(57)【要約】【課題】内圧上昇に伴う破損を防ぐこと【解決手段】軸部Ｖｓと、この軸部Ｖｓの一端に設けた傘部Ｖｈと、この傘部Ｖｈから軸部Ｖｓまでの間で内部にて連通する密閉された中空部４と、この中空部４内に封入された冷媒５と、その中空部４内を冷媒５の封入される冷媒封入室Ｒｃｏと当該冷媒５の封入されない冷媒未封入室Ｒｃａとに分ける少なくとも１つの間仕切り壁６と、を備え、その間仕切り壁６に冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとを連通させる連通通路６ａ，６ｂを形成すること。【選択図】        図１
2009041483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、該軸部の一端に設けた傘部と、該傘部から前記軸部までの間で内部にて連通する密閉された中空部と、該中空部内に封入された冷媒と、を備えた内燃機関用中空バルブにおいて、
前記中空部内を前記冷媒の封入される冷媒封入室と当該冷媒の封入されない冷媒未封入室とに分ける間仕切り壁を少なくとも１つ設け、該間仕切り壁に前記冷媒封入室と前記冷媒未封入室とを連通させる連通通路を少なくとも１つ形成したことを特徴とする内燃機関用中空バルブ。
【請求項２】
前記間仕切り壁は、軸部の上端と当該軸部を外部から摺動自在に保持する軸部保持手段による保持部分の前記傘部側の端部との間に配設したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用中空バルブ。
【請求項３】
前記間仕切り壁は、前記軸部を外部から摺動自在に保持する軸部保持手段による保持部分の前記傘部側の端部と当該傘部との間に配設したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用中空バルブ。
【請求項４】
軸部と、該軸部の一端に設けた傘部と、該傘部から前記軸部までの間で内部にて連通する密閉された中空部と、該中空部内に封入された冷媒と、を備えた内燃機関用中空バルブにおいて、
前記中空部内を前記冷媒の封入される冷媒封入室と当該冷媒の封入されない冷媒未封入室とに分け、該冷媒封入室と冷媒未封入室とを連通させる連通通路を少なくとも１つ設けたことを特徴とする内燃機関用中空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における吸排気の動弁機構に用いられる内燃機関用中空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における吸排気の動弁機構には、吸気ポートと燃焼室又は排気ポートと燃焼室との間を夫々に連通又は遮断させるバルブが配設されている。一般に、このバルブは、傘部と軸部とに大別され、その軸部の軸線方向への往復運動によって吸気ポートと燃焼室又は排気ポートと燃焼室との間における連通又は遮断の状態を作り出す。
【０００３】
ここで、このバルブで適切な時期に上記の連通又は遮断の状態を作り出す為には、このバルブを軽量化することによって往復運動時の良好な追従性を確保することが望ましい。例えば、かかる軽量化を図ったバルブとしては、薄肉に成形された複数の構成部材同士を組み合わせて溶接し、これによって内部に密閉された中空部等の空間を備える下記の特許文献１に開示された内燃機関用中空バルブが知られている。
【０００４】
また、このバルブの傘部、特に燃焼室の壁面の一部を成す部分は、燃焼室の燃焼ガスに曝されるので、燃焼によって発生した熱が伝達され易くなっている。特に、近年においては、内燃機関の高出力化のみならず、燃料消費量や排気ガス中の有害物質（炭化水素等）の低減を図るべく行われる燃焼形態によって燃焼室の発熱量が高くなっていく傾向にあり、その傘部に伝わる熱が多くなっている。
【０００５】
そこで、従来、その傘部に伝わる熱を逃がし易くしたバルブについて知られている。例えば、下記の特許文献２には、傘部からステム（軸部）まで繋がる密閉された中空部を有するバルブ本体と、その中空部内の傘部側に配設され、封入した冷却媒体（冷媒）を傘部側からステム側に方向付ける案内ノズルが形成された案内部材と、を有する内燃機関用中空バルブが開示されている。つまり、この特許文献１の内燃機関用中空バルブは、その冷却媒体をステム側に向けて案内ノズルから勢いよく移動させることで傘部の熱をステムへと伝えるものである。尚、この内燃機関用中空バルブにおいては、そのバルブ本体と案内部材とが溶接等によって固定される。
【０００６】
更に、下記の特許文献３に記載の内燃機関用中空バルブは、中空部を軸線方向にて上下に二分し、その夫々の空間に冷却媒体を封入することによって、熱伝達を促進させて冷却性能の向上を図ったものである。この内燃機関用中空バルブにおいては、そのような密閉された２つの部屋を形成する為に、上部キャップ、下部キャップ及び仕切板をバルブ本体に溶接等によって固定される。
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５０２９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−９７４９９号公報
