(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁プレート（２）と弁シャフト（３）とを有する弁体（１）を有する、内燃機関用の弁であって、
弁体（１）は、弁プレート（２）と弁シャフト（３）の一部とを有する下部（４）、及び弁シャフト（３）の残りの部分である上部（５）を備え、上部（５）と下部（４）とは弁シャフト（３）の領域で互いに接しており、
上部（５）と下部（４）とは、第１の機械的連結部によって互いに軸方向で連結されるとともに、第１の機械的連結部を取り込むように配置されるスリーブ（６）からなる第２の機械的連結部によって互いに連結され、
スリーブ（６）は、弁シャフト（３）上で径方向に収縮して同弁シャフト（３）を圧迫することを特徴とする弁。
【請求項２】
弁シャフトの周囲方向に広がるグルーブ（７）又は収縮部（８）が、スリーブ（６）の軸方向における２つの末端（６１）が弁シャフト（３）とは接触しないように、スリーブ（６）の前記２つの末端（６１）の各領域において弁シャフト（３）に備わっていることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項３】
運転温度において、上部（５）とスリーブ（６）の間、および下部（４）とスリーブ（６）の間において、ほぼ同様の強い収縮連結が起こるように、上部（５）と下部（４）の軸方向における末端領域（５１，４１）は、前記運転温度において互いの直径（ＤＯ、ＤＵ）が一致するように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の弁。
【請求項４】
スリーブ（６）が、弁体（１）が長手軸（Ａ）の廻りに回転するための回転翼（９）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁。
【請求項５】
第１の機械的連結部が、上部（５）と下部（４）とを溶接することによって形成される溶接連結部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁。
【請求項６】
第１の機械的連結部が、上部（５）又は下部（４）に備えられ、下部（４）又は上部（５）に備えられたカットオフ（１２）と共同して働くピン（１１）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の弁。
【請求項７】
ピン（１１）とカットオフ（１２）は収縮連結により連結されていることを特徴とする請求項６に記載の弁。
【請求項８】
第１の機械的連結部はネジ連結又は差し込みピンロックとして設計されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の弁。
【請求項９】
出口弁であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の弁。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の弁を有する内燃機関。
【請求項１１】
大型ディーゼル式機関であることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁プレートと弁シャフトを有する弁体を有する、内燃機関用の弁、特に出口弁に関する。本発明は特に、ディーゼル式機関用のこの種の弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の取り入れ口と出口の弁は、操作状態で非常に高い熱的及び腐食性ストレスを受ける。これらのストレスは特に出口弁で非常に大きい。というのは、熱い燃焼気体は出口弁から流出し、長い使用の間に弁に局所的ダメージを引き起こしうるからである。しかし、例えば、弁の開閉運動で起こる動的ストレスのような機械的ストレスのために、弁が製造される材料には大きい要求がある。機械的ストレスは、特にディーゼル式機関で特に大きい。というのは、通常ディーゼル式機関では、例えばオット−機関より高い点火圧力で働くからである。
【０００３】
