JP4191538B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents
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Description
【従来の技術】
従来のタペット機構は、ロッカーアームの先端に設けたアジャストボルト(タペット)の下端を球面で構成し、この球面を平面で構成したバルブのステムエンドに当接させていた。しかしながら、この構造では、バルブのステムが直線運動するのに対してアジャストボルトがロッカーアームシャフトを中心として揺動運動するため、アジャストボルトとステムエンドとの接触点がステムエンド上を擦れながら移動し、その部分に異常摩耗が発生する可能性があるだけでなく、アジャストボルトからステムエンドに加わる横方向(バルブの軸線に直交する方向)の摩擦力により、バルブにこじりが作用してスムーズな作動が阻害される可能性があった。
【0002】
そこで、アジャストボルトの下端に揺動可能に球面接触するキャップを設け、このキャップの平坦な下面をバルブの平坦なステムエンドに摺動可能に面接触させたものが、下記特許文献により公知である。この構造を採用すると、バルブのステムエンドにキャップが点接触ではなく面接触しながら摺動するので、接触部の面圧を低下させて異常摩耗の発生を抑制する効果がある。
【0003】
【特許文献】
特開平11−280420号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、バルブのステムエンドにキャップが面接触しながら摺動するので、その摺動部の摩擦力を必ずしも充分に低減することができなかった。
【0005】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、揺動部材およびバルブ間に配置したタペット機構の摩耗や摩擦力を最大限に低減することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、揺動部材とバルブとの間にタペット機構を配置したエンジンの動弁装置において、前記タペット機構は、揺動部材に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブに対して転がり接触するシムを有し、シムは、揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触する第1球面部と、バルブの平坦なステムエンドに転がり接触する第2球面部と、前記第1、第2球面部を接続する第3球面部とを備え、シムを、バルブのステムに固定したリテーナの内部に保持し、リテーナにはシムの第3球面部に対向する複数の保持爪が設けられ、リテーナの保持爪の内面は、シムの第2球面部がバルブのステムエンドに沿って転動したときの第3球面部の包絡面で構成されることを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【0007】
上記構成によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0008】
しかも、シムに設けた第1球面部を揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触させ、第2球面部をバルブの平坦なステムエンドに転がり接触させるので、シムの組付方向に制約がなくなって組付自由度が増加する。
【0009】
更に、バルブのステムに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予めバルブ側にリテーナおよびシムを組み付けておくことで揺動部材の組付性が向上するだけでなく、シムの第3球面部に対向するようにリテーナに設けられた複数の保持爪の内面は、シムの第2球面部がバルブのステムエンドに沿って転動したときの第3球面部の包絡面で構成されるので、保持爪によってシムの第3球面部を案内することができる。
【0010】
また請求項2に記載された発明によれば、揺動部材とバルブとの間にタペット機構を配置したエンジンの動弁装置において、前記タペット機構は、揺動部材に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブに対して転がり接触するシムを有し、シムは、揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触する第1球面部と、バルブの平坦なステムエンドに転がり接触する第2球面部とを備え、シムを、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部に保持し、シムをリテーナの中央にセンタリングするスプリングを備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【0011】
