(57)【要約】【課題】機関運転中においてバルブリフターの自由な回転を得ると共に、吸気弁の自由な回転を得て、カム面と冠面との間及び傘部とバルブシートとの間の偏摩耗の発生を抑制する。【解決手段】円筒部９の軸方向一端部に一体に有する円盤状の冠部１０と該冠部の裏面側に設けられた突起部１１とを備えたバルブリフター６と、ステムエンド４ｂの先端面が前記バルブリフターの突起部の下端面１１ａに当接しつつ開閉作動する吸気弁４と、前記冠部を押圧する駆動カム３を有するカムシャフト２と、を備えている。前記バルブリフターの冠面１０ａの中心線Ｘと前記駆動カムのカム面３ｃの幅方向の中心線Ｙを、前記カムシャフトの軸方向へα分だけオフセット配置すると共に、前記突起部とステムエンドの接点Ｓを、バルブステムの軸線Ｚに対してオフセット配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成された摺動用孔の内周面に摺接する円筒部と、該円筒部の軸方向一端部に一体に有する円盤状の冠部と、該冠部の裏面側に設けられた突起部と、を備えたバルブリフターと、
ステムエンドの先端面が前記バルブリフターの突起部の端面に当接しつつ開閉作動する機関弁と、
前記冠部の冠面をカム面で押圧するカムを有するカムシャフトと、
を備えた内燃機関の動弁装置であって、
前記バルブリフターの冠面の中心と前記カムのカム面の幅方向の中心を、前記カムシャフトの軸方向へオフセット配置すると共に、
前記バルブリフターの突起部と前記機関弁のステムエンドの当接部を、機関弁のバルブステムの軸線に対してオフセット配置したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記機関弁のバルブステムの軸線と前記バルブリフターの冠部の中心を同一軸線上に配置すると共に、前記突起部の端面を球面状に形成し、該球面状の端面と前記機関弁のステムエンドの先端面との接点を前記バルブステムの軸線に対してオフセット配置したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の動弁装置において、
前記突起部をバルブリフターの冠部の中心とほぼ同軸上に配置すると共に、前記バルブリフターの円筒部の軸心を、前記摺動用孔を介してバルブステムの軸線に対してカムシャフトの軸方向へオフセット配置したことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブリフター(タペット)を介して機関弁を開閉作動させる内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の内燃機関の動弁装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、前記動弁装置は、機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動軸と、吸気弁を開閉作動させる揺動カムを外周に有するカムシャフトと、前記揺動カムと吸気弁との間に介装されて、冠面に前記揺動カムのカム面が摺接する有蓋円筒状のバルブリフターと、前記駆動軸の外周に設けられた偏心カムの回転力を揺動運動に変換して前記揺動カムに伝達するリンク機構と、該リンク機構に連係して吸気弁のリフト特性を可変にする可変機構と、を備えている。
【０００４】
また、前記揺動カムのカム面の幅方向の中心が、前記バルブリフターの冠部の中心に対して前記カムシャフトの軸方向へオフセット配置されている。
【０００５】
これによって、機関運転中において前記バルブリフターがシリンダヘッドの摺動用孔内で円滑に回転して、冠面と揺動カムのカム面との偏摩耗の発生を抑制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３０４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の動弁装置にあっては、前記吸気弁の回転については何ら考慮されておらず、したがって、該吸気弁の傘部(バルブフェース)が吸気ポートの開口端に設けられた円環状のバルブシートの同じ箇所に常に着座するようになっている。