JPH0424528B2 - - Google Patents

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JPH0424528B2
JPH0424528B2 JP62102132A JP10213287A JPH0424528B2 JP H0424528 B2 JPH0424528 B2 JP H0424528B2 JP 62102132 A JP62102132 A JP 62102132A JP 10213287 A JP10213287 A JP 10213287A JP H0424528 B2 JPH0424528 B2 JP H0424528B2
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JP
Japan
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diameter
insert
flange
predetermined
cylinder head
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JP62102132A
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Pii Riisu Maabin
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Rexnord Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-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
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁座インサートに関し、特に、例え
ば、高性能内燃機関中におけるような、最適の熱
移動（heat transfer）を必要とする用途で使用
される弁座インサートに関する。
標準的先行技術の弁座インサートは、エンジ
ン・シリンダヘツド中に圧入されており、ヘツド
中の開口とインサートの締りばめによつてエンジ
ン・シリンダヘツド中に保持されている。そのよ
うなインサートの代表的な長さは少なくとも
0.300インチすなわち7.620mmである。早期の産業
界のニーズに対しては、そのようなインサートで
適当な性能が提供された。しかし、そのようなイ
ンサートの場合、業界は問題の頻発に悩まされて
いる。その問題とは、エンジン・シリンダヘツド
中にインサートを確実に固定または締付け、エン
ジンの作動中にインサートがその位置から追出さ
れないようにする方法である。
その問題に対する解答が、『セルフロツキング
弁座インサート』に関して1980年12月２日にJose
Rosan Jr.に与えられた米国特許第4236495号で
開発された。Rosanに与えられた上記特許に記載
されたのは、エンジン・シリンダヘツド中にイン
サートを確実に締付けて置くためにのこ歯付き締
付けフランジを使用する弁座インサートの設計で
ある。その解決法は業界に広く受入れられて来
た。
標準締りばめ弁座インサートとRosanのセルフ
ロツキング弁座インサートは、早期のうちは業界
のために最先端技術を進歩させたが、そのような
インサートは必ずしも、同インサートが使用され
るエンジンより遅れをとらなかつたわけではなか
つた。具体的に言えば、エンジンに関する最新技
術（例えば、性能基準の向上と、エンジンへの異
種の材料の使用）が着実に進歩するにつれ、その
ようなエンジンにおける熱移動が重大な性能要素
になつた。弁座インサートがエンジン・シリンダ
ヘツド中に確実に締付けられていることは、もは
やただ満足でないばかりでなく、今ではそのよう
なインサートは新しいエンジン設計が必要とする
最適な熱移動の達成に貢献しなければならない。
ここに、弁座インサートについて、最新技術を
さらに進める必要性がある。本発明が、最新技術
を現在知られている所を超えて、次期世代の内燃
エンジン設計の新しい性能要件に応えるために現
在必要とされている所まで進歩させることは確実
である。
本発明は内燃エンジン・シリンダヘツド内に用
意された開口中に取付けるように設計された、改
良型弁座インサートである。特別な設計特徴のた
め、本発明は、過去において熱の移動に悪影響を
与え、結果的にはエンジン自体の性能にも悪影響
を及ぼしていたエアギヤツプすなわち空隙の除去
を達成する。
具体的に言えば、本発明は、パイロツト・フラ
ンジ、締付け（ロツキング）フランジと、両フラ
ンジ間に環状溝を有するインサートを対象とする
ものである。環状溝の直径はパイロツト・フラン
ジの直径より小さく、パイロツト・フランジの直
径は、締付けフランジの直径より小さい。このよ
うな特定の直径の関係の組合わせにおいて、環状
