JPS62258236A - エンジン用弁ばね - Google Patents
エンジン用弁ばねInfo
- Publication number
- JPS62258236A JPS62258236A JP9934586A JP9934586A JPS62258236A JP S62258236 A JPS62258236 A JP S62258236A JP 9934586 A JP9934586 A JP 9934586A JP 9934586 A JP9934586 A JP 9934586A JP S62258236 A JPS62258236 A JP S62258236A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- wire
- valve spring
- valve
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
- F16F1/043—Wound springs characterised by the cross-section of the wire the cross-section varying with the wire length
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はたとえば自動車等のエンジンに使用されるエン
ジン用弁ばねに関する。
ジン用弁ばねに関する。
エンジン用弁ばねは、エンジンの回転数に応じて高振動
数で使われる傾向にあり、またカム駆動時に弁ばねに生
じる応力振幅もかなり大きなものである。
数で使われる傾向にあり、またカム駆動時に弁ばねに生
じる応力振幅もかなり大きなものである。
従来は一般に断面形状が長芋方向に一様の材料からコイ
リングされた弁ばねが使用されている。
リングされた弁ばねが使用されている。
また、最近ではばねの密告高さを減じるために、いわゆ
る卵形断面の弁ばねも見受けられている。
る卵形断面の弁ばねも見受けられている。
しかしながらエンジン用弁ばねのように高い振動数域で
圧縮が繰り返されるコイルばねの応力波形は、一般のコ
イルばね（例えば車両懸架用コイルばねなど）に比べて
かなり特殊な挙動を示す。
圧縮が繰り返されるコイルばねの応力波形は、一般のコ
イルばね（例えば車両懸架用コイルばねなど）に比べて
かなり特殊な挙動を示す。
第７図に示された曲線■は、エンジンの回転によるカム
駆動時の応力変化を示し、これに対し曲線■は弁リフト
に相当する変位を静的に弁ばねに与えた場合に生じる応
力の変化を表わしている。
駆動時の応力変化を示し、これに対し曲線■は弁リフト
に相当する変位を静的に弁ばねに与えた場合に生じる応
力の変化を表わしている。
ここで、τ０を弁ばねの取付は状態と開弁時との間の静
的応力振幅、τＣをカム駆動時の応力波形における最大
応力振幅、τＳを閉弁直後のサージ波の応力振幅とする
。また、上記τＣ２τＳをτ０で割った値をそれぞれα
Ｃ１αＳとする。これらαＣ１αＳ値は、エンジン回転
数が増すとともに増加し、特に弁ばねのサージング時に
は急増する。
的応力振幅、τＣをカム駆動時の応力波形における最大
応力振幅、τＳを閉弁直後のサージ波の応力振幅とする
。また、上記τＣ２τＳをτ０で割った値をそれぞれα
Ｃ１αＳとする。これらαＣ１αＳ値は、エンジン回転
数が増すとともに増加し、特に弁ばねのサージング時に
は急増する。
第８図は弁ばねの軸方向４箇所にひずみゲージを貼付し
、カム駆動時における弁ばねの動的応力の変化を測定し
たものである。同図では、各部における動的応力の変化
を、静的応力振幅に対する動的応力振幅の比αＣ１αＳ
で整理している。同図から判るように、αＣ９αＳの増
加の割合はコイルの巻き方向（軸方向）に一定ではなく
、ばね中央部（２巻目）では増加の割合は低く、巻端に
いくほどαＣ１αＳの増加の割合が高い。
、カム駆動時における弁ばねの動的応力の変化を測定し
たものである。同図では、各部における動的応力の変化
を、静的応力振幅に対する動的応力振幅の比αＣ１αＳ
で整理している。同図から判るように、αＣ９αＳの増
加の割合はコイルの巻き方向（軸方向）に一定ではなく
、ばね中央部（２巻目）では増加の割合は低く、巻端に
いくほどαＣ１αＳの増加の割合が高い。
第９図はエンジン回転数が５０００ ｒｐｍの時におけ
る応力波形を弁ばねの上記４箇所の位置で測定したもの
である。同図から、ばね中央部では応力振幅が小さく、
巻端にいくほど応力振幅の変化の激しいことが判る。
