(57)【要約】      （修正有）【課題】コスト上昇を抑制しつつバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制す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】内燃機関の動弁装置２０は、内燃機関の燃焼室のポート開口部１６を開閉するバルブ３０と、バルブをバルブの軸線方向にガイドするようにバルブが有する軸部３１の一部が挿通される筒部５１を有するバルブガイド５０と、バルブがポート開口部を閉にする際に着座するバルブシート７０と、を備え、バルブは、軸部の筒部に挿通する部分よりもポート開口部に近い部分に溝３５を有し、バルブガイドは、バルブが軸線方向に移動する際に溝に沿って摺動するように溝に係合した係合部５２を有し、溝は、少なくともバルブがポート開口部を閉にする際に係合部が摺動する溝の部分に、軸線方向に対して傾斜した傾斜溝部３６を有している。【選択図】図２
2013108397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室のポート開口部を開閉するバルブと、前記バルブを前記バルブの軸線方向にガイドするように前記バルブが有する軸部の一部が挿通される筒部を有するバルブガイドと、前記バルブが前記ポート開口部を閉にする際に着座するバルブシートと、を備え、
前記バルブは、前記軸部の前記筒部に挿通する部分よりも前記ポート開口部に近い部分に溝を有し、
前記バルブガイドは、前記バルブが前記軸線方向に移動する際に前記溝に沿って摺動するように前記溝に係合した係合部を有し、
前記溝は、少なくとも前記バルブが前記ポート開口部を閉にする際に前記係合部が摺動する前記溝の部分に、前記軸線方向に対して傾斜した傾斜溝部を有している内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記係合部は、前記溝に配置されて前記溝に沿って摺動する摺動部と、前記筒部から前記摺動部に向かって突出した突起部と、を備える請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記突起部は、前記筒部の前記ポート開口部に近い側の端部から前記摺動部に向かって突出している請求項２記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
前記バルブは、前記溝を前記軸部の円周方向に複数備え、
前記係合部は、各々の前記溝に対応した前記摺動部を前記軸部の円周方向に複数備えるとともに、複数の前記摺動部を接続するリング部材をさらに備える請求項２または３記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項５】
前記溝は、前記軸線方向に延伸した非傾斜溝部をさらに備え、
前記非傾斜溝部の前記ポート開口部に近い側の端部は、前記傾斜溝部の前記ポート開口部から遠い側の端部に接続している請求項１〜４のいずれか１項に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】
従来、内燃機関の動弁装置は、内燃機関の燃焼室のポート開口部を開閉するバルブと、バルブが有する軸部が挿通されるバルブガイドと、バルブがポート開口部を閉にする際に着座するバルブシートとを備えている。このような動弁装置において、バルブとバルブシートとの間にデポジットが挟まれるおそれがある。この場合、燃焼室の密閉度合いが低下するため、バルブがポート開口部を閉にした場合であっても燃焼室内の気体がポート開口部から抜けるおそれがあり、その結果、失火等の不具合が生じるおそれがある。そこで、このバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制する手法として、バルブを回転させる手法が考案されている。
【０００３】
このバルブを回転させる手法として、従来、バルブの軸部に配置されたバルブスプリングの上方または下方にバルブローテータと称される装置を配置し、このバルブローテータでバルブを回転させる手法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この手法によれば、例えばバルブがポート開口部を閉にする際にバルブローテータがバルブを回転させることで、バルブとバルブシートとの間にデポジットが存在した場合であっても、このデポジットを噛み潰すようにして除去することができる。その結果、バルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バルブローテータは、ローテータ本体、スプリングリテーナ、鋼球、皿ばね等、複数の部品が複雑に組み合わされた構造を有しており、製造コストは安価とはいえない。したがって、バルブローテータを用いた場合、動弁装置のコストが高くなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、コスト上昇を抑制しつつバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制す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】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の動弁装置は、内燃機関の燃焼室のポート開口部を開閉するバルブと、前記バルブを前記バルブの軸線方向にガイドするように前記バルブが有する軸部の一部が挿通される筒部を有するバルブガイドと、前記バルブが前記ポート開口部を閉にする際に着座するバルブシートと、を備え、前記バルブは、前記軸部の前記筒部に挿通する部分よりも前記ポート開口部に近い部分に溝を有し、前記バルブガイドは、前記バルブが前記軸線方向に移動する際に前記溝に沿って摺動するように前記溝に係合した係合部を有し、前記溝は、少なくとも前記バルブが前記ポート開口部を閉にする際に前記係合部が摺動する前記溝の部分に、前記軸線方向に対して傾斜した傾斜溝部を有している。