(57)【要約】【課題】  非円形、特に長円形、楕円形を除いた複雑形状の吸排気バルブを高精度に且つ容易に製造し、且つコストを低減することにある。【解決手段】  シール面の形状を、バルブ２９に設けた軸部４７の軸線を回転軸とする円錐面と、燃焼室の内壁面とが交差する交線から決定する工程と、傘部５４の一側面５４ａ及び他側面５４ｂの形状と、シール面の形状とで定められる傘部５４の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する工程と、円錐面にほぼ合致する素材円錐面７８を備えた素材７５を造る工程と、工作機械にて、素材７５の素材円錐面７８上のバルブフェイス面とすべきシール素材面７８ａを除いて傘部７７の一側面７７ａ及び他側面７７ｂに所定形状の切削加工を施す工程と、を含む。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室の天井に設けたバルブシート面に、傘部に形成したバルブフェイス面を合わせることで非円形状の外形を有するシール面を形成した吸排気バルブの製造方法であって、
前記シール面の形状を、前記吸排気バルブに設けた軸部の軸線を回転軸とする第１円錐面と、燃焼室の天井内壁面とが交差する交線から決定する工程と、
前記傘部の表面部及び裏面部の形状と、前記シール面の形状とで定められる傘部の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する工程と、
前記第１円錐面にほぼ合致する第２円錐面を備えた円錐状素材を造る工程と、
前記工作機械にて、前記円錐状素材の第２円錐面上の前記バルブフェイス面とすべき面を除いて傘部の表面部及び裏面部に所定形状の切削加工を施す工程と、
を含むことを特徴とする内燃機関用吸排気バルブの製造方法。
【請求項２】
軸部と、この軸部の端部に設けた傘部とからなり、内燃機関の燃焼室の天井に設けたバルブシート面に、前記傘部に形成したバルブフェイス面を合わせることで非円形状としたシール面を形成する吸排気バルブであって、
前記バルブフェイス面は、前記軸部の軸線を回転軸とする円錐面上に形成するとともに、この円錐面と燃焼室の天井内壁面とが交差する交線を含み、前記円錐面にほぼ合致する円錐面を備えた円錐状素材から削り出しにより浮き彫り形成したことを特徴とする内燃機関用吸排気バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸排気バルブの製造方法及び吸排気バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関用吸排気バルブとして、傘部を円形、長円形としたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、従来の内燃機関用吸排気バルブの製造方法として、中間素材のオニオン状部をパンチで押圧して最終製品形状の傘部を形成するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】実開昭６２−１８３００７号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７３８６公報
【０００３】
特許文献１の第１図を以下の図８で説明し、特許文献１の第２図を以下の図９で説明する。なお、符号は振り直した。
図８は従来の内燃機関用吸排気バルブを示す横断面図であり、シリンダヘッド本体１０１に、長円形状の吸気用弁座１０２及び円形状の排気用弁座１０３を設けたことを示す。
図９は従来の内燃機関用吸排気バルブを示す縦断面図であり、吸気用弁座１０２に着座自在に吸気弁１０５を設け、排気用弁座１０３に着座自在に排気弁１０６を設けたことを示す。
【０００４】
特許文献２の図５を以下の図１０で説明する。なお、符号は追加した。
図１０（ａ），（ｂ）は従来の内燃機関用吸排気バルブの製造方法を示す作用図である。
（ａ）において、オニオン状部１１１及びこのオニオン状部１１１から一体に延ばした軸部１１２からなる中間素材１１４をダイ１１６にパンチ１１７で押圧する。
