JPS6345406A - スイングア−ム式動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスイングアーム式動弁装置、特にスイングアー
ムを１ヱ勤可能に支持するごポット軸受部に配設される
スイングアーム用スプリングの改良に関する。

〈従来の技術） 自動車用等のエンジンに装備されるスイングアーム式動
弁装置は、一端がピボット軸受を介して支持されたスイ
ングアームを、その背面側からカムが所定のタイミング
で押圧して揺動させることにより、該スイングアームの
他端に当接された吸排気バルブを開閉作動させるｈ′４
成である。そして、上記ピボット軸受は、スイングアー
ム側に形成された凸球面部（又は凹球面部）と、シリン
ダヘッド側に形成された凹球面部（又は凸球面部）とか
らなり、この両法面部は、一端がスイングアーム側に係
止され且つ他端がシリンダヘッド側に係止された板バネ
等でなるスプリングによりその当接状態が保持されるよ
うになっている。このような構成によれば、動弁装置の
駆動時つまりカムの回転に伴うスイングアームの揺動時
に、上記スプリングに周期的な曲げ変形が生じて繰り返
し応力が作用し、特にエンジン回転数とスプリングの固
有振動数とが一致した場合には、該スプリングが共振し
て上記繰り返し応力が極めて大ぎくなり、その結果、ス
プリングが疲労し更にはクラックが発生するという事態
を招くことになる。

このような問題に対処するものとして、例えば特開昭６
０−１４７５１１号公報によれば、第７図に示すような
スイングアーム用のスプリング構造が提案されている。

このスプリングは同図に示すように、０字状に成形され
た単一のバネ部材への一部に、該部材Ａの横縁から直角
に折り曲げられた折曲部Ｂを付加した構成で、この折曲
部Ｂによりスプリング自体の剛性を高めて、上記疲労や
クラック発生等の防止を図るようにしたものである。

（光明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記公報に示された手段を用いてスプリ
ングの剛性を高めた場合には、そのバネ定数が大ぎくな
ることに起因して、上記スイングアームの揺動時にピボ
ット・軸受の凸球面部と凹球面部との間の接触面圧が増
大してその両者の摺動部が摩耗し易くなる。また、これ
に加えて上記凸。

凹両球面部間に対する潤滑を行う際に、該両者間の摺動
部に所望の油膜が生成されなくなって上記摩耗が一層顕
著になると共に、第７図に示す折曲部Ｂを付加したこと
により該スプリングの重量増ひいては動弁装置の重量増
を招くことになる。

更に、このようにしてスプリングの剛性を高めながら上
記の如き高面圧に起因する軸受部の摩耗を抑制しようと
すれば、当該エンジンの使用回転域内でスプリングが共
振するという事態を回避することはできず、従ってこの
共振に起因するクラック発生等を防止することが困難と
なる。

本発明はスイングアーム式動弁装置に関する上記のよう
な問題に対処するもので、剛性を徒らに高めることなく
、しかも重量増を招くことなく、エンジン使用回転域内
で共振が生じないスイングアーム用のスプリング構造を
実現して、上記高面圧に起因する軸受部の摩耗を抑制し
ながら、共振に起因するスプリングの疲労やクラック発
生等を効果的に防止することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るスイングアーム式動弁装置は、上記目的達
成のため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、凸球面部と凹球面部とでなるピボット軸受を介し
て一端が支持され且つ他端が吸排気バルブの上端に当接
されていると共に背面側からカムにより押圧されて揺動
するスイングアームと、上記ピボット軸受における凸、
凹両球面部を当接状態に保持するスプリングとを有する
動弁装置において、上記スプリングを、固有振動数の異
なる複数のバネ部材で構成したことを特徴とする。この
場合において、上記複数のバネ部材は夫々、板バネ等で
構成されてその板厚が薄くされているので、これらが重
ね合わされてなるスプリングの剛性は、従来のように一
枚のバネ部材が用いられる場合と略等しくされている。

