バルブヘッド６２の熱をバルブステム６４を介して効果的に放熱することができる。【選択図】図１２
0003213078.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けられた吸気通路および排気通路と燃焼室との連通開口を開閉可能に構成されたエンジンバルブであって、
内部に中空部を有する軸部と、
該軸部に一体にされた弁部と、
前記中空部内に封入された熱伝達媒体と、
を備え、
前記軸部は、前記弁部に接続された第１軸部と、該第１軸部のうち前記弁部が接続された側とは反対側の端部に接続される第２軸部と、を有しており、
前記第１軸部には、前記中空部を構成する凹部が設けられており、
該凹部は、前記第１軸部のうち前記第２軸部が接続される側の端部において開口されており、
前記第２軸部は、該第２軸部の軸線方向に延出する延出部を有しており、
該延出部は、前記第２軸部が前記第１軸部に接続された際、前記凹部内に突出するよう構成されている
エンジンバルブ。
【請求項２】
前記延出部は、円錐形状に形成されている
請求項１に記載のエンジンバルブ。
【請求項３】
前記弁部は、前記凹部に連通接続されて前記中空部を構成する第２凹部を有するよう構成されている
請求項１または２に記載のエンジンバルブ。
【請求項４】
吸気通路および排気通路と、燃焼室を構成する燃焼室構成凹部と、を有するシリンダヘッドと、
シリンダボアを有するシリンダブロックと、
前記シリンダボア内を摺動自在に該シリンダボアに収容されたピストンと、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンジンバルブと、
を備え、
前記燃焼室は、前記燃焼室構成凹部と、前記シリンダボアと、前記ピストンと、によって構成されており、
前記吸気通路および前記排気通路と前記燃焼室とは連通開口を介して連通するよう構成されており、
前記エンジンバルブを用いて前記連通開口を開閉することにより、前記吸気通路から前記燃焼室へ空気を導入すると共に、前記燃焼室から前記排気通路へ燃焼ガスを排出するよう構成されている
エンジン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シリンダヘッドに設けられた吸気通路および排気通路と燃焼室との連通開口を開閉可能に構成されたエンジンバルブおよびこれを備えるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−８７６２０号公報（特許文献１）には、バルブガイドに摺動自在に支持される軸部と、当該軸部に一体形成された弁部と、を備え、内部に中空部が設けられると共に当該中空部に金属ナトリウムが封入されたエンジンバルブが記載されている。
【０００３】
当該エンジンバルブでは、エンジンバルブの開閉作動（軸方向移動）に伴って中空部に封入された金属ナトリウムが当該中空部内を流動する際に、金属ナトリウムの上面が常にバルブガイドの内側に位置するような封入量、換言すれば、金属ナトリウムが軸部を介して常にバルブガイドと接触するような封入量に設定する構成であるため、高温の燃焼ガスに曝されて高温となった弁部の熱を金属ナトリウムおよび軸部を介して効率よくバルブガイドに伝導することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８７６２０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、金属ナトリウムからエンジンバルブの軸部への伝熱量は、金属ナトリウムと軸部の内周面（中空部の内面）との接触面積に比例するため、当該接触面積を大きくすれば弁部の冷却効果をより一層向上することができる。当該接触面積を大きくするには、エンジンバルブの軸部の内周面（中空部）の径（内径）を大きくする、あるいは、エンジンバルブの軸端まで中空部を延長するなどが考えられるが、エンジンバルブの強度低下とのトレードオフとなる。上述した公報には、こうした点については何ら言及がなされておらず、強度低下を招くことなく弁部のさらなる冷却効果を向上するという点において、なお改良の余地がある。
【０００６】
本考案は、上記に鑑みてなされたものであり、強度低下を招くことなくエンジンバルブの弁部の冷却効果をより一層向上し得る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案のエンジンのエンジンバルブおよびこれを備えるエンジンは、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本考案に係るエンジンバルブの好ましい形態によれば、シリンダヘッドに設けられた吸気通路および排気通路と燃焼室との連通開口を開閉可能に構成されたエンジンバルブが構成される。当該エンジンバルブは、内部に中空部を有する軸部と、当該軸部に一体にされた弁部と、中空部内に封入された熱伝達媒体と、を備えている。軸部は、弁部に接続された第１軸部と、当該第１軸部のうち弁部が接続された側とは反対側の端部に接続される第２軸部と、を有している。第１軸部には、中空部を構成する凹部が設けられている。当該凹部は、第１軸部のうち第２軸部が接続される側の端部において開口されている。第２軸部は、当該第２軸部の軸線方向に延出する延出部を有している。当該延出部は、第２軸部が第１軸部に接続された際、凹部内に突出するように構成されている。ここで、「軸部に一体」とは、軸部と弁部とが一体成形される態様の他、軸部と弁部とを別体に成形した後に一体にする態様を好適に包含する。
