JPH0861021A - バルブクロスヘッドアセンブリ及びエンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレイン - Google Patents

バルブクロスヘッドアセンブリ及びエンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレイン

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JPH0861021A
JPH0861021A JP7091076A JP9107695A JPH0861021A JP H0861021 A JPH0861021 A JP H0861021A JP 7091076 A JP7091076 A JP 7091076A JP 9107695 A JP9107695 A JP 9107695A JP H0861021 A JPH0861021 A JP H0861021A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩擦磨耗のみならずロッカレバーとの接触に
よるエネルギーロス及び摩擦誘引サイドロードを減少さ
せる。 【構成】 頂部表面にリセス３２を有する金属製のクロ
スヘッド２７と、リセス３２にゆるく配置されたセラミ
ック材料製の接触パッド２９と、接触パッド２９をリセ
ス３２に部分的に乗る位置でクロスヘッド２７にクリッ
プする弾性リテーナ３１と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のバルブを支
持し、バルブ駆動トレインのバルブロッカレバーによっ
て作動されるバルブクロスヘッドアセンブリに関する。
本発明は内燃機関構成要素に耐磨耗接触表面を提供する
ためのセラミック材料の使用にも関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関において出会う厳しい動作条
件、特に高温及び高圧、によってエンジン構成要素は急
速に磨耗する。機械的に駆動されるアクチュエータ及び
アクチュエータ構成要素は特にこの環境で磨耗しやす
い。従って、アクチュエータエンジン構成要素を製造す
るために使用される物質（材料）は、優れた機械的強
さ、熱安定性及び耐磨耗性を伴うことが好ましい。典型
的には金属がその様な構成要素を形成するために使用さ
れてきたが、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素又はこれ
らの類似物のようなセラミックは金属と比較して非常に
優れた機械的強さ、熱安定性及び改良された耐磨耗性を
表すことが分かってきた。結果として、ガスタービンエ
ンジン及びディーゼルエンジンの構成要素の構造的な材
料としてセラミックがますます使用されている。
【０００３】しかしながら、セラミックが高耐磨耗性エ
ンジン構成要素を提供できても一般的にセラミックは固
く脆性があり、従来低価格精密エンジン構成要素に適用
される金属の成形性及び加工性を欠いている。更に、セ
ラミック要素及び金属要素から形成された構成要素がこ
れらの制限を超えるために提案され、内燃機関構成要素
として有益であるこのタイプの構成要素は利用可能であ
るが、金属及びセラミック要素で形成された複合構成要
素はそれら自体に問題が無い訳ではない。一般的に、金
属と比較した構造用セラミックの低熱膨張及び引っ張り
強度特性はこれらの二つの要素の間の確固とした連結を
形成することを困難にする。現在は、エンジン作動中金
属要素中のセラミック要素の保持を確実にするのに十分
に正確なだけでなく、セラミックと金属の異なる熱膨張
性、及びセラミックにおける引っ張り応力の限界を許容
するトレランス（許容範囲：公差）を形成するために、
各要素は機械加工される。
【０００４】内燃機関のシリンダーヘッドバルブ駆動ト
レインの場合においては、カムの動作をバルブロッカレ
バーに伝達するために使用され、シリンダーヘッドバル
ブが装備されているクロスヘッドに作動するプッシュロ
ッドは、金属及びセラミックの複合構成要素で形成され
ることが知られており、ボール及びソケット構成要素は
締まりばめ方法を使用して中空管に連結されており、両
方とも本発明の譲受人であるカミンスエンジン株式会社
（Cummins Engine Company, Inc.) に譲渡されたGillに
よる米国特許第４、７９４、８９４号及びGill等による
米国特許第４、８０６、０４０号に開示されている。カ
ミンスエンジン株式会社に譲渡されたBentz による米国
特許第４、８４８、２８６号は旋回ロッドのセラミック
