(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部（３６）とその一方の開口を塞ぐ端壁部（３１）とからなる有底筒状のキャップ（３０）が、バルブ（７）のステム（７０）の端部に取り付けられる内燃機関の動弁機構において、
前記端壁部（３１）の内底面（３３）の中央部（３３ａ）と縁部（３３ｃ）との中間に位置する中間環状部（３３ｂ）が、中央部（３３ａ）及び縁部（３３ｃ）のいずれからも曲面状に膨出しており、
キャップ（３０）がステム（７０）に対して傾斜していない通常の状態では、中間環状部（３３ｂ）がステム（７０）の端面（７３）のうちエッジ（Ｅ）を除くエッジ内方部分（７３ｉ）に円環（ｒ）状に当接し、前記内底面（３３）が前記エッジ（Ｅ）に当接しないことを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記筒状部（３６）とステム（７０）との間のクリアランス（ｇ）の分、キャップ（３０）がステム（７０）に対して最大限傾斜した状態では、中間環状部（３３ｂ）が前記エッジ内方部分（７３ｉ）に部分円環（ｒ’）状に当接し、前記内底面（３３）が前記エッジ（Ｅ）に当接しない請求項１記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
中間環状部（３３ｂ）の頂上（Ｂ）が描く円の直径（Ｄｂ）は、前記端面（７３）のエッジ（Ｅ）が描く円の直径（Ｄｅ）の３０〜９０％である請求項１又は２記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブのステムの端部にキャップが取り付けられる内燃機関の動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の動弁機構としては、特許文献１等に示す動弁機構がある。このような動弁機構は、一般的に、図６に示す従来例の動弁機構９０のように、有底筒状のキャップ９３の内底面９３ｓの形状はクラウニング形状Ｒであり、それに当接するステム９７の端面９７ｓの形状はフラット形状である。そのクラウニング形状Ｒにより、図６ｃに示すように、キャップ９３がステム９７に対して両者間のクリアランスｇにより傾いた（コックした）ときに、前記内底面９３ｓが前記端面９７ｓのエッジＥに当たらないようにして、エッジロードを防止している。なお、このようなクラウニング形状Ｒは、冷間鍛造や切削により形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１９３５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記内底面９３ｓはクラウニング形状Ｒであり、前記端面９７ｓはフラット形状であるため、両者は点ｐ状に接触（点接触）する。よって、接触面積が小さい。そのため、その点ｐ状の接触部に荷重が集中して面圧が高くなることで、摩耗が発生し易い。
【０００５】
その一方で、接触面積（点ｐ状の接触部の面積）を大きくするために、図７に示す動弁機構９０’のように、クラウニング形状Ｒのカーブを緩く（即ち、曲率半径を大きく）すると、次に示す問題が生じる。即ち、図７ｃに示すように、キャップ９３がステム９７に対して両者間のクリアランスｇにより傾いたときに、前記内底面９３ｓが前記端面９７ｓのエッジＥに当たるエッジ当りが発生してしまう。そのため、エッジロードが発生して、前記エッジＥに剥奪摩耗を引き起こすおそれや、前記内底面９３ｓの前記エッジＥが当たる部分に摩耗を引き起こすおそれがある。
【０００６】
特に、前記端面９７ｓの仕様で窒化処理後に研磨なしのものについては、表面１０００ＨＶ以上の硬度（ビッカース硬さ）を有している。そのため、通常の内燃機関で使われるＳＣＭ材（浸炭焼入焼き戻し）のキャップ９３（硬度：８００ＨＶ程度）の内底面９３ｓに対しては、硬度差が２００ＨＶ以上ある。そのため、前記内底面９３ｓが摩耗し易い状況となっている。また、高硬度な材料のキャップ９３もあるが、ＳＣＭ材と比べ加工性が悪いため高価である。
【０００７】
そこで、摩耗対策として、キャップの内底面とステムの端面との接触面積を大きくして面圧を低減するとともに、前記内底面が前記端面のエッジに当たるエッジ当りを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の動弁機構は、筒状部とその一方の開口を塞ぐ端壁部とからなる有底筒状のキャップが、バルブのステムの端部に取り付けられる内燃機関の動弁機構において、前記端壁部の内底面の中央部と縁部との中間に位置する中間環状部が、中央部及び縁部のいずれからも曲面状に膨出しており、キャップがステムに対して傾斜していない通常の状態では、中間環状部がステムの端面のうちエッジを除くエッジ内方部分に円環状に当接し、前記内底面が前記エッジに当接しないことを特徴とする。
【０００９】
そして更に、次の態様であることが好ましい。即ち、前記筒状部とステムとの間のクリアランスの分、キャップがステムに対して最大限傾斜した状態では、中間環状部が前記エッジ内方部分に部分円環状に当接し、前記内底面が前記エッジに当接しない態様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中間環状部が前記端面に円環状に当接するため、点状に接触する場合に比べて接触面積が大きくなる。そのため、荷重が分散されて面圧が小さくなる。そのため、前記内底面と前記端面との摩耗が低減される。また、円環状に当接するため、点状に接触する場合に比べて、キャップはステムに対して安定性が良く傾き難い。そのため、前記エッジ当り及びそれによる摩耗が発生し難い。
【００１１】
また、前記内底面の中央部は中間環状部よりも凹むため、寸法精度のバラツキや中間環状部の摩耗等を考慮しても、中央部が中間環状部よりも膨出して、従来のクラウニングとあまり変わらない形状になってしまう心配がない。よって、寸法精度のバラツキや中間環状部の摩耗等を考慮しても、上記の効果が期待できる。
【００１２】
また更に、上記の好ましい態様によれば、たとえキャップが最大傾斜しても前記内底面は前記エッジに当接しないので、前記エッジ当り及びそれによる摩耗は全く発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の動弁機構を示す側面断面図である。
【図２】同動弁機構において、ａはキャップ及びその周辺を斜め上からみた一部断面の斜視図、ｂはキャップを斜め下からみた一部断面の斜視図である。
【図３】同動弁機構のキャップ及びその周辺を示す、ａは平面断面図（ｂに示すIIIａ−IIIａ断面の図）、ｂは正面断面図（ａに示すIIIｂ−IIIｂ断面の図）である。
【図４】同動弁機構のキャップが最大傾斜したときを示す、ａは平面断面図（ｂに示すIVａ−IVａ断面の図）、ｂは正面断面図（ａに示すIVｂ−IVｂ断面の図）である。
【図５】実施例２の動弁機構のキャップ及びその周辺を示す平面断面図である。
【図６】従来例の動弁機構のキャップ及びその周辺を示す、ａは平面断面図（ｂに示すVIａ−VIａ断面の図）、ｂは正面断面図（ａに示すVIｂ−VIｂ断面の図）、ｃはキャップが傾斜したときを示す正面断面図である。
【図７】同動弁機構のキャップにおいてそのクラウニング形状を緩くしたもの及びその周辺を示す、ａは平面断面図（ｂに示すVIIａ−VIIａ断面の図）、ｂは正面断面図（ａに示すVIIｂ−VIIｂ断面の図）、ｃはキャップが傾斜したときを示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の動弁機構の各部の寸法は、特に限定されないが、次の寸法であることが好ましい。即ち、中間環状部の頂上が描く円の直径（Ｄｂ）は、前記端面のエッジが描く円の直径（Ｄｅ）の３０〜９０％であることが好ましい。３０％以上なのは、それに満たない状態では、中間環状部と前記端面との接触面積を十分に大きくし難いからである。また、９０％以下なのは、それを超えた状態では、前記エッジ当りを十分に低減し難いからである。
【００１５】
また、中間環状部の頂上が描く円の直径（Ｄｂ）は、特に限定されないが、前記内底面の縁が描く円の直径（Ｄｃ）の４０〜５０％であることが好ましい。４０％以上なのは、それに満たない状態では、中間環状部と前記端面と接触面積を十分に大きくし難いからである。また、５０％以下なのは、それを超えた状態では、前記エッジ当りを十分に低減し難いからである。
【００１６】
また、キャップの中心線を通る断面で切った正面断面視（図３ｂ）での中間環状部（３３ｂ）の曲率半径は、８０〜１８０ｍｍであることが好ましい。８０ｍｍ以上なのは、それに満たない状態では、中間環状部のカーブがきつくなり過ぎて中間環状部と前記端面との接触面積を十分に大きくし難くなるからである。また、１８０ｍｍ以下なのは、それを超えると中間環状部のカーブが緩くなり過ぎて、前記エッジ当りを十分に低減し難くなるからである。但し、中間環状部の断面形状は、正確な円弧状でなくてもよく、例えば、中間環状部の頂上を境にその内側と外側とで曲率半径が変わるものであってもよい。
【００１７】
次に、本発明の実施例を示す。但し、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【実施例１】
【００１８】
図１〜４に示す本実施例１の動弁機構１は、内燃機関（レジプロエンジン）のバルブ７を駆動するための機構である。そのバルブ７は、図１に示すように、内燃機関の吸気口又は排気口を塞ぐバルブ本体７７と、バルブ本体７７から延びるステム７０とを備えている。そのステム７０の端部は、端面７３側に進むに従いテーパー状に縮径している。そのため、端面７３の径は、ステム７０の他の部分の径よりも小さくなっている。そして、ステム７０には、バルブ７を閉じる方向に付勢するバルブスプリング７８が外嵌されている。そして、動弁機構１は、カム１０と、ロッカアーム２０と、キャップ３０とを備えている。
【００１９】
カム１０は、図１に示すように、内燃機関の回転に従い回転するカムシャフト１８に突設されている。そして、このカム１０は、ベース円１１と、ベース円１１から突出したノーズ１２とを備えている。
【００２０】
ロッカアーム２０は、図１に示すように、カム１０に当接するローラ２１を備えている。そして、このロッカアーム２０は、ピボット２８によって揺動可能に支持されている。そして、このロッカアーム２０は、カム１０によりローラ２１が押圧されと揺動してキャップ３０を介してバルブ７を押圧することで、バルブ７を駆動する。
【００２１】
キャップ３０は、図２に示すように、筒状部３６とその一方の開口を塞ぐ端壁部３１とからなる有底筒状の部材である。そして、このキャップ３０は、筒状部３６の内側にステム７０の端部が挿入されることで、ステム７０の端部に取り付けられている。そして、端壁部３１の上面３２は、ロッカアーム２０に当接している。また、端壁部３１の下面である内底面３３は、前記端面７３に当接している。そして、筒状部３６の内周面とステム７０の外周面との間には、クリアランスｇが形成されている。そのクリアランスｇにより、ステム７０に対するキャップ３０の回動が許容されている。そのため、内燃機関の振動等により、キャップ３０がステム７０に対して回転して、端壁部３１の上面３２や内底面３３の摩耗が一箇所に集中しないようになっている。
【００２２】
そして、内底面３３は、次の形状をしている。即ち、内底面３３の中央部３３ａと縁部３３ｃとの中間に位置する中間環状部３３ｂが、該中央部３３ａ及び縁部３３ｃのいずれからも曲面状に膨出している。そのため、キャップ３０の中心線Ａを通る断面で切った正面断面視（図３ｂ）では、前記内底面３３は、かもめ形状（双山形状）をしている。
【００２３】
そして、図３に示すように、キャップ３０がステム７０に対して傾斜していない通常の状態では、中間環状部３３ｂがステム７０の端面７３のうちエッジＥを除くエッジ内方部分７３ｉに円環ｒ状に当接する。そのため、前記内底面３３は前記エッジＥに当接しない。
【００２４】
また、図４に示すように、前記筒状部３６とステム７０との間のクリアランスｇの分、キャップ３０がステム７０に対して最大限傾斜した状態では、中間環状部３３ｂが前記エッジ内方部分７３ｉに部分円環ｒ’状に当接する。そのため、この状態でも、前記内底面３３は前記エッジＥに当接しない。
【００２５】
そのため、キャップ３０がステム７０に対して、前記クリアランスｇの範囲内でいずれの角度に傾斜しても、前記内底面３３が前記エッジＥに当たるエッジ当りは発生しない。
【００２６】
この内底面３３は、本実施例１では冷間鍛造より加工されている。また、この内底面３３の各部の寸法は、適宜変更して実施することができるが、本実施例１では次の通りとなっている。即ち、図３ｂに示す、中間環状部３３ｂの頂上Ｂが描く円の直径Ｄｂは、約２．５ｍｍである。それに対して、前記端面７３のエッジＥが描く円の直径Ｄｅは、約４．９ｍｍであり、また、前記内底面３３の縁Ｃが描く円の直径Ｄｃは、約５．５ｍｍである。よって、中間環状部３３ｂの頂上Ｂが描く円の直径Ｄｂは、前記端面７３のエッジＥが描く円の直径Ｄｅの約５０％であり、前記内底面３３の縁Ｃが描く円の直径Ｄｃの約４５％である。また、キャップ３０の中心線Ａを通る断面で切った正面断面視（図３ｂ）での中間環状部３３ｂの曲率半径は、約１２０ｍｍである。なお、図面では、分かり易いように、中間環状部３３ｂの曲率は誇張して（即ち、見かけ上の曲率半径をかなり小さく）示している。
【００２７】
本実施例１によれば、中間環状部３３ｂが前記端面７３に円環ｒ状に当接するため、点状に接触する場合に比べて接触面積が大きくなる。そのため、荷重が分散されて面圧が小さくなる。そのため、前記内底面３３と前記端面７３との摩耗が低減される。また、円環ｒ状に当接するため、点状に接触する場合に比べて、キャップ３０はステム７０に対して安定性が良く傾き難い。
【００２８】
また、前記内底面３３の中央部３３ａは中間環状部３３ｂよりも凹むため、寸法精度のバラツキや中間環状部３３ｂの摩耗等を考慮しても、中央部３３ａが中間環状部３３ｂよりも膨出して、従来のクラウニングとあまり変わらない形状になってしまう心配がない。よって、寸法精度のバラツキや中間環状部３３ｂの摩耗等を考慮しても、上記の効果が期待できる。
【００２９】
また更に、キャップ３０がステム７０に対して、前記クリアランスｇの範囲内でいずれの角度に傾斜しても、前記エッジ当りは発生しないので、それによる摩耗は全く発生しない。
【実施例２】
【００３０】
図５に示す本実施例２の動弁機構２は、次に示す点で、実施例１の動弁機構１と相違し、その他の点で同様である。即ち、この動弁機構２のキャップ３０の内底面３３の形状は、切削により加工されている。そのため、切削できない内底面３３の中央部３３ａの中心部には、予めセンター穴３４が凹設されている。そして、内底面３３の縁部３３ｃには、加工逃し３５が設けられている。本実施例２によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１    動弁機構（実施例１）
２    動弁機構（実施例２）
７    バルブ
３０    キャップ
３１    端壁部
３３    内底面
３３ａ  中央部
３３ｂ  中間環状部
３３ｃ  縁部
３６    筒状部
７０    ステム
７３    端面
７３ｉ  エッジ内方部分
Ｂ    中間環状部の頂上
Ｃ    内底面の縁
Ｅ    端面のエッジ
ｒ    円環
ｒ’  部分円環
Ｄｂ  中間環状部の頂上が描く円の直径
Ｄｃ  内底面の縁が描く円の直径
Ｄｅ  端面のエッジが描く円の直径
【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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