(57)【要約】【課題】内燃機関の出力を向上させるとともに燃費を向上させることができるようにした、内燃機関用バルブを提供する。【解決手段】ポート３０を開閉する弁体５１と、弁体５１と離隔して設けられたステム５３と、ポート３０内に設けられ、弁体５１とステム５３とを接続し、ステム５３よりも細い線状部材５２と、を備え、線状部材５２は、ステム５３の弁開方向への動きを、弁体５１に伝達可能な剛性を有する。【選択図】図１
2014231757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のポートを開閉する弁体と、
前記弁体と離隔して設けられたステムと、
前記ポート内に設けられ、前記弁体と前記ステムとを接続し、前記ステムよりも細い線状部材と、を備え、
前記線状部材は、前記ステムの弁開方向への動きを、前記弁体に伝達可能な剛性を有する
ことを特徴とする、内燃機関用バルブ。
【請求項２】
前記線状部材は、ピアノ線である
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用バルブ。
【請求項３】
前記線状部材は、
軸心部に配置されたチェーンと、
前記チェーンの外周に装着され、軸方向に分割されたチューブとを有する
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関用バルブ。
【請求項４】
前記ポートは、吸気ポートであり、
前記ステムは、前記吸気ポートの一側壁部から該吸気ポート内に突設され、
前記弁体は、前記ステムの動きを受けて前記吸気ポートの他側壁部側に揺動する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関用バルブ。
【請求項５】
前記弁体及び前記吸気ポートには、前記弁体を前記吸気ポートの前記他側壁部に揺動自在に連結する連結部が設けられている
ことを特徴とする、請求項４記載の内燃機関用バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いるバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、その燃焼室に流入する吸気と噴射燃料とが十分に混合されることで燃焼効率が向上する。燃焼効率が向上することにより、例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を確実に機能させることができ、また、中高負荷域をはじめとした各負荷領域におけるノッキングの発生を抑制することができる。これらより、燃費を向上させることができる。
【０００３】
内燃機関において吸気及び噴射燃料を十分に混合させる手法の一つとして、タンブル流（燃焼室の縦の渦流）の生成を促進する技術が開発されている。このような技術としては、シュラウドやタンブルコントロールバルブといった吸気の流れを制御する構造を吸気ポートに追加したものが挙げられる。しかしながら、吸気ポートに構造を追加すると、追加された構造が吸気抵抗となることにより、内燃機関の出力向上が妨げられる。特に、高負荷域で運転中の内燃機関による出力向上の点で不利となる。
【０００４】
そこで、吸気ポートに構造を追加することなく、吸気バルブの構造を変更することによりタンブル流の生成を促進させる技術が開発されている。かかる技術が、例えば特許文献１及び２に開示されている。
特許文献１及び２には、吸気ポートに設けられた棒状のバルブステムとこの先端に連結された回動自在のバルブヘッドとから構成された二分割の吸気バルブが示されている。かかる吸気バルブが開弁する場合、バルブステムが弁開方向に動くことでバルブヘッドが回動することにより、斜め下向きに形成された吸気ポートの一方（例えば上方）がその他方（例えば下方）よりも大きく開かれる。これにより、燃焼室に流入する吸気が整流されて、タンブル流の生成が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−３２４６０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２の技術では、吸気ポートに設けられた棒状のバルブステムが吸気の流通を妨げ、このバルブステムの太さ分（外径分）が吸気抵抗となってしまう。よって、内燃機関の出力向上及び燃費向上の点で改善の余地がある。
このように、吸排気ポートに設けられた棒状のバルブステムは、吸排気の流通抵抗となるため、内燃機関の出力向上及び燃費向上の妨げとなってしまう。
