特許 5964134 吸気用エンジンバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5964134

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】吸気用エンジンバルブ

(51)【国際特許分類】

   F01L 3/20 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   F01L3/20 C

   F01L3/20 B

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-117368(P2012-117368)

(22)【出願日】2012年5月23日

(65)【公開番号】特開2013-245558(P2013-245558A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2014年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阪口 寛

(72)【発明者】

【氏名】谷川 裕紀

【審査官】 山本 健晴

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−０７１７０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２７５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３１７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２２９６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０５−５００９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２６６９８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鍛造により形成された弁傘部及び弁軸部を有し、エンジンの吸気ポートを開閉する吸気用エンジンバルブであって、
前記弁傘部と前記弁軸部との間に、弁傘部側から弁軸部側に向かって小径化されかつ外周面が軸方向の断面を直線とする所定のテーパ角のテーパ面に形成されたテーパ部を有し、
前記弁軸部において、前記エンジンのバルブガイドにより案内される案内軸部と前記テーパ部側の端軸部との間に、それらの軸部の外径よりも小さい外径の小径軸部を形成し、
前記テーパ部側の端軸部は、一定の外径で軸方向に延びており、
前記弁傘部の傘裏側の外周部には、該弁傘部の外周端から弁裏方向に向かって小径化されかつ軸方向の断面を直線とする所定のテーパ角のテーパ面に形成されたフェース面、及び、該フェース面の小径側の内周端から弁裏方向に向かって小径化されかつ軸方向の断面を直線とする所定のテーパ角のテーパ面に形成された斜面を有し、
前記斜面の傘表面に対するテーパ角は、前記フェース面の傘表面に対するテーパ角よりも小さく、
前記テーパ部と前記斜面との間に、該テーパ部の大径側の外周端と該斜面の小径側の内周端とをなめらかに接続する凹曲面を形成し、
前記テーパ部、前記凹曲面及び斜面は鍛造肌を有し、
前記案内軸部と前記テーパ部側の端軸部は同一の外径の機械加工面を有する
ことを特徴とする吸気用エンジンバルブ。

【請求項2】

請求項１に記載の吸気用エンジンバルブであって、
前記小径軸部は、前記バルブガイドの吸気ポート側の軸端に対して、開弁時の該小径軸部の案内軸部側の軸端が近接する位置に位置するように形成されていることを特徴とする吸気用エンジンバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸気用エンジンバルブに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンバルブとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１（「従来例という」）では、弁頭（本明細書でいう「弁傘部」に相当する。）径をφＤとし、弁頭表面から略φＤ／２の長さのところの弁棒（同、「弁軸部」）径をφｄ₂としたポペットバルブにおいて、弁頭表面から略φＤ／２の範囲内の弁棒部分に、φｄ₂より小さい小径部を設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平５−３６００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来例によると、弁頭表面から略φＤ／２の範囲内の弁棒部分に小径部を設けるため、小径部の軸長が自ずと制限される。したがって、吸気用とした場合、吸気流量及びタンブル流を増加する効果も小さいという問題があった。なお、単に小径部の軸長を長くするだけでは強度の確保が難しい。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、強度を確保するとともに吸気流量及びタンブル流を増加することのできる吸気用エンジンバルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の発明は、鍛造により形成された弁傘部及び弁軸部を有し、エンジンの吸気ポートを開閉する吸気用エンジンバルブであって、弁傘部と弁軸部との間に、弁傘部側から弁軸部側に向かって小径化されかつ外周面が断面を直線とする所定のテーパ角のテーパ面に形成されたテーパ部を有し、弁軸部において、エンジンのバルブガイドにより案内される案内軸部とテーパ部側の端軸部との間に、それらの軸部の外径よりも小さい外径の小径軸部を形成したものである。この構成によると、鍛造により形成される弁傘部と弁軸部との間に、弁傘部側から弁軸部側に向かって小径化されかつ外周面が断面を直線とする所定のテーパ角のテーパ面に形成されたテーパ部を有することによって、強度を向上することができる。これにより、弁軸部において、エンジンのバルブガイドにより案内される案内軸部とテーパ部側の端軸部との間に形成される小径軸部の軸長を長くし、吸気流量及びタンブル流を増加することができる。したがって、強度を確保するとともに吸気流量及びタンブル流を増加することができる。

【0007】

第２の発明は、第１の発明において、テーパ部及び傘裏部が鍛造肌である。したがって、研磨等の機械加工により総加工する場合と比べて、加工工数を削減し、コストを低減することができる。

