JPS6216543Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸入混合気や空気、排気ガ
ス浄化用二次空気等を一方向にのみ通す如くした
リード弁装置のリード弁の改良に関するものであ
る。

更に詳細には、リード弁の弁体をなすリード片
の表裏両面に相互に独立した凹部を複数個設け、
リード片の固有振動数を増加せしめてこれの固有
振動数をエンジンの使用回転数範囲外にある如く
し、リード弁のエンジン使用回転数範囲内での共
振現象に起因するバルブシーテイング不良、バル
ブ開閉時の不確実を防止し、吸気等の作用を機関
回転全域において確実になさしめ、特に高回転域
でのバルブの追従性を改善し、以つて機関の高速
性能向上等を図つた内燃機関のリード弁装置にお
けるリード弁に関する。

内燃機関の吸入混合気の吸入弁や空気、排気浄
化二次空気を一方向へのみ通すワンウエイバルブ
として構造が簡単なリード弁装置が用いられる。

特に２サイクル内燃機関のワンウエイの吸入弁
としてリード弁が採用されることが多い。

ところでかかる内燃機関に用いられるリード弁
は第８図乃至第１０図の説明図に示される如く
で、リード弁１は耐熱性、耐食性、耐摩耗性等を
考慮してSUS材等により図示の如くフラツトな板
状体に成形されるのが従来では一般的である。即
ち、第９図で明らかな如くリード弁装置のボデイ
２の弁孔開口部３に偏平板状体よりなるリード弁
１の基端部をビス４等で結着し、第９図中リード
弁１を境にして右側を機関吸気口の気化器接続側
とし、左側を給気室側とする。そしてリード弁１
は図示の如く片持梁の如く組み付けられた状態で
機関の回転数に応動しながら振動し、第９図左側
に動いて弁孔開口部３を開き、右側に動いて図の
如く弁孔開口部３を閉じ、吸入弁として弁開閉作
動を行う。

上記のリード弁１の開閉作動にさいし、これの
固有振動数が機関の使用回転数の範囲内にある
と、機関の所定の回転数以上でこれの振動等と一
致して共振現象を惹起し、これがため高い振動数
をもつてそれ自身が共振現象によりバルブタイミ
ングとは別個に振動し始め、弁孔のシート不完
全、即ちシーテイング不良を惹起したり、バルブ
の開閉動が不確実となり、機関の回転数に追従し
たバルブ開閉動がなされないこととなる。即ち機
関の回転数に追従する吸気が充分になされ難くな
り、これがため機関出力が低下するという不都合
をもたらす。

このように吸入弁としてリード弁を用いるタイ
プの機関では、上記により高回転域ではリード弁
の追従性が低下し、高速走行時での機関出力が低
下し、高速走行性能が充分に得られ難く、これの
改善が切望される。

以上の機関高回転域でのリード弁の追従不良
は、主に上記した如きリード弁の固有振動数が機
関の回転数の所定でマツチングすることにより惹
起され、従つてリード弁の固有振動数が上記問題
解決の重要な要素である。

本考案者等は主に内燃機関の吸入弁として用い
られるリード弁の共振に起因する上記問題点に鑑
み、これを効果的に改善すべく本考案をなしたも
のである。

本考案の目的とする処は、リード弁装置のリー
ド弁をなすリード片の表裏両面に相互に独立した
凹部を複数設け、リード片の固有振動数を大幅に
増大させ、これを機関使用回転数範囲外とし、機
関高回転域でのリード片の振動現象の発生を抑
制、防止し、以つてリード弁の高回転域での追従
不良を改善し、機関の高速性能向上を図つた内燃
機関のリード弁装置におけるリード弁を提供す
る。

又本考案の目的とする処は、上記の如くである
ため、リード弁の厚さを増加することなく、又重
量を増加することなく、リード弁としての機能を
充分に図りつつ効果的に固有振動数を高めること
ができ、従つて低速から高速迄機関運転の全領域
においてバルブ開閉を確実になさしめ、機関性能
向上に資するリード弁装置におけるリード弁を提
供する。

