JP2003027908A - 4ストローク内燃機関のバルブ休止機構 - Google Patents
4ストローク内燃機関のバルブ休止機構Info
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Abstract
るバルブ休止機構を供する。 【解決手段】 動弁カム22とバルブステム16a間に介
装されるバルブリフタ18がスフ゜リンク゛39により常時カムに当
接する様に付勢され、リフタ18内に嵌着されたスライドピ
ン45がステム16aに直交する方向に嵌合され、スライ
ドピン45にはスフ゜リンク゛38により付勢されたステム16aが
当接する当り面45aと貫通孔46が形成され、スライド
ピン45を移動して当り面45aと貫通孔46とを選択的に
ステム16aに臨ませるスライドピン駆動手段50を備
え、スライドピン45の当り面45aの背後の側面が貫通
孔46に亘って面取りされ、面取り45bは貫通孔46の中
心軸と垂直に交叉する平面部45cが形成され、そのス
ライドピン中心軸方向の両端が滑らかな曲面をなしてス
ライドピン45の外周面に連続しているバルブ休止機構。
Description
機関の動弁カムに当接して往復動するバルブリフタとポ
ペットバルブのバルブステム間に介装されるバルブ休止
機構に関する。
て、特開平10−184327号公報に記載されたもの
があり、図14ないし図16に示す。4ストローク内燃
機関のシリンダヘッド01に摺動自在に嵌合されるバルブ
リフタ03がリフタスプリング04に付勢されて動弁カム02
に接している。
が嵌合されており、同スライドピンホルダ05にスライド
ピン06がバルブリフタ03の移動方向に直角な方向に摺動
自在に嵌挿されている。
状をなし、側面の一部が平面状に切欠かれてステム当り
面06bが形成され、ステム当り面06aに隣り合わせてス
テム貫通孔06bが円柱中心軸に対して直交して穿設され
ている。
が油圧により摺動し、このスライドピン06の隣り合うス
テム当り面06aとステム貫通孔06bに頂端が臨むように
バルブステム08がバルブスプリング09に付勢されて配設
されている。
ム08の頂端に臨む位置にスライドピン06があれば(図1
6参照)、スライドピン06を介してバルブステム08を下
降させることができ、動弁カム02の回転により昇降する
バルブリフタ03に追随してバルブステム08を昇降させて
バルブ開閉を行うことができる。
通孔06bがバルブステム08の頂端に臨む位置にすると
(図14の状態)、ステム貫通孔06bをバルブステム08
が抜けてバルブステム08を下降させることができずバル
ブ休止状態とすることができる。
分、それを有しない弁機構に対して動弁系慣性重量は増
大し、それに対応してバルブスプリング荷重を大きくし
なければならず、その結果カムととリフターのフリクシ
ョンが増大することになった。
場合、バルブ作動状態において図16に示すようにスラ
イドピン06のステム当り面06aにバルブステム08の頂端
が当り荷重が加わると、該ステム当り面06aの背後にあ
るステム貫通孔06bの若干えぐれた開口部の最も深い点
Pに応力が集中し易い。
孔等の寸法関係やバルブスプリング荷重等の関係によ
り、バルブ作動状態でのスライドピンの曲げ応力に対す
る耐久性を考慮する必要があった。本発明は斯かる点に
鑑みなされたもので、その目的とする処は、軽量かつ耐
久性に優れたスライドピンを備えるバルブ休止機構を供
する点にある。
達成するために、本請求項1記載の発明は、動弁カムと
ポペットバルブのバルブステム間に介装されるバルブリ
フタがリフタスプリングにより常時前記動弁カムに当接
させる方向に付勢され、前記バルブリフタ内に嵌着され
たスライドピンホルダにスライドピンが前記バルブステ
ムに直交する方向に摺動自在に嵌合され、前記スライド
ピンにはバルブスプリングにより付勢されたポペットバ
ルブのバルブステムが当接するステム当り面とバルブス