上記構成によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0012】
しかも、シムに設けた第1球面部を揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触させ、第2球面部をバルブの平坦なステムエンドに転がり接触させるので、シムの組付方向に制約がなくなって組付自由度が増加する。
【0013】
更に、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予め揺動部材側にリテーナおよびシムを組み付けておくことでバルブの組付性が向上する。
【0014】
更にまた、スプリングの弾発力でシムをリテーナの中央にセンタリングするので、バルブのステムエンドに対する転動によりリテーナの中央からずれたシムをスプリングの弾発力で元位置に復帰させ、シムの位置ずれによる不正接触の発生を防止することができる。 また請求項3に記載された発明によれば、揺動部材とバルブとの間にタペット機構を配置したエンジンの動弁装置において、前記タペット機構は、揺動部材に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブに対して転がり接触するシムを有し、シムを、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部に保持し、シムをリテーナの中央にセンタリングするスプリングを備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【0015】
上記構成によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0016】
更に、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予め揺動部材側にリテーナおよびシムを組み付けておくことでバルブの組付性が向上する。
【0017】
更にまた、スプリングの弾発力でシムをリテーナの中央にセンタリングするので、バルブのステムエンドに対する転動によりリテーナの中央からずれたシムをスプリングの弾発力で元位置に復帰させ、シムの位置ずれによる不正接触の発生を防止することができる。 尚、実施例の吸気バルブ19は本発明のバルブに対応し、実施例の吸気ロッカーアーム34は本発明の揺動部材に対応する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図1〜図5は本発明の第1実施例を示すもので、図1はエンジンの部分縦断面図、図2はタペット機構の分解斜視図、図3はタペット機構の作用説明、図4は図3(A)の要部拡大図、図5はタペット機構の効果を説明する模式図である。
【0019】
図1に示すように、直列多気筒エンジンEは、内部にシリンダボア11…が設けられたシリンダブロック12と、シリンダボア11…に摺動自在に嵌合するピストン13…と、シリンダブロック12の頂面に結合されたシリンダヘッド14と、シリンダヘッド14およびピストン13…間に形成された燃焼室15…と、シリンダヘッド14の頂面に結合されたヘッドカバー16とを備える。シリンダヘッド14に各々の燃焼室15に連通する吸気ポート17および排気ポート18が形成されており、吸気ポート17が2個の吸気バルブ19,19で開閉され、排気ポート18が2個の排気バルブ20,20で開閉される。各々の吸気バルブ19のステム19aはシリンダヘッド14に設けたバルブガイド21に摺動自在に嵌合し、上下のスプリングシート22,23間に配置したバルブスプリング24によって閉弁方向に付勢される。また各々の排気バルブ20のステム20aはシリンダヘッド14に設けたバルブガイド25に摺動自在に嵌合し、上下のスプリングシート26,27間に配置したバルブスプリング28によって閉弁方向に付勢される。
【0020】
シリンダヘッド14に設けたカムシャフトホルダ29およびカムシャフトキャップ30間に、吸気カムシャフト31および排気カムシャフト32が回転自在に支持される。カムシャフトホルダ29に固定した吸気ロッカーアームシャフト33に吸気ロッカーアーム34の一端部が枢支されており、吸気ロッカーアーム34の中間部にピン35で軸支したローラ36が吸気カムシャフト31に設けた吸気カム37に当接する。またカムシャフトホルダ29に固定した排気ロッカーアームシャフト38に排気ロッカーアーム39の一端部が枢支されており、排気ロッカーアーム39の中間部にピン40で軸支したローラ41が排気カムシャフト32に設けた排気カム42に当接する。
【0021】
そして両ロッカーアーム34,39の他端に係合してロックナット43…で固定されたアジャストボルト44…の下端に、吸気バルブ19,19および排気バルブ20,20のステムエンドに当接するタペット機構45,45が設けられる。吸気側のタペット機構45および排気側のタペット機構45は同一構造であるため、以下、代表として吸気側のタペット機構45の構造を説明する。
