JP2000179308A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バルブ着座時におけるバルブシートの偏摩耗や
バルブ傘部付け根部への異常入力を回避して、バルブを
確実に閉弁させる。 【解決手段】カム軸に垂直な面内にて、バルブリフタボ
ア孔２の中心線を、バルブガイド３の中心線に対し、所
定角度だけカム６の回転方向に傾斜させて配置する。カ
ム６が回転すると、カム６とバルブリフタ４頂部のシム
５との接触点がシム５の中心からずれるため、バルブリ
フタ４にモーメントが生じる。閉弁時において、前記モ
ーメントはカム６の回転方向と反対の方向に作用するた
め、この方向にバルブリフタ４が回転するが、上述のご
とく傾斜したバルブリフタボア孔２の内壁から作用する
抗力によってバルブリフタ４のバルブガイド３に対する
傾斜が制限され、バルブリフタ４がバルブガイド３に並
進して移動するため、バルブ傘部９ａをバルブシート１
０にフェース面全体で着座させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの動弁装置
に関し、より詳細には、シリンダヘッド構造の改良によ
り、直動式の動弁装置において、吸排気バルブ着座時の
バルブシートの偏摩耗やバルブ傘部付け根部への異常入
力を回避して、閉弁動作を確実化する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の動弁装置は、バルブリフタの頂部
内面に当接するバルブステムと該バルブステムに連結す
るバルブ傘部とからなる吸排気バルブを、バルブガイド
の中心線に並進して往復運動させることにより、吸排気
ポートを開閉する。このため、前記バルブリフタが摺動
するバルブリフタボア孔は、その中心線が前記バルブガ
イドの中心線と重なるように、シリンダヘッドに配置さ
れる（特開平６−１７６１１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
エンジンでは、バルブリフタボア孔とバルブリフタとの
間には、潤滑のため、オイルクリアランスが設けられて
いる。このクリアランスは、組付け時の変形、摩耗、実
働時の変形、或いは永久変形等により増加する。

【０００４】このため、従来の動弁装置では、バルブリ
フタが、増加したクリアランスにより傾斜し、揺動運動
を伴ってバルブリフタボア孔内を摺動する。従って、バ
ルブ傘部がバルブシートに傾斜して着座するため、バル
ブシートに偏摩耗が生じ、またバルブ傘部付け根部にも
過大な応力がかかる。これらのことは、閉弁不良の原因
となるばかりでなく、構成部品の消耗を早める原因とも
なる。これに対し、前記オイルクリアランスを減少させ
る方法も考えられるが、焼付き問題や、部品加工精度の
問題から困難である。

【０００５】このことに鑑み、本発明では、シリンダヘ
ッド構造の改良により、閉弁時において、バルブリフタ
をバルブガイドの中心線に並進して摺動させることによ
って、バルブ傘部をバルブシートにフェース面全体で着
座できるようにして、上述の問題を解消し、閉弁動作を
確実化することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１に係る
発明では、カムにより、シリンダヘッドのバルブリフタ
ボア孔に摺動自在に挿入されたバルブリフタを介して、
バルブガイドにバルブステムを摺動自在に挿入された吸
排気バルブを駆動するエンジンの動弁装置において、カ
ム軸に垂直な面内にて、バルブガイドの中心線に対し、
バルブリフタボア孔の中心線を、カムの回転方向に所定
角度傾斜させて配置した。

【０００７】かかる配置によれば、カムが回転すると、
カムとバルブリフタとの接触点がバルブリフタの中心か
らずれるため、閉弁時において、バルブリフタにカムの
回転方向と反対の方向のモーメントが生じる。このモー
メントの作用により、バルブリフタは、バルブリフタボ
ア孔とのクリアランスによる許容範囲内で、バルブリフ
タボア孔の中心線に対し、カムの回転方向と反対の方向
に傾斜する。

【０００８】一方、バルブリフタボア孔の中心線がバル
ブガイドの中心線に対してカムの回転方向に所定角度だ
け傾斜しているため、結果として、バルブリフタは、バ
ルブガイドの中心線に並進して摺動するのである。

【０００９】請求項２に係る発明では、前記所定角度
を、バルブリフタボア孔とバルブリフタとのクリアラン
スによるバルブリフタボア孔内でのバルブリフタの傾斜
可能な最大角度と略同一とすることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明では、バルブ全閉時の
バルブステムとバルブリフタとの当接部の位置を中心と
して、前記バルブリフタボア孔の中心線を傾斜させたこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、バルブステムとバ
ルブリフタとの当接部において、バルブステム側を半球
凸形状に成形し（以下、半球状凸部と称する）、またバ
ルブリフタ側を半球凹形状に成形した（以下、半球状凹
部と称する）ことを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明では、バルブステム側
の半球状凸部の半径をｒとし、バルブリフタ側の半球状
凹部の半径をＲとしたとき、各半径を、ｒ＜Ｒの関係を
満たすように設定したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、バルブリ
フタが閉弁時にバルブガイドの中心線に並進して摺動す
ることにより、バルブ傘部がバルブシートに傾斜せずに
フェース面全体で着座するため、バルブシートの偏摩耗
を防止できると共に、バルブ傘部付け根部への異常入力
を低減することができる。

【００１４】請求項２に係る発明によれば、バルブリフ
タが閉弁時に揺動運動を伴わずに摺動するため、閉弁動
作をより円滑化できると共に、バルブシートの偏摩耗を
より効果的に防止し、バルブ傘部付け根部への異常入力
を更に低減することができる。

【００１５】請求項３に係る発明によれば、バルブ全閉
時におけるバルブステムとバルブリフタとの当接部の位
置により、バルブリフタボア孔を傾斜させる際の基準位
置を容易に設定でき、また、バルブリフタボア孔を的確
に傾斜させることができる。

【００１６】請求項４に係る発明によれば、バルブ作動
時に、バルブステムとバルブリフタとが傾斜して当接す
る場合でも、当接部おける面圧が低減されるため、当接
部の摩耗を防止でき、また、バルブステムとバルブリフ
タとの間の力の伝達が効率よく行われる。

【００１７】請求項５に係る発明によれば、半球状凸部
が半球状凹部により小さい面積で当接するため、当接部
の摩耗をより効果的に防止でき、バルブをより円滑に開
閉することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るエンジンの動弁装置のカム軸に対して垂直な面におけ
る断面図であり、これを参照して本動弁装置の基本構成
について説明する。

【００１９】エンジンのシリンダヘッド１には、バルブ
リフタボア孔２が設けられる。バルブリフタボア孔２
は、その中心線をシリンダヘッド１に圧入されたバルブ
ガイド３の中心線に対して後述するように傾斜させて配
置される。

【００２０】バルブリフタボア孔２の内部には、有蓋円
筒状のバルブリフタ４が摺動自在に挿入される。ここ
で、バルブリフタボア孔２とバルブリフタ４との間には
潤滑のためオイルクリアランスが設けられており、バル
ブリフタ４は、バルブ作動中に、このクリアランスによ
る許容範囲内にて傾斜可能である（図では、便宜上、極
端な例を示す）。

【００２１】バルブリフタ４の頂部に設けられた凹部に
はシム５が嵌合され、バルブリフタ４は、シム５を介し
てカム６と接し、カム６の回転運動（図の矢印の方向）
を往復運動に変換する。

【００２２】前記バルブリフタ４の往復運動は、バルブ
リフタ４と後述するように当接するバルブステム７に、
当接部８の機能によって伝達される。バルブステム７
は、バルブガイド３に摺動自在に挿入される。

【００２３】バルブステム７とバルブガイド３との間に
も、同様の理由から、オイルクリアランスが設けられて
おり（図は極端な例を示す）、バルブステム７もクリア
ランスによる許容範囲内にて傾斜可能である。

【００２４】バルブステム７の下端部にはバルブ傘部９
ａが一体的に連結され、以て吸排気バルブ９を構成して
いる。バルブ傘部９ａは、バルブステム７に伝達された
バルブリフタ４の往復運動に合わせてバルブシート１０
から離座し、また、着座することによって、吸排気ポー
ト１１を開閉する。

【００２５】一方、バルブステム７の上端側にはコッタ
１２を介してリテーナ１３が固着される。リテーナ１３
には、シリンダヘッド１との間に圧縮状態で装着される
バルブスプリング１４の作用力が、吸排気バルブ９の閉
弁方向に作用している。