テムが貫通するステム貫通孔が隣り合わせて形成され、
前記スライドピンを移動して前記ステム当り面とステム
貫通孔とを選択的に前記バルブステムに臨ませるスライ
ドピン駆動手段を備えたバルブ休止機構付きの4ストロ
ーク内燃機関において、前記スライドピンの前記ステム
当り面の背後の側面が前記ステム貫通孔に亘って面取り
され、前記面取りは前記ステム貫通孔の中心軸と垂直に
交叉する平面部が形成され、そのスライドピン中心軸方
向の両端が滑らかな曲面をなしてスライドピンの外周面
に連続している4ストローク内燃機関のバルブ休止機構
とした。
が面取りされる分、スライドピンを軽量化できる。面取
りはステム貫通孔の中心軸に垂直に交叉する平面部が形
成され、そのスライドピン中心軸方向の両端が滑らかな
曲面をなしてスライドピンの外周面に連続しているの
で、スライドピンのステム当り面にバルブステムの頂端
が当接し押圧したとき、その背後のステム貫通孔の開口
部に生じる応力が点に集中せずに面取りの平面部で拡散
されて耐久性が大幅に増す。
ストローク内燃機関のバルブ休止機構の前記スライドピ
ンにおいて、前記ステム貫通孔の内径Dに対する外径d
の比d/Dが、1.36〜1.40であるときに、外径dに対す
る前記面取りの平面部からその背後の側面までの距離h
の比h/dが0.73〜0.82であることを特徴とする。
d/Dが、軽量化を図りつつ強度を保てる1.36〜1.40の
ときに、外径dに対する前記面取りの平面部からその背
後の側面までの距離hの比h/dを0.73〜0.82に設定す
ることで、バルブ作動状態で、バルブステムからスライ
ドピンが受ける押圧力によりスライドピンに生じる最大
応力を最小にすることができる。
ついて図1ないし図13に基づき説明する。
C式4ストローク内燃機関1は、図1に図示されるよう
に、クランク軸(図示されず)が車巾方向に指向して、
車体前方のシリンダと車体後方のシリンダとが前後に直
角の夾角をなした前後V型内燃機関であり、OHC式4
ストローク内燃機関1の本体は、シリンダブロック2
と、シリンダブロック2の下面に一体に装着されるクラ
ンクケース3と、該シリンダブロック2の車体前方シリ
ンダ列および車体後方シリンダ列の頂端にそれぞれ一体
に装着される2個1組のシリンダヘッド4と、該シリン
ダヘッド4の頂部をそれぞれ覆う2個1組のヘッドカバ
ー5とよりなっている。
シリンダブロック2には、図2(車体前方のシリンダブ
ロックのみ示されている)に図示されるように、車体前
方と後方とに、シリンダボア6がそれぞれ車巾方向に2
個ずつ並んで4気筒のOHC式4ストローク内燃機関1
が構成され、車体前後各シリンダヘッド4の下面には、
図3に図示されるように、シリンダボア6に対応した個
所にペントルーフ型凹部7がそれぞれ形成され、シリン
ダボア6に嵌装されたピストン(図示されず)とシリン
ダボア6と凹部7とで燃焼室8が画成されている。
ーク内燃機関1の車体前後各シリンダ列において、シリ
ンダ夾角側(図1に図示される前後V型空間Aに接する
側、すなわち、車体前方のシリンダ列と車体後方のシリ
ンダ列とに挟まれた空間)に図示されない気化器、吸気
チャンバー等の吸気装置が配置されるとともに、前記車
体前後各シリンダ列の外側(前後V空間Aの外側B)に
図示されない排気管が接続されている。
方のシリンダヘッド4の後部には、前記吸気装置に接続
する1本の上流側吸気通路が吸気下流側で2本の吸気通
路に分岐して燃焼室8に2個所開口する吸気ポート9が
形成され、同車体前方のシリンダヘッド4の前部には、
該燃焼室8に2個所開口した2本の上流側排気通路が排
気下流側で1本の排気通路に集合して図示されない排気
管に接続する排気ポート10が形成され、図2に図示され
るように前記2個の吸気開口11a、11bと2個の排気開
口12a、12bとをそれぞれ開閉自在に密閉する吸気ポペ
ットバルブ13a、吸気ポペットバルブ13bと、排気ポペ
ットバルブ14a、14bとがシリンダヘッド4に設けられ
ている。
も、前記車体前方のシリンダヘッド4における吸気ポー
ト9および排気ポート10と前後を逆にした吸気ポートお
よび排気ポートが形成されている。
シリンダボア6における車体外側に位置した吸気開口11
aには、図3に図示のバルブ休止機構無しバルブリフタ
17が付設された常時開閉の吸気ポペットバルブ13aが設
けられるとともに、各シリンダボア6における車体外側
に位置した排気開口12aには、図3に図示のバルブ休止
機構付きバルブリフタ18が付設された開閉休止可能な排
気ポペットバルブ14aが設けられている。
側に位置した吸気開口11bには、車体外側の吸気開口11
aとは逆に、バルブ休止機構付きバルブリフタ18が付設
された吸気ポペットバルブ13bが設けられるとともに、
各シリンダボア6における車体内側に位置した排気開口
12bには、車体外側の排気開口12aとは逆に、バルブ休
止機構無しバルブリフタ17が付設されている(縦断面図
には図示されていない)。
る車体外側の吸気開口11aに設けられたバルブ休止機構
無しバルブリフタ17付設の吸気ポペットバルブ13aと、
排気開口12aに設けられたバルブ休止機構付きバルブリ
フタ18付設の排気ポペットバルブ14aとについてのみ説
明する。
aの延長上方に吸気カムシャフト19が配設されるととも
に、排気ポペットバルブ14aのバルブステム16aの延長
上方に排気カムシャフト20が配設され、該吸気カムシャ
フト19および排気カムシャフト20は、図2に図示される
ように、車巾方向中央に位置したカムシャフトホルダ23
と車巾方向右側に位置したカムシャフトホルダ24でもっ
てシリンダヘッド4に回転自在に枢着される。
ャフト19の吸気カム21と排気カムシャフト20の排気カム
22とは、吸気ポペットバルブ13aのバルブ休止機構無し
バルブリフタ17aと排気ポペットバルブ14aのバルブ休
止機構付きバルブリフタ18aとの各頂面にそれぞれ当接
され、吸気カムシャフト19と排気カムシャフト20との各
車体右端にそれぞれドリブンスプロケット25,25が一体
に装着され、図示されないクランクシャフトと一体のド
ライブスプロケット(図示されず)とドリブンスプロケ
ット25,25とに図示されない無端チェンが架渡されてお
り、OHC式4ストローク内燃機関1が運転状態となる
と、クランクシャフトの回転速度の半分の速度でかつ同
一方向へ、吸気カム21および排気カム22は回転駆動され
るようになっている。
されている吸気ポペットバルブ13aでは、吸気ポペット
バルブ13aのバルブステム15aを摺動自在に案内支持す
るバルブガイド筒26は、バルブ休止機構の無い分だけ長
く形成され、吸気ポペットバルブ13aのバルブステム15
a頂部にリテーナ27が嵌装され、該リテーナ27はバルブ
ステム15a頂端にコッタ28でもって一体に結着され、バ
ルブガイド筒26上部付近のバルブスプリング受け片29と
リテーナ27とに内外2条のバルブスプリング30、31が並
列に介装されており、該バルブスプリング30、31のスプ
リング力でもって吸気ポペットバルブ13aは常に吸気ポ
ート9の開口11aを密閉する方向へ付勢されるようにな
っている。
テム15aの頂端とバルブ休止機構無しバルブリフタ17の
頂壁17aとの間でかつリテーナ27の中央孔にシム33が嵌
装されており、前記バルブスプリング30、31のスプリン
グ力でもってバルブ休止機構無しバルブリフタ17の頂壁
17aが吸気カム21に当接する方向へ付勢されるようにな
っている。
が付設されている排気ポペットバルブ14aでは、排気ポ
ペットバルブ14aのバルブステム16aを摺動自在に案内
支持するバルブガイド筒34は、バルブ休止機構が有る分
だけ短く形成され、排気ポペットバルブ14aのバルブス
テム16aの頂端でなく上部途中にリテーナ35が嵌装さ
れ、該リテーナ35はバルブステム16aの上部にコッタ36
でもって一体に結着され、バルブガイド筒34上部付近の
スプリング受け片37とリテーナ35とにバルブスプリング
38が介装される。該バルブスプリング38より巻回径の大
きなリフタスプリング39がスプリング受け片37とバルブ
休止機構付きバルブリフタ18aとに介装されている。
グ力でもって排気ポペットバルブ14aは常に排気ポート
10の開口排気開口12aを密閉する方向へ付勢されるとと
もに、リフタスプリング39のスプリング力でもってバル
ブ休止機構付きバルブリフタ18の頂壁18aは排気カム22
に当接する方向へ付勢されるようになっている。
18の頂壁18aの中央部には、その外周部よりもやや厚
く、かつシムの役を果すための厚肉部57が形成され、該
厚肉シム部18cは、種々の厚さに形成されて数種類のバ
ルブ休止機構付きバルブリフタ18が用意されている。
おけるバルブ休止機構41について説明する。
ブ休止機構付きバルブリフタ18は、その円筒状周壁18b
がシリンダヘッド4に設けられたリフタガイド孔52にガ
イドされて上下方向に摺動自在であり、バルブ休止機構
付きバルブリフタ18内にはスライドピンホルダ43が嵌挿
されている。
ように中央の円筒部43aとその周りの円環部43bをクロ
スメンバ43c,43dが連結しており、円筒部43aの円孔
がステムガイド孔43eをなし、円環部43bの外周面に外
周凹溝56が形成され、一方の直径方向に指向したクロス
メンバ43cにスライドピン穴44が一端を閉塞されて形成
され、スライドピン穴44の閉塞された端部寄りに通孔44
aが設けられ、開口した他端にガイドピン孔44bが貫通
形成されている。
43bをバルブ休止機構付きバルブリフタ18の円筒状周壁
18bに沿わせて挿入され、円筒部43aの上端をシム部18
cに当接させる。スライドピンホルダ43のスライドピン
穴44にはスライドピン45が摺動自在に嵌挿される。
示するように、円柱状をなし、側面の一部が平面状に切
欠かれてステム当り面45aが形成され、ステム当り面45
aに隣り合わせてステム貫通孔46がステム当り面45aに
垂直でピン円柱中心軸に対して直交して穿設されてい
る。
の側面がステム貫通孔46に亘って面取りされており、そ
の面取り部45bはステム貫通孔46の中心軸と垂直に交叉
する平面45c(ステム当り面45aに平行で図10に格子
状ハッチで示した部分)が形成され、そのスライドピン
中心軸方向の両端が滑らかな曲面をなしてスライドピン
45の外周面に連続している。
溝45dが形成され、他端にはスプリングガイド穴45eが
設けられ、スプリングガイド穴45eの開口縁の一部が切
欠かれて通気溝45fが形成されている。
にその円柱の外径をd、ステム貫通孔46の内径をDとす
ると、ステム貫通孔46の内径Dに対するスライドピン45
の外径dの比d/Dが、軽量化を図りつつ強度を維持で
きる1.36〜1.40の範囲にある。
面取り部45bの平面45cからその背後の側面までの距離
(すなわち面取り部45bの平面45cまでの深さを外径d
から減算した距離)をhとすると(図8参照)、この距
離hのスライドピン45の外径dに対する比h/dが0.73
〜0.82の関係にあるよう設計されている。
穴45eにピンスプリング49を嵌挿して、スライドピンホ
ルダ43のスライドピン穴44にピンスプリング49を先にし
て挿入し、ガイドピン47をガイドピン孔44bに嵌入し、
スライドピン45のガイド溝45dを貫通させ、スライドピ
ン45の姿勢を規制するとともに、ピンスプリング49によ
り付勢されるスライドピン45の移動をガイドピン47によ
り規制する。
ライドピンホルダ43が、バルブ休止機構付きバルブリフ
タ18内に挿入される。このバルブ休止機構付きバルブリ
フタ18がリフタガイド孔52に嵌挿されると、図4に示す
ように排気ポペットバルブ14のバルブステム16aの頂端
がスライドピンホルダ43のステムガイド孔43eの下部に
ガイドされ、ステム貫通孔46またはステム当り面45aに
対向する。
ダ43に上端を当接してスライドピンホルダ43を介してバ
ルブ休止機構付きバルブリフタ18を上方に付勢して排気
カム22に当接する。
状周壁18bには、スライドピンホルダ43の外周凹溝56に
バルブ休止機構付きバルブリフタ18aがどの個所に位置
しても連通する側孔55が複数穿設され、この側孔55にバ
ルブ休止機構付きバルブリフタ18aがどの個所に位置し
ても連通する内周凹溝53がシリンダヘッド4のリフタガ
イド孔52に形成され、この内周凹溝53は連通孔54を介し
てシリンダヘッド4の圧油通路51に連通している。
機関1内に設けられた図示されない油圧ポンプの吐出口
に制御弁(図示されず)を介して接続されている。以上
のような油圧駆動装置50により圧油通路51から連通孔5
4,内周内周凹溝53,側孔55,外周凹溝56を通ってスラ
イドピンホルダ43のスライドピン穴44の開口部に圧油を
導入して、スライドピン45をピンスプリング49に抗して
スライドさせることができる。
たは低負荷で運転して、圧油通路51に圧油が供給されな
い状態では、スライドピン穴44に圧油が導入されず、ス
ライドピン45はピンスプリング49のスプリング力により
付勢されて移動し、図4および図5に図示するようにス
テム貫通孔46がバルブステム16aの直上に位置した状態
でガイド溝45dの底部がガイドピン47に係止される。
気ポペットバルブ14a(および吸気ポペットバルブ13
b)のバルブステム16a(15b)、の頂部がスライドピ
ン45のステム貫通孔46内を貫通して相対的に自由に摺動
することができるので、排気カム22(吸気カム21)によ
ってバルブ休止機構付きバルブリフタ18が上下に昇降駆
動されても、排気ポペットバルブ14a(吸気ポペットバ
ルブ13b)は閉塞状態に保持され、バルブ休止状態に設
定される。
高速または高負荷で運転されて、圧油通路51に圧油が供
給されると、圧油通路51から連通孔54、内周内周凹溝5
3,側孔55,外周凹溝56を介してスライドピン孔44内に
圧油が導入され、スライドピン孔44の入口部の圧油圧力
により、ピンスプリング49のスプリング力に打勝ってス
ライドピン45が移動され、図11および図12に図示さ
れるように、スライドピン45のステム当り面45aに、排
気ポペットバルブ14a(吸気ポペットバルブ13)のバル
ブステム16a(15b)の頂端が対向し、排気カム22(吸
気カム21)によってバルブ休止機構付きバルブリフタ18
が昇降駆動されると、図11および図12に図示される
ようにスライドピン45を介して排気ポペットバルブ14a
(吸気ポペットバルブ13b)は開閉される。
有して軽量化が図られているので、バルブ休止機構付き
バルブリフタ18において排気ポペットバルブ14a(吸気
ポペットバルブ13b)の等価重量が減少し、リフタスプ
リング39およびバルブスプリング38のスプリング荷重が
縮小し、吸気ポペットバルブ13b、排気ポペットバルブ
14aを開閉するための動力損失が節減される。
内径Dに対するスライドピン45の外径dの比d/Dが、
1.36〜1.40の範囲にあって軽量化を図りつつ強度を維持
できるようにしている。
ッチで示すようにステム貫通孔46の中心軸と垂直に交叉
する平面45cが形成され、そのスライドピン中心軸方向
の両端が滑らかな曲面をなしてスライドピンの外周面に
連続しているので、スライドピン45のステム当り面45a
にバルブステム16aの頂端が当接し押圧したとき、その
背後のステム貫通孔46の開口部に生じる応力が点に集中
せずに面取りの平面45cで拡散されて耐久性が大幅に増
す。
後の側面までの距離hを、スライドピン45の外径dに対
する比h/dで0.73〜0.82とすることで、バルブ作動状
態で、バルブステムからスライドピンが受ける押圧力に
よりスライドピンに生じる最大応力を最小にすることが
できる。
径dを一定にして距離hを変えたときの応力σの変化を
測定した結果から得られたもので、図13にその応力変
化のグラフを示す。
れていると、ステム貫通孔46の厚みが減少し曲げ剛性が
低下して応力σが大きくなる。逆に距離hが大きいと、
面取りがない従来のものに近くなり、ステム貫通孔46の
開口部の最も深い部分に応力が集中し易く(図16の点
P参照)応力σが大きくなる。
下に凸の曲線をなし、応力σには最小値σminがあり、
比h/d=0.73〜0.82となる距離hのときに最小値σmi
nとなることが実験から導かれた。
トバルブ13bが、バルブ休止機構付きバルブリフタ18
a、18bによってバルブ休止された低速または低負荷運
転状態では、常時開閉の吸気ポペットバルブ13a、排気
ポペットバルブ14bは、図2に図示されるように、対角
線方向に位置しているため、燃焼室8内の混合気にスワ
ールが発生し、着火が確実に行なわれて、未燃ガスの発
生が抑制されるとともに燃費が改善される。
ローク内燃機関の概略側面図である。
ドの頂面図である。
ある。
面図である。
る。
態の要部拡大断面図である。
ルブが開放した状態の断面図である。
たグラフである。
ある。
ドピンの斜視図である。
した状態を示す断面図である。
ック、3…クランクケース、4…シリンダヘッド、5…
ヘッドカバー、6…シリンダボア、7…凹部、8…燃焼
室、9…吸気ポート、10…排気ポート、11…吸気開口、
12…排気開口、13…吸気ポペットバルブ、14…排気ポペ
ットバルブ、15,16…バルブステム、17…バルブ休止機
構無しバルブリフタ、18…バルブ休止機構付きバルブリ
フタ、19…吸気カムシャフト、20…排気カムシャフト、
21…吸気カム、22…排気カム、23,24…カムシャフトホ
ルダ、25…ドリブンスプロケット、26…バルブガイド
筒、27…リテーナ、28…コッタ、29…バルブスプリング
受け片、30,31…バルブリフタスプリング、33…シム、
34…バルブガイド筒、35…リテーナ、36…コッタ、37…
スプリング受け片、38…バルブスプリング、39…リフタ
スプリング、41…バルブ休止機構、43…スライドピンホ
ルダ、44…スライドピン穴、45…スライドピン、46…ス
テム貫通孔、47…ガイドピン、49…ピンスプリング、50
…油圧駆動装置、51…圧縮通路、52…リフタガイド孔、
53…内周凹溝、54…連通孔、55…側孔、56…外周凹溝。
Claims (2)
- 【請求項1】 動弁カムとポペットバルブのバルブステ
ム間に介装されるバルブリフタがリフタスプリングによ
り常時前記動弁カムに当接させる方向に付勢され、 前記バルブリフタ内に嵌着されたスライドピンホルダに
スライドピンが前記バルブステムに直交する方向に摺動
自在に嵌合され、 前記スライドピンにはバルブスプリングにより付勢され
たポペットバルブのバルブステムが当接するステム当り
面とバルブステムが貫通するステム貫通孔が隣り合わせ
て形成され、 前記スライドピンを移動して前記ステム当り面とステム
貫通孔とを選択的に前記バルブステムに臨ませるスライ
ドピン駆動手段を備えたバルブ休止機構付きの4ストロ
ーク内燃機関において、 前記スライドピンの前記ステム当り面の背後の側面が前
記ステム貫通孔に亘って面取りされ、 前記面取りは前記ステム貫通孔の中心軸と垂直に交叉す
る平面部が形成され、そのスライドピン中心軸方向の両
端が滑らかな曲面をなしてスライドピンの外周面に連続
していることを特徴とする4ストローク内燃機関のバル
ブ休止機構。 - 【請求項2】 前記スライドピンにおいて、前記ステム
貫通孔の内径Dに対する外径dの比d/Dが、1.36〜1.
40であるときに、外径dに対する前記面取りの平面部か
らその背後の側面までの距離hの比h/dが0.73〜0.82
であることを特徴とする請求項1記載の4ストローク内
燃機関のバルブ休止機構。
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