【0022】
図2〜図4に示すように、第1実施例のタペット機構45はシム51とリテーナ52とを備える。シム51は概略皿状の部材であって、アジャストボルト44の軸線L上の中心O1を共有する第1球面部51aおよび第2球面部51bと、両球面部51a,51bを接続する第3球面部51cとを備える。シム51の第2球面部51bは、第1球面部51aの曲率半径よりも大きい曲率半径を有する。またアジャストボルト44の下端には、その軸線L上に前記中心O1を有する球面部44aが形成されており、アジャストボルト44の球面部44aとシム51の第1球面部51aとは同一の曲率半径を有して摺動自在に密着する。またシム51の第3球面部51cの中心O2は、アジャストボルト44の軸線Lと第2球面部51bとの交点として設定される。
【0023】
吸気バルブ19のステム19aの上部には、スプリングシート22を固定するコッタ53が係合する環状溝19bと、平坦なステムエンド19cとが形成される。リテーナ52は概略環状の部材であって、その固定孔52aが吸気バルブ19の環状溝19bとステムエンド19cとの間に圧入により固定される。リテーナ52の環状の本体部52bには、周方向に90°間隔で4個の保持爪52c…が設けられており、これらの保持爪52c…はシム51の第3球面部51cに対向することで、シム51の揺動を許容しながら径方向の位置決めを行う。即ち、リテーナ52の保持爪52c…の内面は、シム51の第2球面部51bが吸気バルブ19のステムエンド19cに沿って転動したときの第3球面部51cの包絡面で構成される。
【0024】
しかして、吸気カムシャフト31に設けた吸気カム37がローラ36を押圧して吸気ロッカーアーム34が吸気ロッカーアームシャフト33まわりに反時計方向に揺動すると、吸気ロッカーアーム34の先端に設けたアジャストボルト44が、吸気バルブ19のステムエンド19cをタペット機構45を介して押圧することにより、図3(B)に示すように吸気バルブ19が下降して開弁する。
【0025】
また吸気カム37によるローラ36の押圧が解除されると、図3(A)に示すようにバルブスプリング24の弾発力で吸気バルブ19が開弁し、吸気バルブ19のステムエンド19cがタペット機構45を介してアジャストボルト44を押圧することにより、吸気ロッカーアーム34が吸気ロッカーアームシャフト33まわりに時計方向に揺動してローラ36が吸気カム37に追従する。
【0026】
このようにして吸気ロッカーアーム34の揺動に伴ってアジャストボルト44の軸線Lが揺動すると、アジャストボルト44の下端の球面部44aと、シム51の第1球面部51aとが相互に面接触しながら摺動する。このとき、アジャストボルト44の揺動に伴ってシム51が揺動すると、シム51の第3球面部51cがリテーナ52の保持爪52c…の内面に案内されながら、第2球面部51bが吸気バルブ19の平坦なステムエンド19c上を転がることで、第2球面部51bとステムエンド19cとの当接部の位置が例えばP1,P2のように変化する。
【0027】
以上のようにしてアジャストボルト44によりタペット機構45を介して吸気バルブ19が駆動されるとき、アジャストボルト44の移動は図5(A)に示す軸線Lの平行移動と、図5(B)に示す軸線Lの回転移動(揺動)とに別けられる。アジャストボルト44の球面部44aとシム51の第1球面部51aとの接触部は、平行移動および回転移動の両方の場合について球面どうしの面接触になるため、点接触に比べて接触面圧が低下することで摩耗を低減することができる。またシム51の第2球面部51bと吸気バルブ19ステムエンド19cとの接触部は、平行移動の場合については転がり接触となり、回転移動の場合については点接触となるが接触点が移動しないため、摩耗および摩擦抵抗の両方を大幅に低減することができる。
【0028】
またタペット機構45を吸気バルブ19側に設けたので、吸気バルブ19に予めタペット機構45を組み付けておくことで、吸気ロッカーアーム34の組付性を高めるとともに吸気ロッカーアーム34の大型化を防止することができる。
【0029】
次に、図6〜図8に基づいて本発明の第2実施例を説明する。
【0030】
第1実施例のタペット機構45は吸気バルブ19に設けられているのに対し、吸気ロッカーアーム34に設けられた第2実施例のタペット機構45は、リテーナ54と、シム55と、スプリング56とで構成される。概略環状に形成されたリテーナ54は、アジャストボルト44の環状溝44bに嵌合して固定される固定孔54aと、固定孔54aを囲む環状の本体部54bと、周方向に90°間隔で配置された4個の保持爪54c…とを備える。リテーナ54の内部に支持されたシム55は、アジャストボルト44の下端の球面部44aに摺動可能に当接する第1球面部55aと、保持爪54c…の内側の球面部54d…に摺動可能に当接するとともに吸気バルブ19のステムエンド19c上を転動する第2球面部55bと、第1球面部55aおよび第2球面部55bを接続する側面部55cとを備えており、第1球面部55aおよび第2球面部55bはアジャストボルト44の軸線L上に中心O1を共有する。
