(57)【要約】【課題】内燃機関の直打式動弁機構において、カムの回転運動をバルブの開閉動作に変換するバルブリフターの構造において、バルブの開閉動作時にそのバルブステムエンドと当接するバルブリフタースカート内側のボス部に確実に給油を行う。【解決手段】カム（１１）との摺接面にシム（２１，２１’）を配置したバルブリフター（２０）の構成において、バルブステム（２）のエンドと当接するスカート内周ボス部（９）への潤滑は、カム（１１）と接触するシム（２１，２１’）の裏側と、そのシム（２１，２１’）が配置されるリフター冠面との間の第１の空間部（２６）に、リフター（２０）変形に伴うポンピング作用を持たせ、リフター冠面上に設置された吐出口（２５）を通してカム近傍の油をリフタースカート内側に圧送させることで行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムの回転運動を内燃機関のバルブの開閉動作に変換し且つカムとバルブとの間に配されるバルブリフタにおいて、カムとの摺接側にシムを有し、バルブリフタ冠面のシム挿入部の底面は、中央に深くなるテーパ面と中央部分の中央凹部を有し、該テーパ面及び該中央凹部とシムとの間に第１の空間部を形成し、且つバルブリフタ内周側に貫通する吐出口を有することを特徴とするバルブリフタ。
【請求項２】
シムが貫通口を単一又は同一半径上に複数有している請求項１に記載のバルブリフタ。
【請求項３】
カムのバルブリフト動作による前記第１の空間部容積の減少により、前記空間部内の潤滑油を吐出口からバルブリフタ内に押し出すことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブリフタ。
【請求項４】
カムの最大リフト時において、シムとバルブリフタ冠面のシム挿入部の底面外周側に外部と連通する第２の空間部を形成し、且つ前記第２の空間部が第１の空間部および吐出口に連通しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバルブリフタ。
【請求項５】
バルブリフタ内周側に貫通する前記吐出口が、バルブリフタ中心軸の同一半径上に単一又は複数有している請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブリフタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁部品であるバルブリフタの内周側に位置するバルブステムエンドとの当接面としてのボス部に、確実に潤滑油を供給するためのバルブリフタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の動弁系であってカムとの接触面にシムを配置した直打式動弁機構の例を図１０と図１１に示す。
内燃機関のシリンダヘッド１に固定されたバルブガイド１’によりバルブステム２を往復動自在に保持し、且つバルブステム２の一端に吸（排）気弁３が配置され、吸（排）気ポート４と燃焼室７との連通を制御する。
バルブステム２は、該バルブステム２に支持されたバルブリテーナ５およびコッター５’によりその一端が支持されかつ他端の吸（排）気弁３をスプリング６により燃焼室７側のバルブシート３’に着座させる上向き（図１０及び図１１で見て）の付勢力を与えている。
【０００３】
バルブステム２の先端（エンド）は、カップ状のバルブリフタ８の内周中央ボス部９と接する。バルブリフタ８は、シリンダヘッド１の開口部内に往復動自在に配され、シム１０を介して、回転運動するカム１１と接している。したがって、バルブリフタ８は、カム軸１２の回転によるカム１１の運動軌跡に応じて往復動することになる。
カム軸１２は潤滑油供給通路１３を有し、シリンダヘッド１との軸承面１４には、潤滑油供給口１５を介して常時潤滑油を供給可能とさせている。
【０００４】
前述した如き内燃機関の動弁系で、カム１１との接触面にシム１０を配置したバルブリフタ８を有する直打式動弁機構において、カム１１の回転運動をバルブ３の上下動作に変換する際に、バルブステム２の先端、即ちバルブステムエンドとバルブリフタ８のボス部９の相互間には大きな衝撃力と高面圧が発生し、更に金属同士の微少滑りを伴うことから、バルブリフタ８のボス部９は摺動上で非常に厳しい部位である。
