JPH07293211A - セラミック弁ガイド組立体の取り付け方法 - Google Patents
セラミック弁ガイド組立体の取り付け方法Info
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- JPH07293211A JPH07293211A JP7098347A JP9834795A JPH07293211A JP H07293211 A JPH07293211 A JP H07293211A JP 7098347 A JP7098347 A JP 7098347A JP 9834795 A JP9834795 A JP 9834795A JP H07293211 A JPH07293211 A JP H07293211A
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- guide assembly
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Classifications
-
- 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
- F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
-
- 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
- F01L2301/00—Using particular materials
- F01L2301/02—Using ceramic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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- Y10T29/493—Valve guide making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリンダーヘッド内にセラミック弁ガイド組
立体を取り付ける簡単な手段を提供する。 【構成】 セラミックスリーブ(70)が金属スリーブ(80)
に挿入される。セラミックスリーブと金属スリーブと
は、弁ガイド組立体(52)を形成するため組み立てると
き、絞り嵌めが得られるように機械加工される。弁ガイ
ド組立体は通常の方法でシリンダーヘッド(18)内に組み
立てられる。セラミックスリーブと金属スリーブの寸法
と材料を適正に選択すると、エンジンの製造、組み立
て、作動中に遭遇する全ての状態で、セラミックスリー
ブ、金属スリーブ、及びシリンダーヘッドの応力と接触
圧力が合理的に保たれるような設計になる。
立体を取り付ける簡単な手段を提供する。 【構成】 セラミックスリーブ(70)が金属スリーブ(80)
に挿入される。セラミックスリーブと金属スリーブと
は、弁ガイド組立体(52)を形成するため組み立てると
き、絞り嵌めが得られるように機械加工される。弁ガイ
ド組立体は通常の方法でシリンダーヘッド(18)内に組み
立てられる。セラミックスリーブと金属スリーブの寸法
と材料を適正に選択すると、エンジンの製造、組み立
て、作動中に遭遇する全ての状態で、セラミックスリー
ブ、金属スリーブ、及びシリンダーヘッドの応力と接触
圧力が合理的に保たれるような設計になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にはセラミック製
の弁ガイド組立体に関し、より詳しくは内燃エンジンの
シリンダーヘッド内へのセラミック製弁ガイド組立体の
取り付けに関する。
の弁ガイド組立体に関し、より詳しくは内燃エンジンの
シリンダーヘッド内へのセラミック製弁ガイド組立体の
取り付けに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の内燃エンジンは、効率を増加さ
せ、馬力出力を増加させるように製造される。効率を高
めるため冷却システムに熱が放散しないようにすると、
排気温度が高くなる。排気温度が高くなると、ターボチ
ャージャー等の排気エネルギー回収用の機器の出力が増
加し、その結果エンジンの性能が増加する。一般に、現
在のエンジン弁ガイドは鉄ベースの材料でできていて、
制限のある最大温度範囲内で作動する。その結果、鉄ベ
ースの弁ガイドは、高効率のエンジンで到達する高い排
