JP2006125290A - 内燃機関における動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングリテーナの筒部とばね受けフランジ部との連設隅部に応力が集中するのを防止し、その部分の強度、剛性を高めた動弁装置を提供する。
【解決手段】 バルブスプリング７における上端の座巻き端部７ａの内径Ｄ１を、筒部５の外径よりも大径とするとともに、座巻き端部７ａより下方のバルブスプリング７の内径Ｄ２を筒部５の外径とほぼ等径とし、かつ筒部５とばね受けフランジ部６との連設隅部９に、コーナーＲ１０を、その上端が、ばね受けフランジ部６の下面に、座巻き端部７ａの圧接部よりも内方において連続するように設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンバルブの軸端部に止着されるバルブスプリングリテーナと、そのばね受けフランジ部に上端が圧接するバルブスプリングとを備える内燃機関における動弁装置に関する。

内燃機関の動弁装置は、エンジンバルブの軸端部に止着するための１対のコッタが嵌合されるテーパ孔を中心に有する筒部の上部に、外方を向くばね受けフランジ部を連設してなるバルブスプリングリテーナ（以下、スプリングリテーナと略称する）と、そのばね受けフランジ部の下面とシリンダヘッドとの間に縮設されるバルブスプリングとを備え、エンジンバルブの上端を、バルブスプリングの付勢力に抗してカムまたはロッカアームにより押動することにより、エンジンバルブを開閉するものである。

従来の一般的な動弁装置においては、スプリングリテーナの筒部の外径と、バルブスプリングの内径とは、ほぼ等しくされ、バルブスプリングの上端部の内周面を、筒部の外周面と摺接又は近接させて案内することにより、バルブスプリングが軸線と直交する径方向に移動するのを防止している（例えば特許文献１及び２参照）。
特開昭６２−２９１４０７号公報 特開平３−２８６１０６号公報

上述のような動弁装置に組付けられるスプリングリテーナにおいては、通常、図３に拡大して示すように、筒部(ａ)とばね受けフランジ部(ｂ)との連設隅部(ｃ)にコーナーＲを設けて、応力集中を避けるようにするとともに、バルブスプリング(ｄ)の上端の１巻き目、すなわち上端を平坦面とした座巻き端部(ｅ)の内周縁に面取り(ｆ)を施して、連設隅部(ｃ)に座巻き端部(ｅ)の内周縁が接触することのないようにしている。

この場合、上記コーナーＲは、面取り(ｆ)の幅よりも小さくする必要がある。
その理由は、もしコーナーＲを、２点鎖線で示すように、面取り(ｆ)の幅よりも大とすると、面取り(ｆ)のエッジ部が連設隅部(ｃ)に接触し、その部分に切欠き摩耗を発生させるからである。

このように、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部のコーナーＲを、バルブスプリングの座巻き端部の面取りの幅よりも小さくすると、連設隅部に応力が集中し易くなり、特に、軽量化を目的としたアルミニウム合金等よりなる強度の小さいスプリングリテーナにおいては、ばね受けフランジ部が、バルブスプリングから入力される繰り返し荷重により疲労破壊を起こす恐れがあり、動弁装置の信頼性が低下する。

これを防止するためには、ばね受けフランジ部の上下寸法を大として剛性を高めたり、強度の高い材料を用いたり、表面処理を施して耐摩耗性を高めたりすることが考えられるが、このようにすると、スプリングリテーナの重量が増加したり製造コストが上昇したり、相手攻撃性が増大したりするので好ましくない。

一方、上記のように、連設隅部(ｃ)に面取り(ｆ)のエッジ部が接触するという問題を回避するためには、図３の２点鎖線で示すように、連設隅部(ｃ)に、斜め上方に向かって凹入する環状の逃げ溝(ｇ)を形成することも考えられる。

しかし、このようにすると、連設隅部(ｃ)の肉厚が小さくなって、剛性が低下するとともに、逃げ溝(ｇ)による切欠効果により応力が集中するようになるため、上述と同様、ばね受けフランジ部が疲労破壊を起こす恐れがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、スプリングリテーナの筒部とばね受けフランジ部との連設隅部に応力が集中することのないようにし、かつ連設隅部にバルブスプリングの上端の内周縁が接触してその部分が摩耗するのを防止することにより、ばね受けフランジ部の強度および剛性を高め、信頼性を向上させうるようにした、内燃機関における動弁装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）エンジンバルブの軸端部に嵌合して止着される筒部の上端部に、外向きに延出するばね受けフランジ部が連設されたバルブスプリングリテーナと、前記ばね受けフランジ部の下面とシリンダヘッドとの間に縮設されるバルブスプリングとを備える内燃機関における動弁装置において、前記バルブスプリングにおける上端の座巻き端部の内径を、前記筒部の外径よりも大径とするとともに、座巻き端部より下方のバルブスプリングの内径を筒部の外径とほぼ等径とし、かつ筒部と前記ばね受けフランジ部との連設隅部に、コーナーＲを、その上端が、ばね受けフランジ部の下面に、前記座巻き端部の圧接部よりも内方において連続するように設ける。

