JP4071597B2

JP4071597B2 - 内燃機関のバルブリフター

Info

Publication number: JP4071597B2
Application number: JP2002312753A
Authority: JP
Inventors: 誠次鶴田; 真一石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: JP2004144061A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の例えば吸気弁と該吸気弁を開閉作動させるカムとの間に介装されたバルブリフターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の内燃機関のバルブリフターとしては、以下の特許文献に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、シリンダヘッドの内部には、吸気通路と排気通路とをバルブスプリングを介して開閉する吸気弁と排気弁が円筒状のバルブガイドを介し摺動自在に設けられている一方、前記シリンダヘッドの上端部に軸受されたカムシャフトには、前記吸、排気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動するカムが一体に設けられている。
【０００４】
また、吸、排気弁のステムエンドとカムとの間には、直動型のバルブリフターが介装されている。このバルブリフターは、シリンダヘッドの保持孔内に摺動自在に配置されたほぼ有蓋円筒状のリフター本体と、該リフター本体の凹部内に嵌着されて、上面に前記カムが摺接する円盤状の鋼製のシムとから構成されている。
【０００５】
そして、前記リフター本体の周壁の上端部にシムを配した側とリフター本体の周壁の内周面とを連通する切欠部が設けられている。この切欠部によってリフター本体の内部の空気を排出すると共に、外部からの潤滑油をリフター本体内に供給させるようになっている。
【０００６】
また、他の従来技術としては、特許文献の図７に示すように、リフター本体の周壁上端部に切欠された切欠部と、リフター本体の上部に形成された凹部底面と該凹部内に嵌着されたシムとの間の隙間及びリフター本体のバルブステム当接部に貫通形成された連通孔とによって潤滑油供給通路を形成して、該供給通路を介してリフター本体の内部に潤滑油を供給するようにしたものもある。
【０００７】
【特許文献１】
実開平７−１０４０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の従来技術にあっては、リフター本体の切欠部が重力方向に対して単に斜め上方向に指向しているため、カムなどの駆動部側で発生したスラッジなどのいわゆるコンタミが切欠部に詰まり易くなり、リフター本体の内部へ潤滑油を十分に供給できなくなるおそれがある。
【０００９】
しかも、切欠部の下部はリフター本体の周壁内周面に面していることから、切欠部内に流入した潤滑油がそのままリフター本体の周壁内周面に沿って流下してしまい、バルブスプリングなどへ十分に供給されなくなるおそれがある。
【００１０】
一方、後者の従来技術にあっては、リフター本体に形成された連通孔が、バルブスプリングのばね力を介してバルブステムのステムエンドによって閉塞された状態にあるため、切欠部などを通ってきた潤滑油は連通孔でその流通が遮断されて、リフター本体の内部には十分に供給されないことになる。
【００１１】
この結果、リフター本体のバルブステム当接部とバルブステムとの間の潤滑性能が低下して、焼き付けなどが発生するおそれがある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来のバルブリフターの技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、機関弁のバルブステムとカムとの間に介装され、該カムの外周面に摺接するシムを有する内燃機関のバルブリフターにおいて、前記バルブリフターのリフター本体に前記シムを相対回転自在に設けると共に、前記リフター本体の周壁側面から該リフター本体の頂壁と前記シムとの間を経由して前記頂壁の位置からリフター本体内部のバルブスプリング側に開口孔を介して連通し、該開口孔が閉塞されることなく、常時開口孔の形状にて開口することより連通する連通路を設け、前記カムによってバルブリフターが駆動した際に、前記シムがリフター本体に対して相対回転しつつ前記連通路を介してリフター本体内部の前記バルブスプリング側に潤滑油を供給するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、機関弁の開閉作動中には、カムの回転に伴ってシムがリフター本体の凹部内で相対回転していることから、連通路の一端開口側からコンタミが侵入しても、シムの回転力によって連通路内部への侵入を阻止できると共に、また、たとえ連通路内に入ったとしても、シムとリフター本体との間でこれを砕いて潤滑油と一緒にリフター本体内部に供給することができる。