【０００９】
本考案によれば、第２軸部の延出部が第１軸部の凹部内に突出する構成であるため、当該延出部の表面積分だけ熱伝達媒体の軸部に対する接触面積が増加する。これにより、熱伝達媒体から軸部に伝達される熱量が増加するため、高温の燃焼ガスに曝されて高温となった弁部の熱を熱伝達媒体を介して軸部から効果的に放熱することができる。なお、凹部内に突出する延出部を設けるのみであるため、構造が簡易であり、かつ、エンジンバルブ自体の強度低下を招くこともない。これにより、強度低下を招くことなく弁部の冷却効果をより一層向上することができる。
【００１０】
本考案に係るエンジンバルブの更なる形態によれば、延出部は、円錐形状に形成されている。
【００１１】
本形態によれば、中空部内の熱伝達媒体の流動性を低下させることなく、熱伝達媒体と軸部との接触面積の増加を図ることができる。
【００１２】
本考案に係るエンジンバルブの更なる形態によれば、弁部は、第１軸部の凹部に連通接続されて、中空部を構成する第２凹部を有するように構成されている。
【００１３】
本形態によれば、高温の燃焼ガスに曝される弁部の内部に熱伝達媒体を流動させることができるため、弁部の冷却効果をより効果的に向上することができる。
【００１４】
本考案に係るエンジンの好ましい形態によれば、シリンダヘッドと、シリンダブロックと、ピストンと、上述したいずれかの態様の本考案に係るエンジンバルブと、を備えている。シリンダヘッドは、吸気通路および排気通路と、燃焼室を構成する燃焼室構成凹部と、を有している。シリンダブロックは、シリンダボアを有している。ピストンは、シリンダボア内を摺動自在に当該シリンダボアに収容されている。燃焼室は、燃焼室構成凹部と、シリンダボアと、ピストンと、によって構成されている。吸気および排気通路と燃焼室とは連通開口を介して連通するように構成されている。そして、エンジンバルブを用いて連通開口を開閉することにより、吸気通路から燃焼室へ空気を導入すると共に、燃焼室から排気通路へ燃焼ガスを排出するように構成されている。
【００１５】
本考案によれば、上述したいずれかの態様の本考案に係るエンジンバルブを用いて連通開口を開閉することにより、吸気通路から燃焼室へ空気を導入すると共に、燃焼室から排気通路へ燃焼ガスを排出する構成であるため、本考案に係るエンジンバルブが奏する効果と同様の効果、例えば、強度低下を招くことなくエンジンバルブの弁部の冷却効果をより一層向上することができる効果などを奏することができる。これにより、ノッキングの抑制および燃費向上を図ることができる。
【考案の効果】
【００１６】
本考案によれば、強度低下を招くことなくエンジンバルブの弁部の冷却効果をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の実施の形態に係るエンジン１の構成の概略を示す構成図である。
【図２】シリンダヘッド２を気筒列方向に直交する平面で切った断面を示す断面図である。
【図３】シリンダヘッド２にバルブ機構２０を組み付けられた様子を示す説明図である。
【図４】バルブ機構２０の分解図である。
【図５】本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８の外観を示す外観図である。
【図６】本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８の分解斜視図である。
【図７】バルブヘッド６２が一体にされたベース部７２の外観を示す外観図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図９】ステムエンド部７４の外観を示す外観図である。
【図１０】本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８を分解した状態の断面を示す分解斜視断面図である。
【図１１】本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８の断面を示す斜視断面図である。
【図１２】中空部６６内に金属ナトリウムＮａが封入された状態を示す説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