溝の高さは締付けフランジの高さより低い。この
ように直径と高さが特定の関係になつている結
果、このインサートが取付けられると、締付けフ
ランジがシリンダヘツドの近隣材料を排除し、排
除された材料がインサートの環状溝を埋め、さら
に、シリンダヘツド材料と接触しているパイロツ
ト・フランジの外面には、排除された材料による
圧縮が加えられる。したがつて、そのような弁座
インサート用構造は、取付けられたインサートと
エンジン・シリンダヘツドとの間のエアギヤツプ
の発生をなくし、その結果、インサートを横切る
熱移動の最適化を達成することができる。
本発明のインサートの全体の高さの範囲が、
0.11インチ（2.794mm）以上、0.180インチ（4.572
mm）以下であることが望ましいことも発見されて
いる。
本質的には、本発明は、取付けられたインサー
トのパイロツト・フランジに沿つて発生しうるエ
アギヤツプの最大の体積を、締付けフランジのシ
ヨルダー部分の体積と環状溝の体積との差より常
に小さくするように設計されたインサートを業界
に提供するものであると要約することができる。
環状溝とは、締付けフランジのシヨルダー部分と
パイロツト・フランジの上面との間に定められる
空間のことである。
本発明の上記およびその他の特徴と利点を、以
下の好適実施例の説明によつて、さらに詳細に説
明する。
第１図と第２図に示した本発明の好適実施例に
よると、第１図と第２図に示す弁座インサートに
は、３個の顕著な部分、すなわち第一端、第二端
および第一端と第二端との間に定められた中間部
分とを有する本体１０がある。インサートの本体
自体はリング形であり、その中を内径１１が一端
から他端まで貫通している。取付けられたインサ
ートの孔部１１は、シリンダヘツド内における通
路となる。
本体１０の第一端は、パイロツト・フランジ１
２を定めている。インサートが取付けられると、
本体１０のこの端は、先ずシリンダヘツド内に用
意された開口に入る。したがつて、パイロツト・
フランジは、用意された開口へのインサートの侵
入を容易にするため、滑らかな外面１３と勾配付
き面すなわち先導面１３Ａとを備えていることが
望ましい。
本体１０の第二端は、締付けフランジ１５を定
めている。ある好適実施例においては、締付けフ
ランジ１５は、シリンダヘツド中に取付けられた
後のインサート本体の回転を防止するメカニズム
を提供する。その好適実施例においては、このメ
カニズムは一連の独立したのこ歯すなわちノツチ
１６を締付けフランジの外径の周囲に配置するこ
とによつて実現されている。この発明の回転防止
特徴のためにのこ歯を使用することは、上記の
Rosanの特許において教えられたものに匹敵す
る。
２個のフランジ１２と１５は不可分に接続して
おり、したがつて、パイロツト・フランジ１２の
上面１８と締付けフランジ１５の下面１９との間
にに、環状溝２０が形成される。
第３図を参照して、本発明の実施例の構造をさ
らに詳細に説明する。第３図には、インサート本
体の各種の高さと直径が示されている。本発明の
いずれの実施例の場合であつても、高さと直径は
以下の関係にする：パイロツト・フランジ１２の
外径D1は締付けフランジ１５の外径D2より小さ
い：環状溝２０の外径D3は、パイロツト・フラ
ンジ１２の直径D1より小さい：環状溝２０の高
さH1は、締付けフランジ１５の高さH2より小さ
い。H3は、パイロツト・フランジ１５の高さを
示す。
本発明の場合、インサートの全高H4は、標準
の先行技術インサートの高さである0.300インチ
すなわち7.62mmより大幅に低い。ある好適実施例
においては、インサート本体の全高H4は、0.180
インチすなわち4.572mm以下、0.110インチすなわ
ち2.794mm以上とすべきことが発見されている。
例示の目的のためだけに、本発明をさらに良く
評価するため、好適実施例に関する高さと直径の
一組の例を以下の通り定めた：D1は1.684インチ
（42.774mm）に等しい。D2は1.714インチ（43.536
mm）に等しい。D3は1.654インチ（42.012mm）に
等しい。H1は0.040インチ（1.016mm）に等しい。
H2は0.050インチ（1.270mm）に等しい。H3は
0.070インチ（1.778mm）に等しい。H4は0.160イ
ンチ（4.064mm）に等しい。先行技術の弁座イン
サートと比較すると、本発明のインサートは『短
い』インサートである。
さて第４図から第６図までを参照すると、先行
技術に優る本発明の利点をさらに説明することが
できる。第４図には、従来の設計のエンジン・シ
リンダヘツド３０が図示されている。共に上記の
好適実施例に関する設計に従つた構造の弁座イン
サート１０Ａと弁座インサート１０Ｂが示されて
いる。所定の直径の用意された開口３１は、弁座
インサート１０Ａの設置の直前の姿で見ることが
できる。この例では、弁座インサート１０Ａは、
排気弁座インサートを示している。吸入弁座イン
サート１０Ｂは、すでに取付けられた所が示され
ている。本発明の弁座インサートは、従来の方法
で、すなわち、用意された開口３１中に油圧プレ
スを使用してインサートを圧入する方法によつて
取付ける。本発明のどの実施例においても、パイ
ロツト・フランジ１２の直径D1は実質的に、用
意された開口３１の直径と等しいかそれより小さ
いことに注目しなければならない。
読者の理解を助けるため、第５図には、好適実
施例の取付け後のインサート１０Ｂの図が、一部
は断面図で、一部は平面図で示されている。
周知の先行技術に優る本発明の特定の利点を実
証するため、第５図に示された部分の一部を、大
きく拡大して第６図に示す。第６図においては、
本発明のインサートの取付けに際して排除される
シリンダヘツド開口３１の材料の流れの方向と圧
縮力を示すため、矢印が描かれている。また、３
つの体積、すなわちV1、V2とV3の関係も図示さ
れている。V1は、締付けフランジ１５のシヨル
ダー部分の体積を表し、V2は、締付けフランジ
１５の下面１９とパイロツト・フランジ１２の上
面１８との間に直接置かれたものとして定められ
た環状溝の体積を示す。V3は、パイロツト・フ
ランジの外周１３に沿つて発生することがあるエ
アギヤツプの許容最大体積である。
前記の説明と第６図とを組合わせて考察すれ
ば、本発明の基本的特徴を下記の通り様々に説明
することができる：本発明の開示に従つた構造と
し、用意された開口に取付けた弁座インサートに
おいて、締付けフランジが排除したシリンダヘツ
ドの材料はインサートの環状溝を完全に埋め、パ
イロツト・フランジ１２をその外面１３に沿つて
圧縮荷重が掛かつた状態にする。環状溝部分の埋
め過ぎと、パイロツト・フランジの外面１３に働
く圧縮力とが組わされると、インサートとシリン
ダヘツド間のエアギヤツプは、事実上発生しなく
なる。この結果、先行技術と比較すると熱移動が
最適である点で、すべての既知の先行技術の弁座
インサートより優れた性能の弁座シートが生まれ
る。このことは、内燃機関業界に重大な結果をも
たらす。すなわち、本発明によつて、熱移動改善
の可能性が達成されると、業界は弁温度の低下を
期待し、設計することができるからである。この
ことは、先行技術の弁座インサートの設計では許
されていなかつたエンジン・ヘツド、弁座インサ
ートと弁の製造において使用する材料の選択に関
して、設計に融通性を持たせることができるよう
にする。例えば、先行技術の設計と比較した場
合、本発明のインサートの全高は大幅に減少して
いるため、最も熱が集中するエンジンの部分へ水
ジヤケツトさらに接近させることができる。本発
明は、さらに多くの熱を発散させることができる
ため、製造業者は、弁座インサートと関連コンポ
ーネントの製造のため、非常に広範囲の材料から
選択できることになる。したがつて、コストと性
能基準の両方を改善することができる。
本発明を評価する他の方法は、本発明の高さと
直径の関係からもたらされる体積の関係を考慮す
ることである。本発明においては、パイロツト・
フランジ外面１３に沿つた最大エアギヤツプの体
積V3はなくなつている。なくなつた理由は、そ
のような体積V3は、締付けフランジのシヨルダ
ー部分の体積V1と、環状溝部分の体積V2との間
の差より、常に小さいからである。したがつて、
本発明の『短い』弁座インサートを適切に取付け
ると、すなわち、シリンダヘツド中に十分に圧入
させると、最大エアギヤツプ体積（先行技術の弁
座インサートの設計では生じたはずである）はな
くなつており、したがつて、どの設置場所にもエ
アギヤツプは存在せず、最適の熱移動とエンジン
性能が確保される。
本発明の範囲を限定するものは、上記特許請求
の範囲だけである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適実施例の斜視図、第２図
は、第１図に示した好適実施例の一部を断面図で
示す正面図、第３図は、第２図に示す好適実施例
の一部の拡大図、第４図は、本発明の好適実施例
に関して可能な取付けと応用の１例を示す、エン
ジン・シリンダヘツドの要部断面図である。第５
図は、第４図に示すエンジン・シリンダヘツド中
で図示された好適実施例を示す断面図、第６図
は、好適実施例のインサートについてシリンダヘ
ツドの排除された材料の力と運動方向を略図で示
す、第５図に示された部分の拡大図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の高さの本体と、中心位置にあり前記本
    体を貫通して延びて孔部と、第一端、および、第
    一端と反対側にある第二端とで構成されており、
    エンジン・シリンダヘツド内に用意された与えら
    れた直径の開口中に取付けるようにした弁座イン
    サートであつて、 前記第一端は所定の直径、所定の高さと外部表
    面を有するパイロツト・フランジを定めており、
