Un ingranaggio della valvola è un componente che controlla l’aspirazione e lo scarico del vapore in un motore. Il meccanismo è solitamente collegato alle valvole di un motore a vapore ed è stato spesso utilizzato nelle prime locomotive. Tale motore è in genere più efficiente quando l’ingresso è aperto per un breve periodo, prima che raggiunga il punto di interruzione quando non passa più vapore nel cilindro del motore. Ci sono stati diversi progetti nel corso degli anni, ognuno generalmente limitato richiedendo lo stesso processo per lavorare le valvole di scarico e di aspirazione.
La nomenclatura della locomotiva a vapore comprende in genere una gamma di parti che includono la caldaia, il focolare, le ruote e una varietà di pompe e valvole. L’ingranaggio della valvola più efficiente è generalmente quello che fa entrare vapore durante l’aspirazione in modo che possa espandersi nella fase successiva del ciclo. Sono stati costruiti vari tipi di meccanismi per controllare il movimento della valvola. Per spostare una locomotiva dal riposo, tuttavia, è generalmente necessaria una maggiore potenza, quindi il vapore può essere lasciato entrare anche durante la fase di espansione. Un dispositivo chiamato barra Johnson veniva spesso utilizzato per il controllo del vapore; gli ingegneri del treno potrebbero tirarlo su per fermare il flusso.
Un tipo di ingranaggio della valvola locomotiva, inventato nel 1840, consentiva il controllo del movimento con meccanismi sull’asse della ruota del treno. Questo design era chiamato ingranaggio della valvola Stephenson. Un altro tipo creato nello stesso periodo si trovava in genere lontano dai sistemi di ruote ed era montato esternamente sul vagone del treno. L’ingranaggio della valvola Walschaerts è stato utilizzato per molti progetti di locomotive con cilindri esterni. Un design simile ha giunti a perno, che in genere non richiedono molta manutenzione, invece di meccanismi di scorrimento.
L’ingranaggio della valvola meridionale presenta un design orizzontale anziché verticale di molte altre varianti. Fu spesso usato negli Stati Uniti nei primi anni del 1900 e aveva elementi simili ad altri design popolari. L’ingranaggio della valvola Joy, generalmente utilizzato in Inghilterra, fu spesso incorporato nelle navi e nelle locomotive alla fine del 1800. Questo era più piccolo di altri progetti, ma alcuni componenti spesso si fratturavano sotto stress.
In grado di sfruttare il movimento dello stelo, l’ingranaggio della valvola Young potrebbe controllare le valvole sul lato opposto di un treno. L’efficienza energetica era generalmente migliore perché i tempi di apertura e chiusura delle valvole erano più precisi. Alcuni storici ritengono che siano stati creati centinaia di tipi di ingranaggi per valvole, nel tentativo di rendere i motori a vapore più efficienti.