これらの高い要求に永久的に耐えるために、この種の弁の弁体は通常非常に高いグレードで高価な合金で製造される。特にディーゼル式機関の出口弁のために、ニッケルをベースとした合金、例えばＮｉｍｏｎｉｃ  ８０Ａ（商標）やＮｉｍｏｎｉｃ  ８１（商標）という名で市販されているようなものは価値があると分かった。しかし、これらの、又は同様の合金の使用はかなり高価である。特に、例えば、船の推進に使用されたり、出口弁の弁体が全長１ｍ超であり、弁プレートの直径が例えば０．５ｍ超である大きなディーゼル式機関では、材料の費用がかなりの因子であり、経済的観点からの不利な点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、かなり低コストで製造でき、それにもかかわらず長い使用期間で高い要求を満たす、内燃機関用のより経済的な弁、特に出口弁の提供が本発明の目的である。特に、大きなディーゼル式機関に適したこの種の弁が提案されるべきである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を満たす弁は、弁プレートと弁シャフトを有する弁体を有する、内燃機関用、特にディーゼル式機関用の弁、特に出口弁であって、弁体は、下部及び、軸方向で下部と連結する上部を備え、上部と下部は２個の機械的連結部で互いに連結されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によって、弁プレートと弁シャフトを有する弁体を有する、内燃機関用、特にディーゼル式機関用の弁であって、弁体は、下部及び、軸方向で下部と連結する上部を備え、上部と下部は２個の機械的連結部で互いに連結されていることを特徴とする該弁が提出される。
【０００７】
上部と下部を提供する方法により、弁プレートを有し、操作の間最大の熱的及び腐食性ストレスに曝される、これらのストレスに耐える高グレード材料、例えばニッケルをベースとした合金Ｎｉｍｏｎｉｃ（商標）のようなもの、の弁体の領域を製造できる。少なくとも弁シャフトの一部を含み、操作の間このような高い熱的ストレスに曝されない、弁プレートとは離れた領域は対照的に、かなり経済的材料、例えば弁用の通常の鋼鉄の一つ（弁鋼鉄）、から製造できる。それ故、高グレードで高価な合金の材料の割合は、弁の機能又は弁の寿命に関し譲歩する必要無しにかなり減少できる。
【０００８】
２個の機械的連結部の組み合わせにより、上部と下部は、弁体の開閉運動から生じる大きい機械的ストレス、特に動的ストレス、に耐えるために、互いに十分に強く連結することができる。これらの機械的ストレスは２個の連結部に分割され、それ故互いを和らげるので、上部と下部の間の境界面領域の破壊の危険は実際的にはもはや存在しない。２個の機械的連結部の組み合わせは非常に安定で丈夫なので、本発明の弁の弁体も、大きなディーゼル式機関の出口弁の機械的ストレスに永久に耐えられる。
【０００９】
機械的連結部の一つは好ましくは、弁シャフト上で収縮し、２個の機械的連結部の他方を取り囲むように配置されたスリーブを有する。この方法は利点を有する。というのは、機械的ストレスの一部が弁シャフトを取り囲むスリーブにとられ、即ち作用力の一部は上部から下部へ（又はその逆）スリーブでの収縮を介して導かれ、第２の機械的連結部が和らげられる。
【００１０】
特に好適な実施形態によれば、弁シャフトの周囲方向に広がるグルーブ又は収縮部が、スリーブの軸末端は弁シャフトとは接触しないように、スリーブの軸の２個の末端の領域で各場合に弁シャフトに備わっている。それ故、軸方向で、一方のスリーブと他方の上部と下部の間の収縮連結部の有効長さは、軸方向のスリーブの全長より短く、スリーブの軸末端は弁シャフトとは接触していないという意味で、スリーブの軸末端は自由である。
【００１１】
更に、好適な方法は、スリーブは、弁体の長手軸の廻りに弁体を回転させるために回転翼を有することである。しばしば、大きなディーゼル式機関では、弁プレートと、周囲方向でそれと共同して働く対立面の均一な圧力付加がなされるように、燃焼気体を介し操作状態で長手軸の廻りに弁体を回転させるために出口弁の軸シャフトに回転翼が備えられる。スリーブにこれらの回転翼を提供するというこの方法は、構造的に特に単純であまり高価ではないという利点を有する。というのは、スリーブは回転翼の担体としてと、弁体の上部と下部の間の機械的連結部の両方として働くからである。
【００１２】
上部と下部の間の２個の機械的連結部の一つは好ましくは溶接連結、特に摩擦溶接連結である。というのは、これは、製造技術で単純な方法で実現できる特に安定な連結だからである。
【００１３】
機械的ストレス耐性の結果として同様に好適な実施形態によれば、２個の機械的連結部の一つが、上部又は下部に備えられ、下部又は上部に備えられるカットオフと共同で働くピンを有する。これにおいて、ピンとカットオフの間の活性な連結部は同様に収縮連結として設計できる。
【００１４】
更なる変形として、２個の機械的連結部の一つはネジ連結又は差し込みピンロックとして設計する。例えば、上記のピンとカットオフの間の活性連結はネジ連結又は差し込みピンロックとして設計できる。
【００１５】
