JPH10288012A - 流体圧式バルブスプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブスプリングのサージングを防止すると
ともに、低速回転領域での燃料消費率等を向上させ、か
つ排気ブレーキ作動時の制動効果を高める。 【解決手段】 エンジンバルブ３の上端部に止着された
リテーナ６とシリンダヘッド１との間に、外部より供給
された圧力流体の圧力により、前記エンジンバルブ３を
上向きに付勢する伸縮可能なほぼ筒状の付勢手段９を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエアシリン
ダ等を用いた流体圧式バルブスプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の４サイクルエンジンにおける動弁
機構には、コイルばね形のバルブスプリングが用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のコイルばね形の
バルブスプリングでは、ばね定数及びバルブスプリング
のセット荷重がエンジンの機種毎に一定に定められてい
るため、排気ブレーキ装置が取付けられているディーゼ
ル車等においては、排気ブレーキ作動時に排気管内の圧
力が上昇し、これにより生じるバルブを押し下げようと
する力がバルブスプリングのセット荷重を超えた際に、
排気バルブが強制的に開かれ、制動効果が損なわれると
いう問題がある。

【０００４】また、エンジンが高速回転で運転された際
に、バルブスプリングがサージングを起こし、エンジン
バルブの作動が不確実となって出力が低下したり、バル
ブスプリングが切損したりすることがある。さらに、上
記排気ブレーキの作動時に排気バルブが再開するのを防
止するために、バルブスプリングのセット荷重を高く設
定すると、特に、エンジンが低回転領域で運転されてい
る際の動弁系のフリクションの増加により、機械的損失
が大となり、燃料消費率やエンジン性能の低下要因とな
る。

【０００５】本発明は、通常のコイルばね形のバルブス
プリングを、圧力可変式の流体圧シリンダ等に変更する
ことにより、上述した種々の問題を解消しうるようにし
た、流体圧式バルブスプリング装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 （１）エンジンバルブの上端部に止着されたリテーナと
シリンダヘッドとの間に、外部より供給された圧力流体
の圧力により、前記エンジンバルブを上向きに付勢する
伸縮可能なほぼ筒状の付勢手段を設ける。

【０００７】（２）上記(１)項において、付勢手段を、
互いに摺動可能に嵌合された上下１対のシリンダよりな
る流体圧シリンダとする。

【０００８】（３）上記(１)項において、付勢手段をベ
ローズとする。

【０００９】（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、リテーナとシリンダベッドとの間に、ばね定数の小
さな補助スプリングを設ける。

【００１０】（５）上記(１)〜(４)項のいずれかにおい
て、付勢手段内の圧力を、圧力制御弁により調整しうる
ようにする。

【００１１】（６）上記(１)〜(５)項のいずれかにおい
て、圧力流体を、車両備え付けのエアタンクより圧送さ
れる圧縮空気とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
基づいて説明する。図１及び図２は、本発明の第１実施
例を適用したロッカアーム式の動弁機構を略示するもの
で、シリンダヘッド(１)に圧入された上下方向を向くバ
ルブガイド(２)には、エンジンバルブ(３)の軸部(3a)
が、上下に摺動可能に貫通して保持されている。

【００１３】エンジンバルブ(３)の下端に連設された傘
部(3b)の弁フェース部(3c)は、吸又は排気ポート(４)の
開口下端に嵌合されたバルブシート(５)と当接し、吸又
は排気ポート(４)を開閉するようになっている。

【００１４】エンジンバルブ(３)の軸端部には、リテー
ナ(６)が、１対のコッタ（図示略）を介して止着されて
いる。

【００１５】シリンダヘッド(１)の上面とリテーナ(６)
の下面との間には、円筒形のロアシリンダ(７)とアッパ
シリンダ(８)とからなる流体圧シリンダ(９)が、エンジ
ンバルブ(３)を囲繞するようにして同心的に設けられて
いる。

【００１６】ロアシリンダ(７)の下端部は、シリンダヘ
ッド(１)の上面に気密性を保持して嵌合されている。

【００１７】アッパシリンダ(８)の上端部は、リテーナ
(６)のフランジ部(6a)の外周部下面に気密性を保持して
嵌着され、また下端部は、ロアシリンダ(７)の上端部内
に、上下に摺動可能として嵌合されている。

【００１８】流体圧シリンダ(９)内には、シリンダヘッ
ド(１)に形成された給気通路(10)、及びそれに接続され
た逆止弁(11)と電磁弁(12)とを介して、車両備え付けの
エアタンク（図示略）等の圧縮空気源よりの圧縮空気が
供給されるようになっている。

