(57)【要約】【課題】タペットクリアランスを確保したうえで、カムに対するロッカアームの姿勢を安定させることが可能なバルブ開閉装置を提供することを目的とする。【解決手段】バルブ開閉装置は球面状をなす軸端部２５Ｃを設けたロッカアーム１０を備えてなる。ロッカアーム１０はカム５５の回動により揺動して、バルブ４１の備えるステム４２を往復運動させる。また、カム５５とロッカアーム１０の備えるローラ２０との間にはタペットクリアランスが設けられている。一方、ロッカアーム１０は軸端部２５Ｃの球面に沿って四方に揺動可能であるから、タペットクリアランスが遊びとなってその姿勢が安定し難いが、本発明によれば、タペットクリアランスが設けられた部分には矯正ばね６０が介在されており、ロッカアーム１０をステム４２に当接するよう付勢する。そのため、ロッカアーム１０は２点支持されるから姿勢が安定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに対して接続されるジョイント部が球面状をなし前記シリンダヘッドに対して首振り自在に支持されるとともにカムの回動に伴って傾動させられてバルブ開閉用のステムを往復運動させるロッカアームを備えてなるとともに、
前記カムと前記ロッカアームとの間、或いは前記ステムと前記ロッカアームとの間にタペットクリアランスが保有されたバルブ開閉装置であって、
前記タペットクリアランスが設けられた部分に、前記ロッカアームを前記カム或いは前記ステムに当接するように付勢することで前記カムと前記ロッカアームの当たり面同士が向かい合うように前記ロッカアームの姿勢を矯正させる弾性材よりなる姿勢保持部が介在される構成であることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項２】
前記ロッカアームは前記ジョイント部を備えた枢支部に対してねじ止めされるとともに、前記姿勢保持部が前記枢支部側に延設されるものにおいて、
前記姿勢保持部は枢支部に共締めされて前記ロッカアームに固定される構成であることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉装置。
【請求項３】
前記ロッカアームと前記ステムとの間に前記姿勢保持部が設けられるものにおいて、
前記姿勢保持部は前記ステムの長手方向に沿って配される圧縮ばねよりなる構成であることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の内燃機関に適用されるバルブ開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車の内燃機関におけるバルブ開閉装置としてロッカーアームを備えたものが知られている（特許文献１）。
このものは、シリンダヘッドに設けられる受け部材に対して、ローラを有するロッカーアーム本体がピボットを介して傾動可能に取り付けられており、ロッカアームの傾動動作を利用してバルブステムを押圧することでバルブの開閉を行うようになっている。また、このものにおいてはロッカアーム本体の傾動動作に柔軟性を持たせるために傾動中心の支持構造が、半球状をなす凸部と凹部による凹凸の嵌合構造によるものとなっており、これにてロッカアーム本体がシリンダヘッドの受け部に対して首振り自由な状態で支持されるようになっている。
尚、この種のバルブの開閉機構においては、バルブステムが熱膨張を起こした場合のバルブの開閉動作を保証するためにカムとローラとの間にタペットクリアランスと呼ばれる隙間が設けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−９７２２８公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記構造によれば、ロッカアーム本体は首振り自由な状態で支持されているためタペットクリアランスだけ、カムに対して傾く場合がある。すると、カムがロッカーアーム本体を傾動させる際にローラに対して面当たりせず、図１３に示すようにローラ１の角部分がカム２に当たって、その部位でカム２あるいはローラ１が偏摩耗を起こす事が懸念される。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、必要なタペットクリアランスを確保したうえで、カムに対するロッカアームの姿勢を安定させる事が可能なバルブ開閉装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、シリンダヘッドに対して接続されるジョイント部が球面状をなし前記シリンダヘッドに対して首振り自在に支持されるとともにカムの回動に伴って傾動させられてバルブ開閉用のステムを往復運動させるロッカアームを備えてなるとともに、前記カムと前記ロッカアームとの間、或いは前記ステムと前記ロッカアームとの間にタペットクリアランスが保有されたバルブ開閉装置であって、前記タペットクリアランスが設けられた部分に、前記ロッカアームを前記カム或いは前記ステムに当接するように付勢