（作　　　用） 上記の構成によれば、カムの回転に伴ってスイングアー
ムが所定の周期で１ヱ勅されることにより、ピボット軸
受の凸球面部と凹球面部とを当接状態に保持しているス
プリングに、周期的な曲げ変形ないし振動が生じる。そ
の場合、上記スプリングの固有撮動数とエンジン回転数
とが一致すると、該スプリングに共振が生じて極めて大
きな繰り返し応力が作用することになる。

然して、このスプリングは固有撮動数が夫々異なる複数
のバネ部材で構成されているため、いずれか一つのバネ
部材の固有振動数とエンジン回転数とが一致することに
よりそのバネ部材が共振し得る状態となっても、固有振
動数が異なる他のバネ部材の作用により上記共振の発生
が防止ないし抑制され、また他のバネ部材が共振し得る
状態となった場合においても同様にして該共成の発生が
防止される。そして、このスプリング全体としての固有
振動数、換言すれば複数のバネ部材における夫々の固有
振動数の最小公倍数は、エンジンの使用回転域を上回る
ことになるので、スプリング全体が共振状態になること
が阻止され、これにより個々のバネ部材に大きな繰り返
し応力が作用するという不具合が回避されることになる
。

また、上記複数のバネ部材の板厚は、スブリングの重量
増を招かない程度に薄くされているので、該スプリング
ないし動弁装置の軽聞化が図られると共に、スプリング
全体としての剛性が高められることはなく、従ってごボ
ット軸受における両法面部の接触面圧を低減させること
が可能となる。

（実　　施　　例） 以）、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すようにエンジンに備えられるスイングアー
ム式動弁装置１は、一端がごポット軸受２を介してシリ
ンダヘッド３に支持されたスイングアーム４と、ステム
部上端が該スイングアーム４の他端に当接されてスプリ
ング５により開方向（上方向）に付勢されたバルブ６（
吸気バルブ又は排気バルブ）と、図示しないクランクシ
ャフトにより回転駆動されるカムシャフト７に一体形成
されて上記スイングアーム４の背面側に当接されたカム
７ａとを有する。

上記ピボット軸受２は、スイングアーム４の一端部に形
成されたネジ孔４ａ１．：螺合され且つロックナツト８
により固定されたピボット９と、該ごボット９に対応さ
せてシリンダヘッド３に螺着されたピボット受け１０と
から構成され、上記ピボット９の下端に形成された凸球
面部９ａと上記ピボット受け１０の上端に形成された凹
球面部１０ａとが球面接触することにより、ピボット受
け１０に対してピボット９が揺動可能とされている。

そして、上記カムシャフト７の回転に伴ってカム７ａが
スイングアーム４の背面を周期的に押圧することにより
、該スイングアーム４が上記ピボット９の凸球面部９ａ
を支点として揺動され、これにより上記バルブ６が所定
の周期で上下に開閉動されるようになっている。尚、上
記ピボット軸受２における両法面部９ａ、１０ａの摺動
面には、図示しないが所定のオイル通路を介して潤滑オ
イルが供給されるようになっている。

然して、この動弁装置１には、上記ビボッ１〜軸受２に
おける凸球面部９ａの凹球面部１０ａからの離脱を防止
して両法面部９ａ、１０ａの当接状態を良好に保持する
スプリング１１が備えられている。このスプリング１１
は、内側板バネ部材１１ａと外側板バネ部材１１ｂとか
らなり、この実施例においては一枚の板材を折り曲げる
ことにより上記２つの板バネ部材１１ａ、１１ｂが形成
されている。また、このスプリング１１は、その上部一
端（内側板バネ部材１１ａの一端）がスイングアーｌ＼
４の背面に形成された切欠溝４ｂに係止されていると共
に（第２図参照）、その下部が上記ピボット受け１０の
頭部に形成された小径部１０ｂに係合保持されている。

