JP2005291009A

JP2005291009A - 内燃機関の直動式動弁装置

Info

Publication number: JP2005291009A
Application number: JP2004103577A
Authority: JP
Inventors: Takuya Matsuura; 拓也松浦
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】内燃機関の直動式動弁装置において、カムシャフトのカムピースが直接当接する相手部材の当接面の摩耗を防止するという目的を、カムピースと相手部材との当接位置を変更することにより実現する。
【解決手段】軸状のシャフトと、シャフトの軸線方向に配置され、円周状のベース円部とベース円部から突出するノーズ部とよりなるカムピースとを有するカムシャフトと、カムシャフトのカムピースが当接する相手部材とを備える内燃機関の直動式動弁装置において、カムピースはシャフトの軸線垂直方向に延びる軸垂線に対してノーズ部頂部の幅方向中心とベース円部底部の幅方向中心とを結ぶカムピース中心線が傾斜した状態で配置され、カムピースは、ノーズ部頂部の幅方向中心と相手部材中心とが、シャフトの軸線方向において一致しない。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等における内燃機関の直動式動弁装置に関する。

自動車用内燃機関の動弁装置としては、カムシャフトのカムピースが直接バルブリフタを押圧しバルブの開閉動作をさせるようにした直動式の動弁装置が知られている。このような直動式の動弁装置１０１は、図６及び図７に示す如く、バルブ１５１のバルブステム１５２がバルブガイド１５６に挿通し、バルブステム１５２の上方に配置された円筒状のバルブリフタ１５３をカムシャフト１１１のカムピース１１２が押圧し、バルブ１５１を開閉する構造となっている。

このような動弁装置１０１に使用されるカムシャフト１１１は、図６及び図８に示される如く、円周状のベース円部１１７とベース円部１１７から突出するノーズ部１１３とを有する複数のカムピース１１２と、複数のカムピース１１２を繋ぐシャフト１１８とより構成されるものが一般的である。このカムシャフト１１１のカムピース１１２は、ノーズ部頂部１１３ａの幅方向中心とベース円部底部１１７ａの幅方向中心とを結ぶカムピース中心線ｍが、シャフト１１８の軸線垂直方向に延びる軸垂線Ｎに対して平行になるように配置されている。

上記の如きカムシャフト１１１を使用してバルブを開くときは、図７に示す如くカムピース１１２のノーズ部１１３が相手部材であるバルブリフタ１５３の当接面１５３ａに当接してバルブリフタ１５３を押圧する。このときカムピース１１２のノーズ部１１３は、バルブリフタ１５３の当接面１５３ａ中心ｆとノーズ部頂部１１３ａの幅方向中心ｅとが一致した状態でバルブリフタ１５３の当接面１５３ａに当接する。このようにバルブを開くときにはバルブリフタ１５３の当接面１５３ａにおける同一の箇所にのみカムピース１１２のノーズ部１１３が当接して押圧するため、バルブリフタ１５３の当接面１５３ａが摩耗するということがあった。
特開２０００−２０４９１０号

解決しようとする問題点は、カムピースが相手部材における当接面の同一の箇所にのみ当接を続けると、相手部材の当接面が摩耗し、耐久性が低下する点である。

本発明は、軸状のシャフトと、シャフトの軸線方向に配置され、円周状のベース円部とベース円部から突出するノーズ部とよりなるカムピースとを有するカムシャフトと、カムシャフトのカムピースが当接する相手部材とを備える内燃機関の直動式動弁装置において、カムピースはシャフトの軸線垂直方向に延びる軸垂線に対してノーズ部頂部の幅方向中心とベース円部底部の幅方向中心とを結ぶカムピース中心線が傾斜した状態で配置され、カムピースは、ノーズ部頂部の幅方向中心と相手部材中心とが、シャフトの軸線方向において一致しないことを特徴とする。

本発明における内燃機関の直動式動弁装置によれば、カムピースはシャフトの軸線垂直方向に延びる軸垂線に対してノーズ部頂部の幅方向中心とベース円部底部の幅方向中心とを結ぶカムピース中心線が傾斜した状態で配置され、カムピースは、ノーズ部頂部の幅方向中心と相手部材中心とが、シャフトの軸線方向において当接位置が一致しないので、カムピースが回転するときにノーズ部が相手部材の中心から離れた位置に当接するため回転モーメントが生じて、相手部材を周方向に回転させる。そのためカムピースが相手部材の当接面と当接する位置が周方向に変化して同一の箇所にのみ当接することはないので、相手部材の当接面の摩耗が抑制され、耐久性が向上する。また、カムピースが相手部材の当接面と当接する位置がシャフトの軸線方向に変化して同一の箇所にのみ当接することがないので、ノーズ部の相手部材に対する接触範囲が広くなり、摩耗防止効果が高くなる。

内燃機関の直動式動弁装置において、カムシャフトのカムピースが直接当接する相手部材の当接面の摩耗を防止するという目的を、カムピースと相手部材との当接位置を変更することにより容易に実現した。

図１および図２に示されるのは、本発明の実施例による内燃機関の直動式動弁装置１である。バルブ５１のバルブステム５２はバルブガイド５６に挿通し、バルブステム５２の上方に配置された円筒状のバルブリフタ５３とバルブステム５２の上方端部との間にはリテーナ５４が固設されている。また、バルブステム５２にはバルブスプリング５５が巻回し、バルブリフタ５３方向に付勢されている。カムシャフト１１は、相手部材であるバルブリフタ５３を押圧する位置に配置され、シャフト１８が駆動することによりカムピース１２が回転する。

上記の如き構造の直動式動弁装置１においては、図１に示す如くバルブ５１が閉じる状態では、バルブステム５２はバルブスプリング５５によりバルブリフタ５３方向に付勢されている。また図３の（ア）に示す如くバルブの気密性を維持するためカムピース１２のベース円部１７とバルブリフタ５３との間にはクリアランスが設けられている。このクリアランスにより、カムピース１２のベース円部１７がバルブリフタ５３に当接して必要ない時にバルブを開いてしまうことが予防される。図２に示す如くバルブが開く状態では、カムピース１２が回転すると、カムピース１２のノーズ部１３がバルブリフタ５３の当接面５３ａと当接し、バルブリフタ５３を押圧してバルブステム５２を押し下げ、バルブ５１を開く構造となっている。

上記の動弁装置に使用されるカムシャフト１１を図１及び図３を基に説明する。図１及び図３に示されるカムシャフト１１は、円周状のベース円部１７と、ベース円部１７から突出するノーズ部１３とよりなる複数のカムピース１２と、カムピース１２のベース部１７と同心状に形成され、複数のカムピース１２を繋ぐシャフト１８とよりなる。カムピース１２はノーズ部１３の頂部における幅方向中心とベース円部１７底部の幅方向中心とを結ぶカムピース中心線Ｍがシャフト１８の軸線方向中心に対して傾斜した状態で配置されている。このカムピース１２はノーズ部頂部１３ａの幅方向中心とバルブリフタ５３の中心とが、シャフト１８の軸線方向において一致しない状態に配置されており、図３の（ア）はバルブ５１が閉じたときの状態、図３の（イ）はバルブ５１が開いたときの状態を表す。

上記動弁装置１においてカムピース１２がバルブリフタ５３に当接する状態について図４を基に詳細に説明する。図４の（ア）に示す如くカムピース１２は矢印方向に回転して、まず図４の（イ）に示す如くノーズ部１３の一方側がバルブリフタ５３の当接面５３ａに接触してバルブリフタ５３の押圧が開始され、第一接触部Ｐ１、第二接触部Ｐ２、第三接触部Ｐ３と連続的に押圧する。バルブリフタ５３は、図４の（ウ）に示す如く、ノーズ部１３の頂部１３ａがバルブリフタ５３の当接面５３ａに接触する第二接触部Ｐ２にてバルブリフタ５３の最大量押圧され、更に連続的に押圧されるバルブリフタ５３は、図４の（エ）に示す如く、ノーズ部１３の他方側がバルブリフタ５３に当接する第三接触部Ｐ３にて、ノーズ部１３によるバルブリフタ５３の押圧が一旦終了する。このノーズ部１３とバルブリフタ５３との接触状態を、図５に基づいて更に説明すると、第一接触部Ｐ１、第二接触部Ｐ２及び第三接触部Ｐ３の幅方向中心は、バルブリフタ５３の中心Ｆに対し、シャフト１８の軸線方向において一致せず、第二接触部Ｐ２の幅方向中心Ｅがバルブリフタ５３の中心Ｆから一番離れている。

上記の如きカムシャフト１１は、図３及び図５に示す如くシャフト１８の軸線垂直方向に延びる軸垂線Ｎに対してカムピース１２がノーズ部頂部１３ａにおける幅方向中心とベース円部底部１７ａの幅方向中心とを結ぶカムピース中心線Ｎが傾斜していおり、ノーズ部頂部１３ａの幅方向中心Ｅとバルブリフタ５３の当接面５３ａ中心Ｆとが、シャフト１８の軸線方向において当接位置が一致しないため、カムピース１２のノーズ部１３はバルブリフタ５３の当接面５３ａの中心Ｆから離れた位置に当接するので、中心から力点がずれて回転モーメントが生じ、カムピース１２の回転に伴い、バルブリフタ５３も回転する。

よって上記実施例によれば、軸状のシャフト１８と、シャフト１８の軸線方向に配置され、円周状のベース円部１７とベース円部１７から突出するノーズ部１３とよりなるカムピース１２とを有するカムシャフト１１とカムシャフト１１のカムピース１２が当接する相手部材５３とを備える内燃機関の直動式動弁装置において、カムピース１２はシャフト１８の軸線垂直方向に延びる軸垂線Ｎに対してノーズ部頂部１３ａの幅方向中心とベース円部底部１７ａの幅方向中心とを結ぶカムピース中心線Ｍが傾斜した状態で配置され、カムピース１２は、ノーズ部頂部１３の幅方向中心と相手部材であるバルブリフタ５３中心とが、シャフト１８の軸線方向において一致しないため、カムピース１２のノーズ部１３ａはバルブリフタ５３の当接面５３ａの中心から離れた位置に当接するので、中心から力点がずれて回転モーメントが生じ、カムピース１２の回転に伴い、バルブリフタ５３も周方向に回転し、カムピース１２のノーズ部１３ａと他部材であるバルブリフタ５３の当接面５３ａとの当接位置が常に一定ではない。また、カムピースが相手部材の当接面と当接する位置がシャフトの軸線方向に変化して同一の箇所にのみ当接することがない。

尚、上記実施例においては、カムピースはバルブリフタを相手部材として、バルブリフタの当接面に当接しているが、バルブリフタとカムピースとの間にシム等が介在する場合はシムが相手部材となり、相手部材はバルブリフタに限定されるわけではない。

本発明の実施例によるバルブが閉じた状態の内燃機関の直動式動弁装置を表す部分断面平面図である。本発明の実施例によるバルブが開いた状態の内燃機関の直動式動弁装置を表す部分断面平面図である。本発明の実施例によるカムシャフトと相手部材との当接状態を表し、（ア）はバルブが閉じた状態、（イ）はバルブが開いた状態を表す部分断面側面図である。本発明の実施例によるカムシャフトと相手部材との当接過程を表す断面平面図である。本発明の実施例による相手部材へのカムピースの当接箇所を表す部分断面平面図である。従来のバルブが閉じた状態の内燃機関の直動式動弁装置を表す部分断面平面図である。従来のバルブが開いた状態の内燃機関の直動式動弁装置を表す部分断面平面図である。従来のカムシャフトと相手部材との当接状態を表す部分断面側面図である。

符号の説明

１１カムシャフト
１２カムピース
１３ノーズ部
１３ａノーズ部頂部
１７ベース円部
１７ａベース円部底部
１８シャフト
５３相手部材
Ｅ（ノーズ部頂部の）幅方向中心
Ｆ相手部材中心
Ｍカムピース中心線
Ｎ軸垂線

Claims

軸状のシャフト（１８）と、該シャフト（１８）の軸線方向に配置され、円周状のベース円部（１７）と該ベース円部（１７）から突出するノーズ部（１３）とよりなるカムピース（１２）とを有するカムシャフト（１１）と、該カムシャフト（１１）の前記カムピース（１２）が当接する相手部材（５３）とを備える内燃機関の直動式動弁装置において、前記カムピース（１２）は、前記シャフト（１８）の軸線垂直方向に延びる軸垂線（Ｎ）に対してノーズ部頂部（１３ａ）の幅方向中心とベース円部底部（１７ａ）の幅方向中心とを結ぶカムピース中心線（Ｍ）が傾斜した状態で配置され、前記カムピース（１２）は、前記ノーズ部頂部（１３）の幅方向中心（Ｅ）と前記相手部材（５３）中心（Ｆ）とが、前記シャフト（１８）の軸線方向において一致しないことを特徴とする内燃機関の直動式動弁装置。