次に、本考案を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【００１９】
本実施の形態に係るエンジン１は、図１に示すように、シリンダヘッド２と、当該シリンダヘッド２に回転可能に支持された吸気用カムシャフト４および排気用カムシャフト６と、シリンダヘッド２に配置されたバルブ機構２０と、シリンダヘッド２の上部に取り付けられたロッカーカバー８と、シリンダヘッド２の下部に取り付けられたシリンダブロック１０と、シリンダブロック１０のシリンダボア１０ａ内に摺動可能に収容されたピストン１２と、コンロッド１４を介してピストン１２に連結されると共にシリンダブロック１０に回転可能に支持されたクランクシャフト１６と、シリンダブロック１０の下部に取り付けられたオイルパン１８と、を備えている。
【００２０】
シリンダヘッド２は、図２に示すように、吸気用カムシャフト４および排気用カムシャフト６それぞれを支持するための軸受部４２ａ，４２ｂと、バルブリフターガイドボス４４ａ，４４ｂと、吸気通路４６および排気通路４８と、燃焼室構成凹部５０と、を有している。図１に示すように、燃焼室構成凹部５０と、シリンダボア１０ａと、ピストン１２と、によって燃焼室ＣＣが構成される。また、シリンダヘッド２には、アッパーデッキ２ａから吸気通路４６および排気通路４８それぞれに貫通する貫通孔４７ａ，４７ｂが形成されている。
【００２１】
バルブリフターガイドボス４４ａ，４４ｂには、図２に示すように、リフターボア４５ａ，４５ｂが形成されており、当該リフターボア４５ａ，４５ｂ内に後述するバルブリフター２２が摺動可能に収容される。リフターボア４５ａは貫通孔４７ａと同軸上に構成されており、リフターボア４５ｂは貫通孔４７ｂと同軸上に構成されている。
【００２２】
吸気通路４６および排気通路４８は、図２に示すように、それぞれ連通開口５２ａ，５２ｂを介して燃焼室構成凹部５０と連通している。連通開口５２ａはリフターボア４５ａおよび貫通孔４７ａと同軸上に構成されており、連通開口５２ｂはリフターボア４５ｂおよび貫通孔４７ｂと同軸上に構成されている。なお、連通開口５２ａ，５２ｂには、バルブシート５４ａ，５４ｂが設置される。
【００２３】
バルブ機構２０は、吸気用カムシャフト４および排気用カムシャフト６の回転に伴って作動して、吸気通路４６および排気通路４８と燃焼室ＣＣとの連通および連通の遮断を行う機構として構成されている。バルブ機構２０は、図３および図４に示すように、有底円筒状に構成されたバルブリフター２２と、円筒状に構成されたバルブガイド２４と、オイルシール２６と、本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８と、バルブスプリング３０と、スプリングシート３２と、スプリングリテーナー３４と、コッタ３６と、から構成されている。なお、本実施の形態では、バルブ機構２０は、吸気用と排気用とで基本的に同一の構成を有するものとした。
【００２４】
バルブリフター２２は、図４に示すように、底壁に吸気用カムシャフト４および排気用カムシャフト６に設けられた吸気用カム４ａおよび排気用カム６ａが当接するように構成されている。バルブリフター２２は、吸気用カム４ａおよび排気用カム６ａの回転運動を直線運動に変換する部材として構成されている。
【００２５】
バルブガイド２４は、図３に示すように、上部がバルブリフターガイドボス４４ａ，４４ｂのリフターボア４５ａ，４５ｂ内に突出するようにシリンダヘッド２の貫通孔４７ａ，４７ｂに圧入嵌合される。ここで、貫通孔４７ａ，４７ｂは、図２に示すように、シリンダヘッド２に設けたウォータジャケットＷＪに隣接して形成されている。換言すれば、バルブガイド２４が、図３に示すように、ウォータジャケットＷＪに隣接した位置に設置される。バルブガイド２４は、後述するバルブステム６４の摺動性向上の観点から、できるだけ軸線方向長さが長くなるように形成されることが望ましい。
【００２６】
本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８は、例えば、耐熱鋼（ＳＵＨ３５）により構成されており、図３および図４に示すように、バルブヘッド６２と、当該バルブヘッド６２が一体にされたバルブステム６４と、を有している。エンジンバルブ２８は、図５、図１１および図１２に示すように、内部に中空部６６が設けられており、当該中空部６６には、金属ナトリウムＮａが封入されている。金属ナトリウムＮａは、本発明における「熱伝達媒体」に対応する実施構成の一例である。
【００２７】