【特許文献３】特開２００６−９７４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、内燃機関用中空バルブにおいては、燃焼室からの受熱によって温度上昇し、中空部等の如き密閉された空間内の空気等の気体が熱膨張するので、その空間の内圧が上昇する。更に、一般的に暖機運転終了後の機関運転状態では液状の冷却媒体を気化させるまで燃焼室の温度が上昇するので、その冷却媒体が封入された空間においては、元々存在している気体の熱膨張による内圧上昇のみならず、その冷却媒体の気化に伴う内圧の上昇も起こる。かかる事象は、冷却媒体が固体から液体へと変わるとき、つまり液化するときにも起こる。
【０００９】
そして、そのような内圧上昇が起きたときには、特に夫々の部材の溶接部分や軸部等の薄肉部分、傘部における曲げ加工が施されて応力集中し易い部分で亀裂が発生し易くなり、内燃機関用中空バルブの破損を招く虞がある。例えば、上記特許文献１の内燃機関用中空バルブにおいては、空間内の気体が熱膨張して内圧を上昇させるので、その空間を成す構成部材間の溶接部分、肉厚の薄い軸部、傘部の曲げ加工部分から破損してしまう可能性がある。また、上記特許文献２の内燃機関用中空バルブにおいては、中空部内にて空気等の気体の熱膨張と案内ノズルから放出された気化冷却媒体等による内圧の上昇が起こり、その中空部を成す構成部材間の溶接部分、肉厚の薄い軸部、傘部の曲げ加工部分から破損してしまう可能性がある。尚、この特許文献２の内燃機関用中空バルブにおいては、案内部材内で熱膨張した空気等の気体や気化冷却媒体が案内ノズルを介して中空部に放出されるので、案内部材内の内圧上昇が起こり難い。また、上記特許文献３の内燃機関用中空バルブにおいては、夫々の空間内で空気等の気体の熱膨張と気化冷却媒体等による内圧の上昇が起こるので、上部キャップ、下部キャップ及び仕切板とバルブ本体との間の溶接部分、肉厚の薄い軸部、傘部の曲げ加工部分から破損してしまう可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、密閉された空間の内圧上昇を抑えて破損を防ぐことの可能な内燃機関用中空バルブを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、軸部と、この軸部の一端に設けた傘部と、この傘部から軸部までの間で内部にて連通する密閉された中空部と、この中空部内に封入された冷媒と、を備えた内燃機関用中空バルブにおいて、その中空部内を冷媒の封入される冷媒封入室と当該冷媒の封入されない冷媒未封入室とに分ける間仕切り壁を少なくとも１つ設け、この間仕切り壁に冷媒封入室と冷媒未封入室とを連通させる連通通路を少なくとも１つ形成している。
【００１２】
この請求項１記載の内燃機関用中空バルブにおいては、冷媒の液化や気化によって冷媒封入室の内圧が上昇するときに、その冷媒封入室の気体を冷媒未封入室へと流出させることができる。従って、この内燃機関用中空バルブにおいては、中空部（厳密には冷媒封入室）の内圧上昇を抑えることができ、薄肉部分や溶接部分等の亀裂による破損を防ぐことができる。
【００１３】
ここで、その間仕切り壁は、請求項２記載の発明の如く、軸部の上端と当該軸部を外部から摺動自在に保持する軸部保持手段による保持部分の傘部側の端部との間に配設することが望ましい。
【００１４】
この請求項２記載の内燃機関用中空バルブによれば、冷媒を傘部の全体に行き渡らせることができるので、その傘部の冷却効果を高めることができる。また、この内燃機関用中空バルブは、傘部よりも小さい軸部に間仕切り壁が配置されるので、その間仕切り壁が小さく且つ軽量になり、重量増加を低く抑えることができる。
【００１５】
また、その間仕切り壁は、請求項３記載の発明の如く、軸部を外部から摺動自在に保持する軸部保持手段による保持部分の傘部側の端部と当該傘部との間に配設することが望ましい。
【００１６】
この請求項３記載の内燃機関用中空バルブによれば、その間仕切り壁によって冷媒が軸部における軸部保持手段で保持されている部分へと移動しなくなる。従って、この内燃機関用中空バルブにおいては、冷媒の熱が直接的に軸部保持手段へと伝わなくなるので、その軸部と軸部保持手段との間に配設されているオイルシール（ゴム等の高分子材料）の熱劣化を防ぐことができる。
【００１７】
また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、軸部と、この軸部の一端に設けた傘部と、この該傘部から前記軸部までの間で内部にて連通する密閉された中空部と、この中空部内に封入された冷媒と、を備えた内燃機関用中空バルブにおいて、その中空部内を冷媒の封入される冷媒封入室と当該冷媒の封入されない冷媒未封入室とに分け、これら冷媒封入室と冷媒未封入室とを連通させる連通通路を少なくとも１つ設けている。
【００１８】
この請求項４記載の内燃機関用中空バルブにおいては、上記請求項１と同様の作用効果を奏し、内圧上昇による破損を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る内燃機関用中空バルブは、冷媒封入室と冷媒未封入室との間で圧力差が生じたときに、その間に設けた連通通路によってその圧力差を小さくすることができる。つまり、この内燃機関用中空バルブにおいては、一方の部屋の内圧上昇を他方の部屋で吸収することができる。従って、この内燃機関用中空バルブは、そのような内圧上昇による破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２２】