【0008】

第３の発明は、第１又は２の発明において、小径軸部は、バルブガイドの吸気ポート側の軸端に対して、開弁時の小径軸部の案内軸部側の軸端が近接する位置に位置するように形成されている。したがって、吸気流量及びタンブル流を最大又は最大に近くまで増加することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態にかかる吸気用エンジンバルブを一部破断して示す正面図である。

【図2】吸気用エンジンバルブの弁傘部の周辺部を示す正面図である。

【図3】エンジンの吸気用エンジンバルブの周辺部を開弁状態で示す断面図である。

【図4】エンジンの吸気用エンジンバルブの周辺部を閉弁状態で示す断面図である。

【図5】比較例の吸気用エンジンバルブの弁傘部の周辺部を示す正面図である。

【図6】吸気用エンジンバルブの弁傘部の周辺部を比較例と比較して示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を実施するための実施形態について図面を用いて説明する。説明の都合上、エンジンの吸気用エンジンバルブの周辺部の構成について説明した後、吸気用エンジンバルブについて説明する。図３はエンジンの吸気用エンジンバルブの周辺部を開弁状態で示す断面図、図４は同じく閉弁状態で示す断面図である。なお、図３及び図４における上下を基準として吸気用エンジンバルブの説明を行う。
図３に示すように、エンジン（内燃機関）のシリンダヘッド１０には、燃焼室１１に連通する吸気ポート１２が形成されている。吸気ポート１２の下流端には、バルブシート１３が配置されている。また、シリンダヘッド１０には、バルブシート１３と同心状をなす金属製のバルブガイド１４が配置されている。バルブガイド１４には、吸気ポート１２（詳しくはバルブシート１３）を開閉する弁傘部２２を有する吸気用エンジンバルブ２０（詳しくは弁軸部２４）が軸方向（図３において上下方向）に摺動可能に支持されている。また、吸気用エンジンバルブ２０の開弁時には、弁傘部２２がバルブシート１３から離座することにより、空気が吸気ポート１２を通じて燃焼室１１に流入する。また、吸気用エンジンバルブ２０の閉弁時（図４参照）には、弁傘部２２がバルブシート１３に着座することにより、吸気ポート１２から燃焼室１１への空気の流入が阻止される。

【0011】

続いて、前記吸気用エンジンバルブ２０について説明する。図１は吸気用エンジンバルブを一部破断して示す正面図、図２は同じく弁傘部の周辺部を示す正面図である。
図１に示すように、吸気用エンジンバルブ（以下、「エンジンバルブという」）２０は、鍛造により形成された弁傘部２２及び弁軸部２４を有するポペットバルブからなる。弁傘部２２と弁軸部２４とは同心状に形成されている。弁軸部２４の先端部（上端部）の外周面には、周方向に連続する環状溝２５が形成されている。環状溝２５は、図示しないが、動弁機構におけるバルブスプリングのリテーナ用の取付溝である。また、弁傘部２２の大径側端面（下端面）は、エンジンの燃焼室１１（図３参照）に面する弁表面２２ａとなっている。弁表面２２ａの中央部には浅い凹部２３が形成されている。また、エンジンバルブ２０は、例えば、耐熱鋼製、チタン合金製等の素材を鍛造することにより形成された後、所定部位（後述する）に対して機械加工（例えば研磨）が施されている。

【0012】

図２に示すように、前記弁傘部２２と前記弁軸部２４との間すなわち接続部には、鍛造抜きにより形成されたテーパ部２６が形成されている。テーパ部２６は、弁傘部２２側（下側）から弁軸部２４側（上側）に向かって小径化されている。テーパ部２６の外周面は、断面を直線とする所定のテーパ角θ１のテーパ面に形成されている。テーパ角θ１は、例えば２０°に設定されている。なお、テーパ角θ１は２０°に限定されない。また、テーパ部２６の最小径２６ｄは、鍛造前の素材の外径である。また、弁表面２２ａからテーパ部２６の小径側の軸端までの高さＨ１は、例えば１０ｍｍである。なお、高さＨ１は１０ｍｍに限定されない。

