(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のバルブスプリングシートに関し、単純かつ低コストな構成で、吸・排気バルブの回転運動を十分に促進させることのできる内燃機関のバルブスプリングシートを提供することを目的とする。【解決手段】バルブスプリングに圧接される第１バルブスプリングシートと、前記第１バルブスプリングシートとシリンダヘッドとの間に挟まれて圧接される第２バルブスプリングシートと、を備える。前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの間の摩擦力は、前記バルブスプリングと前記第１バルブスプリングシートとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、前記第２バルブスプリングシートと前記シリンダヘッドとの間の摩擦力よりも小さく構成される。【選択図】図２
2012162998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブと一体に回転するバルブスプリングに圧接される第１バルブスプリングシートと、
前記第１バルブスプリングシートとシリンダヘッドとの間に挟まれて圧接される第２バルブスプリングシートと、を備え、
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの間の摩擦力は、前記バルブスプリングと前記第１バルブスプリングシートとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、前記第２バルブスプリングシートと前記シリンダヘッドとの間の摩擦力よりも小さいこと、
を特徴とする内燃機関のバルブスプリングシート。
【請求項２】
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち少なくとも一方の面はＤＬＣ処理がされていること、
を特徴とする請求項１記載のバルブスプリングシート。
【請求項３】
バルブと一体に回転するバルブスプリングに圧接される第１バルブスプリングシートと、
前記第１バルブスプリングシートとシリンダヘッドとの間に挟まれて圧接される第２バルブスプリングシートと、を備え、
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち一方の面の面粗度は、他方の面の面粗度よりも小さく、かつ、前記第１バルブスプリングシートの前記バルブスプリングに圧接される面の面粗度及び前記第２バルブスプリングシートの前記シリンダヘッドに圧接される面の面粗度よりも小さいこと、
を特徴とする内燃機関のバルブスプリングシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のバルブスプリングシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１（実開平４−１２７８１１号公報）に開示されているように、吸・排気バルブに固定されたバルブリテーナとシリンダヘッドとの間に縮設されたバルブスプリングを有する内燃機関の動弁系が知られている。また、特許文献１には、上記バルブスプリングの端部摩耗対策として、バルブスプリングとシリンダヘッドとに圧接されたワッシャ（バルブスプリングシート）が開示されている。このワッシャは、シリンダヘッドに当接する端面が平滑面であり、バルブスプリングに当接する端面が面粗さの粗い面として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平４−１２７８１１号公報
【特許文献２】実開平５−３２７０３号公報
【特許文献３】特開２００６−２５７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に吸・排気バルブは、バルブスプリングにより閉じ方向に付勢されることで、バルブフェースがバルブシートに密着して吸・排気ポートを閉じ、カムやロッカアームによりバルブスプリングに抗して開き方向に押動されることで、バルブフェースがバルブシートから離れて吸・排気ポートを開くように構成されている。即ち、吸・排気バルブは、エンジンの運転に応じて往復運動を繰り返すことで吸・排気ポートを開閉する。このため、吸・排気バルブが摩耗する場合には、軸廻りに不均一に摩耗して偏摩耗が生じ易い。
【０００５】
吸・排気バルブのバルブフェースやバルブシートに偏摩耗が生じると、エンジン燃焼中にその部分の温度分布が不均一となって熱歪が発生し、バルブシートの焼損やバルブ傘部の欠損などの原因となりうる。また、バルブフェースとバルブシートとの密着性能が低下することによりエンジン出力も低下し、排気バルブ側にあってはＨＣ、ＣＯなどの未燃ガスが不用意に漏洩する不都合がある。さらに、バルブステムやバルブステムガイドが偏摩耗すると、かじり付きやスティックの原因となって円滑なバルブの開閉動作が期待できなくなる。
【０００６】
また、長期間運転時に生成されたカーボンデポジットが吸・排気バルブとバルブシート間に挟まることで、バルブフェースやバルブシートに偏摩耗が生じ、バルブフェースとバルブシートとの密着性能が低下することもある。その対応として、バルブスプリングの取り付け荷重を上げる対応が迫られている。その結果、バルブスプリングの応力増加に繋がり、フリクション増加となって、燃費悪化につながっている。
【０００７】
上述のような課題に対して、吸・排気バルブを円滑に回転させて偏摩耗を防止することが望まれる。上述した特許文献１では、ワッシャのシリンダヘッドに当接する面を平滑面としているが、シリンダヘッド自体が鋳鉄やアルミ合金の鋳造品であるため、その表面粗さは粗い。そのため、ワッシャとシリンダヘッド間の摩擦力は大きく、吸・排気バルブの回転運動を十分に促進させることができない。
【０００８】
回転運動を十分に促進させるためにバルブローテータを用いることも考えられる。しかしながら、例えば、特許文献２（実開平５−３２７０３号公報）に開示されているバルブローテータは、付加部品としてコイルスプリング、皿バネ、リテーナなどが必要であり、部品点数の増加により動弁の慣性質量が増加するので、エンジンの高回転化に適さない。また、部品点数が多いために高コスト、低信頼性であるという問題もある。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、単純かつ低コストな構成で、吸・排気バルブの回転運動を十分に促進させることのできる内燃機関のバルブスプリングシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のバルブスプリングシートであって、
バルブと一体に回転するバルブスプリングに圧接される第１バルブスプリングシートと、
前記第１バルブスプリングシートとシリンダヘッドとの間に挟まれて圧接される第２バルブスプリングシートと、を備え、
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの間の摩擦力は、前記バルブスプリングと前記第１バルブスプリングシートとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、前記第２バルブスプリングシートと前記シリンダヘッドとの間の摩擦力よりも小さいこと、を特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち少なくとも一方の面はＤＬＣ処理がされていること、を特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のバルブスプリングシートであって、
バルブと一体に回転するバルブスプリングに圧接される第１バルブスプリングシートと、
前記第１バルブスプリングシートとシリンダヘッドとの間に挟まれて圧接される第２バルブスプリングシートと、を備え、
前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち一方の面の面粗度は、他方の面の面粗度よりも小さく、かつ、前記第１バルブスプリングシートの前記バルブスプリングに圧接される面の面粗度及び前記第２バルブスプリングシートの前記シリンダヘッドに圧接される面の面粗度よりも小さいこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの間の摩擦力は、前記バルブスプリングと前記第１バルブスプリングシートとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、前記第２バルブスプリングシートと前記シリンダヘッドとの間の摩擦力よりも小さい。このため、本発明によれば、単純かつ低コストな構成で２枚のバルブスプリングシート間ですべりを発生させて、バルブスプリングと一体に回転するバルブの回転運動を促進させることができる。
【００１４】
第２の発明によれば、前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち少なくとも一方の面はＤＬＣ処理がされている。このため、本発明によれば、前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの間の摩擦力を小さくすることができる。
【００１５】
第３の発明によれば、前記第１バルブスプリングシートと前記第２バルブスプリングシートとの向かい合う接触面のうち一方の面の面粗度は、他方の面の面粗度よりも小さく、かつ、前記第１バルブスプリングシートの前記バルブスプリングに圧接される面の面粗度及び前記第２バルブスプリングシートの前記シリンダヘッドに圧接される面の面粗度よりも小さい。このため、本発明によれば、単純かつ低コストな構成で２枚のバルブスプリングシート間ですべりを発生させて、バルブスプリングと一体に回転するバルブの回転運動を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関１０の吸気側の動弁系及びその周囲の構成を示す断面図である。
【図２】図１における吸気バルブ３２及びバルブスプリング５０近傍を示す拡大図である。
【図３】バルブスプリングシート６０の構成を示す図である。
【図４】バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂのシート面の表面処理の組み合わせについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１８】
実施の形態．
［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関１０の吸気側の動弁系及びその周囲の構成を示す断面図である。図１に示すように、内燃機関１０は、複数のシリンダボア１２（図１には１気筒分のみが示されている。）を有するシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４に組み付けられたシリンダヘッド１６とを備えている。シリンダブロック１４、シリンダヘッド１６は、鋳鉄やアルミニウム合金の鋳造品である。
【００１９】
各シリンダボア１２内には、ピストン１８が摺動可能に配置されている。ピストン１８は、図示しないピストンピン及びコネクティングロッドを介して、クランクシャフトに連結されている。シリンダボア１２の内部において、ピストン１８とシリンダヘッド１６とにより囲まれた空間によって燃焼室２０が区画形成されている。シリンダヘッド１６には、燃焼室２０内に突出するように点火プラグ２２が取り付けられている。
【００２０】
シリンダヘッド１６には、燃焼室２０に通じる吸気ポート２４が設けられている。吸気ポート２４には、インジェクタ２６が設けられている。燃焼室２０に通じる吸気ポート２４の開口端である吸気口２８の周部には、バルブシート３０が形成されている。また、シリンダヘッド１６には、吸気バルブ３２が配置されている。具体的には、吸気バルブ３２は、バルブヘッド３４とバルブステム３６とを有し、閉弁状態においてバルブヘッド３４のバルブフェース３８が、バルブシート３０と密着するように配置されている。
【００２１】
バルブステム３６の先端部であるバルブステムエンド４０は、ロッカアーム４２の一端に当接している。バルブステムエンド４０とロッカアーム４２の一端とは、バルブステム３６の周方向の回転を妨げないように当接している。ロッカアーム４２の他端は、シリンダヘッド１６の上部に固定されたラッシュアジャスタ４４により支持されている。ロッカアーム４２の中央部位には、回転可能なローラ４６が設けられている。ローラ４６には、上記クランクシャフトの動力により回転するカム４８が摺接している。
【００２２】
ロッカアーム４２は、ラッシュアジャスタ４４から押し上げ力を受けることによって、カム４８に向けて押し付けられている。また、ロッカアーム４２は、吸気バルブ３２を上方に付勢するバルブスプリング５０の付勢力によってカム４８に向けて付勢されている。ロッカアーム４２は、カム４８の作用力とラッシュアジャスタ４４及びバルブスプリング５０の付勢力との協働により、ラッシュアジャスタ４４を支点として揺動する。ロッカアーム４２が揺動することにより吸気バルブ３２が開閉する。
【００２３】
［特徴的構成］
図２は、図１における吸気バルブ３２及びバルブスプリング５０近傍を示す拡大図である。上述のバルブステム３６は、シリンダヘッド１６の内部に固定されたバルブステムガイド５２により軸方向及び周方向に変位可能に保持されている。バルブステムガイド５２の上部には、バルブシール５４が設けられている。バルブステム３６の上部周面には、スプリングリテーナロック５６を介してスプリングリテーナ５８が固定されている。
【００２４】
また、シリンダヘッド１６には、バルブステム３６と同心円上にバルブスプリング５０より僅かに大径の円環状の溝が設けられており、この溝内には、バルブスプリングシート６０が敷設されている。バルブスプリング５０の上端部は、スプリングリテーナ５８の下面に固定されており、バルブスプリング５０の下端部は、バルブスプリングシート６０を介してシリンダヘッド１６に支持されている。バルブスプリング５０は、バルブステム３６と軸心が一致するように配設されている。
【００２５】
バルブスプリング５０はコイル状の圧縮ばねであり、スプリングリテーナ５８とシリンダヘッド１６（詳細にはバルブスプリングシート６０）との間に縮設されている。そして、バルブスプリングシート６０は、縮設されたバルブスプリング５０とシリンダヘッド１６とに圧接されている。
【００２６】
なお、上述したように、バルブスプリング５０は、スプリングリテーナ５８を介して吸気バルブ３２に固定されている。そのため、吸気バルブ３２及びバルブスプリング５０は、吸気バルブ３２の開閉動作に伴うバルブスプリング５０の伸縮運動と同時に、バルブステム３６の周方向に一体に回転運動をする。
【００２７】
本発明の特徴的な構成として、上述したバルブスプリングシート６０は、第１バルブスプリングシート６０ａと第２バルブスプリングシート６０ｂとの２枚のシートをバルブステム３６の軸方向に重ね合わせて構成されている。
【００２８】
第１バルブスプリングシート６０ａは、縮設されたバルブスプリング５０の下端部により圧接されている。第２バルブスプリングシート６０ｂは、第１バルブスプリングシート６０ａとシリンダヘッド１６との間に挟まれて圧接されている。
【００２９】
第１バルブスプリングシート６０ａと第２バルブスプリングシート６０ｂとの間の摩擦力は、バルブスプリング５０と第１バルブスプリングシート６０ａとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、第２バルブスプリングシート６０ｂとシリンダヘッド１６との間の摩擦力よりも小さく構成されている。例えば、第１バルブスプリングシート６０ａと第２バルブスプリングシート６０ｂとの向かい合う接触面のうち一方の面の面粗度（表面粗さ）は、他方の面の面粗度よりも小さく、かつ、第１バルブスプリングシート６０ａのバルブスプリング５０に圧接される面の面粗度及び第２バルブスプリングシート６０ｂのシリンダヘッド１６に圧接される面の面粗度よりも小さく構成されている。本発明では、第１バルブスプリングシート６０ａと第２バルブスプリングシート６０ｂとの向かい合う接触面の内一方にＤＬＣ処理を施し、面粗度を小さくすることとしている（図３）。
【００３０】
次に、本発明におけるバルブスプリングシート６０ａ、６０ｂのシート面の面粗度の組み合わせについて説明する。ここでは、図３に示すように、バルブスプリング５０に圧接される面を第１バルブスプリングシート６０ａの表面といい、第１バルブスプリングシート６０ａの裏面に接触する接触面を第２バルブスプリングシート６０ｂの表面という。また、シリンダヘッド１６に圧接される面を第２バルブスプリングシート６０ｂの裏面という。図４は、本発明におけるバルブスプリングシート６０ａ、６０ｂのシート面の表面処理の組み合わせについて説明するための図である。
【００３１】
本発明では、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示す組み合わせで表面処理されたバルブスプリングシート６０ａ、６０ｂが用いられる。すなわち、基本的にバルブスプリングシート６０ａ、６０ｂのシート両面には通常の表面処理（表面粗さＲａ０．２５乃至Ｒａ０．４程度の仕上げ状態）がなされており、図４（ａ）に示す組み合わせでは、特に第２バルブスプリングシート６０ｂの表面にＤＬＣ処理がなされている。また、図４（ｂ）に示す組み合わせでは、特に第１バルブスプリングシート６０ａの裏面にＤＬＣ処理がなされている。このような表面処理の組み合わせにより、第１バルブスプリングシート６０ａと第２バルブスプリングシート６０ｂとの間の摩擦力を、バルブスプリング５０と第１バルブスプリングシート６０ａとの間の摩擦力よりも小さく、かつ、第２バルブスプリングシート６０ｂとシリンダヘッド１６との間の摩擦力よりも小さくすることができる。また、図４（ａ）、図４（ｂ）のいずれの組み合わせでも同様の効果が得られるため、組み付け工場での誤組み付けを抑制することができる。
【００３２】
以上説明したように、図２〜図４に示す本実施形態の構成によれば、吸気バルブ３２及びバルブスプリング５０は、吸気バルブ３２の開閉動作に伴う伸縮運動に合わせてバルブステム３６の周方向に一体に回転運動をする。本発明では、バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂ間の摩擦力が最も小さくすることにより、シート間で良好な滑りが発生するため、鋳造品であるシリンダヘッド１６の表面粗さに寄らず、バルブスプリング５０及び吸気バルブ３２の回転運動を促進させることができる。その結果、吸気バルブ３２やバルブシート３０の偏摩耗を抑制することができる。また、部品点数の少ない単純な構成により実現できるため、バルブスプリング取り付け荷重を増加させなくて済み、フリクション増加による燃費悪化を抑制することができる。加えて、部品点数の少ない単純な構成であるため、低コストかつ高信頼性を確保することができる。
【００３３】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂを、カーボンデポジットが主に付着する吸気側の動弁系に適用することとしているが、バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂの適用箇所はこれに限定されるものではない。バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂを、上述した吸気側と同様の構成を有する排気側の動弁系に適用することとしてもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、バルブスプリングシート６０ａ、６０ｂのシート面の表面処理として、ＤＬＣ処理を施すことにより面粗度を小さく（摩擦係数を小さく）することとしているが、この面粗度を向上させる表面処理手法はこれに限定されるものではない。例えば、鏡面仕上げ、イオンプレーティング（ＣｒＮ等）、めっき、溶射などによるものであってもよい。
【００３５】
尚、上述した実施の形態１においては、バルブスプリング５０が前記第１又は第３の発明における「バルブスプリング」に、第１バルブスプリングシート６０ａが前記第１又は第３の発明における「第１バルブスプリングシート」に、シリンダヘッド１６が前記第１又は第３の発明における「シリンダヘッド」に、第２バルブスプリングシート６０ｂが前記第１又は第３の発明における「第２バルブスプリングシート」に、それぞれ相当している。
【符号の説明】
【００３６】
１０  内燃機関
１６  シリンダヘッド
２８  吸気口
３０  バルブシート
３２  吸気バルブ
３４  バルブヘッド
３６  バルブステム
３８  バルブフェース
４０  バルブステムエンド
４２  ロッカアーム
４４  ラッシュアジャスタ
４６  ローラ
４８  カム
５０  バルブスプリング
５２  バルブステムガイド
５４  バルブシール
５６  スプリングリテーナロック
５８  スプリングリテーナ
６０  バルブスプリングシート
６０ａ  第１バルブスプリングシート
６０ｂ  第２バルブスプリングシート
【図１】
2012162998.tif 000003
【図２】
2012162998.tif 000004
【図３】
2012162998.tif 000005
【図４】
2012162998.tif 000006