JP2007032449A

JP2007032449A - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JP2007032449A
Application number: JP2005218112A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Imamura; 文彦今村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP4609225B2

Abstract

【課題】リテーナ２０のガイド部２１とコイルスプリング１０とのクリアランスの増加を招くことなく、両者１０，２０の干渉による摩耗や応力集中の発生を抑制する。
【解決手段】バルブステム１に組み付けられるリテーナ２０のフランジ部２２に、コイルスプリング１０の軸方向一端を受ける座面２３を形成する。リテーナ２０の円筒状のガイド部２１が嵌挿されるコイルスプリング１０の軸方向一端部の中で、フランジ部２２に当接可能に対向する一巻き目の大径部１１を、局所的に拡径する。この大径部１１の内径Ｒ１を、ガイド部２１の外径Ｒ２、小径部１２の内径Ｒ３及び隅角部２４の最大外径Ｒ４よりも大きく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の内燃機関の動弁装置に関し、特に、吸気弁や排気弁（以下、吸・排気弁と呼ぶ）に組み付けられるリテーナ（スプリングリテーナ）及びコイルスプリング（バルブスプリング）の改良に関する。

特許文献１にも記載されているように、内燃機関の動弁系には、一般的に、内燃機関の吸・排気弁を閉じる方向へ付勢するコイルスプリングと、吸・排気弁のバルブステムにコッタを介して組み付けられるリテーナとが設けられる。リテーナには、コイルスプリングの一端に嵌挿されるガイド部と、このガイド部の一端より径方向外方へ張り出したフランジ部とが設けられ、このフランジ部にコイルスプリングの一端を受ける座面が形成される。
特開平９−２５０３１７号公報

コイルスプリングのリテーナ側の一巻き目の部分がリテーナのガイド部とフランジ部との隅角部分に接触・干渉すると、局所的な摩耗や応力集中を招くおそれがある。このため、従来では、コイルスプリングのリテーナ側の一巻き目の部分の内側に、リテーナの隅角部分との干渉を回避するための面取り部や切欠部を加工により形成する必要があった。また、リテーナの隅角部分の曲率半径が、コイルスプリングと干渉することのないように小さな値に制限されることから、この隅角部分へ応力集中し易い。また、リテーナのガイド部の外周とコイルスプリングの内周との間に所定のクリアランスが確保されていると、リテーナとコイルスプリングとが相対的に回転し、摩耗が促進されてしまう。特に、リテーナをアルミニウム合金のような軽合金により形成した場合、軽量である反面、比較的強度や耐久性が低いので、摩耗の抑制が重要な課題であった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の吸・排気弁を閉じる方向へ付勢するコイルスプリングと、上記吸・排気弁のバルブステムに組み付けられるリテーナと、を有し、このリテーナは、筒状のガイド部と、このガイド部の一端から径方向外方へ張り出したフランジ部と、を有し、このフランジ部に、上記コイルスプリングの軸方向一端を受ける座面が形成されており、上記コイルスプリングの中で上記ガイド部が嵌挿される軸方向一端部が、上記フランジ部に当接可能に対向する大径部と、この大径部を除く小径部と、により構成され、上記大径部の内径が、上記ガイド部の外径よりも大きく、かつ、上記小径部の内径よりも大きく設定されていることを特徴としている。

本発明では、リテーナのガイド部が嵌挿されるコイルスプリングの軸方向一端部の中で、フランジ部に当接可能な大径部が局所的に拡径されているので、ガイド部とのクリアランスの増加を招くことなく、大径部とリテーナとの干渉による局所的な摩耗や応力集中の発生を有効に抑制することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る自動車用内燃機関の動弁装置の要部を示す断面図である。この動弁装置は、内燃機関の吸・排気弁を閉じる方向へ付勢するコイルスプリング１０と、吸・排気弁のバルブステム１の上端部に半割構造のコッタ２を介して組み付けられるリテーナ２０と、を有している。

リテーナ２０は、軽量なアルミニウム合金により鋳造されるもので、バルブステム１と同軸上に配置されてコッタ２の外周に嵌合する略円筒状のガイド部２１と、このガイド部２１の一端より径方向外方へ張り出したフランジ部２２と、を有している。このフランジ部２２には、コイルスプリング１０の上端を受ける座面２３が形成されている。ガイド部２１とフランジ部２２との隅角部２４は、所定の曲率で滑らかに湾曲している。

図３は、比較例に係る動弁装置を示している。この比較例では、コイルスプリング１１０の径方向寸法が一定であり、コイルスプリング１１０とガイド部１２０との間には所定の隙間ΔＤが確保されている。この比較例と比較しつつ、本実施例の特徴的な構成及びその作用効果について説明する。

コイルスプリング１０の中でガイド部２１が嵌挿される軸方向上端部は、フランジ部に当接可能に対向する大径部１１と、この大径部１１を除く小径部１２と、により構成されている。大径部１１は、コイルスプリング１０の一巻き目の部分である。小径部１２は、コイルスプリング１０の二巻き目の部分を含んでおり、この例では実質的に二巻き目の部分のみである。

大径部１１の内径Ｒ１は、ガイド部２１の外径Ｒ２よりも大きく、かつ、小径部１２の内径Ｒ３よりも大きく設定されている。つまり、ガイド部２１の外周に位置するコイルスプリング１０の軸方向上端部の中で、大径部１１が局所的に拡径されている。更に言えば、大径部１１の内径Ｒ１は、隅角部２４の最大外径Ｒ４、つまりフランジ部２２に滑らかに接続する部分の外径Ｒ４よりも大きく設定されている。従って、ガイド部２１とのクリアランスの増加を招くことなく、大径部１１がガイド部２１や隅角部２４に干渉することを回避し、この干渉による局所的な摩耗や応力集中の発生を防止することができる。更に、比較例のように内周側に面取り部１１５を加工する必要がないので、製造コストを低減することができる。

小径部１２の最小内径Ｒ３は、自然長の状態ではガイド部２１の外径Ｒ２以下に設定されている。従って、小径部１２はガイド部２１の外周に圧入され、このガイド部２１の外周に密接している。なお、図１では明瞭化のために小径部１２の最小内径Ｒ３がガイド部２１の外径Ｒ２よりも大きく描かれているが、実際にはＲ３はＲ２以下である。従って、リテーナ２０とコイルスプリング１０との相対回転がより確実に防止され、摩耗の促進が抑制・回避される。特に、リテーナ２０が軽量なアルミニウム合金により形成されている場合には、軽量である反面、摩耗に対する強度や耐久性の確保が困難であるために、上記摩耗の抑制・回避が極めて有効である。

このように小径部１２がガイド部２１の外周よりも部分的に小径となるように、コイルスプリング１０は、軸方向で大径部へ向かうに従って（図１の上側へ向かうに従って）徐々に縮径するテーパ部１３を有する形状となっている。

また、本実施例のように大径部１１を局所的に大径化することにより、この大径部１１に対向するリテーナ２０の隅角部２４の曲率半径を、比較例の隅角部１２４の曲率半径よりも大きくすることができ、この部分への応力集中を緩和して、信頼性・耐久性を向上することができる。

図２は、本発明の第２実施例に係る内燃機関の動弁装置の要部を示す断面図である。なお、上記の第１実施例と同一部分には同一参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。この第２実施例では、コイルスプリング１０Ａの中で、一巻き目の大径部１１のみの径方向寸法を大きくし、小径部１２を含む残りの部分の径方向寸法を均一としている。このように第２実施例では、コイルスプリング１０Ａが第１実施例のようなテーパ部（１３）のない簡素な形状となり、その製造が容易である。

また、ガイド部２１とコイルスプリング１０Ａの小径部との間に所定のクリアランスΔＤ１が確保されている。従って、リテーナ２０とコイルスプリング１０とが相対回転可能であるものの、両者２０，１０を圧入する必要がないので、組立作業が容易であるとともに過度な寸法精度が要求されず、製造が容易である。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、筒状のガイド部の外周面を、下向きに縮径するテーパ形状としても良い。

本発明の第１実施例に係る内燃機関の動弁装置の要部を示す断面図。本発明の第２実施例に係る内燃機関の動弁装置の要部を示す断面図。比較例に係る内燃機関の動弁装置の要部を示す断面図。

符号の説明

１…バルブステム
１０，１０Ａ…コイルスプリング
１１…大径部
１２…小径部
１３…テーパ部
２０…リテーナ
２１…ガイド部
２２…フランジ部
２３…座面
２４…隅角部

Claims

内燃機関の吸・排気弁を閉じる方向へ付勢するコイルスプリングと、上記吸・排気弁のバルブステムに組み付けられるリテーナと、を有し、
このリテーナは、筒状のガイド部と、このガイド部の一端から径方向外方へ張り出したフランジ部と、を有し、このフランジ部に、上記コイルスプリングの軸方向一端を受ける座面が形成されており、
上記コイルスプリングの中で上記ガイド部が嵌挿される軸方向一端部が、上記フランジ部に当接可能に対向する大径部と、この大径部を除く小径部と、により構成され、
上記大径部の内径が、上記ガイド部の外径よりも大きく、かつ、上記小径部の内径よりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
上記ガイド部とフランジ部との隅角部が、所定の曲率で滑らかに湾曲しており、
上記大径部の内径が、上記隅角部の最大外径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁装置。
上記小径部が、上記ガイド部の内周に圧入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
上記コイルスプリングは、小径部へ向かうに従って徐々に縮径するテーパ部を有していることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動弁装置。
上記リテーナがアルミニウム合金により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
上記大径部がコイルスプリングの一巻き目の部分であり、上記小径部がコイルスプリングの二巻き目の部分を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。