及び金属構成要素を結合するための外部金属コネクタの
使用を開示している。
【０００５】更に、セラミック材料で形成された耐磨耗
性カム係合パッドを有する軽量金属ロッカアームはAllo
r 等による米国特許第４、９９５、２８１号に開示され
ている。セラミックパッドはロッカアームの鋳造中ロッ
カアームに一体的に結合されるのが好ましいが、接着剤
接合、ろう付け又は締まりばめのような他の技術によっ
て成形の後に固定されうることも示されている。
【０００６】Sato等の米国特許第４、８３８、２１８号
においては、セラミックバルブはテーパ（先細り）金属
コッタを介して金属スプリングリテーナへ結合されてい
る。金属コッタはセラミックバルブのステムとリテーナ
のテーパ環状内壁の間にしっかりと係合され、セラミッ
クバルブステムにおける発生する応力集中の可能性を最
小化させるために応力緩和（逃し）コーティング又は応
力緩和層がバルブステムと係合するコッタの表面に適用
（付着）される。
【０００７】シリンダーバルブ駆動トレインにおける使
用の他に、内燃機関において有益な複合構造体を形成す
るためにセラミック構成要素を金属構成要素に固定させ
る締まりばめの使用も例えばGoloff等による米国特許第
４、３６６、７８５号に開示されている。この特許は、
締まりばめによってタペットのメインボデーの環状金属
リム内に維持されるセラミック耐磨耗性インサートを有
する内燃機関のタペットを開示している。耐磨耗インサ
ートはフィットする（嵌まり込む）リセス（凹所）の直
径よりもやや大きく形成されている。セラミックインサ
ートはタペットメインボディに圧力ばめするための十分
な圧力によってリセスに圧入される。インサートはタペ
ットのリセス内に正確にフィットする（嵌まる）ように
設計されることは要求されないが、リセスよりもやや大
きくなければならない。しかしながら、金属又はセラミ
ック構成要素に損傷を与えずに確固とした締まりばめを
提供するためには、各構成要素は近いトレランスで形成
されなければならない。
【０００８】エンジンシリンダーのピストンに関して
は、Maier 等による米国特許第４、３２５、６４７号
は、セラミック材料の絶縁弾性ボデーから形成される別
の接続要素を使用してセラミック耐磨耗性要素を金属要
素に固定させるための方法を開示しており、それによっ
てセラミックと金属構造体の熱的誘引された差が均一化
され、作動状態での接触応力が制限される。例えば、セ
ラミックと金属構造要素の温度差がおよそ１００から１
５００℃で、０．０２から０．２５Ｗ／ｃｍＫの熱伝導
率及びおよそ５０００から１５０，０００Ｎ／ｍｍ2 の
弾性率であるような特定の物理的特徴を絶縁ボデーが有
する時、絶縁ボデーはセラミック要素と金属要素を接続
させ、これらの要素を固定させるために有効的に作動す
る。しかしながら、この複合物は機械的に駆動されるバ
ルブアクチュエータ構成要素間のすべり摩擦インターフ
ェース（境界面）に使用されることは意図されない。
【０００９】セラミック要素をピストンの金属要素と結
合させるために外部コネクタが提案されてきた。Haahte
laによる米国特許第４、８８３、９１１号は、ピストン
とシリンダーの間の力伝達及び摩擦条件を向上させるた
めにロックリングに又はロックリングと共に鋳造するこ
とによって金属ピストン上の所定位置に保持されるセラ
ミックピストンリングキャリヤを開示している。しかし
ながら、この特許はここに記述された構成が、すべり摩
擦が重要な要因であるエンジンバルブアクチュエータ構
成要素同士間の耐磨耗性インターフェースを形成するよ
うにセラミック要素を金属要素に固定させるためにどの
ように使用されるかは示されていない。
【００１０】最後に、同じように譲受され、本発明の発
明者が発明者のうちの二人である米国特許第５、２７
９、２１１号では、圧縮ブレーキマスターピストン及び
油圧タペットすべりカム従動子のような内燃機関アクチ
ュエータ又はアクチュエータ構成要素は金属部材とセラ
ミック部材の複合構造体で形成されており、該複合構造
体は引っ張りセラミック荷重を最小化し、金属部材とセ
ラミック部材の温度膨張の特性の差を各部材の寸法の正
確な物理的制御に依存せずに吸収する。複合構成要素
は、金属部材とセラミック部材のゆるいフィッティング
関係を許容する機械的リテーナを含む。セラミック部材
は、セラミック部材及び金属部材の正確な機械加工の必
要性のない方法で、リテーナによって金属部材の収容孔
内に固定されている。金属部材は内部又は外部機械的リ
テイナ要素を受容するように構成されてもよい。
【００１１】結合されたセラミック要素と金属要素で形
成されたエンジン構成要素の従来技術での広範囲にわた
