空心提升阀的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及在从提升阀的伞部朝向轴部形成的空心部中装填有冷却材料的空心提升阀。
【背景技术】
[0002]在下述专利文献1、2等中，记载有从在轴部的一端侧一体地形成有伞部的提升阀的伞部到轴部形成有空心部、将热传导率比阀的母材高的冷却材料(例如金属钠，熔点约980C )与惰性气体一起装填在空心部中的空心提升阀。
[0003]阀的空心部从伞部内延伸到轴部内，由于相应地能够将许多量的冷却材料装填到空心部中，所以能够提高阀的热传导性(以下称作阀的热散逸效果)。
[0004]S卩，燃烧室通过发动机的驱动成为高温，但如果燃烧室的温度过高，则会发生爆燃而不能得到规定的发动机输出，带来燃耗的恶化(发动机的性能的下降)。所以，为了降低燃烧室的温度，作为使在燃烧室中产生的热量经由阀积极地热传导的方法(提高阀的热散逸效果的方法)，提出了将冷却材料与惰性气体一起装填到空心部中的各种空心阀。
[0005]专利文献1:W02010/041337
[0006]专利文献2:日本特开2011 — 179328
【发明内容】
[0007]在以往的装有制冷剂的空心提升阀中，伞部内的圆盘状大径空心部和轴部内的直线状小径空心部间的连通部由平滑的曲线区域(内径逐渐变化的过渡区域)构成，但由于该连通部是平滑地连续的形状，在阀的开闭动作(阀的向轴向的往复动作)时，冷却材料(液体)能够与封入气体一起在大径空心部与小径空心部间顺畅地移动，可以想到阀的热散逸效果会提高。
[0008]然而，由于大径空心部与小径空心部间的连通部是平滑地连续的形状，所以冷却材料(液体)能够配合阀的开闭动作在大径空心部与小径空心部间顺畅地移动，但空心部内的冷却材料(液体)的上层部、中层部、下层部不被搅拌，在相互保持着上下关系不变的状态下在轴向上移动。
[0009]因此可知，距热源较近侧的冷却材料下层部的热没有被积极地向冷却材料中层部、上层部传递，没有充分发挥热散逸效果(热传导性)。
[0010]本发明是鉴于上述以往技术的问题而做出的，其目的是提供一种通过在连通到伞部内的大径空心部的直线状的小径空心部的轴向规定位置设置用来产生紊流的台阶部、从而促进空心部内的冷却材料的搅拌而改善热散逸效果的空心提升阀。
[0011]为了达到上述目的，在有关本发明(技术方案I)的空心提升阀中，在从在轴部的一端侧一体地形成了伞部的提升阀的伞部到轴部形成有空心部、在上述空心部中与惰性气体一起装填有冷却材料的空心提升阀中，构成为，上述空心部具备上述阀伞部内的大径空心部、和在该大径空心部的中央部以大致正交的方式连通的上述阀轴部内的直线状的小径空心部；靠上述阀轴端部的小径空心部的内径形成得比靠上述阀伞部的小径空心部的内径大，在上述小径空心部内的轴向规定位置设有圆环状的台阶部，并且将上述冷却材料装填到超过上述台阶部的位置。
[0012](作用)随着阀的开闭动作(上下方向的动作)，冷却材料在空心部内沿轴向移动。并且，当阀从闭阀状态向开阀状态转变时(阀下降时)，由于对空心部内的冷却材料(液体)作用朝上的惯性力，所以冷却材料(液体)在小径空心部内向上方移动，而当从内径较小的靠阀伞部的小径空心部向内径较大的靠阀轴端部的小径空心部移动时，如图3 (a)所示，在台阶部的下游侧发生紊流F9，将小径空心部内的冷却材料搅拌。
[0013]另一方面，当阀从开阀状态向闭阀状态转变时(阀上升时)，对通过开阀动作而在小径空心部内暂且移动到上方的冷却材料(液体)作用朝下的惯性力，所以冷却材料(液体)在小径空心部内向下方移动，而当从内径较大的靠阀轴端部的小径空心部向内径较小的靠阀伞部的小径空心部移动时，如图3(b)所示，在圆环状的台阶部的下游侧发生紊流FlO，将小径空心部内的冷却材料搅拌。
[0014]这样，在冷却材料随着阀的开闭动作(上下方向的动作)在小径空心部内沿轴向移动时，在台阶部的附近发生的紊流对小径空心部内的冷却材料进行搅拌，由此将空心部内整体的冷却材料的至少上层部搅拌，利用空心部内的冷却材料进行的热传递变得活跃。
[0015]在技术方案2中，在技术方案I所记载的空心提升阀中，构成为，上述小径空心部内的台阶部设在当上述阀被配设到在发动机的燃烧室中开口的排气通路或吸气通路中时不处于上述排气通路或吸气通路内的规定位置处。
