JPH09280016A - 頭上弁エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 頭上弁エンジンの吸排気バルブの偏摩耗を抑
制する。 【解決手段】 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設けたカムの作動をプ
ッシュロッド(９)を介してロッカアーム(６)の上下方向
への揺動に変換し、ロッカアーム(６)の出力端部(10)を
吸排気バルブ(12)のバルブステム(13)の上端部(17)に当
接させて吸排気バルブ(12)を昇降駆動することによって
吸排気バルブ(12)を開閉する。ロッカアーム(６)のテー
パ面状の出力端部(10)と、吸排気バルブ(12)の凸球面状
の上端部(17)とが点接触する。その接触点は吸排気バル
ブ(12)の軸中心からずれており、上記ロッカアーム(６)
の揺動によって吸排気バルブ(12)が吸排気バルブ(12)の
軸中心回りに回転する。

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
動弁装置に関するものであり、さらに詳しくは吸排気バ
ルブ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ものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの動弁装置は、クランク軸に連
結されたカムの作用を吸気バルブや排気バルブ(以下、
これらのバルブを吸排気バルブという。)に伝えて、そ
れらの吸排気バルブを開閉するようになっている。その
種のエンジンの動弁装置としては、カム軸をシリンダブ
ロックに設けるとともに上記吸排気バルブをシリンダヘ
ッドに取り付けたオーバヘッドバルブ型(以下、ＯＨＶ
型という。)がある。

【０００３】以下、上記従来のＯＨＶ型の動弁装置を採
用した縦型エンジンについて図８を用いて説明する。即
ち、上記エンジン(１)ではシリンダヘッド(３)の上側に
取り付けたヘッドカバー(４)内にロッカアーム(６)を揺
動自在に支持してある。

【０００４】そのロッカアーム(６)の入力端部(８)にプ
ッシュロッド(９)の上端部を当接可能に配置してあり、
そのプッシュロッド(９)をシリンダブロックに設けたカ
ム(図示せず)によって昇降駆動するようにしてある。

【０００５】そして、上記プッシュロッド(９)の上昇に
よって上記ロッカアーム(６)の入力端部(８)が押し上げ
られると、上記ロッカアーム(６)の出力端部(110)がバ
ルブスプリング(20)の付勢力に抗して上記吸排気バルブ
(12)を押し下げて開弁させる(図８中の二点鎖線図参
照)。一方、上記プッシュロッド(９)の下降の際には上
記バルブスプリング(20)の復元力によって上記吸排気バ
ルブ(12)が上昇して閉弁する(図８中の実線図参照)。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の動弁
装置では、上記吸排気バルブ(12)の弁面(30)と、上記シ
リンダヘッド(３)の弁座(29)とが常に同じ箇所で当たる
ために偏摩耗を生じる。この結果、上記吸排気バルブ(1
2)の閉弁状態で上記弁面(30)と上記弁座(29)との接当面
間に隙間が生じて燃焼室の気密性が低下するといった問
題がある。本発明は、吸排気バルブの偏摩耗を防止する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１から図３に示すように、次
のように構成したものである。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設けた
カムの作動をプッシュロッド(９)を介してロッカアーム
(６)の上下方向への揺動に変換し、ロッカアーム(６)の
出力端部(10)を吸排気バルブ(12)のバルブステム(13)の
上端部(17)に当接させて吸排気バルブ(12)を昇降駆動す
ることによって吸排気バルブ(12)を開閉するように構成
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)と吸排気バルブ(12)の上端部(17)と
が点接触するとともに、その接触点(Ｐ)を吸排気バルブ
(12)の軸中心(Ｏ)からずらしてロッカアーム(６)の揺動
によって吸排気バルブ(12)がその吸排気バルブ(12)の軸
中心(Ｏ)回りに回転するように構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明は、例えば図４と図５とに示すように、
次のように作用する。即ち、カムの作動によってプッシ
ュロッド(９)が上昇してロッカアーム(６)の入力端部
(８)が押し上げられると、ロッカアーム(６)の出力端部
(10)が下方へ円弧状に揺動する。

【０００９】すると、図４の二点鎖線図に示すように、
吸排気バルブ(12)がロッカアーム(６)の出力端部(10)に
よって押し下げられる一方で、そのロッカアーム(６)の
出力端部(10)の下方への円弧状移動によって吸排気バル
ブ(12)の上端部(17)での接触点(Ｐ)に対して図５の矢印
(Ｆ)に示す方向への力が加わり、その矢印(Ｆ)方向への
力によって吸排気バルブ(12)が軸中心(Ｏ)回りに回転す
る(図５中では矢印Ａ方向)。

【００１０】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。吸排気バルブが軸中心回
りに回転するので、弁座と吸排気バルブの弁面との接触
箇所を変えることができて、弁座と吸排気バルブの弁面
とが偏磨耗することが抑制される。従って、吸排気バル
ブの閉弁状態で弁座と弁面との間に偏摩耗によって隙間
が生じることが抑制され、燃焼室の気密性を長期間に亘
って維持できる。

【００１１】また、ロッカアームの出力端部と吸排気バ
ルブの上端部とは点接触するため、ロッカアームの出力
端部による吸排気バルブの上端部への圧接力が大きくな
って、その圧接力によってロッカアームの出力端部や吸
排気バルブの上端部に付着している潤滑油を押しのけて
ロッカアームの出力端部と吸排気バルブの上端部とが確
実に密着し、吸排気バルブの軸中心回りへの回転力を十
分に生じさせることができる。

【００１２】なお、ロッカアームの出力端部をテーパ面
状に湾曲させて構成するとともに、吸排気バルブの上端
部を凸球面状に湾曲させて構成すると、吸排気バルブの
軸中心とロッカアームの出力端部の中心とを一致させた
状態(図２参照)でもロッカアームの出力端部と吸排気バ
ルブの上端部との接触点は吸排気バルブの軸中心からず
れる。従って、従来の頭上弁エンジンに本発明にかかる
ロッカアームと吸排気バルブとを配置するだけで上述の
本発明の効果である、吸排気バルブを軸中心回りへ回転
させて偏磨耗を防止する効果と、ロッカアームの出力端
部と吸排気バルブの上端部とを確実に密着させて吸排気
バルブの軸中心回りへの回転力を十分に生じさせる効果
とを得ることができる。つまり、従来の頭上弁エンジン
に対して少ない設計変更で上述の本発明の効果を達成で
きる。

【００１３】また、ロッカアームの出力端部を円環面状
に湾曲させて構成するとともに、吸排気バルブの上端部
を凸球面状に湾曲させて構成すると、ロッカアームの出
力端部と吸排気バルブの上端部とをより確実に点接触さ
せることができる。従って、ロッカアームの出力端部に
よる吸排気バルブの上端部への圧接力を確実に大きくし
てロッカアームの出力端部と吸排気バルブの上端部とを
確実に密着させて、吸排気バルブの軸中心回りへの回転
力をより十分に生じさせることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる頭上弁エン
ジンの動弁装置の実施の第１の形態について図１から図
５を用いて説明する。図１は上記第１の形態を適用した
縦型エンジンの要部を示す縦断面図、図２は図１のII−
II線矢視図、図３は図２のIII−III線矢視図、図４と図
５とは上記第１の形態の動作を説明するための動作説明
図である。

【００１５】上記エンジン(１)は、シリンダブロック
(図示せず)の上側にシリンダヘッド(３)を取り付けてあ
り、そのシリンダヘッド(３)の上側にヘッドカバー(４)
を取り付けてある。そのヘッドカバー(４)内をロッカア
ーム室(５)に形成してあり、そのロッカアーム室(５)内
にロッカアーム(６)をスタッドボルト(７)によって揺動
自在に支持してある。なお、上記ロッカアーム(６)は上
記スタッドボルト(７)に配設したロッカアームボール(1
8)を支点に揺動する。