【０００７】
本発明の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、内燃機関の出力を向上させるとともに燃費を向上させることができるようにした、内燃機関用バルブを提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の内燃機関用バルブは、内燃機関のポートを開閉する弁体と、前記弁体と離隔して設けられたステムと、前記ポート内に設けられ前記弁体と前記ステムとを接続し前記ステムよりも細い線状部材と、を備え、前記線状部材は、前記ステムの弁開方向への動きを、前記弁体に伝達可能な剛性を有することを特徴としている。
前記ポートには、吸気ポート又は排気ポートを適用することができる。また、前記線状部材は、前記ステムの弁開方向への動きを、撓みながら前記弁体に伝達することが好ましい。
【０００９】
（２）前記線状部材は、ピアノ線であることが好ましい。
（３）または、前記線状部材は、軸心部に配置されたチェーンと、前記チェーンの外周に装着され軸方向に分割されたチューブとを有することが好ましい。
（４）前記ポートは吸気ポートであり、前記ステムは前記吸気ポートの一側壁部から該吸気ポート内に突設され、前記弁体は前記ステムの動きを受けて前記吸気ポートの他側壁部側に揺動することが好ましい。
（５）前記弁体及び前記吸気ポートには、前記弁体を前記吸気ポートの前記他側壁部に揺動自在に連結する連結部が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関用バルブによれば、ポート内に設けられた線状部材がステムよりも細いため、線状部材に対応する箇所にこれよりも太いステムが設けられるものに比較して、ポートを流通する吸排気の抵抗を低減させることができる。これにより、内燃機関の出力を向上させることができるとともに燃費を向上させることができる。特に、内燃機関の高負荷域における出力を向上させることができる。
【００１１】
さらに、ポートを開閉する弁体に、線状部材が、撓みながらステムの弁開方向への動きを伝達すれば、弁開時に、例えばポートの一側壁部が他側壁部よりも大きく開放されるなどポートの一部が大きく開放される。したがって、ポートを流通する吸気が整流され、タンブル流の生成を促進させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。同様に、ポートを流通する排気も同様に整流されることにより、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる吸気バルブ（内燃機関用バルブ）とこれが装着されたエンジンの要部を示す断面図である。この図１では、吸気バルブが弁閉作動されたものを示す。
【図２】図１の吸気バルブが弁開作動されたものを示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる吸気バルブを示す要部断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態にかかる吸気バルブを示し、（ａ）は吸気バルブの要部斜視図であり、（ｂ）は吸気バルブ及びこれが装着されたエンジンの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関用バルブにかかる実施の形態を説明する。本実施形態の内燃機関用バルブは、自動車や鉄道車両といった車両に搭載される内燃機関に適用される。本実施形態では、自動車に搭載された内燃機関であるエンジンに適用されたものを例に、内燃機関用バルブを説明する。
【００１４】
また、本実施形態では、エンジンにおいてシリンダブロックからシリンダヘッドに向かう方向を上方とし、その逆方向を下方とし、これらの上下方向に直交する方向を側方とする。なお、下方は、重力の作用方向或いはその一部成分の方向と同方向であるものとする。
【００１５】
〔第一実施形態〕
〔構成〕
〔エンジンの主要構成〕
図１に示すように、第一実施形態の内燃機関用バルブが適用されるエンジン１は、シリンダブロック１０とこの上方に設けられたシリンダヘッド２０とこれらのシリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０により形成される燃焼室５とを有する。
【００１６】