【0013】

前記弁軸部２４において、前記バルブガイド１４（図３参照）により案内される部分を案内軸部２８といい、テーパ部２６側の端部分（下端部）を端軸部２９という。案内軸部２８と端軸部２９との間には、両軸部２８，２９の外径よりも小さい外径３０ｄの小径軸部３０が形成されている。小径軸部３０の外径３０ｄは、例えばφ４．５ｍｍである。なお、外径３０ｄはφ４．５ｍｍに限定されない。また、弁軸部２４の環状溝２５及び小径軸部３０を除いた残りの部分で、案内軸部２８及び端軸部２９を含む部分は、外径２４ｄで形成されている。また、前記弁表面２２ａから小径軸部３０の案内軸部２８側の軸端３０ａまでの高さＨ２は、例えば３７ｍｍである。なお、高さＨ２は３７ｍｍに限定されない。

【0014】

図３に示すように、前記小径軸部３０は、前記バルブガイド１４の吸気ポート１２側（下側）の軸端１４ａに対して、開弁時の小径軸部３０の案内軸部２８側の軸端３０ａが近接する位置に位置するように形成されている。また、図２に示すように、小径軸部３０の案内軸部２８側の端部（上端部）は上側の接続部３１ａとされ、また、小径軸部３０の端軸部２９側の端部（下端部）は下側の接続部３１ｂとされている。両接続部３１ａ，３１ｂの外周面は、両軸部２８，２９にそれぞれ滑らかにつながる曲面に形成されている。

【0015】

前記弁傘部２２において、傘裏側（弁表面２２ａとは反対側）の外周部には、円環状のフェース面３２が形成されている。フェース面３２は、弁傘部２２の外周端から弁裏方向（図２において上方）に向かって小径化された断面を直線とする所定のテーパ角θ２のテーパ面に形成されている。なお、テーパ角θ２は、例えば４５°である。なお、テーパ角θ２は４５°に限定されない。

【0016】

前記弁傘部２２の外周端には、フェース面３２の大径側の外径と同一の外径を有する円筒状で軸長の短い周端面３４が形成されている。また、弁傘部２２の傘裏側の外周部には、円環状の斜面３６が形成されている。斜面３６は、フェース面３２の小径側の内周端から弁裏方向（図２において上方）に向かって小径化された断面を直線とする所定のテーパ角（斜面角ともいう）θ３のテーパ面に形成されている。なお、斜面角θ３は、例えば１２．５°である。なお、斜面角θ３は１２．５°に限定されない。

【0017】

前記弁傘部２２の傘裏側には、前記テーパ部２６の大径側の外周端と前記斜面３６の小径側の内周端とをつなぐ凹曲面３８が形成されている。凹曲面３８は、断面を曲率半径Ｒの曲線で形成されている。曲率半径Ｒは、例えば７ｍｍである。なお、曲率半径Ｒは７ｍｍに限定されない。また、斜面３６と凹曲面３８とは本明細書でいう「傘裏部」を構成している。なお、図１及び図２中の符号、Ｌはエンジンバルブ２０の軸線を示す。

【0018】

前記エンジンバルブ２０の鍛造後、前記弁傘部２２のフェース面３２及び周端面３４、弁軸部２４（詳しくは、案内軸部２８、端軸部２９、小径軸部３０、環状溝２５を含む）の外周面に対して、機械加工（例えば研磨）が施されている。また、弁傘部２２のテーパ部２６及び傘裏部（斜面３６及び凹曲面３８）は、研磨することなく、鍛造肌のままとされている。また、弁表面２２ａからテーパ部２６の小径側の軸端までの高さＨ１は、弁軸部２４に対する研磨の弁傘部２２側（下側）の研磨端の高さＨ１に相当する。なお、弁傘部２２の周端面３４は研磨しない場合もある。また、弁軸部２４の軸端面（上端面）２４ａ（図１参照）は、研磨してもよいし、研磨しなくてもよい。

【0019】

前記した吸気用エンジンバルブ２０によると、鍛造により形成される弁傘部２２と弁軸部２４との間に、弁傘部２２側から弁軸部２４側に向かって小径化されかつ外周面が断面を直線とする所定のテーパ角θ１のテーパ面に形成されたテーパ部２６を有することによって、強度を向上することができる。これにより、弁軸部２４の小径軸部３０の軸長を長くし、吸気流量及びタンブル流を増加することができる。したがって、強度を確保するとともに吸気流量及びタンブル流を増加することができる。

【0020】

また、テーパ部２６及び傘裏部（斜面３６及び凹曲面３８）が鍛造肌である。したがって、研磨等の機械加工により総加工する場合と比べて、加工工数を削減し、コストを低減することができる。