【0031】
スプリング56は、環状の連結部56aと、連結部56aから周方向に90°間隔で突出する4個の弾発部56b…とを備えており、弾発部56b…はリテーナ54に形成した4個のスリット54e…に嵌合して周方向に位置決めされるとともに、シム55の側面部55cに当接して該シム55をリテーナ54の中央部にセンタリングする。
【0032】
しかして、吸気ロッカーアーム34の揺動に伴ってアジャストボルト44の軸線Lが揺動すると、アジャストボルト44の下端の球面部44aと、シム55の第1球面部55aとが相互に摺動する。このとき、アジャストボルト44の揺動に伴ってシム55が揺動すると、シム55の第2球面部55bが吸気バルブ19の平坦なステムエンド19c上を転がることで、第2球面部55bとステムエンド19cとの当接部の位置が例えばP1,P2のように変化する。その際に前記当接部P1,P2に近い側のスプリング56の弾発部56bが圧縮されることで、吸気バルブ19のステムエンド19cに対するシム55の第2球面部55bの転動が許容される。
【0033】
この第2実施例によっても、アジャストボルト44によりタペット機構45を介して吸気バルブ19が駆動されるとき、アジャストボルト44の球面部44aとシム55の第1球面部55aとの接触部は、平行移動および回転移動の両方の場合について球面どうしの面接触になるため、点接触に比べて接触面圧が低下することで摩耗を低減することができ、またシム55の第2球面部55bと吸気バルブ19のステムエンド19cとの接触部は、平行移動の場合については転がり接触となり、回転移動の場合については点接触となるが接触点が移動しないため、摩耗および摩擦抵抗の両方を大幅に低減することができる。 しかもタペット機構45を吸気ロッカーアーム34のアジャストボルト44側に設けたので、アジャストボルト44に予めタペット機構45を組み付けておくことで、吸気バルブ19の組付性を高めるとともに吸気バルブ19の大型化を防止することができる。またスプリング56でシム55をリテーナ54の中央部に向けて付勢するので、シム55の位置がずれたままになって不正接触が発生するのを防止することができる。
【0034】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0035】
例えば、実施例では吸気バルブ19側のタペット機構45の構造および作用について説明したが、排気バルブ20側のタペット機構45の構造および作用も同じである。
【0036】
また実施例のシム51,55の第1、第2球面部51a,55a;51b,55bおよびアジャストボルト44の球面部44aに代えて、吸気ロッカーアームシャフト33あるいは排気ロッカーアームシャフト38の軸線と平行な軸線を有す円筒面を採用しても同様の作用効果を達成することができる。但し、第1、第2球面部51a,55a;51b,55bおよび球面部44aを採用すると、シム51,55を組み付ける際にアジャストボルト44の軸線Lまわりの位相を考慮する必要ないので、組付性の向上に寄与することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0038】
しかも、シムに設けた第1球面部を揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触させ、第2球面部をバルブの平坦なステムエンドに転がり接触させるので、シムの組付方向に制約がなくなって組付自由度が増加する。
【0039】
更に、バルブのステムに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予めバルブ側にリテーナおよびシムを組み付けておくことで揺動部材の組付性が向上するだけでなく、シムの第3球面部に対向するようにリテーナに設けられた複数の保持爪の内面は、シムの第2球面部がバルブのステムエンドに沿って転動したときの第3球面部の包絡面で構成されるので、保持爪によってシムの第3球面部を案内することができる。
【0040】
また請求項2に記載された発明によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0041】
しかも、シムに設けた第1球面部を揺動部材のアジャストボルトに摺動可能に面接触させ、第2球面部をバルブの平坦なステムエンドに転がり接触させるので、シムの組付方向に制約がなくなって組付自由度が増加する。
【0042】
更に、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予め揺動部材側にリテーナおよびシムを組み付けておくことでバルブの組付性が向上する。
【0043】
更にまた、スプリングの弾発力でシムをリテーナの中央にセンタリングするので、バルブのステムエンドに対する転動によりリテーナの中央からずれたシムをスプリングの弾発力で元位置に復帰させ、シムの位置ずれによる不正接触の発生を防止することができる。 また請求項3に記載された発明によれば、タペット機構に設けたシムが、揺動部材に対して摺動可能に面接触し、バルブに対して転がり接触するので、点接触しながら摺動する部分がなくなって揺動部材、タペット機構およびバルブの摩耗に対する耐久性が向上するだけでなく、シムからバルブに横方向の摩擦力が加わらないので、バルブのこじりを防止してスムーズな駆動を可能にすることができる。
【0044】
更に、揺動部材のアジャストボルトに固定したリテーナの内部にシムを保持したので、予め揺動部材側にリテーナおよびシムを組み付けておくことでバルブの組付性が向上する。
【0045】
更にまた、スプリングの弾発力でシムをリテーナの中央にセンタリングするので、バルブのステムエンドに対する転動によりリテーナの中央からずれたシムをスプリングの弾発力で元位置に復帰させ、シムの位置ずれによる不正接触の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジンの部分縦断面図
【図2】 タペット機構の分解斜視図
【図3】 タペット機構の作用説明
【図4】 図3(A)の要部拡大図
【図5】 タペット機構の効果を説明する模式図
【図6】 第2実施例に係る、前記図3に対応する図
【図7】 図6(A)の要部拡大図
【図8】 タペット機構の分解斜視図
【符号の説明】
19 吸気バルブ(バルブ)
19a ステム
19c ステムエンド
34 吸気ロッカーアーム(揺動部材)
44 アジャストボルト
45 タペット機構
51 シム
51a 第1球面部
51b 第2球面部
51c 第3球面部
52 リテーナ
52c 保持爪
54 リテーナ
55 シム
55a 第1球面部
55b 第2球面部
56 スプリング
Claims (3)
- 揺動部材(34)とバルブ(19)との間にタペット機構(45)を配置したエンジンの動弁装置において、
前記タペット機構(45)は、揺動部材(34)に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブ(19)に対して転がり接触するシム(51)を有し、
シム(51)は、揺動部材(34)のアジャストボルト(44)に摺動可能に面接触する第1球面部(51a)と、バルブ(19)の平坦なステムエンド(19c)に転がり接触する第2球面部(51b)と、前記第1、第2球面部(51a,51b)を接続する第3球面部(51c)とを備え、
シム(51)を、バルブ(19)のステム(19a)に固定したリテーナ(52)の内部に保持し、
リテーナ(52)にはシム(51)の第3球面部(51c)に対向する複数の保持爪(52c)が設けられ、リテーナ(52)の保持爪(52c)の内面は、シム(51)の第2球面部(51b)がバルブ(19)のステムエンド(19c)に沿って転動したときの第3球面部(51c)の包絡面で構成されることを特徴とするエンジンの動弁装置。 - 揺動部材(34)とバルブ(19)との間にタペット機構(45)を配置したエンジンの動弁装置において、
前記タペット機構(45)は、揺動部材(34)に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブ(19)に対して転がり接触するシム(55)を有し、
シム(55)は、揺動部材(34)のアジャストボルト(44)に摺動可能に面接触する第1球面部(55a)と、バルブ(19)の平坦なステムエンド(19c)に転がり接触する第2球面部(55b)とを備え、
シム(55)を、揺動部材(34)のアジャストボルト(44)に固定したリテーナ(54)の内部に保持し、
シム(55)をリテーナ(54)の中央にセンタリングするスプリング(56)を備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置。 - 揺動部材(34)とバルブ(19)との間にタペット機構(45)を配置したエンジンの動弁装置において、
前記タペット機構(45)は、揺動部材(34)に対して摺動可能に面接触するとともに、バルブ(19)に対して転がり接触するシム(55)を有し、
シム(55)を、揺動部材(34)のアジャストボルト(44)に固定したリテーナ(54)の内部に保持し、
シム(55)をリテーナ(54)の中央にセンタリングするスプリング(56)を備えたことを特徴とするエンジンの動弁装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003159540A JP4191538B2 (ja) | 2003-06-04 | 2003-06-04 | エンジンの動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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