【００１６】上記ロッカアーム(６)の入力端部(８)には
プッシュロッド(９)の上端を当接してあり、上記ロッカ
アーム(６)の出力端部(10)には吸排気バルブ(12)のバル
ブステム(13)の上端部(17)を当接してある。

【００１７】上記プッシュロッド(９)は、上記シリンダ
ブロックに設けたカムによって昇降駆動されるものであ
る。なお、上記カムはクランク軸(図示せず)に連動連結
される。また、上記吸排気バルブ(12)のバルブステム(1
3)の上部には溝(14)を形成してあり、その溝(14)に固定
部材(15)を用いてスプリングリテーナ(16)を固定してあ
る。そのスプリングリテーナ(16)とシリンダヘッド上壁
(3a)との間にバルブスプリング(20)を介装してある。

【００１８】そして、上記カムの作動に伴って上記プッ
シュロッド(９)が上昇して上記ロッカアーム(６)の入力
端部(８)が押し上げられることにより、上記ロッカアー
ム(６)の出力端部(10)が下方へ揺動してバルブスプリン
グ(20)の付勢力に抗して上記吸排気バルブ(12)を押し下
げて開弁させる(図１中の二点鎖線図の状態)。

【００１９】一方、上記プッシュロッド(９)の下降の際
には上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)による上記バ
ルブステム(13)の上端部(17)への押圧力が低下すること
により、上記バルブスプリング(20)の復元力によって上
記吸排気バルブ(12)が上昇して閉弁する(図１中の実線
図の状態)。

【００２０】次いで、上記ロッカアーム(６)の出力端部
(10)と、上記吸排気バルブ(12)のバルブステム(13)の上
端部(17)との詳細な構成について図２と図３とを用いて
説明する。即ち、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)
をテーパ面状に湾曲させて構成してある。つまり、上記
ロッカアーム(６)の出力端部(10)は、図２に示すよう
に、上記ロッカアーム(６)の揺動方向(図２中では上下
方向)と直交する方向(図２中では左右方向)に傾斜し、
また、図３に示すように、上記ロッカアーム(６)の側面
(図２中では右側)から見て(以下、側面視という。)円弧
状となるように湾曲してある。

【００２１】一方、上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)
は球面状に形成してある。これにより、上記ロッカアー
ム(６)の出力端部(10)と上記吸排気バルブ(12)の上端部
(17)とは点接触するとともに、その接触点(Ｐ)は上記吸
排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)からずれた位置[図２中で
は上記軸中心(Ｏ)の右方]になる。

【００２２】続いて、上記構成での作用について図４と
図５とを用いて説明する。即ち、上記プッシュロッド
(９)によって上記ロッカアーム(６)の入力端部(８）が
押し上げられると、図４に示すように、上記ロッカアー
ム（６)の出力端部(10)が上記スタッドボルト(７)のロ
ッカアームボール(18)を支点に下方へ円弧状に揺動す
る。

【００２３】すると、上記吸排気バルブ(12)は、上記ロ
ッカアーム(６)の出力端部(10)によって押し下げられる
一方で、そのロッカアーム(６)の出力端部(10)の下方へ
の円弧状移動によって上記吸排気バルブ(12)の上端部(1
7)での接触点(Ｐ)に対して矢印(Ｆ)に示す方向[図４中
での上記スタッドボルト(７)側]への力が加わる。

【００２４】その矢印(Ｆ)方向への力によって上記吸排
気バルブ(12)が軸中心(Ｏ)回りに回転する(図５中での
矢印Ａ方向)。なお、上記吸排気バルブ(12)は、上記シ
リンダヘッド(３)に設けたバルブステムガイド(19)によ
って昇降動と軸中心(Ｏ)回りの回転のみ可能に支持され
ている。

【００２５】一方、上記プッシュロッド(９)の下降の際
には、上述のように上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)による上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)への押圧力
が低下するため、上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回
りへの回転力は生じない。つまり、上記プッシュロッド
(９)の上昇の際に、図５中の矢印Ａ方向のみに上記吸排
気バルブ(12)は回転する。