【００１４】
しかも、連通路は、常時連通していることから、一端開口から流入した潤滑油はバルブリフターの慣性力などの影響によってシムとリフター本体との間を経由してリフター本体の内部へ滴下する。また、前記シムの回転によって潤滑油が該シムとリフター本体との間に引き込まれて、そのままリフター本体内へ滴下させることができる。
【００１５】
このため、リフター本体のバルブステム当接部と該バルブステムとの間の潤滑性能が向上し、焼き付けなどの発生を十分に防止できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記リフター本体とシムとの間に、ポンプ作用部を設けたことを特徴としている。
【００１７】
ポンプ作用部によって連通路内の潤滑油を強制的にリフター本体内へ圧送することができ、潤滑性能をさらに向上できると共に、連通路内でのコンタミの滞留もさらに防止できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記ポンプ作用部を、前記リフター本体の頂壁に形成された窪み部と前記シムの撓みによって構成したことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、前記リフター本体の周壁の外側面からリフター本体とシムとの間に向かって切欠された切欠部を形成すると共に、該切欠部を前記リフター本体の中心方向へ上り傾斜状に形成し、かつ前記連通路を、前記切欠部からリフター本体とシムとの間を介してリフター本体内部の前記バルブスプリング側に通ずるように形成したことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、連通路の一部を構成する切欠部を上り傾斜状に形成したことから、工具によるシムの交換作業が容易になると共に、切欠部に入ったコンタミは傾斜面に沿って外部へ排除され易くなり、リフター本体とシムとの間への侵入を効果的に防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関のバルブリフターの各実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１〜図４は本発明に係るバルブリフターの第１の実施形態を示し、図５は該バルブリフターが適用された内燃機関の動弁装置を示している。
【００２２】
すなわち、この動弁装置は、シリンダヘッド１の内部に形成された吸気通路２と排気通路３を開閉する機関弁である吸気弁４と排気弁５が所定のバルブはさみ角をもって摺動自在に設けられていると共に、シリンダヘッド１の上端部に図外のカム軸受に支持された吸気、排気側カムシャフト６、７の外周面に前記各吸気、排気弁４，５を開作動させる吸気、排気側のカム８，９がそれぞれ設けられている。また、前記吸気、排気弁４，５と各カム８，９との間にバルブリフター１０，１１がそれぞれ介装されている。
【００２３】
前記吸気、排気弁４，５は、バルブステム４ａ、５ａの先端部に有する傘部４ｂ、５ｂが各吸気、排気通路２，３の開口端に設けられた環状のバルブシート１２，１３に離着座するようになっていると共に、ステムエンド４ｃ、５ｃにコッタを介して固定されたスプリングリテーナ１４，１５とシリンダヘッド１内部の支持孔１６，１７の底面との間にそれぞれ弾装されたバルブスプリング１８，１９のばね力によって閉方向に付勢されている。また、吸気、排気弁４，５は、円筒状のバルブガイド２０，２１によってシリンダヘッド１内で摺動自在に支持されている。なお、図中２２はウォータージャケットである。
【００２４】
前記バルブリフター１０，１１は、直動型であって、シリンダヘッド１内に形成された保持孔１ａ、１ｂ内に上下摺動自在に保持され、ほぼ円筒状のリフター本体２３，２４と、該リフター本体２３，２４の上端部に嵌着された円盤状のシム２５，２６とから主として構成されている。
【００２５】
以下、便宜上、図５中、左側の吸気弁４側のバルブリフター１０について説明する。
【００２６】
すなわち、このバルブリフター１０は、図１〜図４に示すように、リフター本体２３が鉄系あるいはアルミ合金材によって有蓋円筒状に形成され、周壁２３ａの上端部に円板状の頂壁２３ｂが一体に設けられている。また、前記頂壁２３ｂの上面には、前記シム２５が嵌着する円形状の凹部２７が形成されていると共に、下面の中央位置には、前記ステムエンド４ｃの上端面が当接する小円形状の凸部２３ｃが設けられている。
【００２７】
一方、前記シム２５は、所定の肉厚の焼き入れ金属材によって形成され、上面及び下面が平坦状に形成されていると共に、リフター本体２３の凹部２７内に相対回転自在に嵌着保持されている。
【００２８】
