JP3446357B2 - 内燃機関のバルブスプリング - Google Patents

内燃機関のバルブスプリング

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸排気バル
ブを付勢するスプリングの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からピストン式内燃機関の吸排気弁
を付勢するバルブスプリングとしては、コイルスプリン
グが採用されており、機関の高速回転時にはバルブスプ
リングの固有振動数に応じてサージングが発生し、この
サージングによってバルブのジャンプやバウンス等の異
常運動を招く場合がある。
【0003】このようなサージングを抑制するバルブス
プリングとしては、図3、図4に示すようなものが知ら
れており、これについて説明すると、シリンダヘッド2
はカム7がリフタ6を介して直接バルブ3を押す、いわ
ゆる直動式で構成される。バルブ3のカム7側の端部に
はカム7と摺接するリフタ6が取り付けられ、このリフ
タ6の内周には2つの巻線ピッチから構成されたバルブ
スプリング91がバルブ3のステムと同軸的に介装され
る。
【0004】バルブスプリング91のリフタ6側の端部
は、リテーナ5を介してバルブ3に結合される一方、バ
ルブスプリング91の他端、すなわち、図中下端は、シ
リンダヘッド2に形成された環状のスプリングシート4
に支持される。ここで、バルブスプリング91は丸棒部
材を2つの巻線ピッチで構成したもので、リフタ6側の
端部からは線間に所定の間隙を形成した粗巻部91Bが
形成される一方、スプリングシート4側の端部からは粗
巻部91Bより線間の間隙が小さい密巻部91Aが形成
され、この密巻部91Aはシリンダヘッド2に組み付け
られた状態において、線間を互いに密着させている。
【0005】カム7の回転により、バルブ3は往復駆動
されて吸気あるいは排気通路を開閉し、バルブ3の開弁
時にはカム7がバルブスプリング91の付勢力に抗して
リフタ6を押圧する一方、バルブ3の閉弁時には、バル
ブスプリング91の付勢力によってバルブ3がカム7へ
向けて駆動される。バルブスプリング91はカム7から
強制振動を受け、カム7から受ける強制振動の高次成分
によってバルブスプリング91が共振してサージングが
発生すると、線間を密着させていた密巻部1Aはサージ
ングにより分離、密着を繰り返して巻線同士が衝突し、
この衝突エネルギによってサージングのエネルギを吸収
するもので、この衝突によりサージングの共振振幅を抑
制しようとするものである(実開昭63−42809号
公報参照)。このほか、バルブスプリングと摺接するダ
ンパを備えたものも従来から知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関のバルブスプリングにあっては、サ
ージング時の共振エネルギを密巻部1Aの線間相互の衝
突によるエネルギだけでは共振振幅を充分抑制できない
という問題があり、また、バルブスプリングと摺接する
ダンパを備えたものでは、定常運転時の動弁系の駆動抵
抗が増大するため、機関の熱効率が低下するという問題
があった。
【0007】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、動弁系の駆動抵抗を増大することなく、サ
ージングを確実に抑制可能な内燃機関のバルブスプリン
グを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、カムを介
して往復駆動されるバルブと、基端をスプリングシート
に支持される一方、他端を前記バルブに連結されてバル
ブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングを途中から異
なる所定のピッチで巻線形成した内燃機関のバルブスプ
リングにおいて、前記バルブスプリングのスプリングシ
ート側から所定の位置までを隣合う巻線同士が密着可能
な所定のピッチを備えた密巻部と、この密巻部の巻線に
形成されて前記バルブスプリングの軸方向とほぼ直交す
る平面とを備え、前記バルブスプリングのスプリングシ
ート側には、常時オイルを滞留するとともに、バルブス
プリングの密巻部の少なくとも一部を滞留したオイルに
浸漬可能な浸漬手段を設け、この浸漬手段が、スプリン
グシート側からバルブスプリングの外周を取り囲むよう
に所定の高さに突設された堰である
【0009】また、第2の発明は、シリンダヘッドに形
成されたスプリングシートで一端を、バルブに取り付け
られたリテーナで他端を支持され、前記リテーナ側の端
部からは線間に所定の間隙を備えた粗巻部が形成される
一方、前記スプリングシート側の端部から所定の位置ま
では前記粗巻部より線間の間隙が小さい密巻部が形成さ
れる内燃機関のバルブスプリングにおいて、前記密巻部
の巻線は、前記バルブスプリングの軸とほぼ直交する平
面を備えており、前記密巻部は、前記バルブスプリング
がシリンダヘッドに組み付けられた状態では隣合う巻線
と前記平面を介して相互に密着し、前記バルブスプリン
グにサージングが発生した状態では分離と密着を繰り返
すものであり、かつ、常時オイルに浸漬される。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】したがって、第1の発明は、バルブの開閉に応