図１の符号１０Ａは、本実施例１の内燃機関用中空バルブを示す。この本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａは、図示しない内燃機関における吸気や排気の動弁機構（バルブリフター１０１等からなる機構）に用いられるものであり、その内燃機関の燃焼室ＣＣと吸気ポートＰの間（又は燃焼室ＣＣと排気ポートＰの間）を軸線方向に往復運動することで連通又は遮断させるものである。
【００２３】
先ず、本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａは、軸部（所謂バルブステム）Ｖｓとこの軸部Ｖｓの端部に設けた傘部Ｖｈとに大別され、これらが、両端の開口された筒状のバルブ主体１と、このバルブ主体１の一端の開口を閉塞する第１閉塞部材（以下、「上部キャップ」という。）２と、そのバルブ主体１の他端の開口を閉塞する第２閉塞部材（以下、「下部キャップ」という。）３と、によって構成される。
【００２４】
そのバルブ主体１は、両端が開口された円筒状の円筒部１ａと、上底の開口と下底の開口とを繋ぐ内方の空間を有する略円錐台状に形成された円錐台部１ｂと、を有しており、その円筒部１ａの一方の開口端と円錐台部１ｂの上底側の開口端とを合わせた形で一体的に成形されている。その円錐台部１ｂにおける内方の空間は、外郭形状と略同等の円錐台に近い形状に形成されている。従って、このバルブ主体１においては、その円筒部１ａにおける円柱状の空間と円錐台部１ｂにおける略円錐台状の空間とを繋げた形状の中空部４が形成されている。つまり、このバルブ主体１においては、その密閉された中空部４が外郭形状と略同等の形状になっている。
【００２５】
ここで、このバルブ主体１においては、その円筒部１ａが軸部Ｖｓの主たる部分を成しており、この円筒部１ａの残りの開口端（即ち、円錐台部１ｂとは反対側の開口端）に上部キャップ２が配設されている。つまり、ここで例示する内燃機関用中空バルブ１０Ａの軸部Ｖｓは、このバルブ主体１の円筒部１ａと上部キャップ２とで構成される。例えば、その上部キャップ２は、その円筒部１ａに対して溶接等の手法を用いて一体化され、これにより、このバルブ主体１の円筒部１ａ側の開口端を閉塞させる。
【００２６】
また、このバルブ主体１においては、その円錐台部１ｂが傘部Ｖｈの主たる部分を成しており、この円錐台部１ｂの残りの開口端（即ち、下底側の開口端）に下部キャップ３が配設されている。つまり、ここで例示する内燃機関用中空バルブ１０Ａの傘部Ｖｈは、このバルブ主体１の円錐台部１ｂと下部キャップ３とで構成される。例えば、その下部キャップ３は、図１に示す如く、ポート（吸気ポート又は排気ポートを指す）Ｐと燃焼室ＣＣとの間が遮断状態にあるときの燃焼室ＣＣの壁面の一部を成している燃焼室壁面３ａと、中空部４の壁面の一部を成している中空部壁面３ｂと、が各々対向状態で形成された壁面部位になっている。そして、この下部キャップ３は、その中空部壁面３ｂを内側にして円錐台部１ｂに溶接等の手法を用いて一体化され、これにより、このバルブ主体１における円錐台部１ｂ側の開口端を閉塞させる。
【００２７】
このように形成されている内燃機関用中空バルブ１０Ａは、動弁機構の作用により軸部Ｖｓの軸線方向に往復運動する。例えば、この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、図示しないカムやロッカーアームの動作によりバルブリフター１０１を介して押下される。そして、これに伴って、この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、傘部Ｖｈの傾斜面がポート（吸気ポート又は排気ポートを指す）Ｐと燃焼室ＣＣとの間の境界部分（つまり、図１に示す環状のバルブシート１０２）から離間し、その二者の間を連通させる。
【００２８】
一方、ここでは、その内燃機関用中空バルブ１０Ａの押下動作に連動して、上部キャップ２に固定された環状のリテーナ１０３が弾性部材（弦巻バネ）１０４を例えばシリンダヘッド１０５との間で圧縮している。従って、この内燃機関用中空バルブ１０Ａには、カム等の動作に応じて弾性部材１０４の弾発力がリテーナ１０３を介して作用するようになる。これが為、この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、押下動作とは逆方向に移動させられて、傘部Ｖｈの傾斜面がバルブシート１０２に当設し、その二者の間を遮断させる。
【００２９】
この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、その軸部Ｖｓを外部から摺動自在に保持する円筒状のバルブステムガイド（軸部保持手段）１０６に包まれており、このバルブステムガイド１０６によって往復運動が円滑に案内される。
【００３０】
更に、この内燃機関用中空バルブ１０Ａには、燃焼室ＣＣから伝達された熱（特に、下部キャップ３等の燃焼ガスに曝されている部分の熱）を逃がす冷却手段が用意されている。
【００３１】
本実施例１においては、中空部４の中に、その冷却手段としての金属ナトリウムやナトリウムとカリウムの合金（ＮａＫ）等の冷媒５が封入されている。この冷媒５は、金属ナトリウムやナトリウムとカリウムの合金であれば、その温度状態に応じて固体、液体又は気体になっている。例えば、ナトリウムとカリウムの合金の場合には、融点が凡そ−１０℃で、沸点が約８００℃である。つまり、冷媒５は、極低温状態を除いて液状になっており、暖機運転終了後等のように燃焼室ＣＣの温度上昇に伴って気化する。