気温度範囲内で作動させるのに役立たない。高い排気温
度内で弁ガイドを使用するためには、代替の材料を使用
しなければならない。上述の問題を解決する１つの方法
は、弁ガイドにセラミック材料を使用することである。
一般にセラミックは現在の鉄ベース材料よりずっと高い
温度性能を有する。セラミック材料でできた弁ガイドの
例は、1987年8 月25日にドナルドH.モットーらに与えら
れた米国特許第4,688,527 号に開示される。鋳造金属の
シリンダーヘッドに包含させるこの先行技術の設計は、
従来のエンジンのポペット型弁を支持し、密封して作用
させるためのセラミック弁の弁座と支持軸の一体デバイ
スを含む。デバイスは、一体に鋳造されてユニットを形
成し、その後内燃エンジンの金属製シリンダーヘッド内
に鋳造で埋め込まれる。しかし、セラミック部品をシリ
ンダーヘッド内に鋳込むと、不経済な努力になる場合が
ある。鋳造の冷却プロセス中の鋳造金属の収縮により、
セラミックの挿入物に過度の応力がかかり、クラックを
生じる可能性が極めて高い。その上、従来のセラミック
弁ガイドをシリンダーヘッド内に焼き嵌めすると絞り嵌
めが得られるが、いったんエンジンが作動温度になる
と、セラミックとシリンダーヘッドの材料は熱膨張が異
なるため、この絞り嵌めが失われる。このようなことを
避けるためには、鋳造プロセス中、特異性があり、精密
でコストのかかる制御を保持しなければならない。さら
に、一体鋳造したセラミック挿入物は、弁ガイド又は弁
座を交換することができない。このため、部品の故障又
は時間による磨耗の場合にシリンダーヘッドを改修する
のに適さなくなる。
せ、馬力出力を増加させるように製造される。効率を高
めるため冷却システムに熱が放散しないようにすると、
排気温度が高くなる。排気温度が高くなると、ターボチ
ャージャー等の排気エネルギー回収用の機器の出力が増
加し、その結果エンジンの性能が増加する。一般に、現
在のエンジン弁ガイドは鉄ベースの材料でできていて、
制限のある最大温度範囲内で作動する。その結果、鉄ベ
ースの弁ガイドは、高効率のエンジンで到達する高い排
気温度範囲内で作動させるのに役立たない。高い排気温
度内で弁ガイドを使用するためには、代替の材料を使用
しなければならない。上述の問題を解決する１つの方法
は、弁ガイドにセラミック材料を使用することである。
一般にセラミックは現在の鉄ベース材料よりずっと高い
温度性能を有する。セラミック材料でできた弁ガイドの
例は、1987年8 月25日にドナルドH.モットーらに与えら
れた米国特許第4,688,527 号に開示される。鋳造金属の
シリンダーヘッドに包含させるこの先行技術の設計は、
従来のエンジンのポペット型弁を支持し、密封して作用
させるためのセラミック弁の弁座と支持軸の一体デバイ
スを含む。デバイスは、一体に鋳造されてユニットを形
成し、その後内燃エンジンの金属製シリンダーヘッド内
に鋳造で埋め込まれる。しかし、セラミック部品をシリ
ンダーヘッド内に鋳込むと、不経済な努力になる場合が
ある。鋳造の冷却プロセス中の鋳造金属の収縮により、
セラミックの挿入物に過度の応力がかかり、クラックを
生じる可能性が極めて高い。その上、従来のセラミック
弁ガイドをシリンダーヘッド内に焼き嵌めすると絞り嵌
めが得られるが、いったんエンジンが作動温度になる
と、セラミックとシリンダーヘッドの材料は熱膨張が異
なるため、この絞り嵌めが失われる。このようなことを
避けるためには、鋳造プロセス中、特異性があり、精密
でコストのかかる制御を保持しなければならない。さら
に、一体鋳造したセラミック挿入物は、弁ガイド又は弁
座を交換することができない。このため、部品の故障又
は時間による磨耗の場合にシリンダーヘッドを改修する
のに適さなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
を解決することを目的とする。
を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、内
燃エンジンのシリンダーヘッド内に弁ガイド組立体を取
り付ける方法が開示される。本取り付け方法は、低熱膨
張係数の材料でできたセラミックスリーブの外側表面を
所定の大きさに成形することを含む。次に、高熱膨張係
数の材料でできたスリーブの内側表面を、スリーブ間に
絞り嵌めが行われるように、セラミックスリーブの外側
表面の所定の大きさより小さな所定の大きさに成形す