じてバルブスプリングは密巻部を除いた巻線を伸縮させ
るとともに、バルブを閉弁方向へ付勢する一方、密巻部
は隣合う巻線と平面を介して密着し、カムを介して加え
られるバルブスプリングの強制振動がバルブスプリング
の共振点付近になると、密巻部はサージングにより接離
するが、このとき、バルブスプリングの軸方向とほぼ直
交する密巻部の平面がシリンダヘッドのスプリングシー
ト付近に滞留するオイルを押しのけ、このオイルの抵抗
によって密巻部は減衰力を受け、密巻部の巻線が互いに
衝突するエネルギに加えて巻線に形成された平面がオイ
ルにより減衰力を受けるため、バルブスプリングの共振
振幅を抑制することでサージングを抑制することができ
る。そして、スプリングシート側に形成された密巻部は
浸漬手段によって少なくとも一部が常時オイルに浸漬さ
れ、サージングが発生すると巻線に形成された平面は相
互に接離を繰り返し、これら平面が近接するときに平面
同士の間からオイルを押しのける際の抵抗によって密巻
部には減衰力が発生して、バルブスプリングのサージン
グを抑制することができる。また、堰の内周にはカム等
を潤滑した後に滴下したオイルが滞留するため、スプリ
ングシート側に形成された密巻部は常時オイルに浸漬さ
れ、サージングが発生すると巻線に形成された平面は相
互に接離を繰り返し、これら平面が近接するときに平面
同士の間からオイルを押しのける際の抵抗によって密巻
部には減衰力が発生して、バルブスプリングのサージン
グを確実に抑制することができる。
【0013】また、第2の発明は、バルブスプリングに
サージングが発生すると、密巻部は平面を相互に接離
し、平面同士が離れる際にはシリンダヘッドのスプリン
グシート付近のオイルがこれら平面の間に侵入する一
方、平面同士が近接する際には平面同士の間からオイル
を押し出すため、この押し出す際のオイルの抵抗によっ
て密巻部は減衰力を受けてサージングを抑制することが
できる。
【0014】
【0015】
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0017】図1に示すように、シリンダヘッド2は前
記従来例と同様の直動式のバルブ3を備えたもので、前
記従来例と同一のものには同一の図番を付して説明を省
略する。
【0018】バルブスプリング1は、図1、図2に示す
ように、前記従来例と同様に2つの巻線ピッチから構成
され、シリンダヘッド2のデッキ2A側に形成されたス
プリングシート4で一端を、カム7側に配設したリテー
ナ5で他端を支持され、リテーナ5側の端部からは線間
に所定の間隙を備えた粗巻部1Bが円筒状に形成される
一方、スプリングシート4側の端部から所定の位置まで
は粗巻部1Bより線間の間隙が小さい密巻部1Aが同じ
く円筒状に形成され、この密巻部1Aはシリンダヘッド
2に組み付けられた状態において、リテーナ5とスプリ
ングシート4との間で圧縮されて隣合う巻線と互いに密
着可能に形成される。
【0019】そして、この密巻部1Aの巻線にはバルブ
スプリング1の軸とほぼ直交する方向の平面10が、バ
ルブスプリング1の両端部に向けてそれぞれ形成され、
密巻部1Aの断面形状はほぼ長円形となり、シリンダヘ
ッド2に組み付けられた状態のバルブスプリング1の密
巻部1Aは、隣合う巻線と平面10を介して相互に密着
する。
【0020】一方、密巻部1A側のバルブスプリング1
の端部を支持する環状のスプリングシート4は、密巻部
1Aの外周を取り囲むようにカム7へ向けて所定の高さ
の筒状に突設された堰8の内周底部で環状に形成され、
バルブスプリング1の密巻部1Aは、スプリングシート
4から所定の高さの外周を浸漬手段としての堰8に覆わ
れる。
【0021】ここで、シリンダヘッド2のデッキ2Aに
は、カム7を潤滑したオイルが滴下、滞留して堰8の内
周は常時オイルが満たされており、したがって、バルブ
スプリング1の密巻部1Aは常時オイルに浸漬されるの
である。
【0022】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【0023】カム7の駆動によりバルブ3は往復直線運
動を繰り返し、吸気あるいは排気通路を開閉する。
【0024】バルブスプリング1はカム7からの強制振
動を受け、この強制振動の高次成分によってバルブスプ
リング1にサージングが発生すると、相互の線間を密着
させていた密巻部1Aは分離、密着を開始して、相互に
対向する平面10を衝突させようとする。
【0025】ここで、密巻部1Aは堰8の内周で常時オ
イルに浸漬されるため、分離、密着する際には対向する
平面10の間のオイルを押し出す力が必要となり、この
オイルを押し出す際の抵抗によって密巻部1Aの平面1
0は大きな減衰力を受ける(=スクイーズ効果)。
【0026】このスクイーズ効果によって密巻部1Aに
生じたサージングの共振振幅は減衰され、バルブスプリ
ング1は確実にサージングを抑制することが可能とな
り、動弁系のジャンプ、バウンス等の異常運動を抑制し
て内燃機関の高速運転を円滑に継続することができると
ともに、内燃機関の定常運転時では、バルブスプリング
1の密巻部1Aは堰8の内周でオイルに浸漬されるだけ
でオイルの押し出し等の仕事を行わないため、動弁系の
駆動抵抗を増大するようなことはなく、内燃機関の熱効
率の低下を防ぎながら確実にバルブスプリング1のサー
ジングを抑制することができるのである。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明は、カム
を介して往復駆動されるバルブと、基端をスプリングシ
ートに支持される一方、他端を前記バルブに連結されて
バルブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングを途中か
ら異なる所定のピッチで巻線形成した内燃機関のバルブ
スプリングにおいて、前記バルブスプリングのスプリン
グシート側から所定の位置までを隣合う巻線同士が密着
可能な所定のピッチを備えた密巻部と、この密巻部の巻
線に形成されて前記バルブスプリングの軸方向とほぼ直
交する平面とを備え、密巻部はサージングにより接離し
てバルブスプリングの軸方向とほぼ直交する密巻部の平
面がシリンダヘッドのスプリングシート付近に滞留する
オイルを押しのけ、密巻部の巻線が互いに衝突するエネ
ルギに加えて巻線に形成された平面が押しのけるオイル
により減衰力を受けるため、バルブスプリングの共振振
幅を抑制することでサージングを確実に抑制することが
可能となり、機関の定常運転中では密巻部は隣合う巻線
と密着してオイルの押しのけを行わないため、動弁系の
駆動抵抗を増大することがなく機関の熱効率を確保する
ことができる。そして、前記バルブスプリングのスプリ
ングシート側には、常時オイルを滞留するとともに、バ
ルブスプリングの密巻部の少なくとも一部を滞留したオ
イルに浸漬可能な浸漬手段を備え、密巻部が常時オイル
に浸漬されるため、サージング発生時には浸漬されたオ
イルによって確実に共振振幅を減衰することができ、サ
ージング抑制の信頼性を向上させることが可能となる。
また、前記浸漬手段が、スプリングシート側からバルブ
スプリングの外周を取り囲むように所定の高さに突設さ
れた堰で構成され、カム等を潤滑したオイルを確実に補
足してオイルを確保し、密巻部のオイルの浸漬を安定し
て行うことで、サージング抑制の信頼性をさらに向上さ
せることができる。
【0028】また、第2の発明は、バルブスプリングに
サージングが発生すると密巻部は平面を相互に接離し、
平面同士が近接する際には平面同士の間から侵入したオ
イルを押し出し、この押し出す際のオイルの抵抗によっ
て密巻部は減衰力を受けてサージングを確実に抑制する
ことが可能となり、機関の高速運転を円滑に継続するこ
とができる。
【0029】
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すシリンダヘッドの断面
図。
【図2】同じくバルブスプリングの断面図。
【図3】従来の例を示すシリンダヘッドの断面図。
【図4】同じくバルブスプリングの断面図。
【符号の説明】
1 バルブスプリング 1A 密巻部 1B 粗巻部 3 バルブ 4 スプリングシート 6 リフタ 7 カム 8 堰 10 平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 3/10 F01M 9/06 F02B 77/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カムを介して往復駆動されるバルブと、 基端をスプリングシートに支持される一方、他端を前記
    バルブに連結されてバルブを閉弁方向へ付勢するバルブ
    スプリングを途中から異なる所定のピッチで巻線形成し
    た内燃機関のバルブスプリングにおいて、 前記バルブスプリングのスプリングシート側から所定の
    位置までを隣合う巻線同士が密着可能な所定のピッチを
    備えた密巻部と、 この密巻部の巻線に形成されて前記バルブスプリングの
    軸方向とほぼ直交する平面とを備え 前記バルブスプリングのスプリングシート側には、常時
    オイルを滞留するとともに、バルブスプリングの密巻部
    の少なくとも一部を滞留したオイルに浸漬可能な浸漬手
    段を設け、この浸漬手段が、スプリングシート側からバ
    ルブスプリングの外周を取り囲むように所定の高さに突
    設された堰である ことを特徴とする内燃機関のバルブス
    プリング。
  2. 【請求項2】シリンダヘッドに形成されたスプリングシ
    ートで一端を、バルブに取り付けられたリテーナで他端
    を支持され、前記リテーナ側の端部からは線間に所定の
    間隙を備えた粗巻部が形成される一方、前記スプリング
    シート側の端部から所定の位置までは前記粗巻部より線
    間の間隙が小さい密巻部が形成される内燃機関のバルブ
    スプリングにおいて、 前記密巻部の巻線は、前記バルブスプリングの軸とほぼ
    直交する平面を備えており、 前記密巻部は、前記バルブスプリングがシリンダヘッド
    に組み付けられた状態では隣合う巻線と前記平面を介し
    て相互に密着し、前記バルブスプリングにサージングが
    発生した状態では分離と密着を繰り返すものであり、か
    つ、常時オイルに浸漬されることを特徴とする内燃機関
    のバルブスプリング。
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KR200450112Y1 (ko) * 2008-05-20 2010-09-06 김영이 고압분무기용 개폐밸브
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