（ｂ）はオニオン状部１１１（（ａ）参照）を傘部１２１に成形して、最終成形品であるバルブ１２２が出来たことを示す。
【０００５】
上記の図８及び図９に示した長円形の吸気弁１０５及び円形の排気弁１０６を採用すると、それらの吸気用弁座１０２及び排気用弁座１０３を燃焼室の内壁に配置したときに、その内壁の隣り合う弁座の間に大きなスペースが残る。このスペースをより有効に活用できれば、吸気用弁座１０２及び排気用弁座１０３の外形を大きくでき、これに伴って吸気弁１０５及び排気弁１０６の外形をも大きくできて、これらの吸気弁１０５及び排気弁１０６が開いたときの吸排気抵抗を低減することが可能になる。上記のスペースを活用するには、例えば、弁座及び弁の外形を円形、長円形、楕円形等以外の複雑形状にすることが考えられる。
【０００６】
図１０（ａ），（ｂ）において、バルブ１２２の傘部１２１の外形を複雑形状に成形するには、ダイ１１６に複雑形状の雌形を形成する必要がある。特に、弁座とでシール面を形成するバルブフェイス面はシール性を高めるために高精度に形成する必要があるが、ダイ１１６にバルブフェイス面を複雑形状に且つ高精度に形成することは難しい。また、複雑形状とした吸排気バルブを造るコストは低い方が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、内燃機関用吸排気バルブの製造方法及び吸排気バルブにおいて、非円形、特に長円形、楕円形を除いた複雑形状の吸排気バルブを高精度に且つ容易に製造し、且つコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、内燃機関の燃焼室の天井に設けたバルブシート面に、傘部に形成したバルブフェイス面を合わせることで非円形状の外形を有するシール面を形成した吸排気バルブの製造方法であって、シール面の形状を、吸排気バルブに設けた軸部の軸線を回転軸とする第１円錐面と、燃焼室の天井内壁面とが交差する交線から決定する工程と、傘部の表面部及び裏面部の形状と、シール面の形状とで定められる傘部の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する工程と、第１円錐面にほぼ合致する第２円錐面を備えた円錐状素材を造る工程と、工作機械にて、円錐状素材の第２円錐面上のバルブフェイス面とすべき面を除いて傘部の表面部及び裏面部に所定形状の切削加工を施す工程と、を含むことを特徴とする。
非円形状のシール面を、単純な形状である第２円錐面を有する円錐状素材を切削加工することで形成し、加工性を向上させる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、軸部と、この軸部の端部に設けた傘部とからなり、内燃機関の燃焼室の天井側に設けたバルブシート面に、傘部に形成したバルブフェイス面を合わせることで非円形状としたシール面を形成する吸排気バルブであって、バルブフェイス面を軸部の軸線を回転軸とする円錐面上に形成するとともに、バルブフェイス面に円錐面と燃焼室の天井内壁面とが交差する交線を含み、円錐面にほぼ合致する円錐面を備えた円錐状素材から削り出しにより浮き彫り形成したことを特徴とする。
吸排気バルブのバルブフェイス面を、円錐面を備えた円錐状素材からの削り出しにより浮き彫り形成する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、シール面の形状を、吸排気バルブに設けた軸部の軸線を回転軸とする第１円錐面と、燃焼室の天井内壁面とが交差する交線から決定する工程と、傘部の表面部及び裏面部の形状と、シール面の形状とで定められる傘部の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する工程と、第１円錐面にほぼ合致する第２円錐面を備えた円錐状素材を造る工程と、工作機械にて、円錐状素材の第２円錐面上のバルブフェイス面とすべき面を除いて傘部の表面部及び裏面部に所定形状の切削加工を施す工程と、を含むので、非円形状のシール面を、単純な形状である第２円錐面を有する円錐状素材を切削加工することで