(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの鋳造後の中子の除去性を高めるとともに、吸排気バルブの冷却効果の向上とシリンダヘッドの小型化を図ることができるエンジン用動弁機構を提供する。【解決手段】軸心に吸排気バルブ１１のバルブステム１１ｂを通すガイド孔が形成され軸心方向に延びる本体部１２ａと、本体部１２ａの外周面の一部に径方向外向きに拡径するように形成された拡径部１２ｂと、を有するバルブガイド１２と、拡径部１２ｂによって閉塞される開口部２３が形成された水室２２を有するシリンダヘッド１６と、を備え、本体部１２ａが水室２２に臨むエンジン用動弁機構１０を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に吸排気バルブのバルブステムを通すガイド孔が形成され軸心方向に延びる本体部と、前記本体部の外周面の一部に径方向外向きに拡径するように形成された拡径部と、を有するバルブガイドと、
前記拡径部によって閉塞される開口部が形成された水室を有するシリンダヘッドと、
を備え、前記本体部が前記水室に臨む
エンジン用動弁機構。
【請求項２】
前記開口部の内縁に、前記拡径部の外縁が嵌め込まれる断面凹状の嵌合凹部が形成されている
請求項１に記載のエンジン用動弁機構。
【請求項３】
前記拡径部が前記軸心の軸方向から見て円形を成しており、前記拡径部が、前記吸排気バルブを軸方向に駆動するバルブスプリングのばね座となっている
請求項１又は２に記載のエンジン用動弁機構。
【請求項４】
前記バルブガイドの前記水室に臨む部分の前記軸心を法線とする面で切断した切断面の外形が、前記切断面に沿って流れる水流の抵抗を抑制する翼断面形状を成している
請求項１から３のいずれか1項に記載のエンジン用動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のエンジン用動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンに採用される動弁機構１００は、例えば図４に示すように、吸排気ポート（吸気ポート又は排気ポート）１０１を開閉するための吸排気バルブ（吸気バルブ又は排気バルブ）１０２と、この吸排気バルブ１０２を軸方向に案内するバルブガイド１０３と、吸排気バルブ１０２等が組み込まれるシリンダヘッド１０４と、吸排気バルブ１０２を軸方向に駆動するバルブスプリング１０５と、を備えている。バルブスプリング１０５の吸排気ポート１０１側（図４では下端側）には、下部ばね座１０６が設けられている。シリンダヘッド１０４の内部には、冷却水が流れる水室１０７が形成されている。
【０００３】
シリンダヘッド１０４には、バルブガイド１０３を挿通するための挿通孔１０８が形成されている。バルブガイド１０３には、吸排気バルブ１０２のバルブステム１０２ａが挿通されている。この構成においては、吸排気バルブ１０２と水室１０７（冷却水）との間には、バルブステム１０２ａの径方向に向かって、バルブガイド１０３及びシリンダヘッド１０４内の隔壁１０４ａによる２重の壁が存在し、吸排気バルブ１０２の熱を水室１０７にスムーズに逃がすことができない虞があった。
【０００４】
また、シリンダヘッド１０４は一般的には鋳造品であり、その鋳造条件に起因して、シリンダヘッド１０４の内部に微小穴等の不完全部が形成されることがある。この不完全部は、水室１０７の水密性を低下させる虞があるため、バルブガイド１０３の軸方向における、水室１０７の隔壁１０７ａの厚さを所定以上として、水室１０７の十分な水密状態を確保しなければならない。このため、水室１０７の隔壁１０７ａの薄肉化には限界があり、さらに、それに下部ばね座１０６の厚さが加わるため、シリンダヘッド１０４の前記軸方向の小型化が難しいという問題があった。
【０００５】
さらに、水室１０７を、バルブガイド１０３を回避するように形成しなければならず、水室１０７の内容積を十分確保することが難しくなるとともに、水室１０７の形状が複雑になりやすい。このように、水室１０７の形状が複雑になると、水室１０７を形成するために鋳型内に設けられる砂型から構成される中子を、鋳造後に水室１０７内から除去しにくく、水室１０７の一部が除去し切れなかった中子で閉塞したままの状態となったり、冷却水をスムーズに流すことが難しくなったりして、吸排気バルブの冷却効果が低下する虞もあった。
【０００６】
そこで、上記の吸排気バルブの冷却低下問題を解消すべく、例えば下記特許文献１〜３では、バルブガイドが水室に直接臨む構成を採用している（特許文献１の第１図、特許文献２の第３図、特許文献３の図面参照）。このように、吸排気バルブと水室との間にバルブガイドのみが介在する構成とすることによって、図４に示したようにバルブガイド１０３及びシリンダヘッド１０４内の隔壁１０４ａによる２重の壁が介在する構成と比較して、吸排気バルブの冷却効果を向上できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６２−７８３０７号公報
【特許文献２】実開昭５８−４４４５５号公報
【特許文献３】実開昭５０−９６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に係る構成においては、吸排気バルブの冷却効果を高めることができるものの、バルブガイドを支持するための水室の隔壁が必須であるため、シリンダヘッドの小型化は難しい。しかも、バルブガイドを通すために水室に形成される貫通孔の大きさは、このバルブガイドの直径と同程度で小さいことが多く、この貫通孔は中子の除去にはあまり役立たない。バルブガイドの外径を大きくするとともに貫通孔を大径化して、この貫通孔からの中子の除去性を高めることも考えられるが、バルブガイドの大径化に伴って水室の内容積が小さくなるとともに、水室内の冷却水のスムーズな流れが阻害されるため、冷却効果が損なわれる虞がある。
【０００９】
そこで、この発明は、シリンダヘッドの鋳造後の中子の除去性を高めるとともに、吸排気バルブの冷却効果の向上とシリンダヘッドの小型化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、軸心に吸排気バルブのバルブステムを通すガイド孔が形成され軸心方向に延びる本体部と、前記本体部の外周面の一部に径方向外向きに拡径するように形成された拡径部と、を有するバルブガイドと、前記拡径部によって閉塞される開口部が形成された水室を有するシリンダヘッドと、を備え、前記本体部が前記水室に臨むエンジン用動弁機構を構成した。
【００１１】
前記構成においては、前記開口部の内縁に、前記拡径部の外縁が嵌め込まれる断面凹状の嵌合凹部が形成されている構成とすることができる。
【００１２】
前記各構成においては、前記拡径部が前記軸心の軸方向から見て円形を成しており、前記拡径部が、前記吸排気バルブを軸方向に駆動するバルブスプリングのばね座となっている構成とすることができる。
【００１３】
前記各構成においては、前記バルブガイドの前記水室に臨む部分の前記軸心を法線とする面で切断した切断面の外形が、前記切断面に沿って流れる水流の抵抗を抑制する翼断面形状を成している構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明では、エンジン用動弁機構を、軸心にバルブステムを通すガイド孔が形成され軸心方向に延びる本体部と、前記本体部の外周面の一部に径方向外向きに拡径するように形成された拡径部と、を有するバルブガイドと、前記拡径部によって閉塞される開口部が形成された水室を有するシリンダヘッドと、を備え、前記本体部が前記水室に臨む構成とした。このため、シリンダヘッドの鋳造後の中子の除去性を高めるとともに、吸排気バルブの冷却効果の向上とシリンダヘッドの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明に係るエンジン用動弁機構の一実施形態を示す断面図
【図２】図１に示すエンジン用動弁機構の要部の拡大断面図
【図３】図１に示すエンジン用動弁機構のバルブガイドの断面図
【図４】従来技術に係るエンジン用動弁機構を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明に係るエンジン用動弁機構１０（以下、動弁機構と略称する。）の一実施形態を図１及び図２に示す。この動弁機構１０は、吸排気バルブ（吸気バルブ又は排気バルブ）１１、バルブガイド１２、カム１３、カムフォロワ１４、バルブスプリング１５、及び、シリンダヘッド１６を備えている。
【００１７】
吸排気バルブ１１は、吸排気ポート（吸気ポート又は排気ポート）１７を開閉するための部材である。吸排気バルブ１１の先端（図１では下端）は、燃焼室に臨むバルブヘッド１１ａとなっており、このバルブヘッド１１ａに、軸方向に延びる棒状のバルブステム１１ｂが連設されている。吸排気バルブ１１の後端（図１では上端）は、バルブステムエンド１１ｃとなっている。
【００１８】
バルブガイド１２は、吸排気バルブ１１を軸方向に案内するための部材である。このバルブガイド１２は、軸心にバルブステム１１ｂを通すガイド孔が形成され軸心方向に延びる本体部１２ａと、本体部１２ａの外周面の一部（この実施形態では、本体部１２ａの軸方向のほぼ中央部）に径方向外向きに拡径するように形成された拡径部１２ｂとを有する。この拡径部１２ｂは、前記軸心の軸方向から見て円形をなす鍔状の部材である。バルブガイド１２の端部（図１では上端）には、オイルシール１８が設けられている。
【００１９】
カム１３は、その中央に挿通されたカムシャフト１９とともに軸周りに回転する。そして、有底筒状のカムフォロワ１４を介して、バルブスプリング１５の付勢力に抗して吸排気バルブ１１をその軸方向に押し込み、吸排気ポート１７を開弁状態とする機能を有する。
【００２０】
バルブスプリング１５は、吸排気ポート１７が閉弁状態となるように、吸排気バルブ１１を軸方向に付勢するための部材である。バルブスプリング１５の一端（図１では下端）は、バルブガイド１２に形成された拡径部１２ｂによって支持されている。すなわち、この拡径部１２ｂが、バルブスプリング１５のばね座として機能している。また、バルブスプリング１５の前記一端とは反対の他端（図１では上端）は、カムフォロワ１４の内側に設けられた上部ばね座２０によって支持されている。また、上部ばね座２０の内径側にはバルブコッタ２１が嵌め込まれており、このバルブコッタ２１によってバルブステムエンド１１ｃが支持されている。
【００２１】
シリンダヘッド１６の内部には、シリンダヘッド１６自体や吸排気バルブ１１等を冷却する冷却水が流れる水室２２が形成されている。この水室２２には、シリンダヘッド１６の外部に臨み、エンジンの組み立て後にバルブガイド１２の拡径部１２ｂによって閉塞される開口部２３が形成されている。この開口部２３の内縁には嵌合凹部２３ａが形成されている。そして、この嵌合凹部２３ａに、拡径部１２ｂの外縁が嵌め込まれる。
【００２２】
この嵌め込みに際しては、拡径部１２ｂの外寸が開口部２３の内寸よりも小さくなるまでバルブガイド１２を冷却した後に、この拡径部１２ｂを嵌合凹部２３ａに嵌め込む冷やし嵌めや、開口部２３に設けた型枠内に溶湯を直接流し込んでシリンダヘッド１６とバルブガイド１２を一体的に形成する鋳込み等の各種の方法を採用することができる。
【００２３】
この拡径部１２ｂには、水室２２側から水圧が作用するため、拡径部１２ｂの外縁は、開口部２３の内縁に常に押し付けられた状態となっている。このため、拡径部１２ｂと開口部２３との間の高い水密状態が確保される。
【００２４】
この動弁機構１０を組み立てた状態において、バルブガイド１２の本体部１２ａ（図１において、拡径部１２ｂよりも下側の部分）は水室２２に臨んでいる。バルブガイド１２の水室２２に臨む本体部１２ａの軸心を法線とする面で切断した切断面の外形は、図３に示すように、前記切断面に沿って流れる水流ｆの抵抗を抑制する翼断面形状を成している。
【００２５】
バルブガイド１２等と一体化されたシリンダヘッド１６は、ピストン等が組み込まれたシリンダブロック（図示せず）とさらに一体化されて、エンジンが組み立てられる。
【００２６】
上記の構成においては、水室２２に形成された開口部２３をバルブガイド１２に形成された拡径部１２ｂで閉塞する構成、すなわち、この拡径部１２ｂを水室２２の隔壁の一部とする構成とした。従来技術に係る図４においては、シリンダヘッド１０４の一部である隔壁１０７ａは、鋳造によって形成されているため、微小穴等の不完全部に起因する水密性の低下を防止するために、この隔壁１０７ａの厚さを所定以上とする必要があった。
【００２７】
これに対し、この拡径部１２ｂ付きのバルブガイド１２は、板金加工によって形成することができる。この板金加工によって形成されたバルブガイド１２は、鋳造によって形成されたシリンダヘッド１０４（図４参照）と異なり不完全部が存在せず、拡径部１２ｂを極力薄肉化することができる。このように、水室２２の隔壁の一部として機能する拡径部１２ｂを薄肉化して、シリンダヘッド１６のバルブガイド軸方向長さを短縮することにより、エンジンの小型化を図ることができる。
【００２８】
しかも、水室２２に臨むバルブガイド１２の本体部１２ａを拡径することなく、この本体部１２ａの外周面の一部に形成された拡径部１２ｂのみを拡径したことにより、水室２２の十分な内容積や冷却水のスムーズな流れを確保しつつ、十分な大きさの開口部２３を水室２２に形成することができる。これにより、この開口部２３から、シリンダヘッド１６の鋳造後に、砂型から構成される中子を確実にかつ容易に除去可能となり、水室２２内に中子が残存することに起因して冷却効果が低下するのを防止するとともに、作業コストの削減を図ることができる。
【００２９】
また、シリンダヘッド１６の小型化に伴って、吸排気バルブ１１の軸方向長さを短くすることができるため、その軽量化を図ることができる。このように、吸排気バルブ１１を軽量化することにより、この吸排気バルブ１１を駆動するバルブスプリング１５を低荷重化（反発力の小さいばねを採用）しても、エンジンの高回転時に吸排気バルブ１１の動きが追随できなくなるバウンスの発生回転数に余裕をもたせる（すなわち、高回転でのバウンスを抑制する）ことができ、吸排気バルブ１１の良好な動作特性を確保することができる。しかも、バルブスプリング１５を低荷重化することにより、特に低回転時におけるフリクションの発生等のエンジン内の損失を極力抑制することができ、摺動部の摩耗防止や燃費の向上を図ることもできる。
【００３０】
さらに、拡径部１２ｂがバルブスプリング１５のばね座を兼ねている構成としたことにより、例えば、図４に示した構成のようにばね座（下部ばね座１０６）を設ける必要がない。このため、部品点数を減らすことができ、部品コスト及び作業コストの削減も期待できる。
【００３１】
しかも、拡径部１２ｂには、水室２２内の冷却水の水圧に基づく力（図２中の矢印Ｆ１参照）と、バルブスプリング１５の反力（図２中の矢印Ｆ２参照）が逆向きに相殺するように作用するため、この拡径部１２ｂに一方向の力のみ（例えば、バルブスプリング１５の反力Ｆ２のみ）が作用する場合と比較して、拡径部１２ｂへの負荷が小さい。このため、バルブスプリング１５の反力Ｆ２による拡径部１２ｂの変形や損傷を防止して、この動弁機構１０の長寿命化を図ることができる。
【００３２】
この動弁機構１０は、吸気ポート側及び排気ポート側の両方に設けても良いし、いずれか一方に設けても良いが、排気ポート側に設けるのが特に好ましい。排気ポート側は高温の排気ガスが流れるため、排気バルブの温度が高温となりやすいが、この構成を採用することにより、高温となった排気バルブをスムーズに冷却することができるためである。
【００３３】
また、水室２２に臨むバルブガイド１２の本体部１２ａの、その軸心を法線とする面で切断した切断面の外形を翼断面形状としたことにより、この切断面に沿って流れる水流ｆの抵抗を抑制することができる。このため、バルブガイド１２による冷却水の流速の低下を防止して高い冷却効果を確保することができる。
【００３４】
上記において説明したエンジン用動弁機構１０の構成は、この発明を説明するための単なる例示に過ぎず、シリンダヘッド１６の鋳造後の中子の除去性を高めるとともに、吸排気バルブ１１の冷却効果の向上とシリンダヘッド１６の小型化を図る、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、上記の構成要素の形状等に適宜変更を加えることができる。
【００３５】
例えば、上記の構成においては、開口部２３の内縁に嵌合凹部２３ａを形成した構成としたが、この嵌合凹部２３ａを省略した構成とすることもできる。また、拡径部１２ｂの外縁に、バルブガイド１２の軸方向に屈曲したカエリ部を形成し、水室２２の水圧でカエリ部が開口部２３の内縁に押し付けられることによって、水密を確保する構成とすることもできる。また、開口部２３の内縁と拡径部１２ｂの外縁にそれぞれ軸方向に傾斜したテーパ面を形成し、水室２２の水圧で両テーパ面が互いに押し付けられることによって、水密を確保する構成とすることもできる。
【００３６】
また、上記の構成においては、バルブスプリング１５として、巻き線の間隔が均等ピッチのコイルスプリングを採用した例を示したが、直径の異なる２本のスプリングを同軸に重ねた複合スプリングや、巻き線の間隔が部分的に異なる不等ピッチコイルスプリングを採用することもできる。
【００３７】
また、上記において説明した翼形状は一例に過ぎず、水流ｆの抵抗を抑制することができる限りにおいて、その形状を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジン用動弁機構
１１  吸排気バルブ
１１ａ  バルブヘッド
１１ｂ  バルブステム
１１ｃ  バルブステムエンド
１２  バルブガイド
１２ａ  本体部
１２ｂ  拡径部
１３  カム
１４  カムフォロワ
１５  バルブスプリング
１６  シリンダヘッド
１７  吸排気ポート
１８  オイルシール
１９  カムシャフト
２０  上部ばね座
２１  バルブコッタ
２２  水室
２３  開口部
２３ａ  嵌合凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019143512.tif 000006