【００３２】
この冷媒５は、内燃機関用中空バルブ１０Ａの往復運動に伴って揺すられ、その中空部４の中で流動させられる。そして、自身よりも高温の中空部４の壁面に接した冷媒５は、その壁面から熱を奪い、往復運動が繰り返される度に更に流動して自身よりも低温の中空部４の壁面に接した際にその壁面へと熱を渡す。例えば、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、最も高温になり易い傘部Ｖｈの熱が冷媒５に受熱され、この冷媒５が内燃機関用中空バルブ１０Ａの往復運動に伴い軸部Ｖｓへと移動することによって、傘部Ｖｈから受け取った熱が冷媒５から軸部Ｖｓに伝えられ、その傘部Ｖｈの冷却が行われる。
【００３３】
ところで、先に説明した従来例と同様に、この内燃機関用中空バルブ１０Ａの中空部４内においては、機関運転に伴う温度上昇によって空気等の気体が熱膨張を起こすと共に冷媒５が気化するので、内圧が上昇していく。そして、これにより、この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、肉厚の薄い部分（ここでは、軸部Ｖｓ）、応力集中する傘部Ｖｈの曲げ加工部分、バルブ主体１と上部キャップ２の間やバルブ主体１と下部キャップ３の間の溶接部分から亀裂が生じて破損してしまう虞がある。
【００３４】
そこで、本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａには、その中空部４の内圧を逃がす圧力調整手段を設ける。例えば、本実施例１の圧力調整手段は、中空部４を少なくとも２つの空間に分け、その複数の空間の内の少なくとも１つずつを冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａにし、その冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間で高圧側から低圧側へと気体が流れるように構成する。
【００３５】
本実施例１においては、その圧力調整手段の構成の１つである図１及び図２に示す円筒状の間仕切り壁６を中空部４内で傘部Ｖｈや軸部Ｖｓと略同心円上に配設して、その間仕切り壁６の内側を密閉された冷媒封入室Ｒｃｏと設定する一方、その外側を密閉された冷媒未封入室Ｒｃａと設定する。
【００３６】
ここで、その間仕切り壁６は、傘部Ｖｈの冷却性を損なわせず且つ冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間の気体の流動を阻害しないような直径に成形する。つまり、この間仕切り壁６は、傘部Ｖｈの中空部壁面１ｃへの冷媒５の接触面積を広く確保しつつ、冷媒未封入室Ｒｃａが形成できる程度の直径にする。例えば、ここでは、軸部Ｖｓの直径よりも大きな直径に成形して、中空部４における傘部Ｖｈの位置に配置する。
【００３７】
そして、この間仕切り壁６は、バルブ主体１の傘部Ｖｈにおける中空部壁面１ｃ又は下部キャップ３の中空部壁面３ｂに対して溶接等で固定してもよく、そのバルブ主体１又は下部キャップ３と一体になるよう成形してもよい。本実施例１においては、下部キャップ３の中空部壁面３ｂに間仕切り壁６の一端を溶接し、バルブ主体１と下部キャップ３とが組み立てられた際に、その間仕切り壁６の他端をバルブ主体１の傘部Ｖｈにおける中空部壁面１ｃに当接させるようにする。
【００３８】
更に、この間仕切り壁６には、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとを連通させる少なくとも１つの連通通路が形成されている。この連通通路は、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間で圧力差が生じた際に高圧側から低圧側へと気体を導く通路であり、これによってその間の圧力調節を行うものである。つまり、本実施例１においては、間仕切り壁６と当該間仕切り壁６に形成した連通通路によって圧力調整手段が構成される。例えば、本実施例１においては、間仕切り壁６の中心軸を中心にして略等間隔で２つの連通通路６ａ，６ｂを形成する。また、例えば、これら各連通通路６ａ，６ｂは、液状の冷媒５が冷媒封入室Ｒｃｏから冷媒未封入室Ｒｃａに流出し難いように微小の直径とすることが望ましい。
【００３９】
以上示した如く構成した本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、その往復運動が行われているときに、傘部Ｖｈから熱を奪った冷媒封入室Ｒｃｏの冷媒５が軸部Ｖｓや上部キャップ２へと送られ、その熱が軸部Ｖｓの中空部壁面１ｃからバルブステムガイド１０６等へと放熱されると共に、上部キャップ２を介してバルブリフター１０１やリテーナ１０３等へと放熱される。この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、往復運動が続く限り、その受熱と放熱を繰り返す。
【００４０】
ここで、冷間時（例えば、０℃前後等）に内燃機関を始動させた場合には、液状の冷媒５が燃焼室ＣＣの温度上昇に伴って上がっていって気化する。また、寒冷地等の極冷間時に内燃機関を始動させた場合には、燃焼室ＣＣの温度上昇に伴って、冷媒５が固体から液体、液体から気体へと変化していく。