この結果、前記傘部とバルブシートとの間に偏摩耗などが発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、機関の駆動中にバルブリフターの他に、吸気弁や排気弁である機関弁をも回転させて、バルブシートとの間の偏摩耗などの発生を抑制し得る動弁装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、とりわけ、バルブリフターの冠面の中心とカムのカム面の幅方向の中心を、カムシャフトの軸方向へオフセット配置すると共に、前記バルブリフターの突起部と前記機関弁のステムエンドの当接部を、機関弁のバルブステムの軸線に対してオフセット配置したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記機関弁のバルブステムの軸線と前記バルブリフターの冠部の中心を同一軸線上に配置すると共に、前記突起部の端面を球面状に形成し、該球面状の端面と前記機関弁のステムエンドの先端面との接点を前記バルブステムの軸線に対してオフセット配置したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記突起部をバルブリフターの冠部の中心とほぼ同軸上に配置すると共に、前記バルブリフターの円筒部の軸心を、前記摺動用孔を介してバルブステムの軸線に対してカムシャフトの軸方向へオフセット配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、機関の駆動中において、バルブリフターの自由な回転が得られると共に、機関弁の自由な回転も得られることから、カムとバルブリフターの冠面との間の偏摩耗の発生を抑制できると共に、機関弁の傘部とバルブシートとの間の偏摩耗などの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る動弁装置の第１実施形態における吸気弁の閉弁時を示す要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施形態における吸気弁の開弁時を示す要部断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における吸気弁の閉弁時を示す要部断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本実施形態における吸気弁の開弁時を示す要部断面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる内燃機関の動弁装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００１５】
〔第1実施形態〕
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示し、例えばＶ型６気筒の４サイクルガソリン機関の吸気側に適用したもので、シリンダヘッド１の上端部に図外の軸受を介して回転自在に支持されたカムシャフト２と、該カムシャフト２の外周に一体に設けられた一般的な卵型の駆動カム３と、シリンダヘッド１の内部に形成された図外の吸気ポートの燃焼室側の開口端を開閉する吸気弁４と、前記シリンダヘッド１の上端部に形成された摺動用孔５内に摺動自在に保持され、前記駆動カム３の回転力を前記吸気弁４に伝達するバルブリフター６と、を備えている。
【００１６】
前記シリンダヘッド１は、例えばアルミ合金材によって形成され、前記摺動用孔５の上端部には図２、図４に示すように、前記駆動カム３回転時のカムノーズ部３ｂの逃げ部となる凹溝５ａが形成されている。
【００１７】
前記カムシャフト２は、鋼材によって丸棒状に形成されて、機関の前後方向に延設され、一端部に設けられた図外の従動スプロケットに巻回されたチェーンを介してクランクシャフトから回転力が伝達されるようになっており、その回転数はクランクシャフトの１／２に設定されている。
【００１８】
前記駆動カム３は、吸気弁４にそれぞれ対応して設けられ、カムシャフト２の外周面に沿って形成された円筒状のベースサークル部３ａ、該ベースサークル部３ａの外周面に突設されたカムノーズ部３ｂと、を有し、前記ベースサークル部３ａとカムノーズ部３ｂの連続した外周面がカム面３ｃとして構成されている。
【００１９】
前記吸気弁４は、先端側に一体に形成されて、前記吸気ポートの開口端に固定された円環状のバルブシートに離着座する傘部と、該傘部の上端に一体に設けられて図外の円筒状バルブガイドを介してシリンダヘッド１に摺動自在に保持されたバルブステム４ａと、を有している。
【００２０】