本発明の弁において、弁体の上部と下部は、２個の機械的連結部の組み合わせによって互いに連結される。このことにおいて、実際の経験の結果として、及び技術上製造上の理由のために、各々の場合に２個の機械的連結部の以下の組み合わせが特に好適である：
−溶接、特に摩擦溶接連結、及びスリーブの収縮、
−ピンとカットオフによる収縮連結、及びスリーブの収縮、
−ネジ連結、及びスリーブの収縮、
−差し込みピンロック、及びスリーブの収縮。
【００１６】
以下において、図面と代表的な実施形態に関しより詳細に本発明を説明する。模式図に示すように（それらは等縮尺ではないが）、機能が等しい又は等価な部品は同一の記号で示す。
【００１７】
以下の説明において、代表的な例として、例えば船舶の推進エンジンとして使用される縦に排気される２行程の大きなディーゼル式機関のシリンダー用の代表的な出口弁を考えられたい。しかし、本発明がこの種の機関に限定されないことは明白である。本発明の弁は、４行程ディーゼル式機関、他のディーゼル式機関及び一般の内燃機関のような他のタイプの機関にも適切である。このことにおいて、例えばサイズや寸法又は使用する材料のような弁の特定の設計は各場合における具体的な適用による。更に、本発明の弁はまた、取り込み口弁としても類似的に設計できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の代表的実施形態の弁体１を示す。弁体１は、据え付けられていない弁シートと据え付けられた状態で共同で働く弁プレート２、及び弁プレート２で接続する弁シャフト３を有する。弁体１は、弁プレート２と弁シャフト３の一部を有する下部４、及び弁シャフト３の残りを有する上部５を備える。即ち、上部５は軸方向で下部４で接続する。軸方向というのは、弁体１の長手軸Ａの方向を意味する。このように、上部５と下部４は、弁体１の領域で互いに接する。
【００１９】
２個の部品から弁体１を組み立てるこの方法により、操作状態で最大の腐食性及び熱的ストレスに曝される下部４は、非常に高グレードで熱に耐えられる材料から製造でき、燃焼室から空間的に離れている上部は、もっと経済的な材料から製造できる。このことによって、弁は実質的により経済的に製造できる。
【００２０】
下部４は例えば、Ｎｉｍｏｎｉｃ  ８０Ａ（商標）もしくはＮｉｍｏｎｉｃ  ８１（商標）のような熱的に高度に耐性のニッケルをベースとした合金又は弁技術で慣習的に使用される他の高グレードの合金から製造できる。上部５は、弁又は出口弁のためにそれぞれ通常使用される鋼鉄から製造できる。この種の鋼鉄は集合的な用語である弁鋼鉄（バルブスチール）として周知である。フェライトと真正の鋼鉄の両方が使用できる。ニッケルをベースとした合金も使用できる。
【００２１】
本発明によれば、上部５と下部４は２個の機械的連結部により連結される。２個の機械的連結部の組み合わせにより、上部５と下部４の相互の連結は、特に、弁の開閉の間に起る高度の動的ストレス（とりわけ弁シャフト３における）に永久的に且つ高度の信頼性をもって耐えるために、十分に安定である。
【００２２】
第１の代表的実施形態では、２個の機械的連結部は、溶接連結と、弁シャフト３上で収縮し、圧迫スリーブとして働くスリーブ６によって実現する。２個の異なる機械的連結部によって、弁シャフト３は十分に安定で丈夫なので、それは、問題なく且つ永久に、大きなディーゼル式機関の出口弁で起る大きなストレスでさえ耐えられる。
【００２３】
第１の代表的実施形態による弁体１の製造において、上部５と下部４は最初に境界面で互いに溶接する。技術的製造上の理由のために、摩擦溶接法がこのために好適である。しかし、原則的に、他の溶接法も適切である。溶接連結がなされた後、適当な場合には、次いで機械加工され、スリーブ６を弁シャフト３に押し付け弁シャフト上に収縮させる。このさいに、スリーブ６は、周囲方向で溶接連結部を取り囲み、溶接連結部が、軸方向に関しスリーブ６のほぼ中央に位置するように配置する。操作状態で、機械的、特に動的ストレスの多くの部分がスリーブ６を介して伝達され、溶接連結部が緩和される。
【００２４】
組み立て状態で互いに接する、上部５と下部４の軸末端領域５１、４１は、弁の操作温度で、一方で上部５とスリーブ６の間で、他方で下部４とスリーブ６の間で実質的に等しく強い、又はそれぞれ等しく良好な溶接連結が起るように、、直径ＤＯとＤＵに関しそれぞれ互いに一致させる。このさいに、軸末端領域５１、４１は、各々の場合にスリーブ６との収縮連結を形成するそれぞれ上部５又は下部４の領域を意味する。上部５と下部４が製造される材料が異なる熱膨張性を有する場合、互いに接する末端領域５１、４１のそれぞれの直径ＤＯとＤＵは一般的に、操作温度で実質的に同一直径を有するように、製造中異なる大きさにしなければならない。
【００２５】