    前記所定の直径は、前記インサートが取付けられ
    るエンジン・シリンダヘツド中に用意された開口
    の直径と等しいかそれより小さく、 前記第二端は、所定の直径と所定の高さを有す
    る締付けフランジを定めており、前記第一端と第
    二端は、その両者間に、所定の高さと所定の直径
    を有する環状の溝を定めており、 前記環状溝の直径は前記パイロツト・フランジ
    の直径より小さく、前記パイロツト・フランジの
    直径は前記締付けフランジの直径より小さく、前
    記環状溝の高さは前記締付けフランジの高さより
    小さく、 前記所定の高さと直径は相対的な寸法であり、
    前記インサートを用意された開口中に取付ける場
    合、前記締付けフランジが排除する材料が前記環
    状溝を埋め、前記パイロツト・フランジの外面に
    圧縮を与えることによつて、前記インサートと、
    エンジン・シリンダヘツドに用意された開口との
    間のエアギヤツプ発生をなくし、前記インサート
    とエンジン・シリンダヘツド間の熱の移動を最適
    化することを特徴とするインサート。 ２ 前記本体の所定の高さが0.110インチ（2.794
    mm）以上、0.180インチ（4.572mm）以下である、
    特許請求の範囲第１項記載の弁座インサート。 ３ 0.110インチ（2.794mm）以上、0.180インチ
    （4.572mm）以下の所定の高さの本体と、中心位置
    にあり前記本体を貫通して延びている孔部と、第
    一端、および、第一端と反対側にある第二端とで
    構成されており、エンジン・シリンダヘツド内に
    用意された与えられた直径の開口中に取付けるよ
    うにした弁座インサートであつて、 前記第一端は所定の直径、所定の高さと外部表
    面を有するパイロツト・フランジを定めており、
    前記所定の直径は、前記インサートが取付けられ
    ることになるエンジン・シリンダヘツド中に用意
    された開口の直径以下であり、 前記第二端は、所定の直径と所定の高さを有す
    る締付けフランジを定めており、前記第一端と第
    二端は、その両端間に、所定の高さと所定の直径
    を有する環状の溝を定めており、 前記環状溝の直径は前記パイロツト・フランジ
    の直径より小さく、前記パイロツト・フランジの
    直径は前記締付けフランジの直径より小さく、前
    記環状溝の高さは前記締付けフランジの高さより
    小さく、 前記所定の高さと直径は相対的な寸法であり、
    前記インサートを用意された開口中に取付ける場
    合、前記締付けフランジが排除する材料が前記環
    状溝を埋め、前記パイロツト・フランジの外面に
    圧縮を与えることによつて、前記インサートと、
    エンジン・シリンダヘツドに用意された開口との
    間のエアギヤツプ発生をなくし、前記インサート
    を横切る熱の移動を最適化することを特徴とする
    インサート。
JP62102132A 1986-04-28 1987-04-27 弁座インサ−ト Granted JPS62261609A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US856269 1986-04-28
US06/856,269 US4676482A (en) 1986-04-28 1986-04-28 Valve seat insert

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62261609A JPS62261609A (ja) 1987-11-13
JPH0424528B2 true JPH0424528B2 (ja) 1992-04-27

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ID=25323209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62102132A Granted JPS62261609A (ja) 1986-04-28 1987-04-27 弁座インサ−ト

Country Status (7)

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US (1) US4676482A (ja)
EP (1) EP0244339B1 (ja)
JP (1) JPS62261609A (ja)
KR (1) KR910004381B1 (ja)
BR (1) BR8702036A (ja)
DE (1) DE3770517D1 (ja)
ES (1) ES2022439B3 (ja)

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