することで前記カムと前記ロッカアームの当たり面同士が向かい合うように前記ロッカアームの姿勢を矯正させる弾性材よりなる姿勢保持部が介在される構成であるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ロッカアームは前記ジョイント部を備えた枢支部に対してねじ止めされるとともに、前記姿勢保持部が前記枢支部側に延設されるものにおいて、前記姿勢保持部は枢支部に共締めされて前記ロッカアームに固定される構成であるところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ロッカアームと前記ステムとの間に前記姿勢保持部が設けられるものにおいて、前記姿勢保持部は前記ステムの長手方向に沿って配される圧縮ばねよりなる構成であるところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、ロッカアームは姿勢保持部により付勢されることでカムあるいはステムに当接する。これにより、ロッカアームは２点支持（ジョイント部及び、カム或いはステム）された状態となるから、１点支持（ジョイント部のみ）の場合に比べて姿勢が安定する。そのため、カムとロッカアームは常に向かい合った姿勢となるから、カムあるいはロッカアームが偏摩耗等起こすことがない。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、姿勢保持部は枢支部に対して共締めされるから固定の専用部品を必要としない。また、ロッカアームの取付け作業と併せて取付けがなされるため、作業効率がよい。
【００１０】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、圧縮ばねを使用する構成であるから安定したばね力が得られるとともに、耐久性にも優れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図７によって説明する。図１は自動車の内燃機関に適用されたバルブ開閉装置の断面図である。
４１はバルブであって、上下方向に伸びるステム４２の下端に弁４３を設けてなり、その往復運動によって弁４３がシリンダ４０のポートを開閉するようになっている。また、ステム４２の上端側には鍔片４４が取り付けられるとともに、ステム４２の外周にはシリンダ４０の上面と鍔片４４との間に挟み込まれた状態でコイルスプリング４５が外嵌されているが、これは、ポートを閉じる向きにステム４２を付勢するためのものである。
【００１２】
ロッカアーム１０は左右方向に伸びるアーム本体１１を備えてなる。アーム本体１１の上面側には、図２に示すように円筒形をなすローラ２０を収容するための収容部１２が凹設されている。この収容部１２を構成する一対の壁部１３には穿孔１３Ａが同軸上で設けられるとともに、そこにはパイプ状の軸部材２１がローラ２０を貫通した状態で挿通されるようになっており、ローラ２０をその外周面の一部を収容部１２より露出させた態様で回動可能に支持している。
【００１３】
ローラ２０の上方にはカム５５が回動可能に軸支されており、その回動に伴ってローラ２０の露出する外周面と当接するようになっている。この回動に伴って、アーム本体１１はカム５５より押圧され、その長手方向に関する一端に設けられる後述する枢支部２５を中心に上下に揺動する。
一方、アーム本体１１の他端側（図２の右側）は下方に垂れるようにして延設されており、その先端部が二股状に形成され、その間にバルブ当接部１５が形成されるようになっている。そのため、上記揺動に伴ってバルブ当接部１５がバルブ４１の備えるステム４２を上下に往復駆動させ、もってバルブ４１を開閉させるようになっている。
【００１４】
アーム本体１１の揺動中心は枢支部２５により構成される。枢支部２５はアーム本体の基端側の上面（以下、座部１６とする）に形成されるねじ孔１６Ａに螺合されてアーム本体１１内に起立状態で装着されるピボット２５Ｂと、アーム本体１１の座部１６上において前記ピボットに螺合されるナット２５Ａとからなる。ピボット２５Ｂは、その下端部に半球面状の軸端部（本発明のジョイント部に相当する）２５Ｃを備え、この軸端部２５Ｃをシリンダヘッド５０の上面を球面状に凹ませて形成された軸受け部５０Ａに支承させている。これによりアーム本体１１は一方向（図５に示すＰ方向）への揺動のみならず、枢支部２５を中心として球面に沿うあらゆる方向（以下、首振り自在とする）に揺動可能に支持されることとなる。また、ピボット２５Ｂは、ねじ孔１６Ａに対するねじ込み量を調整することにより、アーム本体１１の下側に突出する突出寸法を調整できるようにしてある。このように突出寸法を調節することでカム５５とローラ２０間に設けられるいわゆるタペットクリアランス（図１に示すＡ寸法）の大きさを調節するようになっている。
【００１５】
このタペットクリアランスは、シリンダ４０内の燃料の燃焼に伴って発生する熱によってステム４２が往復運動方向（図１におけるＳ方向）に伸張した場合であっても、バルブ４１の開閉動作に支障をきたさないようにするための隙間である。すなわち、このタペットクリアランスがカム５５とローラ２０間に設けられていない場合には、図７に示すように、カム５５とローラ２０及び、バルブ当接部１５とステム４２がいずれも当接した関係となる。すなわち、アーム本体１１がカム５５及びステム４２に隙間なく挟まれた状態となるが、この状態でステム４２が伸びてしまうと、同図に示すように弁４３が閉まらなくなってしまう。そのため、タペットクリアランスを設けることで、アーム本体１１の上動を許容させステム４２が伸びた場合であっても確実に弁４３が閉じるようになっている。
【００１６】
ところで、ロッカアーム１０にはカム５５とローラ２０の当たり面同士が向かい合った正対姿勢となるようにアーム本体１１の姿勢を矯正する矯正ばね６０（本発明の姿勢保持部に相当する）が備えられている。尚、正対姿勢とは、図４に示すようにカム５５の軸線とローラ２０の軸線がほぼ平行となった姿勢である。また同図に示すように、カム５５の幅寸法はローラ２０の幅寸法より広く形成されているが、そこに、矯正ばね６０の一部が弾接するようになっている。
【００１７】
矯正ばね６０はばね材により形成されるとともに、図２に示すようにアーム本体１１の座部１６に対して固定される平板状をなす基部６１の前縁の両端部にアーム本体１１の外形にほぼ沿って平行に伸びる左右一対の弾性アーム６２を設けてなる。これら左右の弾性アーム６２は同幅で形成されるとともに、先端側が基端側より幅狭に形成されている。また、弾性アーム６２の先端側は下向きに屈曲形成されるとともにその下縁同士が架設部６４によって連結されており、基部６１から延設された部分は枠状をなし中央部分が開口している。この開口部分の開口幅はローラ２０の幅寸法より広くとってあり、ローラ２０とカム５５の当たり面を逃がすような寸法設定とされている。
一方、アーム本体１１の下面における前部側には前記架設部６４を収容可能な支持溝１７が幅方向の全幅に亘って凹み形成されている。そのため、矯正ばね６０は架設部６４を支持溝１７に引っ掛けた状態で、ピボット２５Ｂに対して共締めされてアーム本体１１の上面に固定されるようになっている。
【００１８】
この矯正ばね６０は、基部６１の下面から弾性アーム６２の上面までの自然状態における高さ寸法（図２に示すＨ寸法）がアーム本体１１の座部１６からカム５５の外周面までの高さ寸法（図１に示すＳ寸法）より高い設定とされている。
尚、このＳ寸法はタペットクリアランスの寸法設定によりその寸法が種々変動するが、Ｈ寸法はタペットクリアランスの最大値を考慮してもなお、Ｓ寸法より大きくなる設定とされている。
そのため取り付け状態においては、両弾性アーム６２はカム５５の外周面に押圧されて撓んだ状態となる。そのため、アーム本体１１は左右両弾性アーム６２を介して均等な大きさ反発力を受けるからアーム本体１１の姿勢が矯正され、これにて、ローラ２０とカム５５が向か合った姿勢となる。
【００１９】
また、上述した様に矯正ばね６０は、両弾性アーム６２の自由端側が架設部６４によってそれぞれ連結されているが、このような構成とすることで両弾性アーム６２の捻れに対する復元力が、弾性アーム６２の自由端側が切り離された構成である場合と比べて大きくなるため、その分強い力でアーム本体１１の姿勢を矯正することが出来るようにっている。
【００２０】
次に、上記のように構成された本実施形態の作用効果を具体的に説明する。
図１に示すようにバルブ４１の弁４３が閉じている状態からカム５５が同図における時計回り方向に回動を始めると、矯正ばね６０の弾性アーム６２はカム５５の外周面によって下向きに押圧されアーム本体１１の上面に近接する方向に弾性変形する。やがて、カム５５の外周面がローラ２０の外周面に当接すると、これ以降カム５５はその外周面がローラ２０の外周面に摺接した状態で回動を続ける。そのため、カム５５に押されてロッカアーム１０が枢支部２５を中心としてステム４２を押し下げる方向に揺動するからステム４２が往復運動しバルブ４１の弁４３が開く。その後、カム５５の頂点部分がローラ２０に当接しステム４２が最も押し下げられた状態となる。そこからは、カム５５の外周面がローラ２０を押し込まなくなるからロッカアーム１０はステム４２の備えるコイルスプリング４５によって上方に付勢される。従って、カム５５が１回転すると、ロッカアーム１０及びステム４２が元の状態に復帰しバルブ４１の弁４３が再び閉じられる。
【００２１】
この状態においてカム５５はローラ２０に当接しておらず、カム５５の外周面とローラ２０の外周面の間には、いわゆるタペットクリアランスが確保された状態となっている。このようにカム５５がローラ２０に当接していないと、ロッカアーム１０は軸端部２５Ｃの球面に沿って揺動自在となるからその姿勢が安定し難い。しかしながら、本実施形態によれば、カム５５とローラ２０間には矯正ばね６０が介在されており、ロッカアーム１０をステム４２に当接するように付勢する。これにより、ロッカアーム１０の姿勢はカム５５とローラ２０の当たり面同士が向かい合った状態で安定する。従って、再びカム５５が回転した時には、カム５５がローラ２０に面当たりすることととなる。仮に、矯正ばね６０が介在されていない場合には、ロッカアーム１０の姿勢が安定しないからカム５５に対してローラ２０が傾いた姿勢となることがあり、このような姿勢においてカム５５が回転し始めると、カム５５とローラ２０の角同士が当たり合いその部分が偏摩耗を起こす場合があるが、上述したように矯正ばね６０がロッカアーム１０の姿勢を矯正するから、カム５５あるいはローラ２０の偏摩耗が未然に防止される。
【００２２】
また、シリンダ４０内における燃料の燃焼に伴って発生する熱によってステム４２が往復運動方向（図１におけるＳ方向）に伸張することがある。この場合に、ロッカアーム１０はタペットクリアランス分だけカム５５側へ上動することが出来るから、ステム４２の伸張が許容されバルブ４１の弁の開閉に支障をきたすことがない。尚、タペットクリアランスが設けられた部分には矯正ばね６０が介在されているが、矯正ばね６０は撓み可能な構成でありロッカアーム１０の前記上動動作に対する妨げとならない。
【００２３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を図８ないし図１１を参照して説明する。
第１実施形態では、タペットクリアランスをカム５５とローラ２０との間に設けたが、第２実施形態ではバルブ当接部１５とステム４２との間に設けている。また、第１実施形態では、姿勢保持部を板状をなす矯正ばね６０により構成したが、第２実施形態においてはステムキャップ７１と圧縮ばね７５により構成している。その他の構成については第１実施形態と同様であるため、同一部品には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２４】
図８及び図９に示すように、ステム４２の先端には鉄製のステムキャップ７１が遊嵌（上下動自在）されている。このステムキャップ７１の外周の下端側は縮径されており、そこは、ばね取り付け部７３となっている。このばね取り付け部７３にはステム４２に外嵌された状態で圧縮ばね７５が圧入されて固定されている。取り付け状態において圧縮ばね７５は、ばね取り付け部７３と鍔片４４との間に挟まれており、その反発力によってステムキャップ７１をバルブ当接部１５側に付勢するようになっている。これにより、ロッカアーム１０がカム５５側に押しつけられるから、常にローラ２０とカム５５が面当たりした状態となる。
【００２５】
また、図９に示すように、ステムキャップ７１に形成されるステム嵌合用の凹部７２の底面７２Ａとステム４２の先端との間には隙間（タペットクリアランスに相当するもの）が設けられているから、シリンダにおいて発生する熱によりステム４２が往復運動方向へ伸張した場合であっても、バルブ４１の開閉に支障をきたすことがない。このように、姿勢保持部に圧縮ばね７５を使用する構成としてやれば、安定したばね力が得られるとともに耐久性にも優れる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２７】
（１）第２実施形態においては、姿勢保持部をステムキャップ７１及び圧縮ばね７５により構成したが、ステムキャップ７１を廃止して圧縮ばね７５のみの構成としてもよい。
【００２８】
（２）第２実施形態においては、ステムキャップ７１に取り付けられる圧縮ばねを図１１に示すようにステムキャップ７１の外周側に外嵌する（圧入）構成としたが、図１２に示すように凹部７２に溝７７を設けておき、そこに嵌め合わせる構成であってもよい。
【００２９】
（３）第２実施形態によれば、姿勢保持部をステムキャップ７１と圧縮ばね７５により構成したが、弾性体（例えば、ゴム製）により構成してもよく、この場合にはバルブ当接部１５とステム４２との間の隙間に当該弾性体を取り付けてやればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるバルブの備える弁がポートを閉止した状態を表す断面図
【図２】バルブ開閉装置の分解斜視図
【図３】バルブ開閉装置の平面図
【図４】ローラとカムが正対した状態を表す断面図
【図５】カムがロッカアームを押し込んだ状態を表す断面図
【図６】ローラとカムが正しく当たり合った状態を表す断面図
【図７】タペットクリアランスが設けられていない状態を表す断面図
【図８】第２実施形態におけるバルブの備える弁がポートを閉止した状態を表す断面図
【図９】姿勢保持部の構造を表す拡大図
【図１０】カムがロッカアームを押し込んだ状態を表す断面図
【図１１】圧縮ばねの取り付け構造を表す図
【図１２】圧縮ばねの他の取り付け構造を表す図
【図１３】従来例の断面図
【符号の説明】
１０…ロッカアーム
２０…ローラ
２５…枢支部
２５Ｃ…軸端部（ジョイント部）
４２…ステム
５５…カム
６０…矯正ばね（姿勢保持部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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