（２）前項において、座巻き端部の内周面の上端縁に、面取りを施す。

請求項１記載の発明によれば、バルブスプリングの上端の座巻き端部の内周面と、スプリングリテーナの筒部の外周面との間には、隙間が形成されることとなり、かつ座巻き端部より下方のバルブスプリングの内径が、スプリングリテーナの筒部の外径とほぼ等径をなし、バルブスプリングの上端が径方向に移動するのが防止されているため、座巻き端部の内周縁が、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部より離間し、その部分に切欠き摩耗等を発生させる恐れがない。
また、筒部とばね受けフランジ部との連設隅部には、コーナーＲが設けてあり、しかも、そのコーナーＲの半径は、座巻き端部の内周面と筒部間に隙間が形成されている分だけ大きくしうるので、連設隅部の強度および剛性が高まり、その部分に応力が集中して疲労破壊等を起こしにくくなる。その結果、動弁装置の信頼性が向上する。

請求項２記載の発明によれば、座巻き端部の内周面と筒部の外周面との間の隙間が、面取りを施した分だけ大となり、その分、径の大きなコーナーＲを形成しうるので、連設隅部の強度及び剛性がより高まる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の内燃機関における動弁装置を略示するもので、エンジンバルブ(１)の上端部には、その外周面の環状溝(1a)に係止された半割円筒形をなす１対のコッタ(２)(２)を介して、スプリングリテーナ(３)が止着されている。

スプリングリテーナ(３)は、例えばアルミニウム合金を型鍛造して成形したのち、ＪＩＳに基づくＴ６処理（溶体化時効処理）を施して形成され、中心に上記コッタ(２)が嵌合されるテーパ孔(４)を有する筒部(５)における上端部外周面には、径方向に延出する薄肉のばね受けフランジ部(６)が、一体的に連設されている。

ばね受けフランジ部(６)の下面とシリンダヘッド（図示略）との間にバルブスプリング(７)を縮設することにより、エンジンバルブ(１)は常時上向きに付勢されている。

図２に拡大して示すように、バルブスプリング(７)の上端の１巻き目、すなわち、ばね受けフランジ部(６)の下面に圧接する座巻き端部(7a)の内径(D1)は、それより下方のバルブスプリング(７)の内径(D2)よりも大径とされ、かつ下方の内径(D2)を、筒部(５)の外径とほぼ等径として、座巻き端部(7a)を除いたバルブスプリング(７)の上端部の内周面を、筒部(５)の外周面と摺接させることにより、筒部(５)の外周面に対し、座巻き端部(7a)の内周面が所要寸法離間するとともに、バルブスプリング(７)の上端部が軸線と直交する径方向に移動するのが防止されている。

座巻き端部(7a)の上端は、平坦面に加工され、かつその内周面の上端縁には、ほぼ斜め４５°の面取り(８)が施されている。

筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(９)には、座巻き端部(7a)の面取り(８)の最大幅より大きい径のコーナーＲ(10)が、その上端が、ばね受けフランジ部(６)の下面に、座巻き端部(7a)の圧接部よりも内方において同一面に連続するようにして形成されている。

上述のように、座巻き端部(7a)の内径(D1)を、その下方のバルブスプリング(７)の内径(D2)よりも大径とし、筒部(５)の外周面に対し、座巻き端部(7a)の内周面を離間させるとともに、バルブスプリング(７)の上端部が径方向に移動するのを防止すると、面取り(８)のエッジ部も連設隅部(９)より離間するため、大きい半径のコーナーＲ(10)を余裕をもって形成することができる。

その結果、筒部(５)とばね受けフランジ部(６)との連設隅部(９)の強度および剛性が大となり、その部分に応力が集中して疲労破壊等を起こす恐れがなくなる。

上記実施形態では、バルブスプリング(７)の座巻き端部(7a)の内周面に面取り(８)が施されている動弁装置に適用した例を示しているが、このような面取り(８)が施されていない動弁装置にも適用することができる。

また、本発明は、上述のようなアルミニウム合金等の比較的軟質のスプリングリテーナ(３)を備える動弁装置に適用すると効果的であるが、通常の鋼製のスプリングリテーナを備える動弁装置にも適用しうることは勿論である。

本発明の動弁装置の一実施形態を示す要部の中央縦断正面図である。 同じく、スプリングリテーナとバルブスプリングのみの拡大縦断面図である。 従来の動弁装置におけるスプリングリテーナとバルブスプリングとの関係を示す要部の縦断面図である。

符号の説明

(１)エンジンバルブ
(1a)環状溝
(２)コッタ
(３)スプリングリテーナ
(４)テーパ孔
(５)筒部
(６)ばね受けフランジ部
(７)バルブスプリング
(7a)座巻き端部
(８)面取り
(９)連設隅部
(10)コーナーＲ

Claims (2)

1. エンジンバルブの軸端部に嵌合して止着される筒部の上端部に、外向きに延出するばね受けフランジ部が連設されたバルブスプリングリテーナと、前記ばね受けフランジ部の下面とシリンダヘッドとの間に縮設されるバルブスプリングとを備える内燃機関における動弁装置において、
   前記バルブスプリングにおける上端の座巻き端部の内径を、前記筒部の外径よりも大径とするとともに、座巻き端部より下方のバルブスプリングの内径を筒部の外径とほぼ等径とし、かつ筒部と前記ばね受けフランジ部との連設隅部に、コーナーＲを、その上端が、ばね受けフランジ部の下面に、前記座巻き端部の圧接部よりも内方において連続するように設けたことを特徴とする内燃機関における動弁装置。
2. 座巻き端部の内周面の上端縁に、面取りを施してなる請求項１記載の内燃機関における動弁装置。
   

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