【００１９】流体圧シリンダ(９)内の圧力は、排気通路
(13)に接続した圧力制御弁(14)を、コントロールユニッ
ト等により制御することにより、エンジンの回転数や排
気ブレーキのオン、オフ等に対応して多段階に調整する
ことができる。

【００２０】(15)は、図示しないコッタの割面より流下
した潤滑油が、バルブ(３)とバルブガイド(２)との間に
過度に流入するのを防止するオイルシールである。な
お、このような流体圧シリンダ(９)を用いた際には、通
常のコイルばね形のバルブスプリングに比して、オイル
下がりの量が少なくなるので、オイルシール(15)は省略
することもある。(16)は、図示しないカムにより上下に
揺動させられるロッカアームで、その先端に螺着したア
ジャスタボルト(17)が、エンジンバルブ(３)の軸端を押
圧することにより、その開閉が行われる。

【００２１】(24)は、ダイヤフラム状のゴム製のシール
部材で、流体圧シリンダ(９)内に供給された圧縮空気
が、コッタの組付部やエンジンバルブ(３)とバルブガイ
ド(２)間の隙間より漏出するのを防いでいる。

【００２２】次に、上記第１実施例の作用について説明
する。まず、エンジンの始動前に、電磁弁(12)を作動さ
せて、エアタンクの圧縮空気を流体圧シリンダ(９)内に
供給し、その圧力によりエンジンバルブ(３)を上向きに
付勢する。この際の流体圧シリンダ(９)内の圧力は、圧
力制御弁(14)により適宜に調整される。

【００２３】この状態でエンジンを始動させると、図２
に示すように、ロッカアーム(16)の下向き揺動により、
エンジンバルブ(３)は、流体圧シリンダ(９)を圧縮して
開かれ、その後は、流体圧シリンダ(９)が伸縮する際の
空気ばねの作用により、従来のコイルばね式の動弁機構
と同様の開閉運動が行われる。

【００２４】流体圧シリンダ(９)内の圧力は、エンジン
の回転数に比例して大となるように、圧力制御弁(14)を
制御するのがよい。このようにすると、低速回転領域に
おいてエンジンバルブ(３)の駆動力が小さくなるので、
動弁系のフリクションによる機械的損失が低減され、燃
料消費率やエンジン性能を向上しうる。

【００２５】また、排気側の動弁機構については、排気
ブレーキの作動時のみ、流体圧シリンダ(９)内の圧力を
高めるように制御して、排気側のエンジンバルブ(３)の
閉弁力を大とすれば、排気管内の背圧が上昇したとして
も、エンジンバルブ(３)が強制的に開弁されることがな
くなり、大きな制動効果が得られる。

【００２６】図３は、本発明の第２実施例を適用した動
弁機構を示す。この実施例では、上述した流体圧シリン
ダ(９)の代わりに、硬質プラスチック又は金属製のベロ
ーズ(18)を用い、その上下の端部を、リテーナ(６)の下
面とシリンダヘッド(１)の上面にそれぞれ嵌着してあ
る。

【００２７】ベローズ(18)内に圧縮空気を供給したの
ち、エンジンを始動すれば、ベローズ(18)が伸縮するこ
とにより、エンジンバルブ(３)の開閉運動が支障なく行
われる。

【００２８】第２実施例においても、ベローズ(18)内の
圧力を適宜に制御することにより、上記第１実施例と同
様の作用効果を奏しうる。

【００２９】図４は、本発明の第３実施例を適用した動
弁機構の要部を示すもので、この実施例では、上述した
第１実施例と同様の流体圧シリンダ(９)内に、補助スプ
リングである小型の圧縮コイルばね(19)を収容してあ
る。

【００３０】圧縮コイルばね(19)のばね定数は、機械的
損失を少なくするために、エンジン始動時のエンジンバ
ルブ(３)の開閉運動に必要な最小限の大きさとするのが
よい。このような圧縮コイルばね(19)を設けると、エン
ジンの始動に先立って流体圧シリンダ(９)内に圧縮空気
を供給する必要はなくなり、従って、例えば長時間の運
転停止等により、エアタンク内の空気圧が低下又はなく
なるなどしても、エンジンが始動不能となることはな
い。

【００３１】なお、図示は省略するが、このような圧縮
コイルばね(19)を、上記第２実施例におけるベローズ(1
8)内に設けてもよいのは勿論である。また、圧縮コイル
ばね(19)を、流体圧シリンダ(９)やベローズ(18)の外側
に、これを囲むようにして設けてもよい。この際は、リ
テーナ(６)のフランジ部(6a)の径を若干大とすればよ
い。

【００３２】図５は、本発明の第４実施例を適用した動
弁機構を示す。この実施例では、ドーナツ状とした流体
圧シリンダ(20)を、エンジンバルブ(３)の回りに同心的
に設け、かつその内方の空間部に、上記と同様の小型の
圧縮コイルばね(19)を設けてある。

【００３３】すなわち、流体圧シリンダ(20)は、シリン
ダヘッド(１)の上面に固着された有底円環状のロアシリ
ンダ(21)内と、リテーナ(６)のフランジ部(6a)の下面に
固着された有頂円環状のアッパシリンダ(22)とからな
り、アッパシリンダ(22)の下端部はロアシリンダ(21)内
に摺動可能として嵌合されている。(23)はオイルシール
である。

【００３４】第４実施例においても、上記第４実施例と
同様の作用効果を奏しうる。

【００３５】なお、第４実施例では、圧縮コイルばね(1
9)を省略し、上記第１実施例と同様、流体圧シリンダ(2
0)のみで実施することもある。また、圧縮コイルばね(1
9)を、流体圧シリンダ(20)内に収容することもある。

【００３６】本発明は、上記ロッカアーム式の動弁機構
の外、タペットを用いた直動型の動弁機構にも適用しう
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 （ａ）従来のコイルばねを用いた動弁機構のように、サ
ージング等の発生する恐れがないので、エンジンの許容
回転数を高めることが可能となり、出力性能を向上しう
る。また、バルブスプリングの折損事故等も防止しう
る。

【００３８】（ｂ）請求項４のようにすると、エンジン
の始動時に圧力流体を供給する必要がないので、エアタ
ンク等に圧力流体が充填されていなくても、エンジンを
容易に始動することができる。

【００３９】（ｃ）請求項５のようにすると、低速回転
領域での動弁系の機械的損失を低減して燃料消費率等を
向上させたり、排気ブレーキ作動時において排気バルブ
が強制的に開かれるのを防止して、制動効果を高めたり
することができる。

【００４０】（ｄ）請求項６のようにすると、流体圧供
給手段を別途設ける必要がないので、安価に実施しう
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を適用した動弁機構の中央
縦断正面図である。

【図２】同じく、エンジンバルブの開弁時を示す中央縦
断正面図である。

【図３】同じく、第２実施例を適用した動弁機構の中央
縦断正面図である。

【図４】同じく、第３実施例を適用した動弁機構の要部
を示す中央縦断正面図である。

【図５】同じく、第４実施例を適用した動弁機構の中央
縦断正面図である。

【符号の説明】

(１)シリンダヘッド (２)バルブガイド (３)エンジンバルブ (４)吸・排気ポート (５)バルブシート (６)リテーナ (７)ロアシリンダ (８)アッパシリンダ (９)流体圧シリンダ (10)給気通路 (11)逆止弁 (12)電磁弁 (13)排気通路 (14)圧力制御弁 (15)オイルシール (16)ロッカアーム (17)アジャスタボルト (18)ベローズ (19)圧縮コイルばね（補助スプリング） (20)流体圧シリンダ (21)ロアシリンダ (22)アッパシリンダ (23)オイルシール (24)シール部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンバルブの上端部に止着されたリ
   テーナとシリンダヘッドとの間に、外部より供給された
   圧力流体の圧力により、前記エンジンバルブを上向きに
   付勢する伸縮可能なほぼ筒状の付勢手段を設けたことを
   特徴とする流体圧式バルブスプリング装置。
2. 【請求項２】 付勢手段を、互いに摺動可能に嵌合され
   た上下１対のシリンダよりなる流体圧シリンダとした請
   求項１記載の流体圧式バルブスプリング装置。
3. 【請求項３】 付勢手段をベローズとした請求項１記載
   の流体圧式バルブスプリング装置。
4. 【請求項４】 リテーナとシリンダベッドとの間に、ば
   ね定数の小さな補助スプリングを設けた請求項１〜３の
   いずれかに記載の流体圧式バルブスプリング装置。
5. 【請求項５】 付勢手段内の圧力を、圧力制御弁により
   調整しうるようにした請求項１〜４のいずれかに記載の
   流体圧式バルブスプリング装置。
6. 【請求項６】 圧力流体を、車両備え付けのエアタンク
   より圧送される圧縮空気とした請求項１〜５のいずれか
   に記載の流体圧式バルブスプリング装置。