る。次に、セラミックスリーブを高熱膨張係数のスリー
ブに入れ、弁ガイド組立体を形成する。その後、弁ガイ
ド組立体の外側表面を所定の大きさとなるように弁ガイ
ド組立体の内側表面と同軸に機械加工する。最後に、シ
リンダーヘッド内に弁ガイド組立体を嵌め込む。本発明
の他の態様では、弁ガイド組立体が、第１スリーブと第
２スリーブから構成される。第１スリーブは内側表面と
外側表面を有し、低熱膨張係数のセラミック材料ででき
ている。第２スリーブは内側表面と外側表面を有し、高
熱膨張係数の材料でできている。第２スリーブは、第１
スリーブの周りを取り囲んで絞り嵌めを形成し、第２ス
リーブの外側表面は、第１スリーブの内側表面と同軸で
ある。
燃エンジンのシリンダーヘッド内に弁ガイド組立体を取
り付ける方法が開示される。本取り付け方法は、低熱膨
張係数の材料でできたセラミックスリーブの外側表面を
所定の大きさに成形することを含む。次に、高熱膨張係
数の材料でできたスリーブの内側表面を、スリーブ間に
絞り嵌めが行われるように、セラミックスリーブの外側
表面の所定の大きさより小さな所定の大きさに成形す
る。次に、セラミックスリーブを高熱膨張係数のスリー
ブに入れ、弁ガイド組立体を形成する。その後、弁ガイ
ド組立体の外側表面を所定の大きさとなるように弁ガイ
ド組立体の内側表面と同軸に機械加工する。最後に、シ
リンダーヘッド内に弁ガイド組立体を嵌め込む。本発明
の他の態様では、弁ガイド組立体が、第１スリーブと第
２スリーブから構成される。第１スリーブは内側表面と
外側表面を有し、低熱膨張係数のセラミック材料ででき
ている。第２スリーブは内側表面と外側表面を有し、高
熱膨張係数の材料でできている。第２スリーブは、第１
スリーブの周りを取り囲んで絞り嵌めを形成し、第２ス
リーブの外側表面は、第１スリーブの内側表面と同軸で
ある。
【０００５】本発明は、簡単なセラミック弁ガイド組立
体を使用することで、容易に組み立てることができ、内
燃エンジン内に経済的に取り付けることができるので、
高い排気温度に耐える手段を提供し、エンジンの効率と
耐久性を高める。
体を使用することで、容易に組み立てることができ、内
燃エンジン内に経済的に取り付けることができるので、
高い排気温度に耐える手段を提供し、エンジンの効率と
耐久性を高める。
【０００６】
【実施例】シリンダーボア16を形成するシリンダーブロ
ッ12を含む内燃エンジン10の部分断面図を図１に示す。
シリンダーヘッド18が、通常の方法でシリンダーブロッ
12の上側端部に着脱可能に取り付けられている。シリン
ダーライナー20がシリンダーボア16内に配置されてい
る。ピストン24がシリンダーライナー20内で往復運動
し、シリンダーヘッド18と共に燃焼室26を形成する。１
つのシリンダーのみを例示し、記述する。しかし、本発
明は複数のシリンダーを有するエンジン及び色々なシリ
ンダー構成のエンジンでも使用できることが分かるであ
ろう。シリンダーヘッド18内に排気通路30が形成され、
燃焼室26からガスを排気するのに使用される。弁配置32
が作動的に組み合わされ、環状弁座部材40により取り囲
まれる開口36を通って燃焼室26と流体接続される。弁配
置32は、内燃エンジンで通常使用されるポペット型弁44
からなる。弁44は、拡大ヘッド部分48とそれに結合する
細長い円筒形の軸部分50を含む。軸部分50は、シリンダ
ーヘッド18内に取り付けられる弁ガイド組立体52内に支
持される。ガイド組立体52内の内側ボア54は、軸部分50
を近接して取り囲む所定の寸法の大きさであり、弁44の
動きは直線通路内で案内される。ガイド組立体52内での
弁44の動きが、拡大ヘッド部分48をピストン24に近づけ
たり遠ざかけたりし、それぞれが弁44の開と閉位置に対
応する。図１では、弁44は閉位置で示す。弁44は、機
械、油圧又は電子制御手段等の好適な方法で開位置に付
勢される。56で示すのと同様のコイルバネが、軸部分50
を取り囲み、受座（図示せず）に対して作動し、弁44を
閉位置に付勢する。ヘッド部分48は、弁44が閉位置にあ
るとき弁座部材40内の弁座表面62上に着座する精密研磨
した傾斜表面60を含む。エンジンの運転では公知なよう
に、弁44が開位置にあるとき、ガスは燃焼室26から通路
30へ排気される。排気弁配置のみについて記述するが、
本発明は吸気弁配置にも使用することができる。
ッ12を含む内燃エンジン10の部分断面図を図１に示す。
シリンダーヘッド18が、通常の方法でシリンダーブロッ
12の上側端部に着脱可能に取り付けられている。シリン
ダーライナー20がシリンダーボア16内に配置されてい
る。ピストン24がシリンダーライナー20内で往復運動
し、シリンダーヘッド18と共に燃焼室26を形成する。１
つのシリンダーのみを例示し、記述する。しかし、本発
明は複数のシリンダーを有するエンジン及び色々なシリ
ンダー構成のエンジンでも使用できることが分かるであ
ろう。シリンダーヘッド18内に排気通路30が形成され、
燃焼室26からガスを排気するのに使用される。弁配置32
が作動的に組み合わされ、環状弁座部材40により取り囲
まれる開口36を通って燃焼室26と流体接続される。弁配
置32は、内燃エンジンで通常使用されるポペット型弁44
からなる。弁44は、拡大ヘッド部分48とそれに結合する
細長い円筒形の軸部分50を含む。軸部分50は、シリンダ
ーヘッド18内に取り付けられる弁ガイド組立体52内に支
持される。ガイド組立体52内の内側ボア54は、軸部分50
を近接して取り囲む所定の寸法の大きさであり、弁44の
動きは直線通路内で案内される。ガイド組立体52内での
弁44の動きが、拡大ヘッド部分48をピストン24に近づけ
たり遠ざかけたりし、それぞれが弁44の開と閉位置に対
応する。図１では、弁44は閉位置で示す。弁44は、機
械、油圧又は電子制御手段等の好適な方法で開位置に付
勢される。56で示すのと同様のコイルバネが、軸部分50
を取り囲み、受座（図示せず）に対して作動し、弁44を
閉位置に付勢する。ヘッド部分48は、弁44が閉位置にあ
るとき弁座部材40内の弁座表面62上に着座する精密研磨
した傾斜表面60を含む。エンジンの運転では公知なよう
に、弁44が開位置にあるとき、ガスは燃焼室26から通路
30へ排気される。排気弁配置のみについて記述するが、
本発明は吸気弁配置にも使用することができる。
【０００７】弁ガイド組立体52は、内側表面72と外側表
面74を有するセラミックスリーブ70を含む。セラミック
スリーブ70は、一般に2.5 ×10-6から10.8×10-6mm/mm/
℃の範囲の低い熱膨張係数を有する窒化珪素、炭化ホウ
素等の材料又は他の好適な材料でできている。セラミッ
クスリーブ70は、１mmの所定の厚さを有する。しかし、
セラミックスリーブの相対的厚さは、セラミック部品の
大きさとその熱膨張係数の関数であり、所定の厚さとは
異なる場合もある。プレス嵌め、焼き嵌め等の好適な方
法で、金属スリーブ80がセラミックスリーブ70の周りに
ぴったりと適合し、セラミックスリーブ70の周りを取り
囲む。金属スリーブ80は内側表面82と外側表面84を有す
る。金属スリーブ80は、一般に14.9×10-6から25.0×10
-6mm/mm/℃の範囲の高い熱膨張係数を有する鉄鋼、アル
ミニウム等の材料又は他の好適な材料でできている。金
属スリーブ80は、２mmの所定の厚さを有する。しかし、
金属スリーブ80の厚さは、使用するセラミック材料に関
係し、所定の厚さとは異なる場合もある。一般に所望の
結果を得るためには、金属スリーブの厚さはほぼセラミ
ックスリーブ70の厚さより厚くする。金属スリーブ80の
外側表面84は、セラミックスリーブ70の内側表面72と同
軸に機械加工されている。上述したことは、鋳鉄ででき
たシリンダーに適用できるのと同様に、この発明にも適
用できることが理解できる。アルミニウム等の他の材料
でできたシリンダーヘッドにも同様の解決法を適用する
ことができる。
面74を有するセラミックスリーブ70を含む。セラミック
スリーブ70は、一般に2.5 ×10-6から10.8×10-6mm/mm/
℃の範囲の低い熱膨張係数を有する窒化珪素、炭化ホウ
素等の材料又は他の好適な材料でできている。セラミッ
クスリーブ70は、１mmの所定の厚さを有する。しかし、
セラミックスリーブの相対的厚さは、セラミック部品の
大きさとその熱膨張係数の関数であり、所定の厚さとは
異なる場合もある。プレス嵌め、焼き嵌め等の好適な方
法で、金属スリーブ80がセラミックスリーブ70の周りに
ぴったりと適合し、セラミックスリーブ70の周りを取り
囲む。金属スリーブ80は内側表面82と外側表面84を有す
る。金属スリーブ80は、一般に14.9×10-6から25.0×10
-6mm/mm/℃の範囲の高い熱膨張係数を有する鉄鋼、アル
ミニウム等の材料又は他の好適な材料でできている。金
属スリーブ80は、２mmの所定の厚さを有する。しかし、
金属スリーブ80の厚さは、使用するセラミック材料に関
係し、所定の厚さとは異なる場合もある。一般に所望の
結果を得るためには、金属スリーブの厚さはほぼセラミ
ックスリーブ70の厚さより厚くする。金属スリーブ80の
外側表面84は、セラミックスリーブ70の内側表面72と同
軸に機械加工されている。上述したことは、鋳鉄ででき
たシリンダーに適用できるのと同様に、この発明にも適
用できることが理解できる。アルミニウム等の他の材料
でできたシリンダーヘッドにも同様の解決法を適用する
ことができる。
【０００８】シリンダーヘッド18内に弁ガイド組立体52
を取り付けるためには、組み立てプロセスでセラミック
スリーブ70にクラックが入ったり破壊したりしないよう
にするため、幾つかのステップを行わなければならな
い。セラミックスリーブ70の外側表面74は、所定の大き
さに機械加工されなければならない。金属スリーブ80の
内側表面82は、セラミックスリーブ70の外側表面74の所
定の大きさより小さな所定の大きさに機械加工しなけれ
ばならない。こうすると、セラミックスリーブ70が金属
スリーブ80に挿入されるとき、絞り嵌めが行われること
が保証される。組み立てを容易にするため、挿入する前
に金属スリーブ80を加熱し、セラミックスリーブ70を冷
却してもよい。セラミックスリーブ70と金属スリーブ80
を組み立てるのに、またプレス嵌めを使うこともでき
る。プレス嵌めは、セラミックスリーブ70と金属スリー
ブ80を組み立て中にスリーブ70,80 の間で絞り嵌めが行
われるような寸法の円錐形に機械加工することにより行
うことができる。スリーブ70,80 が相互に接触するま
で、セラミックスリーブ70は金属スリーブ80に挿入され
る。セラミックスリーブ70はそれから所望の圧縮応力を
達成するため、特定の距離だけ又は軸方向の荷重で金属
スリーブに圧入される。組み立て中に金属スリーブ80の
有効性を最大にするため、金属スリーブ80とセラミック
スリーブ70の間に生じる絞り嵌めにより、金属スリーブ
がその降伏点に到達するのがよい。これは、スリーブ7
0,80 に使用される材料の大きさ、形状、厚さを決める
ことにより達成される。金属スリーブ80は、その降伏点
でセラミックスリーブ70を押し、セラミックスリーブ70
内に高い圧縮応力が生じる。第１スリーブ70が第２スリ
ーブ80に挿入された後、第２スリーブ80の外側表面84は
第１スリーブ70の内側表面72と同軸に機械加工され、セ
ラミック弁ガイド組立体52が形成される。
を取り付けるためには、組み立てプロセスでセラミック
スリーブ70にクラックが入ったり破壊したりしないよう
にするため、幾つかのステップを行わなければならな
い。セラミックスリーブ70の外側表面74は、所定の大き
さに機械加工されなければならない。金属スリーブ80の
内側表面82は、セラミックスリーブ70の外側表面74の所
定の大きさより小さな所定の大きさに機械加工しなけれ
ばならない。こうすると、セラミックスリーブ70が金属
スリーブ80に挿入されるとき、絞り嵌めが行われること
が保証される。組み立てを容易にするため、挿入する前
に金属スリーブ80を加熱し、セラミックスリーブ70を冷
却してもよい。セラミックスリーブ70と金属スリーブ80
を組み立てるのに、またプレス嵌めを使うこともでき
る。プレス嵌めは、セラミックスリーブ70と金属スリー
ブ80を組み立て中にスリーブ70,80 の間で絞り嵌めが行
われるような寸法の円錐形に機械加工することにより行
うことができる。スリーブ70,80 が相互に接触するま
で、セラミックスリーブ70は金属スリーブ80に挿入され
る。セラミックスリーブ70はそれから所望の圧縮応力を
達成するため、特定の距離だけ又は軸方向の荷重で金属
スリーブに圧入される。組み立て中に金属スリーブ80の
有効性を最大にするため、金属スリーブ80とセラミック
スリーブ70の間に生じる絞り嵌めにより、金属スリーブ
がその降伏点に到達するのがよい。これは、スリーブ7
0,80 に使用される材料の大きさ、形状、厚さを決める
ことにより達成される。金属スリーブ80は、その降伏点
でセラミックスリーブ70を押し、セラミックスリーブ70
内に高い圧縮応力が生じる。第１スリーブ70が第２スリ
ーブ80に挿入された後、第２スリーブ80の外側表面84は
第１スリーブ70の内側表面72と同軸に機械加工され、セ
ラミック弁ガイド組立体52が形成される。
【０００９】セラミック弁ガイド組立体52は、通常の方
法でシリンダーヘッド18内に焼き嵌めされる。弁ガイド
組立体52の焼き嵌めには、弁ガイド組立体52を典型的に
は約−８０℃まで冷却することが含まれる。セラミック
スリーブ70と金属スリーブ80の間の絞り嵌めの条件を選
択するとき、この点に注意しなければならない。弁ガイ
ド組立体52を冷却すると、熱膨張係数の違いによりこれ
らの２つの部品の間の干渉が増加し、その結果、金属ス
リーブ80がセラミックスリーブ70にさらに圧縮力をかけ
ることになる。それゆえ、セラミックスリーブ70の応力
状態は、冷却状態でその耐え得る能力を超えないように
しなければならない。弁ガイド組立体52を挿入する前
に、シリンダーヘッド18を加熱して、容易に組み立てら
れるようにすることもできる。セラミックを使用すると
荷重が発生することが知られているが、セラミックスリ
ーブ70は高応力状態なので、エンジン10の作動中の荷重
に耐えることができる。上述のことから、弁ガイド組立
体内に簡単で経済的に高い排気温度に耐えられるセラミ
ック材料を取り付けることができるので、より大きなエ
ンジン効率と耐久性を得る手段を提供することができ
る。これは、低熱膨張係数のセラミック弁ガイドを中間
の熱膨張係数のシリンダーヘッド内に取り付け、高熱膨
張係数の中間材料を導入することにより達成することが
できる。全作動温度でシリンダーヘッドと絞り嵌めを保
持する弁ガイド組立体を達成するため、セラミックと中
間材料部品の材料と寸法は、特別に選択される。
法でシリンダーヘッド18内に焼き嵌めされる。弁ガイド
組立体52の焼き嵌めには、弁ガイド組立体52を典型的に
は約−８０℃まで冷却することが含まれる。セラミック
スリーブ70と金属スリーブ80の間の絞り嵌めの条件を選
択するとき、この点に注意しなければならない。弁ガイ
ド組立体52を冷却すると、熱膨張係数の違いによりこれ
らの２つの部品の間の干渉が増加し、その結果、金属ス
リーブ80がセラミックスリーブ70にさらに圧縮力をかけ
ることになる。それゆえ、セラミックスリーブ70の応力
状態は、冷却状態でその耐え得る能力を超えないように
しなければならない。弁ガイド組立体52を挿入する前
に、シリンダーヘッド18を加熱して、容易に組み立てら
れるようにすることもできる。セラミックを使用すると
荷重が発生することが知られているが、セラミックスリ
ーブ70は高応力状態なので、エンジン10の作動中の荷重
に耐えることができる。上述のことから、弁ガイド組立
体内に簡単で経済的に高い排気温度に耐えられるセラミ
ック材料を取り付けることができるので、より大きなエ
ンジン効率と耐久性を得る手段を提供することができ
る。これは、低熱膨張係数のセラミック弁ガイドを中間
の熱膨張係数のシリンダーヘッド内に取り付け、高熱膨
張係数の中間材料を導入することにより達成することが
できる。全作動温度でシリンダーヘッドと絞り嵌めを保
持する弁ガイド組立体を達成するため、セラミックと中
間材料部品の材料と寸法は、特別に選択される。
【図１】本発明の内燃エンジンの部分断面図である。
１０・・内燃エンジン １２・・シリンダーブロック １６・・シリンダーボア １８・・シリンダーヘッド ２０・・シリンダーライナー ２４・・ピストン ２６・・燃焼室 ３０・・排気通路 ３２・・弁配置 ３６・・開口 ４０・・弁座部材 ４４・・弁 ４８・・ヘッド部分 ５０・・軸部分 ５２・・弁ガイド組立体 ５４・・内側ボア ５６・・バネ ６０・・傾斜表面 ６２・・弁座表面 ７０・・セラミックスリーブ ７２・・内側表面 ７４・・外側表面 ８０・・金属スリーブ ８２・・内側表面 ８４・・外側表面
Claims (16)
- 【請求項１】内燃エンジンのシリンダーヘッド内に弁ガ
イド組立体を取り付ける方法において、 低熱膨張係数のセラミック材料でできたスリーブの外側
表面を所定の大きさに成形し、 高熱膨張係数の材料でできたスリーブの内側表面を、前
記両スリーブ間に絞り嵌めが行われるように、前記セラ
ミックスリーブの前記外側表面の前記所定の大きさより
小さな所定の大きさに成形して、 前記セラミックスリーブを前記高熱膨張係数のスリーブ
に入れ、弁ガイド組立体を形成し、 前記弁ガイド組立体の前記外側表面を所定の大きさとな
るように前記弁ガイド組立体の前記内側表面と同軸に機
械加工し、 前記シリンダーヘッド内に前記弁ガイド組立体を嵌め込
む、ステップを備えることを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求項１記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 高熱膨張係数の材料でできたスリーブの前記内側表面
を、前記両スリーブ間に絞り嵌めが行われるように、前
記セラミックスリーブの前記外側表面の所定の大きさよ
り小さな所定の大きさに成形するステップは、 前記高熱膨張係数のスリーブを、その材料の降伏点に達
する状態を生じさせるように絞り嵌めを行うステップを
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項２記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 セラミック材料製の前記スリーブの前記外側表面を形成
するステップは、 前記外側表面を機械加工するステップを含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項４】請求項３記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 高熱膨張係数の材料でできたスリーブの前記内側表面を
形成するステップは、 前記内側表面を機械加工するステップを含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項５】請求項４記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 前記高熱膨張のスリーブに金属材料を利用し、 前記セラミックスリーブを挿入する前に前記金属スリー
ブを加熱するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項６】請求項４記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 前記高熱膨張のスリーブに金属材料を利用し、 前記セラミックスリーブを挿入する前に前記セラミック
スリーブを冷却するステップを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項７】請求項４記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 前記高熱膨張のスリーブに金属材料を利用し、 前記セラミックスリーブを挿入する前に前記金属スリー
ブを加熱し、前記セラミックスリーブを冷却するステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求項４記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 前記高熱膨張のスリーブに金属材料を利用し、 前記セラミックスリーブと前記金属スリーブとを円錐形
に機械加工し、 前記セラミックスリーブを前記金属スリーブと接触する
まで挿入し、 前記セラミックスリーブを前記金属スリーブ内に特定の
距離だけ押し込むステップを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項９】請求項４記載の弁ガイド組立体を取り付け
る方法において、 前記高熱膨張のスリーブに金属材料を利用し、 前記セラミックスリーブと前記金属スリーブを円錐形に
機械加工し、 前記セラミックスリーブを前記金属スリーブと接触する
まで挿入し、 前記セラミックスリーブを前記金属スリーブ内に特定の
軸方向荷重で押し込むステップを含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項１０】内側表面と外側表面を有し、低熱膨張係
数のセラミック材料でできている第１スリーブ、及び、 内側表面と外側表面を有し、高熱膨張係数の材料ででき
ている第２スリーブ、とを備え、 前記第２スリーブが、前記第１スリーブの周りを取り囲
んで絞り嵌め状態を形成し、前記第２スリーブの前記外
側表面は前記第１スリーブの前記内側表面と同軸である
ことを特徴とする弁ガイド組立体。 - 【請求項１１】請求項１０記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記第２スリーブは金属材料製であることを特徴とする
弁ガイド組立体。 - 【請求項１２】請求項１１記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記絞り嵌めは、前記第２スリーブをその材料の降伏点
に達する状態とすることを特徴とする弁ガイド組立体。 - 【請求項１３】請求項１１記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記第１スリーブは前記第２スリーブ内に焼き嵌めされ
ることを特徴とする弁ガイド組立体。 - 【請求項１４】請求項１１記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記第１スリーブは前記第２スリーブ内にプレス嵌めさ
れることを特徴とする弁ガイド組立体。 - 【請求項１５】請求項１１記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記第２スリーブが鉄鋼製であることを特徴とする弁ガ
イド組立体。 - 【請求項１６】請求項１４記載の弁ガイド組立体であっ
て、 前記第１スリーブと前記第２スリーブは、それぞれ円錐
形であることを特徴とする弁ガイド組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/232,922 US5372103A (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Method of mounting a ceramic valve guide assembly |
| US08/232922 | 1994-04-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07293211A true JPH07293211A (ja) | 1995-11-07 |
Family
ID=22875137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7098347A Withdrawn JPH07293211A (ja) | 1994-04-25 | 1995-04-24 | セラミック弁ガイド組立体の取り付け方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5372103A (ja) |
| JP (1) | JPH07293211A (ja) |
| DE (1) | DE19515171A1 (ja) |
| GB (1) | GB2288850B (ja) |
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| RU2172845C1 (ru) * | 1999-12-20 | 2001-08-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания |
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-
1994
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-
1995
- 1995-02-22 GB GB9503550A patent/GB2288850B/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-24 JP JP7098347A patent/JPH07293211A/ja not_active Withdrawn
- 1995-04-25 DE DE19515171A patent/DE19515171A1/de not_active Withdrawn
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|---|---|
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| DE19515171A1 (de) | 1995-10-26 |
| GB2288850A (en) | 1995-11-01 |
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| US5372103A (en) | 1994-12-13 |
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