JPS6336009A - 内燃機関の弁作動装置 - 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、内燃機関における動弁機構、特にカムにより
直接吸排気弁を駆動する、いわゆる直動型弁作動装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関の吸気弁や排気弁は機関の作動中に頻繁に開閉
動作を繰返すために、これらの弁の制作誤差や組付は誤
差等の原因によりシリンダヘッドの弁座との間で偏摩耗
を生じることがある。このような偏摩耗を放置しておく
とついにはシリンダ内の完全密閉化が困難となる。又特
に排気弁に関しては、この排気弁が燃焼生成物をシリン
ダヘッドの弁座との間に噛み込み排気弁の密閉が悪化し
、シリンダ内の高温の燃焼ガスが密閉不良箇所より流出
するため最悪の場合は排気弁シール部が溶用してしまう
ことがある。これらの防止対策として以前より、吸排気
弁を回転させれば良いことが一般的に知られている。こ
の弁を回転させる方法として、ロッカアームを使用した
方式のパルプ系においては、弁の弁軸上端に当接しこれ
を開放させるロッカアームの作動に連動して、弁をその
軸線周りに回転させる方法が知られている（特公昭５７
−４４８０３号公報、特公昭５Ｂ−５５３２３号公報参
照）。

しかし最近は、エンジンの高回転化、メンテナンスフリ
ー化のために、ロッカアームを廃し、カムにて直接吸・
排気弁を駆動する方式の直動型動弁系を採用するエンジ
ンが増加している。この直動型動弁系においては、カム
にて直接吸・排気弁の弁軸上端を駆動することができな
いため、カムと弁軸上端との間にリフタを設けているが
、このリフタとカムの接触面に設けたシムの偏摩耗防止
のため、カムの作用中心点を弁軸中心より偏倚させリフ
タを回転させる方式が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような直動型の弁作動装置におけるリフタの回転
方式では、吸排気弁を付勢しているスプリングが伸縮す
る際に捩れ、吸排気弁は回転しようとするが、スプリン
グ両端部とスプリング支持部の間のＩＴ擦力が大きいた
め、この摩擦力が吸排気弁の弁軸周りの回転を妨害し、
そのため特に機関の低速時には吸排気弁の回転が期待ど
おりに得られないという問題がある。

本発明は、直動型弁作動装置において機関の低速時にも
安定して弁を回転させることができ、また弁の着座時に
弁の回転を阻止して過度の摩耗を防止することができる
、弁の作りＪ装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するため、本発明の構成は、スプリ
ングにより閉鎖方向に付勢された吸排気弁を、その弁軸
上端に設けたリフタを介し、カムシャフトに取付けたカ
ムにより直接駆動して開閉する内燃機関の弁作動装置に
おいて、前記カムの前記リフタに対する作用点が前記吸
排気弁の弁軸線から前記カムシャフトの軸線方向に偏倚
するよう前記カムを配置し、前記スプリングと該スプリ
ングの支持部との間にスラストベアリングを介在させた
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して以下に説明する。第１
図は本発明の第１実施例を示すものである。

第１図において、カム１が固定されたカムシャフト２は
図示しない内燃機関のカムケースに回転自在に地付けら
れており、内燃機関の回転に同ルＩして回転する。３は
吸排気弁でエンジンヘッドに圧入されたバルブガイド５
内に弁軸線１５方向に摺動自由にかつ、弁軸線１５周り
に回転自由に係合されている。吸排気弁３の−Ｌ部に設
けた軸回周上の凹部３ｃには２分割できるコツタ４を係
合させ、コツタ４にてリテーナ６を固定している。リテ
ーナ６の下面６ａは滑らかに仕上げられており、）Ｔ擦
低減機構としてのスラストベアリング１２が当接してい
る。スラストベアリング１２　（本実施例ではスラスト
ニードルヘアリングを使用している）はリテーナの円筒
部６ｂにガイドされ吸排気弁３の弁軸線１５とほぼ同心
的に係合されている。

又このスラストベアリング１２とエンジンヘッド間には
スプリング７が設けられており、吸排気弁３をスラスト
ベアリング１２．リテーナ６、コツタ４を介して常時図
中上方に付勢している。１１はリフタでカム１と吸排気
弁３の間に設けられており、エンジンヘッド１３に設け
た吸排気弁３の弁軸線１５と同心的に設けられたガイド
部り３ａ内に摺動２回転自由に係合されている。リフタ
１１は吸排気弁３の軸端部３ｂにて接触しており、リフ
タ１１の動きを吸排気弁３に伝えている。リフタ１１上
面にはカム１との間にシム１０が設けられており、カム
１がリフタ１１を駆動しない状態、つまりカム１の基礎
内部とリフタ１１が係合した場合のカム１の基礎内部と
リフタ１１にシム１０が係合した状態でのすきま、つま
り一般的に言われているバルブクリヤランスを調整する
役目をしている。１４は吸排気ボートで、ボート壁９に
圧入されたバルブシート８と吸排気弁３のシート部３ａ
にて燃焼室との間が開閉される。−力士記構成上重要な
こととして、同軸線上に設けられた吸排気弁３．リフタ
１１に対してカム１の作用中心点をδだけ偏倚させて設
けであることである。このためカム１の回転に伴いリフ
タ１１にはカム１より回転トルクが作用することになる
。一方、吸排気弁３には軸端部３ｂを介して上記回転ト
ルクが作用することになる。本実施例では偏倚δの方向
を、カム１の回転により発生する回転トルクの方向が、
スプリング７の圧縮時にスプリング７がねじれる方向と
同一方向、すなわち、スプリング７の巻きが解ける方向
になるようにしたこと、つまり、圧縮時にスプリング７
のねじれを助ける方向に偏倚させたものである。

第５図、第６図に本実施例で使用しているスラストニー
ドルベアリング１２を示す。スラス１−ニードルベアリ
ングとしてはごく一般的に使用されているものと同一で
、円筒状のローラ１２，１３を同一平面上にて、保持器
１２ｂ、　１２Ｃ内に組込んだものである。

上記構成において作用を説明する。内燃機関の回転に同
期してカムシャフト２及びカム１が回転すると、シム１
０．リフタ１１を介して吸排気弁３が図中下方にスプリ
ング７を圧縮して駆動されるが、カム１の作用中心点は
シム１０．リフタ１１及び吸排気弁の弁軸’！ｔｐ’Ａ
　１５よりカムシャフト”　２の軸方向にδだけ偏倚し
て配置在されているため、カム１とシム１０間の１７擦
力により弁軸線１５まわりの回転力がカム１よりシム１
０に作用する。

シム１０の回転力はリフタ１１に伝達され、吸・排気弁
３の軸端面３ｂより吸排気弁３に伝達されることになる
。一方、カム１によりリフタ１１を介して吸排気弁３が
図中下方に移動させられるとスプリング７が圧縮され、
スプリング７はスプリングの巻きが解ける方向へ捩れる
ことになる。一方カム１より吸排気弁３に作用する回転
力はスプリング７が圧縮時に捩れる方向（巻きが解ける
方向）と同一であるため、カム１がリフタＩＩを押し始
める、つまり吸排気弁３がカム１により図中下方に駆動
されると同時に吸排気弁３は弁軸線１５周りにカム１０
作用する方向に回転を始める。

さらにカム１が回転し吸排気弁３が最大リフｌ−１゜た
後に吸排気弁３が閉まり始める、つまりスプリング７が
伸長するようになるとスプリング７は圧縮時と反対方向
（巻きを助ける方向）に捩れはしめることになるが、カ
ム１より吸排気弁３に作用する回転力は元のままである
ため、吸排気弁３に固定したリテーナ６と、スプリング
７との間にはずれが生じる。しかし本実施例ではリテー
ナ６とスプリング７の間にスラストヘアリング１２が設
けてあり、リテーナ６とスプリング７のＦ７１５力は非
常に小さくなっているため、前記リテーナ６の回転がス
プリング７の逆方向の回転によって受′Ｖ′Ｉる抵抗は
少なく吸排気弁３が依然として同一方向に弁軸線１５周
りに回転することになる。このようにして吸排気弁３は
順次回転し、バルブシー１−８と吸排気弁３のシー１一
部３ａとの当り位置が変化することになり、バルブシー
ト８とシー１一部３ａの偏摩耗１局部的過熱、異物噛込
みは防＋ｈされ、耐久性、信・頭注を向−１ニさせるこ
とができる。