バルブヘッド６２は、図５に示すように、バルブフェース６２ａを有している。また、バルブヘッド６２の内部には、図８および図１２に示すように、中空部６６（図１２参照）の一部を構成する凹部６２ｂが形成されている。バルブフェース６２ａは、図３に示すように、シリンダヘッド２の連通開口５２ａ，５２ｂに設置されたバルブシート５４ａ，５４ｂに当接する当接面として構成されている。バルブフェース６２ａがバルブシート５４ａ，５４ｂに当接されることにより、吸気通路４６および排気通路４８と燃焼室ＣＣとの連通が確実に遮断される。バルブヘッド６２は、本考案における「弁部」に対応する実施構成の一例である。また、凹部６２ｂは、本発明における「第２凹部」に対応する実施構成の一例である。
【００２８】
バルブステム６４は、バルブガイド２４内に挿通される軸部として構成されており、図６に示すように、バルブヘッド６２が一体に接続されたベース部７２と、当該ベース部７２に接続されるステムエンド部７４と、から構成されている。バルブステム６４は、本考案における「軸部」に対応し、ベース部７２は、本考案における「第１軸部」に対応し、ステムエンド部７４は、本考案における「第２軸部」に対応する実施構成の一例である。
【００２９】
ベース部７２は、バルブガイド２４の内周面に摺接するガイド摺接部として構成されている。ベース部７２の内部には、図７および図８に示すように、中空部６６の一部を構成する凹部７２ａが形成されている。当該凹部７２ａは、ベース部７２の軸方向の一端側（バルブヘッド６２が接続された側とは反対側）において開口されており、ベース部７２の軸方向の他端側（バルブヘッド６２が接続された側）においてバルブヘッド６２の凹部６２ｂと連通されている。
【００３０】
ステムエンド部７４は、図６および図９に示すように、コッタ３６を係合するための環状溝７６ａが形成された円筒部７６と、当該円筒部７６の軸方向一端部に一体にされた円錐形状の円錐部７８と、を有している。ステムエンド部７４は、図１１に示すように、円錐部７８がベース部７２の凹部７２ａ内に突出した状態でバルブステム６４に一体に接続される。これにより、エンジンバルブ２８内に中空部６６が構成される。円錐部７８は、本発明における「延出部」に対応する実施構成の一例である。
【００３１】
次に、こうして構成されたエンジン１の運転に伴ってシリンダヘッド２の連通開口５２ａ，５２ｂを開閉するエンジンバルブ２８のバルブヘッド６２が冷却される際の様子について説明する。エンジン１の運転が開始されると、吸気用カムシャフト４および排気用カムシャフト６が回転され、吸気用カム４ａおよび排気用カム６ａの回転力がバルブリフター２２に作用する。
【００３２】
吸気用カム４ａおよび排気用カム６ａの回転運動は、バルブリフター２２によって直線運動に変換され、エンジンバルブ２８がバルブステム６４の軸線方向に沿って摺動する。これにより、バルブヘッド６２がシリンダヘッド２の連通開口５２ａや連通開口５２ｂを開いた状態となって吸気通路４６からの混合気が連通開口５２ａを介して燃焼室ＣＣに供給されたり、燃焼室ＣＣから燃焼ガスが連通開口５２ｂを介して排気通路４８に排出されたりする。
【００３３】
このとき、エンジンバルブ２８の中空部６６内に封入された金属ナトリウムＮａが、エンジンバルブ２８の軸線方向に沿う摺動に伴って、当該中空部６６内で流動する。当該金属ナトリウムＮａの流動によって、燃焼室ＣＣ内の高温の燃焼ガスに曝されて高温となったバルブヘッド６２の熱が金属ナトリウムＮａに伝達され、当該金属ナトリウムＮａに伝達された熱はバルブステム６４を介して放熱される。
【００３４】
ここで、本実施の形態では、ステムエンド部７４の円錐部７８が中空部６６内に突出する構成であるため、中空部６６内を流動する金属ナトリウムＮａがバルブステム６４と接触する面積が増大しているため、金属ナトリウムＮａからバルブステム６４への熱伝導がより効果的に行われる。
【００３５】
なお、中空部６６内を流動する金属ナトリウムＮａのうち中空部６６の内周面に接触した金属ナトリウムＮａからの熱は、主に、バルブステム６４のベース部７２を介して放熱される。当該ベース部７２は、ウォータジャケットＷＪに隣接配置されたバルブガイド２４内を摺動するため、当該ウォータジャケットＷＪ内を流通する冷却水によってベース部７２は良好に冷却される。これにより、ベース部７２を介した放熱が促進され得る。
【００３６】
また、中空部６６内を流動する金属ナトリウムＮａのうち中空部６６内に突出する円錐部７８表面に接触した金属ナトリウムＮａからの熱は、主に、ステムエンド部７４を介して放熱される。当該ステムエンド部７４は、吸気用カム４ａおよび排気用カム６ａとバルブリフター２２との摺接部などを潤滑した潤滑油によって間接的に冷却されるため、ステムエンド部７４を介した放熱が促進され得る。
【００３７】
以上説明した本考案の実施の形態に係るエンジンバルブ２８によれば、内部に中空部６６を設け、当該中空部６６内に金属ナトリウムＮａを封入すると共に、当該中空部６６内に突出する円錐部７８を設けて、高温のバルブヘッド６２から熱が伝達された金属ナトリウムＮａとバルブステム６４との接触面積を増加させる構成であるため、バルブヘッド６２からの熱をバルブステム６４を介して効果的に放熱することができる。なお、金属ナトリウムＮａが封入された中空部６６内に円錐部７８を突出させるのみであるため、構造が簡易であり、かつ、エンジンバルブ２８自体の強度低下を招くこともない。これにより、強度低下を招くことなく弁部の冷却効果をより一層向上することができる。
【００３８】
本実施の形態では、中空部６６内に円錐状の円錐部７８を突出させる構成としたが、これに限らない。例えば、中空部６６内に三角錐状の三角錐部を突出させる構成や、円柱状の円柱部を突出させる構成としても良い。
【００３９】
本実施の形態では、中空部６６内に一本の円錐部７８を突出させる構成としたが、これに限らない。例えば、中空部６６内に複数本の円錐部７８を突出させる構成としても良い。当該構成によれば、金属ナトリウムＮａが接触可能な面積をより増加することができるため、バルブヘッド６２の冷却効果をより一層向上することができる。
【００４０】
本実施の形態では、バルブヘッド６２内に凹部６２ｂを設け、中空部６６がベース部７２からバルブヘッド６２に亘って形成される構成としたが、これに限らない。例えば、バルブヘッド６２内には凹部６２ｂは設けず、中空部６６はベース部７２内のみに形成される構成としても構わない。
【００４１】
本実施の形態では、中空部６６に金属ナトリウムＮａを封入する構成としたが、バルブヘッド６２の熱をバルブステム６４に伝達することができれば金属ナトリウムＮａに限らず、如何なる媒体を封入する構成としても良い。
【００４２】
本実施の形態では、エンジンバルブ２８全体を同じ材質（耐熱鋼（ＳＵＨ３５））で構成するものとしたが、これに限らない。例えば、バルブステム６４におけるベース部７２とステムエンド部７４とを異なる材質で構成しても負い。この場合、ステムエンド部７４の熱伝導率がベース部７２の熱伝導率よりも高い材質を用いることができる。
【００４３】
本実施形態は、本考案を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本考案は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１        エンジン（エンジン）
２        シリンダヘッド（シリンダヘッド）
２ａ      アッパーデッキ
４        吸気用カムシャフト
４ａ      吸気用カム
６        排気用カムシャフト
６ａ      排気用カム
８        ロッカーカバー
１０      シリンダブロック（シリンダブロック）
１０ａ    シリンダボア（シリンダボア）
１２      ピストン（ピストン）
１４      コンロッド
１６      クランクシャフト
１８      オイルパン
２０      バルブ機構
２２      バルブリフター
２４      バルブガイド
２６      オイルシール
２８      エンジンバルブ（エンジンバルブ）
３０      バルブスプリング
３２      スプリングシート
３４      スプリングリテーナー
３６      コッタ
４２ａ    軸受部
４２ｂ    軸受部
４４ａ    バルブリフターガイドボス
４４ｂ    バルブリフターガイドボス
４５ａ    リフターボア
４５ｂ    リフターボア
４６      吸気通路（吸気通路）
４７ａ    貫通孔
４７ｂ    貫通孔
４８      排気通路（排気通路）
５０      燃焼室構成凹部（燃焼室構成凹部）
５２ａ    連通開口（連通開口）
５２ｂ    連通開口（連通開口）
５４ａ    バルブシート
５４ｂ    バルブシート
６２      バルブヘッド（弁部）
６２ａ    バルブフェース
６２ｂ    凹部（第２凹部）
６４      バルブステム（軸部）
６６      中空部（中空部）
７２      ベース部（第１軸部）
７２ａ    凹部（凹部）
７４      ステムエンド部（第２軸部）
７６      円筒部
７６ａ    環状溝
７８      円錐部（延出部）
ＣＣ      燃焼室（燃焼室）
ＷＪ      ウォータジャケット
Ｎａ      金属ナトリウム（熱伝達媒体）
【図１】
0003213078.tif 000003
【図２】
0003213078.tif 000004
【図３】
0003213078.tif 000005
【図４】
0003213078.tif 000006
【図５】
0003213078.tif 000007
【図６】
0003213078.tif 000008
【図７】
0003213078.tif 000009
【図８】
0003213078.tif 000010
【図９】
0003213078.tif 000011
【図１０】
0003213078.tif 000012
【図１１】
0003213078.tif 000013
【図１２】
0003213078.tif 000014