JP2724745B2 - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、弁軸部の先端に弁体部が設けられて成る機
関弁が、閉弁方向に弾発付勢されながら機関本体に開閉
可能に支承され、弁軸部後端には、該機関弁を開弁方向
に駆動するための駆動部材が連動、連結される内燃機関
の動弁装置に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特開昭64−36906号公
報等により良く知られている。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで上記従来のものでは、弁ばねにより機関弁を
閉弁方向に付勢し、そのばね付勢力に抗して駆動部材に
より機関弁を開弁方向に駆動するようにしている。とこ
ろが、このようなばね力を用いたものでは、弁ばねの固
有振動数に限界があるために機関の高回転に対応した機
関弁の作動が困難となることがある。

そこで、第５図に示すように空気ばねを用いて機関弁
を閉弁方向に付勢した先行技術も実現されている。この
先行技術では、駆動部材としてのカム８により駆動され
る有底円筒状のリフタ12が機関本体１に設けられるガイ
ド孔35に摺動自在に嵌合されながら吸気弁５あるいは排
気弁における弁軸部5aの後端に当接され、弁軸部5aの途
中に固定されるピストン16が、その前面を空気圧室13に
臨ませてスリーブ10に摺動自在に嵌合される。

このような先行技術の構成によると、空気圧室13の空
気圧により吸気弁５あるいは排気弁が閉弁方向に付勢さ
れ、固有振動数による共振限界を考慮しなくてもよいの
で機関をより高回転で運転することが可能となる。とこ
ろが、機関本体１においてスリーブ10の上方位置には、
吸気弁５あるいは排気弁の弁軸部5aを案内する部分を設
けなければならず、その分だけ全体高さが高くなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
機関の高回転化を可能としてコンパクトに構成した内燃
機関の動弁装置を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明の第１の特徴によれば、機関本体に固定される
スリーブには、弁軸部を気密的にかつ移動自在に貫通さ
せる案内孔を底部に有する有底の摺動穴が設けられ、摺
動穴内に摺動自在に嵌合される有底円筒状リフタが駆動
部材および弁軸部の後端間に介設され、前記摺動穴底部
との間に空気圧室を形成しながら摺動穴内にシール部材
を介して嵌合されるとともに前記リフタに挿入されるピ
ストンが弁軸部の後端寄りに固定される。

また本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴の
構成に加えて、摺動穴内側面には、前記シール部材より
もリフタ側で該リフタおよびピストン間に連通し得る連
通溝が外部に開放して穿設され。

（２）作用 上記第１の特徴の構成によれば、駆動部材でリフタが
押圧されるのに応じてピストンにより空気圧室容積を収
縮させながら機関弁が開弁方向に駆動され、その収縮に
伴って発生する空気圧室の空気圧が機関弁を閉弁方向に
付勢することになる。しかもピストンの一部が挿入され
るリフタがスリーブの摺動穴に摺動自在に嵌合されてい
るので、リフタを案内する部分を機関弁の上方位置に特
別に設けることが不要となる。

また、上記第２の特徴の構成によれば、リフタおよび
ピストン間に生じる空室を連通溝により外部に連通させ
ることができ、該空室の加圧、減圧を回避することがで
きる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する
と、先ず第１図において、機関本体１には、燃焼室２の
天井面に臨んで配設される吸気弁口３に通じる吸気ポー
ト４が穿設されており、機関弁としての吸気弁５が該吸
気弁口３を開閉すべく機関本体１に設けられたガイド筒
６により上下移動自在に案内される。すなわち吸気弁５
は、ガイド筒６内に摺動自在に連通される弁軸部5aの先
端に、吸気弁口３を開閉可能な弁体部5bが設けられて成
り、弁軸部5aが上下に駆動される。

吸気弁５における弁軸部5aの上方位置には、該弁軸部
5aとは直交する軸線を有する動弁カム軸７が回転自在に
配設されており、該動弁カム軸７は図示しないクランク
軸により回転駆動される。しかも該動弁カム軸７には、
吸気弁５の閉弁時期に対応するベース円部8aと、吸気弁
５の開弁時期に対応する高位部8bとを有する駆動部材と
してのカム８が一体に設けられる。

一方、吸気弁５に対応する位置で機関本体１の上部に
はスリーブ10が固定される。このスリーブ10には、上方
に開口した有底の摺動穴11が弁軸部5aと同軸に穿設され
ており、該摺動穴11の底部には、弁軸部5aのガイド筒６
から上方に突出した部分を移動自在に貫通させる案内穴
９が穿設される。しかも該摺動穴11内には、有底円筒状
に形成されるリフタ12が、その閉塞端を上方位置として
摺動自在に嵌合される。而して該リフタ12の閉塞端外面
はカム８に摺接され、リフタ12の閉塞端内面は吸気弁５
における弁軸部5aの後端すなわち上端に当接される。し
たがってカム８および弁軸部5a間にリフタ12が介設され
ることになる。