更に本考案の目的とする処は、上記凹部の形状
や配列に工夫し、ガス圧等にさらされるリード弁
の強度、剛性を損なうことなく、実用上必要且つ
充分の強度、剛性を得ることができ、上記を図り
つつ実用上必要且つ充分の寿命、耐久性を得る如
くしたリード弁装置のリード弁を提供する。

更に又本考案の目的とする処は、リード弁の表
裏両面に設けられる複数の凹部の形成位相を表裏
でその位置が異なる如く変位させ、かくすること
により表裏両面の凹部形成による薄肉の膜部分の
膜振動数を高め、且つ膜形成部分の強度、剛性ア
ツプを図り、上記を効果的に図る如くしたリード
弁装置のリード弁を提供する。

次に本考案を添付図面に従つて詳細に述べる。
これにより本考案の更なる目的及び利点を明らか
にする。

ところで本考案をなす処の前提、基本原理を具
体的実施例を説明するにあたつて述べる。

既述の如く機関高速回転時のリード弁の追従不
良、即ちバルブ開閉動の不良についてはリード弁
自体の固有振動数が重要な要素であることを述べ
た。

そこでリード弁をなすリード片自体の固有振動
数は一般に下記の式で表される。

但しｆは固有振動数 Ｅはヤング率 Ｉは断面係数 ｌはリード弁の長さ ｍは重量 上式から明らかな如くリード弁の大きさや材質
が一定の場合、固有振動数は√に比例す
る。

ところで第８図乃至第１０図に示されるリード
弁１をフラツトな板状体とし、これの横断面を第
１０図に示される如く仮定した場合。

Ａ＝bt ……(1) Ｉ＝bt³／12 ……(2) 但しＡは横断面積 ｂ及びｔは第１０図で示す幅、及び厚さ 以上において、固定端から先端迄全体を一様な
横断面で形成されているとすれば、重量ｍは横断
面積に比例する。

ところでリード弁１の断面の形状を第６図乃び
第７図で示す如く面積を一定のままとして、凹突
を表面、或は表裏両面につけた場合、この断面の
二次モーメントは明らかに増加する。

この事実を例をもつて示す。

例えば to＝ｔ／３ b₁＝ｂ／３とすれば、 面積が一定であるから Ａ＝bt＝2b₁to＋（ｂ−2b₁）t₁ ＝（２／９）bt＋（ｂ／３）t₁ よつてbt＝（２／９）bt＋（ｂ／３）t₁ 従つてt₁＝（７／３）ｔ ところで上記凹突形状のリード片の断面二次モ
ーメントは下記の式で表される。

Ｉ＝（１／12）［2b₁t^３ _０＋（ｂ−2b₁）ｔ^３ _１］…(3) この式においてtoはｔ／３であり、b₁はｂ／３
であり、更にt₁は今求めた如く（７／３）ｔであ
る。

仍つてこれを(3)式に代入すると Ｉ＝（bt³／12）×3.93 ……(4) となる。

即ちこのようにすればＩは既述の(2)式で表され
るフラツトな板状体のものに比し約４倍になり、
同一材質、同一長さでの√は増加し、従つ
てリード弁１の固有振動数は増加する。これは固
有振動数を増加すべく単純に厚さｔを増した場合
と比較し、厚さを増加しても凹突の形成によつて
同一断面積、同一重量となつて、重量ｍを増さな
いだけ有効に固有振動数を高めることができる。

以上の如く凹突を表面、或は表裏両面に設ける
ことにより、リード弁が同一材質で、同一長さ
で、そして同一断面積、同一重量を得る如くする
ことにより単純にリード弁の肉厚や重量を増すこ
となく効果的に固有振動数を増大させることがで
き、機関の使用回転数の範囲外にその固有振動数
を設定し、しかも重量が同一で断面積が同一であ
るためリード弁としての機能は偏平板状体のもの
と同様に得られる。従つて低回転から高回転迄機
関運転の全領域においてバルブ開閉動を確実に行
い、高回転時のリード弁の共振発生を抑制し、こ
れの追従性を改善することができる。