前記バルブステム４ａの一端側には、バルブスプリング７の上端部を弾持する多段形状の円盤状スプリングリテーナ８が図外のコッタを介して一体的に固定されている。
【００２１】
前記バルブリフター６は、鋼材によって一体に形成され、外周面が前記摺動用孔５の内周面を摺動する円筒部９と、該円筒部９の上端部に一体に設けられた円盤状の冠部１０と、該冠部１０の冠面(上面)１０ａと反対側の裏面側に一体に設けられた突起部１１と、を有している。
【００２２】
前記円筒部９は、外径が前記摺動用孔５の内径よりも僅かに小さく設定されて、機関の駆動時に、摺動用孔５の内周面に保持されつつ上下に摺動案内されるようになっている。前記冠部１０の冠面１０ａには、機関の駆動時に前記駆動カム３のカム面３ｃが常時摺接するようになっている。
【００２３】
前記突起部１１は、ほぼ円柱状に形成されていると共に、球面状に形成された下端面１１ａに前記バルブスプリング７のばね力を介して前記吸気弁４のバルブステム４ａのステムエンド４ｂの上端面が弾接しており、前記駆動カム３の回転によってバルブリフター６の冠部１０と突起部１１を介して吸気弁４に開作動力を伝達するようになっている。
【００２４】
そして、前記バルブリフター６の円筒部９は、図１に示すように、吸気弁４の閉弁時において、その中心線Ｘが前記駆動カム３のカム面３ｃの幅方向の中心線Ｙからカムシャフト２の軸方向へα分だけ僅かにオフセット配置されている。すなわち、例えばカムシャフト２の軸方向の位置を予め正規の位置よりもα分だけ僅かにずらして配置するか、あるいは、前記摺動用孔５の形成位置を予め正規の位置よりもα分だけカムシャフト２の軸方向へ僅かにずらして形成することによって、前記円筒部９の中心線Ｘとカム面３ｃの幅方向の中心線Ｙがカムシャフト２の軸方向にオフセット配置するようになっている。
【００２５】
また、前記突起部１１の下端面１１ａとバルブステム４ａのステムエンド４ｂの上端面との当接位置(接点Ｓ)が、前記バルブステム４ａの軸線Ｚ(図１ではＸと重なる)に対してカムシャフト２の軸方向にβ分だけオフセットしている。すなわち、前記突起部１１は、その中心軸線Ｑが図１に示す状態で、冠部１０の中心線Ｘよりもβ分だけ図中左側へ僅かに偏倚した位置に設けられており、これによって、前記当接部がバルブステム４ａの軸線Ｚからβ分だけオフセットしている。
【００２６】
したがって、この実施形態によれば、機関の運転中に、クランクシャフトによってカムシャフト２が回転して、図３及び図４に示すように、駆動カム３のカムノーズ部３ｂ(カム面３ｃ)が冠面１０ａを介してバルブリフター６を押し下げて吸気弁４に開弁力が作用する。そうすると、前記両者３ｃ、１０ａ間に発生した大きな摩擦力によってバルブリフター６に回転力が発生して該バルブリフター６が摺動用孔５内で一方向へ回転する。
【００２７】
また、前記バルブリフター６が回転すると、突起部１１の球面状下端面１１ａとバルブステム４ａのステムエンド４ｂの上端面との接点Ｓが、バルブステム４ａの軸線Ｚを中心に公転する。このため、前記両者の接点Ｓに作用する摩擦力によって吸気弁４に回転力が発生して、該吸気弁４を一方向へ安定的に回転させることができる。
【００２８】
以上のように、バルブリフター６の自由な回転によって、該バルブリフター６の冠面１０ａと駆動カム３のカム面３ｃとの間の偏摩耗が抑制される。
【００２９】
また、前記吸気弁４の自由な回転が得られることから、傘部外周のフェース面と吸気ポート側のバルブシートとの間の偏摩耗も効果的に抑制することができる。
【００３０】
すなわち、従来技術のように、吸気弁４が回転しない場合は、前記吸気弁の傘部とバルブシートとの間に偏摩耗が発生し易くなって、バルブクリアランスに経時的な変化が発生し、この結果、機関の回転数が不安定になる。また、場合によっては、機関の爆発工程で両者の当接面（シール面）から燃焼ガスが漏れて燃焼不良を発生させる。
【００３１】
本実施形態では、前述のように、吸気弁４が自由に回転することから、傘部とバルブシートとの当たり面が均一化するため、偏摩耗の発生が抑制でき、この結果、傘部(フェース面)の摩耗量が減少して耐久性の向上が図れる。
【００３２】
一方、バルブシート側の当接面も、前記傘部のフェース面全体とまんべんなく接して、均一な当たりとなることから、かかる部位の摩耗量も減少して耐久性が向上する。
【００３３】