る応力波形を弁ばねの上記４箇所の位置で測定したもの
である。同図から、ばね中央部では応力振幅が小さく、
巻端にいくほど応力振幅の変化の激しいことが判る。
近時ではエンジンの高出力、高回転化に伴ない、動弁系
の重量軽減に対する要望が強い。動す系部品のなかで弁
ばねが及ぼす影響は大きいが、現状の弁ばねではこれ以
上の重量軽減と密着長の低減が困難であり、またサージ
ング時の応力低減も不可能であった。
の重量軽減に対する要望が強い。動す系部品のなかで弁
ばねが及ぼす影響は大きいが、現状の弁ばねではこれ以
上の重量軽減と密着長の低減が困難であり、またサージ
ング時の応力低減も不可能であった。
しかしながら、前述したように比較的高い振動数で使わ
れるエンジン用弁ばねにおいては、カム駆動時に表われ
る動的な応力振幅と、弁リフトに相当する変位を静的に
与えた場合に表われる静的応力振幅との間には大きな相
違がある。すなわち現状の弁ばねでは、カム駆動された
実使用状態においては、ばね中央部の応力振幅は端部の
応力振幅と比較して小さいため、耐久性に余裕がある。
れるエンジン用弁ばねにおいては、カム駆動時に表われ
る動的な応力振幅と、弁リフトに相当する変位を静的に
与えた場合に表われる静的応力振幅との間には大きな相
違がある。すなわち現状の弁ばねでは、カム駆動された
実使用状態においては、ばね中央部の応力振幅は端部の
応力振幅と比較して小さいため、耐久性に余裕がある。
言い換えると、耐久性がばねの軸方向に不均一であり、
ばね中央部では材料が十分有効に使われているとは言い
難い。
ばね中央部では材料が十分有効に使われているとは言い
難い。
本発明は、ばね索線をコイリングしてなるエンジン用弁
ばねであって、上記素線の長手方向中央部分のみに素線
径が最も細い中央小径部を設けるとともに、素線の両端
側の部位から上記中央小径部に向かって素線径を漸減さ
せることによりテーパ状にしたものである。なお、自動
車等のエンジンに使われる弁ばねの素線径は通常５．０
Ｍ以下であり、常に最大振幅まで使用されるので、大小
取混ぜた振幅で使用される懸架用ばねなどに比べて応力
条件が厳しい。本発明はこうした厳しい条件下で使用さ
れる弁ばねに適する形状のコイルばねを提供するもので
ある。
ばねであって、上記素線の長手方向中央部分のみに素線
径が最も細い中央小径部を設けるとともに、素線の両端
側の部位から上記中央小径部に向かって素線径を漸減さ
せることによりテーパ状にしたものである。なお、自動
車等のエンジンに使われる弁ばねの素線径は通常５．０
Ｍ以下であり、常に最大振幅まで使用されるので、大小
取混ぜた振幅で使用される懸架用ばねなどに比べて応力
条件が厳しい。本発明はこうした厳しい条件下で使用さ
れる弁ばねに適する形状のコイルばねを提供するもので
ある。
本発明の弁ばねは、ばねの中央小径部に向かって素線径
が細くなっている。中央小径部の応力は静的には従来の
ばねの応力より高くなるが、エンジンの回転に伴う実使
用状態（カムによる駆動時）ではばね中央部の応力振幅
が小さいので、実使用状態における耐久性がコイルの軸
方向に均一化し、現行品と同等の耐久性を発揮できる。
が細くなっている。中央小径部の応力は静的には従来の
ばねの応力より高くなるが、エンジンの回転に伴う実使
用状態（カムによる駆動時）ではばね中央部の応力振幅
が小さいので、実使用状態における耐久性がコイルの軸
方向に均一化し、現行品と同等の耐久性を発揮できる。
しかもばね定数などが同一のばね仕様においては、従来
の弁ばねと比べ、本発明品では有効巻数の減少が図れる
ため、軽量化と密着長の低減化が可能となる。また、密
着長が低減することによりエンジンの動弁系および他部
品の軽量化に効果があるため、エンジンの回転数の限界
が向上する。
の弁ばねと比べ、本発明品では有効巻数の減少が図れる
ため、軽量化と密着長の低減化が可能となる。また、密
着長が低減することによりエンジンの動弁系および他部
品の軽量化に効果があるため、エンジンの回転数の限界
が向上する。
また、従来の弁ばねと比べて固有振動数が上昇する。す
なわち、カム駆動された場合、弁ばねに生じる動的応力
はサージング時に特に高くなるが、弁ばねのサージング
はカムリフトの高調波の振動数と弁ばねの固有振動数が
一致した場合に生じる。
なわち、カム駆動された場合、弁ばねに生じる動的応力
はサージング時に特に高くなるが、弁ばねのサージング
はカムリフトの高調波の振動数と弁ばねの固有振動数が
一致した場合に生じる。
一般にカムリフトの高調波の振幅は高調波の次数が増す