例えば上部５が製造される材料が、下部４が製造される材料よりも熱膨張性が大きい場合、上部５の末端領域５１の直径ＤＯは、弁体１の冷状態で、下部４の末端領域４１の直径ＤＵよりもわずかに小さい大きさにする。
【００２６】
更なる利点のある方法は、軸方向のスリーブ６の長さは、スリーブ６と、上部５と下部４のそれぞれの間の完全な収縮連結部の活性な長さＬよりも長いことである。このことは、スリーブ６の軸末端６１は、弁シャフト３と接触していないことを意味する。この方法は、一方で下部４の周囲方向に広がるグルーブ７と、他方で上部５での収縮部８により実現する。グルーブ７と収縮部８は、それぞれ下部４と上部５の末端領域４１、５１で直接的に各場合に軸方向で接する。この方法により、スリーブ６の軸末端６１は、弁体１と接触していないという意味で自由である。スリーブ６の軸末端６１は収縮の間にスリーブ６の残りの部分よりやや強く収縮できて、軸末端６１はグルーブ７と収縮部８にそれぞれわずかにカーブを画いて入る。このことは一方でスリーブ６と弁体１の間の力の伝達に正の効果をもち、他方、スリーブ６は、上部４と下部５の間の連結の信頼性を増加させる更なる留め具として働く。
【００２７】
回転翼９は、本質的に公知で、長手軸Ａの廻りに弁体１を回転させるように、作動状態で燃焼気体がそれに対し流動するそのスリーブ６に更に備わる。スリーブ６に回転翼９を装備することは特別の空間の節約であり、構造的に単純な変形である。しかし、弁シャフト３の別の場所に回転翼９を配置し、上部５と下部４の間の連結部としてだけスリーブ６を用いることもできる。
【００２８】
弁技術から本質的に公知の更なる方法も当然、本発明の弁に与えることができる。例えば、組み立て状態で弁シャフトと共同で働く弁体のシート部は、耐性を増加させるために層１０を装備することができる。例えば、後者は、本質的に公知のように、ステライト又はニッケルをベースとした合金からなる。
【００２９】
図２は、第２の代表的実施形態の弁体１を示す。第１の代表的実施形態との違いを以下に記載する。そうでないところでは、第１の代表的実施形態に関する説明はまた、第２の代表的実施形態に類似的にあてはまる。
【００３０】
第２の代表的実施形態では、２個の機械的連結部は２個の収縮連結によって実現する。連結部の一つは、弁シャフト３上に収縮するスリーブ６によって上記と類似の方法で製造される。他の機械的連結部は、上部５の軸末端領域５１に備わり、軸方向に延長するピン１１と、下部４の軸末端領域４１に備わり、ピン１１上に収縮できるような大きさのカットオフ１２である。製造のさいに、下部４はカットオフ１２の領域で熱せられ、ピン１１はカットオフ１２に導入される。次の冷却のさいに、カットオフ１２は収縮し、ピン１１と収縮連結を形成する。次いで、スリーブ６が弁シャフト上に収縮し、他の収縮連結部、即ちピン１１とカットオフ１２、を周囲方向で取り囲むように配置される。
【００３１】
下部４にピン１１を備え、上部５にカットオフ１２を備えることも勿論可能である。
第２の代表的実施形態の変形は、ピン１１とカットオフ１２の間の活性連結として収縮連結の代わりにネジ連結を提供することである。このことのために、例えば、ピン１１はカットオフ１２にねじり込まれることができように、ピン１１は、その外部表面に、カットオフ１２は、その内部表面に、各場合にネジを有する。
【００３２】
更なる変形は、ピン１１とカットオフ１２が差し込みピンロックを形成するように設計されることである。
弁体１の上部５と下部４の各場合の２個の機械的連結部の好適な組み合わせに加えて、当然他の組み合わせも可能である。特に、例えばネジ連結や溶接連結の組み合わせのような、収縮スリーブ６を備えない組み合わせも可能である。原則的に、更に、上部５と下部４の間に２個より多い機械的連結部を備えることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、かなり低コストで製造でき、それにもかかわらず長い使用期間で高い要求を満たす、内燃機関用のより経済的な弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の弁の第１の代表的実施形態の弁体の正面図（一部、切断図）。
【図２】  本発明の弁の第２の代表的実施形態の弁体の正面図（一部、切断図）。
【符号の説明】
１…弁体、２…弁プレート、３…弁シャフト、４…下部、５…上部、６…スリーブ、７…グルーブ、８…収縮部、９…回転翼、１１…ピン、１２…カットオフ、４１…下部軸末端領域、５１…上部軸末端領域、６１…スリーブ（６）の軸末端。
【図１】
0004359361.tif 000002
【図２】
0004359361.tif 000003