前記吸気弁４は、特に機関低回転域では回転しにくい傾向にあり、一般に低回転で使用されるディーゼル機関や、ガソリン機関でも低回転領域での使用頻度が多い場合には、前記偏摩耗が発生し易いが、本実施形態にように、簡単な構造でいわば強制的に吸気弁４を回転させることができるので、製造コストの抑制しつつディーゼル機関、ガソリン機関を問わず機関低回転域での偏摩耗を有効に抑制することが可能になる。
【００３４】
また、前記突起部１１の下端面１１ａを球面状に形成したことによって、ステムエンド４ｂの上端面とのオフセット配置がし易くなると共に、接点Ｓが点接触になってバルブステム４ａの軸線Ｚを中心に公転することから、該接点Ｓに作用する摩擦力によってバルブステム４ａの回転伝達力が良好になって吸気弁４の回転性を高めることが可能になる。
【００３５】
さらに、吸気弁４の開弁期間中、常に前記接点Ｓがオフセットしているので、突起部１１の回転により前記接点Ｓで吸気弁４を安定的に回転させることができる。
〔第２実施形態〕
図５〜図８は本発明の第２実施形態を示し、カムシャフト２や駆動カム３、バルブリフター６などの基本構造は第１実施形態と同様であるが、異なるところは、駆動カム３のカム面３ｃの幅方向の中心線Ｙと吸気弁４のバルブステム４ａ軸線Ｚを同軸線上に配置すると共に、この同軸線に対してバルブリフター６の円筒部９の中心線Ｘ(冠部１０の中心)をオフセット配置したものである。
【００３６】
具体的に説明すれば、図５に示すように、吸気弁４の閉弁時において、バルブリフター６の冠部１０の中心線Ｘ上に前記突起部１１の軸線Ｑが同軸線上に配置されていると共に、かかる同軸上の前記中心線Ｘと軸線Ｑが、同軸上にある前記カム面３ｃの中心線Ｙとバルブステム４ａの軸線Ｚに対してカムシャフト２の図中左方向へγ分だけオフセット配置されている。
【００３７】
したがって、この実施形態も、機関の運転中に、クランクシャフトによってカムシャフト２が回転すると、図７及び図８に示すように、駆動カム３のカムノーズ部３ｂ(カム面３ｃ)が冠面１０ａを介してバルブリフター６を押し下げて吸気弁４に開弁力が作用する。そうすると、前記両者３ｃ、１０ａ間に発生した大きな摩擦力によってバルブリフター６に回転力が発生して該バルブリフター６が摺動用孔５内で一方向へ回転する。
【００３８】
また、前記バルブリフター６が回転すると、突起部１１の球面状下端面１１ａとバルブステム４ａのステムエンド４ｂの上端面との接点Ｓが、バルブステム４ａの軸線Ｚを中心に公転する。このため、前記両者の接点Ｓに作用する摩擦力によって吸気弁４に回転力が発生して、該吸気弁４を一方向へ安定的に回転させることができる。
【００３９】
したがって、第１実施形態と同様に、バルブリフター６の自由な回転によって、該バルブリフター６の冠面１０ａと駆動カム３のカム面３ｃとの間の偏摩耗が抑制されると共に、前記吸気弁４の自由な回転も得られることから、傘部外周のフェース面とバルブシートとの間の偏摩耗も効果的に抑制することができる。
【００４０】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば動弁装置として前記従来技術として掲げた吸気弁の作動角やリフト量を可変にする可変動弁装置にも適用でき、また、前記一般的な駆動カムの他に、従来技術のような揺動カムを用いたものにも適用可能である。この揺動カムを用いる場合には、バルブリフターの回転方向が変化すると共に、吸気弁の回転方向も変化することになり、効果的には前記各実施形態と異なるところはない。
【００４１】
さらに、吸気弁の他に排気弁にも適用できることは勿論であり、全ての機関弁の他に一部の機関弁に適用することも可能である。
【００４２】
また、前記突起部の下端面を球面状に形成したが、平坦面状に形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１…シリンダヘッド
２…カムシャフト
３…駆動カム
４…吸気弁(機関弁)
４ａ…バルブステム
４ｂ…ステムエンド
５…摺動用孔
６…バルブリフター
７…バルブスプリング
９…円筒部
１０…冠部
１１…突起部
１１ａ…下端面
Ｘ…バルブリフター(円筒部)の中心線
Ｙ…駆動カムのカム面の幅方向の中心線
Ｚ…バルブステムの軸線
Ｑ…突起部の中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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