JPH022882Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「技術分野」 本考案は、セラミツクス製の弁盤に金属製の弁
棒を接続した内燃機関のきのこ弁に関する。

「従来技術およびその問題点」 内燃機関の排気弁としては、きのこ弁が広く使
用されている。

一般的なきのこ弁の構造を説明すると、例えば
第４図に示すように、きのこ弁１１は傘状の弁盤
１２と弁棒１３とからなり、内燃機関の排気路１
４を塞ぐように設置されている。弁棒１３の上部
には弁バネ１５が装着され、弁バネ１５はきのこ
弁１１を図中矢印Ａ方向に付勢している。そし
て、弁棒１３の上端部にはカム１６が当接してお
り、カム１６の回転によりきのこ弁１１が往復動
して排気路１４を開閉するようになつている。

ところで、従来のきのこ弁１１は、高温のガス
にさらされ、繰り返し衝撃を受けながらガスの漏
洩防止機能を維持しなければならないため、耐摩
耗性、耐熱性の合金で作成されている。しかしな
がら、例えば500〜600℃の高温下にて毎分数百〜
数千の往復動をする条件下においては、弁盤１２
の周縁部と弁座１７との接触部分の摩耗を避けら
れなく、その部分からリークが生じることが多か
つた。このため、一般に内燃機関の寿命に関して
は、弁の摩耗が最大のネツクとなつていた。

そこで、きのこ弁１１の寿命を高めるため、弁
盤１２の表面にステライトをコーテイングしたも
のが知られている。しかしながら、ステライトを
コーテイングしただけでは摩耗に対してそれほど
効果がなく、一旦リークが生じると急速に摩耗し
てしまう欠点があつた。

きのこ弁１１の寿命をさらに高めるため、きの
こ弁１１全体を耐熱性、耐摩耗性にすぐれるセラ
ミツクスで形成することも考えられるが、きのこ
弁１１は排気路１４を閉じるとき激しい衝撃力で
弁座１７に突き当るため、弁棒１３に強い引つ張
り力がかかり、引つ張り力に弱いセラミツクスの
特性から弁棒１３が折れてしまうという問題点が
あつた。

この問題点を解決するため、弁盤１２をセラミ
ツクスで形成し、弁棒１３を金属で形成して両者
を接続することが考えられる。このようなきのこ
弁として一般に採用されそうな構造としては、例
えば第５図に示すようなものが考えられる。すな
わち、このきのこ弁１１は、金属製の弁棒１３の
先端部よりやや基部寄りにフランジ部１８を形成
し、弁棒１３の先端部をセラミツクス製の弁盤１
２の中心孔に挿通し、弁棒１３の先端部にナツト
１９を螺着して締付けることにより弁盤１２を固
定したものである。しかしながら、このきのこ弁
１１では、ナツト１９による締付け部分の強度が
弱くなるため、排気路１４を閉じるとき弁盤１２
に強い衝撃力がかかると、ナツト１９の螺着部が
破損してリークが生じやすいという問題点があつ
た。

「考案の目的」 本考案の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、耐久性に優れた高性能のきのこ弁を提供する
ことにある。

「考案の構成」 本考案によるきのこ弁は、セラミツクス製の弁
盤に中心孔を形成し、金属製の弁棒の先端にフラ
ンジ部を形成し、弁棒をその基部側から弁盤の中
心孔に挿通してフランジ部を抜け止めとし、弁棒
の基部側から弁棒に螺合するナツトで弁盤を締付
け固定したことを特徴とする。

このように、本考案では、弁棒の先端にフラン
ジ部を形成して抜け止めとし、弁棒の基部側から
ナツトを螺合して締付け固定したので、排気路を
閉じるとき、弁盤に激しい衝撃力が加えられて
も、金属によつて一体に形成された弁棒のフラン
ジ部により衝撃を受けとめることができる。した
がつて、強度の不足するナツトの締付け部にかか
る応力を緩和して耐久性を向上させることができ
る。そして、弁盤をセラミツクスとしたことによ
り、弁盤の摩耗を少なくしてリークの発生を防止
し、寿命を飛躍的に高めることが可能となる。

本考案の好ましい態様によれば、弁棒のフラン
ジ部と弁盤との接触面およびナツトと弁盤との接
触面は、弁棒の軸心上の一点を共有な頂点とする
異なる二つの仮想錐体の錐面とされている。これ
によれば、高温下において、金属製の弁棒および
ナツトが熱膨張率の違いによりセラミツクス製の
弁盤よりも相対的に大きく膨張した場合に、フラ
ンジ部およびナツトが上記仮想錐体の錐面に沿つ
て膨張するので、弁盤との接触状態を同一に保つ
ことができ、弁盤との接触部にガタ付きを生じた
り、セラミツクス製の弁盤に大きな応力がかかつ
たりすることを防止できる。この場合、一方の仮
想錐体は他方の仮想錐体の外側にあつても内側に
あつてもよく、また一方の仮想錐体の頂角が180
度、すなわちこの仮想錐体の錐面が平面であつて
もよい。さらに、仮想錐体は円錐でもよく、角錐
でもよい。

本考案において、弁盤を構成するセラミツクス
としては所要の耐熱性、耐摩耗性、強度を備える
ものが適宜採用でき、炭化珪素質、窒化珪素質、
サイアロン質、アルミナ質、ジルコニア質などが
好ましく例示される。

本考案のきのこ弁はガソリン機関など各種内燃
機関の排気弁として採用できるが、なかでもデイ
ーゼル機関、特には定置装置用または舶用デイー
ゼル機関の排気弁として好適である。すなわちこ
のような内燃機関では圧縮比が大きく、したがつ
て排気温度が高く、従来のきのこ弁では特に寿命
が短かかつたが、セラミツクス製弁盤を用いた本
考案のきのこ弁の採用により、かかる難点が大幅
に改善されるのみならず、より大きな圧縮比の採
用をも可能とする。