形成するため、加工性を向上させることができ、高精度なバルブフェイス面を備えた吸排気バルブを容易に造ることができるとともに吸排気バルブのコストを抑えることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、バルブフェイス面は、軸部の軸線を回転軸とする円錐面上に形成するとともに、この円錐面と燃焼室の天井内壁面とが交差する交線を含み、円錐面にほぼ合致する円錐面を備えた円錐状素材から削り出しにより浮き彫り形成したので、高精度で且つコストを抑えた吸排気バルブを造ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る吸排気バルブを備えた内燃機関の断面図であり、内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１に設けたシリンダボア１２に移動自在に挿入したピストン１３と、このピストン１３にピストンピン１４を介して連結したコンロッド１６と、シリンダブロック１１の下部に回転自在に取付けるとともにクランクピン１７でコンロッド１６をスイング自在に支持するクランクシャフト１８とを備える。
【００１３】
シリンダブロック１１は、上部に設けたシリンダ部２１と、このシリンダ部２１の下部に一体に設けたスカート部２３とからなり、上部にヘッドガスケット（不図示）を介してシリンダヘッド２４を取付けた部材である。
【００１４】
シリンダヘッド２４は、燃焼室２５に連通する吸気ポート２６及び排気ポート２７を備え、吸気ポート２６の入口を吸気バルブ２８で開閉し、排気ポート２７の入口を排気バルブ２９で開閉する。
【００１５】
ここで、３１はコンロッド１６の大端部２５とクランクピン１７との間に介在させた滑り軸受、３２はクランクシャフト１８に設けたカウンタウエイト、３３はスカート部２３とでクランクケースを形成するためにスカート部２３の下部にボルト３４・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ。）で取付けたアンダスカート部、３６はアンダスカート部３３の下部にアンダケース３７を介してボルト３８・・・で取付けたオイルパン、４１は吸気バルブ２８が閉じたときにこの吸気バルブ２８とでシール面を形成する吸気側バルブシート、４２は排気バルブ２９が閉じたときにこの排気バルブ２９とでシール面を形成する排気側バルブシート、４３は点火プラグである。
【００１６】
図２は本発明に係る吸排気バルブを示す斜視図であり、燃焼室２５の天井に吸気バルブ２８（ここでは、２本の吸気バルブの符号を２８Ａ，２８Ｂとして区別した。）及び排気バルブ２９を配置したことを示す。
【００１７】
吸気バルブ２８は、円形断面の棒状とした前述の軸部４４と、この軸部４４の先端に一体に設けた傘部５１とからなり、軸部４４の端部４４ａをカム（不図示）側から押圧することで傘部５１を燃焼室２５のピストン１３（図１参照）側へ移動させて吸気ポート２６（図１参照）を開き、また、縮んだバルブスプリング（不図示）の弾性力を軸部４４に作用させることで、傘部５１を燃焼室２５の天井側へ移動させ、吸気ポート２６を閉じる。
軸部４４は、端部４４ａの近傍に図示せぬ突部を備え、この突部をシリンダヘッド２４（図１参照）側に設けた溝で軸方向に案内することで、吸気バルブ２８の軸回りの回転を防ぐ。
傘部５１は、シール面を形成するために表面部としての一側面５１ａ（軸部４４が延びる側の面である。）に環状のバルブシート面５２を形成した部分である。
【００１８】
排気バルブ２９は、円形断面の棒状とした前述の軸部４７と、この軸部４７の先端に一体に設けた傘部５４とからなり、軸部４７の端部４７ａをカム（不図示）側から押圧することで傘部５４を燃焼室２５のピストン１３側へ移動させて前述の排気ポート２７（図１参照）を開き、また、縮んだバルブスプリング（不図示）の弾性力を軸部４７に作用させることで、傘部５４を燃焼室２５の天井側へ移動させ、排気ポート２７を閉じる。
【００１９】
軸部４７は、端部４７ａの近傍に図示せぬ突部を備え、この突部をシリンダヘッド２４側に設けた溝で軸方向に案内することで、排気バルブ２９の軸回りの回転を防ぐ。
傘部５４は、シール面を形成するために表面部としての一側面５４ａ（軸部４７が延びる側の面である。）に環状のバルブシート面５５を形成した部分である。
【００２０】
図３は本発明に係る吸排気バルブを示す平面図であり、吸気バルブ２８Ａ，２８Ｂは、クランクシャフト１８（図１参照）が延びる方向に平行に引いた直線５７に直交し且つシリンダボア１２の中心を通る直線５８に対して対称に配置した部材であり、それぞれ傘部５１をほぼ木の葉状、即ち非円形状とし、軸部４４を平面視で直線５８に平行に配置したものである。傘部５１のハッチングを施した部分がバルブフェイス面５２である。
【００２１】
排気バルブ２９は、傘部５４を直線５８に対して対称な非円形状に形成した部材であり、軸部４７を平面視で直線５８に一致させたものである。傘部５４のハッチングを施した部分がバルブフェイス面５５である。
【００２２】
図４は本発明に係るシリンダヘッドの燃焼室の天井を示す底面図であり、シリンダヘッド２４に設けた燃焼室２５（図１参照）の天井６１に、直線５８に対称に２つの吸気側バルブシート４１（ここで、２つの吸気側バルブシートを４１Ａ，４１Ｂとする。）を取付け、これらの吸気側バルブシート４１Ａ，４１Ｂに近接させて、天井６１に直線５８に対称な形状とした排気側バルブシート４２を取付けたことを示す。なお、吸気側バルブシート４１Ａ，４１Ｂのハッチングを施した部分がバルブシート面６２、排気側バルブシート４２のハッチングを施した部分がバルブシート面６３である。
【００２３】
天井６１の内面としての内壁面６５は、バルブシート面６２，６３の輪郭６２ａ，６３ａを含む凹状の曲面とした凹状面６６と、この凹状面６６の周囲に設けたほぼ平坦で環状としたスキッシュ面６７とからなる。
【００２４】
凹状面６６は、ほぼ中央に点火プラグ（不図示）を取付けるプラグ取付穴６８を開けた部分である。
スキッシュ面６７は、ピストン１３（図１参照）の冠部とでスキッシュ（ｓｑｕｉｓｈ：押しつぶす）部を形成する部分であり、ピストン１３の圧縮行程の終わりで狭い隙間のスキッシュ部を形成し、このスキッシュ部内の混合気を押し出すことで燃焼室内の混合気を流動させて燃焼速度を増大させる。
【００２５】
図５は本発明に係る吸排気バルブとバルブシートとのシール面を示す説明図である。
吸排気バルブ２８，２９の軸部４４，４７の軸線４４ｂ，４７ｂを回転軸とする第１円錐面としての円錐面７１，７２（軸線４４ｂ、４７ｂを通る断面の頂角をθ（例えば、θ＝９０°））を形成したときに、この円錐面７１，７２と、燃焼室２５の所定形状に形成した内壁面６５（ここでは、内壁面６５の一断面を太い二点鎖線で表した。）との交線は、前述のバルブシート面６２，６３の輪郭６２ａ，６３ａ（６２ａは図４参照）となり、バルブシート面６２，６３は、円錐面７１，７２上に存在する。内壁面６５、詳しくは凹状面６６は、複雑形状としたものであるから、輪郭６２ａ，６３ａは三次元的な形状であり、それぞれ一つの平面上に存在しない。
また、吸排気バルブ２８，２９のバルブフェイス面５２，５５は、バルブシート面６２，６３と同様に円錐面７１，７２上に存在する。
【００２６】
吸気側バルブシート４１及び排気側バルブシート４２のそれぞれの燃焼室２５に臨む端面４１ａ，４２ａは、内壁面６５、詳しくは凹状面６６に連続する面である。
バルブシート面６２，６３とバルブフェイス面５２，５５とは、これらの一方が他方を含んで重なり、好ましくは、一致するようにシール面７３，７４を形成する。
【００２７】
以上に述べた吸排気バルブ２８，２９の製造要領を次に説明する。
まず、図５で説明したように、シール面７３，７４の形状を、吸排気バルブ２８，２９に設けた軸部４４，４７の軸線４４ｂ、４７ｂを回転軸とする円錐面７１，７２と、燃焼室２５の内壁面６５とが交差する交線、即ち輪郭６２ａ，６３ａ（図４参照）から決定する。詳しくは、輪郭６２ａ，６３ａからバルブシート面６２，６３の形状を決定し、吸排気バルブ２８，２９のバルブフェイス面５２，５５の形状を決定する。
