(57)【要約】【課題】ロッカアームとバルブステムとの打音の発生を抑制するための捩りコイルばねの耐久性を損なわずに済むように改良された内燃機関の動弁機構を提供する。【解決手段】ロッカシャフト（３）に互いに隣接して揺動自在に支持され且つ回転カム（５）で揺動駆動される２つのロッカアーム（１・２）と、該ロッカアームの一端をバルブステム（９）に押し付ける向きに付勢するべく前記２つのロッカアーム同士間に設けられた捩りコイルばね（１０）とを有する内燃機関の動弁機構において、ロッカアームとは別体の捩りばね受け（ピン１３ａ・１３ｂ）をロッカアームに固定し、捩りコイルばねの端部（１５ａ・１５ｂ）を、捩りばね受けに相対移動可能に当接させてロッカアームを回動付勢する。これにより、捩りコイルばねの素線を折り曲げる必要がなくなり、しかもロッカアームに対する係止部に無用な負荷が加わらないようにすることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッカシャフトに互いに隣接して揺動自在に支持され且つ回転カムで揺動駆動される２つのロッカアームと、該ロッカアームの一端を吸気弁又は排気弁のバルブステムに押し付ける向きに付勢するべく前記２つのロッカアーム同士間に設けられた捩りコイルばねとを有する内燃機関の動弁機構であって、
前記ロッカアームに、該ロッカアームとは別体の捩りばね受けを固定し、
前記捩りコイルばねの素線の端部を、前記捩りばね受けに相対移動可能に当接させて前記ロッカアームを回動付勢することを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
前記捩りばね受けは、その遊端部に径方向突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項３】
前記ロッカアームと前記捩りコイルばねとの間にワッシャを挟設すると共に、前記ロッカアームと前記ワッシャとの間に前記ロッカアームと前記ワッシャとの相対回転を不能にするための回転防止手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項４】
前記捩りばね受けは前記ロッカアームに固定されたピンであり、前記ワッシャの回転防止手段は、前記ロッカシャフトを挿通するべく前記ワッシャに設けられたロッカシャフト孔と、前記ピンと、該ピンを挿通するべく前記ワッシャに設けられたピン孔とからなるものであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動弁機構。
【請求項５】
前記ロッカシャフトを挿通した前記捩りばね受けは前記ロッカアームに固定されたピンであり、前記ワッシャの回転防止手段は、前記ロッカシャフトを挿通するべく前記ワッシャに設けられたロッカシャフト孔と、前記ピンと、前記回転カムに転動接触するローラを前記ロッカアームに支持するべく前記ロッカアームの一側面から突出するように設けられたローラ支持軸の突出端と、前記ピンと前記ローラ支持軸の突出端との間に突入するように延出された前記ワッシャの一部とからなるものであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁機構に関し、特に開弁時の作動音をより一層低減し得るように改良された動弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用内燃機関の動弁機構として、ロッカシャフトに揺動自在に支持されたロッカアームを介して吸気弁或いは排気弁のバルブステムにカムの揚程を伝えることにより、吸・排気両弁を開弁駆動する形式が広く知られている。
【０００３】
一方、動弁機構回りの熱変化や摩耗などに起因する各部の寸法変化が生じても動弁機構の機能が損なわれないようにするために、ロッカアームとバルブステムとの間には、タペットクリアランスと呼ばれる適度な隙間が設定されることがある。この隙間は、冷機時の正常動作を確保しようとすると、暖機時に幾分か広めとなる設定を採らざるを得ないが、この隙間が過大であると、ロッカアームのバルブステムに対する衝当音が大きくなるので、これがエンジン騒音を低減する上に一つの障害となっていた。
【０００４】
このような不都合に対処するための方策として、ロッカアームをバルブステムに常時押し付ける向きに回動付勢する捩りコイルばねをロッカシャフトに巻装し、バルブステムに対してロッカアームを常時当接させるようにした技術が知られている（実開平３−６８５０３号公報参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開平３−６８５０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された構造によると、捩りコイルばねの捩り力は、捩りコイルばねの素線の両端部を略直角に折り曲げ、その先端をロッカアームに穿設された孔に突入させることにより、ロッカアームに伝えられるようになっている。つまり、捩りコイルばねの素線の端部は、ロッカアームに直接固定されていて、ロッカアームと相対移動し得ないようになっていた。そのため、ロッカアームに固定された捩りコイルばねの折曲部に捩り応力が集中し易く、これが捩りコイルばねの耐久性の低下を招く一因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、ロッカアームとバルブステムとの打音の発生を抑制するための捩りコイルばねの耐久性を損なわずに済むように改良された内燃機関の動弁機構を提供することにある。また本発明の第２の目的は、捩りコイルばねを設けてもロッカアームが摩耗しないように改良された内燃機関の動弁機構を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明の請求項１では、ロッカシャフト（３）に互いに隣接して揺動自在に支持され且つ回転カム（５）で揺動駆動される２つのロッカアーム（１・２）と、該ロッカアームの一端をバルブステム（９）に押し付ける向きに付勢するべく前記２つのロッカアーム同士間に設けられた捩りコイルばね（１０）とを有する内燃機関の動弁機構において、前記ロッカアームに、該ロッカアームとは別体の捩りばね受け（ピン１３ａ・１３ｂ）を固定し、前記捩りコイルばねの素線の端部（１５ａ・１５ｂ）を、前記捩りばね受けに相対移動可能に当接させて前記ロッカアームを回動付勢するものとした。
【０００９】
このようにすれば、捩りコイルばねの素線を折り曲げる必要がなくなり、しかもロッカアームに対する係止部に無用な負荷が加わらなくなるので、捩りコイルばねの耐久性を損なわずに済む。
【００１０】
請求項２では、捩りばね受けとして、その遊端部に径方向突出部（拡径頭部１６または折曲部１７）を有するものとした。これにより、簡単な構造でロッカアームから捩りコイルばねが外れないようにすることができる。
【００１１】
請求項３では、ロッカアームと捩りコイルばねとの間にワッシャ（１８）を挟設すると共に、ロッカアームとワッシャとの間に、ロッカアームとワッシャとの相対回転を不能にするための回転防止手段を設けるものとした。これにより、ロッカアームにおける捩りコイルばねとの接触部が摩耗することを防止し得る。
【００１２】
請求項４では、自身に設けられたロッカシャフト孔にロッカシャフトを挿通したワッシャの回転防止手段として、ロッカアームに捩りばね受け用のピン（１３ａ・１３ｂ）を設け、このピンをワッシャに設けたピン孔（２０）に挿通するものとした。これにより、簡単な構造でワッシャを回り止めすることができる。
【００１３】
請求項５では、自身に設けられたロッカシャフト孔にロッカシャフトを挿通したワッシャの回転防止手段として、ロッカアームに捩りばね受け用のピンを設けると共に、回転カムに転動接触するローラ（７）をロッカアームに設け且つローラの支持軸（１２）をロッカアームの一側面から突出させ、これらピンとローラ支持軸の突出端との間に突入するようにワッシャの一部（膨出部２１）を延出させるものとした。これにより、簡単な構造でワッシャを回り止めすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２は、本発明が適用された自動車用内燃機関における動弁機構の１気筒分を示している。なお、他の気筒にも同様な機構が設けられている。この動弁機構においては、吸気弁用ロッカアーム１と排気弁用ロッカアーム２とが、それぞれのアームを互いに反対方向へ延ばした状態で互いに隣接して揺動可能なように、共通のロッカシャフト３に支持されている。これら２つ１組のロッカアーム１・２は、クランク軸と同期回転するカム軸４に一体形成されたカム５のプロフィルで与えられる所定タイミングで所定角度範囲を互いに反対方向へ揺動し、吸気弁６並びに図示省略された排気弁を開弁駆動するものであり、シーソー式に揺動するロッカアーム１・２の一端に軸支されたローラ７がカム５の外周面に転動接触し、他端に設けられたタペット調整ねじ８の下端が、排気弁（吸気弁）６のバルブステム９の上端に当接している。
【００１６】
ロッカシャフト３における互いに隣接配置された２つのロッカアーム１・２同士間には、捩りコイルばね１０が装着されている。この捩りコイルばね１０は、両ロッカアーム１・２同士を互いに離間させる向きの軸方向弾発力を発生しており、これにより、ロッカシャフト３上での両ロッカアーム１・２の軸線方向位置が決められている。
【００１７】
以上の構成により、カム５の揚程がロッカアーム１・２を介してバルブステム９に伝達され、バルブスプリング１１で常時閉弁付勢されている排気弁（吸気弁）６が開弁駆動される。この動作は在来のエンジンと同様である。
【００１８】
２つのロッカアーム１・２の互いの対向面（側面）におけるローラ支持軸１２の近傍には、それぞれピン１３ａ・１３ｂが突設されている。これらのピン１３ａ・１３ｂは、合金鋼からなり、図３に示すように、アルミニウム合金製のロッカアーム１（２）の側面に穿設された孔１４に対し、例えば圧入にて固着されている。
【００１９】
他方、前記の捩りコイルばね１０は、コイルを構成する素線の両端部１５ａ・１５ｂが、共に巻き線の円周の接線方向へ延出されており、捩りコイルばね１０を巻締めた状態で、その各端部１５ａ・１５ｂを、対応するピン１３ａ・１３ｂに引っ掛けている。ここで捩りばね受けとして機能するピン１３ａ・１３ｂの遊端部には、図３に示したように、きのこ形の拡径頭部１６が形成されており、この径方向突出部をなす拡径頭部１６に引っ掛かることで捩りコイルばね１０の各端部１５ａ・１５ｂが運転時にピン１３ａ・１３ｂから外れることが防止されている。
【００２０】
なお、ピン１３ａ・１３ｂからの外れ止めとしては、拡径頭部１６に限らず、図４に示すように、ピン１３ａ・１３ｂの遊端部に折曲部１７を形成し、これを径方向突出部として捩りコイルばね１０の各端部１５ａ・１５ｂが引っ掛かるようにしたものでも良いが、特にきのこ形の拡径頭部１６を有するものは、打ち込み用工具を圧入時に当接させる面積が拡大されるので、作業性の向上にも寄与し得る。
【００２１】
このようにして、２つのロッカアーム１・２同士間に設けられた捩りコイルばね１０を巻締めた上でその各端部１５ａ・１５ｂを両ロッカアーム１・２の対向内面に設けられたピン１３ａ・１３ｂに係止することにより、捩りコイルばね１０の捩りトルクによって両ロッカアーム１・２同士が互いに逆方向へ回動付勢される。これにより、各ロッカアーム１・２の他端に設けられたタペット調整ねじ８の下端をバルブステム９の上端に押しつける荷重を発生させている。つまり捩りコイルばね１０の捩りトルクを両ロッカアーム１・２に加えることにより、タペット調整ねじ８の下端とバルブステム９の上端との隙間、即ちタペットクリアランスが実質的にゼロになり、タペット調整ねじ８の下端がバルブステム９の上端に衝当することで発する動弁系騒音が低減される。そしてこの押し付け力は、捩りコイルばね１０による弾発力なので、温度変化にも難なく追従し得る。
【００２２】
この構造によると、１つの捩りコイルばね１０で２つのロッカアーム１・２を互いに逆方向へ回動付勢し得るので、部品点数を増やさずに吸気・排気両方のタペットクリアランスを最小化することができる。また本発明の構造によると、タペット調整ねじ８の下端とバルブステム９の上端との隙間をゼロにすると、カム５のベース円とロッカアーム１・２の一端側のローラ７との間にタペットクリアランスに相当する隙間が開くことになるが、カム５とローラ７とは転動接触するので、殆ど直線的に衝当するタペット調整ねじ８の下端とバルブステム９の上端とは比較にならないくらい円滑に接触するので、その衝撃は極めて小さくて済む。また、カム５のプロフィルに追従して吸・排気各弁が閉じるが、捩りコイルばね１０の捩り力は、バルブスプリング１１の軸力に比して格段に小さく設定できるので、これが閉弁動作を阻害することは無い。
【００２３】
ところで、捩りコイルばね１０は、一般にばね鋼で形成されるので、アルミニウム合金製のロッカアーム１・２に直接接触すると、ロッカアーム１・２に電食を発生することが考えられる。そこで本発明においては、両ロッカアーム１・２に合金鋼製のピン１３ａ・１３ｂを圧入し、そのピン１３ａ・１３ｂに捩りコイルばね１０の各端部１５ａ・１５ｂを引っ掛ける構造とし、ロッカアーム１・２に電食が生じないようにした。
【００２４】
また捩りコイルばね１０は、ロッカシャフト４の軸線に直行する方向にその素線の端部１５ａ・１５ｂを延出しているので、素線の端部１５ａ・１５ｂは、ロッカシャフト４とその軸線を平行にするピン１３ａ・１３ｂに対して直行する向きに当接し、且つロッカアーム１・２の揺動によってピン１３ａ・１３上を摺動する。従って、本構造によれば、捩りコイルばね１０並びにピン１３ａ・１３ｂは共に局部的な摩耗を発生せず、しかも無用な集中応力が作用せずに済むので、捩りコイルばね１０の耐久性向上に寄与するところ大である。しかも捩りコイルばね１０の素線の端部１５ａ・１５ｂは、ロッカアーム１・２の揺動に伴ってロッカシャフト４の軸線に直交する平面上を移動するので、ロッカアーム１・２の揺動方向と捩りコイルばね１０の捩りトルクの方向とが一致する。即ち本構造によれば、捩りコイルばね１０による捩り弾発力を無駄なく利用することができる。
【００２５】
ロッカアーム１・２と捩りコイルばね１０との軸線方向端面同士が直接接触すると、アルミニウム合金製のロッカアーム１・２が摩耗することが考えられるので、この摩耗を防止するために、ロッカアーム１・２と捩りコイルばね１０との間には、ロッカシャフト３を挿通した合金鋼製のワッシャ１８が挟設されている。このワッシャ１８には、図５に示すように、ロッカアーム１・２の側面に突設されたピン１３ａ・１３ｂと整合する位置へ向けて径方向膨出部１９が形成されており、その膨出部１９に形成された孔２０にピン１３ａ・１３ｂを挿通することにより、ロッカアーム１・２とワッシャ１８とが一体的に回動するようにされている。この回転防止手段を設けることにより、ロッカアーム１・２に対して回転接触する部分が皆無となるので、ロッカアーム１・２の摩耗を殆ど皆無にすることができる。
【００２６】
ワッシャ１８の回転防止手段としては、図６に示すように、ローラ７の支持軸１２をロッカアーム１・２の軸方向寸法よりも大きくしてその端部がロッカアーム１・２の側面から突出するようにし、ワッシャ１８の一部に形成した径方向膨出部２１を、ピン１３ａ・１３ｂと支持軸１２との間に入り込ませるようにすることでも良い。
【００２７】
ワッシャ１８は、ロッカシャフト３に嵌着するのみならず、例えば直径線で２つ割に構成し、ロッカアーム１・２の側面に接着剤を用いて貼り付けても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、
１．ロッカアームとは別体の捩りばね受けをロッカアームに固定し、捩りコイルばねの端部を捩りばね受けに相対移動可能に当接させてロッカアームを回動付勢するものとしたので、捩りコイルばねの素線を折り曲げる必要がなくなる上、ロッカアームに対する捩りコイルばねの係止部に無用な負荷が作用しないようにすることができる。従って、ロッカアームに対する捩りコイルばねの係止部に集中応力が作用しなくなり、捩りコイルばねの耐久性を向上し得る。
２．捩りばね受けの遊端部に径方向突出部を設けたので、簡単な構造でロッカアームから捩りコイルばねが外れないようにすることができる。
３．ロッカアームと捩りコイルばねとの間にワッシャを設け、ワッシャをロッカアームに対して回り止めしたので、ロッカアームにおける捩りコイルばねとの接触部が摩耗することを防止し得る。
４．ワッシャに設けた孔にばね受けとして設けたピンを挿通してワッシャの回り止めをしたので、簡単な構造で確実にワッシャを回り止めすることができる。
５．回転カムに転動接触するローラの支持軸をロッカアームの一側面から突出させ、このローラ支持軸の突出端とばね受けとして設けたピンとの間にワッシャの一部を延出させることでワッシャの回転を防止するものとしたので、簡単な構造で確実にワッシャを回り止めすることができる。
といった格別な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたエンジンの１気筒分の動弁機構回りの上面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図
【図３】ピンの装着部の部分的な拡大断面図
【図４】ピンの別例を示す図３と同様な断面図
【図５】ワッシャの装着状態を示すロッカアームの側面図
【図６】ワッシャの別例を示すロッカアームの側面図
【符号の説明】
１・２  ロッカアーム
３  ロッカシャフト
５  カム
７  ローラ
９  バルブステム
１０  捩りコイルばね
１２  ローラの支持軸
１３ａ・１３ｂ  ピン（捩りばね受け）
１５ａ・１５ｂ  コイルばねの素線の端部
１６  拡径頭部（径方向突出部）
１７  折曲部（径方向突出部）
１８  ワッシャ
２０  ワッシャの外周部に設けた孔
２１  膨出部（ワッシャの一部）
【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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