なお、本考案において、ナツトを締付けた後、
ナツトを弁棒に溶接してもよく、あるいは、ナツ
トの螺合部に液体シールをしみ込ませてもよい。
このようにすれば、ナツトの螺合部におけるリー
クをより確実に防止することができる。

「考案の実施例」 第１図に示す本考案の一実施例によれば、きの
こ弁２１はセラミツクス製の弁盤２２と金属製の
弁棒２３とからなり、弁盤２２には中心孔２４が
形成され、弁棒２３の先端にはフランジ部２５が
形成されている。そして、弁棒２３は基部側から
弁盤２２の中心孔２４に挿通され、弁棒２３のフ
ランジ部２５により抜け止めがなされている。さ
らに、同じく弁棒２３の基部側から挿通されたナ
ツト２６が弁棒２３に螺合し、このナツト２６に
より、弁盤２２は締付け固定されている。なお、
ナツト２６は、弁盤２２を締付け固定した後、弁
棒２３に溶接されている。

したがつて、このきのこ弁２１では、排気路を
閉じるとき、弁座に突き当たる衝撃を金属で一体
に形成された弁棒２３のフランジ部２５で受ける
ことができるので、充分な耐久性が得られる。ま
た、弁盤２２がセラミツクス製なので、耐摩耗性
が向上し、リークを防止して寿命を飛躍的に高め
ることができる。

第２図に示す本考案の他の実施例においては、
フランジ部２５と弁盤２２との接触面およびナツ
ト２６と弁盤２２との接触面が、弁棒２３の軸心
上にあつてナツト２６の座面に一致する点Ｐを共
有な頂点とする仮想円錐（母線を二点鎖線で示
す）の錐面をなすように形成されている。（この
場合、ナツト２６と弁盤２２との接触面は平面と
なるが、本考案において錐面は平面を含む概念と
する。） この実施例においては、金属とセラミツクスと
の熱膨張率の差により、高温下で弁棒２３、フラ
ンジ部２５およびナツト２６が弁盤２２に比べて
相対的に大きく膨張しても、フランジ部２５と弁
盤２２との接触状態およびナツト２６と弁盤２２
との接触状態を同一に保つことができる。すなわ
ち、高温下において金属部分がセラミツクス製の
弁盤２２に比べて相対的に膨張すると、フランジ
部２５およびナツト２６は図中点線で示す如くな
るが、フランジ部２５およびナツト２６は仮想円
錐の錐面に沿つて膨張するので、それぞれの弁盤
２２に対する接触圧は変わらず、ガタ付きや弁盤
２２への無理な応力が発生しない。

第３図に示す本考案のさらに他の実施例におい
ては、フランジ部２５と弁盤２２との接触面およ
びナツト２６と弁盤２２との接触面が、それぞれ
の接触面の間にある弁棒２３の軸心上の一点Ｐを
共通な頂点とする仮想円錐の錐面となるようにさ
れている。この実施例においても、金属とセラミ
ツクスとの熱膨張率の差により、高温下で弁棒２
３、フランジ部２５およびナツト２６が弁盤２２
に比べて相対的に大きく膨張しても、図中点線で
示す如く、フランジ部２５と弁盤２２との接触状
態およびナツト２６と弁盤２２との接触状態を同
一に保つことができる。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案によれば、セラミ
ツクス製の弁盤に中心孔を形成し、金属製の弁棒
の先端にフランジ部を形成し、弁棒をその基部側
から弁盤の中心孔に挿通してフランジ部を抜け止
めとし、弁棒の基部側から弁棒に螺合するナツト
で弁盤を締付け固定したので、排気路を閉じると
きに弁座に突き当たる衝撃を金属で一体に形成さ
れた弁棒のフランジ部で受けることができ、充分
な耐久性が得られる。また、弁盤がセラミツクス
製なので、耐摩耗性が向上し、リークを防止して
寿命を飛躍的に高めることができる。さらに、フ
ランジ部と弁盤との接触面およびナツトと弁盤と
の接触面を弁棒の軸心上の一点を共有な頂点とす
る異なる二つの仮想錐体の錐面とすることによ
り、セラミツクスと金属との熱膨張率の差により
弁棒およびナツトが弁盤に比べて相対的に大きく
膨張しても、それぞれの接触状態を同一に保つこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるきのこ弁の一実施例を示
す断面図、第２図は本考案によるきのこ弁の他の
実施例を示す断面図、第３図は本考案によるきの
こ弁のさらに他の実施例を示す断面図、第４図は
従来のきのこ弁の一般的な態様を示す断面図、第
５図は本考案外のきのこ弁の一例を示す断面図で
ある。 図中、２１はきのこ弁、２２は弁盤、２３は弁
棒、２４は中心孔、２５はフランジ、２６はナツ
トである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) セラミツクス製の弁盤に金属製の弁棒を接続
   してなる内燃機関のきのこ弁において、前記弁
   盤に中心孔を形成し、前記弁棒の先端にフラン
   ジ部を形成し、前記弁棒をその基部側から前記
   弁盤の中心孔に挿通して前記フランジ部を抜け
   止めとし、前記弁棒の基部側から前記弁棒に螺
   合するナツトで前記弁盤を締付け固定したこと
   を特徴とする内燃機関のきのこ弁。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記フランジ部と前記弁盤との接触面および前記
   ナツトと前記弁盤との接触面は、前記弁棒の軸
   心上の一点を共有な頂点とする異なる二つの仮
   想錐体の錐面とされている内燃機関のきのこ
   弁。