空心提升閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及在從提升閥的傘部朝向軸部形成的空心部中裝填有冷卻材料的空心提升閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在下述專利文獻(xiàn)1、2等中，記載有從在軸部的一端側(cè)一體地形成有傘部的提升閥的傘部到軸部形成有空心部、將熱傳導(dǎo)率比閥的母材高的冷卻材料(例如金屬鈉，熔點(diǎn)約980C )與惰性氣體一起裝填在空心部中的空心提升閥。
[0003]閥的空心部從傘部?jī)?nèi)延伸到軸部?jī)?nèi)，由于相應(yīng)地能夠?qū)⒃S多量的冷卻材料裝填到空心部中，所以能夠提高閥的熱傳導(dǎo)性(以下稱作閥的熱散逸效果)。
[0004]S卩，燃燒室通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)成為高溫，但如果燃燒室的溫度過(guò)高，則會(huì)發(fā)生爆燃而不能得到規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，帶來(lái)燃耗的惡化(發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的下降)。所以，為了降低燃燒室的溫度，作為使在燃燒室中產(chǎn)生的熱量經(jīng)由閥積極地?zé)醾鲗?dǎo)的方法(提高閥的熱散逸效果的方法)，提出了將冷卻材料與惰性氣體一起裝填到空心部中的各種空心閥。
[0005]專利文獻(xiàn)1:W02010/041337
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011 — 179328

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在以往的裝有制冷劑的空心提升閥中，傘部?jī)?nèi)的圓盤狀大徑空心部和軸部?jī)?nèi)的直線狀小徑空心部間的連通部由平滑的曲線區(qū)域(內(nèi)徑逐漸變化的過(guò)渡區(qū)域)構(gòu)成，但由于該連通部是平滑地連續(xù)的形狀，在閥的開(kāi)閉動(dòng)作(閥的向軸向的往復(fù)動(dòng)作)時(shí)，冷卻材料(液體)能夠與封入氣體一起在大徑空心部與小徑空心部間順暢地移動(dòng)，可以想到閥的熱散逸效果會(huì)提高。
[0008]然而，由于大徑空心部與小徑空心部間的連通部是平滑地連續(xù)的形狀，所以冷卻材料(液體)能夠配合閥的開(kāi)閉動(dòng)作在大徑空心部與小徑空心部間順暢地移動(dòng)，但空心部?jī)?nèi)的冷卻材料(液體)的上層部、中層部、下層部不被攪拌，在相互保持著上下關(guān)系不變的狀態(tài)下在軸向上移動(dòng)。
[0009]因此可知，距熱源較近側(cè)的冷卻材料下層部的熱沒(méi)有被積極地向冷卻材料中層部、上層部傳遞，沒(méi)有充分發(fā)揮熱散逸效果(熱傳導(dǎo)性)。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述以往技術(shù)的問(wèn)題而做出的，其目的是提供一種通過(guò)在連通到傘部?jī)?nèi)的大徑空心部的直線狀的小徑空心部的軸向規(guī)定位置設(shè)置用來(lái)產(chǎn)生紊流的臺(tái)階部、從而促進(jìn)空心部?jī)?nèi)的冷卻材料的攪拌而改善熱散逸效果的空心提升閥。
[0011]為了達(dá)到上述目的，在有關(guān)本發(fā)明(技術(shù)方案I)的空心提升閥中，在從在軸部的一端側(cè)一體地形成了傘部的提升閥的傘部到軸部形成有空心部、在上述空心部中與惰性氣體一起裝填有冷卻材料的空心提升閥中，構(gòu)成為，上述空心部具備上述閥傘部?jī)?nèi)的大徑空心部、和在該大徑空心部的中央部以大致正交的方式連通的上述閥軸部?jī)?nèi)的直線狀的小徑空心部；靠上述閥軸端部的小徑空心部的內(nèi)徑形成得比靠上述閥傘部的小徑空心部的內(nèi)徑大，在上述小徑空心部?jī)?nèi)的軸向規(guī)定位置設(shè)有圓環(huán)狀的臺(tái)階部，并且將上述冷卻材料裝填到超過(guò)上述臺(tái)階部的位置。
[0012](作用)隨著閥的開(kāi)閉動(dòng)作(上下方向的動(dòng)作)，冷卻材料在空心部?jī)?nèi)沿軸向移動(dòng)。并且，當(dāng)閥從閉閥狀態(tài)向開(kāi)閥狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)(閥下降時(shí))，由于對(duì)空心部?jī)?nèi)的冷卻材料(液體)作用朝上的慣性力，所以冷卻材料(液體)在小徑空心部?jī)?nèi)向上方移動(dòng)，而當(dāng)從內(nèi)徑較小的靠閥傘部的小徑空心部向內(nèi)徑較大的靠閥軸端部的小徑空心部移動(dòng)時(shí)，如圖3 (a)所示，在臺(tái)階部的下游側(cè)發(fā)生紊流F9，將小徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料攪拌。
