JPH0676605U - バルブローテータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常荷重によるコイルスプリングの塑性変形
や破損を防止して耐久性を向上させることができるバル
ブローテータ装置を提供する。 【構成】 バルブ１のステム部１ａの先端部周囲にはコ
ッタ２を介してボディ５が取着され、ボディ５のフラン
ジ部４の下面には環状溝が凹設されている。ボディ５の
下方には環状のばね鋼板よりなるワッシャプレート７が
配設され、環状溝とワッシャプレート７との間にはばね
鋼線を巻回して形成されたコイルスプリング８が環状に
一巻きした状態で介在されている。このコイルスプリン
グ８は、小ピッチ部８ａと大ピッチ部８ｂとからなる不
等ピッチコイルスプリングである。大ピッチ部８ｂはコ
イルスプリング８の三箇所に中心角１２０度間隔で分散
して設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の動弁機構において、吸・排気用のバルブのかさ部が弁座と の接触により偏摩耗することを防止するため、該バルブを軸心回りに回転させる バルブローテータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図６及び図７に示すように、従来のバルブローテータ装置５１は、バルブ５２ のステム部５２ａの先端部周囲に設けられたボディ５３とバルブスプリング５４ の先端側に設けられたワッシャプレート５５との間に、小ピッチかつ等ピッチの コイルスプリング５６を環状に一巻きして介在させ、そのコイルスプリング５６ の倒れを利用してバルブ５２を回転させるように構成されている。図８（ａ）（ ｂ）に示すように、コイルスプリング５６がボディ５３とワッシャプレート５５ とで上下から押圧されると、該コイルスプリング５６の各螺旋要素５７が弾性的 に一方向に倒れては復元する運動を繰り返すため、その度に少しずつボディ５３ とワッシャプレート５５とがバルブ５２の軸心回りに相対的に反対方向に回転し 、ボディ５３とともにバルブ５２が少しずつ回転するようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、コイルスプリング５６の各螺旋要素５７の外径は、全螺旋要素にお いて完全に一定ではなく、どうしてもバラツキがある。例えば、図７に示すよう に、三箇所の螺旋要素５７ｘの外径がバラツキで他より大きい場合、図８（ｂ） に示すように、ボディ５３及びワッシャプレート５５はその螺旋要素５７ｘと点 当たり状態になり、その螺旋要素５７ｘに荷重が局部的に集中して加わる。する と、その螺旋要素５７ｘは特に倒れが大きくなり、隣りの螺旋要素５７と強い密 着状態となるため、逃げ場がなくなり、それ以上倒れられなくなる。つまり、螺 旋要素５７ｘは弾性状態を失って剛体状態となるため、コイルスプリング５６に 異常荷重が加わると、螺旋要素５７ｘ付近は押し潰されて塑性変形し、それがコ イルスプリング５６全体に波及するという問題があった。また、内燃機関の異常 回転域では、バルブ５２がジャンプやバウンス等を起こすが、それによる異常荷 重がコイルスプリング５６の螺旋要素５７ｘ付近に加わると、コイルスプリング ５６の破損につながるおそれもあった。

【０００４】 本考案の目的は、上記問題を解決し、異常荷重によるコイルスプリングの塑性 変形や破損を防止して耐久性を向上させることができるバルブローテータ装置を 提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案では、バルブのステム部の先端部周囲に設 けられたボディとバルブスプリングの先端側に設けられたワッシャプレートとの 間、又は、シリンダヘッドに設けられたハウジングとバルブスプリングの他端側 に設けられたワッシャプレートとの間に、コイルスプリングを介在させ、そのコ イルスプリングの倒れを利用してバルブを回転させるバルブローテータ装置にお いて、コイルスプリングを、小ピッチ部と大ピッチ部とからなる不等ピッチコイ ルスプリングとする、という手段をとった。

【０００６】 ここで、大ピッチ部はコイルスプリングの複数箇所に分散して設けることが好 ましい。大ピッチ部のピッチは小ピッチ部のピッチの１．２〜３．０倍程度が適 当であり、さらに好ましくは１．４〜２．０倍である。大ピッチ部の合計長さは コイルスプリングの全長の１０〜５０％倍程度が適当であり、さらに好ましくは １３〜３５％倍である。

【０００７】

【作用】

コイルスプリングが、ボディとワッシャプレートとの間、又は、ハウジングと ワッシャプレートとの間に挾まれて押圧されると、コイルスプリングの各螺旋要 素が一方向に倒れて変位するため、ボディとワッシャプレート、又は、ハウジン グとワッシャプレートは、バルブの軸心回りに相対的に反対方向に回転し、これ に伴ってバルブも回転する。