シリンダブロック１０には、ピストン８（その上部を二点鎖線で示す）を収容する円筒状の空間（以下、「シリンダ」という）が形成されている。このシリンダに収容されたピストン８の上面が燃焼室５の下面を形成し、ピストン８よりも上方に位置するシリンダの側面が燃焼室５の側面を形成する。なお、ピストン８は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト（何れも図示略）に接続され、クランクシャフトの回転位相に応じてシリンダ内を往復摺動する。
このシリンダブロック１０の上方には、燃焼室５の気密を確保するためのガスケット９を介してシリンダヘッド２０が設けられる。
【００１７】
シリンダヘッド２０には、シリンダブロック１０のシリンダ上方に連続する空間が凹設されている。この空間が燃焼室５の上部を形成し、この燃焼室５の上部に点火プラグ２１の先端が突出された状態で設けられている。ここでは、燃焼室５の上部は、ペントルーフ形状に形成されている。
このシリンダヘッド２０には、燃焼室５に連通する吸気ポート３０及び排気ポート４０が形成されている。
【００１８】
吸気ポート３０は、燃焼室５に流入する吸気が流れる通路である。この吸気ポート３０は、燃焼室５側の端部に吸気ポート開口３１を有する。この吸気ポート開口３１は、吸気バルブ５０によって開閉される開口である。なお、エンジン１はポート噴射式であって、吸気ポート３０の吸気バルブ５０の上流側には、燃料を噴射する図示しないインジェクタが装備されている。
一方、排気ポート４０は、燃焼室５から流出する排気が流れる通路である。この排気ポート４０は、燃焼室５側の端部に排気ポート開口４１を有する。この排気ポート開口４１は、排気バルブ７０によって開閉される開口である。
【００１９】
シリンダヘッド２０には、各バルブ５０，７０のステム５３，７３をそれぞれ保持するとともにそれぞれの往復摺動を案内するバルブステムガイド２２Ａ，２２Ｂが設けられている。各バルブステムガイド２２Ａ，２２Ｂは、その一端部が対応するポート３０，４０内に突設され、対応するステム５３，７３の大きさの円柱状空間が軸心部に形成された円筒状の部材である。
【００２０】
なお、図１には、吸気ポート開口３１及び排気ポート開口４１のそれぞれ一つを示すが、各ポート開口３１，４１は単数であっても複数であってもよく、さらに、吸気ポート開口３１の数と排気ポート開口４１の数とは同数でなくてもよい。ここでは、吸気ポート開口３１が二つ設けられ、排気ポート開口４１が二つ設けられている。
【００２１】
また、詳細は図示しないが、エンジン１には、吸気ポート３０と排気ポート４０とを連通する連通路とこの連通路の排気の流通及びその遮断を切り替えるＥＧＲ弁とを有するＥＧＲ機構が搭載されている。このＥＧＲ機構は、排気を吸気に混入させることにより、窒素酸化物の低減やエンジン１の低負荷時における燃費向上のためのものである。
本発明の内燃機関用バルブは、上記の両ポート３０，４０の少なくとも何れかに適用されるが、本実施形態では、内燃機関用バルブとして、吸気ポート３０に設けられた吸気バルブ５０を例に説明する。
【００２２】
〔吸気系の構成〕
吸気ポート３０に設けられた吸気バルブ５０は、シリンダヘッド２０に付設された動弁機構６０により弁開作動及び弁閉作動される。なお、図１は弁閉作動された吸気バルブ５０及びその周辺構成を示し、後述する図２は弁開作動された吸気バルブ５０及びその周辺構成を示す。
【００２３】
〔吸気バルブ〕
吸気バルブ５０は、吸気ポート開口３１を開閉する弁体５１と、この弁体５１から離隔して設けられたステム５３と、弁体５１とステム５３とを接続するピアノ線（線状部材）５２との三つの部材を備えたポペットバルブである。つまり、吸気バルブ５０は三分割のバルブといえる。
ここでは、吸気バルブ５０における燃焼室５側（下側）を先端とし、その逆側（上側）を基端とする。したがって、吸気バルブ５０は、先端側から順に弁体５１，ピアノ線５２及びステム５３を備えている。弁体５１，ピアノ線５２及びステム５３は、それぞれが吸気バルブ５０の軸心Ｃに沿って設けられている。
【００２４】
なお、弁体５１は、所謂バルブヘッドといわれる部位に相当し、また、ピアノ線５２及びステム５３は、所謂バルブステムに相当する箇所に設けられている。すなわち、吸気バルブ５０は、一般的なポペットバルブにおけるバルブステムの先端側の一部がピアノ線５２に置き換えられ、このピアノ線５２によりバルブステムの他部とバルブヘッドとが接続された構造を有するものといえる。
以下、先端側から基端側に向けて吸気バルブ５０の各要素を説明する。
【００２５】
［弁体］
弁体５１は、円錐傘状に形成されている。吸気バルブ５０の閉弁時には、弁体５１が吸気ポート開口３１を閉鎖することにより、吸気ポート３０と燃焼室５とが隔離される。一方、吸気バルブ５０の開弁時には、弁体５１が吸気ポート開口３１を開放することにより、吸気ポート３０と燃焼室５とが連通される。
この弁体５１には、軸心Ｃに対して吸気ポート３０の下側壁部３３（他側壁部）側に向かって重力が作用している。詳細は後述するが、可撓性を有するピアノ線５２に接続される弁体５１は、吸気バルブ５０の開弁時に、ステム５３の動きを受けて吸気ポート３０の下側壁部３３側に揺動するものである。
【００２６】
また、弁体５１は、先端側から順に、下面部５１ａ，周縁部５１ｂ及び頂部５１ｃを有する。下面部５１ａは、弁体５１の先端部に設けられ、その外面（即ち下面）が吸気バルブ５０の閉弁時に燃焼室５の上面の一部を形成する触火面として機能する。周縁部５１ｂは、弁体５１の裾野部であり、その一部が吸気ポート開口３１を形成するシリンダヘッド２０に嵌挿された弁座（図示略）に繰り返し当接するバルブフェース（図示略）として機能する。頂部５１ｃは、弁体５１の基部であり、以下に説明するピアノ線５２と連結されている。
【００２７】
［ピアノ線］
ピアノ線５２は、吸気ポート３０内に露出して設けられた線状の部材である。このピアノ線５２は、吸気バルブ５０が弁開作動されているときのステム５３の弁開方向への動きを受けると、圧縮力によって、撓みながら弁体５１に伝達可能な剛性（以下、「線剛性」という）を有する。
一方、吸気バルブ５０が弁閉状態のときには、ピアノ線５２は、軸心Ｃに沿って撓むことなく直線状に延在する。すなわち、吸気バルブ５０の弁閉作動時には、ピアノ線５２には張力（テンション）が作用している。
【００２８】
このように、ピアノ線５２は、剛性と可撓性とを調和させたものである。このピアノ線５２としては、炭素を０．６〜０．９５％含む硬鋼線を用いることができる。
ピアノ線５２の外径φ1は、ステム５３の外径φ2よりも小さく形成されている。逆に言えば、ステム５３の外径φ2は、ピアノ線５２の外径φ1よりも大きい。つまり、ピアノ線５２はステム５３よりも細く、ステム５３はピアノ線５２よりも太い。
【００２９】
また、ピアノ線５２の外径φ1は、ピアノ線５２が少なくとも上記の線剛性を有するように実験的又は経験的に予め設定される。この外径φ1には、吸気ポート３０の吸気圧と燃焼室５の気圧との差圧範囲や弁体５１の重量或いは大きさといった種々のパラメータに依って適宜設定されたものを用いる。ここでは、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に伝達する際に、弁体５１が吸気ポート３０の下側壁部３３に摺接するように撓むような剛性を有する値に外径φ1が設定されている。ピアノ線５２として、外径φ1が例えば１．４ｍｍのものを用いることができる。一方、ステム５３として、外径φ2が例えば５．０ｍｍのものを用いることができる。
【００３０】
このピアノ線５２は、その先端部５２ａが上記した弁体５１の頂部５１ｃに連結され、その基端部５２ｂが以下に説明するステム５３と連結されている。なお、ピアノ線５２と弁体５１及びステム５３のそれぞれとの連結には、例えば溶接等の種々の公知手法を用いることができる。
【００３１】
［ステム］
ステム５３は、吸気バルブ５０の弁開作動及び弁閉作動の作動軸として機能する棒状の部材である。具体的に言えば、ステム５３が先端側に移動されると吸気バルブ５０が弁開作動し、逆に、基端側に移動されると吸気バルブが弁閉作動する。
ステム５３の先端部５３ａは、上記のようにピアノ線５２の基端部５２ｂに連結されるとともに、吸気ポート３０の上側壁部（一側壁部）３２から吸気ポート３０内に突設されている。一方、ステム５３の基端部５３ｂは、以下に説明する動弁機構６０に当接され固定されている。
【００３２】
〔動弁機構〕
動弁機構６０は、上記したように吸気バルブ５０を弁開作動及び弁閉作動させるものである。この動弁機構６０は、吸気バルブ５０を弁閉作動側に付勢するバルブスプリング６１と、このバルブスプリング６１の上方にリテーナやバルブリフタなどを介して設けられるカム６２とを有する。
このカム６２は、吸気バルブ５０を弁閉作動させるベース円部６２ａと吸気バルブ５０を弁開作動させるノーズ部６２ｂとを有する。これらのベース円部６２ａ及びノーズ部６２ｂにより形成されるカムプロファイルとカム６２の位相によって、吸気バルブ５０による吸気ポート開口３１の開閉タイミングが設定される。
【００３３】
具体的に言えば、吸気バルブ５０の弁開作動時（図２に示す）には、カム６２のノーズ部６２ｂにより押圧されて、ステム５３とこのステム５３に連結されたピアノ線５２とこのピアノ線５２に連結された弁部５１（つまり吸気バルブ５０）が先端側に移動される。一方、吸気バルブ５０の弁閉作動時（図１に示す）には、カム６２のベース円部６２ａによってノーズ部６２ｂによる押圧が解除され、これにより収縮が解放されたバルブスプリング６１によって、吸気バルブ５０が基端側に付勢され移動される。
なお、ここではカム６２が直接的に吸気バルブ５０を押し下げる所謂直動式の動弁機構６０を説明したが、これに替えて、ロッカーアームを有する動弁機構６０を用いてもよい。
【００３４】
〔その他の構成〕
排気バルブ７０は、バルブヘッド７１とバルブステム７３とから構成される一般的なポペットバルブを用いている。この排気バルブ７０も、上述の吸気バルブ５０と同様に、図示省略する動弁機構により弁開作動及び弁閉作動される。したがって、排気バルブ７０のバルブヘッド７１は、排気ポート開口４１の延在平面に直交する向きに沿って往復動する。
なお、排気バルブ７０の開閉タイミングはエンジン１の排気行程に応じて設定され、吸気バルブ５０の開閉タイミングはエンジン１の吸気行程に応じて設定されている。本実施形態では、排気バルブ７０の弁開動作の終期と吸気バルブ５０の弁開動作の始期とが重複（所謂バルブオーバーラップ）するように、各開閉タイミングが設定されている。
【００３５】
〔作用及び効果〕
本発明の第一実施形態にかかる吸気バルブ５０は、上述のように構成される。
次に、図２を参照して、弁開作動時の吸気バルブ５０を説明する。
動弁機構６０のカム６２が回転することにより、カム６２のノーズ部６２ｂがバルブスプリング６１を収縮させるとともに吸気バルブ５０のステム５３を先端側（下側）に移動させる。ステム５３の先端側への動き（弁開方向への動き）はピアノ線５２を介して弁体５１に伝達される。このとき、ピアノ線５２は、ステム５３の動きを弁体５１に伝達しつつ撓んだ状態となる。
【００３６】
詳細に言えば、ピアノ線５２は、弁体５１を燃焼室５側に押圧するとともに、弁体５１の重量によって撓んだ状態となる。このとき、軸心Ｃに対して吸気ポート３０の下側壁部３３側に向かって重力が作用する弁体５１は、燃焼室５に侵入しつつ、その周縁部５１ｂを下側壁部３３に摺接しながら移動する。言い換えれば、吸気ポート開口３１は、その上部３１ａが開放されつつ下部３１ｂの閉鎖が維持される。
吸気ポート開口３１において、その下部３１ｂが閉鎖されたままその上部３１ａが開放されると、燃焼室５に流入する吸気（白抜きの矢印で示す）が整流される。これにより、燃焼室５の縦の渦流、即ちタンブル流の生成が促進される。
【００３７】
したがって、本発明の第一実施形態にかかる吸気バルブ（内燃機関用バルブ）５０によれば、吸気ポート開口３１を開閉する弁体５１にピアノ線５２が撓みながらステム５３の弁開方向への動きを伝達するため、弁開時に、吸気ポート開口３１の上部３１ａが下部３１ｂよりも大きく開放される。ここでは、吸気ポート開口３１の下部３１ｂが閉鎖されたまま上部３１ａが開放される。このため、吸気ポート開口３１を流通する吸気が整流され、タンブル流の生成を促進させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。
【００３８】
一方、従来のポペットバルブにより吸気ポート開口を開放する場合には、吸気ポート開口の周縁部全体が開放されることになるため、燃焼室に流入する吸気が乱れ、吸気と噴射燃料との混合が十分にされないおそれがある。これに対し、吸気バルブ５０は、タンブル流の生成を促進させることができるため、吸気と噴射燃料とを十分に混合させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。
【００３９】
また、吸気ポート３０に露出して設けられたピアノ線５２がステム５３よりも細いため、従来のポペットバルブのようにピアノ線５２に対応する箇所にこれよりも太いステムが設けられるものに比較して、吸気ポート３０を流通する吸気の抵抗を低減させることができる。これにより、エンジン１の出力を向上させることができるとともに燃費を向上させることができる。特に、エンジン１の高負荷域における出力を向上させることができる。
吸気バルブ５０において、弁体５１とステム５３とを接続する部材にピアノ線５２を用いているので、汎用部材を用いて吸気バルブ５０を形成することができる。
【００４０】
吸気バルブ５０の弁開作動時には、ステム５３の先端側への動きがピアノ線５２を介して弁体５１に伝達される。すなわち、ステム５３の弁開方向への動きを受けて、弁体５１が吸気ポート３０の下側壁部３３側に揺動する。このため、吸気は、吸気ポート３０の上側壁部３２側に整流されて燃焼室５に流入する。よって、タンブル流の生成を促進させることができ、燃費を確実に向上させることができる。
【００４１】
このように、吸気バルブ５０によれば、タンブル流の生成を促進させることができるため、エンジン１のＥＧＲ機構を作動させた場合、吸気及び噴射燃料に対して排気を十分に混合させることができる。これにより、窒素酸化物を確実に低減させることができ、燃費を確実に向上させることができる。
【００４２】
アイドル状態などの極低負荷域で稼働するエンジン１では、燃焼室５の気圧が吸気ポート３０の吸気圧よりも高くなる場合がある。このような場合には、吸気ポート開口３１の開放タイミングが遅れてしまうときがある。なお、通常稼働中のエンジン１では、燃焼室５の気圧よりも吸気ポート３０内の吸気圧の方が高いため、吸気ポート開口３１は設定された開閉タイミングで開閉される。
【００４３】
しかしながら、アイドル状態などの極低負荷域で稼働するエンジン１では、燃焼安定性を確保するためにバルブオーバラップ期間を短くすることが好ましい。このため、吸気ポート開口３１の開放タイミングが遅れることによる不具合は発生しない。むしろ、吸気バルブ５０は、吸気ポート開口３１の開閉タイミングをエンジン１の負荷領域に応じて変更しているため、エンジン１のＥＧＲ機構を適切に機能させることができる。
【００４４】
〔第二実施形態〕
次に、図３を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態では、上述の第一実施形態と同様に、内燃機関用バルブとして吸気バルブ５０′を例に説明する。第二実施形態の吸気バルブ５０′は、上述の吸気バルブ５０のピアノ線５２に対応する箇所に他の線状部材５２′を用いる点が異なる、以下の説明では、その異なる点を説明する。なお、ここでいう異なる点を除いては上述の第一実施形態の構成と同様の構成になっており、これらについては、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４５】
吸気バルブ５０′は、先端側から順に弁体５１，線状部材５２′及びステム５３を備えている。これらの弁体５１，線状部材５２′及びステム５３は、それぞれ軸心Ｃに沿って先端側から順に設けられている。
線状部材５２′は、吸気ポート３０内に露出して設けられる。この線状部材５２′は、吸気バルブ５０′が弁開作動されているときのステム５３の弁開方向への動きを、撓みながら弁体５１に伝達可能な剛性を有する。
【００４６】
一方、吸気バルブ５０′が弁閉状態のときには、線状部材５２′は、軸心Ｃに沿って撓むことなく直線状に延在している。すなわち、吸気バルブ５０′の弁閉作動時には、線状部材５２′には張力（テンション）が作用している。
このように、線状部材５２′は、剛性と可撓性とを調和させたものである。
【００４７】
この線状部材５２′は、その軸心部に配置されたチェーン５２ａ′と、チェーン５２ａ′の外周に装着されたチューブ５２ｂ′とを有する。
チェーン５２ａ′は、その両端に張力が作用すると直線状になる、逆に、チェーン５２ａ′は、その両端から圧縮力が作用すると形状を保持することができない。このチェーン５２ａとしては、各プレートをピン等で連結したローラ−チェーンや金属製の環をつなぎあわせたものを用いることができる。
【００４８】
チューブ５２ｂ′は、軸方向に分割された金属製の円筒部材である。このチューブ５２ｂ′の内部に形成される円柱状の空間に、上記のチェーン５２ａ′が収容される。このチューブ５２ｂ′は、線状部材５２′において、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に伝達可能な剛性を確保している。この剛性は、チューブ５２ｂ′の分割度合、即ち分割数で調整することができる。例えば、チューブ５２ｂ′の分割数を多くするほど、剛性を弱める側に設定することができる。
【００４９】
ここでは、チューブ５２ｂ′の剛性が、弁体５１が吸気ポート３０の下側壁部３３に摺接するように撓みつつ、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に伝達可能な剛性を有するように設定されている。
チューブ５２ｂ′の外径φ1′、即ち線状部材５２′の外径φ1′は、ステム５３の外径φ2よりも小さく形成されている。すなわち、線状部材５２′の外径はステム５３よりも細い。
【００５０】
この線状部材５２′は、その先端部が弁体５１に連結され、その基端部がステム５３と連結されている。なお、線状部材５２′と弁体５１及びステム５３のそれぞれとの連結には、チェーン５２ｂ′がローラ−チェーンであれば、弁体５１及びステム５３のそれぞれにローラーチェーンの一部を構成するプレートを設け、このプレートにチェーン５２ｂ′をピンでつなぐ手法を採ることができる。また、チェーン５２ｂ′が金属製の環をつなぎあわせたものであれば、弁体５１及びステム５３のそれぞれに金属製の半環を設け、この半環にチェーン５２ｂ′の環をつなぐ手法を採ることができる。線状部材５２′と弁体５１及びステム５３のそれぞれとの連結は前記の各手法に限らず、溶接等のその他の種々の公知手法を用いることができる。
【００５１】
第二実施形態にかかる吸気バルブ５０′は、上述のように構成されるため、以下に示す作用及び効果を得ることができる。
動弁機構６０により吸気バルブ５０′が弁開作動されると、ステム５３の先端側への動き（弁開方向への動き）は線状部材５２′を介して弁体５１に伝達される。このとき、図３に二点鎖線で示すように、線状部材５２′は、ステム５３の動きを弁体５１に伝達しつつ撓んだ状態となる。このため、吸気ポート開口３１は、その下部３１ｂが閉鎖されつつ上部３１ａが開放される。したがって、吸気バルブ５０′によれば、上述の第一実施形態の吸気バルブ５０による効果と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
〔第三実施形態〕
次に、図４を参照して本発明の第三実施形態について説明する。この第三実施形態では、上述の第一実施形態と同様に、内燃機関用バルブとして吸気バルブ５０Ａを例に説明する。第三実施形態の吸気バルブ５０Ａは、第一実施形態で上述の吸気バルブ５０に可動枢支部（連結部）８１を追加した点が異なる。なお、ここでいう異なる点を除いては上述の第一実施形態の構成と同様の構成になっており、これらについては、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、吸気バルブ５０Ａの弁体５１と吸気ポート２０の下側壁部３３とには、可動枢支部８１が設けられている。
可動枢支部８１は、弁体５１を吸気ポート３０の下側壁部３３に揺動自在に連結するものである。この可動枢支部８１は、弁体５１の背面に突設された一対の軸支部８２ａと、この軸支部８２ａに支持された枢軸８２と、吸気ポート３０の下側壁部３３に、枢軸８２に対応して突設された壁側枢支部８３とを備えている。この壁側枢支部８３には、枢軸８２が当接しながら移動する曲面８３ａが形成されている。この曲面８３ａは、上向きの溝形状に形成されている。
この上向きの溝形状の曲面３８ａは枢軸８２の移動を案内し、これにより、弁体５１が下側壁部３３への当接点Ｐを中心に揺動するようになっている。
【００５４】
第三実施形態にかかる吸気バルブ５０Ａは、上述のように構成されるため、以下に示す作用及び効果を得ることができる。
動弁機構６０により吸気バルブ５０Ａが弁開作動されると、ステム５３の先端側への動き（弁開方向への動き）はピアノ線５２を介して弁体５１に伝達される。このとき、図４（ｂ）に二点鎖線で示すように、弁体５１は、可動枢支部８１によって吸気ポート３０の下側壁部３３への当接点Ｐを中心にして揺動し、ピアノ線５２は、ステム５３の動きを弁体５１に伝達しつつ撓んだ状態となる。この弁体５１の当接点Ｐを中心とした揺動により、吸気ポート開口３１における下部３１ｂの閉鎖が確実に維持されつつ、吸気ポート開口３１の上部３１ａを確実に開放される。
【００５５】
したがって、吸気バルブ５０Ａによれば、弁体５１を吸気ポート３０の下側壁部３３に揺動自在に連結する可動枢支部８１が設けられているため、吸気を確実に整流することができる。これにより、タンブル流の生成を確実に促進させることができ、燃費を更に向上させることができる。また、上述の第一実施形態の吸気バルブ５０による効果と同様の効果も得ることができる。
【００５６】
なお、第三実施形態ではピアノ線５２を備えた吸気バルブ５０Ａを示したが、これに替えて、上述の第二実施形態にかかる線状部材５２′を備えた吸気バルブを用いてもよい。この場合にも、上述した本第三実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
ピアノ線５２又は線状部材５２′について、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に伝達する際に撓むような剛性の範囲で、ピアノ線５２の外径φ1を大きくし、又は、チューブ５２ｂ′の分割数を少なくして、ピアノ線５２又は線状部材５２′の剛性を高く設定してもよい。この場合、ピアノ線５２又は線状部材５２′は、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に更に確実に伝達する一方、撓みが小さくなる。このため、吸気ポート開口３１が設定された開放タイミングで確実に開放されるが、吸気ポート開口３１の開放時に、その下部３１ｂの閉鎖が維持されずに開放される。この場合であっても、吸気バルブ５０，５０′の弁開作動時には、吸気ポート開口３１の下部３１ｂよりも上部３１ａの方が大きく開放される。したがって、上述の第一実施形態に示す剛性設定がされた吸気バルブ５０，５０′による吸気の整流度合には劣るものの、吸気が整流されるため、燃費の向上に寄与する。一方、上述の第一実施形態のものよりも、吸気ポート開口３１を設定された開放タイミングで確実に開放することができる。
このように、ピアノ線５２又は線状部材５２′の剛性は、吸気ポート開口３１の開放タイミングでの開放と吸気の整流度合との両者を勘案して設定されることが好ましい。
【００５８】
さらに、ピアノ線５２又は線状部材５２′について、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に伝達する際に撓まないように、ピアノ線５２の外径φ1を大きくし、又は、チューブ５２ｂ′の分割数を少なくして、ピアノ線５２又は線状部材５２′の剛性を更に高く設定してもよい。この場合、ピアノ線５２又は線状部材５２′は、ステム５３の弁開方向への動きを弁体５１に更に確実に伝達するが、撓まないものとなる。このため、吸気ポート開口３１が設定された開放タイミングで更に確実に開放されるが、吸気ポート開口３１の開放時に、その下部３１ｂの閉鎖が維持されずに開放される。この場合であっても、ピアノ線５２又は線状部材５２′は、ステム５３よりも細く形成さているため、吸気抵抗を低減させることにより、内燃機関の出力を向上させるとともに燃費を向上させることができる。
【００５９】
上述の第三実施形態の可動枢支部８１として、側壁枢支部８３が、その曲面８３ａに沿った長穴を有し、この長穴に枢軸８２が可動に枢支されたもの（連結部）を用いてもよい。この場合、枢軸８２が側壁枢支部８３により確実に可動に枢支されるため、弁体５１を確実に揺動させることができる。これにより、本内燃機関用バルブの信頼性の向上や耐久性の向上に寄与する。
【００６０】
上述の実施形態では、内燃機関用バルブとして吸気バルブ５０，５０′，５０Ａを例示したが、吸気バルブ５０，５０′，５０Ａと同様の構成を有する排気バルブも本発明の内燃機関用バルブに含まれる。吸気バルブ５０，５０′，５０Ａと同様の構成を有する排気バルブによれば、燃焼室５から排気ポート４０に流出する排気抵抗を低減させることができるため、エンジン１の出力を向上させることができるとともに燃費を向上させることができる。なお、本発明の内燃機関用バルブは、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも何れかに適用される。
【符号の説明】
【００６１】
５    燃焼室
３０    吸気ポート
３１    吸気ポート開口
３１ａ    上部
３１ｂ    下部
３２    上側壁部（一側壁部）
３３    下側壁部（他側壁部）
４０    排気ポート
４１    排気ポート開口
５０    吸気バルブ（内燃機関用バルブ）
５０′  吸気バルブ（内燃機関用バルブ）
５０Ａ  吸気バルブ（内燃機関用バルブ）
５１    弁体
５１ａ    下面部
５１ｂ    周縁部
５１ｃ    頂部
５２    ピアノ線（線状部材）
５２′  線状部材
５２ａ′  チェーン
５２ｂ′  分割チューブ
５３    ステム
５３ａ    先端部
５３ｂ    基端部
６０    動弁機構
７０    排気バルブ
８１    可動枢支部（連結部）
φ1    ピアノ線の外径（φ1＜φ2）
φ1′    チューブ５２ｂ′の外径
φ2    ステムの外径（φ1＜φ2）
Ｃ    軸心
【図１】
2014231757.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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