JPH0740643Y2 - 内燃機関の動弁機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は内燃機関の動弁機構に関する。

（従来技術及び考案が解決しようとする課題） 従来の内燃機関（以下エンジンともいう）の動弁機構を
第７図を参照して説明する。同図に示すように吸気もし
くは排気用のエンジンバルブ１は一部のみを示した内燃
機関の本体２（図ではシリンダヘッド）に固定されたス
テムガイド３に上下摺動可能に挿通されている。エンジ
ンバルブ１のバルブステム11の上端にはリテーナ４が分
割コレット５により固定されている。リテーナ４と本体
２のスプリングシート部21との間にはコイルスプリング
からなるバルブスプリング６が圧縮状態で介装されてい
る。バルブスプリング６によりエンジンバルブ１は上方
に付勢され、バルブヘッド12が本体２の吸気もしくは排
気用の通路22の燃焼室への開口部に設けられたバルブシ
ート７に圧接して図示のように通路22を閉ざしている。
一方本体２の上方にはロッカーシャフト８が設けられて
いる。このロッカーシャフト８には図示しないクランク
シャフトにより回転駆動されるカムシャフト10が併設さ
れている。ロッカーアーム９の一端はカムシャフト10に
固定されたカム23に当接しており、他端はエンジンバル
ブ１のステムガイド13に相対している。ロッカーアーム
９はカムシャフト10のカム23の作用によって揺動され、
ロッカーアーム９の他端は下降時にはステムヘッド13に
当接してエンジンバルブ１をバルブスプリング６のばね
力に抗して押し下げる。これによりバルブヘッド12がバ
ルブシート７から離れ、バルブ開状態となる。また上昇
時にはそれに伴ってエンジンバルブ１はバルブスプリン
グ６の復元力により上昇し、バルブヘッド12がバルブシ
ート７に再び当接してバルブ閉状態となる。

このような動弁機構ではエンジンバルブ１はバルブヘッ
ド12のバルブシート７との当接面（バルブフェース）の
偏磨耗を防止するため、本体２に対しリテーナ４ととも
にバルブステム11の軸まわりに回転可能となっている。
またバルブスプリング６はリテーナ４及びスプリングシ
ート部21の双方に対し回転可能となっており、これによ
りエンジンバルブ１の上記回転が許容されている。なお
このようなエンジンバルブ１及びバルブスプリング６の
回転はバルブスプリング６の上記圧縮及び復元の際に自
然に生ずるが、エンジンバルブ１は図示しないバルブロ
ーテータを設けて積極的に回転させる場合もある。

ところで上記の動弁機構ではバルブスプリング６はエン
ジンバルブ１のリテーナ４及びスプリングシート部21の
双方に対し回転可能となっているが、バルブスプリング
６の端部のリテーナ４及びスプリングシート部21に当接
する座面の面積は小さい。このため座面はこれらに対す
る相対回転の際に磨耗を生じ、バルブスプリング６の使
用荷重が低下して、バルブ閉時の気密性を十分に保つこ
とができなくなり、エンジン性能の低下を招いていた。

このため例えば実開昭第63-100605号公報ではバルブス
プリングとシリンダヘッドとの間に金属板製のスプリン
グシートを介装し、スプリングシートの上面にバルブス
プリングのコイル始端の凹部に係合する突起を突出した
構成が提案されている。

しかしながら実開昭第63-100605号の構成ではスプリン
グシートはコイル始端との単なる上下方向の凹凸による
係合でコイル始端との追従性を得ようとするものである
ため係合部にがたつきを生じ易く、確実な追従性が得ら
れない欠点を有していた。また、このような構造ではス
プリングの伸縮時に係合が外れてしまうおそれが有る欠
点があった。

また、バルブスプリングは一般にピアノ線（JIS G 3522
（SWPV））やオイルテンパー線（JIS G 3566（SWOSC−
Ｖ））が利用されているが、これらの材質は密度が大き
いため、重量が大きくなり、エンジンの高速回転、高出
力あるいは低燃費の要求に対応できない。このため密度
の小さなTi合金（例えばTi−6A1−4V,Ti−3A1−8V−6Cr
−4Mo−4Zr等）の利用が提案されている。しかしながら
このようなTi合金は耐磨耗性に劣る欠点を有している。

