(57)【要約】【課題】吸排気バルブの動作応答性を確保しつつ、摩耗に起因する不具合の発生を防止することができる車両用バルブカムを提供する。【解決手段】車両の吸排気バルブ３を駆動する車両用バルブカム１０において、カムシャフト９の回転とともに軸周りに回転するベース部１１と、ベース部１１から径方向外向きに突出して形成されたカムノーズ１２と、カムノーズ１２に形成された貫通孔に挿通され、軸回りに回転可能な回転軸１３ａ、回転軸１３ａの一端側に設けられた第一ローラ１３ｂ、および、回転軸１３ａの前記一端側とは反対側の他端側に設けられた第二ローラ１３ｃを有するローラ部１３と、を備え、第一ローラ１３ｂおよび第二ローラ１３ｃが、吸排気バルブ３側に当接することを特徴とする車両用バルブカム１０を構成する。【選択図】図２
2019052560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の吸排気バルブを駆動する車両用バルブカムにおいて、
カムシャフトの回転とともに軸周りに回転するベース部と、
前記ベース部から径方向外向きに突出して形成されたカムノーズと、
前記カムノーズに形成された貫通孔に挿通され、軸回りに回転可能な回転軸、該回転軸の一端側に設けられた第一ローラ、および、前記回転軸の前記一端側とは反対側の他端側に設けられた第二ローラを有するローラ部と、
を備え、前記第一ローラおよび前記第二ローラが、前記吸排気バルブ側に当接することを特徴とする車両用バルブカム。
【請求項２】
前記第一ローラおよび前記第二ローラのカム軸方向幅の和が、前記ベース部のカム軸方向幅以上であることを特徴とする
請求項１に記載の車両用バルブカム。
【請求項３】
前記第一ローラとバルブ側部材との間の摩擦力と、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦力とが異なっていることを特徴とする
請求項１または２に記載の車両用バルブカム。
【請求項４】
前記第一ローラと前記第二ローラが軸周りに相対回転不能となっていることを特徴とする
請求項３に記載の車両用バルブカム。
【請求項５】
前記摩擦力の差が、前記第一ローラと前記バルブ側部材、および、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦係数の差に起因するものであることを特徴とする
請求項３または４に記載の車両用バルブカム。
【請求項６】
前記摩擦力の差が、前記第一ローラと前記第二ローラのカム軸方向幅の差に起因するものであることを特徴とする
請求項３から５のいずれか１項に記載の車両用バルブカム。
【請求項７】
前記第一ローラと前記第二ローラが軸周りに相対回転可能となっており、前記第一ローラとバルブ側部材との間の摩擦力と、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦力との差に対応して、前記第一ローラと前記第二ローラを相対回転させることを特徴とする
請求項１または２に記載の車両用バルブカム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用バルブカムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のバルブカム１００は、本願の図面の図１に例示するバルブ機構１に採用され、車両用のエンジンの吸排気ポート２に設けられた吸排気用のバルブ３を駆動する機能を備えている。従来から用いられているローラ式のバルブカム１００は、図６、図７に示すように、カムシャフト９の回転とともに軸回りに回転するベース部１０１と、このベース部１０１から径方向外向きに突出して形成されたカムノーズ１０２と、このカムノーズ１０２に形成された貫通孔に挿通され、両端部がカムノーズ１０２に支持されて軸回りに回転可能な回転軸１０３ａ、および、この回転軸１０３ａに設けられたローラ１０３ｂを有するローラ部１０３と、を備え、図７に示すように、このローラ１０３ｂが吸排気バルブ側（タペット８）に当接する構成となっている。
【０００３】
図６、図７に示すバルブカム１００は、カムシャフト９の回転とともにベース部１０１が軸周りに回転し（図７中の矢印ｒ４参照）、この回転に伴って、ローラ１０３ｂが軸周りに回転しながら吸排気バルブ側（タペット８）に当接する（図７中の矢印ｒ５参照）。このため、ローラ部１０３を備えていないバルブカムと比較して、バルブカム１００と吸排気バルブ側（タペット８）との間の摩擦力を低減することができる。
【０００４】
その反面、ローラ１０３ｂの両端がカムノーズ１０２に支持された構造のため、ベース部１０１のカム軸方向幅Ｗ２よりもローラ１０３ｂのカム軸方向幅Ｗ２１の方が必然的に小さくなる。このため、ローラ部１０３を備えていないバルブカムと比較して、吸排気バルブ側（タペット８）に作用する面圧が大きくなる。しかも、潤滑不足やローラ１０３ｂの固着が生じた際に、そのカム軸方向幅の小さなローラ１０３ｂが吸排気バルブ側（タペット８）に摺動接触し、ローラ部１０３を備えていないバルブカムよりも却って摩耗が生じやすくなる虞があった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に示す動弁装置においては、バルブとともに往復動するバルブリフタ側に、このバルブの軸方向外向きに延設された一対のローラを有する構成とし、単一のローラ式における不具合の発生の低減を図っている（特許文献１の段落００１５、図１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に係る動弁装置においては、高速で往復動する吸排気バルブ側に一対のローラが設けられているため、吸排気バルブの重量が増大し、カムの動作に対するバルブの追随性が低下する虞がある。
【０００８】
そこで、この発明は、吸排気バルブの動作応答性を確保しつつ、摩耗に起因する不具合の発生を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明においては、車両の吸排気バルブを駆動する車両用バルブカムにおいて、カムシャフトの回転とともに軸周りに回転するベース部と、前記ベース部から径方向外向きに突出して形成されたカムノーズと、前記カムノーズに形成された貫通孔に挿通され、軸回りに回転可能な回転軸、該回転軸の一端側に設けられた第一ローラ、および、前記回転軸の前記一端側とは反対側の他端側に設けられた第二ローラを有するローラ部と、を備え、前記第一ローラおよび前記第二ローラが、前記吸排気バルブ側に当接することを特徴とする車両用バルブカムを構成した。
【００１０】
前記構成においては、前記第一ローラおよび前記第二ローラのカム軸方向幅の和が、前記ベース部のカム軸方向幅以上である構成とするのが好ましい。
【００１１】
前記各構成においては、前記第一ローラとバルブ側部材との間の摩擦力と、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦力とが異なっている構成とすることができる。
【００１２】
この構成においては、前記第一ローラと前記第二ローラが軸周りに相対回転不能となっている構成とすることができる。
【００１３】
上記の摩擦力が異なっている構成においては、前記摩擦力の差が、前記第一ローラと前記バルブ側部材、および、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦係数の差に起因するもの、あるいは、前記摩擦力の差が、前記第一ローラと前記第二ローラのカム軸方向幅の差に起因するもの、のいずれとすることもできる。
【００１４】
上記のように、前記第一ローラと前記第二ローラが軸周りに相対回転不能とする代わりに、前記第一ローラと前記第二ローラが軸周りに相対回転可能となっており、前記第一ローラとバルブ側部材との間の摩擦力と、前記第二ローラと前記バルブ側部材との間の摩擦力との差に対応して、前記第一ローラと前記第二ローラを相対回転させる構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明では、車両用バルブカムのカムノーズに、回転軸の両端に一対のローラを有するローラ部を設けた構成を採用した。このようにすると、吸排気バルブの重量増を招くことなく、一対のローラによるバルブ側部材との摩擦を低減することができ、吸排気バルブの動作応答性を確保しつつ、摩耗に起因する不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る車両用バルブカムを採用したバルブ機構を示す断面図
【図２】図１に示すバルブ機構に採用される車両用バルブカムの一例を示す斜視図
【図３】図２に示す車両用バルブカムのローラ部の一例を示す分解斜視図
【図４】図２に示す車両用バルブカムとタペットとの当接を示す図１中のＡ方向から見た矢視図
【図５】図２に示す車両用バルブカムのローラ部の他例を示す分解斜視図
【図６】バルブカムの従来例を示す斜視図
【図７】図６に示すバルブカムとタペットとの当接を示す図１中のＡ方向から見た矢視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係る車両用バルブカム１０（以下において、バルブカム１０と略称する。）を採用したバルブ機構１を図１に示す。このバルブ機構１は、車両用のエンジンの吸排気ポート２に設けられており、バルブカム１０で吸排気用のバルブ３を駆動している。
【００１８】
このバルブ３は、バルブヘッド３ａからバルブステム３ｂが延設された形状をなしている。そして、このバルブステム３ｂが、シリンダヘッド４に設けられたバルブガイド５に挿通され、その軸方向に案内される。バルブステム３ｂの上端部側にはバルブスプリング６、スプリングシート７、および、タペット８が設けられている。バルブ３は、バルブスプリング６によって、バルブカム１０に向けて付勢されている。
【００１９】
バルブスプリング６の下端側はシリンダヘッド４側に、上端側はスプリングシート７側にそれぞれ固定されている。すなわち、このバルブスプリング６が伸縮する際には、シリンダヘッド４に対して、バルブ３、および、このバルブ３に設けられたタペット８などを軸周りに回転させる力が作用する。この回転によって、タペット８とバルブカム１０の後述する各ローラ１３ｂ、１３ｃとの当接箇所が常に変化し、このタペット８の偏摩耗が防止される。
【００２０】
バルブカム１０は、図２に示すように、ベース部１１、カムノーズ１２、および、ローラ部１３を主要な構成要素としている。
【００２１】
ベース部１１は、エンジンのクランクシャフトの回転力を受けて回転するカムシャフト９に設けられており、このカムシャフト９とともに軸周りに回転する。このベース部１１のカム軸方向幅はＷ１である。
【００２２】
カムノーズ１２は、ベース部１１から径方向外向きに突出するように、このベース部１１と一体に形成されている。このカムノーズ１２の径方向先端側は、ベース部１１と比較してカム軸方向に薄肉の薄肉部１４となっており、この薄肉部１４には貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００２３】
ローラ部１３は、カムノーズ１２に形成された貫通孔に挿通される回転軸１３ａ、この回転軸１３ａの一端側に設けられた第一ローラ１３ｂ、および、回転軸１３ａの前記一端側とは反対側の他端側に設けられた第二ローラ１３ｃを有する。図３に示すように、回転軸１３ａと第一ローラ１３ｂは予め一体化されており、この一体化された状態で回転軸１３ａを前記貫通孔に挿通する。そして、この回転軸１３ａの前記他端側に第二ローラ１３ｃを圧入して、カムノーズ１２に対し、このローラ部１３を回転自在とする。この圧入により、第一ローラ１３ｂと第二ローラ１３ｃは、軸周りに相対回転不能となる。
【００２４】
この貫通孔の内面と回転軸１３ａとの間に軸受を介在させることにより、ローラ部１３の回転抵抗をさらに小さくすることもできる。また、ローラ部１３のカムノーズ１２への取り付けに際し、各ローラ１３ｂ、１３ｃとカムノーズ１２の薄肉部１４との間にスペーサを設けることにより、各ローラ１３ｂ、１３ｃとカムノーズ１２が直接接触するのを防止してローラ部１３の回転抵抗を一層小さくすることもできる。
【００２５】
第一ローラ１３ｂのカム軸方向幅Ｗ１１と第二ローラ１３ｃのカム軸方向幅Ｗ１２は、ほぼ同じである。また、第一ローラ１３ｂのカム軸方向幅Ｗ１１と第二ローラ１３ｃのカム軸方向幅Ｗ１２の和Ｓ（Ｗ１１＋Ｗ１２）は、ベース部１１のカム軸方向幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ１１＋Ｗ１２＞Ｗ１）。このようにすると、万が一、第一ローラ１３ｂおよび第二ローラ１３ｃの潤滑不足や各ローラ１３ｂ、１３ｃの固着が生じて、このローラ１３ｂ、１３ｃが吸排気バルブ側（タペット８）に摺動接触した場合でも、所定の接触幅を確保することができ、バルブ機構（特にタペット８の上面）の摩耗を極力防止することができる。
【００２６】
この和Ｓは、少なくともベース部１１のカム軸方向幅Ｗ１と同程度（Ｗ１１＋Ｗ１２＝Ｗ１）とするのが好ましい。このようにすれば、バルブ機構の摩耗防止作用が発揮され得るためである。
【００２７】
第一ローラ１３ｂの表面と第二ローラ１３ｃの表面には、それぞれ異なる素材が採用されており、各表面とタペット８との間の摩擦係数（静摩擦係数、動摩擦係数）はそれぞれ異なっている。このため、図４に示すように、両ローラ１３ｂ、１３ｃをタペット８に当接させた状態でバルブカム１０を軸周りに回転すると、各ローラ１３ｂ、１３ｃとタペット８との間の摩擦力の違いに起因して、タペット８を軸周りに回転させる回転力が発生する。
【００２８】
例えば、図１の構成においては、バルブカム１０が図１（図４）中の矢印ｒ１の方向に回転すると、タペット８に当接する各ローラ１３ｂ、１３ｃは、図４中のｒ２、ｒ３の方向にそれぞれ同じ回転速度で回転する。このバルブカム１０によるバルブ３の押し込みに際し、タペット８（バルブ３）が図４中の矢印Ｒ１の方向に回転する場合、第一ローラ１３ｂとタペット８との間の摩擦係数を、第二ローラ１３ｃとタペット８との間の摩擦係数よりも大きくするのが好ましい。
【００２９】
このようにすると、両ローラ１３ｂ、１３ｃによるバルブ３の押し込み時に、摩擦力が相対的に大きい第一ローラ１３ｂと、摩擦力が相対的に小さい第二ローラ１３ｃとの摩擦力の差に起因して、タペット８（バルブ３）を図４中の矢印Ｒ１の方向に回転させる回転力が生じ、バルブ３の押し込みをスムーズに行うことができる。また、タペット８を回転させることにより、タペット８の周囲のオイルをタペット８とタペットガイドの摺動面との間に巻き込むことができ、オイルによる潤滑効果を高めることができる。
【００３０】
なお、バルブ３の戻り時は、タペット８（バルブ３）が図４中の矢印Ｒ２の方向に回転し、摩擦力が相対的に大きい第一ローラ１３ｂとタペット８（バルブ３）の回転方向が相対的に逆方向になるが、この戻り時は、押し込み時と比較して両者の間の面圧が低い状態であるため、両者の間の摩擦によって、バルブ３の回転に問題が生じることはない。
【００３１】
あるいは、第一ローラ１３ｂと第二ローラ１３ｃに同じ素材を採用しつつ、第一ローラ１３ｂのカム軸方向幅Ｗ１３と、第二ローラ１３ｃのカム軸方向幅Ｗ１４とを異ならせることによって、各ローラ１３ｂ、１３ｃとタペット８との間の摩擦力を異ならせてもよい。
【００３２】
両ローラ１３ｂ、１３ｃの素材や表面状態が同等であれば、各ローラ１３ｂ、１３ｃとタペット８との間の接触面積が大きいほど摩擦力は大きくなる。そこで、図５に示すように、第一ローラ１３ｂのカム軸方向幅Ｗ１３を、第二ローラ１３ｃのカム軸方向幅Ｗ１４よりも大きくすると、両ローラ１３ｂ、１３ｃによるバルブ３の押し込み時に、第二ローラ１３ｃ側よりも第一ローラ１３ｂ側に相対的に大きな摩擦力が作用して、図４で示したのと同様に、タペット８（バルブ３）を図４中の矢印Ｒ１の方向に回転させることができる。
【００３３】
なお、上記と同様に、バルブ３の戻り時は、タペット８（バルブ３）が図４中の矢印Ｒ２の方向に回転し、摩擦力が相対的に大きい第一ローラ１３ｂとタペット８（バルブ３）の回転方向が相対的に逆方向になるが、この戻り時は、押し込み時と比較して両者の間の面圧が低い状態であるため、両者の間の摩擦によって、バルブ３の回転に問題が生じることはない。
【００３４】
なお、上記においては、各ローラ１３ｂ、１３ｃとタペット８との摩擦係数を異ならせることにより、あるいは、各ローラ１３ｂ、１３ｃのカム軸方向幅Ｗ１３、Ｗ１４を異ならせることにより、各ローラに作用する摩擦力を異ならせる構成としたが、各ローラ１３ｂ、１３ｃの摩擦係数とカム軸方向幅Ｗ１３、Ｗ１４をともに異ならせてもよい。あるいは、これ以外の構成によって、各ローラ１３ｂ、１３ｃに作用する摩擦力を異ならせてもよい。
【００３５】
上記においては、第一ローラ１３ｂと第二ローラ１３ｃを軸周りに相対回転不能とした構成について説明したが、例えば、回転軸１３ａと第二ローラ１３ｃとの間に軸受を介在させて、第一ローラ１３ｂと第二ローラ１３ｃを軸周りに相対回転可能とした構成とすることもできる。
【００３６】
このようにすると、バルブ３がその往復動に伴って軸周りに回転したときに、このバルブ３（タペット８）と当接する各ローラ１３ｂ、１３ｃがそれぞれ自在にその軸周りに回転し、各ローラ１３ｂ、１３ｃとバルブ３（タペット８）との間の摩擦力を極力小さくすることができる。これにより、バルブ機構の摩耗を一層防止できる可能性がある。
【００３７】
上記において説明したバルブカム１０は、この発明を説明するための単なる例示に過ぎず、吸排気バルブ３の動作応答性を確保しつつ、摩耗に起因する不具合の発生を防止する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、構成要素の形状などに適宜変更を加えることができる。なお、上記のバルブカム１０は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの全てのレシプロエンジンに適用することができ、汎用性が高い。また、新規のエンジンだけでなく、既存のバルブ機構にも容易に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  バルブ機構
２  吸排気ポート
３  バルブ
３ａ  バルブヘッド
３ｂ  バルブステム
４  シリンダヘッド
５  バルブガイド
６  バルブスプリング
７  スプリングシート
８  タペット
９  カムシャフト
１０  車両用バルブカム（バルブカム）
１１  ベース部
１２  カムノーズ
１３  ローラ部
１３ａ  回転軸
１３ｂ  第一ローラ
１３ｃ  第二ローラ
１４  薄肉部
【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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