【００２６】このように、上記吸排気バルブ(12)が軸中
心(Ｏ)回りに回転するので、弁座(29)と上記吸排気バル
ブ(12)の弁面(30)との接触箇所を変えることができて、
上記弁座(29)と上記吸排気バルブ(12)の弁面(30)との偏
磨耗が抑制される。従って、上記吸排気バルブ(12)の閉
弁状態で上記弁座(29)と上記弁面(30)との間に偏摩耗に
よって隙間が生じることが抑制され、燃焼室の気密性を
長期間に亘って維持できる。

【００２７】また、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)と上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)とは点接触する
ため、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)による上記
吸排気バルブ(12)の上端部(17)への圧接力が大きくなっ
て、その圧接力によって上記ロッカアーム(６)の出力端
部(10)や上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)に付着して
いる潤滑油を押しのけて上記ロッカアーム(６)の出力端
部(10)と上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)とが確実に
密着し、上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回りへの回
転力を十分に生じさせることができる。

【００２８】しかも、上記吸排気バルブ(12)の軸中心
(Ｏ)と上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)の中心(Ｑ)
とを一致させた状態(図２参照)でも、上記接触点(Ｐ)は
上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)からずれるため、従
来の頭上弁エンジン(１)に上記構成のロッカアーム(６)
と吸排気バルブ(12)とを配置するだけで上述の本発明の
効果を達成できる。つまり、従来の頭上弁エンジン(１)
に対して少ない設計変更で上述の本発明の効果を達成で
きる。

【００２９】なお、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)での上記ロッカアーム(６)の揺動方向と直交する方向
への傾斜角度を変更することで、上記接触点(Ｐ)と上記
吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)とのずれ量(Ｄ)を変更す
ることができる。つまり、上記ロッカアーム(６)の出力
端部(10)の傾斜角度を小さくして上記接触点(Ｐ)を上記
吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)に近づける程、上記ロッ
カアーム(６)の出力端部(10)によって上記吸排気バルブ
(12)を押し下げやすくなるが、上記吸排気バルブ(12)を
軸中心(Ｏ)回りへ回転させにくくなる。逆に、上記ロッ
カアーム(６)の出力端部(10)の傾斜角度を大きくして上
記接触点(Ｐ)を上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)から
遠ざけると、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)によ
って上記吸排気バルブ(12)を軸中心(Ｏ)回りへ回転させ
やすくなるが、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)の
傾斜が大きいために上記吸排気バルブ(12)を押し下げに
くくなる。

【００３０】従って、上記吸排気バルブ(12)の軸中心
(Ｏ)回りの回転と、上記吸排気バルブ(12)の押し下げ力
との兼ね合いから上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)
の傾斜角度が決められる。

【００３１】また、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)の側面視での曲率[図３でのロッカアーム(６)の出力
端部(10)の曲率]は、上記ロッカアーム(６)の揺動に伴
ってその出力端部(10)が円弧状に移動しても、上記接触
点(Ｐ)が図５に示す位置から図５の左右方向へあまりず
れないように設定される。

【００３２】次に、本発明にかかる頭上弁エンジンの動
弁装置の第２の形態を図６と図７とを用いて説明する。
この第２の形態では上述の第１の形態とほぼ同様の構成
をなし、異なる点は上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)を円環面状に構成した点のみである。

【００３３】即ち、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)は、図６に示すように、上記ロッカアーム(６)の長手
方向(図７中では矢印Ｂの方向)から見て(以下、正面視
という。)下方へ円弧状に湾曲してある。また、図７に
示すように、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)は、
上記ロッカアーム(６)の側面(図６中では左右方向)から
見て(以下、側面視という。)円弧状となるように湾曲し
てある。

【００３４】このように、上記ロッカアーム(６)の出力
端部(10)を円環面状にしても、上述の第１の形態と同様
に吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回りへの回転力を生じ
させることができる。しかも、上記ロッカアーム(６)の
出力端部(10)は正面視でも側面視でも円弧状に湾曲して
いるので、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)と上記
吸排気バルブ(12)の上端部(17)とをより確実に点接触さ
せることができる。従って、上記ロッカアーム(６)の出
力端部(10)による上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)へ
の圧接力を確実に大きくして上記ロッカアーム(６)の出
力端部(10)と上記吸排気バルブ(12)の上端部(17)とを確
実に密着させて、上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回
りへの回転力をより十分に生じさせることができる。

【００３５】また、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
0)を円環面状にしたことにより、正面視でのロッカアー
ム(６)の出力端部(10)の曲率と、側面視でのロッカアー
ム(6)の出力端部(10)の曲率とを別個に設定できる。従
って、上記接触点(Ｐ)を最適な位置に設定できるうえ
に、上記ロッカアーム(６)の揺動によって上記接触点
(Ｐ)が図５の左右方向へあまりずれないようにできる。

【００３６】本発明は上述の各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。即ち、上記ロッ
カアーム(６)の出力端部(10)と上記吸排気バルブ(12)の
上端部(17)とが点接触するとともに、その接触点(Ｐ)が
上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)よりも上記ロッカア
ーム(６)の揺動方向と直交する方向にずれた位置になる
ものであれば、上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)
を、例えば凸球面状に湾曲させて構成してもよい。

【００３７】また、上記スプリングリテーナ(16)と上記
バルブスプリング(20)との間、あるいは上記バルブスプ
リング(20)と上記シリンダヘッド上壁(3a)との間の少な
くとも一方にスラストべアリングを介在させた場合に
は、上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回りへの回転が
容易になって、上記弁座(29)と上記吸排気バルブ(12)の
弁面(30)との偏磨耗をより確実に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる頭上弁エンジンの動弁装置の実
施の第１の形態を適用した縦型エンジンの要部を示す縦
断面図である。

【図２】図１のII−II線矢視図である。

【図３】図２のIII−III線矢視図である。

【図４】上記第１の形態の動作を説明するための動作説
明図である。

【図５】上記第１の形態の動作を説明するための動作説
明図である。

【図６】本発明にかかる頭上弁エンジンの動弁装置の実
施の第２の形態を示すものであり、上記図２に相当する
図である。

【図７】上記第２の形態を示すものであり、上記図３に
相当する図である。

【図８】従来の頭上弁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、６…ロッカアーム、９…プッシュ
ロッド、10…ロッカアームの出力端部、12…吸排気バル
ブ、13…バルブステム、17…バルブステムの上端部、Ｏ
…バルブステムの軸中心、Ｐ…ロッカアームの出力端部
とバルブステムの上端部との接触点。

Claims (3)

【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設けたカムの作動をプ
   ッシュロッド(９)を介してロッカアーム(６)の上下方向
   への揺動に変換し、上記ロッカアーム(６)の出力端部(1
   0)を上記吸排気バルブ(12)のバルブステム(13)の上端部
   (17)に当接させて上記吸排気バルブ(12)を昇降駆動する
   ことによって上記吸排気バルブ(12)を開閉するように構
   成した頭上弁エンジンの動弁装置において、 上記ロッカアーム(６)の出力端部(10)と上記吸排気バル
   ブ(12)の上端部(17)とが点接触するとともに、その接触
   点(Ｐ)を上記吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)からずらし
   て上記ロッカアーム(６)の揺動によって上記吸排気バル
   ブ(12)がその吸排気バルブ(12)の軸中心(Ｏ)回りに回転
   するように構成した、 ことを特徴とする頭上弁エンジンの動弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の頭上弁エンジンの動弁
   装置において、 前記ロッカアーム(６)の出力端部(10)をテーパ面状に湾
   曲させて構成するとともに、前記吸排気バルブ(12)の上
   端部(17)を凸球面状に湾曲させて構成した、 ことを特徴とする頭上弁エンジンの動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の頭上弁エンジンの動弁
   装置において、 前記ロッカアーム(６)の出力端部(10)を円環面状に湾曲
   させて構成するとともに、前記吸排気バルブ(12)の上端
   部(17)を凸球面状に湾曲させて構成した、 ことを特徴とする頭上弁エンジンの動弁装置。