上記実開昭第63-100605号公報の構造ではエンジンの低
速回転時における座面の磨耗はある程度防止できるもの
の、Ti合金をバルブスプリングの材料として利用した場
合、特に高速回転時において、バルブスプリングの座面
は先に述べた係合部のがたつきにより無視できない磨耗
を生じ、また、エンジンの高速回転時に生ずるサージン
グに伴うコイル横方向及び縦方向の振動による巻線間の
干渉と、これによって生ずる線間磨耗には対処出来ない
欠点を有していた。

また、コイルのサージングに伴うコイル横方向及び縦方
向の振動による巻線間の干渉と、これによって生ずる線
間磨耗の対処策としては、特開平第2-31032号公報にお
いて、巻端から２巻目程に至りコイルの内周もしくは外
周に摺接する円筒部を備えたばね座をコイル端部に装着
する構成が提案されている。しかしながら、同特開平第
2-31032号公報のばね座の位置保持はコイルに対する上
記の摺接力に頼り、或いはリテーナへの係止によりなさ
れるものであり、ばね座とコイルとが相対回転して先に
述べた座巻端始の磨耗を生ずる欠点を有している。ま
た、サージングの防止は円筒部のコイルとの摺接のみに
頼るものであるため防止効果がさほど得られず、また、
円筒部とコイルが摺接により磨耗するとサージング防止
効果がすぐに失われてしまう欠点を有していた。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため本考案の内燃機関の動弁機構
は、本体に対し摺動可能に取付けられたバルブステム
と、該バルブステムの一端側に設けられて内燃機関の本
体の吸気もしくは排気用の通路の燃焼室への開口部を開
閉するためのバルブヘッドとを有するエンジンバルブ
と、前記バルブステムの他端側に取付けられたリテーナ
と内燃機関の本体の一部に形成されたスプリングシート
部との間に介在されて前記エンジンバルブを前記開口部
の閉方向に付勢する圧縮コイルスプリングからなるバル
ブスプリングとを有する動弁機構であって、前記バルブ
スプリングと前記リテーナとの間及び前記バルブスプリ
ングと前記スプリングシート部との間にはそれぞれ環状
のプロテクタを介在させ、該プロテクタはその内側もし
くは外側の周縁部に前記バルブスプリングの対応する端
部の少なくとも一部に嵌合する立縁と、内側もしくは外
側の前記周縁部に立設されて対応するバルブスプリング
の巻線の一部に該バルブスプリングのほぼ半径方向で接
触する防振板とを有して構成し、さらに前記プロテクタ
と、対応する前記バルブスプリングの前記端部に連続し
かつ該端部より軸方向に離隔した位置の巻線部分との間
には弾性ダンパを介在させた構成を有している。

（作用） 本考案の内燃機関の動弁機構において、プロテクタはバ
ルブスプリングの端部に嵌合によって取り付けられてい
るので、対応するバルブスプリングの端部に確実に追従
してリテーナ及びスプリングシート部に対し回転する。
また、プロテクタの防振板はバルブスプリングに半径方
向で接触するためサージングによるバルブスプリングの
横方向及び縦方向の振動が抑制される。さらにプロテク
タとバルブスプリングの端部より軸方向に離隔した位置
の巻線部分との間には弾性ダンパを介在させたことによ
り、サージングによるバルブスプリングの振動がさらに
抑制される。

（実施例） 次に本考案の一実施例を添付の図面を参照して説明す
る。なお本実施例において図示した以外の構成は上記従
来例と同様であり、また図中、従来例と同様な部材には
同一符号を付して説明を省略する。

第１図において、バルブスプリング６の上端とリテーナ
４との間及びバルブスプリング６の下端とスプリングシ
ート部21との間にはそれぞれ第２図に示す環状のプロテ
クタ14がバルブステム11とほぼ同軸で装着されている。

第２図に示したようにプロテクタ14の半径方向の幅は鎖
線で示したバルブスプリング６の端部6aの半径方向の幅
よりも多少大きな寸法に設定されている。このためバル
ブスプリング６の端部6aの座面全体がプロテクタ14に当
接する。プロテクタ14は、可撓性を有する平板の打ち抜
き及び後述する折り曲げ加工により形成されており、上
下面は平面状をなしている。

