(57)【要約】【課題】機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる内燃機関の動弁装置を提供する。【解決手段】動弁装置１０は、傘部１１ａとステム部１１ｂとを有するバルブ体１１、ステム部１１ｂの基端側に設けられたリテーナ１３、リテーナ１３と対向する側のシリンダヘッド２に設けられたスプリングシート１４、リテーナ１３とスプリングシート１４との間に挟持されたスプリング１５、カム３から受ける押圧力をステム部１１ｂへと伝達するバルブリフター１６、バルブリフター１６とリテーナ１３との間に設けられたスラストベアリング１７、スプリングシート１４とシリンダヘッド２との間に設けられたスラストベアリング１８、を備える。スラストベアリング１７および１８によってバルブ体１１周りの摩擦力が低減されてバルブ体１１が軸回り方向へ回転しやすくなる。【選択図】  図１
2013044246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘部とステム部とを有するバルブ体と、
前記ステム部の基端側に前記バルブ体の軸方向へ移動不能に設けられたリテーナと、
前記リテーナと対向する側のシリンダヘッドに設けられたシート部と、
前記リテーナと前記シート部との間に挟持され、前記バルブ体を閉弁方向に付勢する弾性部材と、
回転するカムから受ける押圧力を前記ステム部へと伝達するリフターと、
前記リテーナと前記リフターとの間に設けられ、前記リフターに対して前記バルブ体、前記リテーナおよび前記弾性部材が前記バルブ体の軸回り方向へ回転することを許容する第１回転許容部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記シート部と前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記シリンダヘッドに対して前記バルブ体、前記リテーナ、前記弾性部材および前記シート部が前記バルブ体の軸回り方向へ回転することを許容する第２回転許容部を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記第１回転許容部および前記第２回転許容部は、前記リテーナと前記リフターとの間、および前記シート部と前記シリンダヘッドとの間に設けられたスラストベアリング部材であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における吸気弁および排気弁の開閉動作に伴う偏摩耗、並びに吸気弁および排気弁へのデポジットの成長を抑制するために、機関の作動中に吸気弁および排気弁を軸回り方向に回転させる方法が広く検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の内燃機関の動弁装置は、エンジンバルブが開き始めて弁バネの圧縮荷重が増加すると、ローテータ本体を介して皿バネが下向きに撓むように構成されている。そのときの押圧荷重によってローテータ本体の凹溝内に収容した回転付与部材が移動又は傾斜することにより、ローテータ本体が軸線回りに水平回転させられることでエンジンバルブが弁バネおよびばね受けを介して強制回転させられる。
【０００４】
また、その他本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献２および３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１３５４１３号公報
【特許文献２】特開平０８−１３５４１７号公報
【特許文献３】特開昭６３−０３６００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸気弁および排気弁の軸回り方向への回転を制約する要因としては、リテーナおよびスプリングシートとスプリングとの間の摩擦力、並びにバルブリフターとバルブステムとの間の摩擦力がある。ここで、バルブローテータは、リテーナおよびスプリングシートとスプリングとの間の摩擦力を低減するものとして公知であるが、バルブリフターとバルブステムとの間の摩擦力を低減することができるものではない。そのため、バルブリフターとバルブステムとの間の摩擦力が大きい場合、バルブローテータを設けても吸気弁および排気弁を軸回り方向に充分に回転させることができない場合がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる内燃機関の動弁装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の動弁装置は、傘部とステム部とを有するバルブ体と、前記ステム部の基端側に前記バルブ体の軸方向へ移動不能に設けられたリテーナと、前記リテーナと対向する側のシリンダヘッドに設けられたシート部と、前記リテーナと前記シート部との間に挟持され、前記バルブ体を閉弁方向に付勢する弾性部材と、回転するカムから受ける押圧力を前記ステム部へと伝達するリフターと、前記リテーナと前記リフターとの間に設けられ、前記リフターに対して前記バルブ体、前記リテーナおよび前記弾性部材が前記バルブ体の軸回り方向へ回転することを許容する第１回転許容部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成により、第１回転許容部がリフターとステム部およびリテーナとの間の摩擦力を低減するために、バルブ体が軸回り方向に回転しやすくなる。よって、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる。
【００１０】
特に、本発明の内燃機関の動弁装置は、前記シート部と前記シリンダヘッドとの間に設けられ、前記シリンダヘッドに対して前記バルブ体、前記リテーナ、前記弾性部材および前記シート部が前記バルブ体の軸回り方向へ回転することを許容する第２回転許容部を備える構成とすることができる。
【００１１】
上記の構成により、第２回転許容部がシート部とシリンダヘッドとの間の摩擦力を低減するために、バルブ体が軸回り方向に回転することを助長することができる。よって、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の動弁装置は、前記第１回転許容部および前記第２回転許容部が、前記リテーナと前記リフターとの間、および前記シート部と前記シリンダヘッドとの間に設けられたスラストベアリング部材である構成とすることができる。
【００１３】
上記の構成により、リテーナとリフターとの間、およびシート部とシリンダヘッドとの間に設けられたスラストベアリング部材によって、バルブ体が軸回り方向に回転することをより助長することができる。よって、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の動弁装置によれば、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる。また、弾性部材およびバルブ体自体には部品を追加しないために、第１回転許容部および第２回転許容部を加えても弾性部材およびバルブ体自身の質量は増加しない。よって、重量増加に基づく弾性部材やバルブ体の運動性の低下、およびバルブサージングの発生を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の内燃機関の動弁装置を組み込んだエンジンの一構成例を示した断面図である。
【図２】実施例のスラストベアリングの一構成例を示している。
【図３】実施例の動弁装置の動作を示している。
【図４】動弁装置の他の実施例を示している。
【図５】動弁装置の他の実施例を示している。
【図６】スプリングの他の実施例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の動弁装置を組み込んだエンジンの一構成例を示した断面図である。なお、図１にはエンジンの吸気弁周りの構成のみを示している。
【００１８】
図１に示すエンジンは、バルブ体１１、ステム部１１ｂの基端部（ステムエンド）近傍にコッタ１２を介して取り付けられたリテーナ１３、リテーナ１３と対向する位置のシリンダヘッド２に設けられたスプリングシート１４、リテーナ１３とスプリングシート１４との間に挟持されたスプリング１５、ステム部１１ｂのステムエンドに装着されたバルブリフター１６を有する動弁装置１０を備えている。また、動弁装置１０は、リテーナ１３とバルブリフター１６との間にスラストベアリング１７を、スプリングシート１４とシリンダヘッド２との間にスラストベアリング１８を備えている。
【００１９】
バルブ体１１は、傘部１１ａおよびステム部１１ｂを有している。ステム部１１ｂは、シリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａに装着されたバルブステムガイド２ｂに摺動自在に支持されている。傘部１１ａは、バルブシート２ｃと嵌合する末広がりの円錐形状であって、バルブ体１１の往復運動に応じてバルブシート２ｃと密着，離脱することで燃焼室に連通する吸気ポート２ｄを閉鎖，開放する。アッパーデッキ２ａには、スプリング１５の下側を支持するシート部であるスプリングシート１４が装着されており、リテーナ１３との間でスプリング１５を狭持している。スプリング１５は弾性力によってバルブ体１１を閉弁方向に付勢する弾性部材であって、コイル状の金属で構成される。弾性部材としては本実施例のスプリング１５に限られず、弾性力によってバルブ体１１を閉弁方向に付勢できるあらゆる部材を適用することができる。
【００２０】
コッタ１２は二分割され、それぞれ内周側に周方向の溝が形成されており、ステムエンド近傍に形成した環状の溝と噛み合わせた状態でステム部１１ｂに取り付けられている。ステム部１１ｂに取り付けた状態のコッタ１２の外周側はテーパ形状をなす。一方、リテーナ１３の内周側はコッタ１２の外周形状に対応したテーパ形状となっており、両者を組み合わせることでリテーナ１３がバルブ体１１の軸方向へ移動不可に取り付けられている。
【００２１】
バルブリフター１６は、カム３の回転運動を往復運動に変えてバルブ体１１に動力を伝える有底の円筒形状（キャップ形状）の部品であって、ステム部１１ｂのステムエンドの上方に装着されている。バルブリフター１６の一方の面にはカム３が接触しており、もう一方の面には後述するスラストベアリング１７が接触している。これによって、回転するカム３から受ける押圧力をスラストベアリング１７およびリテーナ１３を介してステム部１１ｂに伝達する。バルブ体１１は、カム３から受ける押圧力とスプリング１５の付勢力とによって上下方向に往復運動して吸気ポート２ｄを開放・閉鎖する。バルブリフター１６のスラストベアリング１７側の面の中央部には突起部１６ａが形成されており、スラストベアリング１７に設けられた穴部１７ｃと係合することでスラストベアリング１７の回転中心とバルブ体１１の軸線とを一致させるよう規制する。
【００２２】
図２は、実施例のスラストベアリング１７の一構成例を示している。スラストベアリング１７は、複数の円筒状のローラ１７ａと、複数のローラ１７ａを同一平面状に保持する保持器１７ｂとで構成されており、バルブ体１１の軸線を中心として回転可能となっている。スラストベアリング１７は、その一方の面がバルブリフター１６と接触し、もう一方の面がリテーナ１３と接触している。それによって、スラストベアリング１７はバルブ体１１、リテーナ１３およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容する第１回転許容部として機能する。
【００２３】
すなわち、本実施例の動弁装置１０では、スラストベアリング１７を介してカム３から受ける押圧力をリテーナ１３およびステム部１１ｂに伝達する構成であり、バルブリフター１６とステム部１１ｂおよびリテーナ１３とが非接触である。そのため、バルブリフター１６とステム部１１ｂおよびリテーナ１３との間に生じる回転方向の摩擦力がスラストベアリング１７によって低減されることから、バルブ体１１が軸回り方向に回転しやすくなる。第１回転許容部としては本実施例のスラストベアリング１７に限られず、バルブ体１１、リテーナ１３およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容するあらゆる構成を適用することができる。
【００２４】
スラストベアリング１８は、スラストベアリング１７と同様に、複数の円筒状のローラ１８ａと、複数のローラ１８ａを同一平面状に保持する保持器１８ｂとで構成されている。スラストベアリング１８の中央部にはバルブステムガイド２ｂと係合する穴部１８ｃが設けられており、それによってスラストベアリング１８がバルブ体１１の軸線を中心として回転可能となっている。スラストベアリング１８は、その一方の面がスプリングシート１４と接触し、もう一方の面がシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａと接触している。それによって、スラストベアリング１８はバルブ体１１、リテーナ１３、スプリングシート１４およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容する第２回転許容部として機能する。
【００２５】
すなわち、本実施例の動弁装置１０では、スラストベアリング１８を介してスプリング１５から受ける付勢力をシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａに伝達する構成であり、スプリングシート１４とシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａとが非接触である。そのため、スプリングシート１４とシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａとの間に生じる回転方向の摩擦力がスラストベアリング１８によって低減されることから、バルブ体１１が軸回り方向に回転しやすくなる。第２回転許容部としては本実施例のスラストベアリング１８に限られず、バルブ体１１、リテーナ１３、スプリングシート１４およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容するあらゆる構成を適用することができる。
【００２６】
つづいて、本実施例の動弁装置１０の動作について説明する。図３は、実施例の動弁装置１０の動作を示している。動弁装置１０は、エンジンの作動時にクランクシャフトの回転が連結機構（例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど）により伝達されたカム３の回転によって図３（ａ）に示す開弁状態（フルリフト状態）、図３（ｂ）に示す閉弁状態を繰り返し示現する。
【００２７】
図３（ａ）に示すフルリフト状態では、カム３から受ける押圧力がバルブリフター１６、スラストベアリング１７およびリテーナ１３を介してステム部１１ｂに伝達されることで、バルブ体１１が吸気ポート２ｄを開放する。ここで、バルブリフター１６とリテーナ１３との間に設けられたスラストベアリング１７が、バルブ体１１、リテーナ１３およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容している。そのため、フルリフト状態においてバルブ体１１が軸回り方向に回転することができる。
同様に、スプリング１５から受ける付勢力がスプリングシート１４およびスラストベアリング１８を介してシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａに伝達されている。ここで、スプリングシート１４とシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａとの間に設けられたスラストベアリング１８が、バルブ体１１、リテーナ１３、スプリングシート１４およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容している。そのため、フルリフト状態においてバルブ体１１が軸回り方向に回転することができる。
【００２８】
一方、図３（ｂ）に示す閉弁状態では、スプリング１５から受ける付勢力がリテーナ１３を介してステム部１１ｂに伝達されることで、バルブ体１１が吸気ポート２ｄを閉鎖する。この場合、スプリング１５から受ける付勢力がリテーナ１３からスラストベアリング１７を介してバルブリフター１６に伝達されている。同様に、スプリング１５から受ける付勢力がスプリングシート１４およびスラストベアリング１８を介してシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａに伝達されている。ここで、バルブリフター１６とリテーナ１３との間に設けられたスラストベアリング１７、およびスプリングシート１４とシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａとの間に設けられたスラストベアリング１８が、バルブ体１１、リテーナ１３、スプリングシート１４およびスプリング１５がバルブ体１１の軸回り方向へ回転することを許容している。そのため、閉弁状態においてもバルブ体１１が軸回り方向に回転することができる。
【００２９】
このように、摩擦力低減部としてスラストベアリング１７および１８を設けることで、バルブリフター１６とバルブ体１１およびリテーナ１３との間の回転方向の摩擦力、並びにスプリングシート１４とシリンダヘッド２のアッパーデッキ２ａとの間の回転方向の摩擦力を低減し、バルブ体１１を軸回り方向に回転しやすくすることができる。よって、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる。そして、スプリング１５およびバルブ体１１自体には部品を追加しないために、スラストベアリング１７および１８を設けてもスプリング１５およびバルブ体１１自身の質量は増加しない。よって、スプリング１５の伸縮運動性やバルブ体１１の摺動運動性の低下を抑制することができる。
【００３０】
また、エンジンがある回転数を超えるとスプリング１５が共振を始め、カム３やバルブリフター１６の動きに追従できなくなるバルブサージングという現象が生じることがある。このバルブサージングは、スプリング１５の質量が増加すると、より小さな回転数で発生するようになる。本実施例では、スラストベアリング１７および１８自体はスプリング１５の伸縮運動に直接影響を与えないことから、バルブサージングの発生を適切に抑制することができる。
【実施例２】
【００３１】
図４は、動弁装置の他の実施例を示している。実施例２における動弁装置２０は、スラストベアリング１８に代えて皿バネ２１、ピストンプレート２２、ベアリング２３およびポンププレート２４を収納したポンプ室２５を有している。ポンププレート２４には中心部から斜め外側方向に向かって形成された複数のオイル通路２４ａが設けられている。ポンプ室２５には外部よりポンププレート２４にオイルを供給可能な油路２５ａが形成されている。回転するカム３から受ける押圧力によって皿バネ２１が上下すると、ポンプ室２５の容積が変化し、室内のオイルがベアリング２３およびポンププレート２４側に押し出される。その際にポンププレート２４のオイル通路２４ａをオイルが通過することで、ポンププレート２４が回転する。ポンププレート２４の回転力はスプリング１５、リテーナ１３を介してバルブ体１１に伝達されることで、バルブ体１１が軸回り方向に回転する。このように、本実施例の動弁装置２０はバルブ体１１に積極的に回転力を付与することで、バルブ体１１が軸回り方向に回転することを助長することができる。
【実施例３】
【００３２】
図５は、動弁装置の他の実施例を示している。実施例３における動弁装置３０は、バルブリフター１６とリテーナ１３との間にのみ、スラストベアリング１７を設ける構成である。このような構成によっても、バルブリフター１６とバルブ体１１およびリテーナ１３との間の回転方向の摩擦力を低減し、バルブ体１１を軸回り方向に回転しやすくすることができる。よって、機関の作動中にバルブを軸回り方向に適切に回転させることができる。
【００３３】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３４】
例えば、第１回転許容部および第２回転許容部としては、スラストベアリング１７および１８のような複数のローラを保持器で保持するベアリング構成に限られずに、複数のボールを保持器で保持したボールベアリング構造を適用してもよい。
【００３５】
また、スプリング１５の上部（または下部）に回転可能なボールを配置する構成であってもよい（図６参照）。この構成によると、リテーナ１３とスプリング１５（またはスプリング１５とスプリングシート１４）との間に生じる回転方向の摩擦力を低減し、バルブ体が軸回り方向に回転することをより助長することができる。
【符号の説明】
【００３６】
２  シリンダヘッド
３  カム
１０  動弁装置
１１  バルブ体
１３  リテーナ
１４  スプリングシート（シート部）
１５  スプリング（弾性部材）
１６  バルブリフター
１７  スラストベアリング（第１回転許容部）
１８  スラストベアリング（第２回転許容部）
【図１】
2013044246.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013044246.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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