【００４１】
この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、冷媒５が固体や液体、気体の状態のままでの機関運転時であれば、燃焼室ＣＣの温度上昇に従って冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａの夫々の部屋で元から存在している空気等の気体の熱膨張が起こり、その冷媒封入室Ｒｃｏや冷媒未封入室Ｒｃａの内圧が上昇する。その際の冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａの夫々の内圧は、同一成分の気体であるとすれば略均一になるものと考えられる。尚、その際、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間に圧力差が生じた場合には、高圧側から低圧側へと連通通路６ａ，６ｂを介して気体が流入するので、その圧力差が小さくなり、内圧上昇による内燃機関用中空バルブ１０Ａの破損を防ぐことができる。
【００４２】
一方、冷媒５が固体から液体、液体から気体へと変化しているときには、その液化又は気化によって冷媒封入室Ｒｃｏの内圧が上昇する。これが為、このときの内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、冷媒未封入室Ｒｃａよりも冷媒封入室Ｒｃｏの方が高圧になるので、その冷媒封入室Ｒｃｏの気体が冷媒未封入室Ｒｃａに流れて当該冷媒封入室Ｒｃｏの内圧の上昇が抑えられ、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間の圧力差が小さくなる。従って、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、冷媒封入室Ｒｃｏの一部を成している薄肉部分（軸部Ｖｓ）や傘部Ｖｈの曲げ加工部分、バルブ主体１と上部キャップ２の間やバルブ主体１と下部キャップ３の間の溶接部分、そして、下部キャップ３と間仕切り壁６の間の溶接部分への負荷を低く抑えることができるので、かかる各部分からの内圧上昇による破損を防ぐことができる。
【００４３】
このように、本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、上述した圧力調整手段（間仕切り壁６及び連通通路６ａ，６ｂ）によって、内圧上昇に伴う亀裂等の破損を回避することができるようになる。つまり、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、圧力調整手段によって他の部分よりも低強度の薄肉部分等の厚肉化を図らずとも強度を確保することができるので、耐久性の向上と共に軽量化が可能になる。更に、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、その圧力調整手段によって高強度部材へと材質を変更せずともよいので、耐久性の向上や軽量化のみならず、適切な材料選択が可能になって低コスト化をも図ることができるようになる。
【００４４】
また、本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、その間仕切り壁６によって冷媒５を傘部Ｖｈの中央に集めることができるので、傘部Ｖｈよりも低温の上方（軸部Ｖｓや上部キャップ２側）へと往復運動時に冷媒５が移動し易くなる。従って、この内燃機関用中空バルブ１０Ａは、最も高温の傘部Ｖｈの熱が冷媒５を介して低温の軸部Ｖｓや上部キャップ２に伝わり易いので、高い冷却効果を得ることができる。これが為、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、冷却性の向上による薄肉化（つまり、軽量化）が可能になり、また、燃焼室ＣＣの燃焼ガスに曝されているバルブ主体１と下部キャップ３の間の溶接部分、燃焼室ＣＣに近い下部キャップ３と間仕切り壁６の間の溶接部分の耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
また更に、本実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、その間仕切り壁６が傘部Ｖｈの中空部壁面１ｃと下部キャップ３の中空部壁面３ｂの間で補強部材としての役目を果たしている。つまり、その間仕切り壁６は、応力集中し易い傘部Ｖｈの曲げ加工部分を支えることになっているので、その曲げ加工部分の応力低下を図り、強度を向上させている。
【００４６】
ところで、上述した各連通通路６ａ，６ｂの直径を大きくする場合には、液状の冷媒５の冷媒封入室Ｒｃｏから冷媒未封入室Ｒｃａへの流出を抑制する冷媒流出抑制手段を夫々の連通通路６ａ，６ｂに設ければよい。例えば、その冷媒流出抑制手段としては、絞り等が考えられる。
【実施例２】
【００４７】
次に、本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例２を図３から図５に基づいて説明する。
【００４８】
前述した実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、燃焼室ＣＣの燃焼ガスに曝される傘部Ｖｈ、特に燃焼室ＣＣの壁面の一部を成す部分に冷媒未封入室Ｒｃａが設けられている。つまり、その実施例１においては、傘部Ｖｈに圧力調整手段（間仕切り壁６及び連通通路６ａ，６ｂ）が配備されている。従って、その傘部Ｖｈの冷媒未封入室Ｒｃａの部分においては、如何に傘部Ｖｈの冷却性を上げたとしても、冷媒封入室Ｒｃｏよりも冷却効果が劣る。