プロテクタ14には折り曲げ加工により円周方向適宜範囲
で直立縁15、16（第３図に直立縁16が正面視で示してあ
る。）がそれぞれ内外周縁に沿って設けられており、第
４図に示すようにこれらの間にバルブスプリング６の端
部6aが嵌合する溝17を形成している。直立縁15、16はバ
ルブスプリング６の端部6aに対しかしめつられており、
これによって相互に確実に固定されている。またここ
で、外周側の直立縁16の中央部16aは直線状をなしてお
り、バルブスプリング６の端部6aの対応する部分6a1は
同第４図に示すように外周部を平面状に切除して形成さ
れ、プロテクタ14の対応する端部6aに対する回転が確実
に防止されている。

また直立縁15、16はその上端部両側に耳部15b,15b及び1
6b,16bをそれぞれ有しており、これらはそれぞれ外側及
び内側に折り曲げられておりバルブスプリング６の端部
6aを上側から保持している。このため、バルブスプリン
グ６の端部6aの上下方向の移動が確実に防止されてい
る。

プロテクタ14の外周部にはさらに第２図に示すように、
上記外周側の直立縁16より時計方向に適宜距離を隔てて
防振板18が設けられている。この防振板18の上端縁18a
は第５図に示すように反時計方向（この方向はバルブス
プリング６の巻き方向と一致している）に向かうにつれ
て上向きに傾斜している。この上端縁18aの傾斜角度は
バルブスプリング６のピッチ角とほぼ一致しており、ま
たその高さはバルブスプリング６の端部6aに連続する次
の巻線部分6bの高さとほぼ一致する高さに設定されてい
る（第６図参照）。

また第２図に示したようにバルブスプリング６の巻端6a
2には部分環状のゴム等からなる弾性ダンパ19が固着さ
れている。第５図に示したように、この弾性ダンパ19の
下面19aはプロテクタ14の上面に当接しており、上面19b
は第５図に示したようにバルブスプリング６のピッチ角
とほぼ一致する傾斜面状をなして上記巻線部分6bの下面
沿いに延在している。なお、上記防振板18はバルブスプ
リング６の巻端6a2を越えて時計方向に延びており、弾
性ダンパ19は防振板18の内側に沿って位置している。

さらに、本実施例のプロテクタ14には直立縁15、16及び
防振板18の折り曲げによる形成を容易とするための切欠
20〜20が内外周に設けられている。

次に上記実施例の作用効果に関し説明する。

先に従来例に関連して説明したように、バルブスプリン
グ６はその圧縮、復元に伴いリテーナ４及びスプリング
シート部21に対し回転する。ところで本実施例ではリテ
ーナ４とバルブスプリング６の上端との間及びスプリン
グシート部21とバルブスプリング６の下端との間にプロ
テクタ14が介在されている。プロテクタ14は対応するリ
テーナ４及びスプリングシート部21に対し平面的に当接
しているため、これらに対し円滑に相対回転可能であ
る。また、バルブスプリング６の端部6aはプロテクタ14
の直立縁15、16のかしめつけにより、これらの間に形成
された溝17に嵌着されており、直立縁16の中央部16aは
直線状をとして、バルブスプリング６の端部6aの対応す
る部分6a1の外周部を平面状に切除して形成したこと、
また直立縁15、16の耳部15b、15b及び16b、16bにより端
部6aを上側から保持したことによって、プロテクタ14は
対応するバルブスプリング６の端部6aに確実に追従し
て、対応するリテーナ４及びスプリングシート部21に対
し回転する。

このようにプロテクタ14がバルブスプリング６に確実に
追従して回転することによりバルブスプリング６の座面
の磨耗が防止され、バルブスプリング６の使用荷重を所
定の値に維持でき、バルブ閉時の気密性を十分に保つこ
とができるのでエンジン性能の低下を防止できる。

さらに、本実施例ではプロテクタ14にはバルブスプリン
グ６の端部6aの次の巻線部分6bの高さとほぼ一致する高
さの防振板18が設けられており、また巻線部分6bとプロ
テクタ14の上面との間には弾性ダンパ19が介在されてい
る。このためバルブスプリング６は巻線部分6bの外面が
防振板18の内周面18aと接触状態、また下面が弾性ダン
パ19と当接状態で伸縮する。このためバルブスプリング
６のコイル横方向及び縦向の振動が抑制されてサージン
グが防止され、またこれに伴う巻線間の干渉及び線間磨
耗を防止できる。また、本実施例のプロテクタ14は先に
説明したように可撓性の平板より形成されており、防振
板18はプロテクタ14の半径方向に弾性変形可能である。
このため、バルブスプリング６が伸縮すると、巻線部分
6bは防振板18を半径方向に弾性変形させながら上下動
し、これによって防振板18と巻線部分6bの摺接による磨
耗が防止され、サージング防止効果を有効に保つことが
できる。

従って、本実施例の内燃機関の動弁機構によれば、バル
ブスプリング６の端部6aの座面の磨耗及びバルブスプリ
ング６のサージングさらにはそれに伴う線間磨耗を防止
できるので、エンジン性能の低下を確実に防止できる。
またこのため特にバルブスプリング６の材料としてTi合
金を利用できるので、高速回転、高出力さらには低燃費
のエンジンを提供できる。

なお、上記実施例においてプロテクタ14は例えば接着剤
等によりバルブスプリング６の端部6aの座面に固着して
もよい。

また、プロテクタ14の材料はバルブスプリング６よりも
硬いことは勿論であるが、本体２及びリテーナ４と同等
もしくはこれらよりも軟らかい材料であるのが好まし
い。最適な材料としては例えばS60C-CSPがある。

（考案の効果） 本考案の内燃機関の動弁機構において、プロテクタは対
応するバルブスプリングの端部に確実に追従してリテー
ナ及びスプリングシート部に対し回転するので端部の座
面の磨耗を確実に防止できる。バルブスプリングのサー
ジングはプロテクタの防振板及び弾性ダンパにより抑制
され、これに伴ってバルブスプリングの横方向の振動が
抑制されるので線間磨耗をも防止できる。従ってバルブ
スプリングの使用荷重を所定の値に維持でき、バルブ閉
時の気密性を十分に保つことができるのでエンジン性能
の低下を防止できる。また、このためバルブスプリング
の材料としてTi合金のような密度が小であるが耐磨耗性
に劣る材料を利用できるので、高速回転、高出力あるい
は低燃費のエンジンを提供できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本考案の一実施例を示すもので、第１
図は内燃機関の動弁機構の要部の正面断面図、第２図は
第１図に示したプロテクタをバルブスプリングの端部と
ともに示した平面図、第３図は第２図の正面図、第４図
は第２図のＡ−Ａ線断面図、第５図は第２図の左側面図
をバルブスプリングの一部とともに示した図、第６図は
第２図のＢ−Ｂ線断面拡大図、第７図は従来の内燃機関
の動弁機構の要部の正面図である。 １……エンジンバルブ ２……本体 ４……リテーナ ６……バルブスプリング 6a……端部 6b……巻線部分 11……バルブステム 12……バルブヘッド 14……プロテクタ 18……防振板 19……弾性ダンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高橋 弘昭 愛知県愛知郡東郷町大字春木字蛭池１番地 株式会社東郷製作所内 (72)考案者 伊沢 佳伸 愛知県愛知郡東郷町大字春木字蛭池１番地 株式会社東郷製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の本体に対し摺動可能に取付けら
   れたバルブステムと、該バルブステムの一端側に設けら
   れて内燃機関の本体の吸気もしくは排気用の通路の燃焼
   室への開口部を開閉するためのバルブヘッドとを有する
   エンジンバルブと、前記バルブステムの他端側に取付け
   られたリテーナと内燃機関の本体の一部に形成されたス
   プリングシート部との間に介在されて前記エンジンバル
   ブを前記開口部の閉方向に付勢する圧縮コイルスプリン
   グからなるバルブスプリングとを有する動弁機構であっ
   て、前記バルブスプリングと前記リテーナとの間及び前
   記バルブスプリングと前記スプリングシート部との間に
   はそれぞれ環状のプロテクタを介在させ、該プロテクタ
   はその内側もしくは外側の周縁部に前記バルブスプリン
   グの対応する端部の少なくとも一部に嵌合する立縁と、
   内側もしくは外側の前記周縁部に立設されて対応するバ
   ルブスプリングの巻線の一部に該バルブスプリングのほ
   ぼ半径方向で接触する防振板とを有して構成し、さらに
   前記プロテクタと、対応する前記バルブスプリングの前
   記端部に連続しかつ該端部より軸方向に離隔した位置の
   巻線部分との間には弾性ダンパを介在させたことを特徴
   とする内燃機関の動弁機構。