そして、以下の図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、バルブシート面６２，６３を加工する。
【００２８】
次に、傘部５１，５４の一側面５１ａ，５４ａ及び他側面５１ｂ、５４ｂの形状と、シール面７３，７４の形状とで定められる傘部５１，５４の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する。
そして、以下の図６に示すように、吸排気バルブ２８，２９を製造するための素材を造り、この素材を加工する。
【００２９】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る吸排気バルブの製造要領を示す作用図である。
（ａ）は吸排気バルブ２８，２９（図５参照）を製造するための円錐状素材としての素材７５を示す断面図である。
素材７５は、軸部７６と、この軸部７６の端部に一体成形した傘部７７とからなり、傘部７７の表面部としての一側面７７ａに、軸部７６の軸線７６ａを回転軸とする頂角θとした第２円錐面としての素材円錐面７８を備える。
【００３０】
（ｂ）において、傘部７７の一側面７７ａでは、素材円錐面７８のシール面とすべき雄テーパ状のシール素材面７８ａ（即ち、バルブフェイス面とすべき面である。）を残して切削加工を施す。８１は環状に切削した環状切削部（格子模様を施した部分である。）である。
【００３１】
また、傘部７７の一側面７７ａの裏面となる裏面部としての他側面７７ｂを切削加工し、例えば、排気バルブ２９（（ｃ）参照）の一側面５４ａの裏面である裏面部としての他側面５４ｂ（吸気バルブの場合は裏面部としての他側面５１ｂ（図５参照）である。）を形成する。８３は他側面７７ｂの切削箇所である底部切削部（格子模様を施した部分である。）である。
【００３２】
（ｃ）において、シール面とすべき雄テーパ状のシール素材面７８ａ（（ｂ）参照）を研磨してバルブフェイス面５５（矢印で示した部分であり、吸気バルブの場合はバルブフェイス面５２（図５参照）である。）を形成する。
【００３３】
また、軸部７６（（ｂ）参照）を研磨して軸部４７（矢印で示した部分であり、吸気バルブの場合は軸部４４（図５参照）である。）を形成する。これで、排気バルブ２９（同様にして吸気バルブ２８（図５参照））の製造を完了する。
【００３４】
以上の（ａ）〜（ｃ）で示したように、本発明の吸排気バルブ２８，２９の製造方法では、傘部５１，５４を形成するには、素材７５の素材円錐面７８上のシール素材面７８ａ以外を切削加工することによりシール素材面７８ａを形成する、即ち浮き彫りにすることで、シール素材面７８ａを研磨するだけでバルブフェイス面５２，５５を高精度に且つ簡単に形成することができる。
【００３５】
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るバルブシート面の成形要領を示す作用図である。
（ａ）において、燃焼室２５の内壁面６５に予め形成しておいたバルブシート取付用段部９１，９２に環状のバルブシート素材９３，９４を矢印で示すように圧入する。
【００３６】
（ｂ）において、バルブシート素材９３に、端面４１ａ側から頂角を角度θとした円錐切削面９６を備える切削工具としてのカッター９７を当てるとともに回転させてバルブシート素材９３を切削加工し、バルブシート面を形成する。バルブシート素材９４についても同様に切削加工する。
（ｃ）は、バルブシート面６２を形成した吸気側バルブシート４１及びバルブシート面６３を形成した排気側バルブシート４２を示す。
【００３７】
以上の図３〜図６で説明したように、本発明は第１に、内燃機関１０（図１参照）の燃焼室２５の天井６１に設けたバルブシート面６２，６３に、傘部５１，５４に形成したバルブフェイス面５２，５５を合わせることで非円形状の外形を有するシール面７３，７４を形成した吸排気バルブ２８，２９の製造方法であって、シール面７３，７４の形状を、吸排気バルブ２８，２９に設けた軸部４４，４７の軸線４４ｂ、４７ｂを回転軸とする円錐面７１，７２と、燃焼室２５の内壁面６５とが交差する交線から決定する工程と、傘部５１，５４の一側面５１ａ，５４ａ及び他側面５１ｂ、５４ｂの形状と、シール面７３，７４の形状とで定められる傘部５１，５４の形状を、工作機械で加工するための加工データに変換する工程と、円錐面７１，７２にほぼ合致する素材円錐面７８を備えた素材７５を造る工程と、工作機械にて、素材７５の素材円錐面７８上のバルブフェイス面とすべきシール素材面７８ａを除いて傘部７７の一側面７７ａ及び他側面７７ｂに所定形状の切削加工を施す工程と、を含むことを特徴とする。