る使用にもかかわらず、特に、バルブクロスヘッドの特
定の必要性に向けられ、バルブクロスヘッドに使用され
る時十分に信頼性のある方法で、セラミックすべり摩擦
磨耗要素がバルブロッカレバーによって係合されるバル
ブクロスヘッドに提供されるような機械は発明されてい
ない。摩擦磨耗だけでなくロッカレバーとの接触による
エネルギーロス及び摩擦誘引サイドロード（側部荷重）
も減少させ、商業的に実行可能で、低価格で大量生産で
きるセラミックインサートを備える金属バルブクロスヘ
ッドは提供されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は、摩擦磨耗だけでなくロッカレバーとの接触に
よるエネルギーロス及び摩擦誘引サイドロード（側部荷
重）を減少させるセラミックインサートを有する信頼性
のある、耐磨耗性金属バルブクロスヘッドを提供するこ
とである。
【００１３】本発明の別の目的は、セラミックインサー
トを有する金属バルブクロスヘッドを提供することであ
り、セラミックインサートはそのインサートがクロスヘ
ッドに対して横に移動することを可能にする方法で、金
属要素内にゆるく保持される。
【００１４】本発明のまた別の目的は、前記の目的を達
成すると共に、商業的に実行可能で低価格、大量生産で
きるバルブクロスヘッドを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の実施例に従う
と、これらの及び他の目的は、金属バルブクロスヘッド
の頂部表面に形成されたリセス（凹所）内にセラミック
材料のディスク型磨耗パッドを配置することによって達
成される。このパッドはクロスヘッドにクリップする
（挟む）リテーナによってリセスに保持される。リテー
ナはパッドを着座させるためパッドの狭い肩のみにわず
かな軽い圧力を加え続け、リテーナ自体はあらゆる動的
負荷を受けないように設計される。更に、パッドとクロ
スヘッドリセスの壁及びリテーナとの間に周縁クリアラ
ンス（隙間）を設けることによって、セラミック材料の
正確な機械加工の必要性は避けられる。更に、ロッカレ
バーによってクロスヘッド及びバルブ上に加えられる摩
擦すべり力の減少は、セラミックパッドによって達成さ
れるため、摩擦サイドローディング（側部荷重）は隣接
するバルブ構成要素にそれほど加えられない。
【００１６】これに関連して、例えば、シリンダー当り
４バルブのエンジンにおいては一つのシリンダーにつき
二つのクロスヘッドがあり、６シリンダーエンジンにお
いては１２箇所のロッカレバークロスヘッド摩擦インタ
ーフェース（境界面）を有する１２個のクロスヘッドが
あるように、エンジンは多数のクロスヘッドを使用する
ため、従来の金属ロッカレバーと金属クロスヘッドの間
の摩擦力による寄生馬力のロスが大きいことに注目され
たい。さらに、本発明に従ってセラミックパッドの使用
によって各レバークロスヘッドインターフェースで達成
された減少摩擦は、二倍の摩擦馬力ロス減少を達成す
る。最初に、エネルギーの熱への摩擦転換と関連する寄
生馬力ロスは各レバークロスヘッドインターフェースで
減少される。更に、バルブステムに加えられるサイドロ
ーディングの減少は、バルブステムがバルブ作動中上下
にスライドするときバルブガイドボアに対するバルブス
テムのすべり摩擦を減少させるため、バルブガイドボア
でのエネルギーの熱への摩擦転換による寄生馬力ロスを
減少させる。特に、実施例においては、セラミックパッ
ドはそれがクロスヘッドの受けポケットで回転すること
を防ぐために非円形の形状を与えられるため、クロスヘ
ッドとセラミックパッドの間のすべり磨耗を減少させ
る。
【００１７】本発明の請求項１の態様では、バルブクロ
スヘッドアセンブリであって、頂部表面にリセスを有す
る金属で形成されているクロスヘッドを有し、前記リセ
スにゆるく配置されているセラミック材料で形成されて
いるディスク型磨耗パッドを有し、接触パッドを前記リ
セスに保持させる手段として接触パッドを前記リセスに
部分的に乗る位置でクロスヘッドにクリップする弾性リ
テーナを含む。
【００１８】本発明の請求項２の態様では、請求項１の
態様において、前記ディスク型接触パッドが形成されて
いるセラミック材料は窒化珪素である、ことを含む。
【００１９】本発明の請求項３の態様では、請求項１の
態様において、前記ディスク型接触パッドは前記リセス
に配置されるベース部分及び接触部分を有し、前記接触
部分は前記ベース部分よりも狭く、クロスヘッドの頂部
表面から突き出している、ことを含む。
【００２０】本発明の請求項４の態様では、請求項３の
態様において、肩は前記ベース部分の頂部表面によって
形成され、前記接触パッドは前記肩上の前記弾性リテー
ナの係合によって前記リセスに内に保持される、ことを
含む。
【００２１】本発明の請求項５の態様では、請求項４の
態様において、前記弾性リテーナは接続部分の両側に一
対の脚部を含む。
【００２２】本発明の請求項６の態様では、請求項５の
態様において、前記接続部分はクロスヘッドの頂部表面
に配置され、接触パッドの接触部分が通過する開口を含
む。
【００２３】本発明の請求項７の態様では、請求項６の
態様において、弾性リテーナの前記脚部の各々はクロス
ヘッドのそれぞれの側に配置されており、内側に曲げら
れクロスヘッドの底部表面に係合される自由端を含む。
【００２４】本発明の請求項８の態様では、請求項７の
態様において、クロスヘッドの底部表面は弾性リテーナ
の脚部の自由端が係合されるノッチ領域を含む。
【００２５】本発明の請求項９の態様では、請求項５の
態様において、前記接続部分はクロスヘッドの側面に配
置され、クロスヘッドの頂部及び底部表面に脚部が位置
することを含む。
【００２６】本発明の請求項１０の態様では、請求項９
の態様において、前記クロスヘッドの頂部表面である前
記弾性リテーナの脚部は接触パッドの接触部分が通過す
る開口を含む。
【００２７】本発明の請求項１１の態様では、請求項１
０の態様において、前記接触部分が配置されている側と
反対側のクロスヘッドの側面は前記リセスに近接した前
記脚部の間でスカロップ形とされていることを含む。
【００２８】本発明の請求項１２の態様では、請求項１
１の態様において、接触パッドのベース部分は両側の各
々の前記肩を除去するように切り取られ、切り取られた
側はクロスヘッドの前記側に最も近接するようにクロス
ヘッドのリセスに保持されることを含む。
【００２９】本発明の請求項１３の態様では、請求項１
２の態様において、接触部分はクロスヘッドのスカロッ
プに近接してスカロップ形とされることを含む。
【００３０】本発明の請求項１４の態様では、請求項１
３の態様において、弾性リテーナの開口は前記スカロッ
プに向かう方向に横に開いていることを含む。
【００３１】本発明の請求項１５の態様では、カム作動
プッシュロッドが金属で形成されたロッカレバーへ動作
を伝達し、前記ロッカレバーは金属で形成されたクロス
ヘッドに作用することによってシリンダーバルブを着座
させかつ離間させるタイプのエンジンシリンダーヘッド
バルブ駆動トレインであって、頂部表面にリセスを有す
るクロスヘッド、前記リセスにゆるく配置されるセラミ
ック材料のディスク型磨耗パッド及び前記リセスに前記
磨耗パッドを保持させるための手段として、前記リセス
及び摩耗パッドに部分的に乗る位置でクロスヘッドをク
リップする弾性リテーナを含む。
【００３２】本発明の請求項１６の態様では、請求項１
５の態様において、シリンダーバルブのバルブステムが
前記ディスク型接触パッドの両端の各々で前記クロスヘ
ッドに装着されることを含む。
【００３３】本発明の請求項１７の態様では、請求項１
６の態様において、前記ディスク型接触パッドは前記リ
セスに配置されるベース部分及び接触部分を有し、前記
接触部分は前記ベース部分よりも狭く、前記クロスヘッ
ドの頂部表面から突き出し、肩は前記ベース部分の頂部
表面によって形成され、前記接触パッドは前記肩上の前
記弾性リテーナの係合によって前記リセス内に保持され
ることを含む。
【００３４】本発明の請求項１８の態様では、請求項１
７の態様において、前記弾性リテーナは接続部分の両側
に一対の脚部を有し、前記接続部分は前記クロスヘッド
の頂部及び底部表面に位置する前記脚部を伴って前記ク
ロスヘッドの側面に配置されることを含む。
【００３５】本発明の請求項１９の態様では、請求項１
８の態様において、前記クロスヘッドの頂部表面である
前記弾性リテーナの脚部は接触パッドの接触部分が通過
する開口を有し、前記接続部分が配置される側と反対の
クロスヘッドの側は前記リセスに近接した前記脚部の間
でスカロップ形とされ、接触パッドのベース部分は両側
の各々で前記肩を除去するように切り取られ、切り取ら
れた側は前記クロスヘッドの前記側に最も近接するよう
にクロスヘッドのリセスに保持されることを含む。
【００３６】本発明の請求項２０の態様では、請求項１
９の態様において、接触部分はクロスヘッドのスカロッ
プに近接してスカロップ形とされ、弾性リテーナの開口
は前記スカロップに向かった方向に横に開いていること
を含む。
【００３７】本発明のこれらの及びさらなる目的、特徴
及び利点は、本発明に従ったいくつかの実施例を示す例
示のみの目的の図面の付随する図面と関連した以下の記
述から明らかになるであろう。
【００３８】
【実施例】図面を通して同じ参照番号は様々な実施例の
対応する構成要素を示すためにプライム符号（’）及び
ダブルプライム符号（”）を伴って使用され、プライム
符号及びダブルプライム符号は第１実施例の対応する部
分に関して変更された第２及び第３実施例の要素を示す
ために使用される。
【００３９】図１はエンジンシリンダーヘッドバルブ駆
動トレインを表しており、ボール及びソケット継手（ジ
ョイント）１１は、カム１５によって起こされる動作
（移動）をバルブロッカレバー１７に伝達するために使
用されるプッシュロッド１３の両端に設けられている。
カム１５及びプッシュロッド１３によって起こされるバ
ルブロッカレバー１７の動作は、バルブクロスヘッド２
３に作用することによってバルブシート２１にエンジン
シリンダーバルブ１９を着座させたりシート２１から離
したりする。ここに述べられる範囲では、このエンジン
シリンダーヘッドバルブ駆動トレインは従来の物であ
る。
【００４０】図２−５を参照すると、ゼロリフトでの吸
気及び排気ロード（負荷）のためのバルブクロスヘッド
２３に対するロッカレバー１７の位置（図２）、１／３
リフトでの吸気及び排気ロードのためのバルブクロスヘ
ッド２３に対するロッカレバー１７の位置（図３）、フ
ルリフトでの吸気ロード（図４）のためのバルブクロス
ヘッド２３に対するロッカレバー１７の位置、及びフル
リフトの排気ロード（図５）のためのロッカレバー１７
の位置を示しており、バルブが１／３リフトの位置（図
３）を除いてロッカレバー１７によってクロスヘッド２
３に加えられる力学的力（ダイナミックフォース）は、
点線Ｃで表されるクロスヘッドのセンターラインに対し
て中心ではない。更に、矢印Ｆで表されるこれらの力学
的力の動作（作用）線から分かるように、これらの力
は、センターラインＣの内側（図２）と外側（図４及び
５）間を前後に移動する点でロッカレバー２３上に作用
することが決定された。結果として、ロッカレバー１７
とクロスヘッド２３との間の摩擦力のために曲げモーメ
ントが生成され、該摩擦力はロッカレバー１７が磨耗す
ると増加し、バルブ１９のステム１９ａの疲労破壊の主
要なファクターであることが分かった。
【００４１】従って、バルブステム１９ａの疲労破壊を
導くロッカレバー１７の摩擦磨耗及びクロスヘッド２７
の摩擦誘引サイドローディングを減少させるために、例
示される駆動トレインのクロスヘッド２３は先行技術の
クロスヘッドから変更された。特に、本発明に従うと、
クロスヘッド２３は金属とセラミック構成要素の組合せ
を含む。特に、図６に例示されるように、バルブクロス
ヘッドアセンブリ２５はバルブクロスヘッド２７、接点
（接触）パッド２９及びリテーナ３１を含む。クロスヘ
ッド２７は、例えば冷間成形され熱処理された８６２０
スチールのような金属で形成され、接触パッド２９は、
例えば、ダイプレスされ無圧焼結された窒化珪素パウダ
ーで製造され、リテーナ３１は、例えば、スプリングス
チールの平らなストックからスタンプ（打抜き加工）さ
れることによって形成される。
【００４２】接触パッド２９を収容するために、クロス
ヘッド２７は頂部表面に形成されたリセス（凹所）３２
を有する。リセス３２は、接触パッド２９が製作公差に
もかかわらずリセス内にゆるく受けられることを確実と
するために、接触パッド２９の直径よりも十分に大きい
直径を有する。即ち、通常の製作公差が与えられた場
合、その公差範囲内での可能な最も大きい接触パッド２
９は、力を加えずにその公差範囲内の可能な最も小さい
リセス内に単に落とされてもよい（例えば、セラミック
パッド２９が０．１ｍｍの公差で金属クロスヘッド２７
のリセス３２の直径が０．０５ｍｍの公差であるとき、
パッド２９はリセス３２の直径よりも小さい、少なくと
も０．１５ｍｍの設計寸法を有する）。更に、リセス３
２の底部と側壁の間にラジアスカーブ（radiused curv
e: 回転半径的湾曲）を設けるかわりに、丸形の溝３４
がリセス３２の底と側壁の結合部に設けられる。このよ
うにして、接触パッド２９がリセス３２の側壁と結合し
ても接触パッド２９の平坦底部はリセス３２の底部壁に
平らに乗る。対照的に、一般のラジアスカーブでは、接
触パッドがラジアスカーブに乗り、結果的に接触パッド
２９のそのカーブに乗った部分をリフトし（上げ）バル
ブ動作に影響を及ぼすように接触パッドを傾ける。
【００４３】図６及び７から分かるように、接触パッド
２９はディスク（円盤）型で、ベース部分２９ａ及び直
径の小さな接触部分２９ｂを有する。ベース部分２９ａ
は上に述べたようにリセス３２内にゆるくフィットし
（はまり）、多くてもリセス３２の深さよりもやや深い
かそれよりも少ない厚みを有する。接触パッド２９の高
さは、接触部分２９ｂが表面２７ａより上に、例えば、
およそ１ｍｍだけ突き出る。
【００４４】リテーナ３１は、リセス３２の上の位置で
クロスヘッド２７にスナップ止めできるスプリングクリ
ップの形態であり、接触パッド２９のベース部分２９ａ
の外径よりは小さいが接触部分２９ｂの直径よりは大き
い開口３１ａ（図８）を有する。このようにして、ベー
ス部分２９ａの頂部表面によって形成された接触パッド
２９の肩２９ｃは、リテーナ３１によってリセス３２か
らの移動が制限され、図７及び８から明らかなように、
接触部分２９ｂは開口３１ａを介して間隔をもって延出
しバルブロッカレバー１７に低摩擦、耐磨耗性接触表面
を提供する。リテーナ３１は、ある程度の横方向の遊び
を許容しながら接触パッド２９をリセス３２内に着座さ
せておくために肩２９ｃに軽い圧力を加え続けることが
好ましい。図７及び９に示されるように、リテーナ３１
それ自体は、クロスヘッド２７の下側に形成されるノッ
チ（切り欠き）２７ｂの底部と係合する内側に曲げられ
た両端３１ｂによってクロスヘッド２７上に保持され
る。
【００４５】図１０−１６は、例えば、燃料射出装置ス
プリングの直径部分を許容するために、ロッカレバーが
片側でスカラップ形にされなければならない状態に特に
適した２つの変更した実施例である。図１０の実施例の
場合、バルブクロスヘッドアセンブリ２５’は片側にス
カロップ３４を有するロッカレバー２７’を有する。図
１５及び１６に示されるように、接触パッド２９’は幅
方向両側を欠き切ることによってスカロップ３４を受容
するように形成され、このパッド２９’を受け入れるリ
セス３２は接触部分２９’ｂの寸法を実質的に減少させ
る必要性を避けるため、同様に変更される。図１１の実
施例の場合、より広い接触部分２９''ｂを提供すること
を可能にすることによってエッジストレス（ひずみ）を
最小化させるために、スカロップ３４に隣接した接触部
分２９''ｂの側面もスカロップ形にされる。回転的に非
対称な接触パッド２９’、２９''の使用によって、接触
パッド２９’、２９''とクロスヘッド３１’の間の相対
回転を除去し、それによって両者間のすべり磨耗を減少
させる付加的な利点がある。
【００４６】特に図１２から明らかなように、接触パッ
ド２９’、２９''を定位置に保持するために、リテーナ
３１とは異なり頂部に取り付けられる代わりに側面に取
り付けられる変更されたリテーナ３１’、３１''が利用
される。図１４から分かるように、変更されたリテーナ
３１’、３１''は、脚部の自由端が点線で示されるよう
に互いに近づく非応力状態を有する。従って、リテーナ
３１’、３１''がロッカレバー２７’に取り付けられる
時、レッグは実線位置に外側にフレックスされる（たわ
まされる）ため、リテーナ３１’，３１''を定位置に固
定させるのに十分に弾性的にストレスされる（歪まされ
る）。更に、図１０、１１及び１３に見られるように、
リテーナ開口３１’ａ，３１''ａは接触パッド２９’
ｂ、２９''ｂがスカロップ３４と結合する領域では開い
ている。
【００４７】本発明に従った様々な実施例が示され記述
されるが、本発明はこれらに限らず、当業者には公知で
あるように、様々な変化及び変更が成されてもよい。例
えば、接触パッドの好適なセラミック材料には窒化珪素
が示されているが、アルミナ、ジルコニウム、ジルコニ
ウムとアルミナの複合物のような他のセラミック材料も
使用されてもよい。従って本発明はここに示され記述さ
れた詳細に限らず、請求の範囲によって含まれる全ての
変更を含む。
【００４８】
【発明の効果】本発明のバルブロッカアセンブリは様々
なエンジンバルブトレインタイプに関して使用出来、特
にロッカレバーとバルブクロスヘッドの間の接触のため
に磨耗及び摩擦サイドローディングが問題となるタイプ
に効果的である。本発明は寄生電力ロスを減少させるの
に役立ち、従って改良された燃料経済性を得る機会を提
供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用されるバルブクロスヘッドアセン
ブリのタイプのエンジンシリンダーヘッドバルブ駆動ト
レインを概略的に示した図である。
【図２】エンジン排気及び吸気バルブの開閉サイクルの
様々な点でのバルブロッカレバーとバルブクロスヘッド
の間の接触の位置を示した図である。
【図３】エンジン排気及び吸気バルブの開閉サイクルの
様々な点でのバルブロッカレバーとバルブクロスヘッド
の間の接触の位置を示した図である。
【図４】エンジン排気及び吸気バルブの開閉サイクルの
様々な点でのバルブロッカレバーとバルブクロスヘッド
の間の接触の位置を示した図である。
【図５】エンジン排気及び吸気バルブの開閉サイクルの
様々な点でのバルブロッカレバーとバルブクロスヘッド
の間の接触の位置を示した図である。
【図６】本発明の実施例に従ったバルブクロスヘッドア
センブリの部分断面分解図である。
【図７】組み立てられた状態の部品を除いた線７−７で
切り取られた図６の断面図である。
【図８】組み立てられたバルブクロスヘッドアセンブリ
の平面図である。
【図９】組み立てられたバルブクロスヘッドアセンブリ
の底面図である。
【図１０】二つの変更されたバルブクロスヘッドアセン
ブリを除いた図８に対応する平面図である。
【図１１】二つの変更されたバルブクロスヘッドアセン
ブリを除いた図８に対応する平面図である。
【図１２】図１０及び１１のクロスヘッドアセンブリを
除いた図７に対応する断面図である。
【図１３】図１０及び１１のバルブクロスヘッドアセン
ブリのリテーナの平面図及び側面図である。
【図１４】図１０及び１１のバルブクロスヘッドアセン
ブリのリテーナの平面図及び側面図である。
【図１５】図１１のバルブクロスヘッドアセンブリの接
触パッドの平面図及び側面図である。
【図１６】図１１のバルブクロスヘッドアセンブリの接
触パッドの平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１７ バルブロッカレバー ２５、２５’、２５'' バルブクロスヘッドアセンブ
リ ２９、２９’ 接触パッド ２９ｂ、２９’ｂ、２９''ｂ 接触部分 ３１、３１’、３１'' リテーナ ３１’ａ、３１''ａ 開口 ３２ リセス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ シー．ベンツ アメリカ合衆国 インディアナ州 47203 コロンバス オーリオール ドライブ 3530 (72)発明者 ジョン ティー．キャロル ザ サード アメリカ合衆国 インディアナ州 47203 コロンバス カーヤ スクウェア 730 (72)発明者 篠澤 和弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝 京浜事業所内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バルブクロスヘッドアセンブリであっ
    て、頂部表面にリセスを有する金属で形成されているク
    ロスヘッドを有し、前記リセスにゆるく配置されている
    セラミック材料で形成されているディスク型磨耗パッド
    を有し、接触パッドを前記リセスに保持させる手段とし
    て接触パッドを前記リセスに部分的に乗る位置でクロス
    ヘッドにクリップする弾性リテーナを有する、バルブク
    ロスヘッドアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記ディスク型接触パッドが形成されて
    いるセラミック材料は窒化珪素である、請求項１記載の
    バルブクロスヘッドアセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記ディスク型接触パッドは前記リセス
    に配置されるベース部分及び接触部分を有し、前記接触
    部分は前記ベース部分よりも狭く、クロスヘッドの頂部
    表面から突き出している、請求項１記載のバルブクロス
    ヘッドアセンブリ。
  4. 【請求項４】 肩は前記ベース部分の頂部表面によって
    形成され、前記接触パッドは前記肩上の前記弾性リテー
    ナの係合によって前記リセスに内に保持される、請求項
    ３記載のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記弾性リテーナは接続部分の両側に一
    対の脚部を有する、請求項４記載のバルブクロスヘッド
    アセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記接続部分はクロスヘッドの頂部表面
    に配置され、接触パッドの接触部分が通過する開口を有
    する、請求項５記載のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  7. 【請求項７】 弾性リテーナの前記脚部の各々はクロス
    ヘッドのそれぞれの側に配置されており、内側に曲げら
    れクロスヘッドの底部表面に係合される自由端を有す
    る、請求項６記載のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  8. 【請求項８】 クロスヘッドの底部表面は弾性リテーナ
    の脚部の自由端が係合されるノッチ領域を有する、請求
    項７記載のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記接続部分はクロスヘッドの側面に配
    置され、クロスヘッドの頂部及び底部表面に脚部が位置
    する、請求項５記載のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 前記クロスヘッドの頂部表面である前
    記弾性リテーナの脚部は接触パッドの接触部分が通過す
    る開口を有する、請求項９記載のバルブクロスヘッドア
    センブリ。
  11. 【請求項１１】 前記接触部分が配置されている側と反
    対側のクロスヘッドの側面は前記リセスに近接した前記
    脚部の間でスカロップ形とされている、請求項１０記載
    のバルブクロスヘッドアセンブリ。
  12. 【請求項１２】 接触パッドのベース部分は両側の各々
    の前記肩を除去するように切り取られ、切り取られた側
    はクロスヘッドの前記側に最も近接するようにクロスヘ
    ッドのリセスに保持される、請求項１１記載のバルブク
    ロスヘッドアセンブリ。
  13. 【請求項１３】 接触部分はクロスヘッドのスカロップ
    に近接してスカロップ形とされる、請求項１２記載のバ
    ルブクロスヘッドアセンブリ。
  14. 【請求項１４】 弾性リテーナの開口は前記スカロップ
    に向かう方向に横に開いている、請求項１３記載のバル
    ブクロスヘッドアセンブリ。
  15. 【請求項１５】 カム作動プッシュロッドが金属で形成
    されたロッカレバーへ動作を伝達し、前記ロッカレバー
    は金属で形成されたクロスヘッドに作用することによっ
    てシリンダーバルブを着座させかつ離間させるタイプの
    エンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレインであっ
    て、頂部表面にリセスを有するクロスヘッド、前記リセ
    スにゆるく配置されるセラミック材料のディスク型磨耗
    パッド及び前記リセスに前記磨耗パッドを保持させるた
    めの手段として、前記リセス及び摩耗パッドに部分的に
    乗る位置でクロスヘッドをクリップする弾性リテーナを
    含む、エンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレイン。
  16. 【請求項１６】 シリンダーバルブのバルブステムが前
    記ディスク型接触パッドの両端の各々で前記クロスヘッ
    ドに装着される、請求項１５記載のエンジンシンダーヘ
    ッドバルブ駆動トレイン。
  17. 【請求項１７】 前記ディスク型接触パッドは前記リセ
    スに配置されるベース部分及び接触部分を有し、前記接
    触部分は前記ベース部分よりも狭く、前記クロスヘッド
    の頂部表面から突き出し、肩は前記ベース部分の頂部表
    面によって形成され、前記接触パッドは前記肩上の前記
    弾性リテーナの係合によって前記リセス内に保持され
    る、請求項１６記載のエンジンシリンダーヘッドバルブ
    駆動トレイン。
  18. 【請求項１８】 前記弾性リテーナは接続部分の両側に
    一対の脚部を有し、前記接続部分は前記クロスヘッドの
    頂部及び底部表面に位置する前記脚部を伴って前記クロ
    スヘッドの側面に配置される、請求項１７記載のエンジ
    ンシリンダーヘッドバルブ駆動トレイン。
  19. 【請求項１９】 前記クロスヘッドの頂部表面である前
    記弾性リテーナの脚部は接触パッドの接触部分が通過す
    る開口を有し、前記接続部分が配置される側と反対のク
    ロスヘッドの側は前記リセスに近接した前記脚部の間で
    スカロップ形とされ、接触パッドのベース部分は両側の
    各々で前記肩を除去するように切り取られ、切り取られ
    た側は前記クロスヘッドの前記側に最も近接するように
    クロスヘッドのリセスに保持される、請求項１８記載の
    エンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレイン。
  20. 【請求項２０】 接触部分はクロスヘッドのスカロップ
    に近接してスカロップ形とされ、弾性リテーナの開口は
    前記スカロップに向かった方向に横に開いている、請求
    項１９記載のエンジンシリンダーヘッドバルブ駆動トレ
    イン。
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