JP2542539Y2 - Ceramic valve - Google Patents
Ceramic valveInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は、セラミックスより成る
内燃機関用の吸排気バルブに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake and exhaust valve made of ceramics for an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関のうち特にディーゼルエンジン
において、熱効率の向上を図るには、燃焼室を断熱構造
として燃焼温度を高め、かつ排熱の回収を行うことが最
も有効な手段である。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, in particular, in a diesel engine, the most effective means for improving thermal efficiency is to increase the combustion temperature and recover exhaust heat by using a combustion chamber having an insulated structure.
【0003】ところが、前記のような手段により熱効率
を向上せんとする場合、燃焼室の断熱により従来以上の
高い熱負荷が吸排気バルブに加わることになる。従っ
て、吸排気バルブには通常、耐熱合金が使用されている
が、このような高温下では耐熱合金と言えども酸化腐食
が激しく、バルブ機能が短期間で劣化してしまうという
欠点があった。However, when the thermal efficiency is to be improved by the above-described means, a higher heat load than before is applied to the intake and exhaust valves due to the heat insulation of the combustion chamber. Therefore, a heat-resistant alloy is usually used for the intake / exhaust valve. However, at such a high temperature, even though the heat-resistant alloy is used, oxidative corrosion is severe and the valve function is deteriorated in a short period of time.
【0004】また、耐熱合金製の吸排気バルブは重量が
大であることから運動の慣性力が大きく、機関の高速回
転に追従することが困難である等、多くの欠点があっ
た。In addition, the intake / exhaust valve made of a heat-resistant alloy has a large number of drawbacks, such as a large weight, a large inertial force of movement, and difficulty in following the high-speed rotation of the engine.
【0005】そこで、近年、高回転、高出力化のために
高温負荷条件下で使用される内燃機関用の吸排気バルブ
は、耐熱性、耐食性、断熱性及び耐摩耗性等に優れたセ
ラミックスで形成し、該バルブの耐久性を向上するとと
もに軽量化をはかり、それに伴い応答性能を向上させて
内燃機関の性能の向上にも寄与させんとすることが種々
試みられている。Therefore, in recent years, intake and exhaust valves for internal combustion engines used under high temperature load conditions for high rotation and high output have been made of ceramics having excellent heat resistance, corrosion resistance, heat insulation properties, wear resistance and the like. Various attempts have been made to form and improve the durability and weight of the valve, thereby improving the response performance and contributing to the improvement of the performance of the internal combustion engine.
【0006】一般に、内燃機関用の吸排気バルブの動弁
機構は、例えば図4に示すように、ステムエンド3近傍
のステム2の外周に設けた環状のコッター溝5にコッタ
ー12を嵌合してリテーナ13を固定し、該リテーナ1
3で保持されたバルブスプリング14によって常時、閉
方向に引っ張られている前記バルブ1と、ステムエンド
3部でバルブクリアランスを調整するための金属製アジ
ャストボルト9を有するロッカーアーム11と、回転す
るカム10から成り、カム10の回転により該カム10
に一端が摺接するロッカーアーム11が揺動してアジャ
ストボルト9を上下動させ、該アジャストボルト9に当
接するステム2がバルブスプリング14の付勢力に抗し
て押され、前記バルブ1が開き、この開閉が連続的かつ
高速で行われて動弁機構が駆動されることになる。Generally, in a valve operating mechanism of an intake / exhaust valve for an internal combustion engine, a cotter 12 is fitted in an annular cotter groove 5 provided on an outer periphery of a stem 2 near a stem end 3 as shown in FIG. To fix the retainer 13,
The valve 1 which is constantly pulled in the closing direction by a valve spring 14 held by a locker arm 3, a rocker arm 11 having a metal adjusting bolt 9 for adjusting a valve clearance at a stem end 3, and a rotating cam. 10, the rotation of the cam 10
The rocker arm 11 slidably in contact with one end swings and moves the adjusting bolt 9 up and down, and the stem 2 abutting on the adjusting bolt 9 is pushed against the urging force of the valve spring 14 to open the valve 1. This opening and closing is performed continuously and at a high speed, and the valve operating mechanism is driven.