【００４９】
そこで、本実施例２においては、その傘部Ｖｈの冷却効果を高めつつも実施例１と同様に中空部４の内圧を逃がすことができるよう構成する。
【００５０】
例えば、かかる構成の内燃機関用中空バルブを図３に示す。この図３の符号１０Ｂは、本実施例２の内燃機関用中空バルブを示す。この本実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂは、前述した実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいて、間仕切り壁６と連通通路６ａ，６ｂからなる圧力調整手段に変更を加えたものである。
【００５１】
具体的に、本実施例２の圧力調整手段は、中空部４内において、軸部Ｖｓの上端（即ち、上部キャップ２側の端部）と当該軸部Ｖｓのバルブステムガイド１０６により保持されている部分の下端（即ち、傘部Ｖｈ側の端部）との間に配置する。つまり、本実施例２においては、傘部Ｖｈの全体に冷媒５が行き渡るように圧力調整手段を配置する。
【００５２】
ここでは、軸部Ｖｓの上端側に配置した圧力調整手段について例示する。この図３に示す圧力調整手段は、中空部４における軸部Ｖｓの部分を上下で二分する円盤状の間仕切り壁１６と、この間仕切り壁１６に形成した連通通路１６ａと、によって構成する。その連通通路１６ａは、複数本形成してもよい。
【００５３】
その間仕切り壁１６は、軸部Ｖｓの上端側における中空部壁面１ｃに溶接等で固定する。そして、ここでは、その間仕切り壁１６よりも下方を冷媒封入室Ｒｃｏと設定する一方、その間仕切り壁１６よりも上方を冷媒未封入室Ｒｃａと設定する。従って、冷媒５は、傘部Ｖｈの全体に行き渡るようになり、その全体から奪った熱を内燃機関用中空バルブ１０Ｂの往復運動に伴って上方の低温部分に伝えることができるようになる。ここでは、軸部Ｖｓの略全体に冷媒５の熱が伝わるので、その熱がバルブステムガイド１０６を介して外に放出される。このように、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、傘部Ｖｈの冷却効果が実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａよりも高まる。
【００５４】
更に、その間仕切り壁１６を傘部Ｖｈよりも小さな軸部Ｖｓに配置しているので、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂは、その間仕切り壁１６の軽量化による実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａに対しての重量低下を図ることができる。つまり、本実施例２においては、圧力調整手段を用意する為の重量増加を低く抑えることができる。
【００５５】
また、その連通通路１６ａは、実施例１の連通通路６ａ，６ｂと同様に、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとを連通させる通路であって、その冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間で圧力差が生じた際に高圧側から低圧側へと気体を導くものである。この連通通路１６ａについても、液状の冷媒５が冷媒封入室Ｒｃｏから冷媒未封入室Ｒｃａに流れ出ないように微小の直径とすることが望ましい。
【００５６】
この内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、燃焼室ＣＣの温度が上昇し、これに伴い冷媒５の液化や気化が起こって冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間で圧力差が生じたときに、その連通通路１６ａによって圧力差を小さくすることができる。これが為、この内燃機関用中空バルブ１０Ａにおいては、冷媒封入室Ｒｃｏの一部を成している薄肉部分（軸部Ｖｓ）や傘部Ｖｈの曲げ加工部分、バルブ主体１と下部キャップ３の間の溶接部分や軸部Ｖｓと間仕切り壁１６の間の溶接部分への負荷を低く抑えることができるので、かかる各部分からの内圧上昇による破損を防ぐことができる。
【００５７】
以上示した如く、本実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、上述した圧力調整手段（間仕切り壁１６及び連通通路１６ａ）によって、傘部Ｖｈの全体の冷却性を向上させつつ、内圧上昇に伴う亀裂等の破損を回避することができるようになる。従って、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂは、実施例１の内燃機関用中空バルブ１０Ａよりも効果的に、耐久性の向上、軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００５８】
更に、本実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、傘部Ｖｈの冷却性を高めつつ冷却斑を防ぐことができるので、ノッキングの発生を抑えることができる。これが為、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、点火時期の進角化が可能になり、出力性能を向上させることができるようになる。