[0013]另一方面，當(dāng)閥從開(kāi)閥狀態(tài)向閉閥狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)(閥上升時(shí))，對(duì)通過(guò)開(kāi)閥動(dòng)作而在小徑空心部?jī)?nèi)暫且移動(dòng)到上方的冷卻材料(液體)作用朝下的慣性力，所以冷卻材料(液體)在小徑空心部?jī)?nèi)向下方移動(dòng)，而當(dāng)從內(nèi)徑較大的靠閥軸端部的小徑空心部向內(nèi)徑較小的靠閥傘部的小徑空心部移動(dòng)時(shí)，如圖3(b)所示，在圓環(huán)狀的臺(tái)階部的下游側(cè)發(fā)生紊流FlO，將小徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料攪拌。
[0014]這樣，在冷卻材料隨著閥的開(kāi)閉動(dòng)作(上下方向的動(dòng)作)在小徑空心部?jī)?nèi)沿軸向移動(dòng)時(shí)，在臺(tái)階部的附近發(fā)生的紊流對(duì)小徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料進(jìn)行攪拌，由此將空心部?jī)?nèi)整體的冷卻材料的至少上層部攪拌，利用空心部?jī)?nèi)的冷卻材料進(jìn)行的熱傳遞變得活躍。
[0015]在技術(shù)方案2中，在技術(shù)方案I所記載的空心提升閥中，構(gòu)成為，上述小徑空心部?jī)?nèi)的臺(tái)階部設(shè)在當(dāng)上述閥被配設(shè)到在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中開(kāi)口的排氣通路或吸氣通路中時(shí)不處于上述排氣通路或吸氣通路內(nèi)的規(guī)定位置處。
[0016](作用)由于越是高溫則金屬的疲勞強(qiáng)度越下降，所以作為總是處于排氣通路(或吸氣通路)內(nèi)而暴露在高熱下的部位的、閥軸部的靠閥傘部的區(qū)域需要形成為能夠承受疲勞強(qiáng)度的下降的程度的壁厚。另一方面，雖然作為離開(kāi)熱源并且總是與閥導(dǎo)引體滑動(dòng)接觸的部位的閥軸部上的靠軸端部的區(qū)域經(jīng)由冷卻材料被傳遞燃燒室及排氣通路(或吸氣通路)的熱，但由于被傳遞的熱經(jīng)由閥導(dǎo)引體直接向缸蓋放熱，所以不會(huì)成為靠閥傘部的區(qū)域那樣的高溫。因而，閥軸部中的靠軸端部的區(qū)域的疲勞強(qiáng)度不會(huì)比靠閥傘部的區(qū)域的疲勞強(qiáng)度下降，所以即使形成為薄壁(將小徑空心部的內(nèi)徑形成得較大)，在強(qiáng)度(通過(guò)疲勞折損等的耐久性)上也沒(méi)有問(wèn)題。
[0017]此外，如果增大靠軸端部的小徑空心部的內(nèi)徑，則第1，小徑空心部整體的表面積(與冷卻材料的接觸表面積)增加，閥軸部的熱傳遞效率提高。第2，小徑空心部整體的容積增加，能夠使閥的總重量輕量化。第3，通過(guò)增加冷卻材料的裝填量，閥軸部的熱散逸效果(熱傳導(dǎo)性)提高。并且，小徑空心部?jī)?nèi)的臺(tái)階部越靠閥傘部，閥的熱散逸效果越高。
[0018]因此，小徑空心部?jī)?nèi)的臺(tái)階部最優(yōu)選的是設(shè)于在閥完全開(kāi)閥的狀態(tài)下至少不處于排氣通路或吸氣通路內(nèi)的規(guī)定位置(例如與閥導(dǎo)引體的面向排氣通路或吸氣通路的一側(cè)的端部大致對(duì)應(yīng)的位置)。
[0019]在技術(shù)方案3中，構(gòu)成為，將上述大徑空心部構(gòu)成為具備仿形于上述閥傘部的外形的錐形狀的外周面的圓錐臺(tái)形狀，并且設(shè)在上述閥軸部?jī)?nèi)的小徑空心部以大致正交的方式連通于上述圓錐臺(tái)形狀的大徑空心部的頂面，當(dāng)上述閥在軸向上往復(fù)動(dòng)作時(shí)，至少在上述大徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料中繞上述閥的中心軸線形成縱向內(nèi)環(huán)繞的循環(huán)流(對(duì)流)。
[0020](作用)當(dāng)閥從閉閥狀態(tài)向開(kāi)閥狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)(閥下降時(shí))，如圖2(a)所示，對(duì)空心部?jī)?nèi)的冷卻材料(液體)作用朝上的慣性力。并且，由于作用于大徑空心部中央部的冷卻材料的慣性力(朝上)比作用于大徑空心部周邊區(qū)域的冷卻材料的慣性力大，所以大徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料要經(jīng)由連通部向小徑空心部移動(dòng)。但是，由于在連通部形成有房檐狀的環(huán)狀臺(tái)階部，換言之，由于大徑空心部的頂面(大徑空心部中的小徑空心部的開(kāi)口周緣部)由相對(duì)于閥的中心軸線大致正交的平面構(gòu)成，所以冷卻材料不能如連通部由平滑的形狀形成的以往的空心閥那樣順暢地移動(dòng)到小徑空心部。
[0021]S卩，通過(guò)對(duì)大徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料作用朝上的慣性力，如圖3(a)所示，發(fā)生沿著環(huán)狀臺(tái)階部(大徑空心部的頂面)朝向連通部的中心(半徑方向內(nèi)側(cè))的流動(dòng)F1、F2。并且，沿著環(huán)狀臺(tái)階部朝向連通部的中心(半徑方向內(nèi)側(cè))的流動(dòng)F2彼此相互沖突，在連通部發(fā)生朝向大徑空心部底面?zhèn)鹊牧鲃?dòng)F3和朝向小徑空心部S2的上方的流動(dòng)F4。在連通部，朝向大徑空心部底面?zhèn)鹊牧鲃?dòng)F3沿著大徑空心部底面從半徑方向外方向大徑空心部頂面?zhèn)扔鼗兀俅纬蔀檠刂髲娇招牟康捻斆娉蜻B通部的中心(半徑方向內(nèi)側(cè))的流動(dòng)Fl、F2。另一方面，在連通部，朝向小徑空心部的上方的流動(dòng)F4、F5成為圖3(a)所示那樣的紊流。
[0022]這樣，在大徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料中，如箭頭Fl — F2 — F3 — Fl所示，在閥的中心軸線的周圍形成縱向內(nèi)環(huán)繞的循環(huán)流(對(duì)流)，在小徑空心部的冷卻材料中，發(fā)生F4、F5所示那樣的紊流。
[0023]另一方面，當(dāng)閥從開(kāi)閥狀態(tài)向閉閥狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)(閥上升時(shí))，如圖2(b)所示，對(duì)空心部?jī)?nèi)的冷卻材料作用朝下的慣性力。并且，由于作用于大徑空心部中央部的冷卻材料的慣性力(朝下)比作用于大徑空心部周邊區(qū)域的冷卻材料的慣性力大，所以如圖3(b)所示，在大徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料中，發(fā)生從大徑空心部的中央部沿著底面朝向半徑方向外方的流動(dòng)F6，同時(shí)，在小徑空心部中也發(fā)生穿過(guò)連通部朝向下方的流動(dòng)(紊流)F7。沿著大徑空心部的底面的流動(dòng)F6從大徑空心部的外方向頂面?zhèn)扔鼗?，成為沿著大徑空心部SI的頂面的流動(dòng)F8，在大徑空心部的中央部中與朝向下方的流動(dòng)F6、F7合流。
[0024]S卩，在大徑空心部的冷卻材料中，如箭頭F6 — F8 — F6所示，在閥的中心軸線的周圍形成縱向內(nèi)環(huán)繞的循環(huán)流(對(duì)流)，在小徑空心部?jī)?nèi)的冷卻材料中，形成箭頭F7所示那樣的紊流。
[0025]這樣，通過(guò)閥開(kāi)閉動(dòng)作，在閥的空心部?jī)?nèi)整體的冷卻材料中，形成圖3(a)、圖3(b)所示那樣的循環(huán)流Fl — F2 — F3 ；F6 — F8及紊流F4、F5、F7、F9、F10，將冷卻材料的上層部、中層部、下層部積極地?cái)嚢瑁蚤y的熱散逸效果(熱傳導(dǎo)性)被顯著地改善。
[0026]根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的空心提升閥，由于在閥的開(kāi)閉動(dòng)作(上下方向的動(dòng)作)時(shí)在小徑空心部?jī)?nèi)的臺(tái)階部附近發(fā)生紊流，將空心部?jī)?nèi)的冷卻材料的至少?gòu)纳蠈硬康街袑硬繑嚢?，所以利用空心部?jī)?nèi)的冷卻材料進(jìn)行的熱傳遞變活躍，閥的熱散逸效果(熱傳導(dǎo)性)被改善，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提尚。
[0027]根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案2的空心提升閥，由于在不給耐久性帶來(lái)影響的范圍內(nèi)增大閥軸部中的靠軸端部的小徑空心部的內(nèi)徑，所以閥軸部的熱散逸效果(熱傳導(dǎo)性)進(jìn)一步被改善，并且閥總重量被輕量化，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)一