につれ減少するため、弁ばねの固有振動数が上昇するこ
とは、サージングを振幅の小さな高次の高調波側で起こ
すことになり、サージングによる応力増加の低減に有利
となる。
につれ減少するため、弁ばねの固有振動数が上昇するこ
とは、サージングを振幅の小さな高次の高調波側で起こ
すことになり、サージングによる応力増加の低減に有利
となる。
第１図に等ピッチの弁ばね１を示す。この弁ばね１は、
第２図に例示されるような円形断面のばね索線２をコイ
リングすることによって作られる。本実施例ではコイル
内径が一定である。なお第２図においては、理解しやす
いように素線−２の長さに比べて線径を実際よりも太く
描いである。
第２図に例示されるような円形断面のばね索線２をコイ
リングすることによって作られる。本実施例ではコイル
内径が一定である。なお第２図においては、理解しやす
いように素線−２の長さに比べて線径を実際よりも太く
描いである。
上記索線２は、その長手方向中央部分に素線径が最も細
い中央小径部３ををしている。素線２の両端部４，５は
、それぞれ所定の長さノ、だけ素線径が池の部位よりも
太い。これら両端部４，５は各々ノ、の長さにわたって
等径である。両端部４．５の素線径は、本実施例品と同
等のばね定数をもつ従来の弁ばねの素線径と同一であっ
てよい（下記表１参照）。
い中央小径部３ををしている。素線２の両端部４，５は
、それぞれ所定の長さノ、だけ素線径が池の部位よりも
太い。これら両端部４，５は各々ノ、の長さにわたって
等径である。両端部４．５の素線径は、本実施例品と同
等のばね定数をもつ従来の弁ばねの素線径と同一であっ
てよい（下記表１参照）。
上記中央小径部３と両端部４．５との間は、中央小径部
３に向かってそれぞれ素線径が漸減するテーパ部７．８
となっている。本実施例のテーパ部７，８は素線径が一
様に変化する直線的なテーパ形状であるが、これ以外の
任意のテーパでもよい。
３に向かってそれぞれ素線径が漸減するテーパ部７．８
となっている。本実施例のテーパ部７，８は素線径が一
様に変化する直線的なテーパ形状であるが、これ以外の
任意のテーパでもよい。
なお、コイルばねに生じる応力の絶対値は、ばねの釘効
部の端末から０．７５巻目付近で最大値をとるため、有
効部端末から１巻程度は端末と同一素線径でもよい（）
、一端末の座巻十存効部１巻分程度）。また、最大素材
直径りと最小素材直径ｄとの比は、ｄ ／ Ｄ −０，
８０〜０．９８が適当である。本発明者らの研究による
と、ｄ／Ｄが０．８０より小さくなると小径部３の静的
応力が高くなり過ぎ、へたり、耐久性に間通を生じる。
部の端末から０．７５巻目付近で最大値をとるため、有
効部端末から１巻程度は端末と同一素線径でもよい（）
、一端末の座巻十存効部１巻分程度）。また、最大素材
直径りと最小素材直径ｄとの比は、ｄ ／ Ｄ −０，
８０〜０．９８が適当である。本発明者らの研究による
と、ｄ／Ｄが０．８０より小さくなると小径部３の静的
応力が高くなり過ぎ、へたり、耐久性に間通を生じる。
また、０．９Ｂを超えるようになると本発明の所期の目
的を果せなくなってしまう。
的を果せなくなってしまう。
」−記描成の弁ばね１は、例えば第３図に示されるよう
にエンジンの弁１０にリテ＝す１１を介して装着され、
カム１２の回転に伴ってロッカーアーム１３により駆動
される。
にエンジンの弁１０にリテ＝す１１を介して装着され、
カム１２の回転に伴ってロッカーアーム１３により駆動
される。
次表１に、従来（現行）の弁ばねと、ばね定数。
コイル内径、取付は時および開弁時の荷重を同一とした
本実施例品の諸元を示す。コイル内径は両者とも２５．
２ｍである。（同表において、τ１ｌＩａＸは最大応力
、τは平均応力、τａは応力振幅を示す）上記表１から
も判るように、本実施例品は従来品に比べて重量の低減
と固有振動数の増加、および密着長の低減が図られてい
る。本実施例品の弁ばね１の中央部の応力は静的には従
来の弁ばねの応力より高いが、カム駆動される実使用状
態では応力振幅が小さいので、耐久性は従来品と同等で
ある。
本実施例品の諸元を示す。コイル内径は両者とも２５．
２ｍである。（同表において、τ１ｌＩａＸは最大応力
、τは平均応力、τａは応力振幅を示す）上記表１から
も判るように、本実施例品は従来品に比べて重量の低減
と固有振動数の増加、および密着長の低減が図られてい
る。本実施例品の弁ばね１の中央部の応力は静的には従
来の弁ばねの応力より高いが、カム駆動される実使用状
態では応力振幅が小さいので、耐久性は従来品と同等で
