JPH0566202U - 内燃機関用バルブスプリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の回転速度の高低に関係なくバルブ
を回動し、バルブおよびバルブシート面の偏摩耗やカー
ボン堆積物の固着を防止し、内燃機関の性能向上を図
る。 【構成】 バルブの上方側に固定されるアッパシート５
と前記バルブを摺動自在に支持するシリンダヘッドの上
面との間に介設されるバルブスプリング１であって、バ
ルブスプリング１のアッパシート５に当接する最上方の
座巻コイル部４の上端面を傾斜させる。 【効果】 バルブスプリングの座巻コイル部を傾斜させ
る簡単な手段により、内燃機関の性能低下を防止すると
共に、安価に、かつ容易に実施することが出来る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の動弁機構に使用されるバルブスプリングに係り、特に、 バルブの偏摩耗の防止およびバルブまわりにカーボン堆積物等が固着するのを防 止するに好適な内燃機関用バルブスプリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関の吸排気用のバルブはバルブスプリングにより弾性支持され、カム等 により揺動するロッカアームで往復動される。前記バルブスプリングは前記バル ブの上方側に固定されるアッパシートと前記バルブを摺動自在に支持するシリン ダヘッドの上面との間に介設される。前記バルブスプリングの最上方に形成され る座巻コイル部は前記アッパシートに当接するため平坦に巻回形成されている。 バルブスプリングは、高速度で往復動するバルブに付加される衝撃力を低減し、 前記バルブおよび該バルブの当接するバルブシート面の摩耗を低減すべく機能す る。しかしながら、前記バルブと前記バルブシート面とが常時同じ位置で圧接係 合すると偏摩耗が生じ易く、その結果、圧縮圧力の低下等が生ずる。そのため、 前記バルブは往復動しながら回動することが望ましい。しかるに、従来のバルブ スプリングでは内燃機関が高速（約３０００rpm）で回転する場合（バルブの往 復速度が早い場合）にはバルブが自然に回動する現象が発生していた。すなわち 、図６乃至図８に示すように、バルブスプリング１ａの最上方の座巻コイル部４ ａの平坦な上端面２ａはアッパシート５の当接面３にほぼ全面接触している。こ のバルブが下方に向かって少し移動し始めると座巻コイル部４ａとその下のコイ ル部６とが図６のｄ点で衝突する。更に、バルブが下方に移動しバルブスプリン グ１ａが圧縮されると図７に示すように座巻コイル部４ａとコイル部６とが変形 しながらｅ点で衝突する。更に、バルブが下方に移動すると座巻コイル部４ａと コイル部６とは図８に示すようにｆ点で衝突する。以上のように、座巻コイル部 ４ａとコイル部６とはコイル部６の円周方向に沿って順次衝突係合する。この座 巻コイル部４ａとコイル部６との衝突係合によりｄ，ｅ，ｆ点において順次振動 が発生する。その振動によりｄ，ｅ，ｆ点と対応する座巻コイル部４ａの上端面 ２ａのｄ′，ｅ′，ｆ′点に微少変形が生じ、アッパシート５の当接面３に円周 方向に沿って順に衝撃力を与える。その結果アッパシート５が回動する。前記し たように、アッパシート５はバルブに固定されているためアッパシート５の回動 に伴ってバルブが回転する。以上の現象はバルブスプリング１ａの座巻コイル部 ４ａとコイル部６間の衝撃力が強い場合、すなわち、内燃機関が高速回転してい る場合にのみ発生する。一方、低速回転（例えば、１０００rpm程度）で内燃機 関が駆動されている場合にはバルブの回動が発生せず、前記した偏摩耗やカーボ ン堆積物の固着等が発生する。例えば、家庭用空調装置に使用されるガスエンジ ンの場合には比較的低速回転で駆動されるため、前記の問題点が発生する。バル ブおよびバルブシート面に発生する偏摩耗やカーボンの堆積等がひどくなるとガ ス洩れが生じたり圧縮圧力低下や筒内圧低下が生じたりして内燃機関の性能低下 をきたし、場合によってはバルブ溶損につながる等の問題点がある。そこで、内 燃機関の低速回転時においてもバルブを回動させるため、従来ではバルブローテ ータをバルブまわりに付設する手段が採用されていた。

