JPS63502681A - ポペット弁組立体 - 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】 ボペフト弁、Ｕ立体 本発明はポペット弁組立体、例えば複数のポペット弁が同時に作動するのが要求 されるピストン−シリンダ内燃機関のためのポペット弁組立体に関する。

現在、１つより多（の吸入弁また時には１つより多い排気弁を各シリンダに用い て、所要の燃焼室構造の中に受け入れられる最大の単一ポペット弁で得られるよ りも大きい値に、空気又は混合気の吸入又は排出中に有効ボート窓面積を増大さ せるようにすることについて、関心が高まっている。

本発明によれば、軸線の全てが平行とはなっていない弁棒によって開放位置と閉 鎖位置との間で動くように摺動自在に取付けられた、複数の同時に作動されるポ ペット弁部材と、各弁棒軸線に対し横方向の揺動軸線周りに揺動運動するよう取 付けられた１つのロッカーとを具備し、このロッカーは各弁棒の一端面に係合す るための各弁用の１つの弁環係合タペット要素を有し、各弁棒の長さは、答弁に とって同時に、弁の揚程の中間部分において、ロッカー軸線からタペット要素と 弁環端面との係合点に至る直線が弁棒軸線に直角となるようにして各タペット要 素の全てがロッカー軸線を通る同一平面にはないようにする長さとなっている、 ポペット弁組立体が提供される。

さらに本発明によれば、軸線の全てが平行とはなっていない弁棒によって、その 開放位置と閉鎖位置との間を動くように摺動自在に取付けられた複数の同時に作 動されるポペット弁部材と、各弁棒に対し横方向の揺動軸線の周りに揺動運動す るよう取付けられたロッカーとを具備し、このロッカーが、各弁棒の一端に係合 するよう各弁部材のための弁環係合タペット要素を担持し、ロッカー軸線周りの 弁環係合タペット要素の角度間隔が、各弁棒の軸線間の角度に等しく、また弁棒 の長さは、各ロッカーのタペット要素が各弁棒に同時に係合するような長さとな っている、ポペット弁組立体が提供される。

各弁棒に対するタペット要素の運動は、したがって同一となりそのため同時に最 も効果的に作動するものとなる。

等しい弁揚程を得るために、これらの弁棒の軸線はロッカー軸線から等距離にな っている。

１つの弁が他の弁よりも大きな揚程を必要としたならば、これは、前記の１つの 弁の軸線のロッカー軸線からの距離を他の弁よりも比例して大きくなるよう間隔 をあけることによって、行われる。

本発明は添付図面を参照して実例を示すことによりさらに記述される。

図面中、第１図は単一気筒内燃機関（又は星形内燃機関のうちの１つのシリンダ ）のシリンダヘッドの頂面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線による縦断面図、第３ 図は第２図の矢印■−■の方向に見たシリンダヘッドの下面図、 第４図は第２図の矢印■の方向の吸入ロッカーシャフトの図、 第５図は第２図の細部拡大図、 第６図はオーバーヘッドカムシャフトを組込んでいるシリンダヘッドの弁配置の 概略図、 第７図は油圧式自己調整タペットを組込んでいる変形弁装置の、第２図の部分に 対応する図、 第８図は第７図のロッカーシャフトの平面図である。

第１図から第３図に示されるシリンダヘッド１はアルミニウム合金鋳物によって 形成される。この鋳物は、燃焼室２と、吸気及び排気弁座インサート５及び６に よってそれぞれ区画形成された吸気及び排気ポートを介して燃焼室２と連通ずる 吸気及び排気ダクト３及び４とを区画形成する。

シリンダヘッド鋳物はさらに、冷却水通路Ｗを区画形成し、この冷却液通路はシ リンダブロック７の冷却液ジャケットＪ（第２図）から水を基材とする冷却液を 受け取り、このシリンダブロックには前記ヘッドが固定されかつ冷却液をシリン ダヘッドの頂面の出口８（第１図及び第３図）に送るようにしている。

さらにシリンダヘッドには、４つの孔９が形成され、これらの孔を植込みボルト が通ってシリンダブロック７上にこのヘッドを保持し、またスパークプラグ１１ を収容する中央壁１０が形成され、このスパークプラグは壁１０から燃焼室２へ とシリンダブロック７のボア１２の軸線上に延在するねじ大の中に固定されてい る。壁１０の上方部分を形成するための中央開口が形成されたロッカーカバー（ 図示しない）がシリンダヘッドの上方部分を覆って固定され、弁及びロッカー機 構を取囲むようにしている。

吸気行程中の最大有効吸気ポート“窓”面積を得るために、３つの吸気ポー）５ ａ　、５ｂ及び５Ｃが設けられる。適当な排気ポート窓面積は２つの排気ポー） ６ａ及び６ｂによって得られる。

ポート５と６の各々は、それぞれの吸気又は排気ポペット弁部材１５　、１６の ための弁座を形成する。弁部材１５と１６は、それぞれの弁座５，６と同軸のシ リンダヘッド鋳物に形成された穴の中の弁案内インサート１７と１８の内部を摺 動可能な弁棒を有する、通常のポペット構造のものである。弁部材１５と１６は その閉鎖位置へと付勢されており、この閉鎖位置でその弁がさ部は各弁座５と６ に弁ばね１９と２０によってシール接触され、これらの弁ばね１９と２０はその 一端がシリンダヘッドの上面に当接しその他端がワッシャ２１と２２に当接し、 これらワッシャ２１と２２の各々は各弁棒の端部付近の溝に係合された割コレッ ト（図示しない）に当接している。

これらの弁は、エンジンの各作動サイクル中に要求されるようにその開放位置に 、ロッカー２３と２４によって押しつけられ、これらロッカー２３と２４はシリ ンダヘッド鋳物１の台座部分２５　、２６　、２７及び２８上で揺動運動するよ うに取付けられ、オイルがエンジンの潤滑系（図示しない）からシリンダヘッド と台座に形成された通路２９を通ってロッカーのための軸受に供給される。各ロ ッカー２３　、２４は、エンジン速度の半分の速度で駆動されるカムシャフト３ １上の各カムによってその共働する弁が駆動される時、その軸線の周りに揺動さ れる。

ローラ型のカム従動子３３と３４が各カムと共働し、その運動をブツシュロッド ３５と３６を介して伝達し、ロッカー２３と２４の梃子部分３７と３８を作動さ せる。そしてこれらロッカーはその運動を、ロッカー２３と２４と一体に形成さ れたねじの切られた小穴４２に係合する調整タペットねじ４１によって、弁環に 伝達する。

第３図から、３つの吸気弁部材１５ａ、１５ｂ及び１５Ｃの弁がさ部は、その直 径を大きく減少させそのため弁が開いた時のポート窓面積を減少させることなし に、−直線上に配置することが不可能であることが、容易に明らかである。した がって、これらの弁は三角形状に配置しなければならない。ボー）５ａ及び５ｂ と弁１５ａ及び１５ｂは同一平面上の軸線を有している。３つの吸気弁１５の全 てを同一ロッカ−２３により作動できるようにし、また“揚程”、すなわち弁が その開放位置と閉鎖位置との間を動く距離が３つの弁の各々にとって同−又はほ ぼ同一となるのを保証するために、これら３つの弁部材の軸線は全て同−又はほ ぼ同一の距離でロッカーの軸線を通らなければならない。弁１５Ｃの軸線はした がって弁１５ａと１５ｂの軸線を通る平面に対して約１０°の角度Ｙで傾斜して いる。

弁の閉鎖位置と開放位置との間の全ての位置における弁環とその案内との間の過 度の側部荷重（摩擦を伴う）を避けなければならず、またそのためロッカー軸受 上の過度の負荷を避けなければならない。

第２，４及び５図かられかるように、タペットねじ４１Ｃと弁環１５Ｃとの接触 点は、タペットねじ４１ａ及び４１ｂとそれぞれの弁との間の対応接触点からロ ッカー２３の軸線２３Ａの周りに同じ角度Ｙだけ角度上の間隔をおいて配されて いる。これを行うために、弁１５Ｃの弁環は、３つの弁の全ての弁がさ部が燃焼 室２の同一の壁のおおよその部分を形成するようにされている場合は弁１５ａと １５ｂの弁環よりも長くなければならない。

第１図及び第４図に示される構造において、ねじの切られた小穴４２ｂと４２Ｃ はロッカー２３の同一アーム４４上に担持され、一方、タペット小穴４２ａは別 のアーム４５によって担持されている。

弁の閉鎖位置４８から完全な開放位置４９へのタペットの行程中のある点におい て、ロッカー軸線２３Ａとタペットねじと対応弁環の端面の接触点とを通る１つ の平面５０は、対応弁環の軸線に対して直角となっている。通常これは、その開 放位置に向ってその弁の全行程の３０％から５０％の範囲、ここでは３５％の点 において、生じる。図面に示される実施態様においては、平面５０ａと５０ｂは 勿論一致しており、そして平面５０ｃに対し角度Ｙをなしている。この位置にお いて、タペットねじとその対応弁環との接触点は、全てロッカー軸線２３Ａから 同一距離にある。したがって、タペットねじと弁環の端面との間に起きる“叩打 ”運動は、これら弁部材が異なる角度で位置しているという事実にかかわらず３ つの吸気弁の全てにとって同一であることが理解されるであろう。したがって、 最適の叩打運動が３つのタペットの各々について行われ弁環とロッカー上への最 小の側部荷重を保証するようにロッカーとタペットとの幾何学的形状を決定する のに対して、何らの妥協策を要しない。

２つの排気弁部材は平行でありまたそのため同じ長さでありそれによりそのタペ ットとロッカーの幾何学形状の同一構造は、何らの困難性を招来しない。

他の弁の揚程より大きな揚程が１つ又はそれ以上の弁、例えば弁１５Ｃに要求さ れたならば、そのロッカー軸線と対応弁の軸線との間の距離が要求された揚程に 比例するようにされる。各弁環に対する３つのタペットの運動はしたがって幾何 学的にほぼ同一でありまたさらにその構造上において何らの妥協策も要しない。

もし第３の排気弁が必要であったならば、その結果としての３つの排気弁と作動 ロッカーアームとタペットとは、上記の吸気弁の場合とほぼ同じやり方で配置さ れる。

第６図は本発明をオーバーヘッドカムシャフトエンジンに適用した例を示す第２ 図と同様な簡略化した概略図である。

この場合は、吸気弁と排気弁は単一のオーバーヘッドカムシャフト６１　（吸気 及び排気カムを有している）によって作動される。さらに、吸気口フカ−６３と 排気ロッカー６４は、３つの吸気弁部材６５ａ、６５ｂ及び６５ｃと２つの排気 弁部材６５ｅ及び６５ｆとをそれぞれ作動させる。吸気及び排気ロッカー６３及 び６４はカム従動ローラ６６が回転自在に取付けられているアーム６７と６８を 担持している。

ロッカー６３と６４の軸線６３Ａと６４Ａは吸気弁及び排気弁の各軸線の内側に 位置している。吸気弁６５Ｃの軸線は再び他の吸気弁６５ａと６５ｂの軸線の共 通平面に対し角度Ｙ°で傾斜されている。３つの吸気弁と対応タペットの全てに とって同一の作動幾何学形状を得るために、中央吸気弁部材６５Ｃは他の２つの 吸気弁部材６５ａと６５ｂよりも長い弁環を持たなければならない。種々の弁部 材の上端面の各位置は第６図においては参照番号６２によって示されている。３ つの吸気弁の部分的に開いた位置において、弁６５ａと６５ｂの端面ば１つの平 面５２ａ、ｂ上に位置し、一方、弁部材６５ｃの上端面は平面６２ａ。

ｂに対し角度Ｙで傾斜する平面６２Ｃ上に位置している。

同様に、排気弁５５ｅ、ｆの上端面はその開放運動中にロッカー軸線６４ａを通 る１つの平面６２ｅ、ｆを通過する。

第７図及び第８図は、手動調整ねし型のタペットが自己調節油圧式タペットに替 えられた、第１図から第４図に示す弁装置の変形例を示している。

第８図に示すように、吸気ロッカー２３′は台座２５において支持されたそのジ ャーナル部分７２に半径方向の穴７１を有しロッカーのシャフト部分の内側に流 入する台座の穴からのオイルを受け取るようにしている。台座２６において支持 されたロッカーのジャーナル部７４はプラグ７５によって閉じられている。この ロッカーは、それぞれに半径方向に延在するオイルダクト７７が形成されている ３つの別々のタペット支持アーム７６ａ、７６ｂ及び７６ｃを担持している。

各ロッカーアーム７６の外側自由端は、商標名ＩＮＡのもとに入手できる種類の 油圧式自己調整タペット８０が収容される、小穴７８として形成される。これは 、通路７７ｃからのオイルを受け取るためその上端が開口している円筒状オイル 貯蔵器８１を具備している。タペットスリーブ８２が小穴７８の中を摺動するこ とができそして貯蔵部材８１の外周に滑り嵌めとなっている。タペットスリーブ ８２の下端はタペットバッド８４の半球状の座にボール部分８３が係合されるボ ールソケット接合の、ボール部分を形成する部分８３によって閉じられている。

オイルは、貯蔵器から、貯蔵器８１の下端とタペットスリーブ８２の内部との間 に形成された室８６へと逆止ボール弁８５を通過し、室８６をオイルで満たすよ うにしている。スプリング８７がタペットスリーブ８２を下方に向って付勢し、 タペットバッド８４を弁部材１５の弁棒の上端に接触させるようにする。

作動時、ロッカーの時計方向の運動（第７図）により、貯蔵部材８１はタペット スリーブ８２の内側で下方に動こうとする。しかし、逆止弁８５がタペット室８ ６からオイルの出るのを阻止しそのためタペットスリーブ８２はロッカーと共に 実際上の固体となりそしてタペットヘッド８４を下方に押しやり弁を開くように する。吸気弁の閉鎖位置で隙間ができるのをなくすために、スプリング８７はオ イルがボール弁８５を通って貯蔵器から下方に引かれるようにする。

第７図に見られるようにタペット小穴７８ｃはロッカーの軸線に関し角度Ｙ°だ けタペット小穴７８ａ、７８ｂに対し変位しており、同様にボール部分８３ｃの 中心８８ｃはボール部分８３ａと８３ｂの中心に対し角度Ｙ°だけ変位している 。答弁が部分的に開いた位置において（例えば３５％揚程で）、ロッカーの軸線 ７３Ａからボール部分８３の中心８８までの直線は弁部材の軸線に直角である。

タペットバッド８４はこのようにして、相対的な横方向の叩打運動が弁棒の端面 とタペットバッドの下面との間に生じても、弁棒の延伸を実質的に形成する。

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．軸線の全てが平行でない弁桿によってその開放位置と閉鎖位置との間を運動 するよう摺動自在に取付けられた、複数の同時に作動されるポペット弁部材と、 各弁桿軸線に対し横方向の揺動軸線の周りに揺動運動するよう取付けられたロッ カーとを具備し、該ロッカーは、各弁桿の端面に係合する各弁のための弁桿係合 タペット要素を有し、弁桿の各長さは、各弁の弁揚程の中間部分においてロッカ ーの軸線からタペット要素と弁桿の端面とが係合する点に至る直線が、弁桿の軸 線に直角となるようにして、タペット要素の全てがロッカーの軸線を通る同一平 面上にはないようにする長さとなっているポペット弁組立体。
2. ２．軸線の全てが平行でない弁桿によってその開放位置と閉鎖位置との間を運動 するよう摺動自在に取付けられた、複数の同時に作動するポペット弁部材と、前 記各弁桿に対し横方向の揺動軸線の周りに揺動運動するよう取付けられたロッカ ーとを具備し、該ロッカーは、各弁桿の端面と係合する、各弁部材のための弁桿 係合タペット要素を担持し、ロッカーの軸線の周りの弁桿係合タペット要素間の 角度間隔が、各弁桿の軸線間の角度に一致し、また弁桿の長さが、ロッカーのタ ペット要素が各弁桿に同時に係合するような長さとなっている、ポペット弁組立 体。
3. ３．弁桿の各軸線がロッカーの軸線から等距離である請求の範囲第１項記載のポ ペット弁組立体。
4. ４．各弁のためのタペットパッドがロッカーに関節接合されかつ共働弁部材の端 面に揺動自在に係合する接触面を有し、ロッカーの軸線に対するこれらタペット パッドの関節接合の中心の角度間隔が各弁桿の軸線間の角度に一致している請求 の範囲第２項記載のポペット弁組立体。
5. ５．前記各弁について、ロッカーの軸線と前記関節接合の中心とを通る直線がロ ッカーの弁上昇運動の中間点において、弁部材の軸線に対し直角をなしている請 求の範囲第４項記載のポペット弁組立体。
6. ６．各弁桿の軸線がロッカー軸線から等距離にある請求の範囲第５項記載のポペ ット弁組立体。