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の動弁装置（以下、動弁装置と略称する）によれば、バルブがポート開口部を閉にしようとして軸線方向に移動した際、傾斜溝部は係合部から回転方向の力を受ける。それにより、バルブは回転しながら軸線方向に移動してポート開口部を閉にすることができる。その結果、バルブとバルブシートとの間にデポジットが存在した場合であっても、このデポジットをバルブシートと回転するバルブとによって噛み潰すようにして除去することができる。それにより、バルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制することができる。また、バルブの軸部に傾斜溝を設け、バルブガイドに係合部を設けるという簡素な構成でバルブを回転させることができることから、バルブローテータを用いる場合に比較して動弁装置のコスト低減が可能である。したがって、本発明に係る動弁装置によれば、コスト上昇を抑制しつつバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制することができる。
【０００９】
上記構成において、前記係合部は、前記溝に配置されて前記溝に沿って摺動する摺動部と、前記筒部から前記摺動部に向かって突出した突起部と、を備えていてもよい。上記構成において、前記突起部は、前記筒部の前記ポート開口部に近い側の端部から前記摺動部に向かって突出していてもよい。この構成によれば、突起部が筒部のポート開口部に近い側の端部以外の部分から摺動部に向かって突出している場合に比較して、突起部の材料費を削減することができる。その結果、動弁装置の製造コストを削減することができる。
【００１０】
上記構成において前記バルブは、前記溝を前記軸部の円周方向に複数備え、前記係合部は、各々の前記溝に対応した前記摺動部を前記軸部の円周方向に複数備えるとともに、複数の前記摺動部を接続するリング部材をさらに備えていてもよい。この構成によれば、バルブの軸部にデポジットが付着した場合であっても、バルブが軸線方向に移動した際にリング部材がバルブの軸部に対して軸線方向に相対移動することによって、バルブの軸部に付着したデポジットを掻き落とすことができる。また、リング部材を備えていない動弁装置に比較してバルブガイドの表面積がリング部材の分だけ増加していることから、バルブガイドの放熱量を増加させることができる。バルブガイドの放熱量が増加する分、バルブガイドにガイドされるバルブの放熱量も増加する。それによりバルブの温度を低下させることができる。
【００１１】
上記構成において前記溝は、前記軸線方向に延伸した非傾斜溝部をさらに備え、前記非傾斜溝部の前記ポート開口部に近い側の端部は、前記傾斜溝部の前記ポート開口部から遠い側の端部に接続していてもよい。係合部が非傾斜溝部を摺動するときに生じる係合部と非傾斜溝部との摩擦は、係合部が傾斜溝部を摺動するときに生じる係合部と傾斜溝部との摩擦に比較して小さいため、この構成によれば、溝が全て傾斜溝部によって構成されている場合に比較して、溝または係合部の磨耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コスト上昇を抑制しつつバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制することができる内燃機関の動弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る動弁装置を備える内燃機関を示す模式図である。図１（ｂ）は、第１ポート開口部の近傍を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係る動弁装置の第１バルブシートの近傍を拡大して示す模式図である。図２（ｂ）は、係合部を説明するための模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１に係る動弁装置の動作を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、実施例２に係る動弁装置を説明するための模式図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２に係る動弁装置のリング部材による効果を説明するための模式図である。
【図６】図６は、実施例３に係る動弁装置の第１バルブの模式図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例３に係る動弁装置の動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係る内燃機関の動弁装置２０（以下、動弁装置２０と略称する）について説明する。動弁装置２０は内燃機関に用いられる動弁装置２０である。まず動弁装置２０を備える内燃機関５の全体構成について説明し、次いで動弁装置２０の詳細について説明する。図１（ａ）は内燃機関５を示す模式図である。内燃機関５の種類は特に限定されないが、本実施例に係る内燃機関５はガソリンを燃料とする内燃機関である。但し、動弁装置２０は、軽油を燃料とする内燃機関（ディーゼル機関）にも適用することができる。
【００１６】
内燃機関５は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド１１と、ピストン１２と、動弁装置２０とを備えている。動弁装置２０は、バルブ（第１バルブ３０および第２バルブ４０）と、バルブガイド（第１バルブガイド５０および第２バルブガイド６０）と、バルブシート（第１バルブシート７０および第２バルブシート８０）とを備えている。
【００１７】
シリンダブロック１０には気筒（シリンダ）が形成されている。気筒の数は特に限定されるものではなく、一つでもよく複数でもよい。シリンダヘッド１１は、シリンダブロック１０の上方に配置されている。ピストン１２は、気筒に配置されている。シリンダブロック１０とシリンダヘッド１１とピストン１２とによって囲まれた領域に、燃焼室１３が形成されている。燃焼室１３は、燃料と空気とが混合した混合気が燃焼するための空間である。なお、本実施例において上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例における上方および下方は水平方向であってもよい。
【００１８】
シリンダヘッド１１には、第１ポート１４と第２ポート１５とが形成されている。第１ポート１４は、吸気が燃焼室１３に流入する際に通過するポートであり、吸気通路としての機能を有している。第２ポート１５は、燃焼室１３から排出される排気が通過するポートであり、排気通路としての機能を有している。これ以降、第１ポート１４の燃焼室１３への接続口である開口部を第１ポート開口部１６（後述する図１（ｂ）に図示されている）と称し、第２ポート１５の燃焼室１３への接続口である開口部を第２ポート開口部と称する。第１ポート開口部１６および第２ポート開口部を総称して、ポート開口部と称する。すなわち、本実施例に係るポート開口部は、燃焼室１３に形成された気体通過用の開口部としての機能を有している。
【００１９】
動弁装置２０の第１バルブ３０は、第１ポート開口部１６を開閉するバルブである。第２バルブ４０は、第２ポート開口部を開閉するバルブである。第１バルブガイド５０は、第１バルブ３０を第１バルブ３０の軸線方向にガイドする部材である。第２バルブガイド６０は、第２バルブ４０を第２バルブ４０の軸線方向にガイドする部材である。
【００２０】
具体的には第１バルブガイド５０は、筒部５１を有している。筒部５１には、第１バルブ３０の後述する軸部の一部が挿通されている。この構成により、筒部５１は、第１バルブ３０を第１バルブ３０の軸部の軸線方向にガイドしている。また第２バルブガイド６０は、筒部６１を有している。筒部６１には、第２バルブ４０の軸部の一部が挿通されている。この構成により筒部６１は、第２バルブ４０を第２バルブ４０の軸部の軸線方向にガイドしている。すなわち、本実施例に係る筒部５１は、第１バルブ３０をその軸線方向にガイドするように第１バルブ３０が有する軸部の一部が挿通される部位である。また筒部６１は、第２バルブ４０をその軸線方向にガイドするように第２バルブ４０が有する軸部の一部が挿通される部位である。
【００２１】
第１バルブシート７０は、第１ポート開口部１６に配置されている。第１バルブシート７０は、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉にする際に着座する弁座である。第２バルブシート８０は、第２ポート開口部に配置されている。第２バルブシート８０は、第２バルブ４０が第２ポート開口部を閉にする際に着座する弁座である。
【００２２】
図１（ｂ）は、第１ポート開口部１６の近傍を示す模式図である。第１バルブ３０は、軸部３１と軸部３１の端部に配置された傘部３２とを有している。図１（ｂ）において軸線１００は、軸部３１の軸線（中心線）である。なお軸線１００は、第１バルブガイド５０の筒部５１の軸線と一致している。前述したように軸部３１は、その一部が筒部５１に挿通しており、この構成により、軸部３１は筒部５１によって軸部３１の軸線方向（軸線１００の延伸方向）に摺動自在に軸支されている。
【００２３】
傘部３２は、第１バルブシート７０に着座することで第１ポート開口部１６を閉にし、第１バルブシート７０から離座することで第１ポート開口部１６を開にする部位である。傘部３２は、シート面３３とフェース面３４とを備えている。シート面３３は、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉にする際に、第１バルブシート７０の座面７１に着座する面である。フェース面３４は、傘部３２の燃焼室１３に対向する面であり、また第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉にした際に燃焼室１３の天井面の一部を構成する面でもある。
【００２４】
なお図１（ａ）を参照して、本実施例に係る第２バルブ４０も、第１バルブ３０と同様に、第２バルブシート８０に着座することで第２ポート開口部を閉にし、第２バルブシート８０から離座することで第２ポート開口部を開にする傘部と、傘部を先端に有する軸部とを有している。また第２バルブ４０の傘部は、第２バルブ４０が第２ポート開口部を閉にする際に第２バルブシート８０の座面に着座するシート面と、第２バルブ４０が第２ポート開口部を閉にした際に燃焼室１３の天井面の一部を構成する面であるフェース面とを備えている。なお、図１（ｂ）において傘部３２のフェース面３４は平坦であるが、これに限定されるものではない。第１バルブ３０または第２バルブ４０として、例えば球面の一部を描いて膨らみのある形状（いわゆるキノコ型バルブ形状）、平坦な面に凹みを設けた形状（いわゆるチューリップ型バルブ形状）等、種々の形状のフェース面を備えるバルブを用いることができる。
【００２５】
また図示はしていないが、図１（ａ）において、第１バルブ３０の第１バルブガイド５０よりも上方側の部分には、バルブスプリングが配置されている。このバルブスプリングは、第１バルブ３０を上方に付勢している。また第１バルブ３０の軸部３１の傘部３２とは反対側の端部には、カム装置が接続されている。このカム装置は、第１バルブ３０がその軸線方向に往復移動するように第１バルブ３０を駆動する装置である。これと同様に第２バルブ４０の第２バルブガイド６０よりも上方側の部分には、バルブスプリングが配置されている。このバルブスプリングは、第２バルブ４０を上方に付勢している。また第２バルブ４０の軸部の傘部とは反対側の端部には、カム装置が接続されている。このカム装置は、第２バルブ４０がその軸線方向に往復移動するように第２バルブ４０を駆動する装置である。
【００２６】
続いて動弁装置２０の詳細について説明する。図２（ａ）は、動弁装置２０の第１バルブシート７０の近傍を拡大して示す模式図である。本実施例に係る第１バルブ３０の軸部３１は、溝３５を有している。溝３５は、軸部３１の筒部５１に挿通される部分よりも第１ポート開口部１６に近い部分に形成されている。溝３５は、軸部３１の軸線方向に対して傾斜した部分（傾斜溝部３６と称する）を有している。本実施例においては、溝３５は全体的に軸線１００に対して傾斜している。そのため、溝３５の全体が傾斜溝部３６によって構成されている。
【００２７】
軸部３１は、傘部３２側から第１バルブガイド５０側にかけて、相対的に径の大きい大径部と、段差になっている段差部と、相対的に径の小さい小径部とを備えており、小径部が筒部５１に挿通されている。また、溝３５の大部分は、軸部３１の大径部に形成されており、溝３５の一部は軸の段差部にも形成されている。但し、軸部３１の形状は、このような大径部および小径部が段差部によって接続されているような形状に限定されるものではない。例えば軸部３１は、傘部３２側から上方側にかけて徐々に縮径して筒部５１に挿通可能な所定の径になり、この所定の径のまま上方端に至るような形状等であってもよい。
【００２８】
第１バルブガイド５０の筒部５１は、外径が円柱形状の部分と、この円柱形状部分よりも第１ポート開口部１６側（図２（ａ）においては下方側）に位置し、傘部３２に近づく程縮径した円錐形状の部分とを有している。但し、筒部５１の形状は、第１バルブ３０をガイドできる構成であれば、このような形状に限定されるものではない。例えば筒部５１は、円錐形状の部分を有していなくてもよい。
【００２９】
第１バルブガイド５０は、筒部５１の他に、係合部５２を有している。図２（ｂ）は、係合部５２を説明するための模式的断面図であり、具体的には図２（ａ）のＡ−Ａ線における切断面を模式的に示している。係合部５２は、溝３５に係合している。具体的には係合部５２は、第１バルブ３０がその軸線方向に移動する際に溝３５に沿って摺動するように、溝３５に係合している。係合部５２の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施例に係る係合部５２は、一例として、摺動部５３と突起部５４とを備えた構造を有している。
【００３０】
摺動部５３は、第１バルブ３０が軸線方向に沿って移動する際に溝３５に沿って摺動する部分である。摺動部５３は、溝３５に摺動可能に配置されている。突起部５４は、筒部５１から摺動部５３に向かって突出した部分である。突起部５４は、第１バルブ３０が軸線方向に沿って移動する際に摺動部５３が筒部５１に対して相対移動しないように摺動部５３を支持している。
【００３１】
このような機能を有するものであれば突起部５４の筒部５１への接続箇所、突起部５４の具体的形状等は特に限定されるものではない。一例として本実施例に係る突起部５４は、筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部から摺動部５３に向けて直線状に突出している。また、突起部５４の幅（図２（ａ）における横方向の長さ）は、摺動部５３の幅に等しく設定されている。すなわち、本実施例に係る係合部５２は、筒部５１の下方側の端部からさらに下方側に向けて直線状に突出した突起片の先端が略９０度折り曲げられて溝３５に係合した形状を呈している。
【００３２】
なお本実施例に係る第２バルブガイド６０は、係合部５２に相当する構成を有していない。第２バルブガイド６０のその他の構成は、第１バルブガイド５０と同様である。また第２バルブ４０は、溝３５に相当する構成を有していない。第２バルブ４０のその他の構成は、第１バルブ３０と同様である。
【００３３】
続いて動弁装置２０の動作について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、動弁装置２０の動作を説明するための模式図である。具体的には図３（ａ）は、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を開にした状態を模式的に示している。図３（ｂ）は、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉にした状態を模式的に示している。動弁装置２０によれば、第１バルブ３０が軸線方向に移動した場合、第１バルブ３０の傾斜溝部３６は第１バルブガイド５０の係合部５２からの力を受ける。具体的には、傾斜溝部３６は摺動部５３から回転方向の力（横方向成分を有する力）を受ける。それにより、第１バルブ３０は回転しながら軸線方向に移動することができる。
【００３４】
具体的には、本実施例に係る溝３５はその全体が傾斜溝部３６によって構成されているため、第１バルブ３０がその軸線方向に最大にリフトして第１ポート開口部１６が全開になった状態から、第１バルブ３０が軸線方向の上方に移動して第１ポート開口部１６が閉になるまでの間、係合部５２の摺動部５３は傾斜溝部３６を摺動し続ける。したがって、本実施例に係る第１バルブ３０は、第１ポート開口部１６が全開の状態から第１ポート開口部１６が閉になるまでの間、回転し続けることになる。その結果、第１バルブ３０は、回転しながら軸線方向に移動して第１バルブシート７０に着座して第１ポート開口部１６を閉にする。また、第１バルブ３０は、第１バルブシート７０に着座することで軸線方向の移動が停止したときに、その回転を停止させる。なお、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉から開にする場合には、第１バルブ３０は第１ポート開口部１６を開から閉にする場合とは逆方向に回転する。
【００３５】
続いて動弁装置２０の作用効果について説明する。まず、動弁装置２０が解決すべき課題について、係合部５２を有さない第１バルブガイドと溝３５を有さない第１バルブとを備える動弁装置を比較例として想定して、再度詳細に説明する。まず、図３（ａ）に示すように、第１バルブシート７０に堆積物であるデポジット３００が付着することがある。比較例に係る動弁装置の場合、図３（ａ）のようにデポジット３００が存在した場合、デポジット３００が第１バルブシート７０と第１バルブの傘部３２とによって挟み込まれるおそれがある。この場合、燃焼室１３の密閉度合いが低下するおそれがある。その結果、第１バルブが第１ポート開口部１６を閉にした場合であっても燃焼室１３内の気体が第１ポート開口部１６から抜けるおそれがあり、その結果、失火等の不具合が生じるおそれがある。
【００３６】
なお、この問題は、図３（ａ）のように第１バルブシート７０にデポジット３００が付着した場合のみならず、第１バルブの第１バルブシート７０に対向する面（傘部３２のシート面３３）にデポジット３００が付着した場合等にも生じ得る問題である。すなわち、比較例に係る動弁装置において、第１バルブと第１バルブシート７０との間にデポジット３００が存在し、このデポジット３００が第１バルブと第１バルブシート７０とによって挟み込まれた場合には、上述した失火等の不具合が生じるおそれがある。また、デポジット３００が第１バルブと第１バルブシート７０とによって挟み込まれた場合、挟み込まれたデポジット３００が第１バルブシート７０に押さえ込まれて強固に付着することも考えられる。この場合、第１ポート開口部１６を通過する気体流の力だけでは、この強固に付着したデポジット３００を吹き飛ばして除去することは困難である。
【００３７】
これに対して本実施例に係る動弁装置２０によれば、前述したように第１バルブ３０は、回転しながら軸線方向に移動して第１バルブシート７０に着座することができることから、第１バルブ３０と第１バルブシート７０との間にデポジット３００が存在した場合であっても、このデポジット３００を第１バルブシート７０と回転する第１バルブ３０の傘部３２とによって噛み潰すようにして除去することができる。その結果、第１バルブ３０と第１バルブシート７０とによるデポジット３００の挟み込みを抑制することができる。それにより、第１バルブ３０と第１バルブシート７０との間に挟み込まれたデポジット３００によって、燃焼室１３の密閉度合いが低下することが抑制され、その結果、燃焼室１３内の気体が第１ポート開口部１６から抜けることが抑制され、失火等の不具合の発生が抑制される。
【００３８】
ところで、上述したバルブとバルブシートとによるデポジットの挟み込みを抑制する他の手法として、例えば第１バルブの軸部に配置されたバルブスプリングの上方または下方にバルブローテータと称される装置を配置し、このバルブローテータでバルブを回転させる手法を採用することも考えられる。しかしながら、バルブローテータは、ローテータ本体、スプリングリテーナ、鋼球、皿ばね等、複数の部品が複雑に組み合わされた構造を有しており、製造コストは安価とはいえない。したがって、バルブローテータを用いた場合、動弁装置のコストが高くなるおそれがある。
【００３９】
これに対して動弁装置２０によれば、第１バルブ３０の軸部３１に傾斜溝部３６を設け、第１バルブガイド５０に係合部５２を設けるという簡素な構成で第１バルブ３０を回転させることができることから、バルブローテータのように複数の部品が複雑に組み合わされた装置を用いて第１バルブ３０を回転させる場合に比較して、動弁装置２０のコストを削減することができる。したがって、動弁装置２０によれば、コスト上昇を抑制しつつ第１バルブ３０と第１バルブシート７０とによるデポジット３００の挟み込みを抑制することができる。
【００４０】
また、傾斜溝部３６および係合部５２を備えていない通常の動弁装置に仮にバルブローテータを新たに設ける場合には、バルブローテータを新たに設けるためのスペースを確保する必要があり、その結果、動弁装置が大型化してしまう。またバルブローテータを新たに設けるための十分なスペースが確保できない場合には、バルブローテータを設けること自体が困難になる。これに対して本実施例に係る動弁装置２０によれば、バルブローテータを設ける場合のような大きなスペースを確保する必要がないことから、動弁装置２０の大型化を抑制することができる。また、仮に動弁装置２０がバルブローテータを設けるための十分なスペースを確保できないような場合であっても、第１バルブ３０を回転させることができる。
【００４１】
なお、バルブローテータ以外の構成を用いてバルブを回転させる他の手法として、バルブとバルブコッタとをフリーにした所謂フリーバルブと称される構造を用いる手法も考えられる。しかしながら、このフリーバルブ構造の場合、高回転域においてはバルブを回転させることができるが、低回転域においてはバルブを十分に回転させることは困難である。これに対して本実施例に係る動弁装置２０は、内燃機関５が低回転域か高回転域かにかかわらず第１バルブ３０を回転させることができる。
【００４２】
また動弁装置２０によれば、係合部５２を備えていない動弁装置に比較して、係合部５２の分だけ第１バルブガイド５０の表面積を増大させることができる。それにより、第１バルブガイド５０の放熱量を増大させることができる。その結果、第１バルブガイド５０にガイドされる第１バルブ３０の放熱量も増大させることができる。それにより、第１バルブ３０の温度上昇を抑制することができる。第１バルブ３０の温度上昇を抑制できることで、第１バルブ３０の熱変形を抑制できる。また、第１バルブ３０へのデポジット３００の付着を抑制することもできる。
【００４３】
なお、本実施例に係る溝３５はその全体が傾斜溝部３６によって構成されているが、これに限定されるものではない。溝３５は、少なくとも第１バルブ３０が第１ポート開口部１６を閉にする際に係合部５２が摺動する溝３５の部分に傾斜溝部３６を有しているのであれば、傾斜していない溝部を有していてもよい。より具体的には、溝３５は、第１バルブ３０が第１ポート開口部１６に着座して第１ポート開口部１６を閉にしたときに係合部５２の摺動部５３が当接している溝３５の部分（当接部分）と、この当接部分よりも所定距離、第１ポート開口部１６から遠ざかる方向に至った部分と、の間の領域が軸線方向に対して傾斜しているのであれば、傾斜していない部分を有していてもよい。別の観点でいえば、第１バルブ３０が少なくとも第１ポート開口部１６を閉にする直前の状態において回転できるような位置に、傾斜溝部３６を有するのであれば、溝３５は傾斜していない溝部を有していてもよい。第１バルブ３０が少なくとも第１ポート開口部１６を閉にする直前の状態において回転すれば、デポジット３００を第１バルブシート７０と回転する第１バルブ３０とによって噛み潰すようにして除去することができるからである。
【００４４】
また図２（ａ）および図２（ｂ）において前述したように、本実施例に係る突起部５４は、筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部から摺動部５３に向けて突出するように形成されているが、これに限定されるものではない。例えば突起部５４は、筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部以外の部分から摺動部５３に向けて突出していてもよい。しかしながら、本実施例のように突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部から摺動部５３に向けて突出するように形成されていることによって、突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部以外の部位から摺動部５３に向けて突出するように形成されている場合に比較して、突起部５４の長さを短くすることができる。それにより突起部５４の材料費を削減することができる。その結果、動弁装置２０の製造コストを削減することができる。
【００４５】
また図２（ａ）および図２（ｂ）において前述したように、本実施例に係る突起部５４の幅は摺動部５３の幅に等しく設定されているが、これに限定されるものではない。但し、突起部５４の幅が小さいほど、突起部５４の材料費を削減してコストを削減することができる。一方、突起部５４の幅が大きいほど、第１バルブガイド５０全体の表面積をより増大させることができ、その結果、第１バルブ３０の温度上昇をより抑制することができる。したがって突起部５４の幅は、コスト削減効果と温度上昇抑制効果とのバランスを考慮して、適宜設定すればよい。
【００４６】
また傾斜溝部３６の傾斜角度（軸線１００とのなす角度）は、特に限定されるものではない。具体的には本実施例に係る傾斜溝部３６の角度は、３０度から５０度の範囲内の値に設定されているが、この範囲外の値であってもよい。なお、傾斜溝部３６の傾斜角度が小さくなるほど（この場合、図２（ａ）において傾斜溝部３６はより垂直に近くなる）、第１バルブ３０の回転量は小さくなるが、第１バルブ３０の開閉動作時における摺動部５３と傾斜溝部３６との抵抗を小さくすることができ、その結果、摺動部５３または傾斜溝部３６の磨耗を小さくすることができる。したがって、第１バルブ３０の回転によるデポジット３００の除去効果を確保しつつ摺動部５３または傾斜溝部３６の磨耗をより小さくするとの観点に基づいて、傾斜溝部３６の傾斜角度を適宜設定すればよい。
【００４７】
また本実施例において、溝３５を備えているのは第１バルブ３０であり、係合部５２を備えているのは第１バルブガイド５０であるが、これに限定されるものではない。第１バルブ３０および第２バルブ４０のうち少なくとも一方のバルブが溝３５を備え、この溝３５を備えているバルブに対応するバルブガイドが係合部５２を備えていればよい。具体的には、第１バルブ３０に代えて第２バルブ４０が溝３５を備え、第１バルブガイド５０に代えて第２バルブガイド６０が係合部５２を備えていてもよい。この場合、コスト上昇を抑制しつつ第２バルブ４０と第２バルブシート８０とによるデポジット３００の挟み込みを抑制することができる。また、第１バルブ３０および第２バルブ４０の両方が溝３５を備え、第１バルブガイド５０および第２バルブガイド６０の両方が係合部５２を備えていてもよい。
【実施例２】
【００４８】
続いて実施例２に係る内燃機関の動弁装置２０ａ（以下、動弁装置２０ａと略称する）について説明する。動弁装置２０ａが適用される内燃機関５の構成は実施例１に係る図１（ａ）と同様であるため、説明を省略する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、動弁装置２０ａを説明するための模式図である。動弁装置２０ａは、第１バルブ３０に代えて第１バルブ３０ａ（図４（ｃ）で図示されている）を備えている点と、第１バルブガイド５０に代えて第１バルブガイド５０ａを備えている点とにおいて、実施例１に係る動弁装置２０と異なっている。
【００４９】
なお、図４（ａ）は、動弁装置２０ａの第１バルブガイド５０ａを模式的に示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に係る第１バルブガイド５０ａの後述するリング部材５５付近の断面を下方側から見た様子を模式的に示している。図４（ｃ）は、動弁装置２０ａの第１バルブ３０ａの溝３５付近の断面を下方側から見た様子を模式に示している。図４（ｄ）は、図４（ｂ）に係る第１バルブガイド５０ａと図４（ｃ）に係る第１バルブ３０ａとが組み合わされた様子を模式的に示している。
【００５０】
第１バルブ３０ａは、傾斜溝部３６を有する溝３５を軸部３１の円周方向に複数備えている点において、実施例１に係る第１バルブ３０と異なっている。第１バルブガイド５０ａは、係合部５２に代えて、係合部５２ａを備えている点において、実施例１に係る第１バルブガイド５０と異なっている。係合部５２ａは、各々の溝３５に対応した摺動部５３を軸部３１の円周方向に複数備えるとともに、複数の摺動部５３を接続するリング部材５５をさらに備えている点において、実施例１に係る係合部５２と異なっている。なお、摺動部５３が複数あることから、係合部５２ａは各々の摺動部５３に対応した突起部５４も複数備えている。その他の構成は実施例１に係る動弁装置２０と同様のため、説明を省略する。
【００５１】
図４（ｃ）に示すように、本実施例に係る第１バルブ３０ａの溝３５の個数は３である。各々の溝３５は、１２０°間隔で軸部３１の円周方向に配置されている。溝３５の個数が３であるため、図４（ｂ）に示すように、溝３５に係合する摺動部５３の個数も３であり、図４（ａ）に示すように、突起部５４の個数も３である。なお、溝３５の個数は３に限定されるものではなく、各々の溝３５の間隔も等しい間隔に限定されるものではない。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、リング部材５５は、３つの摺動部５３を接続している。具体的にはリング部材５５は、隣接する摺動部５３のうち突起部５４との接続部分を連結している。また、リング部材５５の断面は略リング形状になっている。
【００５２】
リング部材５５の内径は、リング部材５５の内側に軸部３１が配置可能な大きさであれば、特に限定されるものではない。図４（ｄ）を参照して、一例として本実施例に係るリング部材５５の内径は、第１バルブ３０ａが軸線方向に移動した際にリング部材５５が軸部３１に摺動するような大きさに設定されている。
【００５３】
本実施例に係る動弁装置２０ａにおいても、溝３５および係合部５２ａを備えていることから、実施例１と同様の効果を発揮することができる。具体的には、動弁装置２０ａによれば、コスト上昇を抑制しつつ第１バルブ３０ａを回転させることで第１バルブ３０ａと第１バルブシート７０とによるデポジット３００の挟み込みを抑制することができる。また動弁装置２０ａの大型化を抑制することができる。また各々の突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部から各々の摺動部５３に向けて突出するように形成されていることにより、例えば突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側以外の部分から摺動部５３に向けて突出している場合に比較して、突起部５４の材料費を削減することができ、動弁装置２０ａの製造コストを削減することができる。
【００５４】
また、動弁装置２０ａによれば、複数の溝３５と、複数の摺動部５３および複数の突起部５４を有する係合部５２ａとによって、第１バルブ３０ａを回転させていることから、摺動部５３および突起部５４一つ当たりに加わる力を減少させることができる。それにより、一つの溝３５と、一つの摺動部５３および一つの突起部５４を有する係合部とを備える動弁装置に比較して、摺動部５３および突起部５４の耐久性を向上させることができる。
【００５５】
また動弁装置２０ａによれば、リング部材５５を備えることによって以下の効果を発揮することもできる。図５（ａ）および図５（ｂ）は、動弁装置２０ａのリング部材５５による効果を説明するための模式図である。具体的には図５（ａ）には、比較例に係る動弁装置２００が模式的に図示されている。図５（ｂ）には、本実施例に係る動弁装置２０ａが模式的に図示されている。比較例に係る動弁装置２００の第１バルブガイド２１０は、係合部５２ａに代えて係合部２２０を備えている点において、本実施例に係る第１バルブガイド５０ａと異なっている。係合部２２０は、リング部材５５を備えていない点において、係合部５２ａと異なっている。
【００５６】
ここで図５（ａ）に示すように、軸部３１にデポジット３００ａが付着することがある。比較例に係る動弁装置２００の場合、このデポジット３００ａを効果的に除去することは困難である。この場合、軸部３１に付着したデポジット３００ａが成長するおそれがある。これに対して本実施例に係る動弁装置２０ａによれば、図５（ｂ）に示すようにリング部材５５を備えていることから、第１バルブ３０ａが軸線方向に移動した際にリング部材５５が軸部３１に対して軸線方向に相対移動することによって、第１バルブ３０ａの軸部３１に付着したデポジット３００ａを掻き落とすことができる。その結果、第１バルブ３０ａの軸部３１にデポジット３００ａが成長することを抑制することができる。
【００５７】
特に本実施例に係るリング部材５５の内径は、第１バルブ３０ａが軸線方向に移動した際にリング部材５５が軸部３１に摺動するような大きさに設定されていることから、リング部材５５の内径がリング部材５５が軸部３１に摺動しない程度に大きく設定されている場合に比較して、リング部材５５によるデポジット３００ａの除去効果は高くなっている。その結果、本実施例に係る動弁装置２０ａによれば、より効果的にデポジット３００ａの成長抑制効果を発揮することができる。
【００５８】
また動弁装置２０ａによれば、比較例に係る動弁装置２００に比較して、リング部材５５の分だけ係合部５２ａの表面積が増加しており、その結果、第１バルブガイド５０ａの表面積が増加している。それにより、第１バルブガイド５０ａの放熱量を増加させることができる。第１バルブガイド５０ａの放熱量が増加する分、第１バルブガイド５０ａにガイドされる第１バルブ３０ａの放熱量も増加する。それにより第１バルブ３０ａの温度上昇をより抑制することができる。
【００５９】
なお、本実施例において、複数の溝３５を備えているのは第１バルブ３０ａであり、係合部５２ａを備えているのは第１バルブガイド５０ａであるが、これに限定されるものではない。第１バルブおよび第２バルブのうち少なくとも一方のバルブが複数の溝３５を備え、この溝３５を備えているバルブに対応するバルブガイドが係合部５２ａを備えていればよい。
【実施例３】
【００６０】
続いて実施例３に係る内燃機関の動弁装置２０ｂ（以下、動弁装置２０ｂと略称する）について説明する。動弁装置２０ｂが適用される内燃機関５の構成は実施例１に係る図１（ａ）と同様であるため、説明を省略する。動弁装置２０ｂは、第１バルブ３０に代えて第１バルブ３０ｂを備えている点において、実施例１に係る動弁装置２０と異なっている。図６は、動弁装置２０ｂの第１バルブ３０ｂの模式図である。第１バルブ３０ｂは、溝３５に代えて溝３５ａを備えている点において、実施例１に係る第１バルブ３０と異なっている。溝３５ａは、傾斜溝部３６の他に非傾斜溝部３７をさらに備えている点において、実施例１に係る溝３５と異なっている。その他の構成は実施例１に係る動弁装置２０と同様のため、説明を省略する。
【００６１】
非傾斜溝部３７は、軸線方向に対して傾斜しておらず、軸線方向に延伸している。非傾斜溝部３７は、その第１ポート開口部１６に近い側の端部（図６においては、非傾斜溝部３７の下方側の端部）が、傾斜溝部３６の第１ポート開口部１６から遠い側の端部（図６においては、傾斜溝部３６の上方側の端部）に接続している。
【００６２】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、動弁装置２０ｂの動作を説明するための模式図である。具体的には図７（ａ）は動弁装置２０ｂの第１バルブ３０ｂが第１ポート開口部１６を開にしている状態を模式的に示し、図７（ｂ）は第１バルブ３０ｂが第１ポート開口部１６を閉にした状態を模式的に示している。なお、図７（ａ）において、第１バルブシート７０にデポジット３００が付着した様子が模式的に示されている。
【００６３】
第１バルブ３０ｂが図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態になろうとして軸線方向に移動した場合、第１バルブガイド５０の係合部５２の摺動部５３は、非傾斜溝部３７を摺動した後に傾斜溝部３６を摺動する。また係合部５２の摺動部５３が非傾斜溝部３７を摺動している間は、第１バルブ３０ｂは回転せず、摺動部５３が傾斜溝部３６に摺動することを開始した場合に、第１バルブ３０ｂは回転を開始する。そして第１バルブ３０ｂは、第１バルブシート７０に着座して第１ポート開口部１６を閉にしたときに回転を停止する。
【００６４】
本実施例に係る動弁装置２０ｂにおいても、溝３５ａおよび係合部５２を備えていることから、実施例１と同様の効果を発揮することができる。具体的には動弁装置２０ｂによれば、コスト上昇を抑制しつつ第１バルブ３０ｂを回転させることで、第１バルブ３０ｂと第１バルブシート７０とによるデポジット３００の挟み込みを抑制することができる。また、動弁装置２０ｂの大型化を抑制することができる。また突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側の端部から摺動部５３に向けて突出するように形成されていることにより、例えば突起部５４が筒部５１の第１ポート開口部１６に近い側以外の部分から摺動部５３に向けて突出している場合に比較して、突起部５４の材料費を削減することができ、動弁装置２０ｂの製造コストを削減することができる。
【００６５】
また動弁装置２０ｂによれば、溝３５ａが非傾斜溝部３７を備えていることから、第１バルブガイド５０の係合部５２の摺動部５３は非傾斜溝部３７を摺動した後に傾斜溝部３６を摺動することができる。摺動部５３が非傾斜溝部３７を摺動するときに生じる摺動部５３と非傾斜溝部３７との摩擦は、摺動部５３が傾斜溝部３６を摺動するときに生じる摺動部５３と傾斜溝部３６との摩擦に比較して小さい。その結果、溝３５ａが全て傾斜溝部３６によって構成されている場合に比較して、溝３５ａまたは摺動部５３の磨耗を抑制することができる。それにより、動弁装置２０ｂの耐久性を向上させることができる。
【００６６】
なお、傾斜溝部３６の溝長さ（溝の延伸方向の距離）の溝３５ａ全体の溝長さに占める割合は、特に限定されるものではない。例えば本実施例に係る傾斜溝部３６の溝長さが溝３５ａ全体の溝長さに占める割合は２０％〜５０％の範囲内の値（図６においては約４０％）に設定されているが、この範囲よりも小さくてもよく、大きくてもよい。但し、傾斜溝部３６の溝長さが短いほど、溝３５ａまたは摺動部５３の磨耗を抑制できる。そこで、第１バルブ３０ｂの回転によるデポジット３００の除去効果を確保しつつ溝３５ａまたは摺動部５３の磨耗を小さくするとの観点に基づいて、傾斜溝部３６の溝長さを適宜設定すればよい。
【００６７】
なお本実施例において、溝３５ａを備えているのは第１バルブ３０ｂであり、係合部５２を備えているのは第１バルブガイド５０であるが、これに限定されるものではない。第１バルブおよび第２バルブのうち少なくとも一方のバルブが溝３５ａを備え、この溝３５ａを備えているバルブに対応するバルブガイドが係合部５２を備えていればよい。
【００６８】
また本実施例に係る動弁装置２０ｂの構成は、実施例２に係る動弁装置２０ａに組み合わされてもよい。この場合、バルブ（第１バルブおよび第２バルブの少なくとも一方）は、本実施例に係る溝３５ａを軸部の円周方向に複数備え、溝３５ａを備えたバルブに対応するバルブガイドは、各々の溝３５ａに対応した摺動部を軸部の円周方向に複数備えるとともに、複数の摺動部を接続するリング部材をさらに備えることになる。この構成によれば、実施例２に係る動弁装置２０ａの効果に加えて本実施例に係る動弁装置２０ｂの効果を発揮することができる。
【００６９】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態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。
【符号の説明】
【００７０】
５  内燃機関
１３  燃焼室
１６  第１ポート開口部
２０  動弁装置
３０  第１バルブ
３１  軸部
３５  溝
３６  傾斜溝部
３７  非傾斜溝部
４０  第２バルブ
５０  第１バルブガイド
５１  筒部
５２  係合部
５３  摺動部
５４  突起部
６０  第２バルブガイド
７０  第１バルブシート
８０  第２バルブシート
１００  軸線
２００  動弁装置
３００  デポジット
【図１】
2013108397.tif 000003
【図２】
2013108397.tif 000004
【図３】
2013108397.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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