【0021】

また、小径軸部３０は、バルブガイド１４の吸気ポート１２側の軸端１４ａに対して、開弁時の小径軸部３０の案内軸部２８側の軸端３０ａが近接する位置に位置するように形成されている。したがって、吸気流量及びタンブル流を最大又は最大に近くまで増加することができる。また、開弁時の小径軸部３０の案内軸部２８側の軸端３０ａがバルブガイド１４内に入り込む位置に位置するように小径軸部３０を形成する場合と異なり、開弁時におけるバルブガイド１４に対する案内軸部２８の支持にかかる軸長の減少を防止することができる。

【0022】

次に、前記エンジンバルブ２０を比較例のものと比較して説明する。図５は比較例の吸気用エンジンバルブの弁傘部の周辺部を示す正面図、図６が吸気用エンジンバルブの弁傘部の周辺部を比較例と比較して示す正面図である。図６において、実線は前記実施形態のエンジンバルブ（「実施例のエンジンバルブ」という）２０を示し、点線は比較例のエンジンバルブ（符号、１２０を付す）を示す。なお、比較例のエンジンバルブ１２０については、実施例のエンジンバルブ２０と同一部位には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0023】

図５に示すように、比較例のエンジンバルブ１２０は、弁傘部１２２及び弁軸部１２４を有するものの、実施例のエンジンバルブ２０におけるテーパ部２６（図２参照）を有していない。また、エンジンバルブ１２０の弁軸部１２４は、実施例のエンジンバルブ２０における小径軸部３０（図２参照）が形成されていない。弁軸部１２４の外径１２４ｄは、実施例のエンジンバルブ２０における外径２４ｄと同一である。また、弁軸部１２４に対する研磨の弁傘部１２２側（下側）の研磨端の高さｈ１は、例えば１４ｍｍである。したがって、比較例の研磨端の高さｈ１の１４ｍｍに比べ、実施例の研磨端の高さＨ１（図２参照）が１０ｍｍに減少されている。

【0024】

前記弁傘部１２２において、傘裏側の外周部には、実施例と同様、フェース面３２及び周端面３４が形成されている。また、弁傘部２２の傘裏側には、円環状の面取り斜面１３７が形成されている。面取り斜面１３７の面取り角θ４は、例えば３０°である。弁傘部２２の傘裏側には、前記弁軸部２４の弁傘部２２側（下側）の軸端の外周端と前記面取り斜面１３７の小径側の内周端とをつなぐ凹曲面１３８が形成されている。凹曲面１３８は、断面を曲率半径ｒとする曲線で形成されている。すなわち、比較例の面取り斜面１３７が実施例のエンジンバルブ２０では廃止されているとともに、比較例の凹曲面１３８の曲率半径ｒに比べ、実施例の凹曲面３８の曲率半径Ｒ（図２参照）が小径化されている。したがって、比較例の弁傘部１２２に比べ、実施例の弁傘部２２が薄肉化されている（図６参照）。また、比較例のエンジンバルブ１２０では、研磨等の機械加工により総加工されている。すなわち、エンジンバルブ１２０の総ての外周面に研磨等の機械加工が施されている。

【0025】

実施例のエンジンバルブ２０によると、比較例のエンジンバルブ１２０と異なり、弁軸部２４にテーパ部２６を有することにより、強度を向上することができる。これにより、弁軸部２４の小径軸部３０の軸長を長くし、吸気流量及びタンブル流を増加することができる。また、エンジンバルブ２０によると、テーパ部２６及び傘裏部（斜面３６及び凹曲面３８）が鍛造肌である。したがって、研磨等の機械加工により総加工する比較例のエンジンバルブ１２０と比べて、加工工数を削減し、コストを低減することができる。また、エンジンバルブ２０によると、比較例のエンジンバルブ１２０に比べ、弁傘部２２が薄肉化されているとともに、研磨端の高さＨ１が減少されている。これにより、弁軸部２４の小径軸部３０の軸長を長くし、吸気流量及びタンブル流を増加することができる。これとともに、エンジンバルブ２０を軽量化することができる。

【0026】

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。

【符号の説明】

【0027】

１０…シリンダヘッド
１２…吸気ポート
１３…バルブシート
１４…バルブガイド
１４ａ…軸端
２０…吸気用エンジンバルブ
２２…弁傘部
２４…弁軸部
２６…テーパ部
２８…案内軸部
３０…小径軸部
３０ａ…軸端
３６…斜面（傘裏部の一部）
３８…凹曲面（傘裏部の一部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】