そして、前記リフター本体２３の周壁２３ａの上端部には、周壁２３ａの外側面から凹部２７の中心に向かって半径方向へ延出した工具挿通用の切欠部である通路溝２８が形成されている。この通路溝２８は、図２に示すように、周壁２３ａの上端部の一部と凹部２７の底面２７ａ上に平面長方形形状に切欠形成されていて、その長さが周壁２３ａの外周面から凹部２７中心までの約半分の長さに設定されていると共に、外端側開口２８ａから内端部２８ｂに向かって上り傾斜状に形成されている。
【００２９】
また、リフター本体２３の頂壁２３ｂの上面、つまり凹部２７の底面２７ａ上には、前記切欠部２８の内端部２８ｂと円周方向から交差する環状通路である円環溝２９が形成されている。この円環溝２９は、底面２７ａ上に所定幅で円環状の溝を切り欠いて形成されている。
【００３０】
さらに、前記頂壁２３ｂの前記通路溝２８と対向する円環溝２９の位置には、該円環溝２９とリフター本体２３の内部２３ｄを連通する小径な開口孔３０が上下に貫通形成されている。この開口孔３０は、その内径が前記円環溝２９の幅よりも僅かに小さく形成されていると共に、下端開口がリフター本体内部２３ｄに収容された前記バルブスプリング１８の上端部、つまりスプリングリテーナ１４の外周側上面に指向している。そして、前記通路溝２８と円環溝２９及び開口孔３０によって、リフター本体２３の内部２３ｄと常時連通する連通路が構成されている。
【００３１】
したがって、この実施形態によれば、吸気弁４の開閉作動中には、カム８の回転に伴ってシム２５がリフター本体２３の凹部２７内で自由に回転していることから、通路溝２８の外端側開口２８ａからコンタミが入っても、このコンタミはシム２５の回転力によって該シム２５の外周面によって追い出されて、通路溝２８の内端部２８ｂ側への侵入を防止できる。
【００３２】
また、コンタミが内端部２８ｂ側へたとえ入ったとしても、該内端部２８ｂの底面とシム２５の下面との間でこれを砕いて潤滑油と一緒に円環溝２９内に流入させて、さらに開口孔３０からリフター本体内部２３ｄのスプリングリテーナ１４の上面に滴下させる。ここでコンタミと潤滑油が分離された形になって、コンタミは一部の潤滑油と共に支持孔１６内に落下する。したがって、コンタミにより連通路が遮断されるのを未然に防止することができる。
【００３３】
一方、スプリングリテーナ１４上に付着した他の潤滑油はバルブスプリング１８の伸縮変形に伴いスプリングリテーナ１４上で飛散してステムエンド４ｃとリフター本体２３の凸部２３ｃとの間に供給されると共に、保持孔１ａの内周面とリフター本体２３の周壁２３ａの外周面との間に供給される。
【００３４】
これによって、該ステムエンド４ｃと凸部２３ｃとの間の潤滑性が良好になり、焼き付け等の発生を効果的に防止できると共に、保持孔１ａ内でのバルブリフター１０の常時円滑な作動が得られる。
【００３５】
また、連通路は、常時連通していることから、通路溝２８の外端側開口２８ａから流入した潤滑油はバルブリフター１０の慣性力などの影響によって円環溝２９を経由して開口孔３０からリフター本体内部２３ｄへ定常的に滴下させることができる。
【００３６】
このため、前記シム２５の回転による潤滑油の円環溝２９内への引き込み作用と相俟って、そのまま開口孔３０からスプリングリテーナ１４上面へ積極的に滴下させることができることから、前記凸部２３ｃとステムエンド４ｃとの間の潤滑性能が一層向上し、焼き付けなどの発生を十分に防止できる。
【００３７】
また、通路溝２８を外端側開口２８ａから内端部２８ｂにかけて上り傾斜状に形成したことから、シム２５の交換時などにおいて、工具を前記通路溝２８からシム２５の下端への差し込んで引き上げる作業が容易になるので、シム２５の交換作業が良好になると共に、通路溝２８に入ったコンタミは傾斜面に沿って外部へ排除され易くなり、この点においても円環溝２９へのコンタミの侵入を効果的に防止できる。
【００３８】
また、円環溝２９内に流入した潤滑油は、凹部２７の底面２７ａや内周面を効果的に潤滑するため、油膜によってシム２５と凹部底面２７ａとの大きな摩擦抵抗の発生を効果的に防止でき、シム２５の常時円滑な回転作用が得られると共に、両者間の摩耗の発生を防止でき、耐久性の向上が図れる。
【００３９】
さらにこの実施形態では、円環溝２９をシム２５側ではなくリフター本体２３側に形成したことから、シム２５の上下面を単純な平坦面とすることができるので、該シム２５をリフター本体２３の凹部２７内に組み付ける際において上下面の位置合わせを行う必要がなくなる。つまり、誤組付の発生が防止されることから、該シム２５の組付作業が容易になる。
【００４０】
図６及び図７は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態では開口孔３０を通路溝２８と対向した位置ではなく、通路溝２８の内端部２８ｂとラップした位置に貫通形成したものである。
【００４１】
したがって、通路溝２８の外端側開口２８ａから流入した潤滑油は、その一部が円環溝２９に流入する前に開口孔３０から直接的にスプリングリテーナ１４の外周側上面に滴下する。このため、凸部２３ｃとステムエンド４ｃとの間やリフター本体２３と保持孔１ｃの間などにより多くの潤滑油を供給することが可能になる。また、潤滑油の他の一部は円環溝２９内を循環してシム２５と凹部２７との間の潤滑に供されることになる。
【００４２】
図８は第３の実施形態を示し、開口孔３０を通路溝２８を除く円環溝２９の９０°位置に３つ形成したものである。
【００４３】
したがって、この実施形態によれば、円環溝２９に流入した潤滑油は、３つの開口孔３０からそれぞれスプリングリテーナ１４の外周側上面に滴下するため、ステムエンド４ｃと凸部２３ｃとの間などにより多くの潤滑油を供給することができ、潤滑性能がさらに向上する。
【００４４】
図９は第４の実施形態を示し、これは開口孔３０が第２の実施形態と同じく通路溝２８の内端部２８ｂ側にラップした形で形成されていると共に、円環溝を廃止したものである。
【００４５】
したがって、この実施形態では、前述のように通路溝２８に流入した潤滑油は、その一部が内端部２８ｂ側から直接的に開口孔３０内に入ってスプリングリテーナ１４の外周側上面に滴下する一方、他の潤滑油はシム２５の下面と凹部２７の底面２７ａとの微少隙間内に流入して該両者２５，２７間の全体を効果的に潤滑する。
【００４６】
また、円環溝２９を廃止したことにより、予め必要な工具挿通用の通路溝２８はともかくとして、単に開口孔３０のみを形成するだけであるから、構造が簡単で製造作業が容易になる。
【００４７】
図１０及び図１１は第５の実施形態を示し、前記通路溝２８や円環溝２９及び開口孔３０の構成は、第１の実施形態と同様であるが、この構成を前提として、シム２５と凹部２７の底面２７ａとの間にポンプ作用部を形成したものである。
【００４８】
すなわち、ポンプ作用部は、前記凹部２７の底面２７ａにすり鉢状の窪み部３１と、該窪み部３１を介した前記シム２５の撓み変形によって構成されている。前記窪み部３１は、中央部が最大に深く形成されて、最も浅く形成された外周部が前記円環溝２９及び開口孔３０に連通している。一方、シム２５は、窪み部３１や円環溝２９の存在によってその外周部２５ａ側の下面のみが凹部底面２７ａに円環状に当接した形になっている。
【００４９】
したがって、機関の駆動によりカム８が回転し、該カム８のベースサークル８ａがシム２５の上面に摺接した段階では、図１０に示すように、シム２５は撓み変形せずに水平状態を維持するが、図１１に示すように、リフト部８ｂが乗り上げると、シム２５が窪み部３１内に撓み変形し、続いてベースサークル８ａ領域に移行すると、シム２５はもとの形状に復帰する。かかるシム２５の撓み変形の繰り返しによって、窪み部３１内でポンプ作用が行われる。
【００５０】
このため、通路溝２８から円環溝２９を経て窪み部３１内に流入した潤滑油は、かかるポンプ作用によって窪み部３１から開口孔３０を介してリテーナ本体２３の内部２３ｄへ強制的に押し出され、スプリングリテーナ１４の上面上へ勢い良く圧送される。この結果、ステムエンド４ｃ及びこの周辺の潤滑性がさらに良好になると共に、連通路内でのコンタミの滞留もさらに防止することができる。
【００５１】
本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、吸気弁側ばかりか排気弁側に適用することも可能であり、また通路溝２８を複数形成することも可能である。また、円環溝２９は、シム２５側に形成することも可能である。
【００５２】
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
（イ）前記連通路のリフター本体内部へ向かう開口孔を、リフター本体の頂壁に貫通形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５３】
この発明によれば、開口孔をリフター本体の頂壁に貫通形成したことによって連通路の上流から開口部に流入した潤滑油は、リフター本体の周壁内面を伝って流下することなく、直接バルブスプリング方向へ滴下させることができる。この結果、かかるバルブスプリングの激しい伸縮作動中にバルブステムのステムエンド側へ潤滑油を飛散させることができることから、該ステムエンドとリフター本体の当接部とを効果的に潤滑することができる。
（ロ）前記連通路を、前記切欠部と、該切欠部からリフター本体の内部に直接連通させる前記開口孔とによって構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５４】
この発明によれば、切欠部はもともとシムを交換するための工具を差し込むために必要なもので、リフター本体に予め形成されているものであるから、事後的には開口部のみを形成するだけであるから、かかる連通路の形成作業が容易である。また、切欠部と開口部とは直接的に連通しているので、連通路全体の通路長を短くでき、この結果、該連通路を通流する潤滑油の流動抵抗が小さくなり、各部をより効果的に潤滑することが可能になる。
（ハ）前記連通路は、前記リフター本体とシムとの間に形成された環状通路を備え、該環状通路によって前記切欠部と前記開口部とを連通させたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５５】
この発明によれば、切欠部から環状通路内に供給された潤滑油によってシムとリフター本体との間の潤滑を十分に行うことができる。
（ニ）前記環状通路を、リフター本体の底面に形成したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５６】
この発明では、環状通路をシムではなくリフター本体側に形成したことから、シムの上下面を単純な平面とすることができるので、該シムをリフター本体の凹部内に組み付ける際において上下面の位置合わせを行う必要がなくなる。したがって、該シムの組付作業が容易になる。
（ホ）前記連通路を、複数設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５７】
この発明では、連通路の例えば開口部を複数設けることによってバルブスプリングなどへの潤滑油の供給量が多くなり、バルブスプリング周りの潤滑性が一層向上する。
（ヘ）前記ポンプ作用部は、リフター本体の底面に形成された窪み部と前記シムの撓みによって構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブリフター。
【００５８】
リフター本体の底面中央部に窪み部を形成するだけであるから、簡単な構造で効率の良いポンプ作用を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバルブリフターの第１実施形態に供されるリフター本体を示す縦断面図である。
【図２】同リフター本体の平面図である。
【図３】本実施形態のバルブリフターの半割状態を示す分解斜視図である。
【図４】同バルブリフターの半割状態を示す斜視図である。
【図５】本実施形態のバルブリフターが適用された内燃機関の動弁装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に供されるリフター本体を示す縦断面図である。
【図７】同リフター本体の平面図である。
【図８】第３の実施形態に供されるリフター本体の平面図である。
【図９】第４の実施形態に供されるリフター本体の平面図である。
【図１０】第５の実施形態を示すバルブリフターの縦断面図である。
【図１１】同実施形態のバルブリフターのポンプ作用を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
４…吸気弁
４ｃ…ステムエンド
５…排気弁
６…吸気側カムシャフト
７…排気側カムシャフト
８…吸気側カム
９…排気側カム
１０・１１…バルブリフター
１８，１９…バルブスプリング
２３…リフター本体
２３ｃ…凸部
２３ｄ…リフター本体内部
２７…凹部
２７ａ…底面
２５…シム
２８…通路溝（切欠部）
２８ａ…外端側開口
２９…円環溝（環状通路）
３０…開口孔
３１…窪み部

Claims

機関弁のバルブステムとカムとの間に介装され、該カムの外周面に摺接するシムを有する内燃機関のバルブリフターにおいて、
前記バルブリフターのリフター本体に前記シムを相対回転自在に設けると共に、
前記リフター本体の周壁側面から該リフター本体の頂壁と前記シムとの間を経由して前記頂壁の位置からリフター本体内部のバルブスプリング側に開口孔を介して連通し、該開口孔が閉塞されることなく、常時開口孔の形状にて開口することより連通する連通路を設け、
前記カムによってバルブリフターが駆動した際に、前記シムがリフター本体に対して相対回転しつつ前記連通路を介してリフター本体内部の前記バルブスプリング側に潤滑油を供給するように構成したことを特徴とする内燃機関のバルブリフター。
前記リフター本体とシムとの間に、ポンプ作用部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブリフター。
前記ポンプ作用部を、前記リフター本体の頂壁に形成された窪み部と前記シムの撓みによって構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブリフター。
前記リフター本体の周壁の外側面からリフター本体とシムとの間に向かって切欠された切欠部を形成すると共に、該切欠部を前記リフター本体の中心方向へ上り傾斜状に形成し、かつ前記連通路を、前記切欠部からリフター本体とシムとの間を介してリフター本体内部の前記バルブスプリング側に通ずるように形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブリフター。