JPH09125917A - 頭上弁エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁の偏摩耗を低減できる頭上弁エンジンの動
弁装置を提供する。 【解決手段】 吸排気バルブ１２の上部にスプリングリ
テーナ１６を固定し、シリンダヘッド上壁３ａとスプリ
ングリテーナ１６の間にバルブスプリング２４を介装し
ている。ロッカアーム６の出力端部１０をバルブステム
１３の軸中心Ｏから偏心させて当接させるとともに、バ
ルブスプリング２４の上端とスプリングリテーナ１６の
下面との間にスラストベアリング２１を設けている。ロ
ッカアーム６の揺動に伴って出力端部１０が吸排気バル
ブ１２を下押し、吸排気バルブ１２を軸中心Ｏ回りに回
転させる力が発生するが、スラストベアリング２１を介
在させているので、吸排気バルブ１２の回転を抑制する
バルブスプリング２４の摩擦力を大幅に低減することが
でき、瞬間的に生じる小さな回転操作力でも吸排気バル
ブ１２を良好に回転させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は頭上弁エンジンの動
弁装置に関し、さらに詳しくは弁の耐久性を向上させる
ことのできる頭上弁エンジンの動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの動弁装置はカムの作用を正確
に吸気バルブ、排気バルブに伝えて、バルブを開閉させ
るもので、カム軸の配置やバルブの配置により、オーバ
ーヘッドカム型（以下、ＯＨＣ型という）、オーバヘッ
ドバルブ型（以下、ＯＨＶ型という）などがある。

【０００３】図４は従来のＯＨＶ型の動弁装置を採用し
た縦型エンジンの要部縦断面図である。この縦型エンジ
ン１０１は、シリンダブロックにシリンダヘッド１０３
を組付け、シリンダヘッド１０３にヘッドカバー１０４
を組み付けている。ヘッドカバー１０４内はロッカーア
ーム室１０５とされ、ロッカアーム室１０５内にはロッ
カーアーム１０６を揺動自在に支持するスタッドボルト
１０７が立設されている。

【０００４】ロッカーアーム１０６の入力端部１０８に
は、プッシュロッド１０９が当接するように配置され、
プッシュロッド１０９は図示しないクランク軸に連動す
る動弁カム軸により昇降動作するように構成されてい
る。吸排気弁１１２の開弁時には、ロッカーアーム１０
６の出力端部１１０はバルブステムエンド１１７を下押
すように構成されている。

【０００５】この弁機構においては、バルブステム１１
３の上部に形成された溝１１４に固定部材１４５を用い
てスプリングリテーナ１１６を固定し、スプリングリテ
ーナ１１６の下面外周域１１９とシリンダヘッド上壁１
０３ａとの間にバルブスプリング１２４を介装させた構
成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような弁機構に
おいて弁面１３０と弁座１２９との当りが偏ると弁座１
２９の気密性が低下することになる。このような偏摩耗
の問題に対して、ロッカアーム形ＯＨＣ型ではバルブス
テムエンド１１７と当接するロッカアーム１０６の出力
端部１１０をバルブステム１１３の軸中心から偏心させ
て、バルブ１１２に回転操作力を与え、弁座１２９との
当りが均一になるように構成しているものがある。

【０００７】このようなロッカアーム形ＯＨＣ型におい
ては、カムの回転力がプッシュロッド１０９を介さずに
ロッカアーム１０６の入力端部１０８に入力されるの
で、ロッカアーム１０６の出力端部１１０がバルブステ
ムエンド１１７に当接している時間が長くなり、バルブ
１１２を回転させやすい。また、一般にＯＨＣ型におい
てはＯＨＶ型に比べてエンジン回転数が高い場合が多い
ので、単位時間当たりの回転操作力が強くなりバルブ１
１２は偏摩耗を防止する上で十分な回転を行うことがで
きる。

【０００８】これに対し、図４に示すようなロッカアー
ム形ＯＨＶ型においては、プッシュロッド１０９を介し
てロッカアーム１０６に操作力が伝わる構成となってい
るので、プッシュロッド１０９の熱膨張の分だけ、入力
端部１０８、出力端部１１０のクリアランスが大きく設
定されている。したがって、バルブステム１１３の軸中
心から偏心させた状態でロッカアーム１０６の出力端部
１１０を当接させても、図４に示すような構成ではクリ
アランスの分、出力端部１１０がバルブステムエンド１
１７を瞬間的に押すような作動になり、バルブ１１２に
十分な回転操作力を与えることができず、結果としてバ
ルブ１１２が回転しないという問題がある。

【０００９】これは、スプリングリテーナ１１６が回転
しようとしてもスプリングリテーナ１１６の下面とバル
ブスプリング１２４の上端との間の摩擦力、あるいはバ
ルブスプリング１２４の下端とシリンダヘッド上壁１０
３ａとの間の摩擦力が偏心による回転操作力よりも大き
いためであると考えられる。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、ＯＨＶ型（頭上弁型）
の動弁装置において弁の回転を良好に行わせ、弁の耐久
性を向上させることのできる頭上弁エンジンの動弁装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の頭上弁エンジンの動弁装置を、例えば、
図１及び図２を参照して説明すれば、吸排気バルブ１２
をシリンダヘッド３に取り付け、シリンダブロックにカ
ム軸を設け、カムの作動によりプッシュロッド９、ロッ
カアーム６を介して吸排気バルブ１２を開閉駆動するよ
うに構成し、吸排気バルブ１２の上部にスプリングリテ
ーナ１６を固定し、シリンダヘッド上壁３ａとスプリン
グリテーナ１６の間にバルブスプリング２４を介装した
頭上弁エンジンの動弁装置において、ロッカアーム６の
出力端部１０をバルブステム１３の軸中心Ｏから偏心さ
せて当接させるとともに、バルブスプリング２４の上端
とスプリングリテーナ１６の下面との間、バルブスプリ
ング２４の下端とシリンダヘッド上壁３ａの間の少なく
とも一方にスラストベアリング２１を設けたことを特徴
とする。

【００１２】

【作用】請求項１の頭上弁エンジンの動弁装置によれ
ば、ロッカアーム６の出力端部１０をバルブステム１３
の軸中心Ｏから偏心させて当接させることにより、ロッ
カアーム６の揺動に伴ってバルブ１２を下押す時に、バ
ルブステム１３を軸中心Ｏ回りに回転させる力が発生す
る。ここで、この発明ではバルブスプリング２４の上端
とスプリングリテーナ１６の下面との間、バルブスプリ
ング２４の下端とシリンダヘッド上壁３ａの間の少なく
とも一方にスラストベアリング２１を設けているので、
バルブ１２の回転を抑制するバルブスプリング２４の摩
擦力を大幅に低減することができ、瞬間的に生じる小さ
な回転操作力でも吸排気バルブ１２を良好に回転させる
ことができる。

【００１３】

【発明の効果】上記作用において説明したように、請求
項１の発明によれば、以下の特有の効果を奏する。 （イ）回転操作力が弱い頭上弁エンジンの動弁装置でも
吸排気バルブの回転を良好に行わせることができるの
で、弁座の偏摩耗を低減して弁の耐久性を向上させるこ
とができる。 （ロ）従来の弁機構にスラストベアリングを介装するだ
けでよいので、低コストで実施できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を示す添付図面に
よって、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の第１
実施形態に係るエンジンの動弁装置を示すエンジン要部
の縦断面図である。

【００１５】この動弁装置は、縦形ＯＨＶ型エンジン１
に適用した構成を示している。この縦形ＯＨＶ型エンジ
ン１は、シリンダブロック（図示せず）にシリンダヘッ
ド３を組付け、シリンダヘッド３にヘッドカバー４を組
み付けている。ヘッドカバー４内はロッカーアーム室５
とされ、ロッカアーム室５内にはロッカーアーム６を揺
動自在に支持するスタッドボルト７が立設されている。
ロッカーアーム６の入力端部８には、プッシュロッド９
が当接するように配置され、プッシュロッド９はクラン
ク軸に連動する動弁カム軸（図示せず）により昇降動作
するように構成されている。吸排気弁１２の開弁時に
は、ロッカーアーム６の出力端部１０は吸排気弁１２の
バルブエンドケース１１を下に押すように構成されてい
る。

【００１６】この吸気弁機構、排気弁機構は以下のよう
に構成されている。吸排気バルブ１２のバルブステム１
３の上部に溝１４を周設し、分割コレット１５によりス
プリングリテーナ１６にバルブステムエンド１７を固定
している。バルブステムエンド１７にはバルブエンドケ
ース１１が被せられ、分割コレット１５がバルブエンド
ケース１１を固定した状態で、バルブステムエンド１７
をスプリングリテーナ１６に固定する。バルブエンドケ
ース１１の直径Ｄはバルブステム径ｄより大きく設定し
ている。

【００１７】スプリングリテーナ１６の下面は段付２０
となっており、その段付２０にスラストベアリング２１
のバルブステムエンド側の受座（以下、上受座２２とい
う）が嵌合されている。スラストべアリング２１のバル
ブヘッド側の受座（以下、下受座２３という）とシリン
ダヘッド上壁３ａとの間にバルブスプリング２４が介装
されており、バルブスプリング２４の上端が下弁座２３
に当接した状態になっている。

【００１８】ロッカアーム６の出力端部１０は図２
（Ａ）（Ｂ）に示すようにバルブエンドケース１１の軸
中心Ｏ、つまり吸排気バルブ１２の軸中心Ｏに対して偏
心した位置Ｐにおいて当接して、図２（Ａ）において想
像線で示すようにロッカアーム６の揺動動作によって吸
排気バルブ１２を下押すように構成されている。

【００１９】上記構成のエンジンの動弁装置の作用につ
いて説明する。図示しない動弁カム軸が回転すると、プ
ッシュロッド９が上下運動を行い、ロッカアーム６の入
力端部８を押し上げることにより、ロッカアーム６の出
力端部１０が下降して、バルブエンドケース１１を下押
す運動を動弁カム軸の回転に伴って周期的に繰り返す。

【００２０】図２（Ａ）はその様子を示す縦断面図、図
２（Ｂ）は平面図である。図２（Ａ）においてロッカア
ーム６の出力端部１０が下方に移動すると、出力端部１
０が当接するバルブエンドケース１１は図２（Ａ）
（Ｂ）において矢印Ｆで示す方向の圧接力を受ける。出
力端部１０が当接するバルブエンドケース１１の位置Ｐ
は軸中心Ｏから偏心しているので、この圧接力はバルブ
１２を軸中心Ｏ回りに回転させる力となる。

【００２１】ここで、本実施形態においては、図１に示
すようにバルブスプリング２４とスプリングリテーナ１
６との間にはスラストベアリング２１が設けられている
ので、上記回転力によって、スラストベアリング２１の
転動体２５（図１においてはコロ）が回転することによ
り上受座２２と下受座２３は相対的に回転移動すること
になる。

【００２２】この作用により、従来のようにバルブスプ
リング２４の上端とスプリングリテーナ１６との間に発
生する摩擦力によりバルブステム１３の回転を抑止する
ことが起こらず、吸排気バルブ１２はロッカカーム６の
揺動動作にしたがって、シリンダヘッド３に対して円滑
に回転することになる。

【００２３】即ち、図４に示すような従来の構成なら
ば、ロッカアーム６の出力端部１０がバルブエンドケー
ス１１に当接して下押すだけでは、上記回転力は摩擦力
に打ち勝つことができずバルブ１２が回転することはで
きないが、本実施形態においては、スラストベアリング
２１の摩擦低減効果により、良好にバルブ１２を回転さ
せることができる。バルブ１２が回転をすると、吸排気
ポート２８の弁座２９と弁面３０の接触箇所を変えるこ
とができ、局部的な偏磨耗が発生することを抑制するこ
とができる。

【００２４】

【実施形態２】図３（Ａ）は本発明の動弁装置の第２実
施形態を説明するための要部縦断面図である。この第２
実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、バルブプリ
ング２４のシリンダヘッド上壁３ａに直接にバルブスプ
リング２４を介装するのではなく、バルブスプリング２
４の上端にスラストベアリング２１を介装したように、
バルブスプリング２４の下端とシリンダヘッド上壁３ａ
の間にもスラストベアリング２１を設けた点のみであ
る。

【００２５】シリンダヘッド上壁３ａのバルブスプリン
グ２４が介装される位置には、スラストベアリング２１
が収容される凹部３２が設けられ、その凹部３２にスラ
ストベアリング２１を収容した後、バルブスプリング２
４が介装される。この実施形態であると、１つの弁機構
にスラストベアリング２１が２つ必要になることになる
が、バルブスプリング２１の上端、下端での回転摩擦を
大幅に低減して、偏摩耗を低減することができる。

【００２６】

【実施形態３】図３（Ｂ）は本発明の動弁装置の第３実
施形態を説明するための要部縦断面図である。この第３
実施形態が前記第１実施形態と異なる点は、バルブスプ
リング２４の上端にスラストベアリング２１を介装する
のではなく、バルブスプリング２４の下端のみにスラス
トベアリング２１を介装するようにした点のみである。

【００２７】この実施形態においては、バルブスプリン
グ２４の下端の摩擦抵抗が小さいのに対し、スプリング
リテーナ１６に当接するバルブスプリング２４の上端の
摩擦抵抗は大きいままである。したがって、スプリング
リテーナ１６、バルブスプリング２４、及びスラストベ
アリング２１の上受座２２がともに回転し、シリンダヘ
ッド上壁３ａに固定された下受座２３との間の転動体２
５の回転により、摩擦抵抗を低減させる。

【００２８】この構成であると、バルブスプリング２４
が吸排気バルブ１２とともに回転するので、バルブスプ
リング２４の重量の分だけ第１実施形態に比べて回転が
少し抑制されるが、従来の構成と比較すれば弁座２９の
偏磨耗を良好に防ぐことができる。

【００２９】この発明は上記実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の設計変更を施すことが可能である。以下、そのよ
うな実施形態を説明する。 （１）前記実施形態においては吸排気バルブ１２の軸中
心Ｏから大きな偏心距離を取るために、バルブステムエ
ンド１７に直径が大きなバルブエンドケース１１を被せ
るようにしたが、直径ｄのバルブステムエンド１７に直
接ロッカアーム６の出力端部１０を当接させるようにし
てもよい。

【００３０】（２）前記実施例ではスプリングリテーナ
１６とスラストベアリング２１とを別部品で構成した
が、スプリングリテーナ１６の上半部をスラストベアリ
ング２１の上受座２２とし、スプリングリテーナ１６の
下半部をスラストベアリング２１の下受座２３として、
スラストベアリング２１でスプリングリテーナ１６を構
成してもよい。この場合は、上受座２２にバルブステム
エンド１７が固定されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンの動弁装
置を示すエンジン要部の縦断面図である。

【図２】図２（Ａ）は第１実施形態における動作説明
図、図２（Ｂ）は要部平面図である。

【図３】図３（Ａ）は本発明の第２実施形態を説明する
ための要部縦断面図、図３（Ｂ）は本発明の第３実施形
態を説明するための要部縦断面図である。

【図４】従来のＯＨＶ型の動弁装置を採用した縦型エン
ジンの要部縦断面図である。

【符号の説明】

３…シリンダヘッド、３ａ…シリンダヘッド上壁、６…
ロッカアーム、９…プッシュロッド、１０…出力端部、
１２…吸排気バルブ、１３…バルブステム、１６…スプ
リングリテーナ、２１…スラストベアリング、２４…バ
ルブスプリング、Ｏ…バルブステムの軸中心。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸排気バルブ（１２）をシリンダヘッド
   （３）に取り付け、シリンダブロックにカム軸を設け、
   カムの作動によりプッシュロッド（９）、ロッカアーム
   （６）を介して吸排気バルブ（１２）を開閉駆動するよ
   うに構成し、吸排気バルブ（１２）の上部にスプリング
   リテーナ（１６）を固定し、シリンダヘッド上壁（３
   ａ）とスプリングリテーナ（１６）の間にバルブスプリ
   ング（２４）を介装した頭上弁エンジンの動弁装置にお
   いて、 ロッカアーム（６）の出力端部（１０）をバルブステム
   （１３）の軸中心（Ｏ）から偏心させて当接させるとと
   もに、 バルブスプリング（２４）の上端とスプリングリテーナ
   （１６）の下面との間、バルブスプリング（２４）の下
   端とシリンダヘッド上壁（３ａ）の間の少なくとも一方
   にスラストベアリング（２１）を設けたことを特徴とす
   る、頭上弁エンジンの動弁装置。