(57)【要約】【課題】ステムを中空にして、内部へナトリウムを封入する形式のエンジン弁において、前記ステムの弁ばねと結合される側の端部を中実に保持したまま、他側に肉抜き用の軸孔を設けようとするものである。【解決手段】ステムの一端に円錐形の弁面を設けた弁板の中央部を連結させたエンジン弁において、前記ステムに弁板を貫いて燃焼室側に開く軸孔を設け、その軸孔へ棒状に形成したナトリウムを挿入し閉じ蓋によって密封することによって軽量化と冷却を図るものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁に円錐形の弁面を設けた弁板と、その弁板の中央部へ連結されたステムとを有し、前記ステムに弁板を貫いて燃焼室側へ開く軸孔を設け、その軸孔の開口端を閉じ蓋によって密封し、その内部へナトリウムを封入してなるエンジン弁の冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、前記ステムと弁板との間にリブを設けてなるエンジン弁の冷却構造。
【請求項３】
請求項１において、前記閉じ蓋はチタニウム合金によって作られているエンジン弁の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は４行程エンジンの吸排気口を開閉するのに使用されるポペット形のエンジン弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジン弁は耐熱鋼などの鋼材で作られているので重量が大きく、その往復運動による動力損失を軽減するため、ステムを中空にして軽量化を図る技術がよく知られている。また、中空にしたエンジン弁ではステムの断面積が減少することに起因して伝熱による放熱性が低下する。その欠点を補うため、必要に応じて中空にしたステムの内部にナトリウムを充填して冷却性を向上させる構造も周知に属する。（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）
【０００３】
そこでは、ステムへナトリウムを充填する手段として、従来から、ステムの弁板のない側に軸孔を穿設し、その軸孔に棒状に成形したナトリウムを押し込んだ後、前記ステムよりやや小径の段付き棒状の蓋材を前記軸孔へ嵌合させ、かしめ（加締め）や、ろう付けなどの冶金的手段によって固定し密封する工法が慣用されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特願２００１−２５４００９  第５図
【特許文献２】
特開平９−１８４４０４号公報  第１図
【非特許文献１】
社団法人自動車技術会編、「自動車技術ハンドブック＜第２分冊＞設計編」、初版、社団法人自動車技術会、１９９１年３月１日、ｐ．７３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステムの弁板のない側は弁ばねによって閉じ方向の力が作用するとともに、ロッカーアーム、あるいはバルブリフターなどの動弁系の部材によって強圧される部分である他、シリンダヘッドに設けられた精密なバルブガイドによって案内される部分であるなどの理由により、この部分へろう付け作業による高熱を加えることは部品強度の安定性を損ね、エンジンの耐久性を損ねるおそれがあった。また、かしめ加工や圧入加工のような塑性加工を加えると、ステムの外径に変形が生じ易く、場合によっては再研磨のような修正加工を必要とすることがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、周縁に円錐形の弁面を設けた弁板と、その弁板の中央部へ連結されたステムとを有し、前記ステムに弁板を貫いて燃焼室側へ開く軸孔を設け、その軸孔の開口端を閉じ蓋によって密封し、その内部へナトリウムを封入することで解決される。
そこでは、前記ステムと弁板との間にリブを設けることが好ましい。
また前記閉じ蓋はチタニウム合金によって作られるのが好ましい。
【０００７】
【作用】
ナトリウムを挿入するべくステムの軸線上に設けられる軸孔を、弁板側から開設したから、ステムの弁ばね側端部は従来のポペット弁と同様に冶金的に一体に構成される。ステムの弁板側の端部に開設される軸孔は弁板の中心部に位置し、燃焼室内の高い温度と圧力を受けるものの、この部分には機械的な外力が作用せず変形がない。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本願発明の実施の一態様を説明する。図１中、１０はこの発明に係るポペット形のエンジン弁で、具体的にはエンジンの排気弁である。エンジン弁１０は、ステム１１とその一端に形成された傘形の弁板１２とを有する。弁板１２はステム１１の一端に、これと一体にアプセット鍛造され成形されている。また、ステム１１の弁板１２のない側面には、図示してない弁コッタを介して弁ばねを係止するためのコッタ溝１３が設けられている。
【０００９】
弁板１２は傘形の円板状に形成され、その外周縁に円錐形の弁面１２ａが設けられるとともに、そのいずれか一方の面に肉抜き部１２ｂが設けられている。肉抜き部１２ｂは図２で示すように、弁板１２の上面に、弁面１２ａの内側に位置して平面形状が略三角形をした多数がステム１１の周りに放射状に配置されている。
【００１０】
そして、それら各肉抜き部１２ｂの間に残される部分によってリブ１７が形成されている。前記リブ１７はステム１１から放射方向へ伸び、弁板１２と弁面１２ａを設けた周縁部内面とを連結し、肉抜き部１２ｂを設けたことによる弁板１１の強度低下を防いでいる。
【００１１】
また、弁板１２は周縁の部分が中央部より軸方向外方へ偏移しており、図３で示すように、中央部１２ｃは浅い円錐形に凹んだ形状をなしている。なお、このように弁板１２の中央部を窪ませて、一般に半球、あるいは山形をなしている燃焼室内面に沿った形状とすること自体は慣用された技術であるが、この場合のように、弁板１２を板状に形成するときは、弁板１２の剛性を高める格別の作用効果を生じている。
【００１２】
こゝで、前記ステム１１には一端が閉じた軸孔１４が設けてあり、その内部に内容積の約６０％ほどのナトリウム１６が充填してある。軸孔１４の他端は弁板１２側の端部に開口させてあり、その開口部は外周にテーパ状のねじを施した閉じ蓋１５によって水密に閉じられている。ステム１１に軸孔１４を設ける手段は任意であるが、この例では板状の素材をしごき加工することによって肉厚が薄く、かつ、強度の高いステムを得ている。
【００１３】
軸孔１４の開口端にはテーパ状の雌ねじが設けてあり、その雌ねじへ外周にテーパ状のねじ（管用ねじ）を施した閉じ蓋１５を螺合させ、緊締させることによって内外を密封してある。このようにステム１１に設けた軸孔１４の中にナトリウムを封入すれば、前記テーパ状のねじの作用により閉じ蓋１５の内外が密封され内部のナトリウムが漏れ出すことがなくなる。
封入されたナトリウムは弁の運動によっても、軸孔１４の内部で止まった状態になり、往復運動を強制されないから、弁の往復質量にはならない。そして、高温の傘部から熱をうばいステム壁からバルブガイドに熱の伝導をする働きをなす。
【００１４】
なお、前記軸孔１４の開口端を閉じるための閉じ蓋１５は、必ずしも鉄製である必要はなく、また、テーパ状のねじを施したボルト状とする必要もない。例えば、閉じ蓋１５をチタン、あるいはチタン合金製としてもよく、また、図７で示すように、球、あるいは短い丸棒状の小片で構成し、これを傘部の軸孔１４の開口端に挿入し軸孔１４の縁の部分を加締めて抜け止めしてもよく、あるいは圧入によって抜けないようにした構造としてもよい。
【００１５】
図４はエンジン弁１０の他の態様を示すものであり、特に、エンジン弁１０が吸気弁２０として構成された例を示す。吸気弁２０と前記排気弁であるエンジン弁１０とは、弁板１２、２２の肉抜き部がポート側にあるか、あるいは燃焼室側にあるかの点で相違している。図４の態様では弁板２２が比較的薄肉の傘形に作られており、その結果、燃焼室側の面が大きく窪んでいる。
【００１６】
また、ステム２１の端部が弁板２２の窪んだ中央部端面から燃焼室側に突出させてあり、その突出した部分において、前記と同様な閉じ蓋２５によって軸孔１４を閉じてある。そして、ステム２１の突出した部分から６本の補強リブ２７が放射方向に、かつ、軸線と直角方向の底面が同一平面になる高さで伸びている。かくて、吸気弁２０は機械的な強度を低下させることなく、大幅に重量が軽減されたうえ、冷却される。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、軸孔をステムの弁板側に開口させたから、弁板と反対側の弁ばね側を従前のエンジン弁と同様の構成として残すことができ、この部分を開口させる場合に比し、加工が容易である他、弁ばね部の強度や耐久性を安定させることができる。
請求項２の発明によれば、弁板の周縁部とステムとの間にリブが設けられているから、弁板を肉薄に構成しても、その機械的な強度を大きく低下させることがない。
請求項３の発明によれば、軸孔がチタン、あるいはチタン合金製の閉じ蓋によって閉じられているから、これに燃焼室内の高熱が作用しても、鉄製あるいはステンレス製の傘部であっても応力は残存し、軽量で慣性力も小さいから抜けることはない。
などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施態様を示すエンジン弁の縦断面図である。
【図２】図１中の矢視ＩＩ図である。
【図３】図１中の矢視ＩＩＩ図である。
【図４】他の実施態様を示すエンジン弁の縦断面図である。
【図５】図４中の矢視Ｖ図である。
【図６】図４中の矢視ＶＩ図である。
【図７】図１中の要部の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０（２０）・・・・エンジン弁（吸気弁）
１１、２１・・・・ステム
１２、２２・・・・弁板
１２ａ・・・弁面
１２ｂ・・・肉抜き部
１２ｃ・・・中央部
１３・・・・コッタ溝
１４・・・・軸孔
１５、２５・・・・閉じ蓋
１６・・・・ナトリウム
１７・・・・リブ
２７・・・・補強リブ
【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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