【0007】ところが、前記バルブ1の頂面4は、図5
に示すように、一般に平面状に加工されており、この平
面15と当接するアジャストボルト9は、カム10の回
転により前記平面15上を移動しながら上下動するよう
になっており、その上、セラミックバルブは脆いことか
ら、内燃機関の高速回転時に発生するアジャストボルト
とステムエンドの頂面が接触したり離れたりするバウン
スによる衝撃荷重が、セラミックバルブのシート面にチ
ッピングを起こすだけでなく、コッター溝5部からセラ
ミックバルブを切損してしまうという問題があった。However, the top surface 4 of the valve 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the adjusting bolt 9 is generally processed into a flat shape, and the adjusting bolt 9 in contact with the flat surface 15 moves up and down while moving on the flat surface 15 by the rotation of the cam 10. Due to the brittleness of ceramic valves, the impact load generated by the adjustment bolt and the bounce of the stem end coming and going when the internal combustion engine rotates at high speed causes chipping not only on the ceramic valve seat surface but also on the cotter. There is a problem that the ceramic valve is cut off from the groove 5 portion.
【0008】そこで、セラミックバルブのコッター溝を
研磨仕上げしたり、直打式バルブリフターを介してカム
の回転を上下動に変え、バルブリフターとステムエンド
の頂面が点接触となるように形成することが提案されて
いる(特開平2−104907号公報、実開平2−12
2103号公報参照)。Therefore, the cotter groove of the ceramic valve is polished or the rotation of the cam is changed up and down via a direct-acting valve lifter so that the top surface of the valve lifter and the stem end are in point contact. (Japanese Patent Laid-Open No. 2-104907, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 2-12)
No. 2103).
【0009】[0009]
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記コ
ッター溝の研磨仕上げ程度では、高速回転時に発生する
バウンスによる衝撃荷重に耐えられず、セラミックバル
ブはステムのコッター溝部から切損してしまう。However, if the cotter grooves are polished to the degree of polishing, they cannot withstand the impact load due to bounce generated during high-speed rotation, and the ceramic valve is cut off from the cotter grooves of the stem.
【0010】また、バルブリフターとステムエンドの頂
面が点接触となるように形成することを、カムの回転を
ロッカーアームの揺動により上下動するセラミックバル
ブにに単に応用しただけでは、内燃機関の回転数がバウ
ンスの発生する回転以下ではセラミックバルブの破損も
なく、バルブガイド の異常摩耗も起こらないが、高速
回転させてセラミックバルブの特性を活用しようとする
と、発生するバウンスによる衝撃荷重には耐えられず、
やはりセラミックバルブはステムのコッター溝部から切
損してしまうという課題は解決できなかった。In addition, simply applying the formation of the valve lifter so that the top surface of the stem end is in point contact with the ceramic valve that moves up and down by the rocking of the rocker arm by applying the rotation of the cam to the internal combustion engine is not sufficient. If the rotation speed is below the rotation speed at which bounce occurs, the ceramic valve will not be damaged and abnormal wear of the valve guide will not occur.However, if the characteristics of the ceramic valve are rotated at high speed, the impact load due to the bounce generated will not be enough. Unbearable,
Again, the problem of the ceramic valve being cut from the cotter groove of the stem could not be solved.
【0011】[0011]
【考案の目的】本考案は前記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は高温度下で高速回転によりバウンスが発
生しても、コッター溝部から切損したりしない、耐久性
と信頼性に優れたセラミックバルブを提供することにあ
る。[Purpose of the Invention] The present invention has been devised in view of the above-mentioned disadvantages. The purpose of the present invention is to ensure that even if bounce occurs due to high-speed rotation at a high temperature, the cotter groove is not cut off, and that durability and reliability are improved. An object of the present invention is to provide an excellent ceramic valve.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本考案のセラミックバル
ブは、カムの回転により揺動するロッカーアームの一端
に設けたアジャストボルトが当接して上下動するステム
エンドの頂面形状を、該頂面からステム外周に設けた環
状のコッター溝部の軸中心までの距離l以上の曲率半径
rを有する球形状としたことを特徴とするものである。According to the ceramic valve of the present invention, the shape of the top surface of the stem end which moves up and down when an adjustment bolt provided at one end of a rocker arm which swings by rotation of a cam comes into contact with the rocker arm is adjusted. A spherical shape having a radius of curvature r equal to or greater than a distance l from the center of the circular cotter groove provided on the outer periphery of the stem to the axis of the cotter groove.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本考案のセラミックバルブを図面に基
づき詳細に説明する。図1は、本考案のセラミックバル
ブの構造を示す要部破断図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a ceramic valve according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a fragmentary cutaway view showing the structure of the ceramic valve of the present invention.