【００５９】
また更に、本実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、傘部Ｖｈにおけるバルブシート１０２への接触部分の熱も冷媒５が奪い取ることができるので、そのバルブシート１０２の耐久性が向上し、燃焼室ＣＣの気密性をより確実に守ることができるようになる。従って、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂは、バルブシート１０２を低コストの材料で形成しても耐久性を確保することができる。
【００６０】
ところで、上述した本実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂは、間仕切り壁１６の軸部Ｖｓの中に配置している。一般に、かかる配置は、生産性に劣り、コストの増加をも招く要因となる。従って、以下に、生産性を向上させた本実施例２の内燃機関用中空バルブについて図４に例示する。
【００６１】
その図４の符号１０Ｃは、かかる内燃機関用中空バルブを示す。この内燃機関用中空バルブ１０Ｃは、上述した内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいて、間仕切り壁１６の配置を変え、これに伴い上部キャップ２の形状を変更したものである。
【００６２】
具体的に、ここでの間仕切り壁１６は、上部キャップ２と軸部Ｖｓの間に配置する。即ち、この間仕切り壁１６は、上部キャップ２の下端と軸部Ｖｓの上端で挟持させ、これらの間を溶接等で固定する。そして、これにより冷媒未封入室Ｒｃａが作れなくなるので、ここでは、下端面に溝が形成された上部キャップ２２を成形し、その溝と間仕切り壁１６とで囲まれた空間を冷媒未封入室Ｒｃａとして利用する。従って、ここでは、その溝と間仕切り壁１６の連通通路１６ａとを連通させる。つまり、そのような間仕切り壁１６の配置とし、更にそのような形状の上部キャップ２２を使用することによって、この内燃機関用中空バルブ１０Ｃは、上述した内燃機関用中空バルブ１０Ｂと同様の作用効果を得るのみならず、それよりも生産性が向上して低コスト化を図ることができる。
【００６３】
更に、上述した間仕切り壁１６を用意しなくても本実施例２の圧力調整手段を構成することができるので、以下においては、そのような内燃機関用中空バルブについて図５に例示する。
【００６４】
その図５の符号１０Ｄは、かかる内燃機関用中空バルブを示す。この内燃機関用中空バルブ１０Ｄは、上述した内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいて、間仕切り壁１６を取り除き、圧力調整手段を上部キャップ３２に用意したものである。
【００６５】
具体的に、その上部キャップ３２とは、上述した内燃機関用中空バルブ１０Ｂの上部キャップ２の下端面に溝や孔（貫通孔は除く）等の空間部を形成したものであり。その空間部を冷媒未封入室Ｒｃａとして利用させるものである。また、この上部キャップ３２には、その下端面における空間部への入口に絞り３６を形成する。この絞り３６は、冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとを繋ぐ上述した連通通路１６ａの機能を為すものであり、その冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間に圧力差が生じたときに高圧側から低圧側へと気体を流出させるものである。つまり、ここでは、その上部キャップ３２の空間部と絞り３６が圧力調整手段となる。
【００６６】
この内燃機関用中空バルブ１０Ｄは、そのような圧力調整手段を設けることによって、上述した内燃機関用中空バルブ１０Ｂと同様の作用効果を得るのみならず、部品点数の削減による軽量化や低コスト化が可能になる。また、この内燃機関用中空バルブ１０Ｄにおいては、その往復運動時に冷媒５が上部キャップ３２の下端面にまで届くので、この上部キャップ３２からの放熱をも可能にし、更に冷却効果を高めることができる。
【実施例３】
【００６７】
次に、本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例３を図６に基づいて説明する。
【００６８】
一般に、軸部Ｖｓとバルブステムガイド１０６の間には、ゴム等の高分子材料を利用した図示しないオイルシールが配備されている。従って、前述した各実施例１，２の内燃機関用中空バルブ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおいては、冷媒５の熱が軸部Ｖｓを介してバルブステムガイド１０６へと伝わるので、その熱によってオイルシールが熱劣化してシール性を低下させてしまう可能性がある。
【００６９】
そこで、本実施例３においては、冷媒５の熱が直接的にバルブステムガイド１０６へと伝わらないようにさせつつも、各実施例１，２と同様に中空部４の内圧を逃がすことができるよう構成する。
【００７０】