そこで本考案のリード弁の実施例を具体的に説
明する。実施例において、上記を効果的に発揮さ
せるための好ましい条件は下記の如くである。

即ち、 ａ 凹部によりこの部分のリード弁の肉厚は減じ
られて薄膜状となり、この膜部分はそれ自身振
動を起し、所謂膜振動類似の振動を行う。これ
がためその固有振動数はリード弁本体の固有振
動数より高いことが必要である。

ｂ 凹部は弁孔開閉作用によるリード弁全体の曲
げ変形とは別個に燃焼室内のガス圧等により部
分変形するため、これによる応力を許容応力以
内に抑えないと長期間に亘る使用で折損等する
虞がある。

ｃ リード弁全体が可能な限り均等な強度となる
ことが望ましい。

ｄ リード弁の全ての部分で応力集中が発生しな
いような凹部の形状であることが必要である。

ｅ リード弁の重量は弁の開閉作動に鑑み可及的
に軽い方が望ましく、且つ既述の如く断面二次
モーメントは大きくなる形状であること。

そこで本考案にかかるリード弁が用いられる内
燃機関の一例を述べると、これは第１図に示され
る如くで、図示は２サイイクル機関の吸入弁とし
てリード弁を用いた実施例を示している。

機関１０はシリンダ１１、シリンダヘツド１２
及びクランクケース１３の組着体よりなり、シリ
ンダ１１内にはピストン１４が摺動自在に嵌装さ
れ、ピストン１４はコンロツド１５でクランクシ
ヤフトに結合されている。そしてシリンダ１１の
一側にはピストン上昇時内部の給気室１６と連通
する吸気口１７が、これの反対側には排気口１８
が各設けられ、吸気口１７は図示しない気化器
に、又排気口１８は図示しない排気管に各接続さ
れている。そしてシリンダ１１の上記の他の面に
は掃気口１９が設けられ、ピストン１４のスカー
ト部下部には掃気用の穴部２０が設けられ、給気
室１６から燃焼室への掃気通路を形成している。

以上の吸気口１７にはリード弁装置３０が設け
られている。リード弁装置３０はボデイ３１とリ
ード弁４０よりなる。ボデイ３１は断面が中空Ｖ
型で鳥の嘴状をなし、これの上下の傾斜部３２，
３２には弁孔開口部３３が夫々開口設置され、末
広がりの基部にはフランジ部３４が一体に設けら
れてこの部分３４の前面がシリンダ１１の吸気口
１７の周端壁面に固着され、ボデイ３１の吸気口
１７の軸方向の位置決めをなしている。そしてボ
デイフランジ部３４の外側には気化器が図示しな
い管部材等を介して接続される。

ボデイ３１の傾斜部３２の内側、即ち燃焼室に
近い内側の面には弁孔開口部３３に充分にかかる
ようにリード弁４０が設けられ、リード弁４０は
SUS材等の板材で形成され、これの基部のボデイ
傾斜部３２のフランジ部３４に近い部分でネジ３
５等により固着され、リード弁４０の先端は自由
端となし、弁孔開口部３３の先迄延出される如く
その長さは設定されている。リード弁４０は弁孔
開口部３３を塞ぐ大きさを有し、第１図は弁孔開
口部３３を開いて吸気行程にあり、これ以外の行
程ではリード弁４０は弁孔開口部３３を閉じ、給
気室１６内と気化器側の吸気通路とを絶縁する。

第２図は本考案に係るリード弁の平面図、第３
図は第２図３−３線断面図を示している。

リード弁４０は第２図の如く弁孔開口部３３の
数、例えばこれが三個であればこれの数と対応す
る三枚のリード片４１ａ，４１ｂ，４１ｃを備
え、各リード片の基部は連結片４２で一体に連結
され、この部分４２を除いて各リード片４１ａ，
４１ｂ，４１ｃは切り離されている。そして連結
片４２には取付孔４３が複数設けられ、以上の
夫々は全一体的に一枚板で形成されている。

各リード片４１ａ〜４１ｃの表面４０ａ及び裏
面４０ｂには夫々多数の六角形状凹部４４…及び
４５…が設けられ、これを表面４０ａの凹部４４
…について説明すると、凹部４４…は同一のくぼ
み量を有して相互に独立する如く構成され、凹部
４４…間にはこれらを囲んで相互に区画し、そし
て周辺の囲繞枠部４６に連続する如く、且つ相互
に連続する枠部４７が形成され、この枠部４６，
４７はリード弁４０の表面４０ａの一部をなす。
上記枠部４７によつて区画される凹部４４…はリ
ード弁全体が均等な強度となる如く長さ方向及び
左右方向（幅方向）に直線状に規則的に配列さ
れ、平面視で多数の六角形状凹部よりなる亀甲模
様の集合形状をなす。

図示では第２図で明らかな如く先部左右の完全
亀甲模様の六角形状凹部Ａ，Ｂが並設され、その
次に中央部に同様の六角形状凹部Ｃが、そしてこ
れの左右に六角形状凹部の半割形状の凹部Ｄ，Ｅ
が設けられ、この次に更に上記Ａ，Ｂが続き、こ
のように連続亀甲模様の一部で凹部を形成した。
このように凹部はピツチを左右、長さ方向に変位
させて設ける。そして枠部４７の前後の部分及び
隅部は亀甲模様凹部の一部が形成されている。

更に凹部４４…を囲む枠部４７は次の如く設定
した。

即ち、左右に亀甲模様状の凹部Ａ，Ｂが完全な
形で表れる部分の凹部間の枠部Ｆの幅に対し、中
央の凹部Ｃが完全亀甲模様で、これの両側の凹部
Ｄ，Ｅがこれの1/2の形状である場合の境界をな
す左右の枠部Ｇ，Ｈは、この幅を前記枠部Ｆの幅
1/2とし、幅方向の凹部間の枠部の幅をトータル
として等しくし、突部と凹部とが組み合わされて
も幅方向の強度を囲繞枠部４６を含んでどの部分
でも均等化した。そして長さ方向に配設される上
記各枠部Ｆ，Ｇ，Ｈはこれらの上下両端部から二
股状に傾斜して延びる枠部Ｉを介して連結されて
いる。

一方、各リード片４１ａ〜４１ｃの裏面４０ｂ
に設けられる凹部４５…も表面４０ａに設けられ
た凹部４４…と同様に夫々が六角形状をなして囲
繞枠部４６に連続する枠部４８によつて区画さ
れ、亀甲模様の集合形状をなしているが、裏面４
０ｂ側の凹部４５…は表面４０ａ側の凹部４４…
に対しその位置が1/2ピツチずつ長さ方向Ｗにず
れて設けられている。

斯かる構成により、各リード片４１ａ〜４１ｃ
において、表面４０ａ側の枠部Ｆ，Ｇ，Ｈが裏面
４０ｂ側の凹部４５…の各中央部に臨み、同様に
裏面４０ｂ側の枠部Ｆ，Ｇ，Ｈが表面４０ａ側の
凹部４４…の各中央部に臨み、しかも枠部Ｆ，
Ｇ，Ｈはこれらの上下に連続する二股状の枠部Ｉ
を含んで、対応する六角形状凹部をこれらの反対
面側からリブの如く裏打する。

又上記枠部Ｆ，Ｇ，Ｈは表裏両面で夫々リード
片の長さ方向に直線的に配設され、特に枠部Ｇ，
Ｈに対して幅広の枠部Ｆはリード片の幅方向中間
部に配置され、更に枠部Ｆの幅は枠部Ｇ，Ｈの幅
の２倍となつているため、各リード片の幅方向に
おける枠部の幅は表裏で均等化されている。

上記に加え、枠部Ｆ，Ｇ，Ｈを連続する二股状
の枠部Ｉはリード片の表裏面で互いに交差し、こ
の交差部分Ｐはリード片の表裏面に凹部４４…，
４５……を形成する以前の厚さを保持して厚肉部
とすることができ、この厚肉部が第２図に示す如
くリード片の長さ方向、幅方向に規則的に点在す
る。

以上の事からリード弁４０の固有振動数を高め
るべくこれの表裏面４０ａ，４０ｂに複数の六角
形状凹部４４…，４５…を形成しても、凹部４４
…，４５…間の薄肉部４９への応力集中力を阻止
してリード弁４０の強度、剛性をこれの長さ方
向、幅方向に亘つて均等に且つ充分に維持するこ
とができる。

第４図は上記リード弁４０のボデイ３１への取
付状態を示す拡大図で、凹部４４…を有する表面
４０ａが給気室側に、凹部４５…を有する裏面４
０ｂがボデイ３１のシート面３１ａに向き、図の
如く弁孔開口部３３を開いて吸気作用を行い、シ
ート面３１ａに裏面４０ｂがそれ以外の行程で密
着し、気化器側と燃焼室側とを絶縁する。

第５図は本考案の別実施例を示したもので、こ
れはリード弁４０の表裏両面４０ａ，４０ｂに形
成された凹部４４…，４５…の断面隅部４４ａ，
４５ａを弧状とし、この部分が角部となることを
避けたものである。

これによりリード弁４０に繰り返し作用する荷
重による応力集中をより一層その凹部４４…，４
５…の断面形状においても有効に阻止することが
できる。

以上のリード弁の凹部の成形は、これがSUS材
であることから機械加工による成形は難しい。そ
こで所謂フオトエツジング法等の化学腐食法を採
用することにより容易に、量産可能に成形するこ
とができる。

以上の説明で明らかな如く、本考案によればリ
ード弁の表裏両面に六角形状凹部を複数設け、こ
れの固有振動数を機関使用回転範囲外にある如く
高くすることができるため、機関高速回転域での
リード弁の共振の発生を抑制、防止し、機関高速
回転域でのリード弁の追従性を改善し、バルブの
閉塞作動を確実化し、以つて機関の高速性能を向
上させることができる。そしてリード弁の断面
積、重量を変更するこことなく上記を図れるた
め、機関高速回転領域以外の領域においても確実
バルブ機能を発揮し、機関運転の全領域において
極めて好ましいバルブ機能を発揮することができ
る。しかも以上をリード弁の強度、剛性を維持し
つつ達成することができる。

尚本考案の上記実施例は内燃機関の吸気弁とし
て説明したが、本考案にかかるリード弁は空気や
排気浄化用二次空気等のワンウエイバルブとして
も用い得ること勿論で、その使用対象は吸気弁に
限られるものではないことを付言する。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の縦断面図、第２図はリード
弁の平面図、第３図は第２図３−３線断面図、第
４図はリード弁装置の説明的拡大断面図、第５図
はリード弁の変更例を示す第３図と同様の図、第
６図及び第７図は本考案の原理説明断面図、第８
図乃至第１０図は従来のリード弁の説明図で、第
８図は平面図、第９図は側面図、第１０図は横断
面図である。 尚、図面中４０はリード弁、４０ａは表面、４
０ｂは裏面、４４，４５は六角形状凹部、４７，
４８は枠部である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内燃機関の吸入混合気や空気、排気ガス浄化
   用二次空気等を一方向にのみ通すリード弁装置
   において、 ａ リード弁の表裏両面には互いに独立するく
   ぼみ量が同一である複数の六角形状凹部が設
   けられ、 ｂ これらの六角形状凹部はリード弁の長さ方
   向及び幅方向に規則的に配列された亀甲模様
   の集合形状をなし、 ｃ これらの六角形状凹部を区画する枠部は連
   続して形成され、 ｄ 左右に亀甲模様状の凹部が完全な形で表れ
   る部分の凹部間の枠部をリード弁の幅方向の
   中間部においてこれの長さ方向に配設し、 ｅ 上記凹部間の枠部の幅に対して、中央の凹
   部が完全亀甲模様で、これの左右両側に上記
   凹部の半割形状の凹部が表われる部分の境界
   をなす左右の枠部の幅を1/2とし、 ｆ 表裏の各六角形状凹部の位置の配列ピツチ
   を表裏でリード弁の長さ方向へ1/2だけずら
   せたことからなることを特徴とする内燃機関
   のリード弁装置におけるリード弁。 (2) 前記凹部の断面隅部を弧状とした前記実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の内燃機関のリー
   ド弁装置におけるリード弁。