【0014】図1において、1はステムエンド3の頂面
4が、該頂面4からステム2の外周に設けた環状のコッ
ター溝5部の軸中心6までの7で示す距離l以上の8で
示す曲率半径rを有する球形状となったセラミックバル
ブである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a distance 8 between the top surface 4 of the stem end 3 and the center 1 of the annular cotter groove 5 provided on the outer periphery of the stem 2 from the top surface 4 to a distance 1 indicated by 7 or more. Is a spherical ceramic valve having a radius of curvature r indicated by.
【0015】要部を拡大した図2に示すように、高速回
転によりバウンスを発生すると、ステムエンド3の頂面
4とアジャストボルト9が衝突するようになり、偏心荷
重Fがステムエンド3に作用するようになる。As shown in FIG. 2 in which the main part is enlarged, when a bounce is generated by high-speed rotation, the top surface 4 of the stem end 3 collides with the adjustment bolt 9, and the eccentric load F acts on the stem end 3. I will be.
【0016】しかし、ステムエンド3の頂面4の形状
を、該頂面4からステム2外周に設けた環状のコッター
溝5部の軸中心6までの距離l以上の曲率半径rを有す
る球形状としていることから、前記偏心荷重Fは分力F
aとFbに分散され、例えば図2では、A側のコッター
溝5には分力Faがコッター溝5の軸中心6より下方に
作用し、A側に生じる引っ張り応力が軽減される。However, the shape of the top surface 4 of the stem end 3 is changed to a spherical shape having a radius of curvature r which is equal to or greater than the distance 1 from the top surface 4 to the axial center 6 of the annular cotter groove 5 provided on the outer periphery of the stem 2. Therefore, the eccentric load F is a component force F
In FIG. 2, for example, in FIG. 2, a component force Fa acts on the cotter groove 5 on the A side below the axial center 6 of the cotter groove 5, and the tensile stress generated on the A side is reduced.
【0017】即ち、前記曲率半径rが図中に7で示す距
離lより小さい時には、偏心荷重Fの分力Faはコッタ
ー溝5の軸中心6より上方に作用し、B側に引っ張り応
力が作用してB側のコッター溝5から破断することにな
る。That is, when the radius of curvature r is smaller than the distance 1 indicated by 7 in the drawing, the component force Fa of the eccentric load F acts above the axial center 6 of the cotter groove 5, and a tensile stress acts on the B side. Then, the cotter groove 5 on the B side is broken.
【0018】また、前記曲率半径rと距離lの関係か
ら、コッター溝に発生する応力とセラミックバルブの開
き量を測定すべく、コッター溝の両側A、Bに歪みゲー
ジを貼付するとともに、セラミックバルブの底面にアル
ミ箔等の導電材を貼付し、渦電流式の非接触式変位計を
使用して、バウンス時のA側とB側の引っ張りと圧縮の
応力σA 、σB 及びバルブの開き量を計測した。In order to measure the stress generated in the cotter groove and the opening amount of the ceramic valve from the relationship between the radius of curvature r and the distance l, strain gauges are attached to both sides A and B of the cotter groove, and the ceramic valve is attached. A conductive material such as aluminum foil is attached to the bottom surface of the, and using the eddy current type non-contact displacement meter, the tensile and compressive stresses σ A and σ B on the A and B sides during bounce and opening of the valve The amount was measured.
【0019】その結果を図3に示す。図からも明らかな
ように、r<lの場合や従来の頂面が平面の場合には、
引っ張りと圧縮の応力σA 、σB が大きく現れているの
に対し、r≧lである本考案はコッター溝からの切損防
止に極めて有効であることが分かる。FIG. 3 shows the results. As is clear from the figure, when r <l or when the conventional top surface is flat,
While the tensile and compressive stresses σ A and σ B are large, it can be seen that the present invention in which r ≧ 1 is extremely effective in preventing cutting from the cotter groove.