【００２６】次に、バルブリフタボア孔２の傾斜角度に
ついて、図２及び図３を参照して説明する。図２はバル
ブリフタボア孔２とバルブガイド３との角度関係を示し
ており、図中の直線Ａ−Ａはエンジンのシリンダに対し
て鉛直な直線を、直線Ｂ−Ｂはバルブガイド３の中心線
を、また直線Ｃ−Ｃはバルブリフタボア孔２の中心線を
示す。

【００２７】また、バルブ傘部９ａはバルブシート１０
に着座しており、吸排気ポート１１は完全に閉塞されて
いる。この状態にて、バルブステム７はバルブガイド３
の中心線上に位置し、当接部８において、バルブリフタ
４が、バルブガイド３の中心線と直交してバルブステム
７と当接する。

【００２８】バルブガイド３は、シリンダヘッド１に、
図示のごとく、一定のバルブ挟み角θ１をもって圧入さ
れており、また、バルブリフタボア孔２は、その中心線
とバルブガイド３の中心線とのなす角がθ２となるよう
に、カム６の回転方向に傾斜させて配置される。

【００２９】本実施の形態では、バルブリフタボア孔２
を傾斜させる際に、この状態、即ち、バルブ全閉時にお
ける当接部８を中心とする。また、θ２は、バルブリフ
タボア孔２とバルブリフタ４とのクリアランスによるバ
ルブリフタボア孔２内でのバルブリフタ４の傾斜可能な
最大角度に設定する。

【００３０】即ち、図３（Ａ）に示すように、バルブリ
フタボア孔内径をＤ、バルブリフタ外径をｄ、バルブリ
フタ長をＬとすると、θ２は、図３（Ｂ）を参照して下
式（１）を満たすように設定する。

【００３１】 ｄcos(θ２) ＋Ｌsin(θ２) ＝Ｄ （１） 次に、当接部８について、図４を参照して説明する。当
接部８では、半球状凹部を設けたバルブリフタ４の頂部
内面と、半球状凸部を設けたバルブステム７の上端部と
が摺接する。

【００３２】本実施の形態では、図示のごとく、半球状
凹部の半径Ｒを、半球状凸部の半径ｒと比して大きく設
定する。以上のように構成されたエンジンの動弁装置の
動作について、図５を参照して説明する。

【００３３】図１に示す状態からカム６が回転すると、
カム６の機能によりバルブリフタ４が下降を開始し、開
弁動作に入る（Ａ）。また、カム６が回転すると、カム
６とシム５との接触点がカム６の形状によってシム５の
中心からずれるため、バルブリフタ４にはカム６の回転
方向にモーメントが生じる。このモーメントは、バルブ
リフタ４に、バルブリフタボア孔２との間のクリアラン
ス内でカム６の回転方向に傾斜させる作用を及ぼす。

【００３４】従って、開弁時には、バルブリフタ４は、
バルブガイド３の中心線に対してカム６の回転方向に傾
斜した状態でバルブリフタボア孔２内を下降する。バル
ブリフタ４が下降すると、バルブステム７は、当接部８
の機能により力を受け、バルブスプリング１４による作
用力との均衡を保ちつつ、バルブガイド３との間のクリ
アランス内で傾斜して、下降する。

【００３５】従って、バルブステム７と一体的に連結す
るバルブ傘部９ａは、バルブシート１０から、傾斜しつ
つ離座する。しかし、開弁時には、バルブ傘部９ａとバ
ルブステム７との連結部或いはバルブシート１０に対し
て、応力或いは摩擦力が作用しないため、問題は生じな
い。

【００３６】カム６が更に回転すると、バルブ９は最大
リフト位置に到達し（Ｂ）、その後、閉弁動作に移行す
る。閉弁動作に入ると、カム６とシム５との接触点は、
カム６の回転に従ってシム５の中心から開弁時とは反対
の方向にずれる。

【００３７】このことにより、バルブリフタ４にはカム
６の回転方向と反対の方向のモーメントが生じる。この
モーメントの作用により、バルブリフタ４は、バルブリ
フタボア孔２の中心線に対してカム６の回転方向と反対
の方向に傾斜する。

【００３８】本実施の形態では、バルブリフタ４がクリ
アランスにより傾斜可能な最大角度だけ、バルブリフタ
ボア孔２をカム６の回転方向に傾斜させて配置している
ため、ある位置までカム６が回転し、バルブリフタ４の
傾斜角度が前記最大角度に達すると、（Ｃ）に示すごと
く、バルブリフタ４の頂部内面がバルブガイド３の中心
線と直交する。

【００３９】ここで、カム６から作用する力と、バルブ
スプリング１４から作用する力と、バルブリフタボア孔
２の内壁から作用する力とが均衡しており、バルブリフ
タ４は、この均衡を保ちつつ、バルブガイド３の中心線
に並進して上昇する。

【００４０】その後、カム６とシム５との接触点がシム
５の中心と一致する着座時には、バルブステム７の中心
線とバルブガイド３の中心線とが重なり、バルブ傘部９
ａは、バルブシート１０に対して垂直に、フェース面全
体で着座する（Ｄ）。

【００４１】その後、カム６が更に回転すると、再び開
弁動作に入り、同様の行程を繰り返す。このように、バ
ルブリフタボア孔２の中心線を、バルブガイド３の中心
線に対し、カム６の回転方向に傾斜させることにより、
バルブ傘部９ａがバルブシート１０にフェース面全体で
着座するため、バルブシート１０の偏摩耗が防止でき、
また、バルブ傘部付け根部への異常入力を低減すること
ができる。

【００４２】更に、バルブステム７とバルブリフタ４と
の当接部８において、バルブステム７側を半球状凸部と
し、バルブリフタ４側を、前記半球状凸部より大きい半
径を有する半球状凹部とすることにより、当接部８の摩
耗を効果的に防止し、バルブ９を円滑に開閉させること
ができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【００４４】

【図１】 本発明の一実施形態に係るエンジンの動弁装
置の断面概略図

【００４５】

【図２】 バルブリフタボア孔とバルブガイドとの配置
関係を示す図

【００４６】

【図３】 バルブリフタボア孔の傾斜角度の詳細を示す
図

【００４７】

【図４】 当接部の断面拡大図

【００４８】

【図５】 本発明の一実施形態に係るエンジンの動弁装
置の動作を示す図

【００４９】

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ バルブリフタボア孔 ３ バルブガイド ４ バルブリフタ ５ シム ６ カム ７ バルブステム ８ 当接部 ９ 吸排気バルブ ９ａ バルブ傘部 １０ バルブシート １１ 吸排気ポート １２ コッタ １３ リテーナ １４ バルブスプリング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カムにより、シリンダヘッドのバルブリフ
   タボア孔に摺動自在に挿入されたバルブリフタを介し
   て、バルブガイドにバルブステムを摺動自在に挿入され
   た吸排気バルブを駆動するようにしたエンジンの動弁装
   置において、 カム軸に垂直な面内にてバルブガイドの中心線に対し、
   バルブリフタボア孔の中心線を、カムの回転方向に、所
   定角度傾斜させて配置したことを特徴とするエジンの動
   弁装置。
2. 【請求項２】前記所定角度を、バルブリフタボア孔とバ
   ルブリフタとのクリアランスによるバルブリフタボア孔
   内でのバルブリフタの傾斜可能な最大角度と略同一とし
   たことを特徴とする請求項１記載のエンジンの動弁装
   置。
3. 【請求項３】バルブ全閉時におけるバルブステムとバル
   ブリフタとの当接部の位置を中心として、前記バルブリ
   フタボア孔の中心線を傾斜させたことを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載のエンジンの動弁装置。
4. 【請求項４】バルブステムとバルブリフタとの当接部
   を、バルブステム側を半球状凸部とし、バルブリフタ側
   を半球状凹部としたことを特徴とする請求項１〜請求項
   ３のいずれか１つに記載のエンジンの動弁装置。
5. 【請求項５】バルブステム側の半球状凸部の半径をｒと
   し、バルブリフタ側の半球状凹部の半径をＲとしたと
   き、ｒ＜Ｒとしたことを特徴とする請求項４記載のエン
   ジンの動弁装置。