ある。
しかも本実施例の弁ばね１によれば、密着長の低減によ
りばね取付は高さＨ（第３図参照）を低（できる。しか
も、弁リフトの最高点付近でばね中央、すなわち小径部
３付近の索線を密着させることも可能である。
りばね取付は高さＨ（第３図参照）を低（できる。しか
も、弁リフトの最高点付近でばね中央、すなわち小径部
３付近の索線を密着させることも可能である。
第４図は本発明の他の実施例を示す不等２段ピッチの弁
ばね１である。この弁ばね１は、第５図に示される円形
断面の索線２からコイリングされ、ｍ巻部１５と密巻部
１６を有する。粗巻部１５の中央部には素線径の最も細
い中央小径部３が形成されている。素線２の両端部４，
５は、それぞれ所定の長さ）１．ノ２にわたって索線径
が太くがつ等径である。また、テーパ部７，８において
は、上記両端部４，５から中央小径部３に向かって素線
径が漸減する。また、一方の端部５の長さノ２は他方の
端部４の長さｉｌよりも長く、この端部５を含む箇所が
コイリングされて密巻部１６となる。また、テーパ部７
．８がコイリングされて粗巻部１５となる。
ばね１である。この弁ばね１は、第５図に示される円形
断面の索線２からコイリングされ、ｍ巻部１５と密巻部
１６を有する。粗巻部１５の中央部には素線径の最も細
い中央小径部３が形成されている。素線２の両端部４，
５は、それぞれ所定の長さ）１．ノ２にわたって索線径
が太くがつ等径である。また、テーパ部７，８において
は、上記両端部４，５から中央小径部３に向かって素線
径が漸減する。また、一方の端部５の長さノ２は他方の
端部４の長さｉｌよりも長く、この端部５を含む箇所が
コイリングされて密巻部１６となる。また、テーパ部７
．８がコイリングされて粗巻部１５となる。
なお、コイル径は第１図あるいは第４図の図示例のよう
にコイル内径が一定でもよいが、コイル中心径一定、ま
たはコイル外径一定であってもよい。また、第６図に示
されるように中央小径部３を一定長さしだけ等径として
もよい。
にコイル内径が一定でもよいが、コイル中心径一定、ま
たはコイル外径一定であってもよい。また、第６図に示
されるように中央小径部３を一定長さしだけ等径として
もよい。
更に、素線２の断面は円形に限らず、卵形、楕円、矩形
、多角形などの異形断面でもよいし、ピッチは等ピッチ
、不等ピッチ、不等２段ピッチおよびそれらの組合わせ
であってもよい。
、多角形などの異形断面でもよいし、ピッチは等ピッチ
、不等ピッチ、不等２段ピッチおよびそれらの組合わせ
であってもよい。
本発明によれば、従来の弁ばねと同等の耐久性をもちな
がら、重量の軽減化と密着長の短縮および固有振動数の
増加が図れる。
がら、重量の軽減化と密着長の短縮および固有振動数の
増加が図れる。
第１図は本発明の一実施例を示す弁ばねの側面図、第２
図は第１図の弁ばねの素線の展開図、第３図は弁ばねの
使用例を示すエンジンの一部の断面図、第４図は本発明
の他の実施例を示す弁ばねの側面図、第５図は第４図の
弁ばねの素線の展開図、第６図は本発明の更に別の実施
例を示す弁ばねの素線の展開図である。第７図は弁ばね
の静的応力振幅と動的応力振幅を比較した図、第８図は
弁ばねの動的応力振幅の比αＣ１αＳとエンジン回転数
との関係を示す図、第９図は弁ばねの４箇所で測定した
応力波形図である。 １・・・弁ばね、２・・・ばね素線、３・・・中央小径
部、４．５・・・端部、７．８・・・テーパ部、１０・
・・弁。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 痕３図 第４図 第８図 第９図 ９騙ｊ ０
図は第１図の弁ばねの素線の展開図、第３図は弁ばねの
使用例を示すエンジンの一部の断面図、第４図は本発明
の他の実施例を示す弁ばねの側面図、第５図は第４図の
弁ばねの素線の展開図、第６図は本発明の更に別の実施
例を示す弁ばねの素線の展開図である。第７図は弁ばね
の静的応力振幅と動的応力振幅を比較した図、第８図は
弁ばねの動的応力振幅の比αＣ１αＳとエンジン回転数
との関係を示す図、第９図は弁ばねの４箇所で測定した
応力波形図である。 １・・・弁ばね、２・・・ばね素線、３・・・中央小径
部、４．５・・・端部、７．８・・・テーパ部、１０・
・・弁。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 痕３図 第４図 第８図 第９図 ９騙ｊ ０
Claims (1)
- ばね素線をコイリングしてなるエンジン用弁ばねであっ
て、上記素線の長手方向中央部分に素線径が最も細い中
央小径部を設けるとともに、素線の両端側の部位から上
記中央小径部に向かって素線径を漸減させたことを特徴
とするエンジン用弁ばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9934586A JPS62258236A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | エンジン用弁ばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9934586A JPS62258236A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | エンジン用弁ばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62258236A true JPS62258236A (ja) | 1987-11-10 |
| JPH0210292B2 JPH0210292B2 (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=14245022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9934586A Granted JPS62258236A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | エンジン用弁ばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62258236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869471A (en) * | 1987-11-02 | 1989-09-26 | Altenkirchener Kunststoff Gmbh | Length of hose made out of an elastic material that readily recovers its shape |
| EP1867901B1 (en) * | 2006-06-13 | 2018-09-05 | Kyosan Denki Co., Ltd. | Valve |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682041U (ja) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | 株式会社村田製作所 | ワーク搬送プレート |
| KR102536737B1 (ko) * | 2022-07-07 | 2023-06-15 | 주식회사 영흥 | 차량 서스펜션용 이형단면 코일스프링 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612733A (en) * | 1979-07-11 | 1981-02-07 | Fujitsu Ltd | Ion etching method |
-
1986
- 1986-05-01 JP JP9934586A patent/JPS62258236A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612733A (en) * | 1979-07-11 | 1981-02-07 | Fujitsu Ltd | Ion etching method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869471A (en) * | 1987-11-02 | 1989-09-26 | Altenkirchener Kunststoff Gmbh | Length of hose made out of an elastic material that readily recovers its shape |
| EP1867901B1 (en) * | 2006-06-13 | 2018-09-05 | Kyosan Denki Co., Ltd. | Valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0210292B2 (ja) | 1990-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |