(57)【要約】【課題】  より簡便な構造でエンジンを高回転でも確実に作動させ、騒音や効率を上げ、耐久性も向上させる強制バルブ装置を実現する。【解決手段】  内燃機関の給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムＣによる駆動機構により行う強制バルブ装置において、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム７Ａ（７Ｂ）に軸線方向への微動を許すダンパー装置Ａを設けるとともに、上記ダンパー装置によりバルブは弾性体によるダンパー部材２２により伸長方向に付勢させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムによる駆動機構により行う強制バルブ装置において、バルブのステムに軸線方向への微動を許すダンパー装置を設けるとともに、上記ダンパー装置によりバルブは弾性体によるダンパー部材により伸長方向に付勢されることを特徴とする内燃機関の強制バルブ装置。
【請求項２】
一端に設けたピンを溝付きカムの溝に係合することにより溝付きカムに対し従動するロッカーアームの他端に、バルブのステム端を連係することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う駆動機構とした請求項１記載の内燃機関の強制バルブ装置。
【請求項３】
バルブのステム端に設けたピンを溝付きカムの溝に係合することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う駆動機構とした請求項１記載の内燃機関の強制バルブ装置。
【請求項４】
前記のダンパー装置は先端に鍔を設けた摺動ロッドと、摺動ロッドの鍔側を進退自在に収容する収容室を備え、収容室の一側には摺動ロッドの挿通は許すが、鍔の通過は許さない摺動孔を設けた壁体を配し、上記収容室の壁体と摺動ロッドの鍔の裏面との間に弾性体によるダンパー部材を介在させることにより摺動ロッドを伸長方向に付勢する構成とした請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の強制バルブ装置。
【請求項５】
バルブのステムの全長を調整するためのアジャスターを設けた請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の強制バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のバルブ装置に関し、より詳細には４サイクルエンジンにおいて給排気バルブの押し下げだけでなく、引き上げもカムによる駆動機構により行う強制バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、普及している４サイクルエンジンにおいては、一般的にエンジンの吸排気バルブの開閉に際し、それを開く時は、カムシャフトが直接あるいはロッカーアームを介してバルブを押し下げて開くが、閉じる時は、スプリングの付勢力によりバルブを引き上げて閉じている。
【０００３】
そのため、従来技術においてはバルブの引き上げにスプリングを使用しているために、エンジンを作動させるに際し、スプリングを縮めるためのの機械損失が発生するという問題があった。
【０００４】
また、エンジンを高回転で作動させるに際し、スプリングの固有振動数とバルブ系の往復質量による固有振動数が一致した場合にバルブサージングが発生し、バルブがピストンに衝突してバルブやピストンの破損が起こるおそれもあった。この場合、エンジンを高回転、高出力に使用するに際し、付勢力がより強いスプリングを使うことによりバルブサージングが起こる回転数をより高くして前記現象を回避することができる。しかしながら、この場合は、強くなったスプリングの付勢力に抗してエンジンを回転させるために機械損失が増大し、低回転でのエンジン発生トルクが低くなってしまうという問題が発生した。      
【０００５】
一方、吸排気弁をバルブスプリングによらず、カムとロッカーアームの機構によって閉じる強制バルブ装置が公知であり、オートバイの一部ではデスモドロミックという機構があった（非特許文献１）。
【０００６】
また、前記のような強制バルブ装置において、給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムによる駆動機構により行うことも公知である。  
【０００７】
【特許文献１】特開平９−４４２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８０５９号公報
【非特許文献１】インターネット記事「デスモドロミック  Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ」（http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%82%B9%E3%83%A2%E3%83%89%E3%83%AD%E3%83%9F%E3%83%83%E3%82%AF ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記のデスモドロミックにおいては、バルブを押し下げるためのカムとロッカーアームからなる駆動機構と、バルブを引き上げるためのカムとロッカーアームかなる駆動機構を組み合わせているためにバルブの駆動機構が複雑となり、かつ、バルブ系の慣性質量が多くなる問題があった。また、バルブを閉じる際にバルブクリアランスによりバルブのしまりが悪くなるのを防ぐために、トーションバー・スプリングを併用しているためある程度の機械的損失がある問題があった。
【０００９】
一方、前記の給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムによる駆動機構により行う発明においては、バルブを閉じる際にバルブクリアランスによりバルブのしまりが悪くなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の強制バルブ装置は以上の従来技術の問題点に鑑みて創作されたものであり、内燃機関の給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムによる駆動機構により行う強制バルブ装置において、バルブのステムに軸線方向への微動を許すダンパー装置を設けるとともに、上記ダンパー装置によりバルブは弾性体によるダンパー部材により伸長方向に付勢されることを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項２記載の発明は前記の強制バルブ装置において、一端に設けたピンを溝付きカムの溝に係合することにより溝付きカムに対し従動するロッカーアームの他端に、バルブのステム端を連係することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う駆動機構としたことを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項３記載の発明は前記の強制バルブ装置において、バルブのステム端に設けたピンを溝付きカムの溝に係合することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う駆動機構としたことを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項４記載の発明は前記の強制バルブ装置において、ダンパー装置を先端に鍔を設けた摺動ロッドと、摺動ロッドの鍔側を進退自在に収容する収容室を備え、収容室の一側には摺動ロッドの挿通は許すが、鍔の通過は許さない摺動孔を設けた壁体を配し、上記収容室の壁体と摺動ロッドの鍔の裏面との間に弾性体によるダンパー部材を介在させることにより摺動ロッドを伸長方向に付勢する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項５記載の発明は前記の強制バルブ装置において、バルブのステムの全長を調整するためのアジャスターを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上の構成よりなるこの発明の強制バルブ装置は次の効果を奏する。
(1) 溝付きカムによりバルブの押し下げのみならず引き上げを行うので、バルブスプリングを圧縮することによる機械損失をなくし、かつバルブサージングによるバルブとピストンの干渉による破損をなくすことができる。
(2) バルブのステムに軸線方向への微動を許すダンパー装置を設けるとともに、上記ダンパー装置によりバルブは弾性体によるダンパー部材により伸長方向に付勢されるので、バルブクリアランスが調整され、バルブを引き上げる際の引っ張りすぎによるバルブの破損が防止されると同時に、バルブは常にバルブシートに密着される。
(3) カムシャフトを作動させるためにチェーンやギア等を使用するが、バルブスプリングを圧縮する力が不要なため、チェーンの伸びを少なくしたり、ギアの磨耗を少なくすることが出来、耐久性を向上させることができる。
(4) 従来技術においては、エンジンが低回転（アイドリング時等）で作動する際、バルブを閉じる際に、スプリングの反発力により通常とは逆方向に回転させようとする力（バックトルク）がカムに働くため、カムチェン等ではあらかじめある程度のテンションをかけないとカムチェンが振れることににより騒音が発生した。また、ギア等を使用するとギアのバックラッシュ（すきま）により騒音が発生するため、歯数の違うギアをスプリングで押さえてバックラッシュをなくしていたが、この場合は機械損失が発生した。この発明においてはバルブの引き上げにスプリングを使用しないのでこのような問題が生じない。
(5) 以上の効果により、この発明の強制バルブ装置によれば、より簡便な構造でエンジンを高回転でも確実に作動させて効率を上げ、騒音を減らすとともにも耐久性も向上させることが可能となる。
【００１６】
次に、請求項４記載の発明によれば、ダンパー装置は先端に鍔を設けた摺動ロッドと、摺動ロッドの鍔側を進退自在に収容する収容室を備え、収容室の一側には摺動ロッドの挿通は許すが、鍔の通過は許さない摺動孔を設けた壁体を配し、上記収容室の壁体と摺動ロッドの鍔の裏面との間に弾性体によるダンパー部材を介在させることにより摺動ロッドを伸長方向に付勢する構成としているので、このダンパー装置をカムによる駆動機構とバルブのステム間に介在させることによりバルブクリアランスが調整され、極めて簡易な構造によりバルブクリアランスの調整を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の内燃機関の強制バルブ装置の第１実施例の一部切り欠き正面図。
【図２】同上、要部の正面図。                          。
【図３】同上、要部の側面図。
【図４】同上、要部の分解状態の一部切り欠き正面図。
【図５】同上、ダンパー装置の伸長時の一部切り欠き正面図。
【図６】同上、ダンパー装置の圧縮時の一部切り欠き正面図。
【図７】この発明の内燃機関の強制バルブ装置の第２実施例の正面図。
【図８】この発明の内燃機関の強制バルブ装置の第２実施例の分解状態の一部切り欠き正面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図６はこの発明の内燃機関の強制バルブ装置の第１実施例を示す図である。図１において図中符号１は４サイクルエンジンであり、同じく２はシリンダ、３はピストン、４Ａは吸気ポート、４Ｂは排気ポート、５Ａは吸気側のバルブシート、５Ｂは排気側のバルブシート、６Ａは吸気バルブ、６Ｂは排気バルブを示す。この発明は前記の吸気バルブ７Ａと排気バルブ７Ｂに実施されるが、説明の便宜上、発明箇所に関しては吸気バルブと排気バルブとも同一の符号を付することとする。
【００１９】
この発明は、給排気バルブの押し下げと引き上げを溝付きカムＣによる駆動機構により行う強制バルブ装置において、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム７Ａ（７Ｂ）に軸線方向への微動を許すダンパー装置Ａを設けるとともに、上記ダンパー装置によりバルブは弾性体によるダンパー部材により伸長方向に付勢されることを特徴とするが、この実施例においては上記駆動機構を溝付きカムに対し従動するロッカーアーム機構Ｄによっている。
【００２０】
前記ロッカーアーム機構Ｄは、一端を支軸５１としたロッカーアーム５０の中途に突設されたピン５２を、シャフト４１により回転するカム板４０に凹設されたカム溝４２に係合することにより、ロッカーアームが溝付きカムに対して従動して上下し、他端に突設したピン５３とバルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端を連係することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う（図２および図３参照）。
【００２１】
図中符号Ａは前記のロッカーアームのピンとの連係に際し、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に設けられるダンパー装置である。上記ダンパー装置Ａはダンパーケース１０とこのダンパーケースに対し軸線方向へ微動する摺動ロッド２０からなり、上記摺動ロッドの上端にはロッカーアーム５０端から突設されたピン５３が連係する長孔を設けたコネクタ２３が連結され、一方、ダンパーケースの下端にはバルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に取り付けられるアジャスターＢの雄ねじ３１が螺合される雌ねじ孔１４が内設される。
【００２２】
前記のダンパー装置Ａのダンパーケース１０には、先端に鍔２１を設けた摺動ロッド２０の鍔側を進退自在に収容する収容室１１が設けられ、収容室の一側には摺動ロッドの挿通は許すが、鍔の通過は許さない摺動孔１３を設けた壁体１２が配され、上記収容室の壁体と摺動ロッドの鍔の裏面との間に弾性体によるダンパー部材２２を介在させることにより摺動ロッドは伸長方向に付勢される（図５および図６参照）。このダンパー部材２２としてここではウエイブワッシャー、スプリングワッシャー、ダイヤフラムワッシャなどを想定しているが、弾性体であればその他のものであってもよいことはもちろんである。
【００２３】
図中符号Ｂはアジャスターである。このアジャスターＢはアジャスターケース３０の上端に雄ねじ３１を突設するとともに、下端に雌ねじ孔３２を内設した構成よりなり、上記雄ねじ３１をダンパー装置Ａのダンパーケース１０の下端の雌ねじ孔１４に、雌ねじ孔３２にバルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に刻設した雄ねじ３５をそれぞれ螺合し、ナット３３およびう３４をもって適宜位置で固定することにより、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム７Ａ（７Ｂ）の全長を調整する機能を果たす。
【００２４】
次に図７〜図８はこの発明の内燃機関の強制バルブ装置の第２実施例を示す図である。この実施例においてはバルブの押し下げと引き上げを溝付きカムＣによる駆動機構により行う強制バルブ装置において、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に設けたピン６１をシャフト４１により回転するカム板４０に凹設されたカム溝４２に係合することにより、給排気バルブの押し下げと引き上げを行う駆動機構としている。この場合、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム７Ａ（７Ｂ）は上下方向への動きのみに規制されるために、図７で破線で示した筒状の摺動ケース６０内に収容される。
【００２５】
図中符号Ａは前記のロッカーアームのピンとの連係に際し、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に設けられるダンパー装置である。上記ダンパー装置Ａはダンパーケース１０とこのダンパーケースに対し軸線方向へ微動する摺動ロッド２０からなり、上記摺動ロッドの上端にはカム板４０に凹設されたカム溝４２に係合するピン５３が突設され、一方、ダンパーケースの下端にはバルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に取り付けられるアジャスターＢの雄ねじ３１が螺合される雌ねじ孔１４が内設される。
【００２６】
前記のダンパー装置Ａのダンパーケース１０には、先端に鍔２１を設けた摺動ロッド２０の鍔側を進退自在に収容する収容室１１が設けられ、収容室の一側には摺動ロッドの挿通は許すが、鍔の通過は許さない摺動孔１３を設けた壁体１２が配され、上記収容室の壁体と摺動ロッドの鍔の裏面との間に弾性体によるダンパー部材２２を介在させることにより摺動ロッドは伸長方向に付勢される（図８参照）。このダンパー部材２２としてここではウエイブワッシャーやスプリングワッシャーを想定しているが、弾性体であればその他のものであってもよいことはもちろんである。
【００２７】
図中符号Ｂはアジャスターである。このアジャスターＢはアジャスターケース３０の上端に雄ねじ３１を突設するとともに、下端に雌ねじ孔３２を内設した構成よりなり、上記雄ねじ３１をダンパー装置Ａのダンパーケース１０の下端の雌ねじ孔１４に、雌ねじ孔３２にバルブ６Ａ（６Ｂ）のステム端７Ａ（７Ｂ）端に刻設した雄ねじ３５をそれぞれ螺合し、ナット３３およびう３４をもって適宜位置で固定することにより、バルブ６Ａ（６Ｂ）のステム７Ａ（７Ｂ）の全長を調整する機能を果たす。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ            ダンパー装置Ａ
Ｂ            アジャスター
Ｃ            溝付きカム
Ｄ            ロッカーアーム機構                
６Ａ（６Ｂ）  バルブ
７Ａ（７Ｂ）  ステム
２２          弾性体
【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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