【０００３】 一方、バルブとバルブシート面との衝撃力を緩和させる公知技術として実開昭 ５６−５４２０５号公報に開示するエンジンのバルブスプリング装置が上げられ る。このバルブスプリング装置は、通常のバルブスプリングの他に緩衝ばねを用 いるものである。前記緩衝ばねはバルブとロッカアームの押圧部との間に介設さ れ、そのばね定数は動弁機構のプッシュロッドのもつばね定数（剛性）よりも小 さく、かつバルブスプリングのばね定数よりも大きく設定される。また、前記バ ルブとロッカアーム間にはオイル溜り部が形成されショックアブゾーバとして機 能する。以上の構造の緩衝ばねを用いることにより、バルブの開弁および閉弁時 における高い衝撃力を緩和することが出来る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前記したようにバルブローテータを用いることにより内燃機関の低速回転時に もバルブを回動することが可能である。しかしながら、バルブローテータは重量 物であり、かつ高価な部品が使用されコスト高になる。一方、カム，プッシュロ ッド，ロッカアーム，バルブスプリング等を用いる内燃機関の動弁機構には、カ ムとプッシュロッド側とが離隔したり両者間に非常に大きな押圧力が付加された りするジャンプ・バウンス現象が生ずる。しかし、この現象は内燃機関の通常の 使用回転速度範囲外で発生するのが望ましい。しかしながら、重量物のバルブロ ーテータを採用する場合には、ジャンプ・バウンス限界が低下し、通常の使用回 転速度でジャンプ・バウンス現象が発生し易くなるという問題点がある。

【０００５】 一方、実開昭５６−５４２０５号公報に開示するバルブスプリング装置により 、開弁および閉弁時における衝撃力は緩和される。しかしながら、緩衝ばねを採 用してもバルブに回動を発生させることは難しい。同技術では、その図面の第１ 図に示すように、緩衝ばね１１は板ばねから形成されて傾斜しているため、その 圧縮により緩衝ばね１１とバルブ５に固定される平坦なばね受けとの間の接触面 積が変化する。しかし、接触点の移動が発生しないため前記ばね受け側に回動力 は付加されない。また、緩衝ばねのばね定数がバルブスプリングのばね定数より も高いため、比較的衝撃力の弱い通常のバルブ往復動時には緩衝ばねは圧縮され ない。以上により、同技術は、開弁，閉弁時における衝撃力の緩和には効果的で あるが、通常のバルブ動作時におけるバルブ回動には全く寄与しない。

【０００６】 本考案は、以上の問題点を解決すると共に、前記事情に鑑みて創案されたもの であり、内燃機関の低速回転時においてもバルブを回動させ、バルブおよびバル ブシート面の偏摩耗を防止すると共に、カーボーン堆積物の固着等による内燃機 関の性能低下を防止する内燃機関用バルブスプリングを提供することを目的とす る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、以上の目的を達成するために、バルブの上方側に固定されるアッパ シートと前記バルブを摺動自在に支持するシリンダヘッドの上面との間に介設さ れるバルブスプリングであって、該バルブスプリングの前記アッパシートと当接 する座巻コイル部が下り傾斜に巻回形成されてなる内燃機関用バルブスプリング を構成するものである。

【０００８】

【作用】

バルブスプリングのアッパシートに当接する座巻コイル部の上端面が傾斜して 形成される。そのため、アッパシートの当接面と前記座巻コイル部の上端面はバ ルブが往復動を開始しない状態では点接触する。バルブがロッカアームに押圧さ れて下方に移動すると、前記座巻コイル部の傾斜角度が変化すると共に座巻コイ ル部自体が変形して該座巻コイル部の上端面とアッパシートとの当接位置が順次 変化する。座巻コイル部の上端面とアッパシートとの当接によりアッパシート側 に衝撃力が付加されアッパシートが回動する。以上の動作は内燃機関の低速回転 においても発生する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。図１は本実施例のバルブス プリング１を示す。バルブスプリング１はその最上方に形成される座巻コイル部 ４とそれに連結して螺旋状に巻回されるコイル部６等から形成される。最上方の 座巻コイル部４の上端面２側がアッパシート５に当接する。本実施例では、上端 面２は自由状態において傾斜角度θで傾斜して巻回形成される。傾斜角度θは１ °以下の比較的緩い傾斜のものからなる。

【００１０】 図２は本実施例のバルブスプリング１が適用される内燃機関の動弁機構の概要 構造を示す。バルブ７はシリンダヘッド８に嵌着されるバルブガイド９に摺動自 在に支持される。バルブ７はシリンダヘッド８に嵌着されるインサート１１のバ ルブシート面１０に着離可能に当接係合し、バルブの開閉を行う。バルブガイド ９に支持されるステムシール１３によりシールされるバルブステム１２の上端側 にはコッタ１４を介してアッパシート５が固定される。シリンダヘッド８の上面 に敷設されるロアシート１５とアッパシート５との間にはバルブスプリング１が 介設される。なお、バルブスプリング１の最上方の座巻コイル部４の上端面２は アッパシート５の当接面３に当接係合する。ロッカアーム１６はシリンダヘッド ８に揺動自在に中心支持されると共に、その一端側はバルブ７の上端部に当接係 合し、他端側に螺着されるアジャストスクリュ１７はプッシュロッド１８の上端 部に当接係合する。また、プッシュロッド１８の下端部に固定するタペット１９ はカム２０に接触する。以上の構造によりカム２０を回転することによりロッカ アーム１６が揺動し、バルブスプリング１を押圧しながらバルブ７が往復動する 。

【００１１】 次に、バルブスプリング１の回動動作を図３乃至図５により説明する。図３は バルブスプリング１の圧縮前の状態で示す。バルブスプリング１の最上方の座巻 コイル部４の傾斜角度θの上端面２の先端部がａ点でアッパシート５の当接面３ に当接する。次に、図４に示すように、バルブスプリング１が少し圧縮されると 、座巻コイル部４の上端面２の傾斜角度θが減ると共に、上端面２が変形しｂ点 でアッパシート５の当接面３に当る。更に、バルブスプリング１が圧縮されると 、図５に示すように上端面２はｃ点で当接面３に当る。続いて傾斜角度θが零に なり、図６等に示した状態になる。以上のように座巻コイル部４の上端面２がａ ，ｂ，ｃ点に示すように座巻コイル部４の円周方向に沿ってアッパシート５の当 接面３に当り衝撃力をアッパシート５側に付加する。そのため、ａ，ｂ，ｃ点に おける衝撃力はアッパシート５を回動すべく作用する。アッパシート５の回動に 伴ってバルブ７が回動する。内燃機関が低速回転で運転している場合でも、傾斜 している座巻コイル部４の上端面２によりアッパシート５側に衝撃力が付加され て振動を発生させるためバルブ７は回動する。勿論、高速回転の場合にもバルブ ７は回動する。以上のように、バルブスプリング１の座巻コイル部４で直接振動 を発生させるため、内燃機関の低速回転時においても振動が減衰されず、アッパ シート５を回転することが出来る。

【００１２】 本実施例のバルブスプリング１では、座巻コイル部４の傾斜角度を１°以下と したが勿論それに限定されない。また、座巻コイル部４の上端面の傾斜は傾斜角 度の異なる２段傾斜等であってもよい。また、本実施例では直立の内燃機関につ いて説明したがＶ型，Ｗ型の内燃機関に対しても適用される。

【００１３】

【考案の効果】

本考案によれば、次のような顕著な効果を奏する。 （１）バルブスプリングの最上方の座巻コイル部が傾斜して巻回形成されている ため、バルブスプリングの圧縮に伴って座巻コイル部が順次アッパシートに直接 当り、振動を発生させる。それにより、アッパシートを介してバルブが回転する 。その結果、バルブとバルブシート面の当接位置が変化し偏摩耗が防止されると 共に、カーボンの堆積物が除去されカーボンの埋収量が低減する。 （２）座巻コイル部から直接アッパシート側に振動が付加されるため振動の減衰 がなく、内燃機関の低速回動時においてもバルブが回動する。 （３）バルブローテータのような高価なものを使用する必要がなく、安価に形成 され得ると共に、ジャンプ・バウンス限界の低下が防止される。 （４）バルブおよびバルブシート面の偏摩耗や溶損がないため、内燃機関の性能 の低下が生じない。 （５）バルブスプリングのみを変更するだけでよく、既設の内燃機関に対しても 容易に、かつ安価に適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例のバルブスプリングの正面図
である。

【図２】本実施例の適用される内燃機関の動弁機構まわ
りの概要構造を示す軸断面図である。

【図３】同実施例のバルブの回動動作を説明するための
部分正面図である。

【図４】同実施例のバルブの回動動作を説明するための
部分正面図である。

【図５】同実施例のバルブの回動動作を説明するための
部分正面図である。

【図６】従来のバルブスプリングを備えた内燃機関の高
速回転におけるバルブの回動動作を説明するための部分
正面図である。

【図７】従来のバルブスプリングを備えた内燃機関の高
速回転におけるバルブの回動動作を説明するための部分
正面図である。

【図８】従来のバルブスプリングを備えた内燃機関の高
速回転におけるバルブの回動動作を説明するための部分
正面図である。

【符号の説明】

１ バルブスプリング ２ 上端面 ３ 当接面 ４ 座巻コイル部 ５ アッパシート ６ コイル部 ７ バルブ ８ シリンダヘッド １０ バルブシート面 １１ インサート １６ ロッカアーム

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブの上方側に固定されるアッパシー
   トと前記バルブを摺動自在に支持するシリンダヘッドの
   上面との間に介設されるバルブスプリングであって、該
   バルブスプリングの前記アッパシートと当接する座巻コ
   イル部が下り傾斜に巻回形成されることを特徴とする内
   燃機関用バルブスプリング。