[0016](作用)由于越是高温则金属的疲劳强度越下降，所以作为总是处于排气通路(或吸气通路)内而暴露在高热下的部位的、阀轴部的靠阀伞部的区域需要形成为能够承受疲劳强度的下降的程度的壁厚。另一方面，虽然作为离开热源并且总是与阀导引体滑动接触的部位的阀轴部上的靠轴端部的区域经由冷却材料被传递燃烧室及排气通路(或吸气通路)的热，但由于被传递的热经由阀导引体直接向缸盖放热，所以不会成为靠阀伞部的区域那样的高温。因而，阀轴部中的靠轴端部的区域的疲劳强度不会比靠阀伞部的区域的疲劳强度下降，所以即使形成为薄壁(将小径空心部的内径形成得较大)，在强度(通过疲劳折损等的耐久性)上也没有问题。
[0017]此外，如果增大靠轴端部的小径空心部的内径，则第1，小径空心部整体的表面积(与冷却材料的接触表面积)增加，阀轴部的热传递效率提高。第2，小径空心部整体的容积增加，能够使阀的总重量轻量化。第3，通过增加冷却材料的装填量，阀轴部的热散逸效果(热传导性)提高。并且，小径空心部内的台阶部越靠阀伞部，阀的热散逸效果越高。
[0018]因此，小径空心部内的台阶部最优选的是设于在阀完全开阀的状态下至少不处于排气通路或吸气通路内的规定位置(例如与阀导引体的面向排气通路或吸气通路的一侧的端部大致对应的位置)。
[0019]在技术方案3中，构成为，将上述大径空心部构成为具备仿形于上述阀伞部的外形的锥形状的外周面的圆锥台形状，并且设在上述阀轴部内的小径空心部以大致正交的方式连通于上述圆锥台形状的大径空心部的顶面，当上述阀在轴向上往复动作时，至少在上述大径空心部内的冷却材料中绕上述阀的中心轴线形成纵向内环绕的循环流(对流)。
[0020](作用)当阀从闭阀状态向开阀状态转变时(阀下降时)，如图2(a)所示，对空心部内的冷却材料(液体)作用朝上的惯性力。并且，由于作用于大径空心部中央部的冷却材料的惯性力(朝上)比作用于大径空心部周边区域的冷却材料的惯性力大，所以大径空心部内的冷却材料要经由连通部向小径空心部移动。但是，由于在连通部形成有房檐状的环状台阶部，换言之，由于大径空心部的顶面(大径空心部中的小径空心部的开口周缘部)由相对于阀的中心轴线大致正交的平面构成，所以冷却材料不能如连通部由平滑的形状形成的以往的空心阀那样顺畅地移动到小径空心部。
[0021]S卩，通过对大径空心部内的冷却材料作用朝上的惯性力，如图3(a)所示，发生沿着环状台阶部(大径空心部的顶面)朝向连通部的中心(半径方向内侧)的流动F1、F2。并且，沿着环状台阶部朝向连通部的中心(半径方向内侧)的流动F2彼此相互冲突，在连通部发生朝向大径空心部底面侧的流动F3和朝向小径空心部S2的上方的流动F4。在连通部，朝向大径空心部底面侧的流动F3沿着大径空心部底面从半径方向外方向大径空心部顶面侧迂回，再次成为沿着大径空心部的顶面朝向连通部的中心(半径方向内侧)的流动Fl、F2。另一方面，在连通部，朝向小径空心部的上方的流动F4、F5成为图3(a)所示那样的紊流。
[0022]这样，在大径空心部内的冷却材料中，如箭头Fl — F2 — F3 — Fl所示，在阀的中心轴线的周围形成纵向内环绕的循环流(对流)，在小径空心部的冷却材料中，发生F4、F5所示那样的紊流。
[0023]另一方面，当阀从开阀状态向闭阀状态转变时(阀上升时)，如图2(b)所示，对空心部内的冷却材料作用朝下的惯性力。并且，由于作用于大径空心部中央部的冷却材料的惯性力(朝下)比作用于大径空心部周边区域的冷却材料的惯性力大，所以如图3(b)所示，在大径空心部内的冷却材料中，发生从大径空心部的中央部沿着底面朝向半径方向外方的流动F6，同时，在小径空心部中也发生穿过连通部朝向下方的流动(紊流)F7。沿着大径空心部的底面的流动F6从大径空心部的外方向顶面侧迂回，成为沿着大径空心部SI的顶面的流动F8，在大径空心部的中央部中与朝向下方的流动F6、F7合流。
[0024]S卩，在大径空心部的冷却材料中，如箭头F6 — F8 — F6所示，在阀的中心轴线的周围形成纵向内环绕的循环流(对流)，在小径空心部内的冷却材料中，形成箭头F7所示那样的紊流。
[0025]这样，通过阀开闭动作，在阀的空心部内整体的冷却材料中，形成图3(a)、图3(b)所示那样的循环流Fl — F2 — F3 ；F6 — F8及紊流F4、F5、F7、F9、F10，将冷却材料的上层部、中层部、下层部积极地搅拌，所以阀的热散逸效果(热传导性)被显著地改善。
[0026]根据有关本发明的空心提升阀，由于在阀的开闭动作(上下方向的动作)时在小径空心部内的台阶部附近发生紊流，将空心部内的冷却材料的至少从上层部到中层部搅拌，所以利用空心部内的冷却材料进行的热传递变活跃，阀的热散逸效果(热传导性)被改善，发动机的性能提尚。
[0027]根据有关技术方案2的空心提升阀，由于在不给耐久性带来影响的范围内增大阀轴部中的靠轴端部的小径空心部的内径，所以阀轴部的热散逸效果(热传导性)进一步被改善，并且阀总重量被轻量化，发动机的性能进一