尚、上記スプリング１１の下部は、平面視で第３図に示
すような二叉形状とされた先端部を上記ピボット受け１
０頭部の小径部１０ｂに挾み込むことにより、しかも正
面視で上記両板バネ部材１１ａ、１１ｂが第１図に鎖線
で示すように当初弯曲して互いに離反していたものを上
記小径部１０ｂに挾み込むことにより、ピボット受け１
０に確実に固定された状態となっている。

更に、このスプリング１１は、上記両板バネ部材１１ａ
、ｌｌｂの鉛直部が所定の隙間を介して互いに離反され
て外側板バネ部材１１ｂの方が内側板バネ部材１１ａよ
りも寸法が長くされ、且つ外側板バネ部材１１ｂ　（鉛
直部）の方が内側板バネ部材１１ａ　（鉛直部）よりも
板幅が小さくされている（第４図参照）。そして、この
ような構成により、外側板バネ部材１１ｂの固有振動数
が内側板バネ部材１１ａの固有振動数よりも小さくされ
ているのである。また、上記両板バネ部材１１ａ、Ｉｌ
ｂの板厚は夫々薄くされて、スプリング１１全体の剛性
ないしバネ定数が従来と比較して徒らに大きくならない
ように配慮されている。

上記の構成よれば、クランクシレフトの回転がカム７ａ
に伝達されることによりスイングアーム４が所定の周期
で揺動するが、この時スイングアーム４の揺動支点であ
るごボット９の凸球面部９ａとピボット受け１０の凹球
面部１０ａとを当接状態に保持しているスプリング１１
に周期的な曲げ変形ないし振動が生じる。そして、この
スプリング１１を構成している両板バネ部材１１ａ、１
１ｂのうち、例えば外側板バネ部材１１ｂの固有振動数
とエンジン回転数とが一致した場合には、該バネ部材１
１ｂが共振し得る状態となる。然して、このスプリング
１１には、上記外側板バネ部材１１ｂよりも固有振動数
の大きい内側板バネ部材１１ａが内設されているので、
上記の如く外側板バネ部材１１ｂが共振し得る状態とな
っても、内側板バネ部材１１ａが共振する虞れはなく、
しかも該部材１１ａの作用により上記外側板バネ部Ｕ１
１ｂの共振が抑制ないし阻止されて、スプリング１１全
体が共振状態になることが防止される。

また、エンジン回転数が上昇して、内側板バネ部材１１
ａの固有振動数とエンジン回転数どが一致することによ
り該部材１１ａが共振し得る状態となった場合において
も、上記外側板バネ部材１１ｂの作用によってこの共振
が抑制される。そして、上記両板バネ部材ｉｉａ、ｉｉ
ｂが同時に共振する振動数、つまり画板バネ部材１１ａ
、１１ｂの夫々の固有振動数の最小公倍数は、当該エン
ジンの使用回転域を超えることになるので、この回転域
内においてスプリング全体が共振することはない。これ
により、上記共振に起因して両板バネ部材１１ａ、１１
ｂｆＣ極めて大きな繰り返し応力が作用するという不具
合が簡単な構成ないしレイアウトにより回避されて、該
バネ部材１１ａ、１１ｂの疲労及びクランクの発生等が
効果的に防止ないし抑制されることになる。

また、上記両板バネ部材１１ａ、ｌｌｂは夫々板厚が薄
くされて、スプリング１１全体としての剛性が高められ
ていないので、上記スイングアーム４の揺動時に、ピボ
ット９の凸球面部９ａとピボット受け１０の凹球面部１
０ａとの接触面圧が高面圧とならず、しかもその接触面
に所望の油膜が生成されて良好な潤滑作用が行われるこ
とになる。更に、上記画板バネ部材１１ａ、１１ｂの板
厚が薄くされていることによりスプリング１１の重量増
を招くことはなく、従って動弁装置１の軽■化を図るこ
とが可能となる。

ここで、上記スプリング１１の製造方法について説明す
ると、先ず第１行程として第５図（Ｉ）に示す一枚の板
材１１′を同図（ＩＦ）に示すように艮手方向略中央部
（中央より左側寄り）で折り曲げると共に第１の型ａ１
を用いて該板材１１′の一端に曲率の小さい弯曲部１１
Ｘを形成する。

次に、第２行程として、同図（Ｉｆｆ）に示すように第
２の型ａ２を用いて口字状の内側板バネ部材１１ａを形
成すると共に、該機材１１′の他端に第３の型ａ３を用
いて曲率の梢大きな弯曲部１１ｙを形成する。更に、第
３行程として、同図（ＩＶ　）に示すように上記内側板
バネ部材１１ａの背面側に第４の型ａ４を介在させて口
字状の外側板バネ部材１１ｂを形成することにより最終
製品であるスプリング１１を得るのである。

尚、上記実施例は、内側板バネ部材の方が、外側板バネ
部材よりも寸法を短く且つ板幅を大きく設定されている
ことにより、その固有振動数が相対的に大きくなるよう
に構成したものであるが、これとは別に、第６図に示す
ようにスプリング２０を構成する内側板バネ部材２０ａ
に、内方に弯曲する弯曲部２０ａ’を形成することによ
り、該部材２０ａの固有振動数が外側板バネ部材２０ｂ
の固有振り数よりも大きくなるようにしてもよい。

また、以上の実施例は、固有撮動数の異なる２つの板バ
ネ部材を用いてスプリングを構成するようにしたが、固
有振動数の夫々異なる３つ或いはそれ以上の数の板バネ
部材を用いてスプリングを構成してもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、スイングアームの一端に
備えられたピボット軸受を拘束支持するスプリングを、
固有撮動数が夫々異なる複数のバネ部材で構成するよう
にしたから、当該エンジンの使用回転域内で上記スプリ
ングが共振状態になることが阻止されて、該スプリング
の疲労やクラック発生等が効果的に防止される。また、
上記複数のバネ部材としては板厚の薄いものを使用する
ことが可能となるので、該スプリングの剛性が高められ
ることはなく、従って上記ピボット軸受の活動面に生じ
る摩耗が抑制されると共に、上記スプリングないし動弁
装置の軽足化が図られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、本発明の一実施例を示すもので、第１図
はスイングアーム式動弁装置の概略正面図、第２図は第
１図Ｉ−ｎ線矢視図、第３図は第１図ｍ−１１１線で切
断した断面図、第４図は第１図■−ＩＶ線矢視図、第５
図（Ｉ）、（ＩＩ）、＜ＩＩＩ＞。 （ＴＶ　）は夫々、上記動弁装置に備えられるスプリン
グの製造方法を示す行程図である。また、第６図は本発
明における他の実施例を示すスイングアーム式動弁装置
（スプリング）の要部概略正面図である。更に、第７図
は従来例を示すスイングアーム式動弁装置の要部概略正
面図である。 １・・・スイングアーム式動弁装置、２・・・ピボット
軸受、４・・・スイングアーム、６・・・バルブ（吸排
気バルブ）、７ａ・・・カム、９ａ・・・凸球面部、１
０ａ・・・凹球面部、１１・・・スプリング、１１ａ　
、　１　ｌｂ　　（２０ａ　、　２０ｂ　＞−・・複数
のバネ部材（内側板バネ部材、外側板バネ部材）。 第　１　図 ７門　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１第　２７ 第３図 旦 第　４　しイ４ 第５図 （Ｉ） １１′ （Ｉ［Ｉ） （工Ｖ） 第６図 し　　−へ 第７図 Ｌ−、ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端が凸球面部と凹球面部とでなるピボット軸受
   を介して支持されて他端が吸排気バルブの上端に当接さ
   れ且つ背面側からカムにより押圧されて揺動するスイン
   グアームが設けられていると共に、上記ピボット軸受に
   おける凸球面部と凹球面部とを当接状態に保持するスプ
   リングが備えられたスイングアーム式動弁装置であつて
   、上記スプリングが固有振動数の異なる複数のバネ部材
   で構成されていることを特徴とするスイングアーム式動
   弁装置。