【０００８】 このとき、バラツキによって他より外径の大きい螺旋要素があると、その螺旋 要素は他の螺旋要素より大きく倒れる。しかし、本発明におけるコイルスプリン グは小ピッチ部と大ピッチ部とからなる不等ピッチコイルスプリングなので、外 径の大きい螺旋要素が大ピッチ部にある場合には、その螺旋要素は大きく倒れて も隣りの螺旋要素と密着することはなく、弾性状態を保つ。また、外径の大きい 螺旋要素が小ピッチ部にある場合には、その螺旋要素は大きく倒れたときに隣り の螺旋要素と接触するが、隣りの螺旋要素は大ピッチ部の存在によりさらに倒れ やすくなっているので、これらの螺旋要素が強く密着することはなく、やはり弾 性状態を保つ。このため、コイルスプリングに異常荷重が加わっても、その螺旋 要素付近が塑性変形したり破損したりすることはない。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案のバルブローテータ装置をバルブスプリングの上端側に具体化し た第一実施例について、図１〜図４を参照して説明する。

【００１０】 図１及び図２に示すように、内燃機関のバルブ１のステム部１ａの先端部周囲 にはコッタ２が取着されている。コッタ２の逆円錘状の外周面には、これと嵌合 する環状の取付部３とその上端から外側に突出するフランジ部４とからなるボデ ィ５が、該取付部３においてコッタ２の下方から嵌着されている。ボディ５のフ ランジ部４の下面には後述するコイルスプリングが収まるとともに接触する環状 溝６が凹設されている。この環状溝６の表面にはめっき等により耐摩耗性皮膜が 形成されている。

【００１１】 フランジ部４の下方には環状のばね鋼板よりなるワッシャプレート７が配設さ れ、ワッシャプレート７の上面内縁はフランジ部４の下面内縁に当接する一方、 ワッシャプレート７の上面外縁はフランジ部４の下面外縁に当接しないで隙間が 生ずるようになっている。

【００１２】 環状溝６とワッシャプレート７との間にはばね鋼線を巻回して形成されたコイ ルスプリング８が環状に一巻きした状態で介在されている。このコイルスプリン グ８は、小ピッチ部８ａと大ピッチ部８ｂとからなる不等ピッチコイルスプリン グである。図２に示すように、大ピッチ部８ｂはコイルスプリング８の三箇所に 中心角１２０度間隔で分散して設けられている。大ピッチ部８ｂの各螺旋要素１ ５間のピッチは小ピッチ部８ａのピッチの約２倍であり、大ピッチ部８ｂの合計 長さはコイルスプリング８の全長の約２５％である。図３は介在前の真直状態の コイルスプリング８を示している。

【００１３】 ワッシャプレート７の下方には、バルブ１を上方へ付勢するバルブスプリング ９を受けるとともに、ワッシャプレート７の下面外縁を押圧する環状のリテーナ １０が上下動及び回動可能に配設され、該リテーナ１０の上端は内側にかしめら れて、フランジ部４の外周に突設された環状突起１２に抜けないよう引掛かるよ うになっている。

【００１４】 以上のボディ５、コイルスプリング８、ワッシャプレート７及びリテーナ１０ によりバルブローテータ装置１１が構成されている。

【００１５】 次に、上記構成のバルブローテータ装置１１の作用を順に説明する。まず閉弁 時において、バルブ１はバルブスプリング９により上下動作の上限に押し上げら れ、図４（ａ）に示すように、コイルスプリング８はその上側がボディ５（環状 溝６の底）に接触し、下側がワッシャプレート７に接触した状態で、これらにわ ずかに押圧される。

【００１６】 続いて、バルブ１は図示しないカムにより押下げられて開弁状態となる。ボデ ィ５はバルブ１と一緒に下降するが、バルブスプリング９の弾発力によりリテー ナ１０を介してワッシャプレート７の下面外縁が上方に押圧される。このワッシ ャプレート７は外縁を上方に弾性変形しながらコイルスプリング８の下側をさら に押圧する。コイルスプリング８がボディ５とワッシャプレート７との間に挾ま れて押圧されると、図４（ｂ）に示すように、コイルスプリング８の各螺旋要素 １５が一方向に倒れて変位するため、ボディ５とワッシャプレート７とはバルブ １の軸心回りに相対的に反対方向に回転する。バルブ１はボディ５と一体に動く ので、該ボディ５の回転に伴って回転することとなる。

【００１７】 このとき、バラツキによって他より外径の大きい螺旋要素１５ｘがあると、そ の螺旋要素１５ｘは他の螺旋要素１５より大きく倒れる。しかし、このコイルス プリング８は小ピッチ部８ａと大ピッチ部８ｂとからなる不等ピッチコイルスプ リングなので、外径の大きい螺旋要素１５ｘが大ピッチ部８ｂにある場合には、 その螺旋要素１５ｘは大きく倒れても隣りの螺旋要素１５と密着することはなく 、弾性状態を保つ。また、外径の大きい螺旋要素１５ｘが小ピッチ部８ａにある 場合には、その螺旋要素１５ｘは大きく倒れたときに隣りの螺旋要素１５と接触 するが、隣りの螺旋要素１５は大ピッチ部８ｂの存在によりさらに倒れやすくな っているので、これらの螺旋要素１５ｘ，１５が強く密着することはなく、やは り弾性状態を保つ。このため、コイルスプリング８に異常荷重が加わっても、そ の螺旋要素１５ｘ付近が塑性変形したり破損したりすることはなく、従って耐久 性が高い。

【００１８】 また、このコイルスプリング８は、従来の小ピッチかつ等ピッチのコイルスプ リングと比べて、大ピッチ部がある分だけ軽量なので、動弁機構の慣性質量の低 減を図ることもできる。

【００１９】 続いて、バルブ１が上昇すると、リテーナ１０に対するバルブスプリング９の 押圧力が軽減され、ワッシャプレート７がその弾発力で復元してコイルスプリン グ８の押圧をやめる。すると、コイルスプリング８はボディ５の環状溝６とワッ シャプレート７とを滑動して図４（ａ）の状態に復元する（但し、ボディ５とワ ッシャプレート７との相対回転位置は図４（ｂ）の状態で保たれる）。

【００２０】 次に、本考案のバルブローテータ装置をバルブスプリングの下端側に具体化し た第二実施例について、図５を参照して説明する。

【００２１】 シリンダヘッド２０上部にはバルブ１のステム部１ａが管状のガイド部材２３ を介して上下動自在に挿入され、ガイド部材２３の周囲のシリンダヘッド２０に はハウジング嵌入凹部２２が凹設されている。ハウジング嵌入凹部２２には略円 盤状の薄板部材をプレス加工等により成形したハウジング２４が圧入により摺動 不能に嵌入されている。このハウジング２４の上面には環状溝２５が凹設されて いる。

【００２２】 ハウジング２４の上方にはワッシャプレート７が配設され、ワッシャプレート ７の下面内縁はハウジング２４の上面内縁に当接する一方、ワッシャプレート７ の下面外縁はハウジング２４の上面外縁には当接しないで隙間が生ずるようにな っている。このワッシャプレート７はハウジング２４外周のかしめ部２８により ハウジング２４内に上下動及び回動可能に係止され、ワッシャプレート７の上面 にバルブスプリング９の下端を受けるようになっている。ハウジング２４の環状 溝２５とワッシャプレート７との間には、コイルスプリング８が環状に一巻きし た状態で介在されている。このコイルスプリング８は、第一実施例と同じく小ピ ッチ部８ａと大ピッチ部８ｂとからなる不等ピッチコイルスプリングである。

【００２３】 以上のハウジング２４、コイルスプリング８及びワッシャプレート７によりバ ルブローテータ装置２１が構成されている。なお、バルブスプリング９の上端は ステム部１ａの先端に取付けられたリテーナ２９の下面に当接している。

【００２４】 このバルブローテータ装置２１では、コイルスプリング８がハウジング２４と ワッシャプレート７との間に挾まれて押圧され、各螺旋要素が一方向に倒れて変 位するため、ハウジング２４とワッシャプレート７とがバルブ１の軸心回りに相 対的に反対方向に回転し、これに伴ってバルブ１も回転する。その際のコイルス プリング８による作用・効果は、第一実施例と同様である。

【００２５】 なお、本考案は前記実施例の構成に限定されるものではなく、考案の趣旨から 逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

【００２６】

【考案の効果】

本考案のバルブローテータ装置は、上記の通り構成されているので、異常荷重 によるコイルスプリングの塑性変形や破損を防止して耐久性を向上させることが できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化した第一実施例のバルブローテ
ータ装置の断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】同バルブローテータ装置に使用するコイルスプ
リングの介在前の真直状態を示す断面図である。

【図４】同バルブローテータ装置の作用を示す断面図で
ある。

【図５】第二実施例のバルブローテータ装置の断面図で
ある。

【図６】従来例のバルブローテータ装置の断面図であ
る。

【図７】図６のVII−VII線断面図である。

【図８】同バルブローテータ装置の作用を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ バルブステム １ａ ステム部 ５ ボディ ６ 環状溝 ７ ワッシャプレート ８ コイルスプ
リング ８ａ 小ピッチ部 ８ｂ 大ピッチ
部 ９ バルブスプリング １０ リテーナ １１ バルブローテータ装置 １５ 螺旋要素 ２０ シリンダヘッド ２１ バルブロ
ーテータ装置 ２４ ハウジング ２５ 環状溝 ２９ リテーナ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブのステム部の先端部周囲に設けら
   れたボディとバルブスプリングの先端側に設けられたワ
   ッシャプレートとの間、又は、シリンダヘッドに設けら
   れたハウジングとバルブスプリングの他端側に設けられ
   たワッシャプレートとの間に、コイルスプリングを介在
   させ、そのコイルスプリングの倒れを利用してバルブを
   回転させるバルブローテータ装置において、 前記コイルスプリングを、小ピッチ部と大ピッチ部とか
   らなる不等ピッチコイルスプリングとしたことを特徴と
   するバルブローテータ装置。