又、機関の高回転時にはスプリング７のサージングによ
り強い捩れ運動が生じるが、本実施例では吸排気弁３と
スプリング７との間にはスラストベアリング１２が介在
するため、このスプリング７の涙れ運動は吸排気弁３に
伝達されず、そのため吸排気弁３はその着座時に回転す
ることが防止されるので、吸排気弁３及びバルブシート
８の耐久性は大巾に向上する。さらに上記スラストベア
リング１２の介在により吸排気弁３とスプリング７との
間の回転抵抗は低減されるので、機関の低速回転におい
ても吸排気弁３の回転を円滑におこなうことができる。

尚、本実施例では弁軸線１５とカム１の作用中心との偏
倚δの方向を、カム１から、吸排気弁３に作用する回転
力の方向が、スプリング７が圧縮されたときにその巻き
が解ける方向に捩れるような方向、すなわち圧縮時にス
プリング７の捩れる方向と同一としであるが、カム１の
作用中心点の弁軸線１５からの偏倚方向を上記実施例と
逆とした場合、吸排気弁３のリフト時に、スプリング７
による吸排気弁３を回転させる力の方向とカム１により
吸排気弁３を回転させる力の方向が逆のため、吸排気弁
３は弁軸線１５周りに回転しにくいこととなり、上記実
施例に比べて、回転開始機関回転数及び回転特性は劣る
が、スラストベアリング１２を設けであるため回転抵抗
は少なく、スラストベアリング１２を設けない場合に比
べればその特性が大巾に向上することは言うまでもない
。

第２図は本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例で
は、スラストベアリング１２はリテーナ６とスプリング
７の上端との間に設けであるが、第２の実施例において
は、スラストベアリング１１２を、スプリング１０７の
下端とエンジンヘッドに設けたスプリング座１０９０間
に設けたものである。通常エンジンヘッドはアルミで作
られているため、本実施例ではスラストベアリング１１
２とスプリング座１０９間にはスラスト軌道輪１１６が
設けられている。尚スプリング１０７とスラストベアリ
ング１１２間にも同様のワッシャ１１７が設けられてい
る。他の構成は第１の実施例と同様である。作動として
も第１の実施例と同様であり、スプリング１０７とスプ
リング座１０９との間に設けたスラストベアリング１１
２により、回転抵抗を低減し吸排気弁１０３を円滑に回
転させることができる。画筆２の実施例ではスラストベ
アリング１１２をスプリング１０７の下面に設けたから
、カム１０１が駆動する動弁系の質璽が減少することに
なり、内燃機関ｊ、７ｉ速回転時における動弁系の追従
性が良くなるという利点が得られる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す。第１の実施例で
は、カム１と当接するシム１０の上面１、Ｏａは平坦な
面としたが、第３の実施例では、カム２０１　と当接す
るシム２１０の上面２１０　ａの中心部に四部２１０ｂ
を設けたもので、カム２０１の偏倚δのためカム２０１
の回転により発生する回転力を増加させ、リフタ２１１
、吸排気弁２０３をより良好に回転させるものである。

他の構成及び作用は第１の実施例と同様である。

第４図は本発明の第４の実施例を示す。第１の実施例で
は、カムｌはカムシャツ１−２にＩ＋′（交するどの断
面でも同一の形状１寸法であり、つまり平面のカム１で
かつカム１に当接するシム１０の上面１０ａは平坦な面
でカム１と接していた。ずなわらカム１とシム１０の上
面１０ａは線及び面接触をする構成であったが、第４の
実施例においては、カム３０１をθの角度を設けたテー
バカム形状とすると同時に、カム３０１　と当接するシ
ム３１０の上面３１０ａを球面状の凸面となるように構
成したもので、カム３０１　とシム３１０の上面３１０
ａは、吸排気弁３０３の弁軸線３１５からカムシャフト
３０２の軸方向にδだけ偏倚した点で当接することにな
る。このカム３０１　とシム３１０の上面３１０ａとの
接点は点接触であるため、カム３０１よりシム３１０に
作用する回転力は非常に強いものとなり、リフタ３１１
及び吸排気弁３０３に作用する回転力も強いものとなり
、しかもリテーナ３０６とスプリング３０７間に設けら
れたスラストベアリング３１２により回転抵抗が低減さ
れているため、吸排気弁３０３がより回転しやすくなる
ものである。他の構成１作用は第１の実施例と同一であ
る。なお、本実施例においても、スラストベアリング３
１２をスプリング３０７下端とエンジンヘッド側のスプ
リング座間に設けても良いことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、直動型の弁作動装置にお
いて偏倚させたカムにより与えられる吸排気弁の弁軸周
りの回転が、吸排気弁に装着された付勢スプリングの伸
縮時における捩れの影響を受けることが少なくなり、機
関の低速回転時においても円滑に回転することができ、
弁座との間の偏摩耗を防止し、また局部的な過熱、異物
の噛込みも阻止でき、吸排気弁の耐久性、信頼性を向上
させることができる。また機関の高速回転時におけるス
プリングの強い捩れ運動の影響を少なくし、そのため吸
排気弁の着座時における回転が防止され吸排気弁及びバ
ルブシートの耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図は同上
第２実施例の縦断面図、 第３図は同上第３実施例の縦断面図、 第４図は同上第４実施例の縦断面図、 第５図は同上第実施例におけるスラストベアリングの平
面図、 第６図は同上スラストベアリングの側面図である。 １・・・カム、　　　　　２・・・カムシャフト、３・
・・吸排気弁、　　６・・・リテーナ、７、１０７．２
０７．３０７・・・スプリング、１３、１０９．２０９
・・・エンジンヘッド、１０、１１０．２１０．３１０
・・・シム、ＬＬ　１１１．２１１．３１１・・・リフ
タ、１２、１１２．２１２．３１２・・・スラストベア
リング。 ３・・・１ｉｆＪＦｊ八升　　　　　　　　　　１１°
　　スフストへ了リック１１２　・・　スラストベアリ
ング ２１２・・・　スラストベアリング ３０２・・・　カム／ナフト ３０３−０．吸排気弁 ３０７・・・　スプリング ３１０・・・　／ム ３１１・・・　リフタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スプリングにより閉鎖方向に付勢された吸排気弁を
   、その弁軸上端に設けたリフタを介し、カムシャフトに
   取付けたカムにより直接駆動して開閉する内燃機関の弁
   作動装置において、前記カムの前記リフタに対する作用
   点が前記吸排気弁の弁軸線から前記カムシャフトの軸線
   方向に偏倚するよう前記カムを配置し、前記スプリング
   と該スプリングの支持部との間にスラストベアリングを
   介在させたことを特徴とする内燃機関の弁作動装置。 ２、前記スラストベアリングを、前記スプリングの上端
   と吸排気弁側のスプリング座間に設けた特許請求の範囲
   第１項記載の弁作動装置。 ３、前記スラストベアリングを前記スプリングの下端と
   エンジンヘッドに設けたスプリング座との間に設けた特
   許請求の範囲第１項記載の弁作動装置。 ４、前記スラストベアリングとして、スラストニードル
   ベアリングを用いた特許請求の範囲第１項から第３項中
   の１項に記載の弁作動装置。 ５、前記カムの作用点の吸排気弁の弁軸線からの偏倚方
   向を、カムの回転によりリフタに発生する回転力の方向
   が、スプリングの圧縮時の捩れ方向と同じ方向になるよ
   うにした特許請求の範囲第１項記載の弁作動装置。 ６、前記カムと当接する、前記リフタに載置されたシム
   上面の中心部に、穴もしくは凹部を設け、該シムの中心
   部が前記カムの当接面に接触しないようにした特許請求
   の範囲第１項記載の弁作動装置。 ７、前記カムをテーパーカムとし、該カムの当接面と当
   接する、前記リフタに載置されたシム上面を球面状の凸
   面とした特許請求の範囲第１項記載の弁作動装置。