また弁軸部5aの後端寄りの部分には、摺動穴11の底部
との間に空気圧室13を形成しながら弾性材料から成るシ
ール部材14を介して摺動穴11に嵌合されるとともにリフ
タ12閉塞端との間に空室15を形成しながらリフタ12に挿
入されるピストン16が固定される。このピストン16は、
シール部材14を嵌着する環状溝17を外面に有する外筒部
16aと、該外筒部16aと同軸に配置される内筒部16bと、
外筒部16aおよび内筒部16bの一端間を連結する平板状の
連結板部16cとから成る有底二重円筒状に形成され、連
結板部16cをリフタ12側にして摺動穴11に嵌合される。
しかも外筒部16aのリフタ12に挿入される部分の外径
は、リフタ12内面との間に環状の微小間隙を形成する程
度に設定される。

弁軸部5aの後端寄りの部分には、環状の係合溝18が設
けられており、該係合溝18に係合する２つ割りコッタ19
を介してピストン16が弁軸部5aの後端寄り部分に固定さ
れる。すなわちピストン16における内筒部16bには、空
気圧室13側に向かうにつれて小径となるテーパ状に形成
された貫通孔20が設けられており、コッタ19の外面も空
気圧室13側に向かうにつれて小径となるテーパ状に形成
される。而して係合溝18に係合するコッタ19を空室15側
から貫通孔20に圧入することによりピストン16が弁軸部
5aに同軸に固定される。

ところで、案内孔９および弁軸部5a間、ならびに機関
本体１およびスリーブ10の接合面間を経て空気圧室13の
空気が洩れることを防止するために、機関本体１および
スリーブ10の接合面間には、ガイド筒６を囲繞するＯリ
ング21が介設される。また空気圧室13の空気がコッタ19
と弁軸部5a外面および貫通孔20内面との間から空室15に
洩れることを防止するために、ピストン16における内筒
部16bの内端には弁軸用シール部材22が装着される。該
シール部材22は、第２図で示すように、弁軸部5aをその
外面に密接しながら貫通させるべく略円筒状に形成され
る円筒部22aの空気圧室13側端部に半径方向外方に張出
すフランジ部22bが一体に設けられて成るものであり、
弾性部材により形成される。しかも円筒部22aの外面
は、貫通孔20に対応してフランジ部22b側に向かうにつ
れて小径となるテーパ状に形成される。

第３図において、ピストン16における外筒部16a外面
に設けられる環状溝17に嵌着されるシール部材14は、環
状溝17内に嵌着される横断面略Ｌ字状の支持部14aに、
空気圧室13内の圧力を受けて摺動穴11内面に最外周が摺
接すべく下方に向かうにつれて大径となるように形成さ
れるリップ部14bの小径端が連設されて成るものであ
り、空気圧室13に向かって開口した横断面略Ｕ字状に形
成される。

第４図において、スリーブ10における摺動穴11内面に
は、上端が外部に連通するようにして軸方向に延びる連
通溝23が穿設される。しかも該連通溝23の下端位置は、
カム８のベース円部8aにリフタ12が摺接して吸気弁５が
閉弁状態にあるとき、すなわちピストン16が最上方位置
にあるときに、シール部材14よりも上方位置でリフタ12
およびピストン16間を介して空室15に連通すべく設定さ
れる。

スリーブ10には、チェック弁25を備える管路26を介し
て加圧空気供給源27が接続される。このチェック弁25
は、空気圧室13内の空気圧が加圧空気供給源27の空気圧
よりも一定圧以上低くなるのに応じて加圧空気供給源27
から空気圧室13内への空気の流通のみを許容すべく構成
されるものであり、たとえば加圧空気供給源27からは5k
g/cm²の加圧空気が供給され、チェック弁25は空気圧室1
3内圧力が4kg/cm²以下となったときに開弁する。

また空気圧室13には、スリーブ10に穿設されるリリー
フ通路28を介してリリーフ弁29が接続される。このリリ
ーフ弁29は、空気圧室13内に所定量の潤滑油が溜まった
ときの空気圧室13内最高圧力に対応した開弁圧（たとえ
ば16kg/cm²で開弁すべく設定されるものであり、リリー
フ通路28は、空気圧室13内に前記所定量だけ溜まった潤
滑油の油面ｌより下方かつ案内孔９よりも上方位置で空
気圧室13内に連通すべくスリーブ10に穿設される。

リリーフ弁29は、外側面に開放してスリーブ10に穿設
された通路30と前記リリーフ通路28との間に介設される
べくスリーブ10に配設されるものであり、リリーフ通路
28および通路30間を連通、遮断可能な球状の弁体31と、
該弁体31を閉弁方向に付勢するばね32とを備える。

ところで、スリーブ10における底部中央には、案内孔
９を貫通して空気圧室13内に突入する弁軸部5aを囲繞す
るようにして凹部33が設けられる。

次にこの実施例の作用について説明すると、動弁カム
軸７がクランク軸により回転駆動されると、リフタ12
は、カム８の高位部8bへの摺接に応じて下方に押圧駆動
され、それにより吸気弁５の弁軸部5aが下方に押圧駆動
され、吸気弁５が開弁作動する。

この際、弁軸部5aの後端寄りの部分に固定されている
ピストン16も空気圧室13の容積を収縮させながら下方に
押圧駆動され、該空気圧室13に空気圧が生じる。それに
より吸気弁５は該空気圧により上方すなわち閉弁方向に
付勢されることになり、カム８は空気圧による閉弁方向
の付勢力に抗して吸気弁５を開弁駆動することになる。
したがってベース円部8aがリフタ12に摺接する位置まで
カム８が回転すると、リフタ12は空気圧室13の空気圧に
よりベース円部8aに摺接するように上昇し、吸気弁５が
閉弁する。

このように空気圧により吸気弁５を閉弁方向に付勢し
た構造によると、弁ばねを用いて閉弁付勢するものに比
べると、固有振動数による共振限界を考慮しなくてもよ
いので機関をより高回転で運転することが可能となる。

しかもかかる動弁装置によると、ピストン16を嵌合し
ているスリーブ10の摺動穴11にリフタ12も摺動自在に嵌
合しているので、スリーブ10の上方位置にリフタ12を案
内する構造を設けたものと比べると、全体のコンパクト
化が可能となり、弁軸部5aの長さを短縮してより高回転
に対応することができる。

また吸気弁５が閉弁状態にあるときに、空室15はリフ
タ12およびピストン16間の間隙および連通溝23を介して
外部に連通しており、したがって空室15内の圧力が異常
に上昇し、リフタ12の浮き上がりによる踊りや騒音の発
生を防止することができる。さらにリフタ12の組付け時
に空室15から空気を抜くことも可能であり、該組付時に
空室15の圧力が上昇してピストン16が弁軸部5aから離脱
することも回避され、リフタ12の取り外し時には空室15
内への空気の導入により該空室15が減圧されることを回
避して取り外し作業を容易とすることができる。

さらに、弁軸用シール部材22はピストン16の貫通孔20
に、該貫通孔20に対応して略円筒状に形成される円筒部
22aを空気圧室13側から弾性嵌合してピストン16の内筒
部16b内端に装着されるものであり、着脱操作が容易で
あるとともに、ピストン16側に特別の形状の取付け部を
設ける必要がないので、構造の単純化を図ることがで
き、重量軽減および加工工数低減を寄与することができ
る。しかも弁軸用シール部材22は、ピストン16への取付
状態で弾発力を発揮するものであり、ピストン16を弁軸
部5aに保持することができるので、組付け時にコッタ19
を貫通孔20に圧入する操作が容易となる。しかも弁軸用
シール部材22は、空気圧室13内の空気圧により内筒部16
bの内端にフランジ部22bが密接され、充分なシール作用
を発揮する。

ところで、連通溝23は、カム８およびリフタ12の摺接
面に向けて供給される潤滑油の一部を、摺動穴11内面お
よびピストン16間の潤滑油として摺動穴11内に導入する
機能をも果たすものである。而してピストン16外面に嵌
着されているシール部材14は、空気圧室13側に向かって
開口した横断面略Ｕ字状に形成され、リップ部14bの最
外周が摺動穴11内面に摺接されるので、ピストン16が下
降するときすなわち吸気弁５が開弁作動するときに該リ
ップ部14bは連通溝23から導入される潤滑油を下方に向
けて掻落とし、ピストン16が上昇するときすなわち吸気
弁５が閉弁するときにはリップ部14bは摺動穴11内面に
付着した油膜を乗り越えるように作動する。したがって
摺動穴11内への潤滑油の供給が円滑に行なわれ、ピスト
ン16および摺動穴11内面間の潤滑が良好となる。

このようにして供給される潤滑油が空気圧室13内に溜
まってくると、吸気弁５の最大開弁時における空気圧室
13内の最高圧力も上昇してくる。而して空気圧室13内に
所定量以上の潤滑油が溜まり、空気圧室13内の前記最高
圧力がリリーフ弁29の開弁圧を超えると、リリーフ弁29
が開弁する。このリリーフ弁29の開弁時には、リリーフ
通路28が所定量の潤滑油油面ｌよりも下方位置で空気圧
室13内に連通しているので、主として潤滑油がリリーフ
通路28、リリーフ弁29および通路30を経て外部に放出さ
れることになり、空気圧室13内の空気が無闇に放出され
ることが避けられる。

しかも、リリーフ通路28は案内孔９よりも上方位置で
空気圧室13内に連通しており、案内孔９の上方位置で摺
動穴11の底部には凹部33が設けられているので、弁軸部
5aおよび案内孔９内面間の潤滑に必要な潤滑油が凹部33
に留まることになり、弁軸部5aおよびスリーブ10間の潤
滑を充分に果たすことができる。

さらに空気圧室13内の空気が洩れ等により減少したと
きにはチェック弁25を介して加圧空気供給源27から加圧
空気が空気圧室13内に供給されるので、空気圧室13内の
最低圧力を維持することができ、吸気弁５を確実に閉弁
させるだけの付勢力を確保することができる。

以上の実施例では、リフタ12を摺動穴11に摺動自在に
嵌合したが、リフタ12を案内する部分をスリーブ10の上
方位置に設けてもよい。その際、弁軸用シール部材22が
ピストン16の最下方位置に配置されることもあるが、そ
のような場合には、コッタ19を貫通孔20に上方から圧入
する際に弁軸用シール部材22が摺動穴11の底部に弾発的
に接触して緩衝作用を果たすことができる。

以上の実施例では、機関弁としての吸気弁５を取り上
げて説明したが、本発明は、排気弁の動弁装置について
も適用可能である。またカムをリフタに直接摺接させる
代わりに、カムからの動力を駆動部材としてのロッカア
ームを介してリフタに与えるようにした動弁装置につい
ても本発明を適用可能である。

C.発明の効果 以上のように本発明の第１の特徴によれば、機関本体
に固定されるスリーブには、弁軸部を気密的にかつ移動
自在に貫通させる案内孔を底部に有する有底の摺動穴が
設けられ、摺動穴内に摺動自在に嵌合される有底円筒状
リフタが駆動部材および弁軸部の後端間に介設され、前
記摺動穴底部との間に空気圧室を形成しながら摺動穴内
にシール部材を介して嵌合されるとともに前記リフタに
挿入されるピストンが弁軸部の後端寄りに固定されるの
で、機関弁の弁軸部を案内する部分をスリーブの上方位
置に設けることを不要として全体高さを低くすることが
でき、弁軸部の長さを短縮してより高回転に対応するこ
とができる。

また本発明の第２の特徴によれば、摺動穴内側面に
は、シール部材よりもリフタ側で該リフタおよびピスト
ン間に連通し得る連通溝が外部に開放して穿設されるの
で、ピストンおよびリフタ間に生じる空室の加圧および
減圧を回避して、リフタの摺動穴への着脱操作を容易と
するとともにリフタの浮き上がりによる踊りおよび騒音
発生を防止することができ、さらに連通溝から摺動穴内
に潤滑油を供給することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は全体縦断側面図、第２図は弁軸用シール部
材の拡大縦断面図、第３図は第１図のIII部拡大図、第
４図は第１図のIV−IV線矢視図、第５図は先行技術の縦
断側面図である。 １……機関本体、５……機関弁としての吸気弁、5a……
弁軸部、5b……弁体部、８……駆動部材としてのカム、
９……案内孔、10……スリーブ、11……摺動穴、12……
リフタ、13……空気圧室、14……シール部材、16……ピ
ストン、23……連通溝

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁軸部の先端に弁体部が設けられて成る機
   関弁が、閉弁方向に弾発付勢されながら機関本体に開閉
   可能に支承され、弁軸部後端には、該機関弁を開弁方向
   に駆動するための駆動部材が連動、連結される内燃機関
   の動弁装置において、機関本体に固定されるスリーブに
   は、弁軸部を気密的にかつ移動自在に貫通させる案内孔
   を底部に有する有底の摺動穴が設けられ、摺動穴内に摺
   動自在に嵌合される有底円筒状リフタが駆動部材および
   弁軸部の後端間に介設され、前記摺動穴底部との間に空
   気圧室を形成しながら摺動穴内にシール部材を介して嵌
   合されるとともに前記リフタに挿入されるピストンが弁
   軸部の後端寄りに固定されることを特徴とする内燃機関
   の動弁装置。
2. 【請求項２】摺動穴内側面には、前記シール部材よりも
   リフタ側で該リフタおよびピストン間に連通し得る連通
   溝が外部に開放して穿設されることを特徴とする第
   （１）項記載の内燃機関の動弁装置。