JP5368359B2 - 直打式動弁機構 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の直打式動弁機構に関するものである。

内燃機関の直打式動弁機構は、図４に示すように、内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム５０のプロフィールを、直打式バルブリフタ５１（タペット）を介してバルブ５４に伝達し、バルブ５４を開閉させる。バルブリフタ５１は、円板状の端壁部５２と円筒状の側壁部５３とから倒立円筒カップ状に形成されており、シリンダヘッド５５のガイド孔５６（タペットボア）にスライド可能及び回転可能に挿入されている。

カム５０の幅方向の中央線ｃは、バルブリフタ５１の中心の回転軸ａからオフセット幅ｗだけ該幅方向にオフセットしている（特許文献１）。このため、内燃機関の運転時、回転するカム５０が端壁部５２の頂面に与える摺動摩擦は、オフセット幅ｗ分だけ回転軸ａに対し非対称になり、バルブリフタ５１に回転力を与える。なお、このオフセットに代えて、カムの幅方向の一方に凹所を設けることにより、摺動摩擦を非対称にして回転力を与えるものもある（特許文献２）。こうしてバルブリフタ５１が回転することにより、頂面におけるカム５０の摺動を受ける箇所（図４（ｂ）でハッチングを付した箇所）が満遍なく変わり、頂面の一部が局部的に深く偏摩耗することを防止している。

特開２０００−２３０４０９号公報 特開平４−２２８８１１号公報

しかし、内燃機関の特に３０００ｒｐｍ以下の低回転運転時には、カム５０の回転も遅く前記摺動摩擦が小さいため、バルブリフタ５１の回転不足が発生する。よって、この低回転運転時が長く続くと、頂面の一部が局部的に深く偏摩耗し、バルブリフタ５１の摩耗信頼性が確保できないことがあった。

そこで、本発明の課題は、内燃機関の低回転運転時にも、バルブリフタが確実に回転するようにして、頂面の偏摩耗を防止し、バルブリフタの摩耗信頼性を確保することにある。

本発明の直打式動弁機構は、端壁部と側壁部とから倒立円筒カップ状に形成されたバルブリフタが、シリンダヘッドのガイド孔にスライド可能及び回転可能に挿入され、回転するカムのプロフィールをバルブリフタを介してバルブに伝達する直打式動弁機構において、シリンダヘッドに、前記ガイド孔の中心に向かう半径方向に対して前記ガイド孔の周方向に近付く向きに３０〜９０度傾斜した吐出方向にオイルを吐出する給油穴を形成し、バルブリフタの側壁部の外周面に、前記給油穴から吐出されたオイルを受けてバルブリフタの回転力を得る窪みを形成するとともに、バルブリフタの側壁部の内周面における前記窪みの直ぐ内側に、前記窪みに倣って突出した突部を形成したことを特徴とするものである。

ここで、「給油穴」としては、特に限定されないが、次のものを例示することができる。
（１）シリンダヘッドに貫設した油路と、該油路に連通してガイド孔に開口する吐出口とからなる給油穴。この場合、油路の少なくとも吐出口に連通する端部は前記吐出方向に延びていることが好ましい。吐出方向の油流を形成するためである。また、吐出口は、油路に連通した部位の流動断面積よりも油路から離れる部位の流動断面積が小さく絞られた形状のものが好ましい。オイルの流速を上げることができるからである。
（２）シリンダヘッドに貫設した油路の端部が、前記吐出方向に延びて、ガイド孔に開口してなる給油穴。
「前記ガイド孔の中心に向かう半径方向に対して前記ガイド孔の周方向に近付く向きに３０〜９０度傾斜した吐出方向」としたのは、この傾斜角が３０度未満ではバルブリフタの回転力を得にくいからであり、９０度はガイド孔の周方向（接線）となる限界値だからである。この傾斜角の下限については、バルブリフタの回転力が十分に得やすい点で、４５度以上が好ましい。また、この傾斜角の上限については、給油穴を形成しやすい点で、８５度以下が好ましい。

「窪み」としては、特に限定されないが、次のものを例示することができる。
（ａ）相互に間隔をおいて側壁部の周方向に並ぶように形成された複数の独立した窪み。
（ｂ）側壁部の周方向に連続するように形成された波状の窪み。

さらに、従来例で説明した、回転するカムが端壁部の頂面に与える摺動摩擦を、バルブリフタの中心の回転軸に対し非対称にすることを併用することができる。そのためには、カムの幅方向の中央線を、バルブリフタの回転軸から該幅方向にオフセットさせたり、カム面の幅方向の一方に凹所を設けたりすることができる。

本発明によれば、内燃機関の低回転運転時にも、バルブリフタが確実に回転するようにして、頂面の偏摩耗を防止し、バルブリフタの摩耗信頼性を確保することができる。

本発明の実施例の直打式動弁機構を示し、（ａ）は図２（ａ）のＩａ−Ｉａ断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面図（但しバルブリフタは破断していない）である。 同実施例を示し、（ａ）はバルブリフタの平面図、（ｂ）は要部の横断面図、（ｃ）は要部の縦断面図である。 （ａ１）同実施例の変更例のバルブリフタの平面図、（ａ２）はその側面図、（ｂ１）別の変更例のバルブリフタの平面図、（ｂ２）はその側面図である。 従来例の直打式動弁機構を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はバルブリフタの平面図である。

端壁部１１と側壁部１２とから倒立円筒カップ状に形成されたバルブリフタ１０が、シリンダヘッド１のガイド孔２にスライド可能及び回転可能に挿入され、回転するカム２５のプロフィールをバルブリフタ１０を介してバルブ２０に伝達する直打式動弁機構において、シリンダヘッド１に、前記ガイド孔２の中心に向かう半径方向に対して前記ガイド孔２の周方向に近付く向きに３０〜９０度傾斜した吐出方向にオイルを吐出する給油穴３を形成し、バルブリフタ１０の側壁部１２の外周面に、前記給油穴３から吐出されたオイルを受けてバルブリフタ１０の回転力を得る窪み１３を形成するとともに、バルブリフタ１０の側壁部１２の内周面における前記窪み１３の直ぐ内側に、前記窪み１３に倣って突出した突部１４を形成した。

以下、本発明の吸気バルブ及び排気バルブの両方に適用した直打式動弁機構の実施形態について、図面を参照して説明する。よって、実施形態において単にバルブというときは、吸気バルブと排気バルブの両方を指す。

実施例の直打式動弁機構は、図１及び図２に示すように、倒立円筒カップ状に形成されたバルブリフタ１０（タペット）が、シリンダヘッド１のガイド孔２（タペットボア）にスライド可能及び回転可能に挿入され、内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム２５のプロフィールをバルブリフタ１０を介してバルブ２０に伝達するものである。

シリンダヘッド１には、前記ガイド孔２の中心（後述するバルブリフタ１０の中心の回転軸ａと同じ位置）に向かう半径方向に対してガイド孔２の周方向に近付く向きに（図２（ｂ）の小矢印：傾斜角θ）６０〜７５度傾斜した吐出方向にオイルを吐出する給油穴３が、ガイド孔の中心角で１８０度離れた２箇所に形成されている。給油穴３は、シリンダヘッド１に貫設した油路４と、該油路４に連通してガイド孔２に開口する吐出口５とからなる。油路４の少なくとも吐出口５に連通する端部は前記吐出方向に延びている。吐出方向の油流を形成するためである。また、吐出口５は、油路４に連通した部位の流動断面積よりも油路から離れる部位の流動断面積が小さく絞られた形状となるよう、ガイド孔２の孔表面から傾斜面５ａを凹設して形成されている。オイルの流速を上げることができるからである。

バルブリフタ１０は、円板状の端壁部１１と、該端壁部１１の外周縁から下方に延びる円筒状の側壁部１２とを備え、側壁部１２の外周面とガイド孔２の内周面との間にはクリアランス６が設けられている。また、側壁部１２の外周面には、前記給油穴３から吐出されたオイルを受けてバルブリフタ１０の回転力を得る窪み１３が形成されているとともに、側壁部１２の内周面における前記窪み１３の直ぐ内側に、前記窪み１３に倣って突出した突部１４が形成されている。本実施例の窪み１３は、相互に間隔をおいて側壁部の周方向に並ぶように形成された複数（図示例では１２）の独立した窪み１３である。本実施例の一つの窪み１３は、側面視で円形をなし、断面視で円弧状をなす。

バルブ２０は、途中部がバルブガイド７に挿通され上下方向にガイドされ、上端付近部に取り付けられたスプリングリテーナ２１がバルブスプリング２２で上方へ付勢され、上端部が端壁部１１の下面に当接している。

カム２５は、ベース円部２６とノーズ部２７とを含むカムプロフィールを有し、カムシャフト２８に形成されている。そして、カム２５の幅方向の中央線ｃを、バルブリフタ１０の中心の回転軸ａからオフセット幅ｗだけ該幅方向にオフセットされている。

以上のとおり構成された直打式動弁機構によれば、次の二つの作用（１）（２）により、図２（ａ）に円弧矢印で示すように、バルブリフタ１０を回転軸ａの周りに回転させることができる。

（１）図２（ｂ）に示すように、内燃機関の運転時に発生する油圧により、給油穴３から前記吐出方向（同図の大矢印）に吐出されたオイルが、側壁部１２の窪み１３に当たり、このオイルの吐出方向の流速と流体潤滑とにより、バルブリフタ１０に回転力を与える。
このとき、給油穴３が１８０度離れた２箇所に形成されているので、バルブリフタ１０にバランス良く回転力を与えることができる。
また、油路４の少なくとも吐出口５に連通する端部は吐出方向に延びているので、吐出方向の油流を形成することができる。
また、吐出口５は、油路４に連通した部位の流動断面積よりも油路から離れる部位の流動断面積が小さく絞られた形状となっているので、前者の部位よりも後者の部位でオイルの流速を上げることができる。
この（１）の作用は、カム２５のノーズ部２７が端壁部１１の頂面に当接するときに行われるようにしてもよいが、カム２５のベース円部２６が端壁部１１の頂面に当接（或いはクリアランスを介して近接）するときに行われるようにすることが好ましい。後者のときの方が、カム２５でバルブリフタ１０を強く押し付けていないので、バルブリフタ１０を回転させやすいからである。これらの選択は、ガイド孔２における給油穴３の高さ位置の変更によって容易に行うことができる。

（２）前述した従来例と同様に、内燃機関の運転時、回転するカム２５が端壁部１１の頂面に与える摺動摩擦は、オフセット幅ｗ分だけ回転軸ａに対し非対称になり、バルブリフタ１０に回転力を与える。図２（ｂ）でハッチングを付した箇所が頂面におけるカム２５の摺動を受ける箇所であり、直線矢印はカム２５の摺接方向である。

上記のようにバルブリフタ１０が回転することにより、頂面におけるカム２５の摺動を受ける箇所が満遍なく変わり、頂面の一部が局部的に深く偏摩耗することを防止することができる。特に上記（１）の作用は、内燃機関の（例えば３０００ｒｐｍ以下の）低回転運転時にも確実に得られ、バルブリフタが確実に回転するため、バルブリフタの摩耗信頼性を確保することができる。また、仮に上記（２）の構成及び作用がなく、上記（１）の構成及び作用だけでも、バルブリフタ１０を回転させることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば次のように、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（ａ）図３（ａ１）（ａ２）に示すように、窪み１３を、側面視で略四角形をなし、断面視で吐出方向に対峙する急斜面と反対向きの緩斜面とからなる屈曲状をなす窪み１３にするとともに、突部１４を、この窪み１３に倣って突出した突部１４にすること。
（ｂ）図３（ｂ１）（ｂ２）に示すように、窪み１３を、側壁部１２の周方向に連続するように形成された波状の窪み１３にするとともに、突部１４を、この窪み１３に倣って突出した突部１４にすること。
（ｃ）給油穴３を、一つにしたり、三つ〜六つにしたりすること。
（ｄ）給油穴３を、油路４の端部が前記吐出方向に延びてガイド孔２に開口してなるものにすること。

１ シリンダヘッド
２ ガイド孔
３ 給油穴
４ 油路
５ 吐出口
５ａ 傾斜面
６ クリアランス
７ バルブガイド
１０ バルブリフタ
１１ 端壁部
１２ 側壁部
１３ 窪み
２０ バルブ
２１ スプリングリテーナ
２２ バルブスプリング
２５ カム
２６ ベース円部
２７ ノーズ部
２８ カムシャフト

Claims (6)

1. 端壁部と側壁部とから倒立円筒カップ状に形成されたバルブリフタが、シリンダヘッドのガイド孔にスライド可能及び回転可能に挿入され、回転するカムのプロフィールをバルブリフタを介してバルブに伝達する直打式動弁機構において、シリンダヘッドに、前記ガイド孔の中心に向かう半径方向に対して前記ガイド孔の周方向に近付く向きに３０〜９０度傾斜した吐出方向にオイルを吐出する給油穴を形成し、バルブリフタの側壁部の外周面に、前記給油穴から吐出されたオイルを受けてバルブリフタの回転力を得る窪みを形成するとともに、バルブリフタの側壁部の内周面における前記窪みの直ぐ内側に、前記窪みに倣って突出した突部を形成したことを特徴とする直打式動弁機構。
2. 前記給油穴が、シリンダヘッドに貫設した油路と、該油路に連通してガイド孔に開口する吐出口とからなる給油穴である請求項１記載の直打式動弁機構。
3. 前記油路の少なくとも吐出口に連通する端部は前記吐出方向に延びており、前記吐出口は、油路に連通した部位の流動断面積よりも油路から離れる部位の流動断面積が小さく絞られた形状のものである請求項２記載の直打式動弁機構。
4. 前記給油穴が、シリンダヘッドに貫設した油路の端部が、前記吐出方向に延びて、ガイド孔に開口してなる給油穴である請求項１記載の直打式動弁機構。
5. 前記窪みが、相互に間隔をおいて側壁部の周方向に並ぶように形成された複数の独立した窪みである請求項１〜４のいずれか一項に記載の直打式動弁機構。
6. 前記窪みが、側壁部の周方向に連続するように形成された波状の窪みである請求項１〜４のいずれか一項に記載の直打式動弁機構。

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