JPH041165B2 - - Google Patents

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JPH041165B2
JPH041165B2 JP9982683A JP9982683A JPH041165B2 JP H041165 B2 JPH041165 B2 JP H041165B2 JP 9982683 A JP9982683 A JP 9982683A JP 9982683 A JP9982683 A JP 9982683A JP H041165 B2 JPH041165 B2 JP H041165B2
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
spring retainer
valve spring
internal combustion
retainer
Prior art date
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Expired
Application number
JP9982683A
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Japanese (ja)
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JPS59224410A (en
Inventor
Tadashi Donomoto
Atsuo Tanaka
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/10Connecting springs to valve members

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関に係り、更に詳細には内燃
機関の動弁系に組込まれるバルブスプリングリテ
ーナに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to a valve spring retainer incorporated into a valve train of an internal combustion engine.

内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの動弁系
には、吸気バルブ及び排気バルブのステムの一端
に固定されバルブをその閉弁位置へ付勢する圧縮
コイルスプリングの一端を支持するバルブスプリ
ングリテーナが組込まれており、バルブスプリン
グリテーナは、一般に、バルブステムの一端を挿
通され該一端に連結固定される筒状部と、該筒状
部と一体に形成されスプリングシート面を有する
フランジ部とよりなつている。
The valve train of the intake valve and exhaust valve of an internal combustion engine incorporates a valve spring retainer that supports one end of a compression coil spring that is fixed to one end of the stem of the intake valve and exhaust valve and biases the valve to its closed position. A valve spring retainer generally consists of a cylindrical part that is inserted through one end of a valve stem and connected and fixed to the one end, and a flange part that is formed integrally with the cylindrical part and has a spring seat surface. There is.

このバルブスプリングリテーナは比較的大きい
剪断応力及び曲げ応力を繰返し受けるものである
ため、従来より一般に機械構造用炭素鋼(例えば
浸炭焼入れされたJIS規格S45C)の如き炭素鋼に
て形成されているが、炭素鋼は一般にアルミニウ
ム合金等に比して比重が大きいので、バルブスプ
リングリテーナが炭素銅製である場合にはバルブ
系の軟性質量が大きくなる。そのため内燃機関の
高速回転域の比較的回転速度の低い領域に於てバ
ルブサージ現象が発生し、これにより内燃機関の
最高回転数が制限され、またバルブ系を駆動する
バルブスプリングも強力なものに選定される必要
がある。また炭素鋼は一般に熱伝導率が小さく、
バルブからの熱の逸散を阻害するため、炭素鋼製
のバルブスプリングリテーナを組込まれた内燃機
関に於てはバルブ及びバルブシートの熱負荷が大
きい。更に炭素鋼の耐摩耗性は必ずしも十分では
ないため、バルブスプリングリテーナのスプリン
グシート面の摩耗を低減してバルブスプリングリ
テーナの耐久性を向上させることが困難である。
Since this valve spring retainer is repeatedly subjected to relatively large shear stress and bending stress, it has conventionally been generally made of carbon steel for mechanical structures (for example, carburized and quenched JIS standard S45C). Since carbon steel generally has a higher specific gravity than aluminum alloy or the like, if the valve spring retainer is made of carbon copper, the soft mass of the valve system will be large. As a result, a valve surge phenomenon occurs in the relatively low rotational speed region of the high-speed rotation range of the internal combustion engine, which limits the maximum rotational speed of the internal combustion engine, and also requires the valve springs that drive the valve system to become stronger. Must be selected. Also, carbon steel generally has low thermal conductivity,
In internal combustion engines incorporating carbon steel valve spring retainers, the heat load on the valves and valve seats is large because heat dissipation from the valves is inhibited. Furthermore, since the wear resistance of carbon steel is not necessarily sufficient, it is difficult to reduce the wear on the spring seat surface of the valve spring retainer and improve the durability of the valve spring retainer.

本発明は、従来の炭素鋼製のバルブスプリング
リテーナに於ける上述の如き不具合に鑑み、これ
らの不具合を生じることがないよう改良されたバ
ルブスプリングリテーナを提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems with conventional carbon steel valve spring retainers, it is an object of the present invention to provide an improved valve spring retainer that does not suffer from these problems.

かかる目的は、本発明によれば、内燃機関の吸
気バルブまたは排気バルブのステムの一端に固定
されるバルブスプリングリテーナにして、短繊維
にて複合強化された軽金属にて構成されているこ
とを特徴とするバルブスプリングリテーナによつ
て達成される。
According to the present invention, this object is a valve spring retainer that is fixed to one end of a stem of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and is made of a light metal composite reinforced with short fibers. This is achieved by a valve spring retainer.

本発明によれば、バルブスプリングリテーナは
短繊維にて複合強化されたアルミニウム合金の如
き軽金属にて構成されるので、バルブスプリング
リテーナを軽量化してバルブ系の軟性質量を低減
し、これによりバルブサージ現象が発生する内燃
機関の回転数を上昇させることができる。またア
ルミニウム合金の如き軽金属は炭素鋼に比して熱
伝導率が大きいので、本発明によれば熱をバルブ
より効果的に放散させることができ、これにより
バルブ及びバルブシートの熱負荷を低減すること
ができる。更に本発明によれば、バルブスプリン
グリテーナのスプリングシート面の耐摩耗性が向
上するので、バルブスプリングリテーナの耐久性
を向上させることができる。
According to the present invention, since the valve spring retainer is made of a light metal such as an aluminum alloy composite reinforced with short fibers, the weight of the valve spring retainer is reduced and the soft mass of the valve system is reduced, thereby reducing valve surge. It is possible to increase the rotational speed of the internal combustion engine at which the phenomenon occurs. Additionally, since light metals such as aluminum alloys have higher thermal conductivity than carbon steel, the present invention can dissipate heat more effectively than valves, thereby reducing the thermal load on the valve and valve seat. be able to. Further, according to the present invention, the wear resistance of the spring seat surface of the valve spring retainer is improved, so that the durability of the valve spring retainer can be improved.

尚本発明に於て使用される短繊維はアルミナ繊
維、アルミナ−シリカ繊維の如き各種の無機短繊
維や、炭化ケイ素ホイスカの如き各種のホイスカ
であつて良く、また軽金属はアルミニウム、マグ
ネシウム、及びそれらの合金などであつて良い。
The short fibers used in the present invention may be various inorganic short fibers such as alumina fibers and alumina-silica fibers, and various whiskers such as silicon carbide whiskers, and the light metals may be aluminum, magnesium, and the like. It may be an alloy of

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures.

第1図は本発明によるバルブスプリングリテー
ナを組込まれた吸気バルブを示す縦断面図であ
る。第1図に於て、1はシリンダヘツドを示して
おり、該シリンダヘツドにより吸気ポート2が郭
定されている。シリンダヘツド1にはバルブステ
ムガイド3が圧入によつて固定されており、該バ
ルブステムガイド3内には吸気バルブ4のステム
5が往復動可能に支持されている。ステム5のバ
ルブ要素6を担持する側の端部とは反対側の端部
には半割の二つのロツクピース7を介して本発明
によるバルブスプリングリテーナ8が固定されて
いる。バルブスプリングリテーナ8とシリンダヘ
ツド1との間には吸気バルブ4を閉弁位置へ付勢
する圧縮コイルスプリング9が弾装されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an intake valve incorporating a valve spring retainer according to the present invention. In FIG. 1, numeral 1 indicates a cylinder head, by which an intake port 2 is defined. A valve stem guide 3 is fixed to the cylinder head 1 by press fitting, and a stem 5 of an intake valve 4 is supported within the valve stem guide 3 so as to be able to reciprocate. A valve spring retainer 8 according to the invention is fixed to the end of the stem 5 opposite to the end supporting the valve element 6 via two half-lock pieces 7. A compression coil spring 9 is elastically mounted between the valve spring retainer 8 and the cylinder head 1 and urges the intake valve 4 to a closed position.

バルブスプリングリテーナ8は第2図に示され
ている如く、ロツクピース7の外周面に当接する
円錐面10を有する筒状部11と、該筒状部11
と一体に形成され圧縮コイルスプリング9の一端
を支持するスプリングシート面12を有するフラ
ンジ部13とよりなつており、その全体が炭化ケ
イ素ホイスカにて複合強化されたアルミニウム合
金にて形成されている。
As shown in FIG. 2, the valve spring retainer 8 includes a cylindrical portion 11 having a conical surface 10 that contacts the outer peripheral surface of the lock piece 7, and
and a flange portion 13 having a spring seat surface 12 that is integrally formed with the compression coil spring 9 and supports one end of the compression coil spring 9, and the entire portion is made of an aluminum alloy compositely reinforced with silicon carbide whiskers.

かかるバルブスプリングリテーナは、以下の如
く製造された。先ず炭化ケイ素ホイスカ(東海カ
ーボン株式会社製「トーカマツクス」)をかさ密
度0.96g/c.c.、ランダム配向にて直径16mm、高さ
15mmの円柱状に成形し、これを800℃に予熱して
高圧鋳造用の型内に納め、該型内にアルミニウム
合金(JIS規格AC1A)の溶湯(湯温780℃)を注
ぎ、上型にて面圧約1000Kg/cm2にて加圧しつつア
ルミニウム合金の溶湯を凝固させた。アルミニウ
ム合金の溶湯が凝固したのち型より凝固体を取出
し、該凝固体に対し機械加工を施すことにより、
炭化ケイ素ホイスカにて複合強化されたアルミニ
ウム合金よりなる直径16mm、高さ15mmの円柱体1
4を切出した。
Such a valve spring retainer was manufactured as follows. First, silicon carbide whiskers (Tokai Carbon Co., Ltd. "Toka Max") were made with a bulk density of 0.96 g/cc, a diameter of 16 mm, and a height of 16 mm in random orientation.
Form it into a 15 mm cylinder, preheat it to 800℃ and place it in a high-pressure casting mold, pour molten aluminum alloy (JIS standard AC1A) into the mold (temperature 780℃), and pour it into the upper mold. The molten aluminum alloy was solidified while being pressurized at a surface pressure of approximately 1000 kg/cm 2 . After the molten aluminum alloy has solidified, the solidified body is removed from the mold and the solidified body is machined.
Cylindrical body 1 with a diameter of 16 mm and a height of 15 mm made of aluminum alloy compositely reinforced with silicon carbide whiskers.
I cut out 4.

次いでこの円柱体14を400℃に予熱し、第3
図に示されている如く約400℃に加熱されたバル
ブスプリングリテーナ成形用の型の下型15内に
配置し、上型16と下型15との間にて加圧する
ことにより熱間鍛造にてリテーナ素材17を形成
した。このリテーナ素材に対し研削等の機械加工
を行つて第2図に示されている如く長さ9mm、外
径31.5mm、筒状部11の小径端部の外径15.4mm、
円錐面10の大径端部の直径10.8mm、円錐面10
の傾斜角15°、フランジ部13の厚さ4mmのバル
ブスプリングリテーナ8を形成した。
Next, this cylindrical body 14 is preheated to 400°C, and the third
As shown in the figure, the valve spring retainer is placed in the lower die 15 of a mold for forming a valve spring retainer heated to about 400°C, and hot forged by applying pressure between the upper die 16 and the lower die 15. A retainer material 17 was formed. This retainer material is machined by grinding, etc., and as shown in FIG.
The diameter of the large diameter end of the conical surface 10 is 10.8 mm, the conical surface 10
A valve spring retainer 8 was formed with an inclination angle of 15° and a flange portion 13 having a thickness of 4 mm.

上述の如く製造されたバルブスプリングリテー
ナについての性能を評価すべく、6気筒、総排気
量1988c.c.、最大出力125PS/5400rpm、最大トル
ク17.5Kg/4400rpmの4サイクルガソリンエンジ
ンに組込み、回転数5400rpm、全負荷にて200時
間の耐久試験を行つたところ、上述の如く製造さ
れたバルブスプリングリテーナは十分な耐久性を
有するものであることが確認された。また上述の
如きガソリンエンジンに従来より組込まれている
炭素鋼製のバルブスプリングリテーナの重量は約
19.6gであるのに対し、上述の如く製造されたバ
ルブスプリングリテーナの重量は10.1gであり、
重量が約1/2に低減されており、バルブサージ現
象の起こるエンジンの最高回転数も約300rpm上
昇した。
In order to evaluate the performance of the valve spring retainer manufactured as described above, it was installed in a 6-cylinder, 4-stroke gasoline engine with a total displacement of 1988 c.c., a maximum output of 125 PS / 5400 rpm, and a maximum torque of 17.5 kg / 4400 rpm, and the rotation speed was determined. A 200-hour durability test was conducted at 5400 rpm and full load, and it was confirmed that the valve spring retainer manufactured as described above had sufficient durability. Furthermore, the weight of the carbon steel valve spring retainer conventionally built into gasoline engines as mentioned above is approximately
19.6g, whereas the weight of the valve spring retainer manufactured as described above is 10.1g.
The weight has been reduced by approximately 1/2, and the maximum engine speed, where valve surge occurs, has been increased by approximately 300 rpm.

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments above, the present invention is not limited to such embodiments, and it is understood that various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるバルブスプリングリテー
ナを組込まれた内燃機関の吸気バルブを示す縦断
面図、第2図は本発明によるバルブスプリングリ
テーナの一つの実施例を示す解図、第3図は本発
明によるバルブスプリングリテーナの一つの実施
例の製造工程を示す解図である。 1……シリンダヘツド、2……吸気ポート、3
……バルブステムガイド、4……吸気バルブ、5
……ステム、6……弁要素、7……ロツクピー
ス、8……バルブスプリングリテーナ、9……圧
縮コイルスプリング、10……円錐面、11……
筒状部、12……スプリングシート面、13……
フランジ部、14……円柱体、15……下型、1
6……上型、17……リテーナ素材。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an intake valve of an internal combustion engine incorporating a valve spring retainer according to the present invention, FIG. 2 is an illustration showing one embodiment of the valve spring retainer according to the present invention, and FIG. 1 is an illustration showing the manufacturing process of one embodiment of a valve spring retainer according to the invention. 1...Cylinder head, 2...Intake port, 3
... Valve stem guide, 4 ... Intake valve, 5
... Stem, 6 ... Valve element, 7 ... Lock piece, 8 ... Valve spring retainer, 9 ... Compression coil spring, 10 ... Conical surface, 11 ...
Cylindrical portion, 12... Spring seat surface, 13...
Flange portion, 14... Cylindrical body, 15... Lower mold, 1
6...Upper mold, 17...Retainer material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのス
テムの一端に固定されるバルブスプリングリテー
ナにして、短繊維にて複合強化された軽金属にて
構成されていることを特徴とするバルブスプリン
グリテーナ。
1. A valve spring retainer fixed to one end of a stem of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, characterized in that the valve spring retainer is made of a light metal composite reinforced with short fibers.
JP9982683A 1983-06-03 1983-06-03 Valve spring retainer of internal-combustion engine Granted JPS59224410A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9982683A JPS59224410A (en) 1983-06-03 1983-06-03 Valve spring retainer of internal-combustion engine

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JP9982683A JPS59224410A (en) 1983-06-03 1983-06-03 Valve spring retainer of internal-combustion engine

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JPS59224410A JPS59224410A (en) 1984-12-17
JPH041165B2 true JPH041165B2 (en) 1992-01-10

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Families Citing this family (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3436193C2 (en) * 1984-10-03 1987-04-09 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt eV, 5300 Bonn Valve spring retainer and method for its manufacture
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