【００３８】
非円形状のシール面７３，７４を、単純な形状である素材円錐面７８を有する素材７５を切削加工することで形成するため、加工性を向上させることができ、高精度なバルブフェイス面５２，５５を備えた吸排気バルブ２８，２９を容易に造ることができるとともに吸排気バルブ２８，２９のコストを抑えることができる。
【００３９】
本発明は第２に、軸部４４，４７と、この軸部４４，４７の端部に設けた傘部５１，５４とからなり、内燃機関１０の燃焼室２５の天井６１側に設けたバルブシート面６２，６３に、傘部５１，５４に形成したバルブフェイス面５２，５５を合わせることで非円形状としたシール面７３，７４を形成する吸排気バルブ２８，２９であって、バルブフェイス面５２，５５を軸部４４，４７の軸線４４ｂ、４７ｂを回転軸とする円錐面７１，７２上に形成するとともに、バルブフェイス面５２，５５に円錐面７１，７２と燃焼室２５の内壁面６５とが交差する交線、即ち輪郭６２ａ，６３ａを含み、円錐面７１，７２にほぼ合致する素材円錐面７８を備えた素材７５から削り出しにより浮き彫り形成したことを特徴とする。
【００４０】
バルブフェイス面５２，５５は、円錐面７１，７２にほぼ合致する素材円錐面７８を備えた素材７５から削り出しにより浮き彫り形成したことで、高精度で且つコストを抑えた吸排気バルブ２８，２９を造ることができる。
【００４１】
尚、本発明の実施形態では、円錐状素材を一体成形品としたが、これに限らず、円錐状素材を、軸部と、この軸部とは別体の傘部とから構成し、これらの軸部と傘部とを一体的に接合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の内燃機関用吸排気バルブの製造方法及び吸排気バルブは、二輪車及び四輪車用内燃機関に採用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る吸排気バルブを備えた内燃機関の断面図である。
【図２】本発明に係る吸排気バルブを示す斜視図である。
【図３】本発明に係る吸排気バルブを示す平面図である。
【図４】本発明に係るシリンダヘッドの燃焼室の天井を示す底面図である。
【図５】本発明に係る吸排気バルブとバルブシートとのシール面を示す説明図である。
【図６】本発明に係る吸排気バルブの製造要領を示す作用図である。
【図７】本発明に係るバルブシート面の成形要領を示す作用図である。
【図８】従来の内燃機関の吸排気バルブシール構造を示す横断面図である。
【図９】従来の内燃機関の吸排気バルブシール構造を示す縦断面図である。
【図１０】従来の内燃機関用吸排気バルブの製造方法を示す作用図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、２８，２８Ａ，２８Ｂ…吸気バルブ、２９…排気バルブ、４４，４７…軸部、、４４ｂ，４７ｂ…軸部の軸線、５１，５４…傘部、５１ａ，５４ａ，７７ａ…表面部（一側面）、５１ｂ，５４ｂ，７７ｂ…裏面部（他側面）、５２，５５…バルブフェイス面、６１…天井、６２，６３…バルブシート面、６２ａ，６３ａ…交線（バルブシート面の輪郭）、６５…内壁面、７１，７２…第１円錐面（円錐面）、７３，７４…シール面、７５…円錐状素材、７８…第２円錐面（素材円錐面）、７８ａ…バルブフェイス面とすべき面（シール素材面）、８１…環状切削部、８３…底部切削部。
【図１】
2005146895.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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