例えば、かかる構成の内燃機関用中空バルブを図６に示す。この図６の符号１０Ｅは、本実施例３の内燃機関用中空バルブを示す。この本実施例３の内燃機関用中空バルブ１０Ｅは、前述した実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいて、圧力調整手段の配置に変更を加えたものである。
【００７１】
具体的に、本実施例３の圧力調整手段は、中空部４内において、軸部Ｖｓのバルブステムガイド１０６によって保持されている部分の下端よりも下方、即ちその保持部分と傘部Ｖｈとの間に配置する。その図６に示す圧力調整手段は、実施例２の間仕切り壁１６及び連通通路１６ａと同様に、そのような配置場所において中空部４を上下で二分する円盤状の間仕切り壁４６と、この間仕切り壁４６に形成した連通通路４６ａと、によって構成する。つまり、本実施例３の圧力調整手段は、実施例２の圧力調整手段と同等の構成ではあるが、その配置を変えている。
【００７２】
その間仕切り壁４６は、実施例２の間仕切り壁１６と同様に、そのような配置場所における中空部壁面１ｃに溶接等で固定し、これよりも下方を冷媒封入室Ｒｃｏにする一方、これよりも上方を冷媒未封入室Ｒｃａとする。従って、本実施例３においても、冷媒５は、実施例２と同様に傘部Ｖｈの全体に行き渡り、その全体から奪った熱を内燃機関用中空バルブ１０Ｂの往復運動に伴って上方の低温部分に伝えることができる。
【００７３】
また、この間仕切り壁４６は、冷媒５をこれよりも上方へと導かせない機能をも備えている。従って、本実施例３の内燃機関用中空バルブ１０Ｅにおいては、上述した実施例２の内燃機関用中空バルブ１０Ｂと同様の作用効果を得るのみならず、その間仕切り壁４６によって冷媒５の熱が直接的にバルブステムガイド１０６へと伝わらなくなるので、そのオイルシールの熱劣化が抑制されて耐久性が向上し、そのシール性を長期に渡り確保することができる。
【００７４】
更に、その間仕切り壁４６を傘部Ｖｈの曲げ加工部分に配置した場合には、その間仕切り壁４６が傘部Ｖｈの補強部材となり、その曲げ加工部分の応力低下を図って強度を向上させることができる。
【００７５】
ところで、その連通通路４６ａは、複数本形成してもよく、また、実施例２の連通通路１６ａと同様に、液状の冷媒５が冷媒封入室Ｒｃｏから冷媒未封入室Ｒｃａに流れ出ないように微小の直径とすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る内燃機関用中空バルブは、内圧上昇に伴う破損を防ぐ技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例１の構成を示すバルブ主体の中心軸で切った断面図である。
【図２】実施例１の内燃機関用中空バルブの内部を上端側（上部キャップ側）から観た図である。
【図３】本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例２の構成を示すバルブ主体の中心軸で切った断面図である。
【図４】本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例２の他の構成を示すバルブ主体の中心軸で切った断面図である。
【図５】本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例２の更に他の構成を示すバルブ主体の中心軸で切った断面図である。
【図６】本発明に係る内燃機関用中空バルブの実施例３の構成を示すバルブ主体の中心軸で切った断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  バルブ主体
１ａ  円筒部
１ｂ  円錐台部
１ｃ  中空部壁面
２，２２，３２  上部キャップ
３  下部キャップ
３ｂ  中空部壁面
４  中空部
５  冷媒
６，１６，４６  間仕切り壁
６ａ，６ｂ，１６ａ，４６ａ  連通通路
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ  内燃機関用中空バルブ
１０１  バルブリフター
１０２  バルブシート
１０３  リテーナ
１０４  弾性部材
１０５  シリンダヘッド
１０６  バルブステムガイド（軸部保持手段）
ＣＣ  燃焼室
Ｐ  ポート（吸気ポート、排気ポート）
Ｒｃａ  冷媒未封入室
Ｒｃｏ  冷媒封入室
Ｖｈ  傘部
Ｖｓ  軸部
【図１】
2009041483.tif 000003
【図２】
2009041483.tif 000004
【図３】
2009041483.tif 000005
【図４】
2009041483.tif 000006
【図５】
2009041483.tif 000007
【図６】
2009041483.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
この内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、燃焼室ＣＣの温度が上昇し、これに伴い冷媒５の液化や気化が起こって冷媒封入室Ｒｃｏと冷媒未封入室Ｒｃａとの間で圧力差が生じたときに、その連通通路１６ａによって圧力差を小さくすることができる。これが為、この内燃機関用中空バルブ１０Ｂにおいては、冷媒封入室Ｒｃｏの一部を成している薄肉部分（軸部Ｖｓ）や傘部Ｖｈの曲げ加工部分、バルブ主体１と下部キャップ３の間の溶接部分や軸部Ｖｓと間仕切り壁１６の間の溶接部分への負荷を低く抑えることができるので、かかる各部分からの内圧上昇による破損を防ぐことができる。