【0020】更に、前記曲率半径rと距離lの関係から
前記同様の3種のセラミックバルブを4気筒のシリンダ
ーヘッドに組み込み、バウンスを発生する回転数でモー
タリング試験を行ったところ、従来の頂面が平面のセラ
ミックバルブでは、最長10時間で全てコッター溝から
破断しており、またr<lのセラミックバルブでも、最
長35時間で同様に破断しているのに対して、本考案の
r≧lのセラミックバルブはいずれも200時間のモー
タリング試験では破断しなかった。Further, based on the relationship between the radius of curvature r and the distance l, the same three types of ceramic valves were assembled in a four-cylinder cylinder head, and a motoring test was performed at a rotational speed at which bounce occurred. In the case of a ceramic valve having a flat surface, all of the ceramic valves break from the cotter groove in a maximum of 10 hours, and in the case of a ceramic valve of r <l, the same breaks in a maximum of 35 hours. None of the 1 ceramic valves failed in the 200 hour motoring test.
【0021】[0021]
【考案の効果】叙上の如く、本考案のセラミックバルブ
は、ステムエンドの頂面の形状を、該頂面からステム外
周に設けた環状のコッター溝部の軸中心までの距離l以
上の曲率半径rを有する球形状としたことから、高温度
下で高速回転によりバウンスが発生しても、コッター溝
部から切損したりしない、耐久性と信頼性に優れたセラ
ミックバルブを提供することができる。As described above, in the ceramic valve of the present invention, the shape of the top surface of the stem end is determined by changing the shape of the radius of curvature of not less than 1 from the top surface to the axial center of the annular cotter groove provided on the outer periphery of the stem. Due to the spherical shape having r, even if bounce occurs due to high-speed rotation at a high temperature, a ceramic valve excellent in durability and reliability, which does not break from the cotter groove portion, can be provided.
【図1】本考案のセラミックバルブの構造を示す要部破
断図である。FIG. 1 is a fragmentary cutaway view showing the structure of the ceramic valve of the present invention.
【図2】本考案のセラミックバルブの要部拡大図であ
る。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the ceramic valve of the present invention.
【図3】本考案と従来例のセラミックバルブにおけるバ
ウンス時のA側とB側の引っ張りと圧縮の応力σA 、σ
B 及びバルブの開き量を計測した記録図である。FIG. 3 shows tensile and compressive stresses σ A , σ on the A side and the B side during bounce in the ceramic valve of the present invention and the conventional example.
It is a recording diagram which measured B and the opening amount of the valve.
【図4】内燃機関用の吸排気バルブの動弁機構を説明す
るための要部破断図である。FIG. 4 is a fragmentary sectional view for explaining a valve operating mechanism of an intake / exhaust valve for an internal combustion engine.
【図5】従来のセラミックバルブの要部を示す一部破断
図である。FIG. 5 is a partially cutaway view showing a main part of a conventional ceramic valve.
1 セラミックバルブ 2 ステム 3 ステムエンド 4 頂面 5 コッター溝 6 軸中心 7 距離l 8 曲率半径r 9 アジャストボルト 10 カム 11 ロッカーアーム Reference Signs List 1 ceramic valve 2 stem 3 stem end 4 top surface 5 cotter groove 6 axis center 7 distance l 8 radius of curvature r 9 adjusting bolt 10 cam 11 rocker arm
Claims (1)
上下動するセラミックバルブにおいて、前記ロッカーア
ームの一端に設けたアジャストボルトが当接するステム
エンドの頂面形状を、該頂面からステム外周に設けた環
状のコッター溝部の軸中心までの距離l以上の曲率半径
rを有する球形状としたことを特徴とするセラミックバ
ルブ。1. A ceramic valve in which the rotation of a cam moves up and down by swinging of a rocker arm, the shape of a top surface of a stem end to which an adjustment bolt provided at one end of the rocker arm abuts is changed from the top surface to the outer periphery of the stem. A ceramic valve having a spherical shape having a radius of curvature r equal to or greater than a distance l from an axial center of an annular cotter groove provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10776091U JP2542539Y2 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Ceramic valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10776091U JP2542539Y2 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Ceramic valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0557305U JPH0557305U (en) | 1993-07-30 |
JP2542539Y2 true JP2542539Y2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=14467300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10776091U Expired - Fee Related JP2542539Y2 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Ceramic valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2542539Y2 (en) |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP10776091U patent/JP2542539Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0557305U (en) | 1993-07-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |