JP3195234B2 - 動弁機構 - Google Patents

動弁機構

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JP3195234B2
JP3195234B2 JP11143896A JP11143896A JP3195234B2 JP 3195234 B2 JP3195234 B2 JP 3195234B2 JP 11143896 A JP11143896 A JP 11143896A JP 11143896 A JP11143896 A JP 11143896A JP 3195234 B2 JP3195234 B2 JP 3195234B2
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパークプラグ機
能を一体化したエンジンバルブ及びスパークプラグ機能
一体型エンジンバルブを備えた動弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】スパークプラグとエンジンバルブの機能
を兼用させるエンジンバルブに関する従来の技術として
は、図8に示す第1の技術(実開昭60−11833
1)や、図9に示す第2の技術(米国特許3982,5
06号)がある。第1の技術では、スパークプラグ31
を円筒中空型のバルブステム32にねじ込んで一体化を
図る構成であり、同様に、第2の技術においても、スパ
ークプラグ33を円筒中空型のバルブステム34にねじ
込んで一体化を図る構成である。
【0003】即ち、いずれの技術も、単独形成したスパ
ークプラグ部品を、別形成されたエンジンバルブの円筒
中空型ステム内にねじ込む構造となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術は、
以下のような問題があるため一般のガソリンエンジンへ
の実用化は極めて困難である。 (1)バルブの円筒中空型ステム内にプラグを螺着した
構造及びプラグレンチ等のスパークプラグ取り外し工具
の口径を考慮すると、エンジンバルブ本体の外径が大き
くなり、重量もかさみ、動弁させるための負荷が増え
る。
【0005】(2)エンジンバルブ本体の口径が大きい
ため、動弁機構におけるバルブ収納スペースが拡大され
て、動弁機構のレイアウトが制限され、かつ熱効率も悪
い。そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を考慮し
なされたものであり、その目的は、一般のガソリンエン
ジンへ実用化できるコンパクトな寸法のスパークプラグ
機能一体型エンジンバルブを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、スパークプラグの主要部材とエンジンバ
ルブ部材を一体形成する手段を採用する。即ち、シリン
ダーに開口する吸排気通路を閉止する傘部をバルブステ
ムと一体に形成したエンジンバルブ本体内に、傘部のシ
リンダー対向面に露出して中心電極を構成する第1の電
極棒を埋設し、前記バルブ本体と一体に形成されて、傘
部のシリンダー対向面からL字型に折れ曲がって露出
し、傘部のシリンダー対向面から露出する第2の電極部
を形成することにより、エンジンバルブにスパークプラ
グ機能を一体化し、前記第2の電極部を、前記中心電極
との間に火花ギャップを形成する接地電極を構成するよ
うにする。ここで、エンジンバルブ本体部材は、導電
材、絶縁材のどちらも使用可能である。まず、導電路と
して機能させるために導電材を使用したエンジンバルブ
本体においては、バルブ本体内部に中心電極となる第1
の電極棒をエンジンバルブ本体との間に絶縁材を介装さ
せて埋設し、この中心電極と対向して火花ギャップを形
成する接地電極を構成する第2の電極部を傘部シリンダ
ー対向面にエンジンバルブ本体と一体形成して設ける。
次に、絶縁材を使用したエンジンバルブ本体において
は、中心電極である第1の電極棒をバルブステム内に埋
設することにより形成し、一方、傘部シリンダー対向面
においてこの第1の電極棒と対向して火花ギャップを形
成する接地電極を構成する第2の電極部は、バルブステ
ムヘッド部からバルブ本体傘部へ直下に貫通させてエン
ジンバルブ本体内部に延設した電極棒の一端を傘部シリ
ンダー対向面に露出させて形成する。これらのエンジン
バルブ本体に一体化されたスパークプラグに火花を飛ば
すための給電手段として、バルブステム部の外周に第1
の電極棒と導通させた集電環を周設し、この集電環の外
周面に、イグニションコイルまたはデストリビューター
等の点火用電気エネルギー発生器又はその分配器と接続
し、バネで付勢保持した点火用電気エネルギー供給電極
子の先端を摺接させて、中心電極に点火用電気エネルギ
ーを導通させる手段を採用する。また、本発明に係るス
パークプラグ機能一体型エンジンバルブにより、以下の
ような動弁手段が提供できる。まず、エンジンの駆動に
連係して回転するカムシャフトと、このカムシャフトに
固定一体化され、エンジンバルブステム部上端部に摺接
するカムとを設け、このカムの回転に連係してエンジン
バルブを開閉動作させる動弁機構を基礎とする手段であ
る。即ち、この動弁機構に用いるカムシャフト及びカム
に、一端をイグニションコイルまたはデストリビュータ
ー等の点火用電気エネルギー発生器又はその分配器に接
続するとともに、他端をカムシャフト及びカム内を貫通
してカム表面に露出させ、バルブステム上端部に露出す
る第1の電極棒と接触させる給電路を配設した動弁手段
である。本発明に係る次の動弁手段は、エンジンの駆動
に連係して回転するカムシャフトと、このカムシャフト
に固定一体化されたカムと、一端がカムに摺接し、かつ
他端がエンジンバルブ上端部に当接し、カムの回転に連
係揺動するロッカーアームとを備え、このロッカーアー
ムの揺動に連係してエンジンバルブを開閉動作させる動
弁機構を基礎とするものである。即ち、この動弁機構に
用いるカムシャフトには、一端がイグニションコイルま
たはデストリビューター等の点火用電気エネルギー発生
器又はその分配器に接続されるとともに、他端がカムシ
ャフト及びカム内を貫通してカム表面に露出し、点火用
電気エネルギー供給可動接点を形成する中心電極への第
1の給電路が設ける。同時に、このロッカーアームに
は、ロッカーアーム内を貫通して、一端がカムとの摺接
面に露出して第1の給電路の可動接点と接触し、他端が
バルブステム当接面に露出し、バルブステム上端部に露
出する第1の電極棒と接触する第2の中心電極への給電
路を設けた動弁手段である。この第2の給電路の第1の
電極棒との接点又は/および第1の給電路との接点にお
いて、ロッカーアーム内に配設され、導電バネにより先
端がロッカーアーム表面から突出する方向に付勢保持さ
れた点火用電気エネルギー供給電極子を用いることによ
り、これらの接点における導通をより確実に手段も考え
られる。更に、エンジンの駆動に連係して回転するカム
シャフトと、前記カムシャフトに固定一体化されたカム
と、一端が前記カムに摺接し、かつ他端が請求項1記載
のエンジンバルブ上端部に当接し、カムの回転に連係揺
動するロッカーアームとを備え、このロッカーアームの
揺動に連係してエンジンバルブを開閉動作させる動弁機
構を基礎とする手段である。この機構に用いるロッカー
アームには、一端がロッカーアームの枢軸を介してイグ
ニションコイルまたはデストリビューター等の点火用電
気エネルギー発生器又はその分配器に接続されるととも
に、他端がロッカーアーム内を貫通してバルブステム当
接面に露出し、バルブステム上端部に露出する第1の電
極棒と接触する第2の中心電極への給電路を設ける手段
も提供できる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて実施例により説明する。図1は、本発明の第
1の実施例を示し、エンジンバルブ本体が鉄などの導電
材からなるスパークプラグ機能一体型エンジンバルブの
要部縦断面図である。エンジンバルブ本体1aは、ステ
ム部2と傘部3が一体に形成されている。傘部3下方の
シリンダー対向面4には、バルブ本体1aと同一の導電
材により一体形成されたL字型の第2の電極部8aが設
けられている。バルブ本体1aの内部には、中心電極を
構成する第1の電極棒7aが埋設されており、その一端
はシリンダー対向面4の中心に露出して、接地電極を構
成する第2の電極部8aに対向し火花ギャップ9を形成
している。
【0008】また、第1の電極棒7aは、バルブ本体1
aとの間に絶縁材5aを介装してバルブ本体1aに埋設
され、かつバルブ本体1aのステム部2との間に絶縁材
5aが介装され、ステム部2の外周に周設された集電環
6aと接続している。この集電環6aには、イグニショ
ンコイルまたはデストリビューター等の点火用電気エネ
ルギー発生器又はその分配器13と接続する点火用電気
エネルギー供給電極子10の先端が摺接されている。こ
の点火用電気エネルギー供給電極子10は、絶縁保持器
11内に収容された圧縮スプリング12により突出方向
に付勢保持されてその先端が集電環6aに摺接し、イグ
ニションコイルまたはデストリビューター等の点火用電
気エネルギー発生器又はその分配器13からの点火用電
気エネルギーを集電環6aに導通して中心電極である第
1の電極棒7aに導き、火花ギャップ9に火花を飛ばす
ための給電路を形成している。
【0009】図2は、図1に示された導電材からなるス
パークプラグ機能一体型エンジンバルブをシリンダーヘ
ッド14に組み込んだ断面図である。エンジンバルブ本
体1aは、シリンダーヘッド14との間に介装されたバ
ルブスプリング17により、吸排気通路18を閉止する
方向に付勢されており、ステムヘッド16は、コッター
15により支持されている。
【0010】また、エンジンバルブ本体1aと車体を通
じてアースされているシリンダーヘッド14の間には絶
縁材5bが介装されている。点火用電気エネルギー供給
電極子10は、シリンダーヘッド14の吸排気通路18
の壁に固設された絶縁保持器11により保持されて設け
られている。図3は、本発明の第2の実施例を示し、エ
ンジンバルブ本体がセラミックなどの絶縁材からなるス
パークプラグ機能一体型エンジンバルブの要部縦断面図
である。
【0011】セラミック等の非導電材からなるエンジン
バルブ本体1bの傘部3下方のシリンダー対向面4の中
心に露出する第1の電極棒7bが中心電極を構成してお
り、エンジンバルブ本体1bに埋設されている。また、
第1の電極棒7bは、エンジンバルブ本体1bのステム
部に周設された集電環6bに接続しており、集電環6b
からエンジンバルブ本体1bの内部中心へ延設され、そ
の内部中心位置で直角に屈曲して、下方に向けて真っ直
ぐに貫通して、シリンダー対向面4の中心にその一端を
露出している。
【0012】なお、集電環6bは、イグニションコイル
又はデストリビューター等の点火用電気エネルギー発生
器又はその分配器13と接続する点火用電気エネルギー
供給電極子10と摺接され点火用電気エネルギーを受け
取る構成は、図1、2に示す第1の実施例と同様であ
る。接地電極を構成する第2の電極部8bは、バルブス
テム部2の内部に第1の電極棒7bと離間して埋設され
た電極棒の一端がシリンダー対向面4に露出しL字型に
折れ曲がって形成され、第1の電極棒7bと対向し、火
花ギャップ9を形成している。
【0013】図4は、図3に示した絶縁材からなるスパ
ークプラグ機能一体型エンジンバルブをシリンダーヘッ
ド14に組み込んだ断面図である。絶縁材からなるエン
ジンバルブ本体1bが、図2と同様の構成によりアース
されたシリンダーヘッド14に組み込まれいる。第2の
電極部8bは、ステムヘッド16から下方へ真っ直ぐバ
ルブ本体1b内部を貫通させて延設した電極棒から構成
されている。
【0014】また、第2の電極部8bは、コッター1
5、バルブスプリング17及びシリンダーヘッド14を
介してアースされている。図5は、スパークプラグ機能
一体型エンジンバルブを駆動させる動弁機構の第1実施
例の断面図である。イグニションコイル又はデストリビ
ューター等の点火用電気エネルギー発生器又はその分配
器13と一端が接続する給電路19aが、エンジンの駆
動に連係して回転しエンジンバルブを開閉させるカムシ
ャフト20の内部を、カムシャフト20と一体固定され
たカム21aへ向かって延設され、かつカム21a内部
に形成された点火用電気エネルギー供給電極子22に接
続している。
【0015】点火用電気エネルギー供給電極子22は導
電バネ23により突出方向に付勢保持され、カム21a
表面にその先端を露出している。この点火用電気エネル
ギー供給電極子22の先端が、エンジンバルブの本体上
部に取り付けられたバルブリフター25の天板に露出形
成された点火用電気エネルギー供給固定接点24に押し
付けられて接触したときに、バルブ本体内部に絶縁材5
dを介装して埋設されて中心電極を構成する第1の電極
棒7cに点火用電気エネルギーを確実に導通する。これ
により、第1の電極棒7cと導電材からなるエンジンバ
ルブ本体1cと一体形成されてL字型の接地電極を形成
している第2の電極部8cとの間の火花ギャップ9に火
花を飛ばす。
【0016】図6は、スパークプラグ機能一体型エンジ
ンバルブを駆動させる動弁機構の第2実施例の断面図で
ある。エンジンの駆動に連係して回転するカムシャフト
(図6では省略)に固定一体化されたカム21bの内部
には、イグニションコイル又はデストリビューター等の
点火用電気エネルギー発生器又はその分配器13と接続
する第1の給電路19cが設けられ、カム21bの表面
には第1の中心電極への給電路19cが露出して点火用
電気エネルギー供給可動接点28を形成している。
【0017】ロッカーアーム29aには、ロッカーアー
ム29aの内部を軸方向に貫通して、一端がカム21b
との摺接面に露出して第1の給電路の可動接点28と接
触する点火用電気エネルギー供給固定接点27aを形成
し、他端がバルブステム当接面に露出し、バルブステム
上端部に露出する第1の電極棒7cの点火用電気エネル
ギー供給固定接点26と接続する点火用電気エネルギー
供給固定接点27bを形成する第2の中心電極への給電
路19bが絶縁材5eを介装して設けられている。
【0018】カム21b表面の点火用電気エネルギー供
給可動接点28は、カム21bの回転に連係してロッカ
ーアーム枢軸30aを軸に揺動するロッカーアーム29
aの一端に設けられた点火用電気エネルギー供給固定接
点27aと接触する。これにより、点火用電気エネルギ
ーはロッカーアーム29a内部の給電路19b、点火用
電気エネルギー供給固定接点27b、点火用電気エネル
ギー供給固定接点26を介してエンジンバルブの第1の
電極棒7cに導通される。
【0019】エンジンバルブの第1の電極棒7cは、バ
ルブ本体内部に絶縁材5dに介装されて軸方向鉛直に埋
設されて中心電極を構成し、導電材からなるエンジンバ
ルブ本体1cと一体に形成されて接地電極を構成する第
2の電極部8cとの間に形成された火花ギャップ9を形
成している。なお、図5の第1実施例においては、バル
ブ本体1c、カム21a及びカムシャフト20を、ま
た、図6の第2実施例においては、バルブ本体1c、カ
ム21b及びロッカーアーム21bを絶縁材により形成
する構成も可能である。この場合、スパークプラグ機能
を構成する中心電極は図4に示す第1の電極棒7bの一
端をバルブステム上端面に露出させ、他端をバルブ本体
内部を直下に貫通させてシリンダー対向面4の中心に露
出させて中心電極を形成し、図4と同様の構成で形成し
たの第2の電極部8bと対向させ火花ギャップ9を形成
する。この中心電極7bへの点火用電気エネルギーは、
第1実施例のカムシャフト20内部に埋設した給電路1
9aまたは第2実施例のロッカーアーム29a内部に埋
設した給電路19bからバルブステム上端面に露出した
中心電極である第1の電極棒7bの一端の接点を介して
中心電極に導通させる。
【0020】図7は、スパークプラグ機能一体型エンジ
ンバルブを駆動させる動弁機構の第3実施例の部分断面
図である。イグニションコイルまたはデストリビュータ
ー等の点火用電気エネルギー発生器又はその分配器13
に一端が接続された中心電極への給電路19dは、エン
ジンの駆動に連係して回転するカムシャフト20に固定
一体化されたカム21cの回転により揺動するロッカー
アーム29bの枢軸30bを介して、絶縁材からなるロ
ッカーアーム29bの内部に延設されている。
【0021】給電路19dは、ロッカーアーム29b内
部貫通してバルブステム当接部面に露出して、エンジン
バルブの中心電極に接続する点火用電気エネルギー供給
固定接点27cを形成している。なお、この動弁機構の
第3実施例のロッカーアーム29bに導電材を使用し、
給電路19dを絶縁材を介装してロッカーアーム29b
内部に延設することも可能である。
【0022】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。 (1)エンジンバルブとスパークプラグをコンパクトに
一体化形成できたことにより、一般の4サイクルガソリ
ンエンジンへの取付けが可能となり実用化できる。 (2)エンジンバルブとスパークプラグを一体化させコ
ンパクトな大きさに形成できたことにより、燃焼室の設
計の自由度が上がり、熱効率を追究できる。 (3)従来技術に比べ、バルブ本体の口径が小さく、重
量も少ないため、動弁の際の負荷が少なく燃費効率が良
い。 (4)更に、本発明に係るスパークプラグ機能一体型エ
ンジンバルブを駆動させる動弁機構においては、バルブ
内部の中心電極への給電路をカムシャフト等に内蔵する
ことによって、点火用電気エネルギーの給電路を装置外
部に配設する必要がなく、点火機構と動弁機構が一体化
したコンパクトな動弁機構が提供可能となり、当該機構
周辺の設計の自由度があがる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である導電材からなるス
パークプラグ機能一体型エンジンバルブの要部縦断面図
【図2】同バルブのシリンダーヘッドへの組み込み断面
【図3】本発明の第2の実施例である絶縁材からなるス
パークプラグ機能一体型エンジンバルブの要部縦断面図
【図4】同バルブのシリンダーヘッドへの組み込み断面
【図5】動弁機構の第1実施例の断面図
【図6】動弁機構の第2実施例の断面図
【図7】動弁機構の第3実施例の部分断面図
【図8】第一の従来例図
【図9】第2の従来例図
【符号の説明】
1(1a,1b,1c) エンジンバルブ本体 2 バルブステム部 3 傘部 4 シリンダー対向面 5(5a,5b,5c,5d) 絶縁材 6(6a,6b) 集電環 7(7a,7b,7c) 第1の電極棒 8(8a,8b,8c) 第2の電極部 10 集電環摺接用・点火用電気エネルギー供給電極
子 11 絶縁保持器 13 イグニションコイルまたはデストリビューター
等の点火用電気エネルギー発生器又はその分配器 18 吸排気通路 19(19a,19b,19c,19d) 中心電極へ
の給電路 20 カムシャフト 21(21a,21b、21c) カム 22 カム又はロッカーアーム用・点火用電気エネル
ギー供給電極子 23 導電バネ 27(27a,27b,27c) ロッカーアーム電気
エネルギー供給固定接点 28 カム表面電気エネルギー供給可動接点 29(29a,29b) ロッカーアーム 30(30a,30b) ロッカーアームの枢軸
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 3/20 F01L 3/02 F02P 13/00 303

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダーに開口する吸排気通路を閉止
    する傘部がバルブステム部と一体に形成されたエンジン
    バルブ本体に、スパークプラグ機能が一体化されたスパ
    ークプラグ機能一体型エンジンバルブであって、 前記スパークプラグが、バルブ本体内に埋設され傘部の
    シリンダー対向面に露出して中心電極を形成する第1の
    電極棒と、前記バルブ本体と一体に形成されて、傘部の
    シリンダー対向面からL字型に折れ曲がって露出し、前
    記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極を
    構成する第2の電極部と、を備え、 前記エンジンバルブ本体は、前記第2の電極部の導電路
    として機能する導電材で形成され、前記第1の電極棒と
    エンジンバルブ本体との間には絶縁材が介装されたスパ
    ークプラグ機能一体型のエンジンバルブと、エンジンの
    駆動に連係して回転するカムシャフトと、このカムシャ
    フトに固定一体化され、前記エンジンバルブのステム部
    上端部に摺接するカムと、を備えた、前記カムの回転に
    連係して前記エンジンバルブを開閉動作させる動弁機構
    であって、 前記カムシャフトには、一端がイグニションコイルまた
    はデストリビューターの点火用電気エネルギー発生器又
    はその分配器に接続されるとともに、他端がカムシャフ
    ト及びカム内を貫通してカム表面に露出し、バルブステ
    ム上端部に露出する第1の電極棒と接触する給電路が設
    けられたことを特徴とする動弁機構。
  2. 【請求項2】 前記給電路の第1電極棒との接点が、カ
    ムに内設され、導電バネによりその先端がカム表面から
    突出する方向に付勢保持された点火用電気エネルギー供
    給電極子により構成されたことを特徴とする請求項1記
    載の動弁機構。
  3. 【請求項3】 エンジンの駆動に連係して回転するカム
    シャフトと、前記カムシャフトに固定一体化されたカム
    と、一端が前記カムに摺接し、かつ他端が前記エンジン
    バルブ上端部に当接し、カムの回転に連係揺動するロッ
    カーアームとを備え、このロッカーアームの揺動に連係
    してエンジンバルブを開閉動作させる動弁機構であっ
    て、 前記カムシャフトには、一端がイグニションコイルまた
    はデストリビューターの点火用電気エネルギー発生器又
    はその分配器に接続されるとともに、他端がカムシャフ
    ト及びカム内を貫通してカム表面に露出し、点火用電気
    エネルギー供給 可動接点を形成する第1の中心電極への
    給電路が設けられ、前記ロッカーアームには、ロッカー
    アーム内を貫通して、一端がカムとの摺接面に露出して
    前記第1の給電路の可動接点と接触し、他端がバルブス
    テム当接面に露出し、バルブステム上端部に露出する第
    1の電極棒と接触する第2の中心電極への給電路が設け
    られたことを特徴とする請求項1記載の動弁機構。
  4. 【請求項4】 前記第2の給電路の第1の電極棒との接
    点又は/および前記第1の給電路との接点が、ロッカー
    アーム内に配設され、導電バネにより先端がロッカーア
    ーム表面から突出する方向に付勢保持された点火用電気
    エネルギー供給電極子により構成されたことを特徴とす
    る請求項3記載の動弁機構。
  5. 【請求項5】 エンジンの駆動に連係して回転するカム
    シャフトと、前記カムシャフトに固定一体化されたカム
    と、一端が前記カムに摺接し、かつ他端が請求項1記載
    のエンジンバルブ上端部に当接し、カムの回転に連係揺
    動するロッカーアームとを備え、このロッカーアームの
    揺動に連係してエンジンバルブを開閉動作させる動弁機
    構であって、前記ロッカーアームには、一端がロッカー
    アームの枢軸を介してイグニションコイルまたはデスト
    リビューターの点火用電気エネルギー発生器又はその分
    配器に接続されるとともに、他端がロッカーアーム内を
    貫通してバルブステム当接面に露出し、バルブステム上
    端部に露出する第1の電極棒と接触する給電路が設けら
    れたことを特徴とする請求項3記載の動弁機構。
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