この動弁機構を持つ従来の方式では、バルブリフタ８のボス部９への強制給油はあまり行われておらず、その潤滑方法としては、バルブスプリング６の設置底面に僅かに溜まるオイル（潤滑油）をバルブスプリング６の動作で跳ね上げる間接給油の方式がとられることが一般的である。
【０００５】
しかし、低速運転が長時間続くような条件においては、バルブスプリング６の動作による底面近傍のオイルを掻き上げるエネルギーが小さく、また、バルブ３とバルブスプリング６をセット保持するためのバルブリテーナ５がバルブスプリング６の上方で傘状に配置されているため、これが壁となってバルブステムエンドとボス部９までオイルが届きにくい状態となり、バルブステムエンドとバルブリフタ８のボス部９との当接面で給油不足となる問題がある。
【０００６】
そこで、この部分に給油を行う方法としては、バルブリフタ８の往復動を案内するシリンダヘッド１側の潤滑油供給ポート１６（図１０参照）からバルブリフタボア摺動面への強制給油と兼用して、その隙間から下端側へ漏れ出る飛散オイルをバルブリフタ８のボス部９への潤滑油として活用する手段が特開平１０−６１４２３号公報に示されている。
【０００７】
また、コスト面での優位性から、バルブスプリング６の底面に確実に且つ多量のオイルを溜める堰などの設置手段がとられる例も多いが、理想的な堰を作ることはシリンダヘッド１の構造上難しく、オイルが溜まりすぎると、バルブステム２とバルブガイド１’の隙間からステムシールを通過してオイル下がりが生じ、オイル消費の問題も心配され、従来の方式での根本的な対策の難しさが残されている。
【０００８】
この問題を解決する手段として、バルブリフタ８のクラウン部、即ち冠面のシム挿入部の曲げモーメントの作用しない位置に環状溝１７（図１１参照）を形成し、且つ同半径となる位置のシム１０およびバルブリフタ８の冠面に貫通孔１８，１９を形成し、カム摺接面側からシム１０の貫通孔１９とバルブリフタ冠面の環状溝１７及び貫通孔１８を経路として、バルブリフタ８のボス部９に潤滑油を供給する手段が特開平９−２８７４２８号公報に示されている。
【０００９】
一方、バルブリフタ８の冠面のシム挿入部２２内でのシム１０の揺動およびそれによる騒音発生の防止を目的として、シム１０に安定したすわりを持たせるため、シム１０とバルブリフタ８との間に空間部を形成する構造が実開平５−６４４０４号公報あるいは特開平７−６３０１２号公報に開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−０６１４２３号公報
【特許文献２】
実開平０５−０６４４０４号公報
【特許文献３】
特開平０７−０６３０１２号公報（特許第２９６４８４９号明細書）
【特許文献４】
特開平０９−２８７４２８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術において、バルブリフタ内周のバルブステムエンドと当接するボス部に充分な潤滑油を供給する手段として、バルブリフタのスカート部への給油も兼ねて、エンジン潤滑油ポンプの吐出から直接給油を行う強制給油法の例もある。しかし、これはオイルポンプから各々のバルブリフタボアまで複雑な油圧通路を確保する必要があり、加工費がかさむことや、コンパクト設計上での制約や、この部分に給油する分の油量を確保するためのオイルポンプ容量アップが必要なことから、エンジン効率の低下の懸念がある。
【００１２】
そこで、一般的には、バルブスプリングの底面近傍にオイルを溜める構造、即ちシリンダヘッド側にオイル溜め用の堰を設ける手段が考えられるが、他の部品との配置上の制約や、生産上の制約により理想的な設計手段が執れず、確実にバルブリフタボス部に給油するための根本対策として成立させるためには難しさがある。
【００１３】
このため、比較的低コストでバルブリフタボス部へ給油を行う手段として、バルブリフタ冠面の曲げモーメントの作用しない位置に環状溝を形成し、且つ前記環状溝の半径方向同位置のシムおよびバルブリフタ冠面に貫通孔を形成して、カム摺接面側からシムの貫通孔とバルブリフタ冠面の環状溝及び貫通孔を経路として、バルブリフタ内周側のバルブリフタボス部に潤滑油を供給する手段が前記の特開平９−２８７４２８号公報に示されている。
【００１４】
この方式によると、油経路を通じてバルブリフタ内周に供給される潤滑油は、自然供給であり強制的に排出されないため、特に低速でのエンジン動作時においては安定した潤滑油の確保ができない問題がある。更に、バルブリフタの軽量化等により全体の薄肉化を図る場合に、冠面環状溝を有する構造では強度の問題から薄肉化の制約となる問題がある。
【００１５】
それ故に、本発明は前述した従来技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、テーパ面と凹部を有するバルブリフタ冠面とシムとにより微少な空間部を形成させ、且つバルブリフタ内周側に向かって貫通する吐出口を付与したバルブリフタの構造とする基本的な技術的手段を採用する。
【００１７】
これにより、カム側からの負荷によるバルブリフタおよびシムの弾性変形を利用して、カムの１回転中に前記空間部の容積を変化させ、容積が減少する過程（吐出工程）において、その空間部に存在する潤滑油をバルブリフタ内周側に向かって貫通する吐出口からバルブリフタ内側のボス近傍部に強制的に送り出す。
【００１８】
また、カムが最大リフトとなる近傍で、前記バルブリフタ冠面の中央部分に位置する凹状部の外縁部をシム側に接触支持させ、且つバルブリフタ冠面の外周部における弾性変形を利用し、シムとバルブリフタ冠面凹部外周側の間に外部と連通する第２の空間部、即ち容積空間（吸入工程）が形成できる構成とする。
【００１９】
具体的には、本発明によれば、カムの回転運動を内燃機関のバルブの開閉動作に変換し且つカムとバルブとの間に配されるバルブリフタにおいて、カムとの摺接側にシムを有し、バルブリフタ冠面のシム挿入部の底面は、中央に深くなるテーパ面と中央部分の中央凹部を有し、該テーパ面及び該中央凹部とシムとの間に第１の空間部を形成し、且つバルブリフタ内周側に貫通する吐出口を有することを特徴とするバルブリフタが提供される。
【００２０】
好ましくは、前記バルブリフタ冠面上に配置される吐出口の開口部が、吸入工程の容積空間部に連通しない組合せ構成である。尚、バルブリフタ冠面上に設置される内周側に貫通した吐出口は、安定した潤滑油量を確保する目的で同一半径上に単一又は複数個設定される場合がある。また、シムに設置される貫通口についても同一半径上に単一又は複数個設定してもよい。
【００２１】
更に、シムに設置される貫通口とバルブリフタ冠面上に設置される内周側に貫通した吐出口は、同一半径上であることが好ましいが、これらが同一半径上にない場合にも本発明による同様の効果を得ることができる。
【００２２】
本発明によれば、シムとバルブリフタの間に空間を構成し、負荷作用時における各々の弾性変形による前記空間の容積変化を利用し、吸入，吐出工程のポンプ作用を付与させている。これにより、バルブリフタの外周部で特にカム近傍に存在するオイルを、この作用によりシムとバルブリフタ冠面の間隙内に吸入し、バルブリフタ冠面上に設置され内周側に貫通した吐出口から、圧縮方向の容積変化によって強制的に吐出させることができるため、内燃機関の直打式動弁機構のバルブ開閉動作時に、バルブステムエンドと当接するバルブリフタのスカート内側のボス部近傍に確実に給油が行うことができる。
【００２３】
特に、既存のシムとバルブリフタ冠面のテーパと中央部分の凹部及び吐出口を設けることで潤滑油の圧送機能が得られるのでコスト面でも優れ、また、本発明による吐出口は、単に貫通孔として設定できるため、従来技術のバルブリフタ冠面に設定された環状溝等を必要としないため、薄肉化による軽量化におけるバルブリフタ冠面の強度の問題も解決できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一例のバルブリフタ２０を示すが、図１０と図１１に示す従来例と同一構成については同符号を記し、その詳細な説明を省略する。図１では、バルブステム２の吸（排）気弁３の図示を省略しているが、バルブステム２は、吸（排）気弁３の開閉動作を行う。
【００２５】
本発明の第１実施例によるバルブリフタ２０は、カム１１との摺接側に貫通口を有さないシム２１を有し、且つシム挿入部２２の凹部底面部が中央に深くなるテーパ面２３と中央部分に凹部２４を有し、更にバルブリフタ２０の内周側に貫通する吐出口２５を有する構成である。この形態において、カム１１のベースサークル範囲での負荷においては、バルブリフタ冠面の凹部底面部とシム２１とで形成された空間部２６に潤滑油が満たされた状態である。
【００２６】
カム１１の回転によりバルブリフトが開始されると、リフト量の増大とともにカムとシムとの接触点はは中心側に移行し、シム２１とバルブリフタ２０の冠面部がそれぞれ変形し、これらにより構成された空間部２６の容積が縮小されることにより、潤滑油が吐出口２５からバルブリフタ２０の内周側のボス部９近郊に吐出される。カムノーズが中心部付近となる位置においては、バルブリフタ冠面の変形が更に大きくなり、外周側肩部２７が側外方に拡がる方向となって外周側で容積拡張部が生じ、この部分に潤滑油が吸入される。
【００２７】
続いて、カムとシムの接触点が中心から離れていくと、応力が急激に減少し、シム２１とバルブリフタ２０の冠面部の変形が急激に戻ることで、外周側の容積拡張部に吸入された潤滑油がバルブリフタ冠面の凹部底面部とシム２１とで形成された空間部２６に移行する。このように、カム１１の１回転中に空間部の容積変化を利用し、潤滑油を強制的に供給することが可能となる。
【００２８】
図２乃至５を参照して、第１実施例の作用について説明する。図２は、カム１１側の負荷が抜け（ベースサークル範囲内）、シム２１とバルブリフタ２０の変形が元に戻り、シム２１とバルブリフタ冠面間の第１の空間部２６に油が満たされている状態を示す。
【００２９】
図３を参照する。カム１１によるリフトが開始され、シム２１とバルブリフタ２０にはバルブ側からの反力（Ｆ’）が作用し、リフト増大と共にＦが中心側へ移動しつつ反力（Ｆ’）も大きくなるため、特にリフター側が変形し、シム２１とリフター冠面間の第１の空間部２６が縮小され、内部の油は、吐出口２５よりスカート内側のボス部９近傍に吐出される。バルブリフタ２０の冠面は、シム２１に全体が密着するように当たる。
【００３０】
図４を参照する。Ｆ値が最大となるほぼ中央部においては、バルブリフタ２０の変形がさらに進み、冠面凹外周部が支持部となり、リフター冠面の外周側肩部２７が下側へだれる変形となる。その過程で、シム２１とバルブリフタ冠面間では外周側で第２の空間部としての容積拡張部２８が生じ、外部の油の吸入工程が行われる。
【００３１】
図５を参照する。バルブ３の閉じる瞬間には、バルブスプリング６のセット力が瞬間に抜けるため、シム２１とバルブリフタ冠面間では急激な変形の戻りが生じる。即ち空間部２６中央部方向に負圧が生じ、吸入工程で確保される一部のオイルを空間部２６に引き込む作用が生じ、吸入工程を終了する。同時に吐出口２５からの逆流も生じるが反重力側であるため油の戻りは少ない。
【００３２】
図６乃至９を用いて第２実施例を説明する。
第２実施例は、第１実施例の構成とは、カム１１との摺接側に配置されたシム２１’が貫通口２９を有している点のみ異なるが、基本的な動作の形態は同一である。尚、第２実施例は、シム２１’に貫通口２９を有していることで、貫通口２９からも潤滑油の吸入がなされることから、相乗的に吐出口２５から吐出される潤滑油量を増やすことができるのでより有効である。
【００３３】
図６を参照する。カム１１側の負荷が抜け（ベースサークル範囲内）、シム２１’とリフター２０の変形が元に戻り、シム２１’とリフター冠面間の空間部２６に油が満たされている状態を示す。
【００３４】
図７を参照する。カム１１とシム２１’の接触点が外周側で急速に転がり移動する範囲内で、シム面に存在する油が一方向に動圧を伴い急速に押し出されるため、シム面の貫通孔（吐出口）２９に一部の油が押し込まれ、空間部に存在する油により圧力が伝達され、吐出口２５より油が押し出される。また、バルブリフタ２０の変形に伴う内部空間部２６の容積変化も同時に行われるため、相乗効果的に吐出口２５からの吐出油量が増加し、ボス部９の給油量が増える。
【００３５】
図８を参照する。シム２１’の面の貫通孔（吸入口）２９の周りに存在する油が重力で吸入口２９に流入し、その下層部に満たされ、この油が吸入油の一部となる。さらにＦ値が最大となるほぼ中央部においては、バルブリフタ２０の変形がさらに進み、冠面凹外周部が支持部となり、リフター冠面の外周側肩部２７が下側へだれる変形となる。その過程で、シム２１’とバルブリフタ冠面間では外周側で容積拡張部２８が生じ、外部の油の吸入工程が行われる。
【００３６】
図９を参照する。バルブ３の閉じる瞬間には、バルブスプリング６のセット力が瞬間に抜けるため、シム２１’とバルブリフタ冠面間では急激な変形の戻りが生じる。即ちシム２１’とバルブリフタ冠面間の空間部中央部方向に負圧が生じ、シム貫通孔２９に溜まる油と、外周部に存在する一部の油を容積変化が生じる空間部（拡張部）２６に引き込む吸入工程を行う。同時に吐出口２５からの逆流も生じるが反重力側であるため油の戻りは少ない。
【００３７】
以上から明らかなように、図２と図６はオイルの吸入完了状態を、図３と図７はオイルの吐出工程を、図４と図８は第１のオイル吸入工程を、図５と図９は第２のオイル吸入工程を示す。
【００３８】
【実施例】
前記した第１実施例によるバルブリフタを本発明品１、第２実施例によるものを本発明品２とし、比較用として図１０による従来技術によるものを従来品１、図１１によるものを従来品２としてエンジンに組付け、回転数１０００〜４０００ｒｐｍでモーターリングを行ない、バルブリフタのボス部への潤滑油の供給状態を調査した。
表１は各回転数での試験後の潤滑油の付着状態を示す。この結果から、従来品は低回転において潤滑油が十分に供給されないが、本発明品は低回転から高回転まで良好な潤滑状態であり、明らかに優位であることがわかる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【発明の効果】
本発明は、内燃機関の直打式動弁機構において、カムの回転運動をバルブの開閉動作に変換するバルブリフタの構造に関し、バルブの開閉動作時にそのステムエンドと当接するバルブリフタのスカート内側のボス部に確実に給油を行う為の手法に関し、カムとの接触面にシムを配置したバルブリフタ構成において、シムとバルブリフタとの間に任意空間を設定し、各々の弾性変形を利用し、その空間に容積変化を持たせてオイルの吸入・吐出機能を付与させることにより、単純な構成でボス部へ強制的給油を達成させることが可能となり、ボス部への給油不足の解消を図ることができる。
また、本発明ではバルブリフタ冠面への環状溝等の設置も必要が無く、バルブリフタ冠面の強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例の部分拡大図である。
【図２】シムとバルブリフタとの間の空間部へのオイル吸入完了状態を示す部分断面図である。
【図３】シムとバルブリフタとの間の空間部からのオイル吐出工程を示す部分断面図である。
【図４】シムとバルブリフタとの間の空間部への第１のオイル吸入工程を示す部分断面図である。
【図５】シムとバルブリフタとの間の空間部への第２のオイル吸入工程を示す部分断面図である。
【図６】第２実施例のシムとバルブリフタとの間の空間部へのオイル吸入完了状態を示す部分断面図である。
【図７】第２実施例のシムとバルブリフタとの間の空間部からのオイル吐出工程を示す部分断面図である。
【図８】第２実施例のシムとバルブリフタとの間の空間部への第１のオイル吸入工程を示す部分断面図である。
【図９】第２実施例のシムとバルブリフタとの間の空間部への第２のオイル吸入工程を示す部分断面図である。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【図１１】別の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    シリンダヘッド
１’  バルブガイド
２    バルブステム
３    吸（排）気弁
５    バルブリテーナ
５’  コッター
６    スプリング
９    ボス部
１１    カム
１２    カム軸
８，２０    バルブリフタ
１０，２１，２１’    シム
１７    環状溝
２２    シム挿入部
２３    テーパ面
２４    凹部
２５    吐出口
２６    空間部
２７    外周側肩部
２８    容積拡張部
１８，１９，２９    貫通孔
【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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【図９】
2004232596.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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