JPH0634561Y2 - バルブステム支持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、内燃機関の吸排気口の開閉をなすバルブステ
ムを抱くコッタとバネ受用リテーナとを有するバルブス
テム支持装置のコッタの改良に関する。

従来の技術 バルブステム支持装置は、実開昭52-10207号公報に開示
される如く、バルブステム、コッタ及びバネ受用リテー
ナを有す。その例を第２図に示す。このようなバルブス
テム支持装置を有する内燃機関の動弁機構１は、カム２
の回転に応じて、バルブステム３を往復動させ、図示し
ない吸排気口の開閉をなす。カム２とバルブステム３と
の間には、コッタ４とバネ受リテーナ５とを配し、一端
がリテーナ５に着座するスプリング６がバルブステム３
を、常時、吸排気口を開とする方向に強制させている。

このように用いられるバルブステム支持装置を構成する
コッタ４は、バルブステム３の外周面に形成されたヌス
ミ面７を内又は外抱きする部分をその内周面を有し且つ
その外周面をテーパ状としている二つ割りとなってい
て、第３図に示す如き、単純に二つ割りした半体4aから
なるものと、第４図に示す如く、この半体4aの内（又は
外）周面にその長手方向の全長に亘って延在する比較的
浅い溝状のスリット８を複数個離間して設けるものと
が、用いられている。

本考案が解決しようとする問題点 第２図に示すような動弁機構１では、カム２の回転運動
にバルブステム３を正しく追従させることは極めて重要
なことである。仮りに、カム２からリテーナ５が浮き上
り、両者が異なる運動を始めると、吸排気弁は予期しな
い開閉をなし、機関出力の低下は避けられない。従っ
て、スプリング６の圧縮力を可及的に大きくとり、カム
２の回転運動にバルブステム３を正しく追従させてい
る。このように、スプリング６の圧縮力を大きくするこ
とは、反面、リテーナ５やコッタ４に作用する負荷が大
であるから、これらを肉厚にしてこの負荷に充分耐える
ことができるようにする必要がある。

これとは別に、近年、内燃機関が高速回転化している。
このため、動弁機構１の慣性質量の軽量化が望まれてい
る。このように、一方では、コッタやリテーナの軽量化
が要求されているのに対し、他方ではコッタやリテーナ
がスプリングの高圧縮力に耐えるに充分な強度が要求さ
れている。

そこで、リテーナ５を薄肉化し、内燃機関の高速回転化
の要求に応じるようにすると、従来のコッタを使用する
限りにおいて、静圧壊のすべて及び衝撃破壊の多くと疲
労破壊の一部は、リテーナ５をコッタ４の分割面に沿っ
て真っ二つ破壊させる。このリテーナの破壊起点はコッ
タ接触部直下となる。リテーナ内周面とコッタ外周面と
の実際の当り面はほとんど下半分であり、さらにコッタ
の中央に少し寄っている。そこでコッタがリテーナに及
ぼす面圧の全体としては、コッタ分割面に沿ってリテー
ナを分離させる方向の力が他の方向の力より大きくな
り、その結果リテーナのコッタ分割部における円周方向
応力が、他の箇所のそれより高くなる。３次元単体モデ
ルによる有限要素法解析によれば、この箇所での円周方
向応力は１割以上高くなっており、さらにこの応力はリ
テーナ各部の主応力のなかでも最大である。すなわち静
圧壊の破壊起点と有限要素法解析による最大主応力の箇
所とは一致する。従ってリテーナのコッタ分割面に沿っ
た真っ二つ破壊はこの箇所の円周方向応力によるもので
ある。

多くの形状についての解析結果から、この円周方向応力
を低減させるためにはリテーナ下部延長や下部肉厚など
が有効であるがリテーナ重量の増加となり、また逆に強
度を低下させることなく軽量化のためにリテーナ下半分
を薄肉化することは出来ないことがわかった。

そこで、本考案は、コッタの形状を改良することで、前
述したリテーナの破壊を防止することを解決すべき課題
とする。

問題点を解決するための手段 本考案は、前述した従来技術の問題点を解決するため
に、コッタの各半体にその高さ方向に延在し且つ内外周
並びに下端に開放されたスリットを設ける技術的手段を
基本的に採用する。

作用 コッタに設けたスリットは、コッタの分割面におけるリ
テーナの円周方向応力の集中を緩和させ、コッタ分割面
に沿うリテーナの真っ二つ破壊の指向性を弱める働きを
する。

実際のリテーナとコッタとの接触痕を見ると大部分の接
触部が下半分であり、コッタのテーパ面全体による支持
とはなっていない。そこで前記のコッタの下半分にスリ
ットを持つコッタを用いた場合はコッタの下半分の剛性
が低下することによりコッタのテーパ面による支持がリ
テーナのテーパ面上部におよぶ。これは解析においても
軸方向面圧分布の変化として表れ、また実体の接触痕も
上部に及んでいる。この面圧の分布が上方へ移動するこ
とによりコッタ接触面直下の円周方向主応力は低下す
る。これはコッタ位置を上方へ移動させたことと同様で
あり、その場合の解析結果も同様となる。

つまりコッタの中央下半分にスリットを持つコッタを用
いた場合は、軸方向に垂直な面内ではコッタ分割部の円
周方向応力が下がり、さらに軸方向においては下部の円
周方向応力が下がる。その結果、破壊の起点であり破壊
に関与する応力であるコッタ接触部直下でコッタ分割部
におけるリテーナの円周方向応力は、従来のコッタを使
用した場合に比較して大きく低下する。

実施例 本考案のバルブステム支持装置に用いられるコッタ４′
の例を第１図に示す。コッタ４′は対の半体４′ａから
なり第２図に示す如く、その内周面がバルブステム３の
ヌスミ面７を抱き且つそのテーパ状の外周面がリテーナ
５の内周面に接する。各半体４′ａには、その円周方向
ほゞ中央部に位置し且つその高さ方向の略中央部から下
端へと延在するスリット９を設ける。このスリット９は
半体４′ａの内外周面及び下端に開放されたもので、そ
の幅は一対のコッタを装着した場合のコッタ間の平均す
きま距離より大きく取った長方形形状とし、切り欠き部
を滑らかに面取したものが典型的なものであり、一対の
スリットを結ぶ面はコッタの分割面と互いに直交する位
置にある。

前述した如きコッタ４′を有するバルブステム支持装置
を第２図に示す如き動弁機構に用いる。

尚、本考案は図示のスリット形状のみでなく、半円形な
どのコッタの下半分に付けたスリットのものも含む。ま
たコッタ分割部の円周方向応力の集中を緩和させるもの
であれば、コッタ中央の両側にスリットがあってもよ
い。更に内周から外周へ通じているスリットのみでなく
外周テーパ面の単なる凹部をも含むものである。すなわ
ちコッタの下半分のみに軸方向にリテーナのテーパ面と
接しない部分を持つコッタすべてを含むものである。

実験例 実験例として、コッタ高さ5.4mmのバルブステム径4.95m
m用のコッタとリテーナの組合せ（甲種）と、コッタ高
さ6.9mmのバルブステム径7.96mm用のコッタとリテーナ
の組合せ（乙種）の２種類の静圧壊試験を行なった。そ
の結果は以下の通りである。

これらの結果から中央下半分にスリットのあるコッタを
使用した場合の静圧壊荷重は１〜２割上がることがわか
り、前記解析内容と一致する。統計的検定においても有
意差のあることが確認出来た。また、同一形状のコッタ
の間では有意差の無ことも確認した。

破壊起点については、従来のコッタを用いた場合はすべ
てコッタ分割部であるが、スリットのあるコッタを用い
た場合はコッタ分割部とスリット部とに分れ、コッタ分
割部への応力の集中が緩和されて破壊の指向性が弱めら
れている。

スリット幅の大小に関しては、幅大のコッタを用いた場
合が静圧壊荷重も大となっている。解析結果からスリッ
ト幅の大きさは一対のコッタを装着した場合のコッタ間
のすきま距離の２倍程度が望ましい。

効果 本考案による中央下半分に内周から外周へ通じているス
リットを設けたコッタを使用することにより他部品に何
も干渉することなくリテーナの静的及び衝撃的強度を１
〜２割向上させることが出来る、または強度を低下させ
ることなくリテーナ下部の薄肉化が可能となり動弁系の
軽量化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に用いるコッタの例を示す斜視図、第２
図は動弁機構の断面図、第３図は従来のコッタの斜視
図、第４図は従来の別のコッタの斜視図である。 図中:2……カム、３……バルブステム、4,4′……コッ
タ、５……リテーナ、６……バネ（スプリング）、９…
…スリット。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブステムの外周面に形成したヌスミ面
   と係合する部分をその内周面に有するコッタ、該コッタ
   のテーパ状外周面と係合する内周面を有するバネ受用の
   リテーナを有し、前記コッタが二つ割りであり、その各
   半体に、その高さ方向に延在し且つ内外周並びに下端に
   開放された形のスリットを有し、前記スリットが各半体
   の円周方向のほゞ中央部に位置し且つその高さ方向の略
   中央部から下方へ延在することを特徴とするバルブステ
   ム支持装置。
2. 【請求項２】前記スリットの巾が前記半体間の平均すき
   まより大であることを特徴とする請求の範囲第（１）項
   のバルブステム支持装置。